JP2004138773A - アクティブ型発光表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スレッショルド電圧補正方式を利用した画素構成を備えたアクティブ型発光表示装置において、リセット期間において駆動用TFTを介して発光素子に過剰電流が流れるのを抑制させること。
【解決手段】1つの画素10においては、制御用TFT(Tr1)、スレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)、リセット素子として機能するTFT(Tr4)、駆動用TFT(Tr2)、駆動用TFTのゲート電圧を保持するコンデンサC1 、リセット動作時においてオフ制御される電流抑制手段として機能するTFT(Tr5)、EL素子E1 より構成される。前記コンデンサC1 の端子電圧を所定の電位にリセットさせるリセット動作時には、TFT(Tr5)がオフ状態に制御されて、駆動用TFT(Tr2)の動作による過剰な電流がEL素子E1 に与えられるのを防止するように動作する。
【選択図】 図5
【解決手段】1つの画素10においては、制御用TFT(Tr1)、スレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)、リセット素子として機能するTFT(Tr4)、駆動用TFT(Tr2)、駆動用TFTのゲート電圧を保持するコンデンサC1 、リセット動作時においてオフ制御される電流抑制手段として機能するTFT(Tr5)、EL素子E1 より構成される。前記コンデンサC1 の端子電圧を所定の電位にリセットさせるリセット動作時には、TFT(Tr5)がオフ状態に制御されて、駆動用TFT(Tr2)の動作による過剰な電流がEL素子E1 に与えられるのを防止するように動作する。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画素を構成する発光素子をTFT(Thin Film Transistor)によってアクティブ駆動させる発光表示装置に関し、特に発光素子の点灯駆動手段として、いわゆるスレッショルド電圧補正方式を利用した場合に生ずる問題点を解決することができるアクティブ型発光表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
発光素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを用いたディスプレイの開発が広く進められている。このような表示パネルに用いられる発光素子として、有機材料を発光層に用いた有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子が注目されている。これはEL素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。
【0003】
かかる有機EL素子を用いた表示パネルとして、EL素子を単にマトリクス状に配列した単純マトリクス型表示パネルと、マトリクス状に配列したEL素子の各々に、TFTからなる能動素子を加えたアクティブマトリクス型表示パネルが提案されている。後者のアクティブマトリクス型表示パネルは、前者の単純マトリクス型表示パネルに比べて、低消費電力を実現することができ、また画素間のクロストークが少ない等の特質を備えており、特に大画面を構成する高精細度のディスプレイに適している。
【0004】
図1は、従来のアクティブマトリクス型表示装置における1つの画素10に対応する最も基本的な回路構成を示しており、これはコンダクタンスコントロール方式と呼ばれている。図1においてPチャンネルで構成された制御用TFT(Tr1)のゲートは、走査ドライバー1からの走査ラインに接続され、そのソースはデータドライバー2からのデータラインに接続されている。また、制御用TFT(Tr1)のドレインは、同じくPチャンネルで構成された駆動用TFT(Tr2)のゲートに接続されると共に、電荷保持用のコンデンサC1 の一方の端子に接続されている。
【0005】
そして、駆動用TFT(Tr2)のソースは前記コンデンサC1 の他方の端子に接続されると共に、発光素子としてのEL素子E1 に駆動電流を供給する陽極側電源(VHanod)に接続されている。また、駆動用TFT(Tr2)のドレインは前記EL素子E1 の陽極に接続され、当該EL素子の陰極は、陰極側電源(VLcath)に接続されている。
【0006】
図1における制御用TFT(Tr1)のゲートに走査ラインを介してオン制御電圧(Select)が供給されると、制御用TFT(Tr1)はソースに供給されるデータラインからのデータ電圧(Vdata)に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用TFT(Tr1)のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサC1 が充電され、その電圧が駆動用TFT(Tr2)のゲートに供給される。それ故、駆動用TFT(Tr2)は、そのゲート電圧とソース電圧に基づいた電流をEL素子E1 に流し、EL素子を発光駆動させる。
【0007】
また制御用TFT(Tr1)のゲートがオフ電圧になると、制御用TFT(Tr1)はいわゆるカットオフとなり、制御用TFT(Tr1)のドレインは開放状態となるものの、駆動用TFT(Tr2)はコンデンサC1 に蓄積された電荷によりゲート電圧が保持され、次の走査まで駆動電流を維持し、EL素子14の発光も維持される。
【0008】
ところで、有機EL素子に代表される電流駆動型の発光素子をアクティブ駆動するためには、TFTを構成する素材として相当の電子移動度が必要であるといわれており、これを駆動するために一般的には低温ポリシリコンが使用されている。しかしながら、この種のポリシリコンTFTにおいては、結晶体の組成によってスレッショルド電圧にばらつきが発生することが知られており、このTFTのスレッショルド電圧のばらつきは、駆動用TFTのドレイン電流にばらつきを与えることになる。一方、前記した有機EL素子は、駆動電流にほぼ比例した強度で発光することが知られており、したがって、駆動用TFTのドレイン電流のばらつきは、直ちに各画素間における発光輝度のばらつきを招来させる。
【0009】
そこで、TFTのスレッショルド電圧のばらつきに基づく画素間の輝度の不均一性を是正するために、図2に示すような4つのTFTを備えた画素構成が提案されている。この図2に示す構成は、ここではスレッショルド電圧補正方式と呼ぶことにし、この構成によると後述するように、駆動用TFTのスレッショルド特性を効果的にキャンセルさせるように動作する。このスレッショルド電圧補正方式については、次に示す非特許文献1に紹介されている。
【0010】
【非特許文献1】
Sang−Hoon Jung,Woo−Jin Nam and Min−Koo Han, “A New Voltage Modulated AMOLED Pixel Design Compensating Threshold Voltage Variation of Poly−Si TFTs”,SDI,International Symp.Proc.,P.622−624,2002
【0011】
図2に示す構成において、Pチャンネルで構成された制御用TFT(Tr1)のゲートは、走査ドライバー1からの走査ラインに接続され、そのソースはデータドライバー2からのデータラインに接続されている。また、制御用TFT(Tr1)のドレインは、同一画素10内に形成されたPチャンネル型のTFT(Tr3)、TFT(Tr4)の並列接続体を介して、同じくPチャンネル型の駆動用TFT(Tr2)のゲートに接続されている。
【0012】
この駆動用TFT(Tr2)のゲートとソース間には、EL素子E1 の点灯駆動状態において、駆動用TFT(Tr2)のゲート電圧を保持するコンデンサC1 が接続されると共に、当該ソースはEL素子E1 に駆動電流を供給する陽極側電源(VHanod)に接続されている。また前記駆動用TFT(Tr2)のドレインは、EL素子E1 の陽極に接続され、当該EL素子の陰極は、陰極側電源(VLcath)に接続されている。
【0013】
前記制御用TFT(Tr1)のドレインと駆動用TFT(Tr2)のゲートとの間に接続されたTFT(Tr3)およびTFT(Tr4)の並列接続体においては、それぞれのゲートとドレインが短絡状態になされており、実質的にTFT(Tr3)およびTFT(Tr4)のソース・ゲート間が逆並列に接続された構成にされている。
【0014】
前記した構成において、制御用TFT(Tr1)、駆動用TFT(Tr2)および電荷保持用コンデンサC1 の役割は、図1に示した例とほぼ同様である。一方、TFT(Tr3)およびTFT(Tr4)のソース・ゲート間が逆並列に接続された構成によると、図2におけるa点の電位(Va=Vdata)が、b点の電位(Vb)よりも所定以上高いときに、TFT(Tr3)はオン状態になされ、TFT(Tr4)はオフ状態になされる。また逆に、a点の電位(Va)が、b点の電位(Vb)よりも所定以上低いときに、TFT(Tr3)はオフ状態になされ、TFT(Tr4)はオン状態になされる。前記した作用を利用して図2に示した画素構成においては、例えば1フレームごとにコンデンサC1 の電荷をリセットさせるリセット動作と、改めてコンデンサC1 に対してデータを書き込む書き込み動作とが実行される。
