JP5121118B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置およびその駆動方法に係り、たとえば有機EL表示装置およびその駆動方法に関する。
アクティブ・マトリクス型の有機EL表示装置は、たとえばx方向に並設された各画素を走査信号によって選択し、その選択のタイミングに合わせて該各画素にデータ信号を供給するようになっている。
そして、データ信号が供給された画素では、該データ信号を容量素子によって蓄積させ、その蓄積された電荷によってスイッチング素子(駆動スイッチング素子)を駆動させ、この駆動スイッチング素子を通して有機EL素子に電源を供給するように構成されている。
このスイッチング素子は、通常、一つの画素に一つ用いられるが、たとえば下記の各特許文献に示すように、複数用いたものも知られるに至っている。
ここで、特許文献1には画素の輝度の均一化を図った旨の開示がなされている。特許文献2には複数画素を一画素とみなして用いることによる冗長性を図った旨の開示がなされている。特許文献3にはアライメントずれを起こしても寄生容量の合計が一定とさせる旨の開示がなされている。
特開2003−84689号公報 特開2001−202032号公報 特開平8−328038号公報
しかし、上述のように構成された表示装置は、その動作中において駆動スイッチング素子が常時駆動されているため、そのVth(しきい値電圧)が変化してしまうといういわゆるVthシフトが生じることが見出された。
特に、駆動スイッチング素子としてNチャネル型のものを用いた場合に、このVthシフトによる不都合が顕著となることが明らかになっている。
また、この駆動スイッチング素子においては、画素領域の一部に形成することが通常であり、このため、その移動度を充分に確保できないということも見出された。
特に、駆動スイッチング素子の半導体層としてたとえばアモルファスシリコンを用いた場合に、この移動度の向上の対策を要することが明らかになっている。
本発明の目的は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的は、駆動スイッチング素子において、そのVthシフトを抑制させた表示装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、駆動スイッチング素子において、充分な有機EL駆動電流を確保した表示装置を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
(1)本発明による表示装置は、たとえば、画素に、発光素子、スイッチング素子を少なくとも備え、
該スイッチング素子は、このスイッチング素子を介して該発光素子に電源を供給させるものであって、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とで構成され、
該第1スイッチング素子と第2スイッチング素子は、画素内へのデータ信号の入力にともなって、一方が正バイアス状態に他方が逆バイアス状態になるとともに、該バイアス状態は該データ信号の時系列的な入力に応じて該第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の間で交互に切り替わって動作され、
該発光素子への電源の供給は第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のうちいずれか一方のスイッチング素子を介してなされることを特徴とする。
(2)本発明による表示装置は、たとえば、(1)の構成を前提とし、前記第1スイッチング素子と第2スイッチング素子のバイアス状態の切り替わりは順次入力されるデータ信号ごとになされることを特徴とする。
(3)本発明による表示装置は、たとえば、画素に順次入力されるデータ信号として第1データ信号と第2データ信号を有し、該第1データ信号と第2データ信号は、互いに反転された関係を有するとともに、時系列的に反転を繰り替えされるものであり、
該画素には、ゲート信号線からの信号によって駆動される第3スイッチング素子と第4スイッチング素子と、
第3スイッチング素子を介して前記第1データ信号に対応する電荷が蓄積される第1容量素子と、第4スイッチング素子を介して前記第2データ信号に対応する電荷が蓄積される第2容量素子と、
第1容量素子に蓄積された電荷によって駆動する第1スイッチング素子と、第2容量素子に蓄積された電荷によって駆動する第2スイッチング素子と、
第1スイッチング素子あるいは第2スイッチング素子を介して電源が供給される発光素子を少なくとも備えることを特徴とする。
(4)本発明による表示装置は、たとえば、(3)の構成を前提とし、第1データ信号は第1データ信号線を介して入力され、第2データ信号は第2データ信号線を介して入力されることを特徴とする。
(5)本発明による表示装置は、たとえば、(3)の構成を前提とし、前記第1データ信号と第2データ信号の反転は順次入力される各データ信号ごとに反転することを特徴とする。
(6)本発明による表示装置は、たとえば、画素に順次入力される走査信号として第1走査信号と第2走査信号を有し、第1走査信号と第2走査信号は、一方にてオン信号が入力される際に他方はオフ信号が入力される関係を有するとともに、走査過程においてそれらが切り替わるものであり、
該画素には、発光素子と、この発光素子に電源をいずれかのスイッチング素子を介して供給する第1スイッチング素子および第2スイッチング素子と、
前記第1走査信号のオン信号によって駆動されるとともに第2走査信号のオフ信号を第1スイッチング素子のゲート電極に供給させる第5スイッチング素子と、第2走査信号のオン信号によって駆動されるとともに第1走査信号のオフ信号を第2スイッチング素子のゲート電極に供給させる第6スイッチング素子と、
第2走査信号のオン信号によって駆動される第3スイッチング素子と、第1走査信号のオン信号によって駆動される第4スイッチング素子と、
