JP4211807B2 - Active matrix display device - Google Patents
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Description
本発明は、各画素毎に能動素子を有して当該能動素子によって画素単位で表示制御が行われるアクティブマトリクス型表示装置に関し、特に、流れる電流によって輝度が変化する電気光学素子を画素の表示素子として用いるアクティブマトリクス型表示装置および電気光学素子として有機材料のエレクトロルミネッセンス(以下、有機EL(electro luminescence) と記す)素子を用いる有機EL表示装置等のアクティブマトリクス型表示装置に関する。 The present invention relates to an active matrix display device in which each pixel has an active element, and display control is performed on a pixel basis by the active element, and in particular, an electro-optic element whose luminance is changed by a flowing current is used as a pixel display element. And an active matrix display device such as an organic EL display device using an electroluminescence (hereinafter, referred to as organic EL) element of an organic material as an electro-optic element.
表示装置、例えば画素の表示素子として液晶セルを用いた液晶ディスプレイなどにおいては、多数の画素をマトリクス状に配列し、表示すべき画像情報に応じて画素毎に光強度を制御することによって画像の表示駆動が行われるようになっている。この表示駆動は、画素の表示素子として有機EL素子を用いた有機ELディスプレイなどでも同様である。 In a display device, for example, a liquid crystal display using a liquid crystal cell as a pixel display element, a large number of pixels are arranged in a matrix, and the light intensity is controlled for each pixel according to image information to be displayed. Display driving is performed. This display driving is the same for an organic EL display using an organic EL element as a pixel display element.
ただし、有機ELディスプレイの場合は、画素の表示素子として発光素子を用いる、いわゆる自発光型のディスプレイであるため、液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高い、バックライトが不要、応答速度が速い等の利点を有する。また、各発光素子の輝度はそれに流れる電流値によって制御される、即ち有機EL素子が電流制御型であるという点で、液晶セルが電圧制御型である液晶ディスプレイなどとは大きく異なる。 However, in the case of an organic EL display, since it is a so-called self-luminous display using a light emitting element as a pixel display element, the image visibility is higher than that of a liquid crystal display, no backlight is required, and the response speed is high. And so on. In addition, the luminance of each light emitting element is controlled by the value of the current flowing therethrough, that is, it differs greatly from a liquid crystal display or the like in which the liquid crystal cell is voltage controlled, in that the organic EL element is current controlled.
有機ELディスプレイにおいては、液晶ディスプレイと同様、その駆動方式として単純(パッシブ)マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とを採ることができる。ただし、前者は構造が単純であるものの、大型かつ高精細のディスプレイの実現が難しいなどの問題がある。このため、近年、画素内部の発光素子に流れる電流を、同様に画素内部に設けた能動素子(一般には、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)によって制御する、アクティブマトリクス方式の開発が盛んに行われている。 In the organic EL display, similarly to the liquid crystal display, a simple (passive) matrix system and an active matrix system can be adopted as the driving system. However, although the former has a simple structure, there is a problem that it is difficult to realize a large and high-definition display. For this reason, in recent years, active matrix systems have been actively developed in which the current flowing through the light emitting elements in the pixels is controlled by active elements (generally thin film transistors (TFTs)) similarly provided in the pixels. ing.
図33に、アクティブマトリクス型の有機ELディスプレイにおける画素回路(単位画素の回路)の従来例を示す(より詳細には、特許文献1,2参照)
FIG. 33 shows a conventional example of a pixel circuit (unit pixel circuit) in an active matrix organic EL display (refer to
この従来例に係る画素回路は、図33から明らかなように、アノード(陽極)が正電源Vddに接続された有機EL素子101と、ドレインが有機EL素子101のカソード(陰極)に接続され、ソースが接地されたTFT102と、TFT102のゲートとグランドとの間に接続されたキャパシタ103と、ドレインがTFT102のゲートに、ソースがデータ線106に、ゲートが走査線105にそれぞれ接続されたTFT104とを有する構成となっている。
As is apparent from FIG. 33, the pixel circuit according to this conventional example has an anode (anode) connected to the positive power source Vdd, a drain connected to the cathode (cathode) of the
ここで、有機EL素子は多くの場合整流性があるため、OLED(Organic Light Emitting Diode)と呼ばれることがある。したがって、図33およびその他の図では、OLEDとしてダイオードの記号を用いて示している。ただし、以下の説明において、OLEDには必ずしも整流性を要求するものではない。 Here, since organic EL elements often have a rectifying property, they are sometimes called OLEDs (Organic Light Emitting Diodes). Therefore, in FIG. 33 and other figures, a symbol of a diode is used as the OLED. However, in the following description, the OLED does not necessarily require rectification.
上記構成の画素回路の動作は次の通りである。先ず、走査線105の電位を選択状態(ここでは、高レベル)とし、データ線106に書き込み電位Vwを印加すると、TFT104が導通してキャパシタ103が充電または放電され、TFTl02のゲート電位は書き込み電位Vwとなる。次に、走査線105の電位を非選択状態(ここでは、低レベル)とすると、走査線105とTFTl02とは電気的に切り離されるが、TFTl02のゲート電位はキャパシタ103によって安定に保持される。
The operation of the pixel circuit having the above configuration is as follows. First, when the potential of the scanning line 105 is selected (here, high level) and the writing potential Vw is applied to the data line 106, the
そして、TFTl02およびOLED101に流れる電流は、TFTl02のゲート・ソース間電圧Vgsに応じた値となり、OLED101はその電流値に応じた輝度で発光し続ける。ここで、走査線105を選択してデータ線106に与えられた輝度情報を画素内部に伝える動作を、以下、「書き込み」と呼ぶこととする。上述のように、図33に示す画素回路では、一度電位Vwの書き込みを行えば、次に書き込みが行われるまでの間、OLED101は一定の輝度で発光を継続する。
The current flowing in the
このような画素回路(以下、単に画素と記す場合もある)111を図34に示すようにマトリクス状に多数並べ、走査線112−1〜112−nを走査線駆動回路113によって順次選択しながら、電圧駆動型のデータ線駆動回路(電圧ドライバ)114からデータ線115−1〜115−mを通して書き込みを繰り返すことにより、アクティブマトリクス型表示装置(有機ELディスプレイ)を構成することができる。ここでは、m列n行の画素配列を示している。この場合、当然のことながら、データ線がm本、走査線がn本となる。
A large number of such pixel circuits (hereinafter also simply referred to as pixels) 111 are arranged in a matrix as shown in FIG. 34, and the scanning lines 112-1 to 112-n are sequentially selected by the scanning
単純マトリクス型表示装置では、各発光素子は、選択された瞬間にのみ発光するのに対し、アクティブマトリクス型表示装置では、書き込み終了後も発光素子が発光を継続する。このため、アクティブマトリクス型表示装置は、単純マトリクス型表示装置に比べて発光素子のピーク輝度、ピーク電流を下げられるなどの点で、とりわけ大型・高精細のディスプレイでは有利となる。 In the simple matrix display device, each light emitting element emits light only at the selected moment, whereas in the active matrix display device, the light emitting element continues to emit light even after writing is completed. Therefore, the active matrix display device is particularly advantageous in a large-sized and high-definition display in that the peak luminance and peak current of the light emitting element can be reduced as compared with the simple matrix display device.
ところで、アクティブマトリクス型有機ELディスプレイにおいては、能動素子として一般に、ガラス基板上に形成された絶縁ゲート型薄膜電界効果トランジスタ(TFT)が利用される。ところが、このTFTの形成に使用されるアモルファスシリコン(非晶質シリコン)やポリシリコン(多結晶シリコン)は、単結晶シリコンに比べて結晶性が悪く、導電機構の制御性が悪いために、形成されたTFTは特性のばらつきが大きいことが良く知られている。 By the way, in an active matrix organic EL display, an insulated gate thin film field effect transistor (TFT) formed on a glass substrate is generally used as an active element. However, amorphous silicon (amorphous silicon) and polysilicon (polycrystalline silicon) used to form this TFT have poor crystallinity and poor controllability of the conductive mechanism compared to single crystal silicon. It is well known that the manufactured TFT has a large variation in characteristics.
特に、比較的大型のガラス基板上にポリシリコンTFTを形成する場合には、ガラス基板の熱変形等の問題を避けるため、通常、アモルファスシリコン膜の形成後、レーザアニール法によって結晶化が行われる。しかしながら、大きなガラス基板に均一にレーザエネルギーを照射することは難しく、ポリシリコンの結晶化の状態が基板内の場所によってばらつきを生ずることが避けられない。この結果、同一基板上に形成したTFTでも、そのしきい値Vthが画素によって数百mV、場合によっては1V以上ばらつくこともまれではない。 In particular, when a polysilicon TFT is formed on a relatively large glass substrate, in order to avoid problems such as thermal deformation of the glass substrate, crystallization is usually performed by laser annealing after the formation of the amorphous silicon film. . However, it is difficult to uniformly irradiate a large glass substrate with laser energy, and it is inevitable that the crystallization state of polysilicon varies depending on the location in the substrate. As a result, it is not uncommon for a TFT formed on the same substrate to have a threshold value Vth of several hundred mV depending on the pixel, and in some cases 1 V or more.
この場合、例えば異なる画素に対して同じ電位Vwを書き込んでも、画素によってTFTのしきい値Vthがばらつくことになる。これにより、OLEDに流れる電流Idsは画素毎に大きくばらついて全く所望の値からはずれる結果となり、ディスプレイとして高い画質を期待することはできない。このことは、しきい値Vthのみではなく、キャリアの移動度μなどのばらつきについても同様のことが言える。 In this case, for example, even if the same potential Vw is written to different pixels, the threshold voltage Vth of the TFT varies from pixel to pixel. As a result, the current Ids flowing through the OLED largely varies from pixel to pixel and deviates from a desired value, and high image quality cannot be expected as a display. The same can be said for not only the threshold value Vth but also variations in carrier mobility μ and the like.
かかる問題を改善するため、本願発明者は、一例として、図35に示す電流書き込み型の画素回路を提案している(例えば、特許文献3)。 In order to improve such a problem, the present inventor has proposed a current writing type pixel circuit shown in FIG. 35 as an example (for example, Patent Document 3).
この電流書き込み型の画素回路は、図35から明らかなように、カソードが負電源Vssに接続されたOLED121と、ドレインがOLED121のアノードに接続され、ソースが基準電位点であるグランドに接続(以下、「接地」と記す)されたTFT122と、このTFT122のゲートとグランドとの間に接続されたキャパシタ123と、ゲートがTFT122のゲートに接続され、ソースが接地されたTFT124と、ドレインがTFT124のドレインに、ソースがデータ線128に、ゲートが走査線127にそれぞれ接続されたTFT125と、ドレインがTFT122,124の各ゲートに、ソースがTFT124,125の各ドレインに、ゲートが走査線127にそれぞれ接続されたTFT126とを有する構成となっている。
As is apparent from FIG. 35, this current writing type pixel circuit has an OLED 121 whose cathode is connected to the negative power source Vss, a drain connected to the anode of the OLED 121, and a source connected to the ground which is a reference potential point (hereinafter referred to as the reference potential point). TFT 122 labeled “grounded”, a
この回路例では、TFTl22,124としてPMOS(電界効果トランジスタ)、TFT125,126としてNMOSを用いている。この画素回路を駆動するタイミングチャートを図36に示す。
In this circuit example, PMOS (field effect transistor) is used as the
図35に示す画素回路が、図33に示す画素回路と決定的に異なる点は、次の通りである。すなわち、図33に示す画素回路においては輝度データが電圧の形で画素に与えられるのに対し、図35に示す画素回路においては電流の形で画素に与えられる点にある。その動作は次の通りである。 The pixel circuit shown in FIG. 35 is decisively different from the pixel circuit shown in FIG. 33 as follows. That is, in the pixel circuit shown in FIG. 33, the luminance data is given to the pixel in the form of voltage, whereas in the pixel circuit shown in FIG. 35, the luminance data is given to the pixel in the form of current. The operation is as follows.
先ず、輝度情報を書き込む際は、走査線127を選択状態にし、データ線128に、輝度情報に応じた電流Iwを流す。この電流Iwは、TFT125を通してTFT124に流れる。このとき、TFT124に生ずるゲート・ソース間電圧をVgsとする。書き込み時は、TFT126によってTFT124のゲート・ドレイン間が短絡されているので、TFT124は飽和領域で動作する。
First, when writing luminance information, the scanning line 127 is selected, and a current Iw corresponding to the luminance information is supplied to the data line 128. This current Iw flows to the TFT 124 through the TFT 125. At this time, the gate-source voltage generated in the
よって、良く知られたMOSトランジスタの式にしたがって
Iw=μ1Cox1W1/L1/2(Vgs−Vth1)2 ……(1)
が成立する。(1)式において、Vth1はTFT124のしきい値、μ1はキャリアの移動度、Cox1は単位面積当たりのゲート容量、W1はチャネル幅、L1はチャネル長である。
Therefore, according to the well-known MOS transistor equation, Iw = μ1Cox1W1 / L1 / 2 (Vgs−Vth1) 2 (1)
Is established. In equation (1), Vth1 is the threshold value of the
次に、OLED121に流れる電流をIdrvとすると、この電流IdrvはOLED121と直列に接続されたTFTl22によって電流値が制御される。図35に示す画素回路では、TFTl22のゲート・ソース間電圧が(1)式のVgsに一致するので、TFTl22が飽和領域で動作すると仮定すれば、
Idrv=μ2Cox2W2/L2/2(Vgs−Vth2)2 …(2)
となる。
Next, assuming that the current flowing through the OLED 121 is Idrv, the current value of the current Idrv is controlled by the
Idrv = μ2Cox2W2 / L2 / 2 (Vgs−Vth2) 2 (2)
It becomes.