【0015】
図3は、その動作を説明するタイミング図であり、まず、▲1▼として示すタイミングにおいて、走査ドライバー1から供給されるSelect電圧がローレベルに切り換えられる。これにより、制御用TFT(Tr1)はオン状態になされる。この時、データドライバー2から供給されるデータ電圧Vdataはローレベルであり、したがって、TFT(Tr4)はオン状態になされ、コンデンサC1 の端子電圧、すなわちb点の電位(Vb)は前記したローレベルのVdataに近い、十分に低いレベルの状態にリセットされる。
【0016】
続いて、▲2▼として示すタイミングにおいて、データドライバー2から供給されるデータ電圧Vdataが立ち上がる。この時、TFT(Tr3)はオン状態となり、TFT(Tr4)はオフ状態になされる。それ故、前記データドライバー2から供給されるデータ電圧Vdataに対して、TFT(Tr3)によるスレッショルド電圧分がドロップされた(低圧側にレベルシフトされた)データ電圧が、コンデンサC1 にゲート電圧として書き込まれる。
【0017】
その後▲3▼として示すタイミングにおいて、走査ドライバー1から供給されるSelect電圧がハイレベルに切り換えられるため、制御用TFT(Tr1)はカットオフ状態になされ、さらに▲4▼として示すタイミングにおいて、データ電圧Vdataもローレベルに切り換えられる。すなわち、前記▲1▼〜▲2▼の期間がリセット期間であり、▲2▼〜▲3▼の期間がコンデンサC1 へのデータ書き込み期間と言うことができる。そして、書き込み期間においてコンデンサC1 に書き込まれた駆動用TFT(Tr2)ゲート電圧に基づいて、駆動用TFT(Tr2)は1フレームの期間にわたりEL素子E1 に対して駆動電流(ドレイン電流)を供給する。
【0018】
したがって、前記TFT(Tr3)のソース・ゲート間は、スレッショルド電圧分をレベルシフトさせるスレッショルド電圧生成素子として機能し、前記TFT(Tr4)のソース・ゲート間は、そのオン動作によってコンデンサC1 の端子電圧を所定の電位にリセットさせるリセット素子として機能する。
【0019】
ところで、図2に示したように、同一画素内に形成された各TFT(Tr2)とTFT(Tr3)におけるスレッショルド電圧のばらつきはごく少なく、両者のスレッショルド電圧は、ほぼ同一であると言うことができる。したがって、前記書き込み期間においてコンデンサC1 に書き込まれたゲート電圧は、駆動用TFT(Tr2)のスレッショルド電圧を実質的にキャンセルした値になされている。したがって、コンデンサC1 の電荷によってEL素子E1 を駆動する駆動用TFT(Tr2)のドレイン電流は、そのスレッショルド電圧に依存されることはなく、結果としてEL素子E1 の発光輝度は、駆動用TFTのスレッショルド電圧のばらつきの影響を受けることはない。
【0020】
したがって、図2に示したスレッショルド電圧補正方式による画素構成を採用した場合には、発光表示パネル内に格別に制御線等を追加することなく、また周辺駆動回路を複雑にすることなく、駆動用TFTにおけるスレッショルド電圧のばらつきによる影響を効果的に低減させることができる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スレッショルド電圧補正方式を採用した図2に示す構成によると、コンデンサC1 に蓄積されたゲート電圧をリセットさせるリセット期間においては、制御用TFT(Tr1)およびリセット素子として機能するTFT(Tr4)のゲート・ソース間を介して、コンデンサC1 の端子電圧、すなわちb点の電位(Vb)をローレベルのVdataに近い、十分に低いレベルの状態にリセットさせる。したがって、図2に示す構成によると駆動用TFT(Tr2)のゲートに対しても同様にローレベルのデータ電圧Vdataが印加されることになる。これにより、駆動用TFT(Tr2)は瞬時ではあるが完全にオン状態(導通状態)になり、駆動用TFT(Tr2)を介してEL素子に対して大きな駆動電流(過剰電流)を流すことになる。
【0022】
この影響を受けて表示パネルにおいては、コントラストの悪化、低階調でのリニアリティーの悪化等が生じ、発光素子の寿命を短縮させるなどの諸問題が発生する。なお、図2に示した例においては、各TFTは共にPチャンネルが用いられているが、各TFTとしてNチャンネルを用いた場合においても、リセット期間においてEL素子に対して瞬時に過剰電流が流れることは同様であり、これにより、前記と同様の問題点が発生する。
【0023】
この発明は前記した技術的な問題点に着目してなされたものであり、スレッショルド電圧補正方式を採用した画素構成において、前記したコンデンサの電荷をリセットさせるリセット動作に伴い、駆動用TFTを介して発光素子に過剰電流が流れるのを効果的に抑制させることで、前記した問題点を解消し得るアクティブ型発光表示装置を提供することを課題とするものである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光表示装置は、請求項1に記載のとおり、発光素子と、前記発光素子を点灯駆動する駆動用TFTと、前記駆動用TFTのゲート電圧を制御する制御用TFTと、前記制御用TFTと駆動用TFTのゲートとの間に介装されて、前記駆動用TFTのスレッショルド電圧に相当する電圧をレベルシフトさせることで、前記駆動用TFTに与えるゲート電圧を生成するスレッショルド電圧生成素子と、前記駆動用TFTのゲート電圧を一時的に保持するコンデンサと、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を所定の電位にリセットさせるリセット素子とを少なくとも備えてなる画素構成を多数配列したアクティブ型発光表示装置であって、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を、前記リセット素子を介して所定の電位にリセットさせるリセット期間において、前記駆動用TFTを介して前記発光素子に流入する過剰電流を抑制させる電流抑制手段を動作させる点に特徴を有する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる発光表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下の説明においてはすでに説明した図2に示された各部に相当する部分を同一符号で示しており、したがって個々の機能および動作については適宜説明を省略する。まず、図5はその第1の実施の形態を示したものであり、1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第1の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr5)は、全てPチャンネルで構成されており、前記したようにTFT(Tr3)のソース・ゲート間は、スレッショルド電圧生成素子として機能する。また、TFT(Tr4)のソース・ゲート間はリセット素子として機能する。
【0026】
図5において、駆動用TFT(Tr2)のドレインと、EL素子E1 の陽極との間にはスイッチング手段としてのTFT(Tr5)のソースとドレインが各々接続されている。すなわち、スイッチング用TFT(Tr5)は駆動用TFT(Tr2)とEL素子E1 との直列回路内に介在された構成とされている。そして、TFT(Tr5)はコンデンサC1 に保持されたゲート電圧をリセットさせる期間においてオフ状態になされ、リセット動作に伴いEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0027】
図4は、その動作を説明するタイミング図であり、図4に示すSelectおよびVdataは、図3に基づいて説明した制御用TFTのオン制御電圧およびデータ電圧と同様である。これに加えて、この発明におけるアクティブ型発光表示装置においては、前記電流抑制手段を動作させるための制御電圧(Vcont)が利用される。すなわち、前記制御電圧(Vcont)は、▲1▼〜▲2▼の期間であるリセット期間において発生するようになされる。
【0028】
図5に示す実施の形態においては、制御電圧(Vcont)は、前記したスイッチング用TFT(Tr5)のゲートに供給され、リセット期間においてのみTFT(Tr5)をオフ状態に制御する。したがって、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、スイッチング用TFT(Tr5)がオフ状態であるため、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させることができる。
【0029】
次に図6は、第2の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第2の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4,Tr6)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、前記コンデンサC1 のゲート電圧保持端子、すなわち、スレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)のゲートと、駆動用TFT(Tr2)のゲートとの間に、スイッチング手段として機能するTFT(Tr6)のソースとドレイン各々が接続されている。この構成において、前記TFT(Tr6)はコンデンサC1 に保持されたゲート電圧をリセットさせる期間においてオフ状態になされる。
