JP2004279548A - 表示駆動方法およびその回路ならびに画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子の一方の端子を共通電極として、他方の端子に正電源を第1の所定期間供給して発光素子を発光させる工程と、他方の端子に負電源を第2の所定期間印供給して発光素子に逆バイアス電圧をかける工程と、他方の端子に正電源および負電源のいずれも第3の所定期間供給しないで外部から供給する電流が発光素子に流れることを遮断する工程とを有し、これらの工程を周期的に繰り返す。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示駆動方法およびその回路ならびに画像表示装置に関し、より詳細には、供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子の表示駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、有機EL(以下、OLED:有機発光ダイオードということがある。)の供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子をTFTで駆動する駆動回路及びそれを用いた画像表示装置が各種提案されている。このTFTを用いたアクティブ駆動は、パッシブ駆動よりもOLEDの発光効率や寿命の観点で優れる。
【0003】
ところで、上記発光素子は、純粋なダイオード成分と並列に寄生容量を同時に生じる。そして、寄生容量を発光に寄与することなく充放電することで無効電力が発生することが知られている。
【0004】
また、アクティブ駆動回路は、一般に、動作原理上、表示光の輝度が、画像信号の1フィールド間ほぼ一定に保たれるというホールド効果があり、これにより、動画を表示した際に、動きのボケを生じ、動画の表示画質が劣化することが知られている。
【0005】
また、発光素子は、発光輝度が経時的に劣化するという課題、言いかえれば寿命特性の課題を抱えている。
【0006】
OLEDの基本的な駆動方法として、発光素子の一方の端子の電位を基準電位(アース電位)とし、他方の端子に正電位をパルス的に印加する方式がある(例えば、非特許文献1参照。)。
【0007】
この方式によれば、上記寄生容量からの電荷の充放電はほとんど生じないため、無効電力が軽減され、発光効率が向上する。また、ホールド効果による動画の表示画質の劣化も軽減される。
【0008】
しかしながら、上記の方式は、寿命特性の課題を避けることができない。
【0009】
これに対して、発光素子の2端子間に交流電圧を印加する方式がある(例えば、非特許文献1参照。)。
【0010】
図1の1画素分の駆動回路について図2の電圧、電流および発光輝度の波形図を参照して上記の方式を説明する。
【0011】
駆動回路5は、発光素子1の一方の端子(共通電極)2aが接地されて基準電位にあり、発光素子1の他方の端子2bにアノード電圧vaが印加される。そして、アノード電圧vaに応じた電流iが発光素子1に流れ、電流i応じた輝度Lの発光を生じる。なお、前記のように、発光素子1のダイオード成分3と並列に寄生容量4を生じる。
【0012】
上記駆動回路5は、逆方向電圧vr、言いかえれば、逆バイアス電圧が印加されるため、経時変化により劣化した発光輝度が回復する。すなわち、発光素子1の寿命特性が改善される。
【0013】
【非特許文献1】
T. Tsujioka, et al., Jpn.J.Appl. Vol.39,Pp.3463−3465(June 2000)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、交流電圧を印加する上記駆動回路5は、矩形波の電圧vaによって電流iが流れるが、このとき、寄生容量4に蓄積された電荷が充放電されるため、電流iの矩形波の立ち上がりの際にオーバーシュートを、および立ち下がりの際にアンダーシュートを生じる。そして、このオーバーシュートおよびアンダーシュートした電流の流れる期間は発光輝度に寄与しないため、この期間の電力は電力損失(無効電力)となる。
【0015】
すなわち、上記駆動回路5は、発光輝度の相対的な経時劣化は改善されるものの発光効率の絶対値は低下することになる。
【0016】
上記のように交流電圧を印加する駆動回路と正電圧をパルス的に印加する駆動回路とは、それぞれ一長一短を有するものであり、これら双方の駆動回路の長所を取り入れた駆動回路については現在のところ報告されていない。
【0017】
また、これらをTFT駆動回路で実現した例も報告されていない。