ちなみに、MOSトランジスタが飽和領域で動作する条件は、一般に、
|Vds|>|Vgs−Vt| ……(3)
であることが知られている。(2)式、(3)式の各パラメータの意味は(1)式と同様である。ここで、TFT124とTFT122とは、小さな画素内部に近接して形成されるため、事実上、μ1=μ2、Coxl=Cox2、Vthl=Vth2と考えられる。すると、(1)式と(2)式とから容易に
Idrv/Iw=(W2/W1)/(L2/L1) ……(4)
が導かれる。
Incidentally, the conditions under which MOS transistors operate in the saturation region are generally
| Vds |> | Vgs−Vt | (3)
It is known that The meaning of each parameter in the equations (2) and (3) is the same as that in the equation (1). Here, since the
Is guided.
すなわち、キャリアの移動度μ、単位面積当たりのゲート容量Cox、しきい値Vthの値自体がパネル面内で、あるいはパネル毎にばらついたとしても、OLED121に流れる電流Idrvは正確に書き込み電流Iwに比例するので、結果として、OLED121の発光輝度を正確に制御できる。例えば、特にW2=W1、L2=L1と設計すれば、Idrv/Iw=1、即ちTFT特性のばらつきによらず、書き込み電流IwとOLED121に流れる電流Idrvとは同一の値となる。
That is, even if the carrier mobility μ, the gate capacitance Cox per unit area, and the threshold value Vth itself vary within the panel surface or from panel to panel, the current Idrv flowing through the
一般に、アクティブマトリクス型表示装置においては、各画素への輝度データの書き込みは基本的に走査線単位で行われる。例えば、アモルファスシリコンTFTを用いた液晶ディスプレイにおいては、選択された同一走査線上の画素に対して一括して(同時に)書き込みを行うのが一般的である。このように、走査線単位での書き込みは、一般に、線順次書き込みと呼称されている。 In general, in an active matrix display device, writing of luminance data to each pixel is basically performed in units of scanning lines. For example, in a liquid crystal display using amorphous silicon TFTs, writing is generally performed simultaneously (simultaneously) on selected pixels on the same scanning line. Thus, writing in units of scanning lines is generally called line sequential writing.
この線順次書き込み方式を採る表示装置では、通常、データ線ドライバは表示パネル内部の画素回路を構成するTFTの製造工程とは別途に、一般的なモノリシック(monolithic)半導体技術によって製造される。したがって、特性の安定したものを得やすいが、その反面、表示装置のデータ線本数分のデータ線ドライバ個数が必要であるため、システム全体として大型・高コストとなりがちである。また、画素数の多い、あるいは画素ピッチの狭い表示装置の実現に際しては、表示パネルとパネル外部のドライバとの結線のための配線本数や接続点数が膨大となるため、接続の信頼性や配線ピッチなどの点からも、大型・高精細の表示装置の実現には限界がある。 In a display device adopting this line sequential writing method, the data line driver is usually manufactured by a general monolithic semiconductor technology separately from the manufacturing process of the TFT constituting the pixel circuit in the display panel. Therefore, it is easy to obtain a device with stable characteristics, but on the other hand, the number of data line drivers corresponding to the number of data lines of the display device is required, so that the whole system tends to be large and expensive. In addition, when realizing a display device with a large number of pixels or a narrow pixel pitch, the number of wirings and the number of connection points for connecting the display panel and drivers outside the panel become enormous, so the connection reliability and wiring pitch In view of the above, there is a limit to the realization of a large-sized and high-definition display device.
ここで、上記の「パネル外部のドライバ」は、文字通り表示パネル(ガラス基板)の外部に設置され、フレキシブルケーブル等によってパネルと結線されることもあるが、TAB(Tape Automated Bonding)技術等によってパネル(ガラス基板)上に搭載されることもある。上述した説明では両者を含めて便宜的に「パネル外部」と表現しており、以下でも同様に表現するものとする。 Here, the “driver outside the panel” is literally installed outside the display panel (glass substrate) and may be connected to the panel by a flexible cable or the like. However, the panel may be connected by a TAB (Tape Automated Bonding) technology or the like. It may be mounted on (glass substrate). In the above description, both are included for convenience and expressed as “outside of the panel”, and the same applies to the following.
一方、ポリシリコンTFTを用いた液晶ディスプレイにおいては、トランジスタの駆動能力が高く、単一の画素に対する書き込みを短時間で行うことができるため、点順次書き込みと呼ばれる書き込み方式が採られることも多い。この点順次書き込み方式を採る表示装置の構成例を図37に、その動作タイミングチャートを図38に示す。なお、図37において、図34と同等部分には同一符号を付して示している。 On the other hand, in a liquid crystal display using a polysilicon TFT, the driving capability of a transistor is high, and writing to a single pixel can be performed in a short time. Therefore, a writing method called dot sequential writing is often adopted. FIG. 37 shows a structural example of a display device employing this dot sequential writing method, and FIG. 38 shows an operation timing chart thereof. In FIG. 37, the same parts as those in FIG. 34 are denoted by the same reference numerals.
図37において、データ線115−1〜115−mの各一端と信号入力線116との間に水平スイッチHSW1〜HSWmが設けられている。そして、これら水平スイッチHSW1〜HSWmは、水平スキャナ(HSCAN)117から順次出力される選択パルスwe1〜wemによってon/off制御される。水平スイッチHSW1〜HSWmおよび水平スキャナ117はTFTで構成され、画素回路11と同一の製造工程にて同時に形成される。
In FIG. 37, horizontal switches HSW1 to HSWm are provided between one end of each of the data lines 115-1 to 115-m and the signal input line 116. These horizontal switches HSW1 to HSWm are on / off controlled by selection pulses we1 to wem sequentially output from a horizontal scanner (HSCAN) 117. The horizontal switches HSW1 to HSWm and the
水平スキャナ117には、水平スタートパルスhspおよび水平クロック信号hckが入力される。水平スキャナ117は、図38に示すように、水平スタートパルスhspの入力後、水平クロック信号hckの遷移(立ち上がりおよび立ち下がり)に対応して、水平スイッチHSW1〜HSWmを選択するための選択パルスwe1〜wemを順次発生する。
A horizontal start pulse hsp and a horizontal clock signal hck are input to the
水平スイッチHSW1〜HSWmの各々は、選択パルスwe1〜wemが与えられた期間に導通状態となって信号入力線116を通して与えられる画像データ(電圧値)sinをデータ線115−1〜データ線115−mに伝える。これにより、走査線駆動回路113によって選択された走査線上の画素への書き込みが点順次にて行われる。データ線115−1〜データ線115−mに与えられた電圧は、水平スイッチHSW1〜HSWmが非導通となった後もデータ線115−1〜データ線115−mの浮遊容量等の容量成分によって保持される。
Each of the horizontal switches HSW1 to HSWm is in a conductive state during a period when the selection pulses we1 to wem are given, and receives image data (voltage value) sin given through the signal input line 116 as the data lines 115-1 to 115-. tell m. Thereby, writing to the pixels on the scanning line selected by the scanning
このように、水平クロック信号hckがmクロック分与えられると、選択された走査線上のすべての画素にデータが書き込まれる。この点順次書き込み方式の表示装置の場合、1本の信号入力線116を時分割的に使用する構成であるために、表示パネルとパネル外部のデータドライバ(画像データsinを供給する回路)との接続点数が少なくて済み、また外部ドライバの数もそれに応じて少なくすることができる、などの利点がある。 As described above, when the horizontal clock signal hck is supplied for m clocks, data is written to all pixels on the selected scanning line. In the case of this dot sequential writing type display device, since one signal input line 116 is used in a time-sharing manner, the display panel and a data driver (circuit for supplying image data sin) outside the panel are used. There are advantages such that the number of connection points is small and the number of external drivers can be reduced accordingly.
ところが、画素回路として、前述した図35に示す電流書き込み型画素回路を採用した場合には、R@37に示すような表示装置の構成では画素111に正常な書き込みを行うことができない。その理由を以下に説明する。 However, when the above-described current writing type pixel circuit shown in FIG. 35 is adopted as the pixel circuit, normal writing cannot be performed on the pixel 111 with the configuration of the display device as shown in R @ 37. The reason will be described below.
図37において、特定の水平スイッチHSWが選択されて導通した状態で、信号入力線116を電流源によって駆動すれば、水平スイッチHSWが選択されているデータ線上の画素に対しては正常に電流書き込みが行われる。その後、水平スキャナ117に水平クロック信号hckが入力され、別のデータ線に対する書き込みが開始されると、その書き込みと同時にそれまで選択されていた水平スイッチHSWが非導通となるため、対応するデータ線に流れる電流がゼロとなってしまう。
In FIG. 37, if the signal input line 116 is driven by a current source in a state where a specific horizontal switch HSW is selected and turned on, current writing is normally performed on pixels on the data line for which the horizontal switch HSW is selected. Is done. Thereafter, when the horizontal clock signal hck is input to the
したがって、正常に書き込みを行うためには、走査線が選択状態から非選択状態となる時点において、その走査線上のすべての画素に所定の書き込み電流が供給されている必要がある。すなわち、電流書き込み型の画素回路を採用した場合には、各画素へのデータの書き込みを線順次で行う必要があり、例えば図39に示すように、選択された走査線上の画素に対して表示パネルの外部に設けられたデータ線ドライバ118から一括して書き込みを行う構成を採る必要がある。
Therefore, in order to perform writing normally, a predetermined writing current needs to be supplied to all pixels on the scanning line when the scanning line changes from the selected state to the non-selected state. That is, when a current writing type pixel circuit is employed, it is necessary to write data to each pixel in a line sequential manner. For example, as shown in FIG. 39, display is performed for pixels on a selected scanning line. It is necessary to adopt a configuration in which writing is performed collectively from the
これは、図34に示した線順次駆動方式の表示装置と基本的に同じ構成となっている。その結果として、前述したように、パネル外部のデータ線ドライバ118を構成する電流ドライバ回路CD1〜CDmの個数や、それらと表示パネルとの間の配線の接続点数が増加する、という問題を発生する。
This has basically the same configuration as the line-sequential drive type display device shown in FIG. As a result, as described above, the number of current driver circuits CD1 to CDm constituting the
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、電流書き込み型画素回路を採用した場合において、表示パネルと外部のデータドライバ回路との接続点数を削減しつつ正常な電流書き込み動作を実現し得るアクティブマトリクス型表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to reduce the number of connection points between a display panel and an external data driver circuit when a current writing type pixel circuit is employed. It is to provide an active matrix display equipment which can realize normal current write operation.
本発明によるアクティブマトリクス型表示装置は、
画像情報が電流の形で与えられる画素回路がマトリクス状に配置されるとともに、これら各画素回路を選択する複数本の走査線および各画素回路に画像情報を供給する複数本のデータ線が配線されてなる表示部と、
前記データ線毎に配置され、各画素回路に対する画像情報の書き込み駆動を行う複数の駆動回路と、
前記複数の駆動回路に対して画像情報を電流の形で供給する、少なくとも一本の信号入力線と、
前記表示部および前記複数の駆動回路が形成されたパネルの外部に設けられ、前記信号入力線を通して前記複数の駆動回路に前記画像情報を与える電流源とを備え、
前記信号入力線は、前記複数の駆動回路に対して1走査線期間内に時分割的に画像情報を供給し、
前記複数の駆動回路は、画像情報を一旦保持した後電流の形で前記複数本のデータ線の各々に同時に与える
構成となっている。
An active matrix type display device according to the present invention comprises:
Pixel circuits to which image information is given in the form of current are arranged in a matrix, and a plurality of scanning lines for selecting each pixel circuit and a plurality of data lines for supplying image information to each pixel circuit are wired. A display unit comprising:
A plurality of drive circuits that are arranged for each data line and that drive image information writing to each pixel circuit;
At least one signal input line for supplying image information in the form of current to the plurality of drive circuits ;
A current source provided outside the panel on which the display unit and the plurality of drive circuits are formed, and supplying the image information to the plurality of drive circuits through the signal input lines ;
The signal input line supplies image information to the plurality of driving circuits in a time division manner within one scanning line period,
The plurality of drive circuits are configured to hold image information once and then simultaneously apply the image information to each of the plurality of data lines in the form of current.
上記構成のアクティブマトリクス型表示装置において、画像情報を電流の形で与える少なくとも一本の信号入力線が複数の駆動回路に接続され、画像情報は、電流源から信号入力線を通して各駆動回路に対して電流の形で時分割的に与えられる。そして、この電流の形で与えられた画像情報は各駆動回路で一旦保持された後、データ線に対して電流の形で同時に与えられる。 In the active matrix display device having the above-described configuration, at least one signal input line that supplies image information in the form of current is connected to a plurality of drive circuits, and image information is supplied from the current source to each drive circuit through the signal input lines. Is given in a time-sharing manner in the form of current . The image information given in the form of current is once held in each drive circuit and then given simultaneously in the form of current to the data lines.
