WO2019008624A1 - 表示装置およびその画素回路 - Google Patents

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WO2019008624A1
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electro
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voltage
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将紀 小原
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly to a display device provided with a pixel circuit including an electro-optical element.
  • the pixel circuit of the organic EL display device includes a drive transistor, a write control transistor, and the like in addition to the organic EL element.
  • TFTs thin film transistors
  • the organic EL element is a type of electro-optical element, and emits light with a luminance corresponding to the amount of current flowing.
  • the driving transistor is provided in series with the organic EL element, and controls the amount of current flowing to the organic EL element.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of a pixel circuit of a conventional organic EL display device.
  • the pixel circuit shown in FIG. 13 is described in FIG. 20 of Patent Document 1, and includes TFTs T91 and T92, an organic EL element L9, and a capacitor C9.
  • the TFT: T91 functions as a drive transistor
  • the TFT: T92 functions as a write control transistor.
  • TFT: T92 turns on when the voltage of the scanning line Si is high level. At this time, a voltage corresponding to the video signal (hereinafter, referred to as a data voltage) is applied to the data line Dj. The data voltage is written to the gate terminal of the TFT: T91. After the voltage of the scanning line Si changes to the low level, the gate voltage of the TFT: T91 is maintained at the writing level by the action of the capacitor C9. At this time, a current of an amount corresponding to the gate voltage (data voltage) of the TFT: T91 flows through the TFT: T91 and the organic EL element L9. The organic EL element L9 emits light with a brightness (brightness according to the video signal) according to the amount of current flowing.
  • the characteristics of the organic EL element L9 deteriorate with the passage of time.
  • the current flowing through the organic EL element L9 decreases, and the luminance of the organic EL element L9 decreases.
  • the characteristics of the organic EL element L9 deteriorate faster as the luminance is higher. For this reason, a luminance difference occurs between the organic EL element emitting light at high luminance and the organic EL element emitting light at low luminance. The user recognizes this difference in brightness as uneven brightness or burn-in.
  • the characteristics of the organic EL element L9 deteriorate with the passage of time, and the display quality deteriorates.
  • the above problems include, for example, a plurality of scan lines, a plurality of data lines, a plurality of pixel circuits, a scan line drive circuit for driving the scan lines, and a data line drive circuit for driving the data lines.
  • the circuit includes an electro-optical element, a bipolar transistor connected in series with the electro-optical element, a differential amplifier whose output terminal is connected to the base terminal of the bipolar transistor, and one conduction terminal connected to the data line
  • the input terminal of the differential amplifier is generated based on the thin film transistor whose conduction terminal is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier and the control terminal is connected to the scanning line, and the applied voltage to the electro-optical element
  • a display device that includes a comparison voltage generation circuit and a holding capacitor that holds a voltage applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier.
  • the above problem can also be solved by the above pixel circuit.
  • the storage capacitor holds the voltage applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier, and the bipolar transistor, the differential amplifier, and the comparison voltage generation circuit drive the electro-optical element. Construct a feedback circuit that keeps the current constant. Therefore, the drive current can be automatically maintained at the level at the time of writing inside the pixel circuit. Therefore, the display quality can be prevented from being degraded without performing compensation control from the outside of the pixel circuit. In addition, it is possible to prevent deterioration in display quality even while writing to the pixel circuit is stopped.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a unit circuit of the scanning line drive circuit shown in FIG. 4; 5 is a timing chart of the scanning line drive circuit shown in FIG. It is a figure which shows the time change of the brightness
  • FIG. 1 It is a figure which shows a mode that the organic electroluminescence display shown in FIG. 1 was modularized. It is a figure which shows the example of the mounting form of the organic electroluminescence display shown in FIG. It is a figure which shows a mode that multipaneling was carried out to the organic electroluminescent display apparatus shown in FIG. It is a figure which shows operation
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the organic EL display device according to the first embodiment.
  • An organic EL display device 10 shown in FIG. 1 includes a display unit 11, a display control circuit 12, a scanning line drive circuit 13, a data line drive circuit 14, and a power supply circuit 15.
  • m and n are integers of 2 or more
  • i is an integer of 1 or more and n or less
  • j is an integer of 1 or more and m or less.
  • the horizontal direction of the drawing is called the row direction
  • the vertical direction of the drawing is called the column direction.
  • the display unit 11 includes n scanning lines S 1 to Sn, m data lines D 1 to Dm, (n ⁇ m) pixel circuits 21, and a blanket electrode (not shown) 22.
  • the scan lines S1 to Sn extend in the row direction and are arranged parallel to one another.
  • the data lines D1 to Dm extend in the column direction, and are arranged parallel to one another so as to be orthogonal to the scan lines S1 to Sn.
  • the scanning lines S1 to Sn and the data lines D1 to Dm intersect at (n ⁇ m) locations.
  • the (n ⁇ m) pixel circuits 21 are arranged corresponding to the intersections of the scanning lines S1 to Sn and the data lines D1 to Dm.
  • the pixel circuit 21 includes an organic EL element emitting light of any of red, green and blue, and functions as any of a red sub pixel, a green sub pixel and a blue sub pixel.
  • the three pixel circuits 21 arranged in the row direction function as one color pixel.
  • the display control circuit 12 outputs control signals CS1 to CS3 to the scanning line drive circuit 13, the data line drive circuit 14, and the power supply circuit 15, respectively. Further, the display control circuit 12 outputs the video signal X1 supplied from the outside of the organic EL display device 10 to the data line drive circuit 14.
  • the scanning line driving circuit 13 is formed on the organic EL panel (not shown) together with the pixel circuit 21 (gate driver monolithic configuration).
  • the scanning line drive circuit 13 drives the scanning lines S1 to Sn based on the control signal CS1.
  • the data line drive circuit 14 drives the data lines D1 to Dm based on the control signal CS2 and the video signal X1.
  • the power supply circuit 15 outputs three types of voltages ELVDD, VDD, and VSS supplied to the pixel circuit 21 based on the control signal CS3 and applies the low level voltage ELVSS to the blanket electrode 22.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the pixel circuit 21 in the i-th row and the j-th column.
  • the pixel circuit 21 includes an operational amplifier OP1, a bipolar transistor T1, a TFT: T2, resistors R1 and R2, a capacitor Cst, and an organic EL element L1.
  • the pixel circuit 21 is connected to the scanning line Si, the data line Dj, three wirings for supplying the voltages ELVDD, VDD, and VSS, and the blanket electrode 22 to which the low level voltage is applied.
  • the bipolar transistor T1 is a PNP transistor.
  • the bipolar transistor T1 is formed using single crystal silicon.
  • TFT: T2 is an N-channel transistor.
  • the TFT: T2 is also formed using single crystal silicon.
  • the TFT: T2 may be formed using, for example, an oxide semiconductor such as indium gallium zinc oxide (IGZO), amorphous silicon, microcrystalline silicon, low temperature polysilicon, single crystal silicon, or the like.