【0018】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子の寿命特性、動画の表示画質および発光効率のバランスが良好な表示駆動方法およびその回路ならびに画像表示装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示駆動方法は、供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子の表示駆動方法において、該発光素子の一方の端子を共通電極として、他方の端子に正電源を第1の所定期間供給する工程と、該他方の端子に負電源を第2の所定期間供給する工程と、該他方の端子に該正電源および該負電源のいずれも第3の所定期間供給しない工程とを有することを特徴とする。
【0020】
これにより、供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子の寿命特性、動画の表示画質および発光効率のバランスを良好にすることができる。
【0021】
この場合、前記第3の所定期間供給しない工程を、前記第1の所定期間供給する工程の前後いずれか一方または双方に有すると、好適である。
【0022】
また、本発明に係る表示駆動回路は、供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子と、該発光素子の一方の端子と正電源の間にドレインとソースを接続された第1の電界効果トランジスタと、該第1の電界効果トランジスタのゲートとデータ電極の間にソースとドレインを接続された第2の電界効果トランジスタと、該第1の電界効果トランジスタのゲートと該正電源の間にソースとドレインを接続された第3の電界効果トランジスタと、該発光素子の該一方の端子と負電源の間にソースとドレインを接続された第4の電界効果トランジスタと、を有し、画像信号の垂直同期に同期して、画像信号の1フイールド期間内の、相互に異なり、かつ所定時間離れた所定期間内に該第2〜該第4の電界効果トランジスタをそれぞれ1回オンさせることを特徴とする。
【0023】
また、本発明に係る表示駆動回路は、供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子と、正電源にソースおよびドレインのうちのいずれか一方を接続された第1の電界効果トランジスタと、該第1の電界効果トランジスタのゲートとデータ電極の間にソースとドレインを接続された第2の電界効果トランジスタと、該第1の電界効果トランジスタのソースおよびドレインのうちの他方と該発光素子の一方の端子の間にソースとドレインを接続された第3の電界効果トランジスタと、該発光素子の該一方の端子と負電源の間にソースとドレインを接続された第4の電界効果トランジスタと、を有し、画像信号の垂直同期に同期して、画像信号の1フイールド期間内の、相互に異なり、かつ所定時間離れた所定期間内に該第2〜該第4の電界効果トランジスタをそれぞれ1回オンさせることを特徴とする。
【0024】
また、この場合、前記第2または第3の電界効果トランジスタがn型であり、前記第4の電界効果トランジスタのソースとドレインが前記発光素子のアノードと該第2または第3の電界効果トランジスタのゲートの間に接続され、該第2または第3の電界効果トランジスタをオフするときに該第2または第3の電界効果トランジスタのゲートを負電圧にするように構成してなることを特徴とする。
【0025】
また、本発明に係る表示駆動回路において、前記第1の電界効果トランジスタのゲートと前記正電源の間に接続されたコンデンサをさらに有することを特徴とする。
【0026】
上記の表示駆動回路の構成により、上記本発明に係る表示駆動方法を好適に実現することができる。
【0027】
また、本発明に係る画像表示装置は、上記の表示駆動回路を有することを特徴とする。
【0028】
これにより、上記本発明に係る表示駆動回路の効果を好適に得ることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
本発明に係る表示駆動方法およびその回路ならびに画像表示装置の好適な実施の形態(以下、本実施の形態例という。)について、発光素子として有機EL素子を例にとり、図を参照して、以下に説明する。
【0030】
本実施の形態の第1の例に係る表示駆動回路および表示駆動方法について、図3の1画素分の駆動回路の回路図および図4の電圧、電流および発光輝度の波形図を参照して説明する。図3中、有機EL素子を発光素子10で表し、その発光輝度をLで表す。
【0031】
発光素子10のカソードは共通電極(図1中、接地記号で示す。)に接続されている。発光素子10のアノードにはTFTとしてのp型(チャネル)FET(電界効果トランジスタ)12のドレイン(D)が接続されており、FET12のソース(S)は共通電極に対して正の電位を持つ正電源(+Vss)に接続されている。
【0032】
なお、一般にTFTではドレインとソースを区別する必要がなく、ドレインとソースを互いに逆に接続しても同様に動作するため、以下では必要ない限りドレインとソースを特に区別せず、また、各図中、D等の符号も必要に応じて省略する。
【0033】
