JP5821226B2 - 電気光学装置、電子機器および電気光学装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、各データ線に書き込まれた信号値が、所望の値からずれるのを抑制することを目的としている。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電気光学装置100の構成を示すブロック図である。この電気光学装置100は、画像を表示するための手段として各種の電子機器に採用される装置である。図1に示すように、電気光学装置100は、複数の画素回路Uが行列状に配列された素子部10を有する。素子部10には、X方向に延在するm組の配線群12と、配線群12と対をなしてX方向に延在するm本のランプ給電線14と、X方向に交差するY方向に延在する9n本のデータ線16とが形成される(m,nは自然数)。複数の画素回路Uは、配線群12およびランプ給電線14の対とデータ線16との交差に配置されて縦m行×横9n列の行列状に配列される。また、本実施形態においては、9n本のデータ線16は、相隣接する9本を単位としてn個のブロックB(B[1],B[2],・・・B[n])に区分される。
図4に示すように、初期化期間PRSが開始すると、駆動回路20(走査線駆動回路21)は、初期化信号GINIをアクティブレベル(ハイレベル)に設定する。したがって、図5に示すように、初期用トランジスタTINはオン状態に設定される。各データ線16は、オン状態の初期化用トランジスタTINを介して初期化線47に導通するので、各データ線16の電位は初期化電位VINIに設定される。また、このとき、各選択部MP[j]のスイッチSW_1〜SW_9はオフ状態に設定されるので、各ブロックB内の各データ線16と、当該ブロックBに対応する信号線18とは非導通となる。
図4に示すように、セット期間PSが開始すると、駆動回路20(走査線駆動回路21)は、制御信号GVH[i]をハイレベルに設定する一方、制御信号GVL[i]をローレベルに設定する。その他の信号は初期化期間PRSと同じレベルに維持される。したがって、図6に示すように、トランジスタTHはオン状態に設定される一方、トランジスタTLはオフ状態に設定される。これにより、給電線41からの電流が駆動トランジスタTDRを流れ、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSが上昇を開始する。駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGは初期化電位VINIに維持されているから、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧は徐々に減少していく。このとき、駆動回路20(電位生成回路25)は、第i行のランプ給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を経時的に変化させることで、給電線41からノードNDを通って、発光素子Eへ至る経路とは別の経路へ分岐して流れる所定の大きさのセット電流Isを生成する。より具体的には、以下のとおりである。
Is=dQ/dt=Cp×dVrmp/dt=Cp×dRX/dt ・・・(1)
VGS1=VTH+Va ・・・(2)
図4に示すように、データ出力期間Pkが開始すると、駆動回路20(走査線駆動回路21)は、初期化信号GINIをローレベルに設定する。したがって、図7に示すように、初期用トランジスタTINIはオフ状態に設定されるので、各データ線16と初期化線47とは非導通状態となる。また、図4に示すように、駆動回路20(走査線駆動回路21)は、走査信号GWR[i]をローレベルに設定する。したがって、図7に示すように、選択トランジスタTSLはオフ状態となる。
図4に示すように、書込期間PWRが開始すると、駆動回路20(走査線駆動回路21)は、走査信号GWR[i]をハイレベルに設定する。したがって、図9に示すように、選択トランジスタTSLはオン状態に遷移するから、駆動トランジスタTDRのゲートはブロックB[j]内の第k列目のデータ線16に導通する。これにより、駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGはデータ電位DT_kに設定され、当該データ電位DT_kに応じた電流Idsが駆動トランジスタTDRを流れる。当該電流Idsが駆動トランジスタTDRを流れることにより、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは経時的に上昇するから、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧は経時的に減少する。
