JP2006251455A - アクティブマトリクス型表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクティブマトリクス型の表示装置において、残像現象を抑止し、表示品位の向上を図る。
【解決手段】 プリチャージ用ＴＦＴ２２０をオンして、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート電位とソース電位とを同電位にする。次に、プリチャージ用ＴＦＴ２２０をオフした後に、保持容量線２１７に、ハイレベルの保持容量制御信号ＳＣを印加する。保持容量２１８の容量結合効果により、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートの電位が上昇する。これにより、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート電位が、そのソース電位に比して高くなる。駆動用ＴＦＴ２１４のゲート絶縁膜に、前回の表示信号Ｄの書き込みにより、正孔がトラップされていたとすると、正孔はゲート絶縁膜からソースあるいはドレインに引き抜かれる。これにより、駆動用ＴＦＴ２１４の電気的特性が初期化される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アクティブマトリクス型表示装置及びその駆動方法に関するものである。

近年、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子（Organic Electro Luminescent Device：以降、「有機ＥＬ素子」と略称する）素子を用いた有機ＥＬ表示装置が開発されている。特に、有機ＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor以降、「ＴＦＴ」と略称する）を備えたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置が開発されている。

以下で、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置について、図面を参照して説明する。図５は、この有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。図５では、表示パネルに行列状に配置された複数の表示画素の中から、１つの表示画素２１０だけを示している。行方向に延びた画素選択信号線２１１と列方向に延びた表示信号線２１２の交差点の付近に、Ｎチャネル型の画素選択用ＴＦＴ２１３が配置されている。この画素選択用ＴＦＴ２１３のゲートは、画素選択信号線２１１に接続されており、そのドレインは、表示信号線２１２に接続されている。画素選択信号線２１１には垂直駆動回路３０１から出力されるハイレベルの画素選択信号Ｇが印加され、それに応じて画素選択用ＴＦＴ２１３がオンする。表示信号線２１２には水平駆動回路３０２から表示信号Ｄが出力される。

画素選択用ＴＦＴ２１３のソースは、Ｐチャネル型の駆動用ＴＦＴ２１４のゲートに接続されている。駆動用トランジスタ２１４のソースには、正電源電圧ＰＶｄｄを供給する電源線２２３が接続されている。駆動用トランジスタ２１４のドレインは有機ＥＬ素子２１６の陽極に接続されている。有機ＥＬ素子２１６の陰極には負電源電圧ＣＶが供給されている。

また、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートと保持容量線２１７の間には保持容量２１８が接続されている。保持容量線２１７は一定の電位に固定されている。保持容量２１８は、画素選択用ＴＦＴ２１３を通して駆動用ＴＦＴ２１４のゲートに印加される表示信号Ｄを一水平期間保持する。

次に、上述した有機ＥＬ表示装置の動作について説明する。ハイレベルの画素選択信号Ｇが１水平期間にわたって画素選択信号線２１１に印加されると、画素選択用ＴＦＴ２１３がオンする。すると、表示信号線２１２の出力された表示信号Ｄが画素選択用ＴＦＴ２１３を通して、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートに印加されると共に、保持容量２１８によって保持される。即ち、表示信号Ｄが表示画素２１０に書き込まれる。

そして、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートに印加された表示信号Ｄに応じて、駆動用ＴＦＴ２１４のコンダクタンスが変化して、駆動用トランジスタ２１４がオン状態となる場合には、そのコンダクタンスに応じた電流が駆動用ＴＦＴ２１４を通して有機ＥＬ素子２１６に供給され、有機ＥＬ素子２１６がそれに応じた輝度で点灯する。一方、当該ゲートに供給された表示信号Ｄに応じて、駆動用ＴＦＴ２１４がオフ状態となる場合には、駆動用ＴＦＴ２１４には電流が流れないため、有機ＥＬ素子２１６は消灯する。

上述した動作を、１フィールド期間にわたって、全ての行の表示画素２１０に対して行うことにより、表示パネル全体に所望の画像を表示することができる。

なお、本願に関連する技術文献としては、以下の特許文献が挙げられる。
特開２００４−３４１４３５号公報

しかしながら、上述した有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子２１６の発光による残像が表示パネルの一部に生じることがあり、そのため表示品位が劣化するという問題があった。これは、同一の表示画素について、前回に表示信号Ｄが書き込まれた時の駆動用ＴＦＴ２１４の導通状態（オン状態もしくはオフ状態）によっては、今回に書き込まれた時の駆動用ＴＦＴ２１４に、今回の表示信号Ｄに応じて期待される電流値とは異なる電流値の電流が流れてしまうためである。即ち、駆動用ＴＦＴ２１４に流れる電流にヒステリシスがあるという現象である。この現象は、特に表示信号Ｄがハイレベルとロウレベルの中間レベルの信号である場合に顕著である。