第3スイッチング素子を介してデータ信号に対応する電荷を蓄積させるとともに前記第1スイッチング素子を駆動させる第1容量素子と、第4スイッチング素子を介して前記データ信号に対応する電荷を蓄積させるとともに前記第2スイッチング素子を駆動させる第2容量素子とを少なくとも備えることを特徴とする。
(7)本発明による表示装置は、たとえば、(6)の構成を前提とし、第1走査信号は第1ゲート信号線を介して入力され、第2走査信号は第2ゲート信号線を介して入力されることを特徴とする。
(8)本発明による表示装置は、たとえば、(6)の構成を前提とし、第1走査信号と第2走査信号のオン・オフの切り替えはフレーム毎になされることを特徴とする。
(9)本発明による表示装置の駆動方法は、たとえば、画素に、発光素子と、この発光素子に電源をいずれかのスイッチング素子を介して供給する第1スイッチング素子および第2スイッチング素子を備え、
画素内へのデータ信号の順次入力の過程で、
第1スイッチング素子および第2スイッチング素子を、その一方にて正バイアス状態に他方にて逆バイアス状態にするとともに、該バイアス状態を該第1スイッチング素子と第2スイッチング素子の間で交互に切り替わるように動作させることを特徴とする。
(10)本発明による表示装置の駆動方法は、たとえば、(9)の構成を前提とし、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のバイアス状態の交互の切り替えは、画素内へ入力されるデータ信号ごとに行うことを特徴とする。
(11)本発明による表示装置は、たとえば、(1)、(2)、(3)、(6)の何れかの構成を前提とし、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子は、それぞれそのチャネル領域が蛇行状のパターンで形成されていることを特徴とする。
(12)本発明による表示装置は、たとえば、(1)、(2)、(3)、(6)の何れかの構成を前提とし、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子は、発光層の下層側に形成されているとともに、該発光層の上層に形成される一方の電極は透光性の導電層で形成されていることを特徴とする。
(13)本発明による表示装置は、たとえば、(1)、(2)、(3)、(6)、(11)、(12)の何れかの構成を前提とし、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子は、いずれもNチャネル型であることを特徴とする表示装置。
(14)本発明による表示装置は、たとえば、(1)、(2)、(3)、(6)、(11)、(12)の何れかの構成を前提とし、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子は、いずれもその半導体層がアモルファスシリコンで形成されていることを特徴とする表示装置。
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
以下、本発明による表示装置およびその駆動方法の実施例を図面を用いて説明をする。
実施例1.
図1は、本発明による表示装置の画素の構成の一実施例を示す等価回路図である。表示装置の一実施例としてたとえばアクティブ・マトリックス型の有機EL表示装置を揚げている。
したがって、各画素はマトリックス状に配置され、そのx方向に並設される各画素の画素群は後述のゲート信号線GLを共通とし、y方向に並設される各画素の画素群は後述の第1データ信号線DL1および第2データ信号線DL2を共通にしている。
なお、等該回路に用いられる第1スイッチング素子Tr1から第4スイッチング素子Tr4はたとえばNチャネル型のMIS(Metal Insulator Semiconductor)トランジスタとして構成されている。
図1において、まず、第3スイッチング素子Tr3が備えられ、この第3スイッチング素子Tr3はゲート信号線(画素選択信号線)GLからの走査信号Vselectの供給によってオン動作するようになっている。
第3スイッチング素子Tr3には第1データ信号線DL1を通して第1データ信号Vdata1が供給され、この第1データ信号Vdata1は、該第3スイッチング素子Tr3のオンにより、一端において共通電圧信号線CLに接続された第1容量素子C1に蓄積されるようになっている。
また、該第1容量素子C1に蓄積される電荷によってオン動作する第1スイッチング素子Tr1があり、この第1スイッチング素子Tr1を介して、一端にて電源供給信号線PLに接続された有機EL素子ELに電流が流れ、この電流は前記共通電圧信号線CLに導かれるようになっている。なお、該共通電圧信号線CLには共通電圧Vcommonが供給されるようになっている。
一方、前記ゲート信号線GLからの信号の供給によってオン動作する第4スイッチング素子Tr4があり、この第4スイッチング素子Tr4には第2データ信号線DL2を通して第2データ信号Vdata2が供給されるようになっている。
この第2データ信号Vdata2は、該第4スイッチング素子Tr4のオンにより、一端において前記共通電圧信号線CLに接続された第2容量素子C2に蓄積されるようになっている。
そして、該第2容量素子C2に蓄積される電荷によってオン動作する第2スイッチング素子Tr2があり、この第2スイッチング素子Tr2を介して、前記有機EL素子ELに流れ、この電流は前記共通信号線CLに導かれるようになっている。
ここで、第1スイッチング素子Tr1および第2スイッチング素子Tr2はいわゆる駆動スイッチング素子と称されるものである。
図2は、上述した等価回路の動作を示す信号タイミング図である。
図2おいて、その(a)には走査信号Vselectの波形を、(b)には第1データ信号Vdata1の波形を、(c)には第2データ信号Vdata2の波形を、(d)には共通電圧Vcommonを示している。
走査信号VselectがそのVonによって入力されると、第3スイッチング素子Tr3および第4スイッチング素子Tr4が同時にオンする。
