JP2021067901A - 画素回路、及び、表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の各実施の形態の説明に先立ち、本開示の基礎となった知見について説明する。
Ids=1/2×μ×W/L×C(Vgs−Vth)2 (式1)
で示される。なお、駆動トランジスタT2のドレインソース間電流Idsは、有機EL素子ELの駆動電流にほぼ相当する。以下では、便宜上、ドレインソース間電流Idsが有機EL素子ELの駆動電流に相当する例について説明する。また、駆動電流を駆動電流Idsとも記載する。
図4に示すタイミングチャートにおいて、時刻t1以前は、前の表示フレームにおける有機EL素子ELの発光期間である。この前表示フレームの発光期間では、電源線51の電位が第一電位Vcc(以下、「高電位Vcc」とも記載する)であり、また、書き込みトランジスタT1が非導通状態(オフ状態)である。
時刻t1になると、線順次走査の新しい表示フレーム(現表示フレーム)に入る。そして、図6に示すように、電源線51の電位が高電位Vccから第二電位Vss(以下、「低電位Vss」とも記載する)に切り替わる。低電位Vssは、信号線41の基準電位Vofsに対してVofs−Vthよりも十分に低い電位であり、有機EL素子ELを消光させることができる電位である。なお、図6は、従来技術の有機EL表示装置901の回路動作を説明するための第2図である。
Vss<Vthel+Vcat (式2)
を満たす場合、駆動トランジスタT2のソース電位Vsが低電位Vssにほぼ等しくなるため、有機EL素子ELは逆バイアス状態となって消光する。そして、駆動トランジスタT2の電源線51側がソース電極sとなる。このとき、有機EL素子ELの第一電極(アノード)は、Vssに充電される。
次に、時刻t2で走査線61の電位が低電位側から高電位側に遷移する(OFF→ON)ことで、図7に示すように、書き込みトランジスタT1が導通状態となる。図7は、従来技術の有機EL表示装置901の回路動作を説明するための第3図である。
Vofs−Vss>Vth (式3)
となる電位関係に設定する必要がある。
次に、時刻t4で、書き込みトランジスタT1が導通している状態で、電源線51の電位が低電位Vssから高電位Vccに切り替わると、図8に示すように、有機EL素子ELの第一電極が駆動トランジスタT2のソース電極sとなり、駆動トランジスタT2に電流が流れる。これにより、駆動トランジスタT2のゲート電位Vgが基準電位Vofsに保たれた状態で閾値補正動作が開始される。すなわち、ゲート電位Vgから駆動トランジスタT2の閾値電圧Vthを減じた電位(Vofs−Vth)に向けて駆動トランジスタT2のソース電位Vsが上昇を開始する。なお、図8は、従来技術の有機EL表示装置901の回路動作を説明するための第4図である。
Vel≦Vcat+Vthel (式4)
の関係が成り立つ限り、駆動トランジスタT2の電流は保持容量C1及び等価容量Celを充電するために使われる。例えば、有機EL素子ELのリーク電流が駆動トランジスタT2に流れる電流よりもかなり小さい限り、駆動トランジスタT2の電流は保持容量C1及び等価容量Celを充電するために使われる。なお、ソース電位Velは、有機EL素子ELの第一電極の電位でもある。
Vel=Vofs−Vth≦Vcat+Vthel (式5)
となっている。
次に、時刻t10で、信号線41の電位が基準電位Vofsから映像信号の信号電圧Vsigに切り替わった状態で、走査線61の電位が高電位側に遷移する(OFF→ON)ことで、図11に示すように、書き込みトランジスタT1が導通状態になって映像信号の信号電圧Vsigがサンプリングされ、画素回路920内に書き込まれる。なお、図11は、従来技術の有機EL表示装置901の回路動作を説明するための第6図である。また、信号電圧Vsigは、映像信号の階調に応じた電圧である。
次に、時刻t11で、走査線61の電位が低電位側に遷移する(ON→OFF)ことで、書き込みトランジスタT1が非導通状態となり、書き込み動作が終了する。これにより、駆動トランジスタT2のゲート電極gは、信号線41から電気的に切り離されるためにフローティング状態になる。時刻t10から時刻t11までが書き込み及び移動度補正期間である。
[1.有機EL表示装置の構成]
まずは、本実施の形態に係る有機EL表示装置1の概略構成について、図15を参照しながら説明する。図15は、本実施の形態に係る有機EL表示装置1の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る有機EL表示装置1が備える画素回路20は、主に、1つの画素回路20が2つの有機EL素子(図16に示す第一の有機EL素子EL1及び第二の有機EL素子EL2)及びスイッチングトランジスタ(図16に示すスイッチングトランジスタT3)を有し、かつ、1つの有機EL素子が当該スイッチングトランジスタT3を介して駆動トランジスタT2に接続されている点において、従来技術の画素回路920と相違する。以降において、本実施の形態に係る画素回路20及び有機EL表示装置1について、従来技術の画素回路920及び有機EL表示装置901との相違点を中心に説明する。また、従来技術の有機EL表示装置901と同一又は類似の構成については、従来技術の有機EL表示装置901と同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。なお、有機EL表示装置1は、表示装置の一例である。