FET12のゲート(G)と正電源の間には、保持容量(コンデンサ)14が形成されている。また、FET12のゲート(G)にはn型FET16のドレイン(またはソース。以下、ソースまたはドレインの一方のみの表記で代表する。)が接続されており、FET16のソースはデータ電極に接続されている。また、FET16のゲートは走査電極S10に接続されている。
【0034】
また、FET12のゲートにn型FET18のドレインが接続され、FET18のソースは正電源に接続され、FET18のゲートは走査電極S12に接続されている。
【0035】
また、発光素子10のアノードにn型FET20のドレインが接続され、FET20のソースは逆バイアスを与える負電源(−Vr)に接続され、FET20のゲートは走査電極S14に接続されている。なお、FET20においてもソース、ドレインの区別はないが、以後の説明の便宜上、負電源側をソース(S)とする。
【0036】
図4の波形図に示すように、走査電極S10を画像信号の1フィールド期間(日本のテレビ方式の場合、1/60秒)に1回、画像信号の垂直同期に同期して短時間だけ正電源電位にすると、その期間だけFET16がオンになり、FET16を通して、その時点のデータ電極の電圧(正電源の電位に対して負の電位を持つ)で保持容量14が充電される。FET12はゲート、ソース間電圧、すなわち保持容量14の両端間の電圧に応じた一定値の電流をソース,ドレイン間に流すため、発光素子10は保持容量14に充電された電圧に応じた輝度で発光する。
【0037】
FET16がオンからオフになった後は、保持容量14に蓄積された電荷は維持され、電荷が維持される限り発光素子10は一定の輝度で発光し続ける。
【0038】
つぎに、例えば走査電極S10に与えた信号を一定時間遅延させて走査電極S12に与えると、電極S12が正電源電位になった時点でFET18がオンとなり、保持容量14に蓄積された電荷がFET18を通して放電され、それ以後は保持容量14の両端間の電圧はゼロになる。これにより、FET12がオフとなり、外部、すなわち正電源からの電流の発光素子10への供給が遮断される。したがって、この間(図4中、T1)無効電力が発光素子10に供給されることがない。一方、従来技術の項で説明したように寄生容量に蓄積された電荷がダイオード成分を通して放電されるが(図1参照。)、電流Iの立下り時のアンダーシュートは発生せず、本実施の形態例では放電電流の一部は発光に寄与する。
【0039】
つぎに、寄生容量の放電が十分進んだ時機に電極S14を正電源電位にすると、FET20がオンとなり、発光素子10のアノードに負電源電位(−Vr)が印加され、発光素子10に逆バイアス電圧が印加された状態となる。さらに、電極S14をゼロ電位に戻すと、FET20がオフとなり、発光素子10は、再び外部から供給される電流が遮断される。このとき、寄生容量に蓄積された電荷は、ダイオードにとっては逆バイアスとなるが、発光素子10のダイオード成分の逆方向抵抗は無限大ではないため、電荷はダイオード成分を通して一定量放電される。このため、つぎに正電源電圧をFET12に印加したときの電流Iの立ち上がり時のオーバーシュートが低く抑えられ、その分無効電力が減少する。
【0040】
これらの動作を一定の周期で繰り返すことにより、図2の波形図が得られる。図2中、符号T1は、上記最初の電流遮断期間を示し、符号T2は、上記再度の電流遮断期間を示す。
【0041】
なお、FET16、18、20に関してはnチャネルでもpチャネルでも差し支えなく、pチャネルの場合は走査電極S10、S12、S14の波形を各々上下(正負)反転すれば、上記と全く同様な動作を実現できる。
【0042】
本実施の形態例に係る表示駆動方法およびその回路によれば、一定期間逆バイアス電圧を印加し、さらに、一定期間発光素子に流れる電流を遮断する。このため、表示光のホールド時間が短縮され、動きボケが減少し、動画の表示画質が改善されるとともに、無効電力が減少し、発光効率が改善される。また、発光輝度の経時劣化が減少し、寿命特性が改善される。このため、動画の表示画質、発光効率および寿命特性のバランスがよい。
【0043】
本実施の形態例に係る表示駆動方法およびその回路において、保持容量を必要に応じて省いてもよい。保持容量を省いた場合においても、通常、FET12と正電源の間には電極間容量により蓄積容量が形成されているため、蓄積容量の電荷によって発光素子10は一定の輝度で発光し続ける。
【0044】
なお、本実施の形態例に係る表示駆動方法およびその回路において、電流の遮断期間は、上記のように正電源電圧の+から−への変化のときに設けることが好適であるが、これに変えて、正電源電圧の+から−への変化のときに設けてもよく、あるいは、両方の変化のときにそれぞれ設けてもよい。
【0045】
つぎに、本実施の形態の第2の例に係る表示駆動回路および表示駆動方法について、図5の1画素分の駆動回路の回路図および図6の電圧、電流および発光輝度の波形図を参照して説明する。