オンされた第3スイッチング素子Tr3には第1データ信号Vdata1が供給され、この第1データ信号Vdata1は第1容量素子C1に蓄積(書き込み)され、オンされた第4スイッチング素子Tr4には第2データ信号Vdata2が供給され、この第2データ信号Vdata2は第2容量素子C2に蓄積(書き込み)される。
この場合の第1データ信号Vdata1と第2データ信号Vdata2は、図2(b)および(c)に示すように、たとえば1フレーム目において、第1データ信号Vdata1が共通電圧Vcommonに対して正の場合、第2データ信号Vdata2は該共通電圧Vcommonに対して負となるように、それらは反転された関係となっている。
そして、該第1データ信号Vdata1と第2データ信号Vdata2は、次のフレームにおいて、第1データ信号Vdata1は共通電圧Vcommonに対して負となり、第2データ信号Vdata2は該共通電圧Vcommonに対して正となるように、さらに次のフレームにおいて、第1データ信号Vdata1は共通電圧Vcommonに対して正となり、第2データ信号Vdata2は該共通電圧Vcommonに対して負となるように、それらは以下のフレームにおいて順次反転が繰り替えされるようになっている。
そして、たとえば1フレーム目において上述した第1データ信号Vdata1と第2データ信号Vdata2が入力された場合、共通電圧Vcommonに対して正である第1データ信号Vdata1が有機EL素子ELを駆動させる画素情報として寄与し、共通電圧Vcommonに対して負である第2データ信号Vdata2は画素情報として寄与しないものとなる。
このため、次のフレームにおいては、共通電圧Vcommonに対して負である第1データ信号Vdata1は画素情報として寄与せず、共通電圧Vcommonに対して正である第2データ信号Vdata2が画素情報として寄与するようになる。
このことは、たとえば第1データ信号Vdata1が共通電圧Vcommonに対して正である場合、第1容量素子C1を介して電荷が印加される第1スイッチング素子Tr1は正バイアス状態となり、第2データ信号Vdata2が共通電圧Vcommonに対して負となり、第2容量素子C2を介して電荷が印加される第2スイッチング素子Tr2は負(逆)バイアス状態となって、これらはフレーム周期毎に交互に入れ替わることになる。
ここで、第1スイッチング素子Tr1が正バイアス状態とは、該第1スイッチング素子Tr1の共通電圧信号CLに接続された電極に印加される電圧に対してゲート電極に印加される電圧が正であり、第2スイッチング素子Tr2が負バイアス状態とは、該第2スイッチング素子Tr2の共通電圧信号線CLに接続された電極に印加される電圧に対してゲート電極に印加される電圧が負であることを意味する。
したがって、正バイアス状態のスイッチング素子Trにおいて有機EL素子ELに電流を流すように駆動するのに対し、負バイアス状態のスイッチング素子Trにおいては、その駆動が休止状態となり、この間に、1フレーム前の段階で駆動していた際のVthシフトを逆バイアス印加で打ち消すこととなる。そして、この工程はフレームの切り替え毎に交互に繰り返されることになる。
このため、第1スイッチング素子Tr1および第2スイッチング素子Tr2においてそれぞれVthシフトが生じるのを大幅に抑制できるようになる。
このことから、第1スイッチング素子Tr1と第2スイッチング素子Tr2のそれぞれバイアス状態の切り替えは1フレーム毎に限られることはなく、複数フレーム毎であっても同様の効果が得られることはもちろんとなる。
要は、画素内へのデータ信号Vdata1およびVdata2の順次入力の過程で第1スイッチング素子Tr1と第2スイッチング素子Tr2のそれぞれバイアス状態の切り替えがなされればよい。
図3は、図1に示した等価回路が備えられる画素の具体的な構成の一実施例を示す平面図である。なお、この図3において一つの画素は、x方向に延在しy方向に並設される一対のゲート信号線GLとy方向に延在しx方向に並設される第1データ信号線DL1および第2データ信号線DL2によって囲まれた領域内に構成されるようになっている。
また、図3に示す薄膜トランジスタTFT1からTFT4の各半導体層PS1からPS4はそれぞれたとえばポリシリコンを用いたものとなっている。
なお、有機EL層(有機EL素子)ELと電源供給信号線PLは省略して描いている。図が複雑化するのを回避するためである。
また、図3中、薄膜トランジスタTFT1は図1に示した第1スイッチング素子Tr1に、薄膜トランジスタTFT2は図1に示した第2スイッチング素子Tr2に、薄膜トランジスタTFT3は図1に示した第3スイッチング素子Tr3に、薄膜トランジスタTFT4は図1に示した第4スイッチング素子Tr4に対応するものである。
図3において、たとえばガラス等の絶縁基板の主表面に、まず、図中x方向に延在してゲート信号線GLが形成されている。
また、このゲート信号線GLを被って絶縁基板の表面には第1絶縁膜(図示せず)が形成されている。この第1絶縁膜は後述する薄膜トランジスタTFT3、TFT4のゲート絶縁膜として機能するもので、それに合わせて膜厚が設定されている。
前記第1絶縁膜の上面であって前記ゲート信号線GLの一部に重畳させるようにして半導体層PS3およびPS4が形成されている。後述する第1データ信号線DL1に近接される側において半導体層PS3が、後述する第2データ信号線DL2に近接される側において半導体層PS4が形成されている。
半導体層PS3は後述する薄膜トランジスタTFT3の半導体層として構成され、半導体層PS4は後述する薄膜トランジスタTFT4の半導体層として構成されるからである。
そして、第1データ信号線DL1および第2データ信号線DL2が形成されている。第1データ信号線DL1は前記半導体層PS3の一部に重畳されて形成され、その重畳部において該第1データ信号線DL1は薄膜トランジスタTFT3のドレイン電極を構成するようになっている。また、第2データ信号線DL2は前記半導体層PS4の一部に重畳されて形成され、その重畳部において該第2データ信号線DL2は薄膜トランジスタTFT4のドレイン電極を構成するようになっている。