【0030】
この場合においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみスイッチング用TFT(Tr6)はオフ状態に制御される。したがって、リセット期間においてはコンデンサC1 と駆動用TFT(Tr2)のゲートとの接続は切り離され、リセット動作に伴って発生する駆動用TFT(Tr2)をオン動作させるゲートバイアス電圧の印加が阻止される。すなわち、この実施の形態における前記TFT(Tr6)は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させる電流抑制手段として機能する。
【0031】
図7は、第3の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第3の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4,Tr7)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、EL素子E1 の両端部にスイッチング用TFT(Tr7)が並列接続されている。すなわち、EL素子E1 の陽極にTFT(Tr7)のソースが接続され、EL素子E1 の陰極にTFT(Tr7)のドレインが接続されている。
【0032】
この図7に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみスイッチング用TFT(Tr7)はオン状態に制御される。すなわち、EL素子E1 の両端子はリセット期間においてスイッチング用TFT(Tr7)によって短絡される。したがって、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、駆動用TFT(Tr2)に流れるドレイン電流のほとんどは、オン状態になされた前記スイッチング用TFT(Tr7)を迂回する。すなわち、前記TFT(Tr7)は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0033】
図8は、第4の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第4の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、EL素子E1 の発光駆動時に利用される陽極側電源(VHanod)と、前記リセット動作時に利用される陽極側電源(VLanod)が用意されており、これらはスイッチS1 により択一的に選択できるように構成されている。そして、前記陽極側電源であるVHanodとVLanodは、その電位レベルがVHanod>VLanodの関係になされている。
【0034】
この図8に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみ前記スイッチS1 は低電圧の陽極側電源(VLanod)を選択するように作用する。すなわち、前記スイッチS1 は、リセット期間において、EL素子の陽極側に印加する駆動電圧を低下させる電圧切り換え手段を構成している。
【0035】
この図8に示す構成によると、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、陽極側電源(VLanod)と陰極側電源(VLcath)との電位差は小さくなされるので、EL素子E1 に過剰な電流が流れるのが抑制される。すなわち、前記スイッチS1 を含む電圧切り換え手段は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0036】
なお、図8に示した構成においては、リセット期間において低電圧の陽極側電源(VLanod)をスイッチS1 により選択するようにしているが、低電圧の陽極側電源(VLanod)を削除して、これをオープン端子とした構成も採用し得る。
このように構成した場合には、リセット期間においては、EL素子の陽極側に印加される駆動電圧(VHanod)を、当該陽極側から切り離してオープン状態にすることができ、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)することができる。
【0037】
図9は、第5の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第5の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、EL素子E1 の発光駆動時に利用される陰極側電源(VLcath)と、前記リセット動作時に利用される陰極側電源(VHcath)が用意されており、これらはスイッチS2 により択一的に選択できるように構成されている。そして、前記陰極側電源であるVLcathとVHcathは、その電位レベルがVLcath<VHcathの関係になされている。
【0038】
この図9に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみ前記スイッチS2 は高電圧の陰極側電源(VHcath)を選択するように作用する。すなわち、前記スイッチS2 は、リセット期間において、EL素子の陰極側に印加する駆動電圧を上昇させる電圧切り換え手段を構成している。
【0039】
この図9に示す構成によると、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、陽極側電源(VHanod)と陰極側電源(VHcath)との電位差は小さくなされるので、EL素子E1 に過剰な電流が流れるのが抑制される。すなわち、前記スイッチS2 を含む電圧切り換え手段は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0040】
なお、図9に示した構成においては、リセット期間において高電圧の陰極側電源(VHcath)をスイッチS2 により選択するようにしているが、高電圧の陰極側電源(VHcath)を削除して、これをオープン端子とした構成も採用し得る。
このように構成した場合には、リセット期間においては、EL素子の陰極側に印加される駆動電圧(VLcath)を、当該陰極側から切り離してオープン状態にすることができ、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)することができる。
【0041】
図10は、第6の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第6の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr3,Tr8)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、リセット素子としてダイオードD1 が用いられている。すなわち、スレッショルド電圧生成素子として機能する前記TFT(Tr3)のゲートに、前記ダイオードD1 の陽極が接続され、前記TFT(Tr3)のソースに、前記ダイオードD1 の陰極が接続されている。
【0042】
この構成におけるダイオードD1 は、このダイオードD1 が持つスレッショルド電圧以上の電位差でオン動作し、コンデンサC1 に蓄積された駆動用TFT(Tr2)のゲート電圧を、このダイオードD1 を介してリセットさせる動作がなされる。そのリセット動作は図2に基づいて説明した作用と同様である。
【0043】
この図10に示す実施の形態においては、陽極側電源(VHanod)と駆動用TFT(Tr2)のソースとの間に、TFT(Tr8)のソースとドレインが各々接続されている。すなわち、TFT(Tr8)は駆動用TFT(Tr2)とEL素子E1 との直列回路内に介在された構成とされている。そして、TFT(Tr8)はコンデンサC1 に保持されたゲート電圧をリセットさせる期間においてオフ状態になされ、リセット動作に伴いEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0044】
この図10に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみTFT(Tr8)をオフ状態に制御する。したがって、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、TFT(Tr8)がオフ状態であるため、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させることができる。
【0045】
なお、すでに説明した図5〜図9に示す構成においても、リセット素子として機能するTFT(Tr4)に代えて、図10に示したダイオードD1 によるリセット素子を使用することができる。
【0046】
続いて図11は、第7の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第7の実施の形態においては後述するリセット素子として機能するTFT以外は、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、リセット素子として機能するNチャンネル型のTFT(Tr9)は、そのドレインが駆動用TFT(Tr2)のゲートに接続され、そのソースは陰極側電源(VLcath)に接続されている。