【0046】
本実施の形態の第2の例に係る表示駆動回路は、上記本実施の形態の第1の例に係る表示駆動回路と同様の構成要素を有する。したがって、本実施の形態の第2の例に係る表示駆動回路において、上記第1の例にと同一の構成要素については第1の例と同一の参照符号を付すとともに、回路の動作も含め、重複する説明を省略する。
【0047】
本実施の形態の第2の例に係る表示駆動回路は、FET12のドレイン(またはソース)にn型FET22のソース(またはドレイン)が接続され、FET22のドレイン(またはソース)は発光素子10のアノードに接続され、FET22のゲートは走査電極S12に接続されている。なお、本実施の形態の第2の例では、第1の例におけるFET18は無い。
【0048】
図6の波形図に示すように、画像信号の垂直同期に同期して、画像信号の1フィールド期間内の一定時間だけ+電位であり他の時間はゼロ電位であるような信号を走査電極S12に与えると、走査電極S12がゼロ電位となっている時間はFET22がオフとなり、外部、すなわち正電源からの電流の発光素子10への供給が遮断される。なお、走査電極S12を+電位とする時機は、走査電極S10が+電位になった以降であれば、走査電極S10がゼロ電位に戻る前でも後でもよい。また、FET22はn型に変えてp型であってもよく、p型の場合は走査電極S12の波形を上下(正負)反転すれば、上記と同様な動作を実現できる。その他の動作は、上記本実施の形態の第1の例と同じである。
【0049】
以上説明した本実施の形態の第2の例に係る表示駆動回路および表示駆動方法は、上記本実施の形態の第1の例と同様の作用効果を得ることができる。
【0050】
つぎに、本実施の形態の第3の例に係る表示駆動回路および表示駆動方法について、図7の1画素分の駆動回路の回路図および図8の電圧、電流および発光輝度の波形図を参照して説明する。
【0051】
本実施の形態の第3の例に係る表示駆動回路は、前記本実施の形態の第1の例に係る表示駆動回路と同様の構成要素を有する。したがって、本実施の形態の第3の例に係る表示駆動回路において、第1の例にと同一の構成要素については第1の例と同一の参照符号を付すとともに、回路の動作も含め、重複する説明を省略する。
【0052】
本実施の形態の第3の例に係る表示駆動回路は、FET20のソースが走査電極S10に接続されている点が第1の例と異なる。この場合、走査電極S10は+電位でない期間は負電位(−Vr)としており、これにより、走査電極S14を+電位にしてFET20をオンするとき、発光素子10のアノードに逆バイアス電圧が印加される。なお、この場合のFET16はn型であることが必要である。
【0053】
上記本実施の形態の第3の例に係る表示駆動回路および表示駆動方法は、第1の例と同様の作用効果を得ることができる。また、この場合、第1の例のような負電源が不要であり、回路構成が簡略化される。
【0054】
つぎに、本実施の形態の第4の例に係る表示駆動回路および表示駆動方法について、図9の1画素分の駆動回路の回路図および図10の電圧、電流および発光輝度の波形図を参照して説明する。
【0055】
本実施の形態の第4の例に係る表示駆動回路は、前記本実施の形態の第2の例に係る表示駆動回路と同様の構成要素を有する。したがって、本実施の形態の第4の例に係る表示駆動回路において、第2の例にと同一の構成要素については第2の例と同一の参照符号を付すとともに、回路の動作も含め、重複する説明を省略する。
【0056】
本実施の形態の第4の例に係る表示駆動回路は、FET20のソースが走査電極S12に接続されている点が第2の例と異なる。この場合、走査電極S12は+電位でない期間は負電位(−Vr)としており、これにより、走査電極S14を+電位にしてFET20をオンするとき、発光素子10のアノードに逆バイアス電圧が印加される。なお、この場合のFET22はn型であることが必要である。
【0057】
上記本実施の形態の第4の例に係る表示駆動回路および表示駆動方法は、第2の例と同様の作用効果を得ることができる。また、この場合、第2の例のような負電源が不要であり、回路構成が簡略化される。
【0058】
つぎに、本実施の形態の第5の例に係る画像表示装置は、上記本実施の形態の第1〜第4の例に係る表示駆動回路のいずれかを有し、さらに、発光素子の種類に応じた部材を備える。これらの部材は、有機ELディスプレイ等の各画像表示装置において周知のものを適宜用いることができるため、具体的な説明を省略する。
【0059】
本実施の形態の第5の例に係る画像表示装置は、上記本実施の形態の第1〜第4の例に係る表示駆動回路の作用効果を好適に得ることができる。
【0060】
【発明の効果】
本発明に係る表示駆動方法およびその回路ならびに画像表示装置によれば、供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子の寿命特性、動画の表示画質および発光効率のバランスを良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の1画素分の駆動回路についてTFT等を一部省略して示す図である。