また、たとえば第1データ信号線DL1および第2データ信号線DL2の形成と同時に設けられる薄膜トランジスタTFT3のソース電極ST3および薄膜トランジスタTFT4のソース電極ST4が形成されている。これら各ソース電極ST3、ST4はそれぞれ後述する薄膜トランジスタTFT1のゲート電極G1と薄膜トランジスタTFT2のゲート電極G2とスルーホールを介して接続させるようにするため、画素領域の中央側に若干延在されて形成されるようになっている。
また、たとえば第1データ信号線DL1および第2データ信号線DL2の形成と同時に設けられる共通電圧信号線CLが形成されている。この共通電圧信号線CLは画素の領域のほぼ中央を通りy方向に延在されて形成されている。
また、この共通電圧信号線CLは、画素の領域内において、その両側辺から伸張方向に交差する方向に延在する突出部PJが該伸張方向に並設されて形成されたパターン(フィシュボーンパターン)として形成されている。これら突出部PJは、図中右側においては後述する薄膜トランジスタTFT1の一方の電極(電極群)として、図中左側においては後述する薄膜トランジスタTFT2の一方の電極(電極群)として構成されるようになる。
さらに、薄膜トランジスタTFT1およびTFT2の他方の電極はたとえば前記第1データ信号線DL1および第2データ信号線DL2の形成と同時に形成されるようになっている。薄膜トランジスタTFT1の他方の電極は、該薄膜トランジスタTFT1の前記一方の電極群の各電極(前記突出部PJ)を間にして各電極が配置された電極群として構成され、かつ、それらを電気的に接続させるために櫛歯状のパターンをなして形成されている。同様に、薄膜トランジスタTFT2の他方の電極は、該薄膜トランジスタTFT2の前記一方の電極群の各電極(前記突出部PJ)を間にして各電極が配置された電極群として構成され、かつ、それらを電気的に接続させるために櫛歯状のパターンをなして形成されている。
一画素の領域内において、その中央を通りy方向に伸張する仮想の線分を境にし、その左側の領域には半導体層PS1が、右側の領域には半導体層PS2がそれぞれ互いに分離されて形成されている。
この半導体層PS1および半導体層PS2は、図示されていないが、たとえば、それぞれ後述するゲート電極GT1およびゲート電極GT2で示す領域(図中、点線で囲まれる領域)に相当する部分に形成されている。
半導体層PS1は後述する薄膜トランジスタTFT1の半導体層として構成され、半導体層PS2は後述する薄膜トランジスタTFT2の半導体層として構成されるからである。
また、これら各半導体層PS1およびPS2をも被って絶縁基板の表面には第2絶縁膜(図示せず)が形成されている。この第2絶縁膜は薄膜トランジスタPS1およびPS2のゲート絶縁膜として機能するもので、それに合わせて膜厚が設定されている。
第2絶縁膜の表面には、薄膜トランジスタTFT1のゲート電極GT1が、薄膜トランジスタTFT2のゲート電極GT2が形成されている。薄膜トランジスタTFT1のゲート電極GT1は前記半導体層PS1が形成された領域に重畳されて形成され、その延在された一部において下層の第2絶縁膜に形成されたスルーホールTH3を通して薄膜トランジスタTFT3のソース電極ST3と接続されている。同様に、薄膜トランジスタTFT2のゲート電極GT2は前記半導体層PS2が形成された領域に重畳されて形成され、その延在された一部において下層の第2絶縁膜に形成されたスルーホールTH4を通して薄膜トランジスタTFT4のソース電極ST4と接続されている。
各ゲート電極GT1およびGT2をも被って絶縁基板の表面には第3絶縁膜(図示せず)を介して画素電極PXが形成されている。この画素電極PXはいわゆる画素の開口率を向上させるため画素領域のほぼ全域に形成され、その下層の第3絶縁膜および第2絶縁膜を貫通して形成されたスルーホールTHを通して薄膜トランジスタTFT1、TFT2の他方の電極(共通電圧信号線CLと一体に形成された電極とは異なる電極)に接続されている。この場合、前記スルーホールTHの各形成箇所にはゲート電極GT1およびGT2が露出されるのを回避するため、該ゲート電極GT1およびGT2の当該箇所において予め切り欠きが形成されたパターンとなっている。画素電極PXと各ゲート電極GT1およびGT2の電気的接続がなされるのを回避するためである。
なお、画素電極PXと薄膜トランジスタTFT1およびTFT2の一方の電極(共通電圧信号線CLと一体に形成された電極)との間には第2絶縁膜と第3絶縁膜を誘電体膜とする容量素子C1およびC2が形成されることになる。
画素電極PXの上面にはその全域にわたって有機EL層(図示せず)が形成されている。この場合、有機EL層を含めて電荷輸送層あるいは電子輸送層等を積層させて形成してもよい。すなわち、有機EL層のみ、有機EL層と電荷輸送層との積層体、有機EL層と電子輸送層との積層体、有機EL層と電荷輸送層と電子輸送層との積層体で構成するようにしてもよい。なお、この明細書ではこのような構成を総称して発光層と称する場合がある。
そして、この発光層の上面に電源供給信号線PLが形成されている。この電源供給信号線PLは各画素の領域において共通に、すなわち、各画素の集合体で構成される表示部の全域にわたって形成されている。なお、この電源供給信号線PLはその材料としてたとえばITO(Indium Tin Oxide)等からなる透光性の導電層として形成されたものとなっている。該発光層からの光を図の紙面の表側に照射させるようになっているからである。
このように、電源供給信号線PLを層構造において上層に形成する構成はいわゆるトップアノード構造と称され、いわゆる画素の開口率を向上させやすい構成となっている。