次に、上記の有機EL表示装置1の回路動作について、図18〜図23を参照しながら説明する。図18は、本実施の形態に係る有機EL表示装置1の回路動作を説明するためのタイミングチャートである。書き込みトランジスタT1のゲート電極の電位(走査線61の電位であり、高電位(ON)又は低電位(OFF))、電源線51の電位(Vcc又はVss)、スイッチングトランジスタT3のゲート電極の電位(制御線71の電位であり、高電位(ON)又は低電位(OFF))、信号線41の電位(Vsig又はVofs)、駆動トランジスタT2のゲート電極gの電位(図18中のT2ゲート)、及び、駆動トランジスタT2のソース電極sの電位(図18中のT2ソース)のそれぞれの変化を示している。また、図18中の破線は、第二の有機EL素子EL2の第一電極の電位(アノード電位)の変化を示している。本実施の形態では、電位Vcc及びVssは、それぞれ、10V〜20V程度及び−5V〜0V程度であり、電位Vofsは、0Vである。
図18に示すタイミングチャートにおいて、時刻t22以前は、前の表示フレームにおける発光期間である。この前表示フレームの発光期間では、電源線51の電位が高電位Vccであり、また、書き込みトランジスタT1が非導通状態(オフ状態)である。
時刻t22になると、線順次走査の新しい表示フレーム(現表示フレーム)に入る。そして、図20に示すように、電源線51の電位が高電位Vccから低電位Vssに切り替わる。低電位Vssは、信号線41の基準電位Vofsに対してVofs−Vthよりも低く、第一の有機EL素子EL1を消光させることができる程度に十分に低い電位である。時刻t22では、第一の有機EL素子EL1に負バイアスを印加する動作が行われる。スイッチングトランジスタT3は、例えば、時刻t22より前の時刻t21に非導通状態となる。スイッチングトランジスタT3は、例えば、第一の有機EL素子EL1に負バイアスを印加する動作が行われる前にオフする。なお、図20は、本実施の形態に係る有機EL表示装置1の回路動作を説明するための第2図である。
時刻t22以降において、スイッチングトランジスタT3が非導通状態のまま、従来技術の有機EL表示装置901の回路動作で説明した閾値補正準備動作、閾値補正動作、及び、移動度補正動作が行われる。これらの動作中も、スイッチングトランジスタT3は非導通状態であるので、当該スイッチングトランジスタT3に接続されている第二の有機EL素子EL2の第一電極の電位は、Vcat+Vthelに保持される。なお、時刻t23から時刻t31までは、図4に示す時刻t2から時刻t10までのそれぞれに対応する。
次に、時刻t31において、信号線41の電位が基準電位Vofsから信号電圧Vsigに切り替わった状態で、走査線61の電位が高電位側に遷移する(OFF→ON)ことで、書き込み動作及び移動度補正動作が開始される。この書き込みトランジスタT1による信号電圧Vsigの書き込みにより、駆動トランジスタT2のゲート電位Vgが信号電圧Vsigになる。このとき、第二の有機EL素子EL2は、スイッチングトランジスタT3が非導通状態であるので、駆動トランジスタT2とは接続されていない。従って、映像信号の信号電圧Vsigに応じて電源線51から駆動トランジスタT2に流れる電流(ドレインソース間電流Ids)は、保持容量C1及び第一の有機EL素子EL1の等価容量に流れ込む。換言すると、時刻t31から時刻t32までの期間では、駆動トランジスタT2に流れる電流は、第二の有機EL素子EL2の等価容量には流れ込まない。そのため、駆動トランジスタT2に流れる電流は、保持容量C1及び第一の有機EL素子EL1の等価容量を充電するのに使われる。換言すると、第二の有機EL素子EL2の等価容量は、駆動トランジスタT2に流れる電流により充電されない。
そして、時刻t32において、走査線61の電位が高電位側から低電位側に遷移する(ON→OFF)ことで、書き込みトランジスタT1は非導通状態となり、書き込み動作が終了する。これにより、現表示フレームにおける発光期間が開始する。時刻t31から時刻t32までが書き込み及び移動度補正期間である。
Δt1∝ΔVth/Ids (式6)
で表される。この式6より、駆動電流Idsが大きいとき(例えば、高輝度で発光するとき)は時間差Δt1は小さいが、駆動電流Idsが小さい時(例えば、低輝度で発光するとき)は時間差Δt1は大きくなる。つまり、特に低輝度の表示を行う際、駆動トランジスタT2の閾値電圧の差ΔVthに起因して生じる発光開始時間の差による表示ムラが視認されやすい。画素回路20ごとに駆動トランジスタT2の閾値電圧の差ΔVthがあることで、画素回路20ごとに発光開始のタイミングが異なってしまい、それが表示ムラとして認識されてしまう。