【0047】
この図11に示す実施の形態においても、電流抑制手段として機能するTFT(Tr10 )は、陽極側電源(VHanod)と駆動用TFT(Tr2)のソースとの間に接続されている。すなわち、図10に示すTFT(Tr8)の配置構成と同様になされている。
【0048】
この図11に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてTFT(Tr9)をオン制御すると共に、TFT(Tr10 )をオフ状態に制御する。前記したとおり、リセット期間においてTFT(Tr9)がオン制御されることにより、コンデンサC1 の端子電圧は、陰極側電源(VLcath)の電位に引き落とされてリセットされる。この時、TFT(Tr10 )はオフ状態に制御されるので、リセット動作によって前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させることができる。
【0049】
この図11に示した実施の形態のように、リセット素子として機能するTFT(Tr9)がNチャンネル、また電流抑制手段として機能するTFT(Tr10 )がPチャンネルになされている場合においては、それぞれのTFT(Tr9,Tr10 )のオン・オフ制御に、1つの制御電圧(Vcont)を共通して使用することができる。
【0050】
なお、図11に示した実施の形態においては、リセット素子として機能するTFT(Tr9)のソースが陰極側電源(VLcath)に接続されているが、このTFT(Tr9)のソースは他の電圧源に接続されていてもよい。要するに、図11に示す構成によると、TFT(Tr9)によるリセット動作により、コンデンサC1 の端子電圧は当該TFT(Tr9)のソース側電位に一旦リセットされる。そして、これに続くデータの書き込み動作によって、前記コンデンサC1 の端子電圧が決定される。
【0051】
また、すでに説明した図5〜図9に示す構成においても、リセット素子として機能するTFT(Tr4)に代えて、図11に示したTFT(Tr9)の接続構成を採用することができる。さらに、すでに説明した図10に示す構成においても、リセット素子として機能するダイオードD1 に代えて、図11に示したTFT(Tr9)の接続構成を採用することができる。
【0052】
以上説明した図5〜図11に示す各実施の形態によると、リセット期間において駆動用TFT(Tr2)を介してEL素子E1 に対して過剰電流が流れるのを、効果的に抑制することができるので、表示パネル上においてのコントラストの悪化、低階調でのリニアリティーの悪化、並びに発光素子の寿命を短縮させるなどの技術的な問題点を解消することができる。
【0053】
また、以上説明した各実施の形態においては、その殆どにおいてTFTとしてPチャンネルが用いられている。このようにPチャンネルのポリシリコンTFTにより構成することは、製造プロセスを簡素化すると共に、発光表示パネルの信頼性を向上させることに寄与することができる。しかしながら、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置においてはこれに限定されるものではないが、少なくとも駆動用TFT(Tr2)とスレッショルド電圧生成素子として機能する図5〜図11に示す各TFT(Tr3)は、共に同一チヤンネルに形成されていることが望ましい。
【0054】
このように駆動用TFT(Tr2)とスレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)を同一チヤンネルで構成することで、駆動用TFT(Tr2)とスレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)に対してほぼ同一のスレッショルド特性を持たせることができ、前記した作用により駆動用TFTが保有するスレッショルド特性を効果的にキャンセルさせることができる。
【0055】
以上説明したこの発明にかかるアクティブ型発光表示装置によると、駆動用TFTのスレッショルド電圧のばらつきの影響を除去することで発光輝度の不均一性を是正することができるという特質を生かすことができ、さらに、低階調でのリニアリティーの悪化を防止することができるなどのこの発明による前記した特有の効果も期待することができる。それ故、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置においては、図2に示したデータドライバー2より送られるデータ電圧(Vdata)によって階調表現を行うアナログ方式の階調駆動方式にも好適に採用することができる。
【0056】
また、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置によると、各EL素子に加える発光駆動時間を制御することでデジタル階調表現を実現する時間階調手段を備えた表示装置にも好適に採用することができる。さらに、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置によると、1つの画素を複数のサブピクセルに分割し、分割されたサブピクセルの点灯数を制御する面積階調手段を備えた表示装置にも好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のコンダクタンスコントロール方式を採用したアクティブマトリクス型表示装置における1つの画素に対応する回路構成を示した結線図である。
【図2】スレッショルド電圧補正方式を採用したアクティブマトリクス型表示装置における1つの画素に対応する回路構成を示した結線図である。
【図3】図2に示す表示装置における動作を説明するタイミング図である。
【図4】この発明にかかるアクティブマトリクス型発光表示装置における動作を説明するタイミング図である。
【図5】この発明にかかるアクティブマトリクス型発光表示装置における第1の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図6】同じく第2の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図7】同じく第3の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図8】同じく第4の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図9】同じく第5の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図10】同じく第6の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図11】同じく第7の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【符号の説明】
1 走査ドライバー
2 データドライバー
10 画素
C1 コンデンサ
D1 ダイオード
E1 発光素子(有機EL素子)
S1 ,S2 切り換えスイッチ
Tr1 制御用TFT
Tr2 駆動用TFT
Tr3 TFT(スレッショルド電圧生成素子)
Tr4 TFT(リセット素子)
Tr5〜Tr8 TFT(電流抑制手段)
Tr9 TFT(リセット素子)
Tr10 TFT(電流抑制手段)
【発明の属する技術分野】
この発明は、画素を構成する発光素子をTFT(Thin Film Transistor)によってアクティブ駆動させる発光表示装置に関し、特に発光素子の点灯駆動手段として、いわゆるスレッショルド電圧補正方式を利用した場合に生ずる問題点を解決することができるアクティブ型発光表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
発光素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを用いたディスプレイの開発が広く進められている。このような表示パネルに用いられる発光素子として、有機材料を発光層に用いた有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子が注目されている。これはEL素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。
【0003】
かかる有機EL素子を用いた表示パネルとして、EL素子を単にマトリクス状に配列した単純マトリクス型表示パネルと、マトリクス状に配列したEL素子の各々に、TFTからなる能動素子を加えたアクティブマトリクス型表示パネルが提案されている。後者のアクティブマトリクス型表示パネルは、前者の単純マトリクス型表示パネルに比べて、低消費電力を実現することができ、また画素間のクロストークが少ない等の特質を備えており、特に大画面を構成する高精細度のディスプレイに適している。
【0004】
図1は、従来のアクティブマトリクス型表示装置における1つの画素10に対応する最も基本的な回路構成を示しており、これはコンダクタンスコントロール方式と呼ばれている。図1においてPチャンネルで構成された制御用TFT(Tr1)のゲートは、走査ドライバー1からの走査ラインに接続され、そのソースはデータドライバー2からのデータラインに接続されている。また、制御用TFT(Tr1)のドレインは、同じくPチャンネルで構成された駆動用TFT(Tr2)のゲートに接続されると共に、電荷保持用のコンデンサC1 の一方の端子に接続されている。