本発明の検討によれば、このヒステリシス現象は、前回の表示信号Ｄの書き込み時に、駆動用ＴＦＴ２１４に流れるキャリア（正孔）がそのゲート絶縁膜中にトラップされ、そのトラップされたキャリアが駆動用ＴＦＴ２１４のしきい値を変動させているためと考えられる。

そこで本発明は、上述のような表示パネルの残像を抑制し、表示品位の向上を図ったアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置を提供するものである。

本発明は、マトリクス状に配置された複数の表示画素を備え、各表示画素は画素選択信号に応じてオンする画素選択用トランジスタと、発光素子と、前記画素選択用トランジスタを通して印加される表示信号に応じて前記発光素子を駆動する駆動用トランジスタと、前記駆動用トランジスタのゲートと保持容量線の間に接続され、前記表示信号を保持する保持容量と、プリチャージ信号に応じてオンし前記駆動用トランジスタのソースとゲートとを短絡するプリチャージ用トランジスタと、を備え、前記プリチャージ用トランジスタがオフした後に、前記保持容量線の電位を上昇させる保持容量制御信号を印加することにより、前記駆動用トランジスタのゲート電位をソース電位より高くすることを特徴とするものである。

この構成によれば、駆動用トランジスタのゲート絶縁膜中にトラップされたキャリアをソースあるいはドレインに抜くことができるので、表示画素に表示信号を書き込む前に、駆動用トランジスタの電気的特性（特に、しきい値電圧）を元の状態に戻すことができる。これにより、駆動用トランジスタには、常に表示信号に応じた適正な電流値の電流が流れるようになり、表示パネルの残像現象を抑制することができる。

また、本発明のアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法は、マトリクス状に配置された複数の表示画素を備え、各表示画素は画素選択信号に応じてオンする画素選択用トランジスタと、発光素子と、前記画素選択用トランジスタを通して印加される表示信号に応じて前記発光素子を駆動する駆動用トランジスタと、前記駆動用トランジスタのゲートと保持容量線の間に接続され、前記表示信号を保持する保持容量と、プリチャージ信号に応じてオンし前記駆動用トランジスタのソースとゲートとを短絡するプリチャージ用トランジスタと、を備えたアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法において、
プリチャージ信号に応じて、前記プリチャージ用トランジスタをオンして前記駆動用トランジスタのソースとゲートとを短絡し、
前記プリチャージ用トランジスタをオフした後に、前記保持容量線の電位を上昇させる保持容量制御信号を印加することにより、前記駆動用トランジスタのゲート電位をソース電位より高くし、
その後、前記画素選択信号に応じて前記画素選択用トランジスタをオンして、前記表示信号を前記画素選択用トランジスタを通して前記駆動用トランジスタのゲートに印加することを特徴とするものである。

本発明によれば、アクティブマトリクス型の表示装置において、表示パネルの残像を抑止し、表示品位の向上を図ることが可能となる。

次に、本発明の第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置及びその駆動方法について、図面を参照して説明する。図１は、この有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。図１では、表示パネルにマトリクス状に配置された複数の表示画素の中から、１つの表示画素２１０Ａだけを示している。なお、図１において、図５と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

この有機ＥＬ表示装置では、表示画素２１０Ａにおいて、駆動用ＴＦＴ２１４のソースとゲートの間にプリチャージ用ＴＦＴ２２０が接続されている。このプリチャージ用ＴＦＴ２２０のゲートはプリチャージ信号線２２１に接続されている。プリチャージ信号線２２１にはプリチャージ信号ＰＣＧが供給されるので、プリチャージ用ＴＦＴ２２０はこのプリチャージ信号ＰＣＧに応じてスイッチングする。プリチャージ用ＴＦＴ２２０がオンすると、駆動用ＴＦＴ２１４のソースとゲートとは短絡され、プリチャージ用ＴＦＴ２２０がオフすると、駆動用ＴＦＴ２１４のソースとゲートとは電気的に絶縁されることになる。

また、保持容量線２１７は固定電位ではなく、後述する所定の期間にハイレベルになる保持容量制御信号ＳＣが供給される。前記プリチャージ信号ＰＣＧ及び保持容量制御信号ＳＣは表示パネルの外部の制御用ＬＳＩ４００から供給されるが、後述する第２の実施形態のように、垂直駆動回路３０１から出力される画素選択信号Ｇを利用することもできる。

次に、上述した有機ＥＬ表示装置の駆動方法について、図面を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するタイミング図である。

図２に示すように、まず、プリチャージ信号線２２１に、ハイレベルのプリチャージ信号ＰＣＧを印加する。すると、プリチャージ用ＴＦＴ２２０がオンして、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート電位とソース電位とが同電位となる。次に、プリチャージ信号ＰＣＧがロウレベルに立ち下がり、プリチャージ用ＴＦＴ２２０がオフした後に、保持容量線２１７に、ハイレベルの保持容量制御信号ＳＣを印加する。