本発明によれば、電流書き込み型の画素回路を用いたアクティブマトリクス型表示装置において、電流源から信号入力線を通して電流の形で与えられた画像情報を駆動回路で一旦保持した後、電流の形で複数本のデータ線の各々に同時に与えることによって各画素回路に対する画像情報の書き込み駆動を行うことにより、信号源の数をデータ線の数よりも減らすことができ、また信号源とデータ線駆動回路との接続点数を減らすことができ、ひいては低コスト・高信頼性の表示装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, in an active matrix display device using a pixel circuit of the current-writing type, is once held by the driving circuit image information given in the form of current through signal input line from the current source, the shape of the current The number of signal sources can be reduced from the number of data lines by driving the writing of image information to each pixel circuit by simultaneously applying to each of a plurality of data lines. It is possible to reduce the number of connection points with the circuit and to provide a display device with low cost and high reliability.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロック図である。図1において、画素回路11がマトリクス状に多数配置されて表示領域(表示部)を構成している。ここでは、m列n行の画素配列を例に採って示している。この表示領域には、画素回路11の各々に対して、各画素(画素回路)を選択するn本の走査線12−1〜12−nと、各画素に画像データ、例えば輝度データを供給するm本のデータ線13−1〜13−mとが配線されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an active matrix display device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a large number of pixel circuits 11 are arranged in a matrix to form a display area (display unit). Here, a pixel array of m columns and n rows is shown as an example. In this display area, n scanning lines 12-1 to 12-n for selecting each pixel (pixel circuit) and image data, for example, luminance data, are supplied to each pixel circuit 11. m data lines 13-1 to 13-m are wired.
上記表示領域の外部には、走査線12−1〜12−nを選択駆動する走査線駆動回路14が設けられるとともに、データ線13−1〜13−mを駆動するデータ線ドライバ回路15が設けられている。走査線駆動回路14は例えばシフトレジスタからなり、各転送段の出力端が走査線12−1〜12−nの各一端に接続されている。データ線ドライバ回路15は、後述するように、m個の電流書き込み型の電流ドライバ回路(CD)15−1〜15−mによって構成されている。電流書き込み型の電流ドライバ回路(以下、単に「電流ドライバ回路」と記す)15−1〜15−mは、各出力端がデータ線13−1〜13−mの各一端に接続されている。
Outside the display area, a scanning
データ線ドライバ回路15の電流ドライバ回路15−1〜15−mには、信号入力線16を通して外部から画像データ(本例では、輝度データ)sinが供給されるとともに、制御線17を通して外部から駆動制御信号deが供給される。すなわち、データ線13−1〜13−m毎に設けられた電流ドライバ回路15−1〜15−mは同一の信号入力線16を共用し、これを時分割的に使用しつつ画像データの取り込みを行う。電流ドライバ回路15−1〜15−mにはさらに、水平スキャナ(HSCAN)18から、2系統の書き込み制御信号weA1〜weAm,weB1〜weBmが供給される。
The current driver circuits 15-1 to 15 -m of the data
水平スキャナ18には、水平スタートパルスhspおよび水平クロック信号hckが入力される。水平スキャナ18は例えばシフトレジスタからなり、図2のタイミングチャートに示すように、水平スタートパルスhspの入力後、水平クロック信号hckの遷移(立ち上がりおよび立ち下がり)に対応して、書き込み制御信号weA1〜weAm,weB1〜weBmを順次発生する。ここで、例えば書き込み制御信号weAl〜weAmの各々は、書き込み制御信号weBl〜weBmの各々に対してやや遅れたタイミング関係にある。
The
上記構成の第1実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置において、画素回路11としては、例えば図35に示した電流書き込み型の画素回路が用いられる。この電流書き込み型画素回路は、先述したように、画素回路11の表示素子として、電流値によって輝度が制御される発光素子、例えば有機EL素子(OLED)を用いるとともに、4つのTFT(絶縁ゲート型薄膜電界効果トランジスタ)および1つのキャパシタを有し、輝度データが電流の形でデータ線から与えられるようになっている。なお、画素回路11としては、図35に示した回路構成のものに限定されるものではなく、要は、電流書き込み型の画素回路であれば良い。 In the active matrix display device according to the first embodiment having the above-described configuration, for example, the current writing type pixel circuit shown in FIG. 35 is used as the pixel circuit 11. As described above, the current writing type pixel circuit uses a light-emitting element whose luminance is controlled by a current value, for example, an organic EL element (OLED), as a display element of the pixel circuit 11, and four TFTs (insulated gate type). Thin film field effect transistor) and one capacitor, and luminance data is supplied from the data line in the form of current. Note that the pixel circuit 11 is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 35, and may be any current writing type pixel circuit.
ここで、有機EL素子の構造の一例について説明する。図3に、有機EL素子の断面構造を示す。同図から明らかなように、有機EL素子は、透明ガラスなどからなる基板21上に、透明導電膜からなる第1の電極(例えば、陽極)22を形成し、その上にさらに正孔輸送層23、発光層24、電子輸送層25および電子注入層26を順次堆積させて有機層27を形成した後、この有機層27の上に金属からなる第2の電極(例えば、陰極)28を形成した構成となっている。そして、第1の電極22と第2の電極28との間に直流電圧Eを印加することで、発光層24において電子と正孔が再結合する際に発光するようになっている。 Here, an example of the structure of the organic EL element will be described. FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the organic EL element. As is clear from the figure, in the organic EL element, a first electrode (for example, an anode) 22 made of a transparent conductive film is formed on a substrate 21 made of transparent glass or the like, and a hole transport layer is further formed thereon. 23, a light emitting layer 24, an electron transport layer 25, and an electron injection layer 26 are sequentially deposited to form an organic layer 27, and then a second electrode (eg, cathode) 28 made of metal is formed on the organic layer 27. It has become the composition. Then, by applying a DC voltage E between the first electrode 22 and the second electrode 28, light is emitted when electrons and holes are recombined in the light emitting layer 24.
この有機EL素子(OLED)を含む画素回路では、上述したように、能動素子として一般にガラス基板上に形成されたTFTが用いられる。そして、この画素回路が生成されたガラス基板(表示パネル)上に、走査線駆動回路14も同様に、TFTなどの回路素子によって形成される。このとき、電流ドライバ回路15−1〜15−mについても、同じ表示パネル(ガラス基板)上にTFTなどの回路素子によって同時に形成するようにしても良い。ただし、電流ドライバ回路15−1〜15−mを必ずしも表示パネル上に設ける必要はなく、パネル外部に設ける構成を採っても良い。
In the pixel circuit including the organic EL element (OLED), as described above, a TFT formed on a glass substrate is generally used as an active element. The scanning
[第1回路例]
図4は、データ線ドライバ回路15を構成する電流ドライバ回路15−1〜15−mの具体的な回路例を示す回路図である。なお、電流ドライバ回路15−1〜15−mの各々は全く同じ回路構成となっている。
[First circuit example]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific circuit example of the current driver circuits 15-1 to 15 -m constituting the data
図4から明らかなように、本例に係る電流ドライバ回路は、4つのTFT31〜34および1つのキャパシタ35から構成されている。この回路例では、TFT31〜34のすべてをNMOSで構成しているが、これは一例であって、これに限られるものではない。
As is clear from FIG. 4, the current driver circuit according to this example includes four
図4において、TFT31はそのソースが接地されて変換部を構成している。このTFT31のドレインに、TFT32,33の各ソースおよびTFT34のドレインがそれぞれ接続されている。TFT32は、そのドレインが信号入力線16に接続された第1のスイッチ素子であり、そのゲートには第1の書き込み制御信号weAが与えられる。TFT33は、そのドレインがデータ線13に接続されて駆動部を構成しており、そのゲートには制御線17を介して駆動制御信号deが与えられる。TFT34は、そのソースがTFT31のゲートに接続された第2のスイッチ素子であり、そのゲートには第2の書き込み制御信号weBが与えられる。TFT31のゲートおよびTFT34のソースとグランドとの間には、保持部を構成するキャパシタ35が接続されている。
In FIG. 4, the
次に、上記構成の電流ドライバ回路の回路動作について、図5の駆動波形図を用いて説明する。 Next, the circuit operation of the current driver circuit having the above configuration will be described with reference to the drive waveform diagram of FIG.
本電流ドライバ回路への書き込み時には第1の書き込み制御信号weAおよび第2の書き込み制御信号weBを共に選択状態とする。ここでは、両者が高レベルの状態を選択状態としている。さらに、駆動制御信号deを非選択状態(ここでは低レベル)とする。この状態で信号入力線16に電流値Iwの電流源CSを接続することにより、TFT32のソースを通してTFT31に書き込み電流Iwが流れる。
When writing to the current driver circuit, both the first write control signal weA and the second write control signal weB are selected. Here, the selected state is a state in which both are at a high level. Further, the drive control signal de is set to a non-selected state (here, low level). By connecting the current source CS having the current value Iw to the
このとき、TFT3lのゲート・ドレイン間はTFT34によって電気的に短絡されているので(3)式が成立し、TFT3lは飽和領域で動作する。したがって、そのゲート・ソース間には、
Iw=μCoxW/L/2(vgs−Vth)2 ……(5)
で与えられる電圧Vgsが生ずる。ここで、VthはTFT31のしきい値、μはキャリアの移動度、Coxは単位面積当たりのゲート容量、Wはチャネル幅、Lはチャネル長である。
At this time, since the gate and drain of the TFT 3l are electrically short-circuited by the
Iw = μCoxW / L / 2 (vgs−Vth) 2 (5)
The voltage Vgs given by Here, Vth is the threshold value of the
次に、第1,第2の書き込み制御信号weA,weBを非選択状態とする。詳しくは、先ず、第2の書き込み制御信号weBを低レベルとしてTFT34を非導通状態とする。これにより、TFT3lのゲート・ソース間に生じた電圧Vgsがキャパシタ35によって保持される。次いで、第1の書き込み制御信号weAを低レベルとしてTFT32を非導通状態とすることにより、本電流ドライバ回路と電流源CSとが電気的に遮断されるので、その後は電流源CSによって別の電流ドライバ回路に対して書き込みを行うことができる。TET33は、キャパシタ35の保持電圧Vgsに基づいてデータ線13を駆動する。
Next, the first and second write control signals weA and weB are brought into a non-selected state. Specifically, first, the second write control signal weB is set to a low level to make the
このように、本電流ドライバ回路への書き込み終了時、先ずTFT34を非導通状態とし、しかる後TFT32を非導通状態とする、即ちTFT32に先立ってTFT34を非導通状態とすることで、輝度データの書き込みを確実に行うことができる。ここで、電流源CSが駆動するデータは、第2の書き込み制御信号WeBが非選択となる時点では有効である必要があるが、その後は任意の値(例えば、次の電流ドライバ回路への書き込みデータ)とされて良い。
As described above, at the end of writing to the current driver circuit, the
次に、駆動制御信号deを選択状態(ここでは高レベル)とすると、TFT3lが飽和領域で動作していれば、TFT3lを流れる電流は、
Id=μCoxW/L/2(vgs−Vth)2 ……(6)
で与えられる。これがデータ線13に流れる電流となるが、これは先の書き込み電流Iwに一致する。
Next, when the drive control signal de is in a selected state (here, high level), if the
Id = μCoxW / L / 2 (vgs−Vth) 2 (6)
Given in. This is the current that flows through the
すなわち、図4に示す回路は、電流値の形で書き込まれた輝度データsinを一旦電圧値に変換してキャパシタ35に保持し、書き込み終了後もキャパシタ35の電圧値に基づいて、書き込まれた電流値とほぼ等しい電流値でデータ線13を駆動する機能を有する。さらにこの動作において、(5)式、(6)式中のキャリアの移動度μや、しきい値Vth等の絶対値は問題とされない。すなわち、図4に示す回路は、TFTの特性ばらつきによらず、書き込まれた電流値と正確に等しい電流値でデータ線13を駆動することができる。
In other words, the circuit shown in FIG. 4 temporarily converts the luminance data sin written in the form of a current value into a voltage value and holds it in the
続いて、図1に示す第1実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置において、画素回路11として図35の電流書き込み型画素回路を用い、かつ電流ドライバ回路15−1〜15−mとして図4の電流書き込み型電流ドライバ回路を用いた場合の動作について、図2のタイミングチャートに基づいて説明する。 Subsequently, in the active matrix display device according to the first embodiment shown in FIG. 1, the current writing type pixel circuit of FIG. 35 is used as the pixel circuit 11, and the current driver circuits 15-1 to 15-m of FIG. The operation when the current write type current driver circuit is used will be described based on the timing chart of FIG.