なお、上述した構成において、薄膜トランジスタTFT3、TFT4は、その半導体層PS3、PS4に対してゲート電極(ゲート信号線GL)を下層とするいわゆる逆スタガ構造としたものであるが、これに限定されることなく、該ゲート電極を半導体層PS3、PS4の上層に形成するスタガ構造とするようにしてもよいことはいうまでもない。
同様に、薄膜トランジスタTFT1、TFT2をスタガ構造として構成したものであるが、逆スタガ構造として構成してもよいことはもちろんである。
また、薄膜トランジスタTFT1、TFT2は、画素内の発光領域、すなわち、有機EL層が形成された領域に重畳されて形成したものであるが、これに限定されることはなく、平面的に見た場合、発光領域と区別される他の領域内に形成するように構成してもよいことはいうまでもない。
なお、薄膜トランジスタTFT1およびTFT2は、それぞれ、画素の領域の約半分を占めて形成されて大型化されているとともに、そのチャネル領域(一対の電極の間の領域)が蛇行状のパターンとして形成され、チャネル幅が大きく構成されたものとなっていることから、オン電流を大幅に向上させることができる。
特に、それらの半導体層PS1およびPS2としてたとえばアモルファスシリコンを用いた場合、該アモルファスシリコンは移動度が小さいことから、上述した構成とすることによって、その不都合を解消できるようになる。
通常、駆動スイッチング素子に流す電流は200〜300A/mであり、たとえば100×300μmの画素あたりにすると7.5μA程度となり、該駆動スイッチング素子の半導体層がアモルファスシリコンからなる場合、移動度が0.5程度となる。
したがって、ゲート電極に印加する電圧が15V、ソース・ドレイン電極間の電圧が10V程度で前記7.5μAの電流を流すためには、駆動スイッチング素子である薄膜トランジスタTFT1およびTFT2のそれぞれは、そのチャネル幅対チャネル長の比が50程度あれば充分となる。
チャネル長が6μmの場合、薄膜トランジスタTFT1およびTFT2の半導体層PS1、PS2の幅は約300μmとすればよく、これはその長さは画素のそれにほぼ相当することになる。
上記実施例で示した画素の構成はトップアノード構造となっていることから、薄膜トランジスタTFT1およびTFT2は画素のほぼ全領域にわたって形成でき、たとえ該薄膜トランジスタTFT1およびTFT2の半導体層がアモルファスシリコンであっても、充分な駆動電流を流すことができるようになる。
ちなみに、Nチャネル型で半導体層がポリシリコンの場合の駆動スイッチング素子の場合、移動度は100程度となることから、該素子の大きさを小さくすることができる。
実施例2.
図4は、本発明による表示装置の画素の構成の他の実施例を示す等価回路図であり、図1と対応した図となっている。
図1の場合と比較して異なる構成は、まず、各画素において、データ信号線DLを一本とし、代わりにゲート信号線GLを二本としたことにある。
カラー表示の場合、たとえばゲート信号線GLの走行方向に隣接する3つの画素を、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色を発光させるようにし、これら各画素をカラー表示の単位画素として構成することになるが、図1の等価回路ではこの単位画素当り合計6本のデータ信号線DLを必要とすることになる。しかし、前記各画素に共通に形成されるゲート信号線GLを一本増加させる方が全体として信号線の数を大幅に低減させる効果を奏するようになる。
図4に示すように、二本のゲート信号線GLのうち一方のゲート信号線を第1ゲート信号線GL1、他方のゲート信号線を第2ゲート信号線GL2とすると、第1ゲート信号線GL1からの走査信号Vselect1によってオンされる第5スイッチング素子Tr5、第2ゲート信号線GL2からの走査信号Vselect2によってオンされる第6スイッチング素子Tr6が新たに設けられた構成となっている。
また、図1の場合と異なり、第3スイッチング素子Tr3は第2ゲート信号線GL2からの走査信号Vselect2によってオンされ、第4スイッチング素子Tr4は第1ゲート信号線GL1からの走査信号Vselect1によってオンされるようになっている。
前記第5スイッチング素子Tr5は、その一端が第3スイッチング素子Tr3のゲート電極(第2ゲート信号線GL2からの走査信号Vselect2が供給される電極)に接続され、他端が第1スイッチング素子Tr1のゲート電極(第1容量素子C1の電荷が印加される電極)に接続されている。第6スイッチング素子Tr6は、その一端が第4スイッチング素子Tr4のゲート電極(第1ゲート信号線GL1からの走査信号Vselect1が供給される電極)に接続され、他端が第2スイッチング素子Tr2のゲート電極(第2容量素子C2の電荷が印加される電極)に接続されている。
なお、第1容量素子C1、第1スイッチング素子Tr1、第2容量素子C2、第2スイッチング素子Tr2、有機EL素子EL、および共通電圧Vcommonが供給される端子のそれぞれの接続関係は図1の場合と同様となっている。
ここで、図1の場合、画素に入力されるデータ信号は互いに反転された第1データ信号Vdata1および第2データ信号Vdata2を有するものであったが、この実施例では、一つのデータ信号Vdataのみを有し、該データ信号Vdataは第3スイッチング素子Tr3を介して第1容量素子C1に蓄積されるとともに、第4スイッチング素子Tr4を介して第2容量素子C2に蓄積されるようになっている。
図5は、上述した等価回路の動作を示す信号タイミング図である。
図2おいて、その(a)には第1走査信号Vselect1の波形を、(b)には第2走査信号Vselect2の波形を、(c)にはデータ信号Vdataの波形を、(d)には共通電圧Vcommonを示している。
なお、このタイミング図は、たとえば最初のフレームにおいて第1ゲート信号線GL1に走査信号Vselect1のオン信号Vonを供給し(この時、第2ゲート信号線GL2には走査信号Vselect2のオン信号Vonは供給されない)、次のフレームにおいて第2ゲート信号線GL2に走査信号Vselect2のオン信号Vonを供給する(この時、第1ゲート信号線GL1には走査信号Vselect1のオン信号Vonは供給されない)ようになっているものを例に挙げたものである。