  • IGZO indium gallium zinc oxide
  • the organic EL element L1 has an organic light emitting layer, and emits light of any of red, green and blue.
  • the high level voltage ELVDD is applied to the collector terminal of the bipolar transistor T1.
  • the emitter terminal of the bipolar transistor T1 is connected to the anode terminal of the organic EL element L1 and one end (upper end in FIG. 2) of the resistor R2.
  • the low level voltage ELVSS is applied to the cathode terminal of the organic EL element L1.
  • the other end of the resistor R2 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 and one end (upper end in FIG. 2) of the resistor R1.
  • One conductive terminal (the terminal on the left side in FIG. 2) of the TFT: T2 is connected to the data line Dj.
  • the other conduction terminal of the TFT: T1 is connected to the non-inversion input terminal of the operational amplifier OP1 and one electrode (upper electrode in FIG. 2) of the capacitor Cst.
  • the gate terminal of the TFT: T2 is connected to the scanning line Si.
  • the output terminal of the operational amplifier OP1 is connected to the base terminal of the bipolar transistor T1.
  • the low level voltage VSS is applied to the other end of the resistor R1 and the other electrode of the capacitor Cst.
  • the bipolar transistor T1 is connected in series with the operational amplifier OP1.
  • the operational amplifier OP1 functions as a differential amplifier whose output terminal is connected to the base terminal of the bipolar transistor.
  • One conduction terminal of the TFT: T2 is connected to the data line Dj
  • the other conduction terminal of the TFT: T2 is connected to the non-inversion input terminal of the operational amplifier OP1
  • the control terminal of the TFT: T2 is connected to the scanning line Si There is.
  • the resistors R1 and R2 function as a comparison voltage generation circuit 23 that generates an input voltage of the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 based on the voltage applied to the organic EL element L1.
  • the comparison voltage generation circuit 23 is a resistance division circuit including two resistors R1 and R2 connected in series.
  • the comparison voltage generation circuit 23 has one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1, the low level voltage VSS applied to the other end, the first resistor (resistor R1), and one end connected to the anode terminal of the operational amplifier OP1 And a second resistor (resistor R2) connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1.
  • the capacitor Cst functions as a holding capacitance that holds the voltage applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1.
  • the operational amplifier OP1 may be either bipolar or MOS and may have any circuit configuration.
  • the operational amplifier OP1 may have the same circuit configuration as an operational amplifier incorporated in a commercially available IC chip.
  • the bipolar transistor T1 may be an NPN transistor, and the TFT: T2 may be a P channel transistor.
  • the resistors R1 and R2 may be diode-connected transistors.
  • a current flowing through the bipolar transistor T1 and the organic EL element L1 flows according to the gate voltage of the bipolar transistor T1 (the output voltage of the operational amplifier OP1).
  • the amplification factor of the operational amplifier OP1 is A
  • the output voltage of the operational amplifier OP1 is Vadj
  • the base-emitter voltage of the bipolar transistor T1 is VBE
  • the current flowing through the organic EL element L1 is a drive current Ioled
  • the anode voltage of the organic EL element L1 is The drive voltage is called Voled.
  • FIG. 3 is a timing chart of the organic EL display device 10.
  • n line periods (hereinafter, referred to as first to nth line periods) are set in one frame period, and the voltage of the scanning line Si becomes high level in the i-th line period.
  • the voltage of the data line Dj becomes the data voltage DVij to be written to the pixel circuit 21 in the i-th row and the j-th column.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the scanning line drive circuit 13.
  • the scanning line drive circuit 13 has a configuration in which n unit circuits 31 are connected in multiple stages.
  • the unit circuit 31 at the i-th stage is called SRi.
  • the unit circuit 31 has a clock terminal CK, a set terminal S, a reset terminal R, and an output terminal Q.
  • the control signal CS1 output from the display control circuit 12 to the scanning line drive circuit 13 includes two-phase clock signals CK1 and CK2 and a gate start pulse GSP.
  • the scanning line drive circuit 13 outputs n output signals Q1 to Qn based on these signals.
  • the output signals Q1 to Qn of the scanning line drive circuit 13 are applied to the scanning lines S1 to Sn, respectively.
  • the clock signal CK1 is supplied to the clock terminal CK of the unit circuit 31 in the odd-numbered stage.
  • the clock signal CK2 is supplied to the clock terminal CK of the unit circuit 31 in the even-numbered stage.
  • the gate start pulse GSP is supplied to the set terminal S of the unit circuit SR1 of the first stage.
  • An output signal of the unit circuit 31 of the previous stage is supplied to the set terminal S of the unit circuit 31 of the second to nth stages.
  • a signal RN is supplied to the reset terminal R of the nth unit circuit SRn.
  • An output signal of the unit circuit 31 of the next stage is supplied to the reset terminal R of the unit circuit 31 of the 1st to (n-1) th stages.
  • the signal RN is a gate end pulse, an output signal of a dummy stage, or the like.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of the unit circuit 31.
  • the unit circuit 31 includes four TFTs: T11 to T14.
  • TFT: T11 to T14 are N-channel type transistors.
  • the TFTs T11 to T14 are formed using, for example, an oxide semiconductor such as IGZO, amorphous silicon, microcrystalline silicon, low temperature polysilicon, single crystal silicon, or the like, similarly to the TFT T2 in the pixel circuit 21.
  • the drain terminal and the gate terminal of the TFT: T11 are connected to the set terminal S.
  • the source terminal of the TFT: T11 is connected to the gate terminal of the TFT: T12 and the drain terminal of the TFT: T13.
  • the drain terminal of the TFT: T12 is connected to the clock terminal CK.
  • the source terminal of the TFT: T12 is connected to the output terminal Q and the drain terminal of the TFT: T14.
  • the gate terminals of the TFTs T13 and T14 are connected to the reset terminal R.
  • the low level voltage VSS is applied to the source terminals of the TFTs T13 and T14.
  • a parasitic capacitance Cgd is generated between the gate terminal and the drain terminal of the TFT: T12, and a parasitic capacitance Cgs is generated between the gate terminal and the source terminal of the TFT: T12.
  • N1 the node to which the gate terminal of TFT: T12 is connected.
  • FIG. 6 is a timing chart of the scanning line drive circuit 13. As shown in FIG. 6, the clock signal CK1 goes high and low for a predetermined time.
  • the clock signal CK2 is a negative signal of the clock signal CK1.
  • the gate start pulse GSP changes to high level. Accordingly, in the unit circuit SR1 of the first stage, the TFT: T11 is turned on, the voltage of the node N1 changes to the high level, and the TFT: T12 is turned on. At this time, since the clock signal CK1 is at low level, the output signal Q1 is at low level.
  • the gate start pulse GSP changes to low level at the start of the first line period.
  • the TFT: T11 is turned off, and the node N1 is in a floating state.
  • the clock signal CK1 changes to the high level.