VGS2=VGS1+ΔV=VTH+Va+ΔV ・・・(3)
式(3)のΔVは、データ電位DT_kおよび駆動トランジスタTDRの特性(移動度μ)に応じた値となる。
図4に示すように、発光期間PDRが開始すると、駆動回路20(走査線駆動回路21)は、走査信号GWR[i]をローレベルに設定する。したがって、図10に示すように、選択トランジスタTSLがオフ状態に遷移し、駆動トランジスタTDRのゲートは電気的にフローティング状態となる。また、駆動回路20(電位生成回路25)は、第i行のランプ給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を一定の基準電位Vrefに設定するので、式(1)からも理解されるように、セット電流Isの値はゼロとなる。
駆動トランジスタTDRのゲートは電気的なフローティング状態であるから、駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGはソースの電位VSに連動して上昇する。そして、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧が書込期間PWRの終点にて設定された電圧VGS2に維持されたまま、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSが徐々に増加する。発光素子Eの両端間の電圧が発光閾値電圧Vth_elに到達すると、電流Ielが駆動電流として発光素子Eを流れる。発光素子Eは、駆動電流Ielに応じた輝度で発光する。
Iel=(β/2)(VGS2−VTH)2 ・・・(4)
式(3)の代入によって式(4)は以下のように変形される。
Iel=(β/2)(VTH+Va+ΔV−VTH)2
=(β/2)(Va+ΔV)2
つまり、駆動電流Ielは、駆動トランジスタTDRの閾値電圧VTHには依存しないから、画素回路Uごとの閾値電圧VTHのバラツキに起因した輝度のムラは抑制される。
第1実施形態に係る電気光学装置100では、全ての画素回路Uに電源切替用のトランジスタTHおよびTLが設けられていた。これに対して、第2実施形態に係る電気光学装置100aは、1行に1個のトランジスタTHおよびTLを備える。
図11は、第2実施形態に係る電気光学装置100aの構成を示すブロック図である。電気光学装置100aは、駆動回路20の代わりに駆動回路20aを備える点、給電線41および給電線43の代わりに給電線41aを備える点、画素回路Uの代わりに画素回路Uaを備える点、ランプ波形生成回路60を備える点、電源回路70を備える点、および制御線122および制御線124を備えない点を除き、第1実施形態に係る電気光学装置100と同様に構成されている。
第1実施形態に係る電気光学装置100では、複数の画素回路Uの各々が電源切替用のトランジスタTHおよびTLを備えていた。これに対して、電気光学装置100aでは、画素回路Uaが電源切替用のトランジスタTHおよびTLを備える代わりに、電位生成回路25aがこれらを備える。即ち、第1実施形態の電気光学装置100は、トランジスタTHおよびTLを1行当たり9n個用いて構成されていたが、第2実施形態の電気光学装置100aは、1行当たり1個のトランジスタTHおよびTLを用いる。
走査線駆動回路21aは、制御信号GVH[1]〜GVH[m]、および制御信号GVL[1]〜GVL[m]を生成しない点を除き、走査線駆動回路21と同様に構成されている。
電源回路70は、開始電位VX、基準電位Vref、定電位Vset、電位VELH、電位VELL、電位VCT、および初期化電位VINIを生成する。開始電位VXは給電線73へ供給され、基準電位Vrefは給電線74へ供給され、定電位Vsetは給電線75へ供給される。電位VELHは給電線71へ供給され、電位VELLは給電線72へ供給される。電位VCTは給電線45へ供給される。初期化電位VINIは、初期化線47へ供給される。
パルス生成回路251は、制御信号GVH[1]〜GVH[m]および制御信号GVL[1]〜GVL[m]を生成し、第1行〜第m行の電位生成部252に対してそれぞれ出力する。
また、パルス生成回路251は、制御信号Grmp[1]〜Grmp[m]を生成し、第1行〜第m行のランプ波形供給用トランジスタTrmpのゲートに対してそれぞれ出力する。
トランジスタTHは、給電線71と給電線41aとの導通および非導通を切り替える。つまり、第i行の電位生成部252において、トランジスタTHは、そのゲートに供給される制御信号GVH[i]がハイレベルのときにオンとなり、給電線71と第i行の給電線41aとを電気的に接続する一方、制御信号GVH[i]がローレベルのときにオフとなり、給電線71と第i行の給電線41aとを非導通の状態にする。