水平スキャナ18は、先述したように、水平スタートパルスhspの入力後、水平クロック信号hckの遷移に対応して、第1,第2の書き込み制御信号weA1〜weAm,weB1〜weBmを順次発生する。ここで、書き込み制御信号weAl〜weAmの各々は、書き込み制御信号weBl〜weBmの各々に対してややタイミングが遅れている。輝度データsinはこれらの書き込み制御信号weA1〜weAm,weB1〜weBmに同期して、信号入力線16から電流値の形で入力される。
As described above, the
そして、水平クロックhckがmクロック分入力されると、m個の電流ドライバ回路15−1〜15−mに輝度データsinが書き込まれる。書き込みの最中は、駆動制御信号deは非選択状態とされているが、すべての電流ドライバ回路15−1〜15−mに書き込みが終了した時点で選択状態とされ、よってデータ線13−1〜データ線13−mが駆動される。駆動制御信号deが選択状態のとき、k番目の走査線12−kが選択されているので、走査線12−kに接続された画素11に対して線順次書き込みが行われる。 When the horizontal clock hck is input for m clocks, the luminance data sin is written in the m current driver circuits 15-1 to 15-m. During the writing, the drive control signal de is in a non-selected state. However, when the writing is completed in all the current driver circuits 15-1 to 15-m, the driving control signal de is in a selected state. The data line 13-m is driven. When the drive control signal de is in the selected state, since the kth scanning line 12-k is selected, line sequential writing is performed on the pixels 11 connected to the scanning line 12-k.
走査線12−kを非選択とすると書き込みが終了するが、図2のタイミングチャートでは、その時点において駆動制御信号deは選択状態を保っており、書き込み終了まで有効な書き込みデータ(書き込み電流)を保つようにしている。ただし、この駆動法においては、1走査線期間(通常は、1フレーム期間/走査線本数)に、電流ドライバ回路15−1〜15−mへの書き込みと、データ線13−1〜13−mの駆動がシリアルに行われるため、これら書き込みとデータ線駆動の両方に十分な時間を確保することが難しい場合がある。 Writing is completed when the scanning line 12-k is not selected. However, in the timing chart of FIG. 2, the drive control signal de is kept in the selected state at that time, and write data (write current) that is valid until the writing is completed. I try to keep it. However, in this driving method, writing to the current driver circuits 15-1 to 15-m and data lines 13-1 to 13-m are performed in one scanning line period (usually one frame period / the number of scanning lines). Are driven serially, it may be difficult to secure sufficient time for both writing and data line driving.
[第2回路例]
図6は、電流ドライバ回路15−1〜15−mの他の回路例を示す回路図であり、図中、図4と同等部分には同一符号を付して示している。
[Second circuit example]
FIG. 6 is a circuit diagram showing another circuit example of the current driver circuits 15-1 to 15-m. In the figure, the same parts as those in FIG.
図6から明らかなように、本例に係る電流ドライバ回路は、図4の回路素子に加えて、TFT31と電流源CSとの間に、輝度データsinの書き込み時に飽和領域で動作するインピーダンス変換用トランジスタ、即ちTFT31と導電型が異なるPMOSのTFT40を、例えばTFT32を介して接続した構成となっている。この構成によれば、本電流ドライバ回路への輝度データsinの書き込みを、図4の回路例よりも高速に行うことができる。その理由について以下に順次説明する。
As is apparent from FIG. 6, the current driver circuit according to the present example is for impedance conversion that operates in the saturation region when the luminance data sin is written between the
電流書き込みにおいては、一般に、書き込みに要する時間が長いという問題がある。何となれば、図4の回路例の電流ドライバ回路に電流値Iwを書き込む場合、電流源CSの出力抵抗は理論上無限大なので、回路の抵抗は図4のTFT31によって決まる一方、パネル内部のTFTは一般に駆動能力が小さい、言い換えれば入力抵抗が高いため、信号入力線16の電位が定常状態に達するまでに時間がかかるからである。
In current writing, there is generally a problem that the time required for writing is long. When the current value Iw is written in the current driver circuit of the circuit example of FIG. 4, the output resistance of the current source CS is theoretically infinite, so that the resistance of the circuit is determined by the
ここで先ず、図4の回路例の場合について、書き込みに必要な時間を求める。書き込み時、TFT31はゲート・ドレイン間がTFT34によって短絡され、従って飽和領域で動作することを踏まえて、MOSトランジスタの式(1)の両辺をゲート・ソース間電圧Vgsで微分することで、
1/Rn=μnCoxWn/Ln(Vgsn−Vth) ……(7)
を得る。ここで、TFT31がNMOSであるので、必要なパラメータには添字nを付して示している。RnはTFT31の信号入力線16から見た微分抵抗であり、これが信号入力線16の入力抵抗である。なお、TFT32はアナログスイッチであり抵抗特性を呈するが、TFT31に比べて十分小さな抵抗値となるように設計できるため、その抵抗値は無視する。
First, in the case of the circuit example of FIG. 4, the time required for writing is obtained. At the time of writing, the
1 / Rn = μnCoxWn / Ln (Vgsn−Vth) (7)
Get. Here, since the
(1)式、(7)式より、
Rn=1/√(2μnCoxWn/Ln・Iw) ……(8)
を得る。すなわち、TFT31の入力抵抗Rnは書き込み電流Iwの平方根に反比例し、特に書き込み電流Iwが小さな状態では非常に大きな値となる。一方、信号入力線16に存在する容量をCsとすると、書き込み動作の時定数は定常状態付近では
τ=Cs×Rn ……(9)
で与えられる。
From equations (1) and (7),
Rn = 1 / √ (2 μnCoxWn / Ln · Iw) (8)
Get. That is, the input resistance Rn of the
Given in.
信号入力線16に信号電流を供給する電流源CSは通常パネル外部の部品で構成されるため、データ線ドライバ回路15から距離的に離れていることが多く、容量Csは大きな値になりやすい。その上、先に述べたように、TFT31の入力抵抗Rnは書き込み電流Iwが小さくなるに従って増大するので、小さな電流の書き込みに要する長い書き込み時間は重大な問題である。
Since the current source CS for supplying a signal current to the
書き込み時間を短縮するためには、(9)式より、TFT31の入力抵抗Rnを小さくする必要がある。そのためには、最大輝度値に相当する電流値をより大きい値に設定することによって、小さな輝度値においても書き込み電流Iwがあまり小さくならないようにすることが考えられるが、これは消費電力の増大を招く。あるいは、TFT31のWn/Lnを大きくすることが考えられるが、その場合は、より小さなゲート電圧振幅でTFT31を使用することになるため、微小なノイズによって駆動電流が影響されやすくなるなどの問題がある。
In order to shorten the writing time, it is necessary to reduce the input resistance Rn of the
ここで、図6の回路例の回路動作について考える。信号入力線16には電流源CSが接続されており、この電流源CSと本電流ドライバ回路との間には比較的大きな寄生容量Csが存在している。今、信号電流Iwを書き込む動作を考え、TFT40が飽和領域で動作しているとすれば、定常状態においては、MOSトランジスタの式(1)に従って、
Iw=μpCoxWp/Lp/2(Vgs−Vtp)2 ……(10)
が成り立つ。ここで、TFT40がPMOSであるので、必要なパラメータには添字pを付して示している。
Here, consider the circuit operation of the circuit example of FIG. A current source CS is connected to the
Iw = μpCoxWp / Lp / 2 (Vgs−Vtp) 2 (10)
Holds. Here, since the
図6の回路例では、信号入力線16がTFT40のソースであることに注意すれば、
Iw=μpCoxWp/Lp/2(Vin−
Vg−|Vtp|)2 ……(11)
が成り立つことがわかる。VinおよびVgはそれぞれ、グランドを基準とした信号入力線16の電圧およびTFT40のゲート電圧である。
In the circuit example of FIG. 6, if the
Iw = μpCoxWp / Lp / 2 (Vin−
Vg− | Vtp |) 2 (11)
It can be seen that Vin and Vg are the voltage of the
(11)式の両辺を信号入力線16の電圧Vinで微分すれば、
1/Rp=μpCoxWp/Lp(Vin−Vg−|Vtp|)…(12)
を得る。RpはTFT40の信号入力線16から見た微分抵抗であり、これが信号入力線16の入力抵抗である。(11)式、(12)式より
Rp=1/√(2μpCoxWp/Lp・Iw) ……(13)
を得る。書き込み動作の時定数は、定常状態付近では
τ=Cs×Rp ……(14)
で与えられる。
If both sides of the equation (11) are differentiated by the voltage Vin of the
1 / Rp = μpCoxWp / Lp (Vin−Vg− | Vtp |) (12)
Get. Rp is a differential resistance viewed from the
Get. The time constant of the write operation is τ = Cs × Rp (14) near the steady state.
Given in.
ここで注目すべきなのは、(13)式、(14)式によれば、書き込み時定数はTFT31に関するパラメータ(Wn、Lnなど)に関係なく、PチャネルTFT40によって決まるということである。すなわち、TFT40のWp/Lpを大きく設定すれば、(13)式によって任意に信号入力線16の入力抵抗Rpを小さくすることができ、(14)式によって書き込み動作の時定数が小さくなることがわかる。つまり、書き込み電流Iwの大きさやTFT31のパラメータを変更することなく、言い換えれば、先に述べたような消費電力の増大やノイズ耐性の悪化を伴うことなく、書き込みを高速化することが可能となる。
It should be noted here that according to the equations (13) and (14), the write time constant is determined by the P-
書き込みが高速化すれば、一定の時間内に同一の信号入力線16を時分割的に使用して多数のデータをデータ線ドライバ列に書き込むことが可能になるので、パネルとパネル外部の電流源CSとの間の接続点数や、電流源CSの個数を削減することができる。
If the writing speed is increased, a large number of data can be written to the data line driver array using the same
ここで、TFT40を飽和領域で動作させるための方法について以下に示す。MOSトランジスタが飽和領域で動作するための条件は前述のように(3)式で与えられるが、PMOSの場合は、
Vd<Vg+|Vtp| ……(15)
と書いても良い。ここで、VdおよびVgはそれぞれ、グランドを基準としたドレイン電位およびゲート電位である。
Here, a method for operating the
Vd <Vg + | Vtp | (15)
You may write. Here, Vd and Vg are a drain potential and a gate potential with respect to the ground, respectively.
書き込み時間が問題になるのは、先に述べたように書き込み電流Iwが小さな場合である。そこで、書き込み電流Iwがゼロに近い書き込み状態を考えると、TFT31はそのゲート・ドレインをTFT34によって電気的に短絡されており、流れる電流がゼロに近い。このことから、そのドレイン電位はほぼVtnであるが、これはTFT40のドレイン電位Vgでもある。したがって、(15)式は、
Vtn<Vg+|Vtp| ……(16)
と書くことができる。
The write time becomes a problem when the write current Iw is small as described above. Therefore, considering a write state in which the write current Iw is close to zero, the gate and drain of the
Vtn <Vg + | Vtp | (16)
Can be written.