  • the output signal Q1 of the unit circuit SR1 of the first stage becomes high level.
  • the voltage of the node N1 becomes high level higher than normal high level (see SR1_N1 in FIG. 6). Therefore, the high level of the output signal Q1 becomes the same level as the high level of the clock signal CK1 without decreasing by the threshold voltage of the TFT: T12.
  • the clock signal CK1 changes to low level at the end of the first line period. Along with this, the output signal Q1 of the unit circuit SR1 of the first stage becomes low level. In the second line period, the output signal Q2 of the unit circuit SR2 of the second stage becomes high level.
  • the output signal Q2 of the unit circuit 31 of the second stage is input to the reset terminal R of the unit circuit 31 of the first stage. Therefore, when the output signal Q2 of the unit circuit 31 in the second stage becomes high level, the TFTs T13 and T14 are turned on in the unit circuit 31 in the first stage. When the TFT: T13 is turned on, the voltage of the node N1 changes to low level. When the TFT: T14 is turned on, the output signal Q1 quickly changes to the low level.
  • the output signal Q1 of the unit circuit SR1 of the first stage is at the high level.
  • the output signals Q2 to Qn of the unit circuits 31 of the 2nd to nth stages respectively become high level.
  • the signal RN changes to high level. Accordingly, in the n-th unit circuit SRn, the TFTs T13 and T14 are turned on, the voltage of the node N1 changes to low level, and the output signal Qn changes to low level quickly. The signal RN changes to low level after one line period. Along with this, the TFTs T13 and T14 are turned off in the nth unit circuit SRn.
  • the scanning line drive circuit 13 may have any configuration other than the configuration shown in FIGS. 4 and 5.
  • the operation of the pixel circuit 21 in the i-th row and the j-th column will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the voltage of the scanning line Si becomes high level.
  • the TFT: T2 is turned on, and the data voltage DVij applied to the data line Dj is applied to the non-inversion input terminal of the operational amplifier OP1 and one electrode of the capacitor Cst.
  • the capacitor Cst is charged by the data voltage DVij.
  • the voltage of the scanning line Si goes low.
  • the TFT: T2 is turned off.
  • the voltage of the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1 is maintained at the level at the time of writing (data voltage DVij) by the action of the capacitor Cst.
  • the output voltage Vadj of the operational amplifier OP1 is A times the difference between the voltage (data voltage DVij) at the non-inverting input terminal and the voltage ( ⁇ ⁇ Voled) at the inverting input terminal.
  • the bipolar transistor T1 is turned on according to the output voltage Vadj of the operational amplifier OP1. Therefore, the drive current Ioled has an amount corresponding to the data voltage DVij, and the drive voltage Voled has a level corresponding to the data voltage DVij.
  • the organic EL element L1 emits light at a luminance corresponding to the data voltage DVij.
  • the organic EL element L1 emits light at a luminance according to the data voltage DVij until a new data voltage is written (until the i-th line period of the next frame period).
  • a case is considered where drive current Ioled increases for some reason before a new data voltage is written. In this case, the drive voltage Voled rises, and the voltage at the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 also rises, so the output voltage Vadj of the operational amplifier OP1 decreases. Therefore, the drive current Ioled decreases.
  • drive current Ioled decreases.
  • the drive voltage Voled decreases and the voltage at the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 also decreases, so the output voltage Vadj of the operational amplifier OP1 increases. Therefore, the drive current Ioled increases.
  • the capacitor Cst holds the voltage applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, and the bipolar transistor T1, the operational amplifier OP1, and the resistors R1 and R2 form a feedback circuit which keeps the drive current Ioled constant. Therefore, according to the organic EL display device 10, the drive current Ioled can be automatically maintained at the writing level inside the pixel circuit 21. Therefore, without performing the compensation control from the outside of the pixel circuit 21, it is possible to prevent the deterioration of the display quality. Also, while the writing to the pixel circuit 21 is stopped, it is possible to prevent the deterioration of the display quality.
  • the output voltage Vadj of the operational amplifier OP1 is given by the following equation (1).
  • the drive voltage Voled is given by the following equation (2).
  • the following equation (3) is derived from the equations (1) and (2).
  • Vadj A (VD ij- ⁇ x Voled) (1)
  • Voled Vadj-VBE (2)
  • Voled A ⁇ VDij / (1 + A ⁇ ⁇ ) ⁇ VBE / (1 + A ⁇ ⁇ ) ...
  • the collector current Ic of the bipolar transistor is given by the following equation (4), and the following equation (5) holds between the collector current Ic and the emitter current Ie of the bipolar transistor.
  • the following equation (6) is derived from the equations (4) and (5).
  • Ic Is ⁇ exp (VBE / Vt) (4)
  • Ic ⁇ ⁇ Ie (5)
  • VBE Vt ⁇ ln ( ⁇ ⁇ Ie / Is) (6)
  • Is is a saturation current
  • Vt is a thermal voltage.
  • is a current amplification factor.
  • the saturation current Is and the thermal voltage Vt are constants determined by the temperature. In an ideal bipolar transistor, the thermal voltage Vt is 25.85 mV at room temperature, and the current amplification factor ⁇ is about 0.99.
  • the bipolar transistor T1 has ideal characteristics and the drive current Ioled is doubled for some reason.
  • the change amount ⁇ Voled of the drive voltage is given by the following equation (7).
  • ⁇ Voled ⁇ VBE / (1 + A ⁇ ⁇ ) (7)
  • A 1000
  • 0.5
  • the change amount ⁇ Voled of the drive voltage is 36 ⁇ V.
  • the drive voltage Voled decreases by 36 ⁇ V.
  • FIG. 7 is a view showing temporal changes in luminance of the organic EL element.
  • the horizontal axis represents the light emission time
  • the vertical axis represents the luminance of the organic EL element.
  • the luminance of the organic EL element L1 included in the organic EL display device 10 is indicated by a solid line
  • the luminance of the organic EL element included in the conventional organic EL display device is indicated by a broken line.
  • the characteristics of the organic EL element deteriorate with the light emission time.
  • the drive current Ioled fluctuates with the light emission time, and the luminance of the organic EL element fluctuates. For this reason, in the conventional organic EL display device, the display quality is degraded.
  • the organic EL display device 10 solid line
  • the drive current Ioled is always kept at the write level by the action of the feedback circuit. Therefore, according to the organic EL display device 10, it is possible to prevent the fluctuation of the luminance of the organic EL element L1 and to prevent the deterioration of the display quality.
  • the characteristics of the organic EL element deteriorate faster than the characteristics of the liquid crystal element. For this reason, conventional organic EL display devices are not often used for applications (e.g., digital signage, monitors, etc.) in which the same image is continuously displayed. According to the organic EL display device 10, it is possible to prevent deterioration in display quality even while writing to the pixel circuit 21 is stopped. Therefore, the organic EL display device 10 can be suitably used for applications in which the same image is continuously displayed.