【図2】図1の駆動回路の駆動動作における電圧、電流および発光輝度の波形図である。
【図3】本実施の形態の第1の例に係る表示駆動回路について1画素分の駆動回路を示す図である。
【図4】図3の駆動回路の駆動動作における電圧、電流および発光輝度の波形図である。
【図5】本実施の形態の第2の例に係る表示駆動回路について1画素分の駆動回路を示す図である。
【図6】図5の駆動回路の駆動動作における電圧、電流および発光輝度の波形図である。
【図7】本実施の形態の第3の例に係る表示駆動回路について1画素分の駆動回路を示す図である。
【図8】図7の駆動回路の駆動動作における電圧、電流および発光輝度の波形図である。
【図9】本実施の形態の第4の例に係る表示駆動回路について1画素分の駆動回路を示す図である。
【図10】図9の駆動回路の駆動動作における電圧、電流および発光輝度の波形図である
。
【符号の説明】
10 発光素子
12、16、18、20、22 FET
14 保持容量
S10、S12、S14 走査電極
Claims (8)
- 供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子の表示駆動方法において、
該発光素子の一方の端子を共通電極として、
他方の端子に正電源を第1の所定期間供給する工程と、
該他方の端子に負電源を第2の所定期間供給する工程と、
該他方の端子に該正電源および該負電源のいずれも第3の所定期間供給しない工程とを有することを特徴とする表示駆動方法。 - 前記第3の所定期間供給しない工程を、前記第1の所定期間供給する工程の前後いずれか一方または双方に有することを特徴とする請求項1記載の表示駆動方法。
- 供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子と、
該発光素子の一方の端子と正電源の間にドレインとソースを接続された第1の電界効果トランジスタと、
該第1の電界効果トランジスタのゲートとデータ電極の間にソースとドレインを接続された第2の電界効果トランジスタと、
該第1の電界効果トランジスタのゲートと該正電源の間にソースとドレインを接続された第3の電界効果トランジスタと、
該発光素子の該一方の端子と負電源の間にソースとドレインを接続された第4の電界効果トランジスタと、
を有し、画像信号の垂直同期に同期して、画像信号の1フイールド期間内の、相互に異なり、かつ所定時間離れた所定期間内に該第2〜該第4の電界効果トランジスタをそれぞれ1回オンさせることを特徴とする表示駆動回路。 - 供給される直流電流に応じた明るさで発光する2端子の発光素子と、
正電源にソースおよびドレインのうちのいずれか一方を接続された第1の電界効果トランジスタと、
該第1の電界効果トランジスタのゲートとデータ電極の間にソースとドレインを接続された第2の電界効果トランジスタと、
該第1の電界効果トランジスタのソースおよびドレインのうちの他方と該発光素子の一方の端子の間にソースとドレインを接続された第3の電界効果トランジスタと、
該発光素子の該一方の端子と負電源の間にソースとドレインを接続された第4の電界効果トランジスタと、
を有し、
画像信号の垂直同期に同期して、画像信号の1フイールド期間内の、相互に異なり、かつ所定時間離れた所定期間内に該第2〜該第4の電界効果トランジスタをそれぞれ1回オンさせることを特徴とする表示駆動回路。 - 前記第2の電界効果トランジスタがn型であり、前記第4の電界効果トランジスタのソースとドレインが前記発光素子のアノードと該第2の電界効果トランジスタのゲートの間に接続され、該第2の電界効果トランジスタをオフするときに該第2の電界効果トランジスタのゲートを負電圧にするように構成してなることを特徴とする請求項3または4記載の表示駆動回路。
- 前記第3の電界効果トランジスタがn型であり、前記第4の電界効果トランジスタのソースとドレインが前記発光素子のアノードと該第3の電界効果トランジスタのゲートの間に接続され、該第3の電界効果トランジスタをオフするときに該第2の電界効果トランジスタのゲートを負電圧にするように構成してなることを特徴とする請求項3または4記載の表示駆動回路。
- 前記第1の電界効果トランジスタのゲートと前記正電源の間に接続されたコンデンサをさらに有することを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の表示駆動回路。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示駆動回路を有することを特徴とする画像表示装置。
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