同様に、トランジスタTLは、給電線72と給電線41aとの導通および非導通を切り替える。つまり、第i行の電位生成部252において、トランジスタTLは、そのゲートに供給される制御信号GVL[i]がハイレベルのときにオンとなり、給電線72と第i行の給電線41aとを電気的に接続する一方、制御信号GVL[i]がローレベルのときにオフとなり、給電線72と第i行の給電線41aとを非導通の状態にする。
なお、トランジスタTHおよびTLは、相補的に動作する。より具体的には、トランジスタTHがオン状態のときは、トランジスタTLはオフ状態となり、トランジスタTHがオフ状態のときは、トランジスタTLはオン状態になる。
オペアンプOP1のマイナス入力端子は、定電位Vsetが供給される給電線75と電気的に接続され、プラス入力端子はノードNr1と電気的に接続され、出力端子はトランジスタTr1のゲートと電気的に接続される。オペアンプOP2のプラス入力端子は、ノードNr2と電気的に接続され、マイナス入力端子および出力端子は、ノードNr3と電気的に接続される。なお、オペアンプOP2は、ボルテージフォロワとして機能する。
容量素子CLはの一方の電極はノードNr2に接続され、他方の電極は接地電位Vgndが供給される給電線に接続される。抵抗Rsは、抵抗値Rsetを有し、一方の端子はノードNr1に接続され、他方の端子は接地電位Vgndが供給される給電線64に接続される。
第1期間T1は、各水平走査期間Hが開始されると同時に開始される期間である。第1期間T1では、制御信号CtrHがハイレベルとなりトランジスタTr2がオンとなる一方、制御信号CtrLがローレベルとなりトランジスタTr3がオフするため、ノードNr2の電位が開始電位VXに設定される。これにより、容量素子CLには電荷Q2が蓄積される。
A×(Vset−Iset×Rset)=Vout ・・・(5)
ここで、A>>Voutとすると、以下の式(6)が成立する。
Vset−Iset×Rset=Vout/A≒0
Iset=Vset/Rset ・・・(6)
このように、第2期間T2において、容量素子CLから一定の大きさの電流Isetが流れ、容量素子CLに蓄積された電荷Q2が放電される。
Iset=dQ2/dt
=Cp2×d(VNr2)/dt ・・・(7)
従って、式(6)および(7)により、電位VNr2の時間変化率RX2は、以下の式(8)で表さるように、一定の値となる。
RX2=d(VNr2)/dt
=Iset/Cp2
=Vset/(Rset×Cp2) ・・・(8)
なお、本実施形態では、時間変化率RX2は、電位VNr2が第2期間T2開始時に開始電位VXに等しい場合に、第2期間T2の終了時に基準電位Vrefに等しくなるように定められる。
なお、ノードNr2の電位VNr2と、ノードNr3の電位(すなわち、ランプ電位VR)とは等しい。従って、ランプ電位VRは、第1期間T1において開始電位VXに設定され、第2期間T2において開始電位VXから基準電位Vrefへと一定の時間変化率RX2で直線的に減少し、第3期間T3において基準電位Vrefに設定される。
ここで、第1期間T1および第3期間T3は十分短い期間としても良い。この場合には、ランプ電位VRは、1水平期間の始点から終点にかけて、開始電位VXから基準電位Vrefへと直線的に減少するような電位と看做すことができる。
図16に示すように、パルス生成回路251で生成される制御信号GVH[i]は、1垂直走査期間Fの周期を有するパルス信号であり、1垂直走査期間Fのうち水平走査期間H[i]の初期化期間PRSにおいてローレベルとなり、それ以外の期間ではハイレベルとなる。このような制御信号GVH[1]〜GVH[m]の各々は、1水平走査期間Hずつ遅れて、順次ローレベルに立ち下がる。同様に制御信号GVL[i]は、1垂直走査期間Fの周期を有するパルス信号であり、1垂直走査期間Fのうち水平走査期間H[i]の初期化期間PRSにおいてハイレベルとなり、それ以外の期間においてローレベルとなる。制御信号GVL[1]〜GVL[m]の各々は、1水平走査期間Hずつ遅れて、順次ハイレベルに立ち下がる。
このように、電位VEL[i]は、1垂直走査期間Fの周期を有し、1垂直走査期間Fのうち水平走査期間H[i]の初期化期間PRSにおいて電位VELLに設定され、それ以外の期間において電位VELHに設定される。同様に、電位VEL[1]〜VEL[m]の各々は、水平走査期間H[1]〜H[m]の初期化期間PRSにおいて、それぞれ電位VELLに設定され、それ以外の期間において電位VELHに設定される。
ランプ電位VRは、各水平走査期間H[i]の開始と同時に開始電位VXに設定され、各水平走査期間H[i]において時間変化率RX2で開始電位VXから基準電位Vrefへと直線的に減少し、各水平走査期間H[i]の終了時には基準電位Vrefに設定される。
同様に、ランプ電位Vrmp[1]〜Vrmp[m]の各々は、水平走査期間H[1]〜H[m]において、それぞれランプ電位VRと等しい電位に設定される一方、それ以外の期間では基準電位Vrefに設定される。