【0005】
そして、駆動用TFT(Tr2)のソースは前記コンデンサC1 の他方の端子に接続されると共に、発光素子としてのEL素子E1 に駆動電流を供給する陽極側電源(VHanod)に接続されている。また、駆動用TFT(Tr2)のドレインは前記EL素子E1 の陽極に接続され、当該EL素子の陰極は、陰極側電源(VLcath)に接続されている。
【0006】
図1における制御用TFT(Tr1)のゲートに走査ラインを介してオン制御電圧(Select)が供給されると、制御用TFT(Tr1)はソースに供給されるデータラインからのデータ電圧(Vdata)に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用TFT(Tr1)のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサC1 が充電され、その電圧が駆動用TFT(Tr2)のゲートに供給される。それ故、駆動用TFT(Tr2)は、そのゲート電圧とソース電圧に基づいた電流をEL素子E1 に流し、EL素子を発光駆動させる。
【0007】
また制御用TFT(Tr1)のゲートがオフ電圧になると、制御用TFT(Tr1)はいわゆるカットオフとなり、制御用TFT(Tr1)のドレインは開放状態となるものの、駆動用TFT(Tr2)はコンデンサC1 に蓄積された電荷によりゲート電圧が保持され、次の走査まで駆動電流を維持し、EL素子14の発光も維持される。
【0008】
ところで、有機EL素子に代表される電流駆動型の発光素子をアクティブ駆動するためには、TFTを構成する素材として相当の電子移動度が必要であるといわれており、これを駆動するために一般的には低温ポリシリコンが使用されている。しかしながら、この種のポリシリコンTFTにおいては、結晶体の組成によってスレッショルド電圧にばらつきが発生することが知られており、このTFTのスレッショルド電圧のばらつきは、駆動用TFTのドレイン電流にばらつきを与えることになる。一方、前記した有機EL素子は、駆動電流にほぼ比例した強度で発光することが知られており、したがって、駆動用TFTのドレイン電流のばらつきは、直ちに各画素間における発光輝度のばらつきを招来させる。
【0009】
そこで、TFTのスレッショルド電圧のばらつきに基づく画素間の輝度の不均一性を是正するために、図2に示すような4つのTFTを備えた画素構成が提案されている。この図2に示す構成は、ここではスレッショルド電圧補正方式と呼ぶことにし、この構成によると後述するように、駆動用TFTのスレッショルド特性を効果的にキャンセルさせるように動作する。このスレッショルド電圧補正方式については、次に示す非特許文献1に紹介されている。
【0010】
【非特許文献1】
Sang−Hoon Jung,Woo−Jin Nam and Min−Koo Han, “A New Voltage Modulated AMOLED Pixel Design Compensating Threshold Voltage Variation of Poly−Si TFTs”,SDI,International Symp.Proc.,P.622−624,2002
【0011】
図2に示す構成において、Pチャンネルで構成された制御用TFT(Tr1)のゲートは、走査ドライバー1からの走査ラインに接続され、そのソースはデータドライバー2からのデータラインに接続されている。また、制御用TFT(Tr1)のドレインは、同一画素10内に形成されたPチャンネル型のTFT(Tr3)、TFT(Tr4)の並列接続体を介して、同じくPチャンネル型の駆動用TFT(Tr2)のゲートに接続されている。
【0012】
この駆動用TFT(Tr2)のゲートとソース間には、EL素子E1 の点灯駆動状態において、駆動用TFT(Tr2)のゲート電圧を保持するコンデンサC1 が接続されると共に、当該ソースはEL素子E1 に駆動電流を供給する陽極側電源(VHanod)に接続されている。また前記駆動用TFT(Tr2)のドレインは、EL素子E1 の陽極に接続され、当該EL素子の陰極は、陰極側電源(VLcath)に接続されている。
【0013】
前記制御用TFT(Tr1)のドレインと駆動用TFT(Tr2)のゲートとの間に接続されたTFT(Tr3)およびTFT(Tr4)の並列接続体においては、それぞれのゲートとドレインが短絡状態になされており、実質的にTFT(Tr3)およびTFT(Tr4)のソース・ゲート間が逆並列に接続された構成にされている。
【0014】
前記した構成において、制御用TFT(Tr1)、駆動用TFT(Tr2)および電荷保持用コンデンサC1 の役割は、図1に示した例とほぼ同様である。一方、TFT(Tr3)およびTFT(Tr4)のソース・ゲート間が逆並列に接続された構成によると、図2におけるa点の電位(Va=Vdata)が、b点の電位(Vb)よりも所定以上高いときに、TFT(Tr3)はオン状態になされ、TFT(Tr4)はオフ状態になされる。また逆に、a点の電位(Va)が、b点の電位(Vb)よりも所定以上低いときに、TFT(Tr3)はオフ状態になされ、TFT(Tr4)はオン状態になされる。前記した作用を利用して図2に示した画素構成においては、例えば1フレームごとにコンデンサC1 の電荷をリセットさせるリセット動作と、改めてコンデンサC1 に対してデータを書き込む書き込み動作とが実行される。
【0015】
図3は、その動作を説明するタイミング図であり、まず、▲1▼として示すタイミングにおいて、走査ドライバー1から供給されるSelect電圧がローレベルに切り換えられる。これにより、制御用TFT(Tr1)はオン状態になされる。この時、データドライバー2から供給されるデータ電圧Vdataはローレベルであり、したがって、TFT(Tr4)はオン状態になされ、コンデンサC1 の端子電圧、すなわちb点の電位(Vb)は前記したローレベルのVdataに近い、十分に低いレベルの状態にリセットされる。
【0016】
続いて、▲2▼として示すタイミングにおいて、データドライバー2から供給されるデータ電圧Vdataが立ち上がる。この時、TFT(Tr3)はオン状態となり、TFT(Tr4)はオフ状態になされる。それ故、前記データドライバー2から供給されるデータ電圧Vdataに対して、TFT(Tr3)によるスレッショルド電圧分がドロップされた(低圧側にレベルシフトされた)データ電圧が、コンデンサC1 にゲート電圧として書き込まれる。
【0017】
その後▲3▼として示すタイミングにおいて、走査ドライバー1から供給されるSelect電圧がハイレベルに切り換えられるため、制御用TFT(Tr1)はカットオフ状態になされ、さらに▲4▼として示すタイミングにおいて、データ電圧Vdataもローレベルに切り換えられる。すなわち、前記▲1▼〜▲2▼の期間がリセット期間であり、▲2▼〜▲3▼の期間がコンデンサC1 へのデータ書き込み期間と言うことができる。そして、書き込み期間においてコンデンサC1 に書き込まれた駆動用TFT(Tr2)ゲート電圧に基づいて、駆動用TFT(Tr2)は1フレームの期間にわたりEL素子E1 に対して駆動電流(ドレイン電流)を供給する。
【0018】
したがって、前記TFT(Tr3)のソース・ゲート間は、スレッショルド電圧分をレベルシフトさせるスレッショルド電圧生成素子として機能し、前記TFT(Tr4)のソース・ゲート間は、そのオン動作によってコンデンサC1 の端子電圧を所定の電位にリセットさせるリセット素子として機能する。
【0019】
ところで、図2に示したように、同一画素内に形成された各TFT(Tr2)とTFT(Tr3)におけるスレッショルド電圧のばらつきはごく少なく、両者のスレッショルド電圧は、ほぼ同一であると言うことができる。したがって、前記書き込み期間においてコンデンサC1 に書き込まれたゲート電圧は、駆動用TFT(Tr2)のスレッショルド電圧を実質的にキャンセルした値になされている。したがって、コンデンサC1 の電荷によってEL素子E1 を駆動する駆動用TFT(Tr2)のドレイン電流は、そのスレッショルド電圧に依存されることはなく、結果としてEL素子E1 の発光輝度は、駆動用TFTのスレッショルド電圧のばらつきの影響を受けることはない。
【0020】
したがって、図2に示したスレッショルド電圧補正方式による画素構成を採用した場合には、発光表示パネル内に格別に制御線等を追加することなく、また周辺駆動回路を複雑にすることなく、駆動用TFTにおけるスレッショルド電圧のばらつきによる影響を効果的に低減させることができる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スレッショルド電圧補正方式を採用した図2に示す構成によると、コンデンサC1 に蓄積されたゲート電圧をリセットさせるリセット期間においては、制御用TFT(Tr1)およびリセット素子として機能するTFT(Tr4)のゲート・ソース間を介して、コンデンサC1 の端子電圧、すなわちb点の電位(Vb)をローレベルのVdataに近い、十分に低いレベルの状態にリセットさせる。したがって、図2に示す構成によると駆動用TFT(Tr2)のゲートに対しても同様にローレベルのデータ電圧Vdataが印加されることになる。これにより、駆動用TFT(Tr2)は瞬時ではあるが完全にオン状態(導通状態)になり、駆動用TFT(Tr2)を介してEL素子に対して大きな駆動電流(過剰電流)を流すことになる。