  • FIG. 8 is a view showing a wafer on which the organic EL display device 10 is formed.
  • the wafer 41 shown in FIG. 8 is manufactured using a silicon single crystal process (CMOS / bipolar mixed process).
  • the manufacturing process is, for example, a general-purpose 0.13 ⁇ m process.
  • the size of the wafer 41 is, for example, 12 inches.
  • the display unit 11 is disposed at the center of the wafer 41. Regions 42 to 44 are set on the left side, the right side, and the lower side of the display unit 11, respectively.
  • the scanning line drive circuit 13 is disposed in the regions 42 and 43. In the area 44, the display control circuit 12, the data line drive circuit 14, the power supply circuit 15, an external terminal (not shown) and the like are arranged.
  • the diagonal size (screen size) of the display unit 11 is smaller than 12 inches.
  • the process manufacture of the wafer 41 includes the steps of forming an organic EL layer emitting white light, and forming a color filter.
  • the organic EL layer is formed by a vapor deposition process or an inkjet process.
  • the color filter is formed by a transistor substrate process (miniaturization process).
  • the wafer 41 is sealed, for example, using glass and a sealing material.
  • the wafer 41 may be sealed with an inorganic or organic single layer film or a laminated film.
  • the wafer 41 is cut at the dicing lines L1 to L4 to obtain an organic EL panel 45 (FIG. 9) having peripheral circuits.
  • FIG. 9 is a diagram showing how the organic EL display device 10 is modularized.
  • a panel module control substrate 51 is provided outside the organic EL panel 45.
  • the organic EL panel 45 and the panel module control substrate 51 are connected using an FPC (Flexible Print Circuits) 52.
  • the external terminals arranged in the area 44 of the wafer 41 are connected to the wiring on the FPC 52.
  • wire bonding may be performed.
  • a standby signal indicating whether the display state or the non-display state, an enable signal indicating the start of display, a disenable signal indicating the stop of display, voltages VCC, VSS, etc. are output from the panel module control board 51 to the organic EL panel 45 Ru.
  • a polarizing plate or an anti-reflection sheet is attached to the display surface of the organic EL panel 45, and a touch panel module is attached if necessary.
  • FIG. 10 is a view showing an example of a mounting form of the organic EL display device 10.
  • the organic EL panel 45 and the panel module control board 51 are incorporated in the housing 53.
  • various circuit boards for example, a communication module, a power supply module, and the like
  • the panel module control substrate 51 and the FPC 52 are fixed to the back surface of the housing 53.
  • the display surface is covered with tempered glass, acrylic or the like to protect from external impact.
  • FIG. 11 is a view showing how the organic EL display device 10 is formed into a multi-panel.
  • a large-sized organic EL panel 46 is formed by arranging four organic EL panels 45 in a two-dimensional manner.
  • a panel module control substrate 54 is provided outside the large-sized organic EL panel 46.
  • the large-sized organic EL panel 46 and the panel module control board 54 are connected using the FPC 52.
  • the external terminal of the organic EL panel 45 is provided on the back side of the organic EL panel 45.
  • the diagonal size of the display unit 11 in the large organic EL panel 46 is smaller than 24 inches.
  • the panel module control board 54 includes an image dividing unit 55.
  • the image dividing unit 55 divides a video signal corresponding to one image into four partial video signals corresponding to four partial images, and the four partial video signals are output to the four organic EL panels 45. Output each one.
  • the process of the organic EL display device 10 is characterized in that peripheral circuits can be formed in a smaller area (narrow frame) than a general TFT manufacturing process. For this reason, the multi-display provided with the plurality of organic EL panels 45 can be easily configured.
  • the organic EL display device according to the second embodiment has the same configuration as the organic EL display device 10 according to the first embodiment, and operates in the same manner (see FIGS. 1 to 3).
  • the organic EL display device according to the present embodiment has a frame period in which the drive circuit stops its operation.
  • FIG. 12 is a diagram showing the operation of the organic EL device according to the present embodiment.
  • the organic EL device according to the present embodiment performs writing to the pixel circuit 21 at a rate of once every K frame period.
  • the voltages VDD and VSS are always supplied to the pixel circuit 21.
  • the scanning line driving circuit 13 and the data line driving circuit 14 operate.
  • a data voltage corresponding to the video signal Xa is written to the (n ⁇ m) pixel circuits 21.
  • the organic EL display device displays an image IMa based on the video signal Xa.
  • the scanning line driving circuit 13 and the data line driving circuit 14 stop their operations.
  • the organic EL display device is based on the video signal Xa.
  • the organic EL display device continuously displays the image IMa based on the video signal Xa in the first to Kth frame periods.
  • the scanning line driving circuit 13 and the data line driving circuit 14 operate, and a data voltage corresponding to the video signal Xb is written to the (n ⁇ m) pixel circuits 21.
  • the organic EL display device displays an image IMb based on the video signal Xb.
  • the scanning line driving circuit 13 and the data line driving circuit 14 stop their operation, and the organic EL display device continues to display the image IMb based on the video signal Xb.
  • the organic EL display device continuously displays the image IMb based on the video signal Xb in the (K + 1) th to 2nd K frame periods.
  • the organic EL display device 10 As described above, according to the organic EL display device 10 according to the first embodiment, it is possible to prevent deterioration in display quality even while writing to the pixel circuit 21 is stopped. Therefore, according to the organic EL display device according to the present embodiment, even when the same screen is continuously displayed, it is possible to prevent the deterioration of the display quality.
  • organic EL display device including the pixel circuit including the organic EL device (organic light emitting diode) has been described above as an example of the display device including the pixel circuit including the electro-optical device, the inorganic light emission is performed by the same method
  • An inorganic EL display device having a pixel circuit including a diode or a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode) display device including a pixel circuit including a quantum dot light emitting diode may be configured.