したがって、TFT40を飽和領域で動作させるためには、(16)式が成り立つこと、具体的には、例えばゲート電位Vg=0で使用する場合にはVtn<|Vtp|としたり、あるいはVgを0Vではなく、0Vよりも高い電位で使用すれば良い。
Therefore, in order to operate the
上述したように、TFT31と電流源CSとの間に、輝度データsinの書き込み時に飽和領域で動作するインピーダンス変換用トランジスタ(本例では、PチャネルTFT40)を接続することで、本電流ドライバ回路への輝度データsinの書き込みを図4の回路例よりも高速に行うことができる。これにより、一定の時間内に同一の信号入力線16を時分割的に使用して多数のデータをデータ線ドライバ列に書き込むことが可能になるので、パネルとパネル外部の電流源CSとの間の接続点数や、電流源CSの個数を削減することができる。
As described above, an impedance conversion transistor (P-
なお、本回路例では、PチャネルTFT40をTFT31と電流源CSとの間にTFT32を介して接続する回路構成としたが、図7に示すように、輝度データsinの書き込み時に飽和領域で動作するPチャネルTFT40をNチャネルTFT32に代えて設け、このPチャネルTFT40にインピーダンス変換とスイッチ(図6のTFT32)の両機能を持たせるようにしても、上記の場合と同様の作用効果を得ることができる。この変形例の場合には、電流ドライバ回路毎にトランジスタを1個削減できるため、その分だけ回路構成の簡略化、低コスト化が図れる利点がある。
In this circuit example, the P-
[第2実施形態]
図8は、本発明の第2実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロック図であり、図中、図1と同等部分には同一部号を付して示している。本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置において、第1実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置との違いは、データ線ドライバ回路15′の構成にある。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of an active matrix display device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same parts as those in FIG. The active matrix display device according to the present embodiment is different from the active matrix display device according to the first embodiment in the configuration of the data
すなわち、第1実施形態ではデータ線ドライバ回路15を1列分の電流ドライバ回路15−1〜15−mで構成しているのに対して、本実施形態ではデータ線ドライバ回路15′を2列分の電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mで構成している。これら2列分の電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mには、信号入力線16を通して外部から画像データ(本例では、輝度データ)sinが供給される。
That is, in the first embodiment, the data
2列分の電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mにはさらに、2本の制御線17−1,17−2を通して外部から2系統の駆動制御信号de1,de2が供給される。これらの駆動制御信号de1,de2は、図9のタイミングチャートに示すように、1走査線期間の周期で極性が反転し、かつ互いに逆相の信号となっている。
The two rows of
一方、水平スキャナ18は、図9のタイミングチャートに示すように、水平スタートパルスhspの入力後、水平クロック信号hckの遷移(立ち上がりおよび立ち下がり)に対応して、1系統の書き込み制御信号we1〜wemを順次発生する構成となっている。この1系統の書き込み制御信号we1〜wemは、2列分の電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mに供給される。
On the other hand, as shown in the timing chart of FIG. 9, the
[第3回路例]
図10は、電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mの具体的な回路例を示す回路図であり、図中、図4と同等部分には同一符号を付して示している。本例に係る電流ドライバ回路は、4つのTFT31〜34および1つのキャパシタ35からなる基本的な回路部分については、図4の電流ドライバ回路と同じである。
[Third circuit example]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a specific circuit example of the
異なる点は、TFT32およびTFT34を制御する回路の構成である。この制御回路は、3つのインバータ36,37,38および1つのNOR回路39から構成されている。インバータ36は、水平スキャナ18から供給される書き込み制御信号weの極性を反転してNOR回路39にその一方の入力として供給する。NOR回路39は、制御線17−1(または、17−2)を通して外部から供給される駆動制御信号de1(または、de2)を他方の入力としている。
The difference is the configuration of the circuit that controls the
このNOR回路39を通過した駆動制御信号de1(または、de2)は、直接TFT34のゲートに供給されるとともに、インバータ37,38を介してTFT32のゲートに供給される。インバータ37,38は、図2のタイミングチャートにおける第2の書き込み制御信号weBに対する第1の書き込み制御信号weAの遅れ時間に相当する遅延時間を有し、NOR回路39を通過した駆動制御信号de1(または、de2)を当該遅延時間だけ遅らせてTFT32のゲートに与える。
The drive control signal de1 (or de2) that has passed through the NOR
上記構成の電流ドライバ回路において、その基本的な回路動作は図4の電流ドライバ回路と同じである。すなわち、電流値の形で書き込まれた輝度データsinを一旦電圧値に変換してキャパシタ35に保持し、書き込み終了後もキャパシタ35の電圧値に基づいて、書き込まれた電流値とほぼ等しい電流値でデータ線13を駆動する動作を行う。
In the current driver circuit having the above configuration, the basic circuit operation is the same as that of the current driver circuit of FIG. In other words, the luminance data sin written in the form of a current value is once converted into a voltage value and held in the
これに加えて、本例に係る電流ドライバ回路では、駆動制御信号del(または、de2)を非選択状態(低レベル)、書き込み制御信号weを選択状態(高レベル)とすることで輝度データsinの書き込みが可能となり、駆動制御信号del(または、de2)を選択状態とすることで、書き込み制御信号weの状態によらずデータ線13を駆動する状態となる。
In addition, in the current driver circuit according to the present example, the luminance data sin is obtained by setting the drive control signal del (or de2) to the non-selected state (low level) and the write control signal we to the selected state (high level). Can be written, and the drive control signal del (or de2) is selected, so that the
インバータ37,38は、先述したように遅延回路を構成している。このインバータ37,38の遅延作用により、本電流ドライバ回路への書き込み終了時、TFT32に先立ってTFT34を非導通状態とすることで、確実なデータ書き込みを行うようにしている。
The
続いて、図8に示す第2実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置において、画素回路11として図35の電流書き込み型画素回路を用い、かつ電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mとして図10の電流書き込み型電流ドライバ回路を用いた場合の動作について、図9のタイミングチャートに基づいて説明する。
Subsequently, in the active matrix display device according to the second embodiment shown in FIG. 8, the current writing type pixel circuit of FIG. 35 is used as the pixel circuit 11, and the
k番目の走査線12−kの選択期間において、駆動制御信号delが非選択状態とされ、信号入力線16から第1のデータ線ドライバ列(電流ドライバ回路15A−1〜15A−m)に対して輝度データsinの書き込みが可能となる。この間、水平スキャナ18からは水平クロックhckに対応して書き込み制御信号we1〜wemが順次出力され、信号入力線16にはそれに同期して輝度データsinが電流値の形で与えられ、第1のデータ線ドライバ列に輝度データが書き込まれる。
In the selection period of the k-th scanning line 12-k, the drive control signal del is not selected, and the
次に、k+1番目の走査線12−k+1が選択されると駆動制御信号de1が選択状態とされ、電流ドライバ回路15A−1〜15A−mに書き込まれているデータにしたがってデータ線13−1〜データ線13−mが駆動される。このとき、駆動制御信号de2は非選択とされており、第2のデータ線ドライバ列(電流ドライバ回路15B−1〜15B−m)に対して輝度データsinの書き込みが行われる。第2のデータ線ドライバ列は、次の走査線サイクルにおいて、k+2番目の走査線12−k+2が選択されたときにデータ線13−1〜13−mを駆動する。
Next, when the (k + 1) th scanning line 12-
このように、第1,第2のデータ線ドライバ列(電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−m)を走査線12−1〜13−nの切り替わり毎に交互に被書き込み状態/駆動状態とすることにより、データ線ドライバ回路15′への書き込み時間、データ線13−1〜13−mの駆動時間の両方を概ね1走査線周期分確保することができるため、データ線ドライバ回路15′への書き込みおよびデータ線13−1〜13−mの駆動について確実な動作が可能となる。
In this way, the first and second data line driver rows (
なお、本実施形態では、電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mとして、図10に示す電流書き込み型電流ドライバ回路を用いた場合を例に採って説明したが、これに限られるものではなく、図4、図6および図7に示す電流書き込み型電流ドライバ回路を用いても、同様の作用効果を奏する。ただし、図10の回路例の場合には、書き込み制御信号we1〜wemを入力する信号線が1本で済むため、2本必要とする図4、図6および図7の回路例に比べてデータ線ドライバ回路15と水平スキャナ18との間を接続する配線本数を半減できるという利点がある。
In this embodiment, the
また、本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置において、1走査線周期の間にm個すべての電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mに対する書き込み動作を完了することが難しい場合は、信号入力線16を複数本設け、並列書き込みを行うようにすることも可能である(第2実施形態の変形例)。
Further, in the active matrix display device according to the present embodiment, the write operation for all the m
具体的には、図11に示すように、例えば2本の信号入力線16−1,16−2を設けるとともに、電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mを図の左側半分と右半分とにブロック化し、電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mに対する図の左側半分のデータ書き込みを信号入力線16−1に、図の右側半分のデータ書き込みを信号入力線16−2にそれぞれ担わせるようにする。
Specifically, as shown in FIG. 11, for example, two signal input lines 16-1 and 16-2 are provided, and
この構成を採ることで、電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mに対して2個ずつ同時に(並列に)輝度データsinを書き込むことができることから、データ線ドライバ1個当たりの書き込み時間は2倍となるため、書き込み動作は容易になる。同様にして、信号入力線16を3本以上設けることも可能である。
By adopting this configuration, the luminance data sin can be written simultaneously (in parallel) two by two to the
また、このように電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mを図の左側半分と右半分とにブロック化した構成のアクティブマトリクス型表示装置に対して、図6で説明した輝度データ書き込みの高速化の概念を適用することもできる。なお、この場合には、電流書き込み型電流ドライバ回路として、図4の回路例のものが用いられることになる。
FIG. 6 shows an active matrix type display device having a configuration in which the
すなわち、図12に示すように、信号入力線16−1,16−2の入力部に、インピーダンス変換用トランジスタ、例えばPチャネルTFT40−1,40−2を挿入するとともに、これらTFT40−1,40−2を各ゲートをグランド電位よりも高い一定のバイアス電圧値Vbiasでバイアスするようにする。ここで、信号入力線16−1,16−2にはそれぞれ寄生容量Cs1,Cs2が存在するが、バイアス電圧値Vbiasを適当に設定すれば、PチャネルTFT40−1,40−2を飽和領域で動作させることができる。 That is, as shown in FIG. 12, impedance conversion transistors such as P-channel TFTs 40-1 and 40-2 are inserted in the input portions of the signal input lines 16-1 and 16-2, and the TFTs 40-1 and 40-2 are inserted. -2 so that each gate is biased with a constant bias voltage value Vbias higher than the ground potential. Here, the signal input lines 16-1 and 16-2 have parasitic capacitances Cs1 and Cs2, respectively. However, if the bias voltage value Vbias is appropriately set, the P-channel TFTs 40-1 and 40-2 are set in the saturation region. It can be operated.
このように、電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mをブロック化し、ブロック内の複数の電流ドライバ回路に対して、輝度データの書き込み時に飽和領域で動作するインピーダンス変換用トランジスタ、例えばPチャネルTFT40−1,40−2を共通に設け、これらTFT40−1,40−2のWp/Lpを大きな値に設定することで、図6の回路説明の場合と同様の理由により、電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mの回路構成や定数に変更を加えることなく、輝度データの書き込みの高速化が実現できる。
As described above, the
さらに、第2実施形態の他の変形例として、図13に示す構成を採ることも可能である。図13に示すように、この他の変形例に係るアクティブマトリクス型表示装置では図11の構成に加えて、データ線13−1〜13−mを中央で2分割し、表示領域の上下両側にデータ線ドライバ回路15U,15Dを配置した構成を採っている。
Furthermore, as another modification of the second embodiment, the configuration shown in FIG. 13 can be adopted. As shown in FIG. 13, in addition to the configuration of FIG. 11, in the active matrix display device according to this other modified example, the data lines 13-1 to 13-m are divided into two at the center, and on the upper and lower sides of the display area. The data
この場合、水平スキャナ18U,18Dも表示領域の上下両側に配置されることになる。また、図11の構成も採ることから、上側のデータ線ドライバ回路15Uに対して2本の信号入力線16U−1,16U−2が設けられ、下側のデータ線ドライバ回路15Dに対して2本の信号入力線16D−1,16D−2が設けられることになる。
In this case, the
この他の変形例に係る構成を採ることにより、上下のデータ線ドライバ回路15U,15Dがそれぞれ駆動するデータ線13U−1〜13U−m,13D−1〜13D−mの配線長が図11の構成の場合の半分で済むため、各データ線13U−1〜13U−m,13D−1〜13D−mの容量が半分となり、その分だけデータ線の駆動時間が短くて良いことになる。
By adopting a configuration according to another modification, the wiring lengths of the data lines 13U-1 to 13U-m and 13D-1 to 13D-m driven by the upper and lower data
さらに、画面内上半分と下半分とで走査線12−1〜12−nを同時に1本ずつ選択・書き込みを行うことができることから、1本の走査線に対する書き込み時間を2倍にできるため、データ線13U−1〜13U−m,13D−1〜13D−mの駆動や、データ線ドライバ回路15U,15Dへのデータ書き込みの動作を確実に行うことが可能である。
Furthermore, since the scanning lines 12-1 to 12-n can be selected and written one by one simultaneously in the upper half and the lower half in the screen, the writing time for one scanning line can be doubled. It is possible to reliably drive the data lines 13U-1 to 13U-m and 13D-1 to 13D-m and write data to the data
[第4回路例]
図14は、電流ドライバ回路の他の回路例を示す回路図である。本例に係る電流ドライバ回路は、第1実施形態(図1参照)に係るデータ線ドライバ回路15の電流ドライバ回路15−1〜15−mまたは第2実施形態に係るデータ線ドライバ回路15′の電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mとして用いられる。
[Example of fourth circuit]
FIG. 14 is a circuit diagram showing another circuit example of the current driver circuit. The current driver circuit according to this example includes the current driver circuits 15-1 to 15-m of the data
図14から明らかなように、本例に係る電流ドライバ回路は、4つのTFT4l〜TFT44および1つのキャパシタ45から構成されている。この回路例では、TFT41,42をNMOSで構成し、TFT43,44をPMOSで構成しているが、これは一例であって、これに限られるものではない。
As is clear from FIG. 14, the current driver circuit according to this example includes four TFTs 4 l to 44 and one
TFT41はそのソースが接地され、そのドレインがデータ線13に接続されている。TFT41のゲートとグランドとの間には、キャパシタCが接続されている。TFT41のゲートにはさらに、TFT42のゲートおよびTFT44のドレインがそれぞれ接続されている。TFT41とTFT42とは近接して配置されるとともに、ゲートが共通接続されることによってカレントミラー回路を形成している。
The
TFT42のソースは接地されている。TFT42のドレイン、TFT43のドレインおよびTFT44のソースが共通に接続されている。TFT43はそのソースが信号入力線16に接続され、そのゲートには第1の書き込み制御信号weAが与えられる。また、TFT43のゲートには、第2の書き込み制御信号weBが与えられる。
The source of the
次に、上記構成の電流ドライバ回路の回路動作について、図15の駆動波形図を用いて説明する。 Next, the circuit operation of the current driver circuit having the above configuration will be described with reference to the drive waveform diagram of FIG.