最初のフレームにおいて、走査信号Vselect1がそのオン信号Vonによって入力されると、第4スイッチング素子Tr4、第5スイッチング素子Tr5がオンする。
このうち第4スイッチング素子Tr4にはデータ信号Vdataが供給され、このデータ信号Vdataは第2容量素子C2に蓄積(書き込み)される。
第2容量素子C2に蓄積された電荷は第2スイッチング素子Tr2をオンにし、この第2スイッチング素子Tr2を介して共通電圧Vcommonが有機EL素子ELに供給され、該有機EL素子ELには電源供給信号線PLから電流が流れるようになる。
この動作中、第2ゲート信号線GL2には走査信号Vselect2のオン信号Vonが供給されておらず、この際のオフ信号Voffは、前記走査信号Vselect1によってオンされた第5スイッチング素子Tr5を介して第1スイッチング素子Tr1のゲート電極に印加されることになる。
なお、この第1スイッチング素子Tr1のゲート電極にはデータ信号Vdataに対応する第1容量素子C1の電荷が印加されることはない。第3スイッチング素子Tr3のゲート電極にはオフ信号Voffからなる第2走査信号Vselect2が供給されているからである。
次のフレームにおいて、走査信号Vselect2がそのオン信号Vonによって入力されると、第3スイッチング素子Tr3、第6スイッチング素子Tr6がオンする。
このうち第3スイッチング素子Tr3にはデータ信号Vdataが供給され、このデータ信号Vdataは第1容量素子C1に蓄積(書き込み)される。
第1容量素子C1に蓄積された電荷は第1スイッチング素子Tr1をオンにし、この第1スイッチング素子Tr1を介して共通電圧Vcommonが有機EL素子ELに供給され、該有機EL素子ELには電源供給信号線PLから電流が流れるようになる。
この動作中、第1ゲート信号線GL1には走査信号Vselect1のオン信号Voffが供給されておらず、この際のオフ信号Voffは、前記走査信号Vselect2によってオンされた第6スイッチング素子Tr6を介して第2スイッチング素子Tr2のゲート電極に印加されることになる。
なお、この第2スイッチング素子Tr2のゲート電極にはデータ信号Vdataに対応する第2容量素子C2の電荷が印加されることはない。第4スイッチング素子Tr4のゲート電極にはオフ信号Voffからなる第1走査信号Vselect1が供給されているからである。
この実施例の場合においても、第1スイッチング素子Tr1と第2スイッチング素子Tr2の間において、一方が動作中のときは他方が休止中となっており、休止中の側のスイッチング素子は、それまでに動作してVthがシフトしても休止中の間に元にもどる効果を奏するようになる。
図6は、図4に示した等価回路が備えられる画素の具体的な構成の一実施例を示す平面図である。なお、この図6において一つの画素は、x方向に延在しy方向に並設される第1ゲート信号線GL1および第2ゲート信号線GL2とy方向に延在しx方向に並設される一対の共通電圧信号線CLによって囲まれた領域内に構成されるようになっている。
そして、有機EL層ELと電源供給信号線PLを省略して描いている。図が複雑化するのを回避するためである。
また、図6中、薄膜トランジスタTFT1から薄膜トランジスタTFT6は、それぞれ図4に示した第1トランジスタ素子Tr1から第トランジスタ素子Tr6に対応するものである。
そして、実施例1の場合と同様、薄膜トランジスタTFT1からTFT6の各半導体層はたとえばポリシリコンを用いている。
図3において、たとえばガラス等の絶縁基板の主表面に、まず、図中x方向に延在しy方向に並設される第1ゲート信号線GL1、第2ゲート信号線GL2が形成されている。
また、これら第1ゲート信号線GL1、第2ゲート信号線GL2をも被って絶縁基板の表面には第1絶縁膜(図示せず)が形成されている。この第1絶縁膜は後述する薄膜トランジスタTFT4からTFT6のゲート絶縁膜として機能するもので、それに合わせて膜厚が設定されている。
前記絶縁膜の上面であって前記第1ゲート信号線GL1、第2ゲート信号線GL2の一部に重畳させるようにしてそれぞれ半導体層PS4およびPS5が形成されている。この半導体層PS4およびPS5はそれぞれ薄膜トランジスタTFT4、TFT5の半導体層として構成されるものである。そして、これらはいずれも画素の中央をy方向に延在して形成される後述のデータ信号線DLに対し異なる側に形成され、かつ該データ信号線DLの形成領域に及んで形成されている。これら半導体層PS4およびPS5の一端において該データ信号線DLと接続を図るためである。
また、第1絶縁膜上には、ゲート信号線GL1と重畳されて半導体層PS3が、ゲート信号線GL2と重畳されて半導体層PS6が形成されている。この半導体層PS3およびPS6はそれぞれ薄膜トランジスタTFT3、TFT6の半導体層として構成されるものである。半導体層PS3は前記半導体層PS4とは後述のデータ信号線DLを間にして異なる側に形成され、半導体層PS4は前記半導体層PS5とは該データ信号線DLを間にして異なる側に形成されている。
半導体層PS3、半導体層PS6は、たとえば前記半導体層4、半導体層5の形成の際に同時に形成されるようになっている。
そして、データ信号線DLおよび共通電圧信号線CLが形成されている。データ信号線DLは画素の中央をy方向に延在して形成され、共通電圧信号CLは該画素を隣接する画素と画するようにして前記データ信号線DLの両脇にそれぞれ形成されている。図6においてはデータ信号線DLの左側に位置する共通電圧信号線CLを共通電圧信号線CLlとデータ信号線DLの右側に位置する共通電圧信号線CLを共通電圧信号線CLrと表している。しかし、これら共通電圧信号線CLlと共通電圧信号線CLrは別個の信号線として示すものではなく、画素の集合である表示部の外側の領域において互いに接続されものとして構成されている。