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Abstract

表示装置の画素回路は、電気光学素子と、電気光学素子と直列に接続されたバイポーラトランジスタと、出力端子がバイポーラトランジスタのベース端子に接続された差動増幅器と、一方の導通端子がデータ線に接続され、他方の導通端子が差動増幅器の非反転入力端子に接続され、制御端子が走査線に接続された薄膜トランジスタと、電気光学素子に対する印加電圧に基づき、差動増幅器の反転入力端子の入力電圧を生成する比較電圧生成回路と、差動増幅器の非反転入力端子に印加された電圧を保持する保持容量とを含む。これより、画素回路の外部から補償制御を行うことなく表示品位の低下を防止する。

Description

表示装置およびその画素回路
 本発明は、表示装置に関し、特に、電気光学素子を含む画素回路を備えた表示装置に関する。
 近年、有機エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:以下、ELという)素子を含む画素回路を備えた有機EL表示装置が実用化されている。有機EL表示装置の画素回路は、有機EL素子に加えて、駆動トランジスタや書き込み制御トランジスタなどを含んでいる。従来の有機EL表示装置では、これらのトランジスタには、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、TFTという)が使用される。有機EL素子は、電気光学素子の一種であり、流れる電流の量に応じた輝度で発光する。駆動トランジスタは、有機EL素子と直列に設けられ、有機EL素子に流れる電流の量を制御する。
 図13は、従来の有機EL表示装置の画素回路の回路図である。図13に示す画素回路は、特許文献1の図20に記載されたものであり、TFT:T91、T92、有機EL素子L9、および、コンデンサC9を含んでいる。TFT:T91は駆動トランジスタとして機能し、TFT:T92は書き込み制御トランジスタとして機能する。
 TFT:T92は、走査線Siの電圧がハイレベルのときにオンする。このとき、データ線Djには映像信号に応じた電圧(以下、データ電圧という)が印加される。データ電圧は、TFT:T91のゲート端子に書き込まれる。走査線Siの電圧がローレベルに変化した後、TFT:T91のゲート電圧は、コンデンサC9の作用によって書き込み時のレベルに保たれる。このとき、TFT:T91のゲート電圧(データ電圧)に応じた量の電流が、TFT:T91と有機EL素子L9を流れる。有機EL素子L9は、流れる電流の量に応じた輝度(映像信号に応じた輝度)で発光する。
日本国特開2005-292436号公報
 図13に示す画素回路では、時間の経過と共に、有機EL素子L9の特性が劣化する。有機EL素子L9の特性が劣化すると、有機EL素子L9を流れる電流が減少し、有機EL素子L9の輝度は低下する。また、有機EL素子L9の特性は、輝度が高いほど速く劣化する。このため、高い輝度で発光した有機EL素子と低い輝度で発光した有機EL素子との間には、輝度差が発生する。利用者は、この輝度差を輝度むらや焼き付きとして認識する。このように図13に示す画素回路を備えた有機EL表示装置では、時間の経過と共に有機EL素子L9の特性が劣化し、表示品位が低下する。
 有機EL表示装置における表示品位の低下を防止する方法として、画素回路に新たなTFTを設ける方法や、画素回路内の節点の電圧や画素回路を流れる電流を測定した結果に基づき映像信号を補正する方法が知られている。しかし、これらの方法には、画素回路の外部から補償制御を行う必要があるので、画素回路に対する書き込み時間が短くなるという問題がある。また、これらの方法には、画素回路に対する書き込みを停止している間に表示品位が低下するという問題もある。
 それ故に、画素回路の外部から補償制御を行うことなく表示品位の低下を防止できる表示装置を提供することが課題として挙げられる。
 上記の課題は、例えば、複数の走査線と、複数のデータ線と、複数の画素回路と、走査線を駆動する走査線駆動回路と、データ線を駆動するデータ線駆動回路とを備え、画素回路は、電気光学素子と、電気光学素子と直列に接続されたバイポーラトランジスタと、出力端子がバイポーラトランジスタのベース端子に接続された差動増幅器と、一方の導通端子がデータ線に接続され、他方の導通端子が差動増幅器の非反転入力端子に接続され、制御端子が走査線に接続された薄膜トランジスタと、電気光学素子に対する印加電圧に基づき、差動増幅器の反転入力端子の入力電圧を生成する比較電圧生成回路と、差動増幅器の非反転入力端子に印加された電圧を保持する保持容量とを含む表示装置によって解決することができる。上記の課題は、上記の画素回路によっても解決することができる。
 上記の表示装置および画素回路では、保持容量は差動増幅器の非反転入力端子に印加された電圧を保持し、バイポーラトランジスタ、差動増幅器、および、比較電圧生成回路は、電気光学素子を流れる駆動電流を一定に保つフィードバック回路を構成する。したがって、画素回路の内部で駆動電流を自動的に書き込み時のレベルに保つことができる。よって、画素回路の外部から補償制御を行うことなく、表示品位の低下を防止することができる。また、画素回路に対する書き込みを停止している間も表示品位の低下を防止することができる。
第1の実施形態に係る有機EL表示装置の構成を示すブロック図である。 図1に示す有機EL表示装置の画素回路の回路図である。 図1に示す有機EL表示装置のタイミングチャートである。 図1に示す有機EL表示装置の走査線駆動回路の構成を示すブロック図である。 図4に示す走査線駆動回路の単位回路の回路図である。 図4に示す走査線駆動回路のタイミングチャートである。 有機EL素子の輝度の時間的変化を示す図である。 図1に示す有機EL表示装置を形成したウエハーを示す図である。 図1に示す有機EL表示装置をモジュール化した様子を示す図である。 図1に示す有機EL表示装置の実装形態の例を示す図である。 図1に示す有機EL表示装置をマルチパネル化した様子を示す図である。 第2の実施形態に係る有機EL表示装置の動作を示す図である。 従来の有機EL表示装置の画素回路の回路図である。
 (第1の実施形態)
 図1は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置の構成を示すブロック図である。図1に示す有機EL表示装置10は、表示部11、表示制御回路12、走査線駆動回路13、データ線駆動回路14、および、電源回路15を備えている。以下、mおよびnは2以上の整数、iは1以上n以下の整数、jは1以上m以下の整数であるとする。図面の水平方向を行方向、図面の垂直方向を列方向という。
 表示部11は、n本の走査線S1~Sn、m本のデータ線D1~Dm、(n×m)個の画素回路21、および、ブランケット電極(図示せず)22を含んでいる。走査線S1~Snは、行方向に延伸し、互いに平行に配置される。データ線D1~Dmは、列方向に延伸し、走査線S1~Snと直交するように互いに平行に配置される。走査線S1~Snとデータ線D1~Dmは、(n×m)箇所で交差する。(n×m)個の画素回路21は、走査線S1~Snとデータ線D1~Dmの交点に対応して配置される。画素回路21は、赤、緑、および、青のいずれかの色に発光する有機EL素子を含み、赤サブ画素、緑サブ画素、および、青サブ画素のいずれかとして機能する。行方向に並んだ3個の画素回路21は、1個のカラー画素として機能する。