【0022】
この影響を受けて表示パネルにおいては、コントラストの悪化、低階調でのリニアリティーの悪化等が生じ、発光素子の寿命を短縮させるなどの諸問題が発生する。なお、図2に示した例においては、各TFTは共にPチャンネルが用いられているが、各TFTとしてNチャンネルを用いた場合においても、リセット期間においてEL素子に対して瞬時に過剰電流が流れることは同様であり、これにより、前記と同様の問題点が発生する。
【0023】
この発明は前記した技術的な問題点に着目してなされたものであり、スレッショルド電圧補正方式を採用した画素構成において、前記したコンデンサの電荷をリセットさせるリセット動作に伴い、駆動用TFTを介して発光素子に過剰電流が流れるのを効果的に抑制させることで、前記した問題点を解消し得るアクティブ型発光表示装置を提供することを課題とするものである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光表示装置は、請求項1に記載のとおり、発光素子と、前記発光素子を点灯駆動する駆動用TFTと、前記駆動用TFTのゲート電圧を制御する制御用TFTと、前記制御用TFTと駆動用TFTのゲートとの間に介装されて、前記駆動用TFTのスレッショルド電圧に相当する電圧をレベルシフトさせることで、前記駆動用TFTに与えるゲート電圧を生成するスレッショルド電圧生成素子と、前記駆動用TFTのゲート電圧を一時的に保持するコンデンサと、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を所定の電位にリセットさせるリセット素子とを少なくとも備えてなる画素構成を多数配列したアクティブ型発光表示装置であって、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を、前記リセット素子を介して所定の電位にリセットさせるリセット期間において、前記駆動用TFTを介して前記発光素子に流入する過剰電流を抑制させる電流抑制手段を動作させる点に特徴を有する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる発光表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下の説明においてはすでに説明した図2に示された各部に相当する部分を同一符号で示しており、したがって個々の機能および動作については適宜説明を省略する。まず、図5はその第1の実施の形態を示したものであり、1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第1の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr5)は、全てPチャンネルで構成されており、前記したようにTFT(Tr3)のソース・ゲート間は、スレッショルド電圧生成素子として機能する。また、TFT(Tr4)のソース・ゲート間はリセット素子として機能する。
【0026】
図5において、駆動用TFT(Tr2)のドレインと、EL素子E1 の陽極との間にはスイッチング手段としてのTFT(Tr5)のソースとドレインが各々接続されている。すなわち、スイッチング用TFT(Tr5)は駆動用TFT(Tr2)とEL素子E1 との直列回路内に介在された構成とされている。そして、TFT(Tr5)はコンデンサC1 に保持されたゲート電圧をリセットさせる期間においてオフ状態になされ、リセット動作に伴いEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0027】
図4は、その動作を説明するタイミング図であり、図4に示すSelectおよびVdataは、図3に基づいて説明した制御用TFTのオン制御電圧およびデータ電圧と同様である。これに加えて、この発明におけるアクティブ型発光表示装置においては、前記電流抑制手段を動作させるための制御電圧(Vcont)が利用される。すなわち、前記制御電圧(Vcont)は、▲1▼〜▲2▼の期間であるリセット期間において発生するようになされる。
【0028】
図5に示す実施の形態においては、制御電圧(Vcont)は、前記したスイッチング用TFT(Tr5)のゲートに供給され、リセット期間においてのみTFT(Tr5)をオフ状態に制御する。したがって、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、スイッチング用TFT(Tr5)がオフ状態であるため、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させることができる。
【0029】
次に図6は、第2の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第2の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4,Tr6)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、前記コンデンサC1 のゲート電圧保持端子、すなわち、スレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)のゲートと、駆動用TFT(Tr2)のゲートとの間に、スイッチング手段として機能するTFT(Tr6)のソースとドレイン各々が接続されている。この構成において、前記TFT(Tr6)はコンデンサC1 に保持されたゲート電圧をリセットさせる期間においてオフ状態になされる。
【0030】
この場合においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみスイッチング用TFT(Tr6)はオフ状態に制御される。したがって、リセット期間においてはコンデンサC1 と駆動用TFT(Tr2)のゲートとの接続は切り離され、リセット動作に伴って発生する駆動用TFT(Tr2)をオン動作させるゲートバイアス電圧の印加が阻止される。すなわち、この実施の形態における前記TFT(Tr6)は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させる電流抑制手段として機能する。
【0031】
図7は、第3の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第3の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4,Tr7)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、EL素子E1 の両端部にスイッチング用TFT(Tr7)が並列接続されている。すなわち、EL素子E1 の陽極にTFT(Tr7)のソースが接続され、EL素子E1 の陰極にTFT(Tr7)のドレインが接続されている。
【0032】
この図7に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみスイッチング用TFT(Tr7)はオン状態に制御される。すなわち、EL素子E1 の両端子はリセット期間においてスイッチング用TFT(Tr7)によって短絡される。したがって、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、駆動用TFT(Tr2)に流れるドレイン電流のほとんどは、オン状態になされた前記スイッチング用TFT(Tr7)を迂回する。すなわち、前記TFT(Tr7)は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0033】
図8は、第4の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第4の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、EL素子E1 の発光駆動時に利用される陽極側電源(VHanod)と、前記リセット動作時に利用される陽極側電源(VLanod)が用意されており、これらはスイッチS1 により択一的に選択できるように構成されている。そして、前記陽極側電源であるVHanodとVLanodは、その電位レベルがVHanod>VLanodの関係になされている。
【0034】
この図8に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみ前記スイッチS1 は低電圧の陽極側電源(VLanod)を選択するように作用する。すなわち、前記スイッチS1 は、リセット期間において、EL素子の陽極側に印加する駆動電圧を低下させる電圧切り換え手段を構成している。
【0035】
この図8に示す構成によると、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、陽極側電源(VLanod)と陰極側電源(VLcath)との電位差は小さくなされるので、EL素子E1 に過剰な電流が流れるのが抑制される。すなわち、前記スイッチS1 を含む電圧切り換え手段は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0036】