本電流ドライバ回路への書き込み時には第1の書き込み制御信号weA、第2の書き込み制御信号weBを共に選択状態とする。ここでは、両者が低レベルの状態を選択状態としている。この状態で信号入力線16に電流値Iwの電流源CSを接続することにより、TFT42にTFT43を通して書き込み電流Iwが流れる。このとき、TFT42のゲート・ドレイン間はTFT44によって電気的に短絡されているので(3)式が成立し、TFT42は飽和領域で動作する。したがって、TFT42のゲート・ソース間には、(1)式で与えられる電圧Vgsが生ずる。
At the time of writing to the current driver circuit, both the first write control signal weA and the second write control signal weB are selected. Here, the selected state is a state in which both are at a low level. By connecting the current source CS having the current value Iw to the
次に、第1,第2の書き込み制御信号weA、weBを非選択状態とする。詳しくは、先ず、第2の書き込み制御信号weBを高レベルとしてTFT44を非導通状態とする。これにより、TFT42のゲート・ソース間に生じた電圧Vgsがキャパシタ45によって保持される。
Next, the first and second write control signals weA and weB are brought into a non-selected state. Specifically, first, the second write control signal weB is set to a high level to turn off the
次いで、第1の書き込み制御信号weAを高レベルとしてTFT43を非導通状態とすることにより、本電流ドライバ回路と電流源CSとが電気的に遮断されるので、その後は電流源CSによって別の電流ドライバ回路に対して書き込みを行うことができる。ここで、電流源CSが駆動するデータは、第2の書き込み制御信号WeBが非選択となる時点では有効である必要があるが、その後は任意の値(例えば、次の電流ドライバ回路への書き込みデータ)とされて良い。
Next, the current write circuit and the current source CS are electrically disconnected by setting the first write control signal weA to a high level to make the
TFT4lとTFT42とはゲートが共通接続されることで、カレントミラー回路を形成しているため、TFT4lが飽和領域で動作していれば、TFT4lを流れる電流は(2)式で与えられ、これがすなわちデータ線13に流れる電流となるが、これは先の書き込み電流Iwに比例する。
Since the TFT 4l and the
つまり、図14に示す回路は、図4に示す回路と同様に、電流値の形で書き込まれた輝度データsinを一旦電圧値に変換してキャパシタ45に保持し、書き込み終了後もキャパシタ45の電圧値に基づいて、書き込まれた電流値に比例する電流値でデータ線13を駆動する機能を有する。この動作において、TFT4lとTFT42とが近接配置されるなどで、これらTFTの移動度μやしきい値Vthが事実上等しければ、それらの絶対値は問題とされない。すなわち、図14の回路は、TFTの特性ばらつきによらず、書き込まれた電流値と正確に比例する電流値でデータ線13を駆動することができる。
That is, the circuit shown in FIG. 14 converts the luminance data sin written in the form of a current value into a voltage value once and holds it in the
本電流ドライバ回路への書き込み電流Iwとデータ線13の駆動電流Idとの関係は、TFT4lとTFT42のチャネル幅Wおよびチャネル長Lの設定によって、言いかえればカレントミラー回路のミラー比の設定によって所望の値とすることができる。
The relationship between the write current Iw to the current driver circuit and the drive current Id of the
例えば、TFT4lとTFT42とでW/Lの値を等しくすれば書き込み電流Iwと駆動電流Idは等しくなるし、TFT42のW/LをTFT4lのそれより大きくすれば書き込み電流Iwは駆動電流Idより大きくなる。後者は、例えば外部の電流源CSが小さな電流を駆動することが難しい場合や、電流ドライバ回路への書き込み時間を高速化したい場合に有効である。
For example, the write current Iw and the drive current Id become equal if the W / L value is made equal between the TFT 4l and the
本電流ドライバ回路の変形例を図16に示す。本変形例に係る電流ドライバ回路は、TFT44の接続位置が図14の回路と異なるだけである。すなわち、TFT44は、TFT41のゲートとTFT42のゲートとの間に接続された構成となっている。回路動作としては、図14の回路の場合と同様の動作が可能である。
A modification of the current driver circuit is shown in FIG. The current driver circuit according to this modification is different from the circuit of FIG. 14 only in the connection position of the
[第5回路例]
図17は、電流ドライバ回路のさらに他の回路例を示す回路図である。本例に係る電流ドライバ回路も、第1実施形態(図1参照)に係るデータ線ドライバ回路15の電流ドライバ回路15−1〜15−mまたは第2実施形態に係るデータ線ドライバ回路15′の電流ドライバ回路15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−mとして用いられる。
[Fifth circuit example]
FIG. 17 is a circuit diagram showing still another circuit example of the current driver circuit. The current driver circuit according to this example is also the current driver circuit 15-1 to 15-m of the data
本例に係る電流ドライバ回路は、第1回路例に係る電流ドライバ回路(図4を参照)と基本的な回路部分の構成を同じにしていることから、以下の説明では、異なる回路部分を中心にその構成について説明する。また、図17中、図4と同等部分には同一符号を付して示している。 The current driver circuit according to this example has the same basic circuit configuration as that of the current driver circuit according to the first circuit example (see FIG. 4). The configuration will be described below. In FIG. 17, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
図17において、TFT4lのドレインとデータ線13との間にTFT46が挿入されている。このTFT46のゲート・ドレイン間にはTFT47が接続され、そのゲートには第2の書き込み制御信号weBが与えられる。TFT46のゲートとグランドとの間にはキャパシタ48が接続されている。
In FIG. 17, a
次に、上記構成の電流ドライバ回路の回路動作について説明する。なお、この回路動作は図4の回路と同様であるので、以下の動作説明では、図5の駆動波形図を用いるものとする。 Next, the circuit operation of the current driver circuit having the above configuration will be described. Since this circuit operation is the same as that of the circuit of FIG. 4, the drive waveform diagram of FIG. 5 is used in the following description of the operation.
先ず、本電流ドライバ回路への書き込み時には、駆動制御信号deを非選択状態(低レベル)としてデータ線13に電流が流れないようにした状態で第1,第2の書き込み制御信号weA、WeBを選択状態(高レベル)とすると、書き込み電流IwがTFT42を透してTFT4lおよびTFT46を流れる。このとき、両TFT41,TFT46共、ゲート・ソース間がそれぞれTFT44およびTFT47によって短絡されているので、飽和領域で動作する。
First, at the time of writing to the current driver circuit, the first and second write control signals weA and WeB are set in a state where the drive control signal de is not selected (low level) so that no current flows through the
次に、第2の書き込み制御信号weBを非選択状態とする。これにより、TFT4lおよびTFT46の各ゲート・ソース間に生じた電圧Vgsがキャパシタ45およびキャパシタ48によってそれぞれ保持される。次に、第1の書き込み制御信号weAを非選択状態とすることにより、本電流ドライバ回路と信号入力線16とが電気的に遮断されるので、その後は信号入力線16を介して別の電流ドライバ回路への書き込みを行うことができる。
Next, the second write control signal weB is brought into a non-selected state. As a result, the voltage Vgs generated between the gate and source of the TFT 4 l and the
次に、データ線駆動制御信号deを高レベルとする。TFT4lのゲート・ソース間電圧Vgsはキャパシタ45によって保持されているので、TFT4lが飽和領域で動作していれば、TFT4lを流れる電流は(5)式の書き込み電流Iwに一致し、これがすなわちデータ線13に流れる電流Idとなる。つまり、書き込み電流Iwがデータ線13の駆動電流Idと一致する。
Next, the data line drive control signal de is set to a high level. Since the gate-source voltage Vgs of the TFT 4l is held by the
ここで、TFT46の作用について説明する。図4の回路においては、前述したように、書き込み電流Iw、データ線13の駆動電流Idは共にTFT4lによって決まるので、(5)式、(6)式よりIw=Idrvであった。ただし、これはTFT4lを流れる電流Idsが、飽和領域においてドレイン・ソース間電圧Vdsに依存しないとした場合である。
Here, the operation of the
しかるに、現実のトランジスタでは、ゲート・ソース間電圧Vgsが一定であっても、ドレイン・ソース間電圧Vdsが大きい程ドレイン・ソース間Idsが大きくなる場合がある。これは、ドレイン・ソース間電圧Vdsが大きくなることによってドレイン近傍のピンチオフ点がソース側へ移動し、実効的なチャネル長が減少する、いわゆるショートチャネル効果や、ドレインの電位がチャネル電位に影響を与えてチャネルの導電率が変化する、いわゆるバックゲート効果などのためである。 However, in an actual transistor, even if the gate-source voltage Vgs is constant, the drain-source Ids may increase as the drain-source voltage Vds increases. This is because the pinch-off point in the vicinity of the drain moves to the source side as the drain-source voltage Vds increases, and the effective channel length decreases, so-called short channel effect, and the drain potential affects the channel potential. This is because of a so-called back gate effect in which the conductivity of the channel changes.
この場合、トランジスタを流れる電流Idsは、例えば、
Ids=μCoxW/L/2(Vgs−Vth)2
×(1+λVds) ……(17)
なる関係式で表され、ドレイン・ソース間電圧Vdsに依存することになる。ここで、λは正の定数である。この場合、図4の回路では、書き込み時と駆動時とでドレイン・ソース間電圧Vdsが同一でなければ、書き込み電流IwとOLEDに流れる電流Idrvとは一致しない。
In this case, the current Ids flowing through the transistor is, for example,
Ids = μCoxW / L / 2 (Vgs−Vth) 2
× (1 + λVds) (17)
It depends on the drain-source voltage Vds. Here, λ is a positive constant. In this case, in the circuit of FIG. 4, if the drain-source voltage Vds is not the same at the time of writing and at the time of driving, the writing current Iw and the current Idrv flowing through the OLED do not match.
これに対し、図17の回路の動作を考える。図17のTFT46の動作に注目すると、そのドレイン電位は書き込み時と駆動時とで一般に同一ではない。例えば駆動時のドレイン電位の方が高い場合、TFT46のドレイン・ソース間電圧Vdsも大きくなり、これを(17)式に当てはめれば、書き込み時と駆動時とでゲート・ソース間電圧Vgsが一定であっても、ドレイン・ソース間電流Idsは駆動時の方が増加する。換言すれば、書き込み電流IwよりOLEDに流れる電流Idrvが大きくなって両者は一致しない。
In contrast, consider the operation of the circuit of FIG. When attention is paid to the operation of the
ところが、OLEDに流れる電流IdrvはTFT4lを流れるので、その場合TFT4lでの電圧降下が大きくなり、そのドレイン電位(TFT46のソース電位)が上昇する。この結果、TFT46のゲート・ソース間電圧Vgsは小さくなり、これはOLEDに流れる電流Idrvを小さくする方向に作用する。結果として、TFT4lのドレイン電位は大きく変動することができず、TFT4lに注目すれば、書き込み時と駆動時とでドレイン・ソース間電流Idsが大きくは変わらないことがわかる。すなわち、書き込み電流IwよりOLEDに流れる電流Idrvとがかなり精度良く一致することになる。
However, since the current Idrv flowing through the OLED flows through the TFT 4l, in this case, the voltage drop at the TFT 4l increases and the drain potential (source potential of the TFT 46) rises. As a result, the gate-source voltage Vgs of the
この動作をより良く行わせるためには、TFT4l、TFT46共にドレイン・ソース間電圧Vdsに対するドレイン・ソース間電流Idsの依存性を小さくするのが良いので、両トランジスタを飽和領域で動作させることが望ましい。書き込み時にはTFT4l,46共にゲート・ドレイン間が短絡されているので、書き込まれる輝度データによらず、必然的に両者共飽和領域で動作する。駆動時にも飽和領域で動作させるには、データ線13を十分高い電位とすれば良い。この駆動によれば、データ線13に流れる電流Idは、TFTの特性ばらつきによらず、図4の回路例の場合よりも正確に書き込み電流Iwに一致する。
In order to perform this operation better, it is preferable to reduce the dependency of the drain-source current Ids on the drain-source voltage Vds for both the TFT 4l and the
[第3実施形態]
図18は、本発明の第3実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロック図であり、図中、図1と同等部分には同一部号を付して示している。本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置において、第1実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置との違いは、データ線を駆動するデータ線ドライバ回路の構成にある。
[Third Embodiment]
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of an active matrix display device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 18, the same parts as those in FIG. The active matrix display device according to the present embodiment is different from the active matrix display device according to the first embodiment in the configuration of a data line driver circuit that drives data lines.