 表示制御回路12は、走査線駆動回路13、データ線駆動回路14、および、電源回路15に対して、制御信号CS1~CS3をそれぞれ出力する。また、表示制御回路12は、有機EL表示装置10の外部から供給された映像信号X1をデータ線駆動回路14に対して出力する。走査線駆動回路13は、画素回路21と共に、有機ELパネル(図示せず)上に形成される(ゲートドライバモノリシック構成)。走査線駆動回路13は、制御信号CS1に基づき走査線S1~Snを駆動する。データ線駆動回路14は、制御信号CS2と映像信号X1に基づきデータ線D1~Dmを駆動する。電源回路15は、制御信号CS3に基づき、画素回路21に供給される3種類の電圧ELVDD、VDD、VSSを出力し、ブランケット電極22に対してローレベル電圧ELVSSを印加する。
 図2は、i行j列目の画素回路21の回路図である。画素回路21は、オペアンプOP1、バイポーラトランジスタT1、TFT:T2、抵抗R1、R2、コンデンサCst、および、有機EL素子L1を含んでいる。画素回路21は、走査線Si、データ線Dj、電圧ELVDD、VDD、VSSを供給する3本の配線、および、ローレベル電圧が印加されたブランケット電極22に接続される。
 バイポーラトランジスタT1は、PNP型のトランジスタである。バイポーラトランジスタT1は、単結晶シリコンを用いて形成される。TFT:T2は、Nチャネル型トランジスタである。TFT:T2も、単結晶シリコンを用いて形成される。TFT:T2を、例えば、インジウムガリウム亜鉛酸化物(Indium Gallium Zinc Oxide :IGZO)などの酸化物半導体、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、低温ポリシリコン、単結晶シリコンなどを用いて形成してもよい。有機EL素子L1は、有機発光層を有し、赤、緑、および、青のいずれかの色に発光する。
 バイポーラトランジスタT1のコレクタ端子には、ハイレベル電圧ELVDDが印加される。バイポーラトランジスタT1のエミッタ端子は、有機EL素子L1のアノード端子と抵抗R2の一端(図2では上端)とに接続される。有機EL素子L1のカソード端子には、ローレベル電圧ELVSSが印加される。抵抗R2の他端は、オペアンプOP1の反転入力端子と抵抗R1の一端(図2では上端)とに接続される。TFT:T2の一方の導通端子(図2では左側の端子)は、データ線Djに接続される。TFT:T1の他方の導通端子は、オペアンプOP1の非反転入力端子とコンデンサCstの一方の電極(図2では上側の電極)とに接続される。TFT:T2のゲート端子は、走査線Siに接続される。オペアンプOP1の出力端子は、バイポーラトランジスタT1のベース端子に接続される。抵抗R1の他端とコンデンサCstの他方の電極には、ローレベル電圧VSSが印加される。
 このようにバイポーラトランジスタT1は、オペアンプOP1と直列に接続される。オペアンプOP1は、出力端子がバイポーラトランジスタのベース端子に接続された差動増幅器として機能する。TFT:T2の一方の導通端子はデータ線Djに接続され、TFT:T2の他方の導通端子はオペアンプOP1の非反転入力端子に接続され、TFT:T2の制御端子が走査線Siに接続されている。抵抗R1、R2は、有機EL素子L1に対する印加電圧に基づき、オペアンプOP1の反転入力端子の入力電圧を生成する比較電圧生成回路23として機能する。比較電圧生成回路23は、直列に接続された2個の抵抗R1、R2を含む抵抗分割回路である。比較電圧生成回路23は、一端がオペアンプOP1の反転入力端子に接続され、他端にローレベル電圧VSSが印加され第1抵抗(抵抗R1)と、一端がオペアンプOP1のアノード端子に接続され、他端がオペアンプOP1の反転入力端子に接続された第2抵抗(抵抗R2)とを含んでいる。コンデンサCstは、オペアンプOP1の非反転入力端子に印加された電圧を保持する保持容量として機能する。
 オペアンプOP1は、バイポーラ型およびMOS型のいずれでもよく、任意の回路構成を有していてよい。オペアンプOP1は、市販のICチップに内蔵されたオペアンプと同じ回路構成を有していてもよい。バイポーラトランジスタT1はNPN型トランジスタでもよく、TFT:T2はPチャネル型トランジスタでもよい。抵抗R1、R2は、ダイオード接続されたトランジスタでもよい。
 画素回路21では、バイポーラトランジスタT1のゲート電圧(オペアンプOP1の出力電圧)に応じて、バイポーラトランジスタT1と有機EL素子L1を通過する電流が流れる。以下、オペアンプOP1の増幅率をA、オペアンプOP1の出力電圧をVadj、バイポーラトランジスタT1のベース-エミッタ間電圧をVBE、有機EL素子L1を流れる電流を駆動電流Ioled、有機EL素子L1のアノード電圧を駆動電圧Voledという。有機EL素子L1には、電圧(Voled-ELVSS)が印加される。抵抗R1、R2の抵抗値をそれぞれRa、Rbとし、β=Ra/(Ra+Rb)としたとき、バイポーラトランジスタT1の反転入力端子の電圧はβ×Voledである。
 図3は、有機EL表示装置10のタイミングチャートである。図3に示すように、1フレーム期間内にn個のライン期間(以下、第1~第nライン期間という)が設定され、走査線Siの電圧は第iライン期間ではハイレベルになる。第iライン期間では、データ線Djの電圧は、i行j列目の画素回路21に書き込むべきデータ電圧DVijになる。
 図4は、走査線駆動回路13の構成を示すブロック図である。走査線駆動回路13は、n個の単位回路31を多段接続した構成を有する。i段目の単位回路31をSRiという。単位回路31は、クロック端子CK、セット端子S、リセット端子R、および、出力端子Qを有する。表示制御回路12から走査線駆動回路13に出力される制御信号CS1には、2相のクロック信号CK1、CK2とゲートスタートパルスGSPが含まれる。走査線駆動回路13は、これらの信号に基づきn個の出力信号Q1~Qnを出力する。走査線駆動回路13の出力信号Q1~Qnは、それぞれ、走査線S1~Snに印加される。
 クロック信号CK1は、奇数段目の単位回路31のクロック端子CKに供給される。クロック信号CK2は、偶数段目の単位回路31のクロック端子CKに供給される。1段目の単位回路SR1のセット端子Sには、ゲートスタートパルスGSPが供給される。2~n段目の単位回路31のセット端子Sには、前段の単位回路31の出力信号が供給される。n段目の単位回路SRnのリセット端子Rには、信号RNが供給される。1~(n-1)段目の単位回路31のリセット端子Rには、次段の単位回路31の出力信号が供給される。なお、信号RNは、ゲートエンドパルスやダミー段の出力信号などである。
 図5は、単位回路31の回路図である。単位回路31は、4個のTFT:T11~T14を含んでいる。TFT:T11~T14は、Nチャネル型トランジスタである。TFT:T11~T14は、画素回路21内のTFT:T2と同様に、例えば、IGZOなどの酸化物半導体、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、低温ポリシリコン、単結晶シリコンなどを用いて形成される。