なお、図8に示した構成においては、リセット期間において低電圧の陽極側電源(VLanod)をスイッチS1 により選択するようにしているが、低電圧の陽極側電源(VLanod)を削除して、これをオープン端子とした構成も採用し得る。
このように構成した場合には、リセット期間においては、EL素子の陽極側に印加される駆動電圧(VHanod)を、当該陽極側から切り離してオープン状態にすることができ、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)することができる。
【0037】
図9は、第5の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第5の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr4)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、EL素子E1 の発光駆動時に利用される陰極側電源(VLcath)と、前記リセット動作時に利用される陰極側電源(VHcath)が用意されており、これらはスイッチS2 により択一的に選択できるように構成されている。そして、前記陰極側電源であるVLcathとVHcathは、その電位レベルがVLcath<VHcathの関係になされている。
【0038】
この図9に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみ前記スイッチS2 は高電圧の陰極側電源(VHcath)を選択するように作用する。すなわち、前記スイッチS2 は、リセット期間において、EL素子の陰極側に印加する駆動電圧を上昇させる電圧切り換え手段を構成している。
【0039】
この図9に示す構成によると、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、陽極側電源(VHanod)と陰極側電源(VHcath)との電位差は小さくなされるので、EL素子E1 に過剰な電流が流れるのが抑制される。すなわち、前記スイッチS2 を含む電圧切り換え手段は、リセット期間においてEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0040】
なお、図9に示した構成においては、リセット期間において高電圧の陰極側電源(VHcath)をスイッチS2 により選択するようにしているが、高電圧の陰極側電源(VHcath)を削除して、これをオープン端子とした構成も採用し得る。
このように構成した場合には、リセット期間においては、EL素子の陰極側に印加される駆動電圧(VLcath)を、当該陰極側から切り離してオープン状態にすることができ、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)することができる。
【0041】
図10は、第6の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第6の実施の形態における各TFT(Tr1〜Tr3,Tr8)も、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、リセット素子としてダイオードD1 が用いられている。すなわち、スレッショルド電圧生成素子として機能する前記TFT(Tr3)のゲートに、前記ダイオードD1 の陽極が接続され、前記TFT(Tr3)のソースに、前記ダイオードD1 の陰極が接続されている。
【0042】
この構成におけるダイオードD1 は、このダイオードD1 が持つスレッショルド電圧以上の電位差でオン動作し、コンデンサC1 に蓄積された駆動用TFT(Tr2)のゲート電圧を、このダイオードD1 を介してリセットさせる動作がなされる。そのリセット動作は図2に基づいて説明した作用と同様である。
【0043】
この図10に示す実施の形態においては、陽極側電源(VHanod)と駆動用TFT(Tr2)のソースとの間に、TFT(Tr8)のソースとドレインが各々接続されている。すなわち、TFT(Tr8)は駆動用TFT(Tr2)とEL素子E1 との直列回路内に介在された構成とされている。そして、TFT(Tr8)はコンデンサC1 に保持されたゲート電圧をリセットさせる期間においてオフ状態になされ、リセット動作に伴いEL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制させる電流抑制手段として機能する。
【0044】
この図10に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてのみTFT(Tr8)をオフ状態に制御する。したがって、リセット期間において前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、TFT(Tr8)がオフ状態であるため、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させることができる。
【0045】
なお、すでに説明した図5〜図9に示す構成においても、リセット素子として機能するTFT(Tr4)に代えて、図10に示したダイオードD1 によるリセット素子を使用することができる。
【0046】
続いて図11は、第7の実施の形態を示したものであり、同じく1つの画素10に対応する回路構成を示している。この第7の実施の形態においては後述するリセット素子として機能するTFT以外は、全てPチャンネルで構成されている。そして、この実施の形態においては、リセット素子として機能するNチャンネル型のTFT(Tr9)は、そのドレインが駆動用TFT(Tr2)のゲートに接続され、そのソースは陰極側電源(VLcath)に接続されている。
【0047】
この図11に示す実施の形態においても、電流抑制手段として機能するTFT(Tr10 )は、陽極側電源(VHanod)と駆動用TFT(Tr2)のソースとの間に接続されている。すなわち、図10に示すTFT(Tr8)の配置構成と同様になされている。
【0048】
この図11に示す構成においても図4に示したように、▲1▼〜▲2▼のリセット期間において発生する制御電圧(Vcont)が利用され、リセット期間においてTFT(Tr9)をオン制御すると共に、TFT(Tr10 )をオフ状態に制御する。前記したとおり、リセット期間においてTFT(Tr9)がオン制御されることにより、コンデンサC1 の端子電圧は、陰極側電源(VLcath)の電位に引き落とされてリセットされる。この時、TFT(Tr10 )はオフ状態に制御されるので、リセット動作によって前記駆動用TFT(Tr2)が完全にオン状態になされても、EL素子E1 に過剰電流が流れるのを抑制(阻止)させることができる。
【0049】
この図11に示した実施の形態のように、リセット素子として機能するTFT(Tr9)がNチャンネル、また電流抑制手段として機能するTFT(Tr10 )がPチャンネルになされている場合においては、それぞれのTFT(Tr9,Tr10 )のオン・オフ制御に、1つの制御電圧(Vcont)を共通して使用することができる。
【0050】
なお、図11に示した実施の形態においては、リセット素子として機能するTFT(Tr9)のソースが陰極側電源(VLcath)に接続されているが、このTFT(Tr9)のソースは他の電圧源に接続されていてもよい。要するに、図11に示す構成によると、TFT(Tr9)によるリセット動作により、コンデンサC1 の端子電圧は当該TFT(Tr9)のソース側電位に一旦リセットされる。そして、これに続くデータの書き込み動作によって、前記コンデンサC1 の端子電圧が決定される。
【0051】
また、すでに説明した図5〜図9に示す構成においても、リセット素子として機能するTFT(Tr4)に代えて、図11に示したTFT(Tr9)の接続構成を採用することができる。さらに、すでに説明した図10に示す構成においても、リセット素子として機能するダイオードD1 に代えて、図11に示したTFT(Tr9)の接続構成を採用することができる。
【0052】
以上説明した図5〜図11に示す各実施の形態によると、リセット期間において駆動用TFT(Tr2)を介してEL素子E1 に対して過剰電流が流れるのを、効果的に抑制することができるので、表示パネル上においてのコントラストの悪化、低階調でのリニアリティーの悪化、並びに発光素子の寿命を短縮させるなどの技術的な問題点を解消することができる。
【0053】
また、以上説明した各実施の形態においては、その殆どにおいてTFTとしてPチャンネルが用いられている。このようにPチャンネルのポリシリコンTFTにより構成することは、製造プロセスを簡素化すると共に、発光表示パネルの信頼性を向上させることに寄与することができる。しかしながら、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置においてはこれに限定されるものではないが、少なくとも駆動用TFT(Tr2)とスレッショルド電圧生成素子として機能する図5〜図11に示す各TFT(Tr3)は、共に同一チヤンネルに形成されていることが望ましい。
【0054】