すなわち、第1実施形態ではデータ線ドライバ回路15として電流書き込み型の電流ドライバ回路を用いているのに対し、本実施形態ではデータ線ドライバ回路19として電圧書き込み型の電流ドライバ回路(CD)19−1〜19−mを用いている。電圧書き込み型の電流ドライバ回路(以下、単に「電流ドライバ回路」と記す)19−1〜19−mは、各出力端がデータ線13−1〜13−mの各一端に接続されている。
That is, in the first embodiment, a current write type current driver circuit is used as the data
[第6回路例]
図19は、データ線ドライバ回路19を構成する電圧書き込み型電流ドライバ回路19−1〜19−mの具体的な回路例を示す回路図である。なお、電流ドライバ回路19−1〜19−mの各々は全く同じ回路構成となっている。
[Sixth circuit example]
FIG. 19 is a circuit diagram showing a specific circuit example of the voltage write type current driver circuits 19-1 to 19 -m constituting the data
図19から明らかなように、本例に係る電流ドライバ回路は、2つのTFT51,52および1つのキャパシタ53から構成されている。TFT51は、データ線13とグランドとの間に接続されている。TFT52は、TFT51のゲートと信号入力線16との間に接続されている。キャパシタ53は、TFT51のゲートとグランドとの間に接続されている。この回路例では、TFT51,52をNMOSで構成しているが、これは一例であって、これに限られるものではない。
As is clear from FIG. 19, the current driver circuit according to this example includes two
上記構成の電流ドライバ回路では、輝度データsinが信号入力線16を通して電圧の形で電圧源VSによって与えられる点が特徴である。輝度データsinの書き込み時は、書き込み制御信号weを選択状態(ここでは、高レベル)として信号入力線16に電圧Vwを印加すると、TFT52が導適状態であるため、TFT5lのゲート・ソース間電圧Vgsが書き込み電圧Vwとなる。
The current driver circuit having the above configuration is characterized in that the luminance data sin is given by the voltage source VS in the form of a voltage through the
この書き込み電圧Vwは、書き込み制御信号weが非選択状態になってもキャパシタ53によって保持される。TFT5lが飽和領域で動作していれば、TFT5lを流れる電流Idは、
Id=μCoxW/L/2(Vw−Vth)2 ……(18)
となる。したがって、書き込み電圧Vwによってデータ線13の駆動電流Idを制御することができる。
The write voltage Vw is held by the
Id = μCoxW / L / 2 (Vw−Vth) 2 (18)
It becomes. Therefore, the drive current Id of the
図18に示すアクティブマトリクス型表示装置において、データ線ドライバ回路19を上記構成の電流ドライバ回路を用いて構成した場合の動作のタイミングチャートを図20に示す。なお、その動作は基本的には図1の場合と同様であるので、ここではその詳細な説明については省略する。
FIG. 20 shows an operation timing chart in the case where the data
[第7回路例]
図21は、電圧書き込み型電流ドライバ回路の他の回路例を示す回路図であり、図中、図19と同等部分には同一符号を付して示している。本例に係る電流ドライバ回路では、図19の回路に、データ線駆動制御信号deで制御されるTFT54を追加した構成となっている。TFT54は、データ線13とのTFT51のドレインとの間に接続され、そのゲートに駆動制御信号deが与えられる。この回路例でも、TFT51,52,54をNMOSで構成しているが、これは一例であって、これに限られるものではない。
[Seventh circuit example]
FIG. 21 is a circuit diagram showing another circuit example of the voltage write type current driver circuit. In FIG. 21, the same parts as those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals. The current driver circuit according to this example has a configuration in which a
このように、データ線13とのTFT51のドレインとの間に、駆動制御信号deで制御されるTFT54を接続した構成を採ることにより、当該電流ドライバ回路を用いて図1、図8、図11あるいは図12に示すようなアクティブマトリクス型表示装置を構成することが可能となる。特に、図8、図11あるいは図12の構成のアクティブマトリクス型表示装置に適用した場合には、データ線ドライバ回路が2列(2系統)設置されていることから、データ線ドライバ回路への書き込みとデータ線13−1〜13−mの駆動を交互に行わせることによってそれぞれの動作時間に余裕が生ずる。
In this way, by adopting a configuration in which the
[第8回路例]
図22は、電圧書き込み型電流ドライバ回路のさらに他の回路例を示す回路図であり、図中、図21と同等部分には同一符号を付して示している。本例に係る電流ドライバ回路では、図21の回路に、TFT51のゲートとドレインとの間に接続されたリセットTFT57と、TFT51のゲートとTFT52のソースとの間に接続されたデータ書き込みキャパシタ58とを追加した構成となっている。
[Eighth circuit example]
FIG. 22 is a circuit diagram showing still another circuit example of the voltage write type current driver circuit. In FIG. 22, the same parts as those in FIG. 21 are denoted by the same reference numerals. In the current driver circuit according to this example, a
ところで、図21の回路例では、輝度データが電圧の形で与えられ、それがそのままキャパシタ53に保持され、その保持された電圧に基づいてTFT51がデータ線に電流を流す構成となっているが、この構成では、TFT51のしきい値がばらつくと、(1)式に従って駆動電流がばらつき、画像の品位を損ねる可能性がある。
By the way, in the circuit example of FIG. 21, luminance data is given in the form of a voltage, which is held in the
これに対し、本回路例に係る電圧書き込み型電流ドライバ回路では、リセットTFT57によってTFT51のゲート・ドレインを所定の期間電気的に短絡させる動作を行った後、TFT51のゲートと信号入力線16とをデータ書き込みキャパシタ58によって容量結合させる構成を採ることにより、TFT51のしきい値がばらついても、駆動電流がばらつかないため、画像の品位を損ねることはない。以下に、図23のタイミングチャートを用いてその具体的な動作説明を行う。
On the other hand, in the voltage write type current driver circuit according to this circuit example, the gate and drain of the
先ず、TFT54がオン状態であるとき、リセットTFT57のゲートに高レベルのリセット信号rstを与えることによって当該TFT57をオン状態とする。すると、TFT51のゲート・ドレインが電気的に短絡されるが、このときTFT54がオン状態であって、データ線からTFT54およびTFT51を介してグランドに向かって電流が流れているため、TFT51のゲート・ソース間電圧は、そのしきい値Vthよりも高くなっている。
First, when the
次に、TFT54のゲートに与えられる駆動信号deが低レベルになることによってTFT54がオフ状態になると、TFT51を流れる電流は、所定の時間を経過した後にゼロになる。このとき、そのドレイン・ゲート間がTFT57によって短絡されているため、TFT51のドレインおよびゲートの電位は次第に低下していき、その値がTFT51のしきい値Vthとなった状態で安定する。このとき、TFT52のゲートに高レベルの書き込み制御信号weが印加されることで、信号入力線16は所定の電位(本例では、グランドレベル)にされている(以下、この動作をリセット動作と称する)。その後に、信号入力線16に信号電圧Vwを印加する。
Next, when the
信号入力線16とTFT51のゲートとは、データ書き込みキャパシタ58を介して、即ち容量結合で接続されているため、キャパシタ53,58の容量値をCo,Cdとすると、TFT51のゲート電位は概ね
ΔVg=Vw×Cd/(Cd+Co) ……(19)
だけ上昇する。信号電圧Vwの印加前にはVg=Vthであったから、TFT51のゲート・ソース間電圧Vgsは、
Vgs=Vth+ΔVg
=Vth+Vw×Cd/(Cd+Co) ……(20)
となる(以下、この動作を被書き込み動作と称する)。
Since the
Only rise. Since Vg = Vth before the application of the signal voltage Vw, the gate-source voltage Vgs of the
Vgs = Vth + ΔVg
= Vth + Vw × Cd / (Cd + Co) (20)
(Hereinafter, this operation is referred to as a write operation).
信号電圧Vwの印加後はTFT52をオフ状態とし、TFT54のゲートに駆動制御信号deを与えることによって当該TFT54をオン状態とすれば、TFT51によってデータ線に電流が流れる。このとき、その電流値Idは(1)式および(20)式から
Id=μCoxW/L/2{Vw×Cd/(Cd+Co)}2 ……(21)
となる(以下、この動作を駆動動作と称する)。(21)式はしきい値Vthを含まないことから、駆動電流値IdはTFT51のしきい値Vthのばらつきによらないことがわかる。
After the application of the signal voltage Vw, the
(Hereinafter, this operation is referred to as a drive operation). Since the equation (21) does not include the threshold value Vth, it can be seen that the drive current value Id does not depend on the variation of the threshold value Vth of the
図24は、第8回路例の変形例を示す回路図であり、図中、図22と同等部分には同一符号を付して示している。本変形例に係る電流ドライバ回路では、キャパシタ53がデータ書き込みキャパシタ58の出力端とグランドとの間に接続されている第8回路例に対して、データ書き込みキャパシタ58の入力端とグランドとの間に接続されている点が相違しているのみであり、その他の構成および動作タイミングチャートは同じである。
FIG. 24 is a circuit diagram showing a modification of the eighth circuit example. In the figure, the same parts as those in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals. In the current driver circuit according to the present modification, the
このように、キャパシタ53をデータ書き込みキャパシタ58の入力端とグランドとの間に接続した構成を採ることにより、信号電圧Vwを印加した後のTFT51のゲート・ソース間電圧VgsがほぼVth+Vwで与えられる。すなわち、第8回路例に係る電流ドライバ回路に比べて、同じ信号電圧Vwに対してより大きなゲート・ソース間電圧Vgsが得られる利点がある。
In this way, by adopting a configuration in which the
図25は、第8回路例のさらに他の変形例を示す回路図であり、図中、図24と同等部分には同一符号を付して示している。本変形例に係る電流ドライバ回路では、データ書き込みキャパシタ58の信号入力線側ノードと所定の電位点(本例では、グランド)との間に接続されたスイッチ素子、例えばTFT59が新たに付加された点およびそれに対応するリセット動作の点で、図24の回路例に係る電流ドライバ回路と相違している。
FIG. 25 is a circuit diagram showing still another modification of the eighth circuit example. In FIG. 25, the same components as those in FIG. 24 are denoted by the same reference numerals. In the current driver circuit according to this modification, a switch element, for example, a
以下に、本変形例に係る電流ドライバ回路の動作について、図26のタイミングチャートを用いて説明する。リセット動作時には、図24の回路例と同様に、TFT57のゲートに高レベルのリセット信号rstを与えることによって当該TFT57をオン状態にすることで、TFT51のゲート・ドレインが電気的に短絡される。
Hereinafter, the operation of the current driver circuit according to this modification will be described with reference to the timing chart of FIG. In the reset operation, similarly to the circuit example of FIG. 24, the
次に、TFT54のゲートに与えられる駆動信号deが低レベルとなってTFT54がオフ状態になると、図24の回路例と同様に、TFT51のゲートおよびドレインはそのしきい値Vthとなった状態で安定する。ただしこのとき、TFT52のゲートに与えられる書き込み制御信号weは低レベルのままであり、代わりに新たに付加されたTFT59がリセット信号rstによってオン状態となるため、そのドレイン電位は所定の電位(本例では、グランドレベルレベル)になる。
Next, when the drive signal de applied to the gate of the
その後、リセット信号rstが低レベルとなることで、TFT59はオフ状態となり、しかる後に書き込み制御信号weが高レベルとなる。信号入力線16には信号電圧Vwが印加されているので、データ書き込みキャパシタ58を介して信号電圧Vwが駆動トランジスタ51のゲートに伝達され、そのゲート・ソース間電圧は図24の回路例と同様に、概ねVth+Vwとなる。
Thereafter, when the reset signal rst is at a low level, the
このように、図25の回路例に係る電流ドライバ回路においては、基本的な動作は図24の回路例と同様であるが、そのメリットは、信号入力線16の制御が簡単になるとともに、書き込み速度が速くなる点にある。すなわち、図24の回路例のように、リセット動作時に、信号入力線16およびTFT52を介してキャパシタ53を基準電位(本例では、グランドレベル)にリセットする構成を採った場合には、信号入力線16の電位の制御が必要となる。
As described above, in the current driver circuit according to the circuit example of FIG. 25, the basic operation is the same as that of the circuit example of FIG. The speed is faster. That is, as in the circuit example of FIG. 24, when a configuration is adopted in which the
これに対して、図25の回路例では、TFT59によって簡便にキャパシタ53のリセットを行うことができるため、信号入力線16に基準電位を与える必要がない。したがって、信号入力線16の制御が簡単になり、しかも例えば図26に示すように、データ線駆動回路への信号電圧Vwの書き込み終了後は、信号入力線16は任意の電位、例えば次の書き込みサイクルの信号電圧とされて良いため、信号電圧Vwの書き込みを高速に行えることになる。
On the other hand, in the circuit example of FIG. 25, the
[第4実施形態]
図27は、本発明の第4実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロック図であり、図中、図18と同等部分には同一符号を付して示している。本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置は、第3実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置と異なる点は、データ線ドライバ回路19′の構成にある。
[Fourth Embodiment]
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration example of an active matrix display device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 27, parts equivalent to those in FIG. The active matrix display device according to the present embodiment is different from the active matrix display device according to the third embodiment in the configuration of the data
すなわち、第3実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置では、データ線ドライバ回路19が1系統の電圧書き込み型電流ドライバ回路(CD)19−1〜19−mによって構成されているのに対して、本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置では、データ線ドライバ回路19′が3系統の電圧書き込み型電流ドライバ回路19A−1〜19A−m,19B−1〜19B−m,19C−1〜19C−mによって構成されている
That is, in the active matrix display device according to the third embodiment, the data
そして、3系統の電圧書き込み型電流ドライバ回路19A−1〜19A−m,19B−1〜19B−m,19C−1〜19C−mとして、先述した第8回路例に係る電圧書き込み型電流ドライバ回路、即ち駆動TFT51のゲート・ドレインを所定の期間電気的に短絡させる動作を行った後、TFT51のゲートと信号入力線16とを容量結合させることで、TFT51のしきい値がばらついても、駆動電流がばらつかないようにしたドライバ回路が用いられる。
The three voltage write type
電圧書き込み型電流ドライバ回路をデータ線毎に3系統設けた理由は次の通りである。すなわち、第8回路例に係る電流ドライバ回路は、先述したように、リセット動作・被書き込み動作・駆動動作の3種類の動作を繰り返すことによって所望の機能を果たす。そこで、本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置では、ある走査サイクルにおいて、図28に示すように、3列(3系統)あるデータ線駆動回路のうち1列がリセット動作を、別の1列が被書き込み動作を、残りの1列が駆動動作を行うようにし、各々の動作を走査線切り替え周期ごとに切り替えるようにしている。 The reason why three systems of voltage write type current driver circuits are provided for each data line is as follows. That is, as described above, the current driver circuit according to the eighth circuit example fulfills a desired function by repeating the three types of operations of the reset operation, the write operation, and the drive operation. Therefore, in the active matrix display device according to the present embodiment, in one scanning cycle, as shown in FIG. 28, one column among three columns (three systems) of data line driving circuits performs a reset operation, and another column. However, the operation to be written is performed, and the remaining one column performs the driving operation, and each operation is switched every scanning line switching period.