また、電気光学装置100aは、画素回路Uaの各々がトランジスタTHおよびTL有する代わりに、電位生成回路25aにおいて、各行に1個ずつトランジスタTHおよびTLを有する構成である。仮に、画素回路の各々がトランジスタTHおよびTLを有する場合、トランジスタTHおよびTLは、合計で2×m×9n個必要になる。これに対して、電気光学装置100aでは、電位生成回路25aが各行毎にトランジスタTHおよびTLを備えるため、トランジスタTHおよびTLは合計で2×m個あれば良く、トランジスタの数を大幅に低減することが可能となる。
このように、第2実施形態に係る電気光学装置100aは、装置の小型化、低コスト化、および表示の高精細化が可能となる、という利点を有する。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの2以上の変形例を組み合わせることもできる。
上述の実施形態では、セット期間PSにおいて、駆動回路20は、第i行のランプ給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を経時的に変化させることで(つまり第2容量素子C2の電荷量を経時的に変化させることで)、セット電流Isを生成しているが、これに限らず、第2容量素子C2およびランプ給電線14の代わりに、セット電流Isを生成するための定電流源が設けられる態様であってもよい。要するに、各画素回路Uは、セット電流Isを生成するための電流生成手段を備えていればよい。
上述の各実施形態では、ランプ給電線14に出力される電位は、一定の時間変化率RXで直線的に減少しているが、これに限らず、ランプ給電線14に出力される電位の変化の態様は任意である。例えばランプ給電線14に出力される電位の波形が曲線状であってもよい。要するに、ランプ給電線14に出力される電位は、セット電流Isが駆動トランジスタTDRを流れるように、経時的に変化するものであればよい。
上述の各実施形態では、初期化期間PRSにおいて、駆動回路20はランプ給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を時間変化率RXで直線的に減少させているが、これに限らず、初期化期間PRSにおけるランプ給電線14の電位は任意である。例えば、初期化期間PRSにおいて、駆動回路20は、ランプ給電線14に出力する電位を所定の大きさの電位に固定することもできる。
発光素子Eは、OLED素子であってもよいし、無機発光ダイオードやLED(Light Emitting Diode)であってもよい。要は、電気エネルギーの供給(電界の印加や電流の供給)に応じて発光する総ての素子を本発明の発光素子として利用できる。
上述した実施形態では、電源切替用のトランジスタTHおよびTLはともにNチャネル型トランジスタで構成されたが、電源切替用のトランジスタTLまたはTHの一方をPチャネル型のトランジスタで構成しても良い。
例えば、電源切替用のトランジスタTLをPチャネル型のトランジスタで構成する場合、電源切替用のトランジスタTHおよびTLは、ともに制御信号GVH[i]によりオンオフ制御が可能となり、パルス生成回路251において生成する制御信号を少なくすることができる。
上述した第1実施形態では、ランプ波形を電位生成回路25で生成していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第2実施形態と同様に電位生成回路25の外部で生成してもよい。また、第2実施形態では、電位VEL[1]〜VEL[m]を電位生成回路25aで生成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらを走査線駆動回路21aで生成してもよい。
次に、本発明に係る発光装置を利用した電子機器について説明する。図17は、以上に説明した実施形態に係る電気光学装置100を表示装置として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、表示装置としての電気光学装置100と本体部2010とを備える。本体部2010には、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設けられている。この電気光学装置100は発光素子EにOLED素子を使用しているので、視野角が広く見易い画面を表示できる。
Claims (6)
- 第1のデータ線及び第2のデータ線と走査線との各交差に対応して配置される第1の画素回路及び第2の画素回路と、
信号線と、
前記第1のデータ線と前記第2のデータ線と前記信号線との導通および非導通を切り替える選択部と、
前記第1の画素回路及び前記第2の画素回路を駆動する駆動回路と、を備え、