このように駆動用TFT(Tr2)とスレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)を同一チヤンネルで構成することで、駆動用TFT(Tr2)とスレッショルド電圧生成素子として機能するTFT(Tr3)に対してほぼ同一のスレッショルド特性を持たせることができ、前記した作用により駆動用TFTが保有するスレッショルド特性を効果的にキャンセルさせることができる。
【0055】
以上説明したこの発明にかかるアクティブ型発光表示装置によると、駆動用TFTのスレッショルド電圧のばらつきの影響を除去することで発光輝度の不均一性を是正することができるという特質を生かすことができ、さらに、低階調でのリニアリティーの悪化を防止することができるなどのこの発明による前記した特有の効果も期待することができる。それ故、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置においては、図2に示したデータドライバー2より送られるデータ電圧(Vdata)によって階調表現を行うアナログ方式の階調駆動方式にも好適に採用することができる。
【0056】
また、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置によると、各EL素子に加える発光駆動時間を制御することでデジタル階調表現を実現する時間階調手段を備えた表示装置にも好適に採用することができる。さらに、この発明にかかるアクティブ型発光表示装置によると、1つの画素を複数のサブピクセルに分割し、分割されたサブピクセルの点灯数を制御する面積階調手段を備えた表示装置にも好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のコンダクタンスコントロール方式を採用したアクティブマトリクス型表示装置における1つの画素に対応する回路構成を示した結線図である。
【図2】スレッショルド電圧補正方式を採用したアクティブマトリクス型表示装置における1つの画素に対応する回路構成を示した結線図である。
【図3】図2に示す表示装置における動作を説明するタイミング図である。
【図4】この発明にかかるアクティブマトリクス型発光表示装置における動作を説明するタイミング図である。
【図5】この発明にかかるアクティブマトリクス型発光表示装置における第1の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図6】同じく第2の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図7】同じく第3の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図8】同じく第4の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図9】同じく第5の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図10】同じく第6の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【図11】同じく第7の実施の形態を示す画素単位の結線図である。
【符号の説明】
1 走査ドライバー
2 データドライバー
10 画素
C1 コンデンサ
D1 ダイオード
E1 発光素子(有機EL素子)
S1 ,S2 切り換えスイッチ
Tr1 制御用TFT
Tr2 駆動用TFT
Tr3 TFT(スレッショルド電圧生成素子)
Tr4 TFT(リセット素子)
Tr5〜Tr8 TFT(電流抑制手段)
Tr9 TFT(リセット素子)
Tr10 TFT(電流抑制手段)
Claims (16)
- 発光素子と、前記発光素子を点灯駆動する駆動用TFTと、前記駆動用TFTのゲート電圧を制御する制御用TFTと、前記制御用TFTと駆動用TFTのゲートとの間に介装されて、前記駆動用TFTのスレッショルド電圧に相当する電圧をレベルシフトさせることで、前記駆動用TFTに与えるゲート電圧を生成するスレッショルド電圧生成素子と、前記駆動用TFTのゲート電圧を一時的に保持するコンデンサと、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を所定の電位にリセットさせるリセット素子とを少なくとも備えてなる画素構成を多数配列したアクティブ型発光表示装置であって、
前記コンデンサに保持されたゲート電圧を、前記リセット素子を介して所定の電位にリセットさせるリセット期間において、前記駆動用TFTを介して前記発光素子に流入する過剰電流を抑制させる電流抑制手段を動作させることを特徴とするアクティブ型発光表示装置。 - 前記スレッショルド電圧生成素子は、前記駆動用TFTと発光素子とを含む同一画素構成内に形成されたTFTにおけるソースとゲート間において構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記リセット素子は、前記駆動用TFTと発光素子とを含む同一画素構成内に形成されたTFTにおけるソースとゲート間において構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記TFTにおけるソースとゲート間において構成されたリセット素子が、前記スレッショルド電圧生成素子として機能するTFTのソースとゲートに対して互いに逆並列状態に接続され、前記リセット素子におけるソースとゲート間におけるオン動作により、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を所定の電位にリセットさせることを特徴とする請求項3に記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記リセット素子は、前記駆動用TFTと発光素子とを含む同一画素構成内に形成されたダイオードにおける陽極と陰極間において構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記ダイオードにおける陽極と陰極間において構成されたリセット素子が、前記スレッショルド電圧生成素子として機能するTFTのソースに対して陰極が、ゲートに対して陽極が並列状態となるように接続され、前記ダイオードにおける陽極と陰極間におけるオン動作により、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を所定の電位にリセットさせることを特徴とする請求項5に記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記リセット素子は、前記駆動用TFTと発光素子とを含む同一画素構成内に形成されたTFTにおけるソースとドレイン間において構成され、当該ソースとドレイン間におけるオン動作により、前記コンデンサに保持されたゲート電圧を所定の電位にリセットさせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記電流抑制手段は、前記駆動用TFTと発光素子との直列回路内に介在されて、前記リセット期間においてオフ動作されるスイッチング手段により構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記電流抑制手段は、前記コンデンサのゲート電圧保持端子と、前記駆動用TFTのゲートとの間に介在されて、前記リセット期間においてオフ動作されるスイッチング手段により構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記電流抑制手段は、前記発光素子の両端部に並列接続されて、前記リセット期間においてオン動作されるスイッチング手段により構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記電流抑制手段は、前記リセット期間において、発光素子の陽極側に印加する駆動電圧を低下させる電圧切り換え手段により構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記電流抑制手段は、前記リセット期間において、発光素子の陰極側に印加する駆動電圧を上昇させる電圧切り換え手段により構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記電流抑制手段は、前記リセット期間において、発光素子の陽極側に印加される駆動電圧を、当該陽極側から切り離すように構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記電流抑制手段は、前記リセット期間において、発光素子の陰極側に印加される駆動電圧を、当該陰極側から切り離すように構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 少なくとも前記駆動用TFTと、スレッショルド電圧生成素子を形成するTFTとが、同一チャンネルのTFTで構成されていることを特徴とする請求項2ないし請求項14のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
- 前記発光素子は、有機化合物を発光層に用いた有機EL素子により構成したことを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
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