Vx=(Cel1×V1+Cel2×V2)/(Cel1+Cel2) (式7)
により算出される値である。なお、電位V2は、例えば、Vcat+Vthelである。
以上のように、本実施の形態に係る画素回路20は、信号線41を介して供給された電圧に応じた電流を供給する駆動トランジスタT2と、信号線41と駆動トランジスタT2のゲート電極gとの間に接続された書き込みトランジスタT1と、駆動トランジスタT2のソース電極s及びドレイン電極dの一方の電極に接続された第一の有機EL素子EL1と、駆動トランジスタT2の当該一方の電極に接続されたスイッチングトランジスタT3と、スイッチングトランジスタT3を介して駆動トランジスタT2の当該一方の電極に接続された第二の有機EL素子EL2とを備える。画素回路20は、駆動トランジスタT2の移動度を補正する移動度補正を行う画素回路である。そして、スイッチングトランジスタT3は、信号線41を介して供給された電圧を書き込む書き込み動作の後にオンし、かつ、駆動トランジスタT2の移動度補正を行う動作が開始する前にオフする。なお、第一の有機EL素子EL1は、第一の発光素子の一例であり、第二の有機EL素子EL2は、第二の発光素子の一例である。
まずは、本変形例に係る有機EL表示装置101の概略構成について、図24及び図25を参照しながら説明する。図24は、本変形例に係る有機EL表示装置101の概略構成を示す図である。本変形例に係る有機EL表示装置101が備える画素回路120は、主に、駆動トランジスタとしてPチャネルトランジスタを用いている点において、実施の形態に係る画素回路20と相違する。以降において、本変形例に係る画素回路120及び有機EL表示装置101について、実施の形態に係る画素回路20及び有機EL表示装置1との相違点を中心に説明する。また、実施の形態に係る画素回路20及び有機EL表示装置1と同一又は類似の構成については、画素回路20及び有機EL表示装置1と同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
図26に示すタイミングチャートにおいて、時刻t42以前は、前の表示フレームにおける発光期間である。この前表示フレームの発光期間では、電源線151の電位がカソード電位Vcatであり、また、書き込みトランジスタT1が非導通状態である。
時刻t42になると、線順次走査の新しい表示フレーム(現表示フレーム)に入る。そして、電源線151の電位がカソード電位Vcatから第三電位Vddに切り替わる。第三電位Vddは、アノード電位Vccに対して、第一の有機EL素子EL1を消光させることができる程度に十分に高い電位である。
次に、時刻t43で走査線61の電位が低電位側から高電位側に遷移する(OFF→ON)ことで、書き込みトランジスタT1が導通状態となる。
Vofs−Vdd<Vth (式8)
となる電位関係に設定する必要がある。
次に、時刻t45で、書き込みトランジスタT1が導通している状態で、電源線151の電位が第三電位Vddからカソード電位Vcatに切り替わると、第一の有機EL素子EL1の第二電極が駆動トランジスタT2aのソース電極sとなり、駆動トランジスタT2aに電流が流れる。これにより、駆動トランジスタT2aのゲート電位Vgが基準電位Vofsに保たれた状態で閾値補正動作が開始される。すなわち、ゲート電位Vgから駆動トランジスタT2aの閾値電圧|Vth|を加えた電位(Vofs+|Vth|)に向けて駆動トランジスタT2aのソース電位Vsが下降を開始する。
次に、時刻t51で、信号線141の電位が基準電位Vofsから映像信号の信号電圧Vsigに切り替わった状態で、走査線61の電位が高電位側に遷移する(OFF→ON)ことで、書き込みトランジスタT1が導通状態になって映像信号の信号電圧Vsigがサンプリングされ、画素回路120内に書き込まれる。また、信号電圧Vsigは、映像信号の階調に応じた電圧であり、基準電位Vofsより低い。
次に、時刻t52で、走査線61の電位が低電位側に遷移する(ON→OFF)ことで、書き込みトランジスタT1が非導通状態となり、書き込み動作が終了する。これにより、駆動トランジスタT2aのゲート電極gは、信号線141から電気的に切り離されるためにフローティング状態になる。時刻t51から時刻t52までが書き込み及び移動度補正期間である。
以上、本開示に係る画素回路及び有機EL表示装置について、実施の形態及び変形例(以降において、実施の形態等とも記載する)に基づいて説明してきたが、本開示に係る画素回路及び有機EL表示装置は、上記実施の形態等に限定されるものではない。実施の形態等における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態等に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本実施の形態に係る画素回路及び有機EL表示装置を内蔵した各種機器も本開示に含まれる。
20、120、920 画素回路