この場合、データ信号線DLはその形成によって前記半導体層PS4、PS5の各一端辺と重ね合わされるようにして形成される。該データ信号線DLの重なり部分を薄膜トランジスタTFT4、TFT5の一方の電極(ドレイン電極)として構成させんがためである。
なお、薄膜トランジスタTFT4、TFT5の他方の電極はたとえば該データ信号線DLの形成の際に同時に形成されるようになっており、該他方の電極は画素の領域に若干延在されたパターンで形成されている。薄膜トランジスタTFT4の他方の電極は後述の薄膜トランジスタTFT2のゲート電極GT2とスルーホールを通して接続させるためであり、薄膜トランジスタTFT5の他方の電極は後述の薄膜トランジスタTFT1のゲート電極GT1とスルーホールを通して接続させるためである。
また、データ信号線DLの形成の際には、同時に薄膜トランジスタTFT3、TFT6の各電極が形成されるようになっている。すなわち、薄膜トランジスタTFT3の一方の電極は画素の領域に若干延在されたパターンで形成されている。後述する薄膜トランジスタTFT1のゲート電極GT1とスルーホールを通して接続させるためである。薄膜トランジスタTFT3の他方の電極は当該画素と隣接する他の画素における第2ゲート信号線GL2(当該画素の第1ゲート電極GL1に隣接する)に重畳するに至るまで延在し、この延在端において下層の第1絶縁膜に予め形成されたスルーホールを通して該第2ゲート信号線GL2に接続されている。
また、薄膜トランジスタTFT6の一方の電極は画素の領域に若干延在されたパターンで形成されている。後述する薄膜トランジスタTFT2のゲート電極GT2とスルーホールを通して接続させるためである。薄膜トランジスタTFT6の他方の電極は当該画素と隣接する他の画素における第1ゲート信号線GL1(当該画素の第2ゲート電極GL2に隣接する)に重畳するに至るまで延在し、この延在端において下層の第1絶縁膜に予め形成されたスルーホールを通して該第1ゲート信号線GL1に接続されている。
また、共通電圧信号線CLlと共通電圧信号線CLrはそのいずれにあっても、画素の領域内において、伸張方向に交差する方向に延在する突出部PJが該伸張方向に並設されて形成されている。この突起PJは隣接する画素の領域内においても同様に形成されていることから全体としていわゆるフィシュボーンパターンとして形成されている。この突起PJは共通電圧信号線CLl側にあっては薄膜トランジスタTFT1の一方の電極(電極群)として、共通電圧信号線CLr側にあっては薄膜トランジスタTFT2の一方の電極(電極群)として構成される。
また、薄膜トランジスタTFT1、TFT2の他方の電極はたとえば共通電圧信号線CLの形成と同時に形成されるようになっている。薄膜トランジスタTFT1の他方の電極は、該薄膜トランジスタTFT1の前記一方の電極群の各電極(前記突出部PJ)を間にして各電極が配置された電極群として構成され、かつ、それらを電気的に接続させるために櫛歯状のパターンをなして形成されている。同様に、薄膜トランジスタTFT2の他方の電極は、該薄膜トランジスタTFT2の前記一方の電極群の各電極(前記突出部PJ)を間にして各電極が配置された電極群として構成され、かつ、それらを電気的に接続させるために櫛歯状のパターンをなして形成されている。
画素内において、前記データ信号線DLを境にしてその左側の領域には半導体層PS1が、右側の領域には半導体層PS2がそれぞれ互いに分離されて形成されている。
この半導体層PS1および半導体層PS2は、図示されていないが、たとえば、それぞれ後述するゲート電極GT1およびゲート電極GT2で示す領域(図中、点線で囲まれる領域)に相当する部分に形成されている。
半導体層PS1は後述する薄膜トランジスタTFT1の半導体層として構成され、半導体層PS2は後述する薄膜トランジスタTFT2の半導体層として構成されるからである。
また、これら各半導体層PS1およびPS2をも被って絶縁基板の表面には第2絶縁膜(図示せず)が形成されている。この第2絶縁膜は薄膜トランジスタPS1およびPS2のゲート絶縁膜として機能するもので、それに合わせて膜厚が設定されている。
第2絶縁膜の表面には、薄膜トランジスタTFT1のゲート電極GT1が、薄膜トランジスタTFT2のゲート電極GT2が形成されている。薄膜トランジスタTFT1のゲート電極GT1は前記半導体層PS1が形成された領域に重畳されて形成され、その延在された一部において下層の第2絶縁膜に形成されたスルーホールTH3を通して薄膜トランジスタTFT3のソース電極ST3と接続され、また、スルーホールTH5を通して薄膜トランジスタTFT5のソース電極ST5と接続されている。同様に、薄膜トランジスタTFT2のゲート電極GT2は前記半導体層PS2が形成された領域に重畳されて形成され、その延在された一部において下層の第2絶縁膜に形成されたスルーホールTH4を通して薄膜トランジスタTFT4のソース電極ST4と接続され、また、スルーホールTH6を通して薄膜トランジスタTFT4のソース電極ST6と接続されている。
各ゲート電極GT1およびGT2をも被って絶縁基板の表面には第3絶縁膜(図示せず)を介して画素電極PXが形成されている。この画素電極PXはいわゆる画素の開口率を向上させるため画素領域のほぼ全域に形成され、その下層の第3絶縁膜および第2絶縁膜を貫通して形成されたスルーホールTHを通して薄膜トランジスタTFT1、TFT2の他方の電極(共通電圧信号線CLと一体に形成された電極とは異なる電極)に接続されている。この場合、前記スルーホールTHの各形成箇所にはゲート電極GT1およびGT2が露出されるのを回避するため、該ゲート電極GT1およびGT2の当該箇所において予め切り欠きが形成されたパターンとなっている。画素電極PXと各ゲート電極GT1およびGT2の電気的接続がなされるのを回避するためである。
なお、画素電極PXと薄膜トランジスタTFT1およびTFT2の一方の電極(共通電圧信号線CLと一体に形成された電極)との間には第2絶縁膜と第3絶縁膜を誘電体膜とする容量C1およびC2が形成されることになる。