 TFT:T11のドレイン端子とゲート端子は、セット端子Sに接続される。TFT:T11のソース端子は、TFT:T12のゲート端子とTFT:T13のドレイン端子とに接続される。TFT:T12のドレイン端子は、クロック端子CKに接続される。TFT:T12のソース端子は、出力端子QとTFT:T14のドレイン端子とに接続される。TFT:T13、T14のゲート端子は、リセット端子Rに接続される。TFT:T13、T14のソース端子には、ローレベル電圧VSSが印加される。TFT:T12のゲート端子とドレイン端子の間には寄生容量Cgdが発生し、TFT:T12のゲート端子とソース端子の間には寄生容量Cgsが発生する。以下、TFT:T12のゲート端子が接続されたノードをN1という。
 図6は、走査線駆動回路13のタイミングチャートである。図6に示すように、クロック信号CK1は、所定の時間ずつハイレベルとローレベルになる。クロック信号CK2は、クロック信号CK1の否定信号である。
 フレーム期間の先頭で、ゲートスタートパルスGSPがハイレベルに変化する。これに伴い、1段目の単位回路SR1では、TFT:T11がオンし、ノードN1の電圧がハイレベルに変化し、TFT:T12がオンする。このとき、クロック信号CK1はローレベルであるので、出力信号Q1はローレベルである。
 ゲートスタートパルスGSPは、第1ライン期間の開始時にローレベルに変化する。これに伴い、1段目の単位回路SR1では、TFT:T11はオフし、ノードN1はフローティング状態になる。また、第1ライン期間の開始時に、クロック信号CK1がハイレベルに変化する。これに伴い、1段目の単位回路SR1の出力信号Q1はハイレベルになる。このとき寄生容量Cgd、Cgsの作用によって、ノードN1の電圧は通常のハイレベルよりも高いハイレベルになる(図6のSR1_N1を参照)。したがって、出力信号Q1のハイレベルは、TFT:T12の閾値電圧分だけ低下することなく、クロック信号CK1のハイレベルと同じレベルになる。
 クロック信号CK1は、第1ライン期間の終了時にローレベルに変化する。これに伴い、1段目の単位回路SR1の出力信号Q1はローレベルになる。第2ライン期間では、2段目の単位回路SR2の出力信号Q2がハイレベルになる。2段目の単位回路31の出力信号Q2は、1段目の単位回路31のリセット端子Rに入力される。このため、2段目の単位回路31の出力信号Q2がハイレベルになると、1段目の単位回路31ではTFT:T13、T14がオンする。TFT:T13がオンすることにより、ノードN1の電圧はローレベルに変化する。TFT:T14がオンすることにより、出力信号Q1は速やかにローレベルに変化する。このように第1ライン期間では、1段目の単位回路SR1の出力信号Q1がハイレベルになる。同様に、第2~第nライン期間では、それぞれ、2~n段目の単位回路31の出力信号Q2~Qnがハイレベルになる。
 第nライン期間の終了時に、信号RNがハイレベルに変化する。これに伴い、n段目の単位回路SRnでは、TFT:T13、T14がオンし、ノードN1の電圧はローレベルに変化し、出力信号Qnは速やかにローレベルに変化する。信号RNは、1ライン期間後にローレベルに変化する。これに伴い、n段目の単位回路SRnでは、TFT:T13、T14はオフする。
 このように走査線駆動回路13に対して、図6に示すクロック信号CK1、CK2とゲートスタートパルスGSPを供給することにより、走査線S1~Snを図6に示すタイミングで駆動することができる。なお、走査線駆動回路13は、図4および図5に示す構成以外の任意の構成を有していてもよい。
 以下、図2および図3を参照して、i行j列目の画素回路21の動作を説明する。第iライン期間では、走査線Siの電圧はハイレベルになる。これに伴い、TFT:T2はオンし、データ線Djに印加されたデータ電圧DVijは、オペアンプOP1の非反転入力端子とコンデンサCstの一方の電極とに印加される。コンデンサCstは、データ電圧DVijによって充電される。第iライン期間の終了時に、走査線Siの電圧はローレベルになる。これに伴い、TFT:T2はオフする。TFT:T2がオフした後、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧は、コンデンサCstの作用によって書き込み時のレベル(データ電圧DVij)に保たれる。
 オペアンプOP1の出力電圧Vadjは、非反転入力端子の電圧(データ電圧DVij)と反転入力端子の電圧(β×Voled)の差のA倍になる。バイポーラトランジスタT1は、オペアンプOP1の出力電圧Vadjに応じてオンする。したがって、駆動電流Ioledはデータ電圧DVijに応じた量になり、駆動電圧Voledはデータ電圧DVijに応じたレベルになる。よって、有機EL素子L1は、データ電圧DVijに応じた輝度で発光する。
 有機EL素子L1は、新たなデータ電圧が書き込まれるまで(次のフレーム期間の第iライン期間まで)データ電圧DVijに応じた輝度で発光する。新たなデータ電圧が書き込まれるまでに、何らかの理由で駆動電流Ioledが増加した場合を考える。この場合、駆動電圧Voledは上昇し、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧も上昇するので、オペアンプOP1の出力電圧Vadjは低下する。したがって、駆動電流Ioledは減少する。逆に、新たなデータ電圧が書き込まれるまでに、駆動電流Ioledが減少した場合を考える。この場合、駆動電圧Voledは低下し、オペアンプOP1の反転入力端子の電圧も低下するので、オペアンプOP1の出力電圧Vadjは上昇する。したがって、駆動電流Ioledは増加する。
 コンデンサCstは、オペアンプOP1の非反転入力端子に印加された電圧を保持し、バイポーラトランジスタT1、オペアンプOP1、および、抵抗R1、R2は、駆動電流Ioledを一定に保つフィードバック回路を構成する。したがって、有機EL表示装置10によれば、画素回路21の内部で駆動電流Ioledを自動的に書き込み時のレベルに保つことができる。よって、画素回路21の外部から補償制御を行うことなく、表示品位の低下を防止することができる。また、画素回路21に対する書き込みを停止している間も表示品位の低下を防止することができる。
 以下、画素回路21の動作の具体例を説明する。オペアンプOP1の出力電圧Vadjは、次式(1)で与えられる。駆動電圧Voledは次式(2)で与えられる。式(1)および(2)より、次式(3)が導かれる。
  Vadj=A(VDij-β×Voled) …(1)
  Voled=Vadj-VBE …(2)
  Voled=A×VDij/(1+A×β)-VBE/(1+A×β)
                       …(3)
 一般に、バイポーラトランジスタのコレクタ電流Icは次式(4)で与えられ、バイポーラトランジスタのコレクタ電流Icとエミッタ電流Ieの間には次式(5)が成立する。式(4)および(5)より、次式(6)が導かれる。
  Ic=Is×exp(VBE/Vt) …(4)
  Ic=α×Ie …(5)
  VBE=Vt×ln(α×Ie/Is) …(6)
 ただし、式(4)において、Isは飽和電流、Vtは熱電圧である。式(5)において、αは電流増幅率である。飽和電流Isと熱電圧Vtは、温度によって決まる定数である。理想的なバイポーラトランジスタでは、熱電圧Vtは常温で25.85mVであり、電流増幅率αは約0.99である。
 バイポーラトランジスタT1が理想的な特性を有し、駆動電流Ioledが何らかの理由で2倍になったと仮定する。駆動電流Ioledは、式(6)ではエミッタ電流Ieに該当する。したがって、式(6)より、バイポーラトランジスタT1のベース-エミッタ間電圧の変化量ΔVBEは、以下のようになる。