すると、保持容量２１８の容量結合効果により、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートの電位が保持容量制御信号ＳＣのロウレベルからハイレベルへの電圧変化分ΔＶ（例えば、約１０Ｖ）に応じて上昇する。これにより、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート電位が、そのソース電位に比して高くなる。このとき、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート絶縁膜に、前回の表示信号Ｄの書き込みにより、キャリア（正孔）がトラップされていたとすると、そのキャリア（正孔）はゲートからソースあるいはドレインへ向かう電界によりトンネル電流となって、ゲート絶縁膜からソースあるいはドレインに引き抜かれる。これにより、駆動用ＴＦＴ２１４の電気的特性が初期化される。

その後、垂直駆動回路３０１からハイレベルの画素選択信号Ｇが出力され、これに応じて画素選択用ＴＦＴ２１３が１水平期間オンする。そして、この１水平期間中に、水平駆動回路３０２から表示信号線２１２に表示信号Ｄが出力され、この表示信号Ｄが画素選択用ＴＦＴ２１３を通して、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートに印加されると共に、保持容量２１８に保持される。そして、表示信号Ｄに応じた電流が駆動用ＴＦＴ２１４から有機ＥＬ素子２１６に供給され、有機ＥＬ素子２１６が発光する。

このように、本実施形態によれば、表示画素２１０Ａに表示信号Ｄを書き込む前に、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート絶縁膜中のキャリア（正孔）を抜き取り、その電気的特性を初期化しているので、表示パネルの残像現象を抑止し、その表示品位を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の駆動方法について、図面を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。図３においては、マトリクス状に配列された複数の表示画素の中で、３つの表示画素、即ち、ある列のｍ行目の表示画素２１０Ａ、同一列の（ｍ−１）行目の表示画素２１０Ｂ、同一列の（ｍ−２）行目の表示画素２１０Ｃが示されている。

本実施形態の有機ＥＬ表示装置では、プリチャージ信号ＰＣＧ及び保持容量制御信号ＳＣを垂直駆動回路３０１から出力される画素選択信号Ｇを利用するようにしたものである。即ち、ｍ行目の表示画素２１０Ａについては、プリチャージ信号ＰＣＧｍとして（ｍ−２）行目の表示画素２１０Ｃに供給される画素選択信号Ｇｍ−２を用い、保持容量制御信号ＳＣｍとして（ｍ−１）行目の表示画素２１０Ｂに供給される画素選択信号Ｇｍ−１を用いている。そのために、ｍ行目のプリチャージ信号線２１１は第１の配線３１を介して、ｍ−２行目の画素選択信号線２１１に接続され、ｍ行目の保持容量線２１７は第２の配線３２を介して、ｍ−１行目の画素選択信号線２１１に接続されている。（ｍ−１）行目の表示画素２１０Ｂ、（ｍ−２）行目の表示画素２１０Ｃについても同様に構成されている。

このように構成することで、本実施形態の有機ＥＬ表示装置は第１の実施形態のものと等価な動作をする。図４は、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の駆動方法を説明するタイミング図である。ここでは、ｍ行目の表示画素２１０Ａを例として説明するが、他の行の表示画素についても同様である。

まず、（ｍ−２）行目の画素選択信号Ｇｍ−２がハイレベルに立ち上がると、プリチャージ信号線２２１に、ハイレベルのプリチャージ信号ＰＣＧｍが印加される。すると、プリチャージ用ＴＦＴ２２０がオンして、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート電位とソース電位とを同電位にする。次に、画素選択信号Ｇｍ−２がロウレベルに立ち下がると、プリチャージ信号ＰＣＧｍもロウレベルに立ち下がり、プリチャージ用ＴＦＴ２２０がオフする。

その後、（ｍ−１）行目の画素選択信号Ｇｍ−１がハイレベルに立ち上がり、これに応じて保持容量線２１７に、ハイレベルの保持容量制御信号ＳＣｍが印加される。すると、保持容量２１８の容量結合効果により、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートの電位が保持容量制御信号ＳＣのロウレベルからハイレベルへの電圧変化分ΔＶ（例えば、約１０Ｖ）に応じて上昇する。これにより、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート電位が、そのソース電位に比して高くなる。このとき、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート絶縁膜に、前回の表示信号Ｄの書き込みにより、キャリア（正孔）がトラップされていたとすると、そのキャリア（正孔）はゲートからソースあるいはドレインへ向かう電界によりトンネル電流となって、ゲート絶縁膜からソースあるいはドレインに引き抜かれる。これにより、駆動用ＴＦＴ２１４の電気的特性が初期化される。