画素電極PXの上面にはその全域にわたって有機EL層EL(図示せず)が形成されている。この場合、有機EL層ELを含めて電荷輸送層あるいは電子輸送層等を積層させて形成してもよいことは実施例1の場合と同様である。
そして、この発光層の上面に電源供給信号線PLが形成されている。この電源供給信号線PLは各画素の領域において共通に、すなわち、各画素の集合体で構成される表示部の全域にわたって形成されている。なお、この電源供給信号線PLはその材料としてたとえばITO(Indium Tin Oxide)等からなる透光性の導電層として形成されたものとなっている。該発光層からの光を図の紙面の表側に照射させるようになっているからである。
なお、上述した構成において、薄膜トランジスタTFT3からTFT6は、それら半導体層に対してゲート電極(ゲート信号線GL)を下層とするいわゆる逆スタガ構造としたものであるが、これに限定されることなく、該ゲート電極を半導体層の上層に形成するスタガ構造とするようにしてもよいことは実施例1の場合と同様である。
同様に、薄膜トランジスタTFT1、TFT2をスタガ構造として構成したものであるが、逆スタガ構造として構成してもよいことは実施例1の場合と同様である。
また、薄膜トランジスタTFT1、TFT2は、画素内の発光領域、すなわち、有機EL層ELが形成された領域に重畳されて形成したものであるが、これに限定されることはなく、平面的に見た場合、発光領域と区別される他の領域内に形成するように構成してもよいことは実施例1の場合と同様である。
さらに、薄膜トランジスタTFT1およびTFT2は、オン電流を大幅に向上させることができ、それらの半導体層PS1およびPS2としてたとえばアモルファスシリコンを用いた場合、該アモルファスシリコンは比較的移動度が小さいことから、上述した構成とすることによって、その不都合を解消できるようになることも実施例1の場合と同様である。
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
本発明による表示装置の画素の構成の一実施例を示す等価回路図である。 図1に示した等価回路図における動作タイミング図である。 図1に示した等価回路を備える画素の構成の一実施例を示す平面図である。 本発明による表示装置の画素の構成の他の実施例を示す等価回路図である。 図4に示した等価回路図における動作タイミング図である。 図4に示した等価回路を備える画素の構成の一実施例を示す平面図である。
符号の説明
GL…ゲート信号線、GL1…第1ゲート信号線、GL2…第2ゲート信号線、DL1…第1データ信号線、DL2…第2データ信号線、Tr1…第1スイッチング素子、Tr2…第2スイッチング素子、Tr3…第3スイッチング素子、Tr4…第4スイッチング素子、Tr5…第5スイッチング素子、Tr6…第6スイッチング素子、CL…共通電圧信号線、C1…第1容量素子、C2…第2容量素子、EL…有機EL素子、Vselect…走査信号、Vdata1…第1データ信号、Vdata2…第2データ信号、Vcommon…共通電圧、TFT…薄膜トランジスタ

Claims (7)

  1. 画素に順次入力される走査信号として第1走査信号と第2走査信号を有し、前記第1走査信号と前記第2走査信号は、一方にてオン信号が入力される際に他方はオフ信号が入力される関係を有するとともに、走査過程においてそれらが切り替わるものであり、
    該画素には、
    発光素子と、
    この発光素子に電源をいずれかのトランジスタを介して供給する第1トランジスタおよび第2トランジスタと、
    前記第1走査信号のオン信号によって駆動されるとともに前記第2走査信号のオフ信号を前記第1トランジスタのゲート電極に供給させる第5トランジスタと、
    前記第2走査信号のオン信号によって駆動されるとともに前記第1走査信号のオフ信号前記第2トランジスタのゲート電極に供給させる第6トランジスタと、
    前記第2走査信号のオン信号によって駆動される第3トランジスタと、
    前記第1走査信号のオン信号によって駆動される第4トランジスタと、
    前記第3トランジスタを介してデータ信号に対応する電荷を蓄積させるとともに前記第1トランジスタを駆動させる第1容量素子と、
    前記第4トランジスタを介して前記データ信号に対応する電荷を蓄積させるとともに前記第2トランジスタを駆動させる第2容量素子と
    を少なくとも備えることを特徴とする表示装置。
  2. 前記第1走査信号は第1ゲート信号線を介して入力され、前記第2走査信号は第2ゲート信号線を介して入力されることを特徴とする請求項に記載の表示装置。
  3. 前記第1走査信号と前記第2走査信号のオン・オフの切り替えはフレーム毎になされることを特徴とする請求項に記載の表示装置。
  4. 前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタは、それぞれそのチャネル領域が蛇行状のパターンで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタは、発光層の下層側に形成されているとともに、該発光層の上層に形成される一方の電極は透光性の導電層で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  6. 前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタは、いずれもNチャネル型であることを特徴とする請求項1、4、5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタは、いずれもその半導体層がアモルファスシリコンで形成されていることを特徴とする請求項1、4、5、のいずれか1項に記載の表示装置。
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