21 発光部(第一の発光部)
22、25 第一電極
23 コンタクト部(第一のコンタクト部)
24 発光部(第二の発光部)
26 コンタクト部(第二のコンタクト部)
30、130、930 画素アレイ
40、140 水平セレクタ
41、141 信号線
50、150 電源スキャナ
51、151 電源線
60 ライトスキャナ
61 走査線
70、170 切り替えスキャナ
71、171 制御線
C1 保持容量
Cel、Cel1、Cel2 等価容量
Cf 寄生容量
d ドレイン電極
EL 有機EL素子
EL1 第一の有機EL素子
EL2 第二の有機EL素子
g ゲート電極
Ids ドレインソース間電流
s ソース電極
T1 書き込みトランジスタ
T2、T2a 駆動トランジスタ
T3 スイッチングトランジスタ
Vcat カソード電位
Vcc 第一電位
Vdd 第三電位
Vel、Vs ソース電位
Vg ゲート電位
Vgs ゲートソース間電圧
Vofs 基準電位
Vsig 信号電圧
Vss 第二電位
Vth、Vthel 閾値電圧
μ 移動度
Claims (9)
- 画素回路であって、
信号線を介して供給された電圧に応じた電流を供給する駆動トランジスタと、
前記信号線と前記駆動トランジスタのゲート電極との間に接続された書き込みトランジスタと、
前記駆動トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方の電極に接続された第一の発光素子と、
前記駆動トランジスタの前記一方の電極に接続されたスイッチングトランジスタと、
前記スイッチングトランジスタを介して前記駆動トランジスタの前記一方の電極に接続された第二の発光素子とを備え、
前記画素回路は、前記駆動トランジスタの移動度を補正する移動度補正を行う画素回路であり、
前記スイッチングトランジスタは、前記信号線を介して供給された前記電圧を書き込む書き込み動作の後にオンし、かつ、前記駆動トランジスタの前記移動度補正を行う動作が開始する前にオフする
画素回路。 - 前記画素回路は、
第一の発光色の光を発する第一のサブ画素回路と、
前記第一の発光色とは異なる第二の発光色の光を発する第二のサブ画素回路とを有し、
前記スイッチングトランジスタ及び前記第二の発光素子は、前記第一のサブ画素回路及び前記第二のサブ画素回路のうち第一のサブ画素回路のみに設けられる
請求項1に記載の画素回路。 - 前記画素回路は、さらに、前記第一の発光色及び前記第二の発光色とは異なる第三の発光色の光を発する第三のサブ画素回路を有し、
前記スイッチングトランジスタ及び前記第二の発光素子は、前記第一のサブ画素回路、前記第二のサブ画素回路、及び、前記第三のサブ画素回路のうち第一のサブ画素回路のみに設けられ、
前記第一の発光色は、青色であり、
前記第二の発光色は、赤色であり、
前記第三の発光色は、緑色である
請求項2に記載の画素回路。 - 前記第一のサブ画素回路が有する前記第一の発光素子の容量は、前記第二のサブ画素回路が有する発光素子の容量、及び、前記第三のサブ画素回路が有する発光素子の容量の一方と等しい
請求項3に記載の画素回路。 - 前記画素回路には、前記駆動トランジスタの前記移動度補正を行う動作の前に前記第一の発光素子に負バイアスを印加する動作が存在し、
前記スイッチングトランジスタは、前記第一の発光素子に前記負バイアスが印加される前にオフする
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画素回路。 - 前記第二の発光素子の面積は、前記第一の発光素子の面積よりも大きい
請求項1〜5のいずれか1項に記載の画素回路。 - 前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子は、トップエミッション構造であり、
前記第一の発光素子は、光を発する第一の発光部と、当該第一の発光素子のアノード及びTFT層を接続する第一のコンタクト部とを有し、
前記第二の発光素子は、光を発する第二の発光部と、当該第二の発光素子のアノード及び前記TFT層を接続する第二のコンタクト部とを有し、
前記画素回路の平面視において、第一の発光部及び前記第二の発光部の間に、前記第一のコンタクト部及び前記第二のコンタクト部が配置されている
請求項1〜6のいずれか1項に記載の画素回路。 - 前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子は、有機EL素子である
請求項1〜7のいずれか1項に記載の画素回路。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の画素回路と、
前記信号線に前記電圧を印加する水平セレクタと、
前記書き込みトランジスタを制御するライトスキャナと、
前記駆動トランジスタのソース電極又はドレイン電極に電位を印加する電源スキャナと、
前記スイッチングトランジスタを制御する切り替えスキャナとを備える
表示装置。
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