その後、ｍ行目の画素選択信号Ｇｍがハイレベルに立ち上がり、これに応じて画素選択用ＴＦＴ２１３が１水平期間オンする。そして、この１水平期間中に、水平駆動回路３０２から表示信号線２１２に表示信号Ｄが出力され、この表示信号Ｄが画素選択用ＴＦＴ２１３を通して、駆動用ＴＦＴ２１４のゲートに印加されると共に、保持容量２１８に保持される。そして、表示信号Ｄに応じた電流が駆動用ＴＦＴ２１４から有機ＥＬ素子２１６に供給され、有機ＥＬ素子２１６が発光する。

このように、本実施形態によれば、第１の実施形態と全く同様に、表示画素２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃにそれぞれ表示信号Ｄを書き込む前に、駆動用ＴＦＴ２１４のゲート絶縁膜中のキャリア（正孔）を抜き取り、その電気的特性を初期化しているので、表示パネルの残像現象を抑止し、その表示品位を向上させることができる。また、プリチャージ信号ＰＣＧ及び保持容量制御信号ＳＣを垂直駆動回路３０１から出力される画素選択信号Ｇを利用しているので、回路構成が簡単になるという利点もある。

なお、上述した第１及び第２の実施形態では、発光素子として有機ＥＬ素子２１６を用いているが、その替わりに、有機ＥＬ素子以外の発光素子、例えば、無機ＥＬ素子や発光ダイオードを用いてもよい。また、上述した第１及び第２の実施形態では、画素選択用ＴＦＴ２１３及びプリチャージ用ＴＦＴ２２０は例えばＮチャネル型ＴＦＴであり、駆動用ＴＦＴ２１４は例えばＰチャネル型ＴＦＴであるとしたが、これらのＴＦＴは他の導電チャネル型であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の駆動方法を説明するタイミング図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置の等価回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するタイミング図である。 従来例に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。

符号の説明

２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ 表示画素
２１１ 画素選択信号線 ２１２ 表示信号線 ２１３ 画素選択用ＴＦＴ
２１４ 駆動用ＴＦＴ ２１５ 電源線 ２１６ 有機ＥＬ素子
２１７ 保持容量線 ２１８ 保持容量 ２２０ プリチャージ用ＴＦＴ
２２１ プリチャージ信号線 ３０１ 垂直駆動回路
３０２ 水平駆動回路 ４００ 制御用ＬＳＩ

Claims (8)

1. マトリクス状に配置された複数の表示画素を備え、
   各表示画素は画素選択信号に応じてオンする画素選択用トランジスタと、発光素子と、前記画素選択用トランジスタを通して印加される表示信号に応じて前記発光素子を駆動する駆動用トランジスタと、前記駆動用トランジスタのゲートと保持容量線の間に接続され、前記表示信号を保持する保持容量と、プリチャージ信号に応じてオンし前記駆動用トランジスタのソースとゲートとを短絡するプリチャージ用トランジスタと、を備え、前記プリチャージ用トランジスタがオフした後に、前記保持容量線の電位を上昇させる保持容量制御信号を印加することにより、前記駆動用トランジスタのゲート電位をソース電位より高くすることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
2. 前記プリチャージ信号として、２行前の画素に対応する画素選択信号を用いたことを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
3. 前記保持容量制御信号として、１行前の画素に対応する画素選択信号を用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
4. 前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のアクティブマトリクス型表示装置。
5. マトリクス状に配置された複数の表示画素を備え、
   各表示画素は画素選択信号に応じてオンする画素選択用トランジスタと、発光素子と、前記画素選択用トランジスタを通して印加される表示信号に応じて前記発光素子を駆動する駆動用トランジスタと、前記駆動用トランジスタのゲートと保持容量線の間に接続され、前記表示信号を保持する保持容量と、プリチャージ信号に応じてオンし前記駆動用トランジスタのソースとゲートとを短絡するプリチャージ用トランジスタと、を備えたアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法において、
   プリチャージ信号に応じて、前記プリチャージ用トランジスタをオンして前記駆動用トランジスタのソースとゲートとを短絡し、
   前記プリチャージ用トランジスタをオフした後に、記保持容量線の電位を上昇させる保持容量制御信号を印加することにより、前記駆動用トランジスタのゲート電位をソース電位より高くし、
   その後、前記画素選択信号に応じて前記画素選択用トランジスタをオンして、前記表示信号を前記画素選択用トランジスタを通して前記駆動用トランジスタのゲートに印加することを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
6. 前記プリチャージ信号として、２行前の画素に対応する画素選択信号を用いたことを特徴とする請求項５に記載のアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
7. 前記保持容量制御信号として、１行前の画素に対応する画素選択信号を用いたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
8. 前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項５、６、７のいずれかに記載のアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
   
   
   
   
   
   
   
   

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