前記第1の画素回路及び前記第2の画素回路の各々は、
オン状態に設定されると、前記第1のデータ線の電位又は前記第2のデータ線の電位を前記第1の画素回路又は前記第2の画素回路内に書き込む選択トランジスタと、
発光素子と、
高位側電源線と低位側電源線との間の経路において、前記発光素子と直列に接続される駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に介在する第1容量素子と、
前記高位側電源線から、前記駆動トランジスタ、および、前記駆動トランジスタと前記発光素子との間に介在するノードを通って、前記発光素子へ至る経路とは別の経路へ分岐して流れるセット電流を生成する電流生成手段と、を備え、
前記駆動回路は、
第1の期間では、前記選択トランジスタをオフ状態に設定するとともに、第1のデータ電位を前記信号線に出力し、
前記第1の期間の後の第2の期間では、前記選択トランジスタをオフ状態に設定するとともに、第2のデータ電位を前記信号線に供給し、
書込期間においては、前記選択トランジスタをオン状態に設定し、
前記選択部は、
前記第1の期間では、前記第1のデータ線及び前記第2のデータ線を前記信号線に導通させ、
前記第2の期間では、前記第2のデータ線を前記信号線に導通させ、
前記第1の期間、前記第2の期間および前記書込期間では、前記駆動トランジスタに前記セット電流が流れるように前記電流生成手段を制御し、前記書込期間の終点における前記第1容量素子の両端間の電圧を前記駆動トランジスタの特性が反映された値に設定する、
ことを特徴とする電気光学装置。 - 前記駆動回路は、
前記第1の期間よりも前のセット期間においては、前記第1のデータ線の電位及び前記第2のデータ線の電位を初期化電位に設定し、前記選択トランジスタをオン状態に設定することで、前記駆動トランジスタのゲートの電位を前記初期化電位に設定する一方、一定の大きさの前記セット電流が前記駆動トランジスタを流れるように前記電流生成手段を制御することで、前記第1容量素子の両端間の電圧を、当該セット電流が前記駆動トランジスタを流れるのに必要な値に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記電流生成手段は、第1電極と第2電極とを含む第2容量素子と、給電線と
を備え、
前記第1電極は前記ノードに接続される一方、前記第2電極は前記給電線に接続され、
前記駆動回路は、
前記セット期間の開始から前記書込期間の終了までは、前記給電線に出力する電位を経時的に変化させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。 - 前記セット期間の開始から前記書込期間の終了までは、前記給電線に出力される電位は直線的に変化する、
ことを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載の電気光学装置を具備する電子機器。
- 第1のデータ線及び第2のデータ線と走査線との各交差に対応して配置される第1の画素回路及び第2の画素回路と、信号線と、を備え、前記第1の画素回路及び前記第2の画素回路の各々は、オン状態に設定されると、前記第1のデータ線の電位又は前記第2のデータ線の電位を前記第1の画素回路又は前記第2の画素回路内に書き込む選択トランジスタと、発光素子と、高位側電源線と低位側電源線との間の経路において、前記発光素子と直列に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に介在する第1容量素子と、前記高位側電源線から、前記駆動トランジスタ、および、前記駆動トランジスタと前記発光素子との間に介在するノードを通って、前記発光素子へ至る経路とは別の経路へ分岐して流れるセット電流を生成する電流生成手段と、を具備する電気光学装置を駆動する方法であって、
第1の期間では、前記選択トランジスタをオフ状態に設定するとともに、第1のデータ電位を前記信号線に出力し、前記第1のデータ線及び前記第2のデータ線を前記信号線に導通させ、
第2の期間では、前記選択トランジスタをオフ状態に設定するとともに、第2のデータ電位を前記信号線に出力し、前記第2のデータ線を前記信号線に導通させ、
書込期間においては、前記選択トランジスタをオン状態に設定し、
前記第1の期間、前記第2の期間および前記書込期間では、前記駆動トランジスタに前記セット電流が流れるように前記電流生成手段を制御し、前記書込期間の終点における前記第1容量素子の両端間の電圧を前記駆動トランジスタの特性が反映された値に設定する、
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
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