このように、リセット動作・被書き込み動作・駆動動作の3種類の動作を繰り返すことによって所望の機能を果たす電圧書き込み型電流ドライバ回路をデータ線ドライバ回路として用いたアクティブマトリクス型表示装置において、電圧書き込み型電流ドライバ回路を1本のデータ線について3系統ずつ設け、ある走査サイクルにおいて1系統のドライバ回路がリセット動作を、他の1系統のドライバ回路が被書き込み動作を、残りの1系統のドライバ回路が駆動動作を行うようにしたことで、各々の動作に1走査線の切り替え周期(1H)を費やすことが可能となるため、確実な動作が可能となる。 Thus, in an active matrix display device using a voltage write type current driver circuit that performs a desired function by repeating three types of operations of reset operation, write operation, and drive operation as a data line driver circuit, voltage write 3 type current driver circuits are provided for each data line, and in one scanning cycle, one driver circuit performs a reset operation, the other one driver circuit performs a write operation, and the remaining one driver circuit. By performing the driving operation, it is possible to spend one scanning line switching period (1H) for each operation, and thus a reliable operation is possible.
[第5実施形態]
図29は、本発明の第5実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロック図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置は、第1実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置と基本的な構成が全く同じであり、これに加えて、信号入力線16とグランドとの間に、例えばNMOSトランジスタからなるリーク素子(LK)55を接続した点を特徴としている。
[Fifth Embodiment]
FIG. 29 is a block diagram showing a configuration example of an active matrix display device according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 29, the same parts as those in FIG. The active matrix display device according to the present embodiment has the same basic configuration as the active matrix display device according to the first embodiment. In addition to this, between the
以下に、リーク素子55の作用について説明する。電流書き込み型の画素回路において、「黒」を書き込むケースは書き込み電流がゼロの場合に相当する。このとき、直前の書き込みサイクルにおいて信号入力線16に「白」レベル、即ち比較的大きな電流が書き込まれ、結果として、信号入力線16の電位が比較的高いレベルになっていたとすると、その直後に「黒」を書き込むのには長い時間が必要である。
Hereinafter, the operation of the leak element 55 will be described. In the current writing type pixel circuit, the case of writing “black” corresponds to the case where the writing current is zero. At this time, if a “white” level, that is, a relatively large current is written to the
なんとなれば、「黒」を書き込むというのは、例えば図4に示す電流ドライバ回路において、TFT3lによって信号入力線16の容量Csなどに蓄えられた初期電荷がディスチャージされ、図30に示すように、信号入力線16の電圧がTFT3lのしきい値になるということである。このように、信号入力線16の電圧が下がってTFT3lのしきい値近傍になると、TFT3lのインピーダンスが高くなり、理論的には永久に「黒」書き込みが終了しない。現実には、有限の時間で書き込みを行う訳であるから、これは「黒」レベルが完全に沈まない、いわゆる黒浮き現象として現れ、画像のコントラストを低下させる。
For example, writing “black” means that in the current driver circuit shown in FIG. 4, for example, the initial charge stored in the capacitor Cs of the
これに対し、本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置では、信号入力線16と所定の電位点(例えば、接地電位)との間にリーク素子55、具体的にはNMOSトランジスタを接続し、そのゲート電圧Vgとして一定バイアスを与えるようにしている。これにより、図30に示すように、「黒」書き込み時にTFT3lのしきい値近傍においてもデータ線電位が比較的高速に低下し、上述した黒浮きを防止することができる。
On the other hand, in the active matrix display device according to the present embodiment, a leak element 55, specifically an NMOS transistor, is connected between the
なお、リーク素子55としては、単純な抵抗素子などでも良いが、その場合、「白」書き込み時においてデータ線電位が上昇すると、それに比例して抵抗素子に流れる電流が増加する。これは、図4に示す電流ドライバ回路において、TFT3lに流れる電流の低下や消費電力の悪化を招く。 The leak element 55 may be a simple resistance element. In this case, when the data line potential rises at the time of “white” writing, the current flowing through the resistance element increases in proportion thereto. This causes a decrease in current flowing through the TFT 3l and a deterioration in power consumption in the current driver circuit shown in FIG.
これに対して、図29に示すように、リーク素子55としてNMOSトランジスタを使用し、当該トランジスタを飽和領域で動作させれば定電流動作となるため、そのような弊害を最小限に抑えることができる。また、NMOSトランジスタのリーク素子(LK)55を、必要なとき(例えば、黒書き込み時)にのみ導通状態になるようにゲート電位を制御する構成を採ることもできる。 On the other hand, as shown in FIG. 29, if an NMOS transistor is used as the leak element 55 and the transistor is operated in the saturation region, a constant current operation is performed. it can. Further, it is possible to adopt a configuration in which the gate potential is controlled so that the leakage element (LK) 55 of the NMOS transistor becomes conductive only when necessary (for example, during black writing).
このように、信号入力線16と接地電位との間にリーク素子55を接続する構成は、データ線ドライバ回路として図4のような電流書き込み型のドライバ回路を用いた図1の構成のアクティブマトリクス型表示装置への適用に限られるものではなく、他の電流書き込み型のドライバ回路、あるいは図19のような電圧書き込み型のデータ線ドライバ回路を用いた構成のアクティブマトリクス型表示装置にも同様に適用可能である。なお、リーク素子55としては、TFTで構成することも、TFTプロセスとは別個に外部部品で構成することも可能である。
Thus, the configuration in which the leak element 55 is connected between the
[第6実施形態]
図31は、本発明の第6実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロック図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置は、第1実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置と基本的な構成が全く同じであり、これに加えて、信号入力線16と正電源Vddとの間に、初期値設定用素子、例えばPMOSトランジスタからなるプリチャージ素子(PC)56を接続した点を特徴としている。
[Sixth Embodiment]
FIG. 31 is a block diagram showing a configuration example of an active matrix display device according to the sixth embodiment of the present invention, in which the same reference numerals are given to the same portions as FIG. The active matrix display device according to the present embodiment has the same basic configuration as the active matrix display device according to the first embodiment. In addition, the active matrix display device between the
以下に、プリチャージ素子56の作用について説明する。電流書き込み型の画素回路において、黒に近いグレーを書き込む際に長い時間を要する場合がある。図32では、書き込み開始時のデータ線の電位が0Vである場合を示している。これは、直前の書き込みサイクルにおいて「黒」を書いた場合で、書き込まれた電流ドライバ回路(例えば、図4の場合)のTFT3lのしきい値が0V程度と低い場合、あるいは同様に黒書き込みの場合であって、前述のような黒浮き対策用のリーク素子55を備えた場合に起こり得る。 Hereinafter, the operation of the precharge element 56 will be described. In a current writing type pixel circuit, it may take a long time to write gray close to black. FIG. 32 shows a case where the potential of the data line at the start of writing is 0V. This is the case where “black” was written in the immediately preceding write cycle, and the threshold value of the TFT 3l of the written current driver circuit (for example, in the case of FIG. 4) is as low as about 0 V, or similarly black writing is performed. This may occur when the above-described leakage element 55 for preventing black float is provided.
従来技術では、初期値の0Vから「黒」に近いグレー、即ち非常に小さな電流値を書き込んでいるため、平衡電位に達するのに長い時間がかかる。例えば、所定の書き込み時間内にTFT3lのしきい値に達しないことも考えられる。この場合、TFT3lはデータ線13の駆動時にオフ状態となり、表示画像はいわゆる黒潰れの状態となる。
In the prior art, since a gray value close to “black” from an initial value of 0 V, that is, a very small current value is written, it takes a long time to reach the equilibrium potential. For example, it is conceivable that the threshold value of the TFT 3l is not reached within a predetermined writing time. In this case, the
本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置では、データ線13と電源電位Vddとの間に、プリチャージ素子56としてPMOSトランジスタを接続し、そのゲート電位Vgとして、書き込みサイクルの最初にパルスを与えるようにしている。このパルス印加によって、信号入力線16の電圧がTFT3lのしきい値以上に上昇し、その後は書き込み電流Iwとデータ線ドライバ回路内部のTFTの動作とのバランスで決まる平衡電位に向かって比較的高速に収束するので、正しい輝度データの書き込みが高速で可能になる。
In the active matrix display device according to the present embodiment, a PMOS transistor is connected as the precharge element 56 between the
このように、信号入力線16と正電源Vddとの間にプリチャージ素子56を接続する構成は、データ線ドライバ回路として図4のような電流書き込み型のドライバ回路を用いた図1の構成のアクティブマトリクス型表示装置への適用に限られるものではなく、他の電流書き込み型のドライバ回路を用いた構成のアクティブマトリクス型表示装置にも同様に適用可能である。なお、プリチャージ素子56としては、TFTで構成することも、TFTプロセスとは別個に外部部品で構成することも可能である。
Thus, the configuration in which the precharge element 56 is connected between the
なお、上記各実施形態では、電流書き込み型画素回路11の表示素子として、有機EL素子を用いたアクティブマトリクス型有機EL表示装置に適用した場合を例に採って説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、流れる電流によって輝度が変化する電気光学素子を表示素子として用いたアクティブマトリクス型表示装置全般に適用し得るものである。 In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to an active matrix organic EL display device using an organic EL element as the display element of the current writing type pixel circuit 11 has been described as an example. The present invention is not limited, and the present invention can be applied to all active matrix display devices using electro-optical elements whose luminance changes with flowing current as display elements.
また、上記各実施形態で用いる各回路例においては、書き込み電流を電圧に変換する変換部としての第1の電界効果トランジスタと、キャパシタ(保持部)で保持した電圧を駆動電流に変換してデータ線を駆動する駆動部としての第2の電界効果トランジスタとをそれぞれ別々のトランジスタで構成するとしたが、同一のトランジスタで構成し、電流−電圧の変換動作とそれに基づくデータ線の駆動動作とを時分割的に行うように構成することも可能である。これによれば、原理的に、両動作間にばらつきが生じない。 In each circuit example used in each of the above embodiments, the data held by converting the voltage held by the first field effect transistor and the capacitor (holding unit) as a conversion unit that converts the write current into a voltage is converted into a driving current. The second field effect transistor as the drive unit for driving the line is composed of separate transistors. However, the second field effect transistor is composed of the same transistor, and the current-voltage conversion operation and the data line drive operation based thereon are sometimes performed. It can also be configured to be performed in a divided manner. According to this, in principle, there is no variation between both operations.
11…電流書き込み型画素回路、12−1〜12−n…走査線、13−1〜13−m,13U−1〜13U−m,13D−1〜13D−m…データ線、14…走査線駆動回路、15,19…データ線ドライバ回路、15−1〜15−m,15A−1〜15A−m,15B−1〜15B−m…電流書き込み型電流ドライバ回路、16,16−1,16−2,16U−1,16U−2,16D−1,16D−2…信号入力線、18…水平スキャナ(HSCAN)、19−1〜19−m,19A−1〜19A−m,19B−1〜19B−m,19C−1〜19C−m…電圧書き込み型電流ドライバ回路、55…リーク素子、56…プリチャージ素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Current writing type pixel circuit, 12-1 to 12-n ... Scan line, 13-1 to 13-m, 13U-1 to 13U-m, 13D-1 to 13D-m ... Data line, 14 ... Scan line Drive circuit, 15, 19 ... data line driver circuit, 15-1 to 15-m, 15A-1 to 15A-m, 15B-1 to 15B-m ... current write type current driver circuit, 16, 16-1, 16 -2, 16U-1, 16U-2, 16D-1, 16D-2 ... signal input line, 18 ... horizontal scanner (HSCAN), 19-1 to 19-m, 19A-1 to 19A-m, 19B-1 -19B-m, 19C-1 to 19C-m ... Voltage writing type current driver circuit, 55 ... Leak element, 56 ... Precharge element
Claims (1)
前記データ線毎に配置され、各画素回路に対する画像情報の書き込み駆動を行う複数の駆動回路と、
前記複数の駆動回路に対して画像情報を電流の形で供給する、少なくとも一本の信号入力線と、
前記表示部および前記複数の駆動回路が形成されたパネルの外部に設けられ、前記信号入力線を通して前記複数の駆動回路に前記画像情報を与える電流源とを備え、
前記信号入力線は、前記複数の駆動回路に対して1走査線期間内に時分割的に画像情報を供給し、
前記複数の駆動回路は、画像情報を一旦保持した後電流の形で前記複数本のデータ線の各々に同時に与える
アクティブマトリクス型表示装置。 Pixel circuits to which image information is given in the form of current are arranged in a matrix, and a plurality of scanning lines for selecting each pixel circuit and a plurality of data lines for supplying image information to each pixel circuit are wired. A display unit,
A plurality of drive circuits arranged for each of the data lines and for driving writing image information to each pixel circuit;
At least one signal input line for supplying image information in the form of current to the plurality of drive circuits ;
A current source provided outside the panel on which the display unit and the plurality of drive circuits are formed, and supplying the image information to the plurality of drive circuits through the signal input lines ;
The signal input line supplies image information to the plurality of driving circuits in a time division manner within one scanning line period,
The plurality of drive circuits is an active matrix display device that once holds image information and simultaneously applies the information to each of the plurality of data lines in the form of current.
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