  ΔVBE= Vt×ln(α×2Ie/Is)
       -Vt×ln(α×Ie/Is)
      =Vt×ln2
      =25.85mV×0.693=18mV
 駆動電流Ioledが変化しても、式(3)の第1項は変化しない。したがって、この場合、駆動電圧の変化量ΔVoledは次式(7)で与えられる。
  ΔVoled=-ΔVBE/(1+A×β) …(7)
 ΔVBE=18mV、A=1000、β=0.5(すなわち、Ra=Rb)である場合、駆動電圧の変化量ΔVoledは36μVとなる。
  ΔVoled=-18mV/(1+1000×0.5)=-36μV
 この例では、駆動電流Ioledが2倍になった瞬間に、駆動電圧Voledは36μV低下する。
 図7は、有機EL素子の輝度の時間的変化を示す図である。図7において、横軸は発光時間を表し、縦軸は有機EL素子の輝度を表す。有機EL表示装置10に含まれる有機EL素子L1の輝度は実線で、従来の有機EL表示装置に含まれる有機EL素子の輝度は破線で記載されている。
 従来の有機EL表示装置でも有機EL表示装置10でも、有機EL素子の特性は、発光時間と共に劣化する。従来の有機EL表示装置(破線)では、発光時間と共に、駆動電流Ioledが変動し、有機EL素子の輝度は変動する。このため、従来の有機EL表示装置では、表示品位が低下する。これに対して、有機EL表示装置10(実線)では、駆動電流Ioledは、フィードバック回路の作用によって常に書き込み時のレベルに保たれる。したがって、有機EL表示装置10によれば、有機EL素子L1の輝度の変動を防止し、表示品位の低下を防止することができる。
 有機EL素子の特性は、液晶素子の特性よりも早く劣化する。このため、従来の有機EL表示装置は、同じ画像を続けて表示する応用(例えば、デジタルサイネージやモニターなど)にはあまり利用されていない。有機EL表示装置10によれば、画素回路21に対する書き込みを停止している間も表示品位の低下を防止することができる。したがって、有機EL表示装置10は、同じ画像を続けて表示する応用にも好適に利用することができる。
 以下、有機EL表示装置10の実装形態の例を説明する。図8は、有機EL表示装置10を形成したウエハーを示す図である。図8に示すウエハー41は、シリコン単結晶プロセス(CMOS/バイポーラ混載プロセス)を用いて製造される。製造プロセスは、例えば、汎用の0.13μmプロセスである。ウエハー41のサイズは、例えば、12インチである。
 ウエハー41の中央には、表示部11が配置される。表示部11の左側、右側、および、下側には、それぞれ、領域42~44が設定される。領域42、43には、走査線駆動回路13が配置される。領域44には、表示制御回路12、データ線駆動回路14、電源回路15、外部端子(図示せず)などが配置される。表示部11の対角サイズ(画面サイズ)は、12インチよりも小さい。
 ウエハー41のプロセス製造には、白色に発光する有機EL層を形成する工程と、カラーフィルタを形成する工程とが含まれる。有機EL層は、蒸着プロセス、または、インクジェットプロセスで形成される。カラーフィルタは、トランジスタ基板プロセス(微細化プロセス)で形成される。ウエハー41は、例えば、ガラスとシール材を用いて封止される。ウエハー41を無機系または有機系の単層膜または積層膜で封止してもよい。ウエハー41をダイシングラインL1~L4の位置で切断することにより、周辺回路を有する有機ELパネル45(図9)が得られる。
 図9は、有機EL表示装置10をモジュール化した様子を示す図である。有機ELパネル45の外部には、パネルモジュール制御基板51が設けられる。有機ELパネル45とパネルモジュール制御基板51は、FPC(Flexible Print Circuits :フレキシブルプリント基板)52を用いて接続される。ウエハー41の領域44に配置された外部端子は、FPC52上の配線に接続される。外部端子とFPC52上の配線を接続するときに、ワイヤボンディングを行ってもよい。パネルモジュール制御基板51から有機ELパネル45には、例えば、表示状態か非表示状態かを示すスタンバイ信号、表示開始を示すイネーブル信号、表示停止を示すディスイネーブル信号、電圧VCC、VSSなどが出力される。有機ELパネル45の表示面には、偏光板や反射防止シートが貼り付けられ、必要に応じてタッチパネルモジュールが貼り付けられる。
 図10は、有機EL表示装置10の実装形態の例を示す図である。図10に示す例では、有機ELパネル45とパネルモジュール制御基板51は、筐体53に組み込まれる。筐体53には、各種の回路基板(例えば、通信モジュールや電源モジュールなど)が組み込まれている。パネルモジュール制御基板51とFPC52は筐体53の裏面に固定される。外部からの衝撃から保護するために、表示面は強化ガラスやアクリルなどで覆われる。
 図11は、有機EL表示装置10をマルチパネル化した様子を示す図である。図11に示すように、4枚の有機ELパネル45を2次元状に並べることにより、大型有機ELパネル46が形成される。大型有機ELパネル46の外部には、パネルモジュール制御基板54が設けられる。大型有機ELパネル46とパネルモジュール制御基板54は、FPC52を用いて接続される。有機ELパネル45の外部端子は、有機ELパネル45の背面側に設けられる。大型有機ELパネル46における表示部11の対角サイズは、24インチよりも小さい。
 パネルモジュール制御基板54は、画像分割部55を含んでいる。画像分割部55は、1枚の画像に対応した映像信号を4枚の部分画像に対応した4個の部分映像信号に分割し、4個の部分映像信号を4枚の有機ELパネル45に対してそれぞれ出力する。有機EL表示装置10のプロセスは、一般的なTFT製造プロセスよりも周辺回路を小さい領域内に形成できる(狭額縁)という特徴を有する。このため、複数の有機ELパネル45を備えたマルチディスプレイを容易に構成することができる。
 (第2の実施形態)
 第2の実施形態に係る有機EL表示装置は、第1の実施形態に係る有機EL表示装置10と同じ構成を有し、同様に動作する(図1~図3を参照)。本実施形態に係る有機EL表示装置は、駆動回路が動作を停止するフレーム期間を有する。以下、第1の実施形態との相違点を説明する。
 図12は、本実施形態に係る有機EL装置の動作を示す図である。図12に示すように、本実施形態に係る有機EL装置は、画素回路21に対する書き込みをKフレーム期間に1回の割合で行う。電圧VDD、VSSは、常に画素回路21に対して供給される。第1フレーム期間では、走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14が動作する。これにより、(n×m)個の画素回路21に映像信号Xaに応じたデータ電圧が書き込まれる。有機EL表示装置は、映像信号Xaに基づく画像IMaを表示する。第2~第Kフレーム期間では、走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14は動作を停止する。走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14が動作を停止しても、(n×m)個の画素回路21に書き込まれたデータ電圧は変化せず、有機EL表示装置は映像信号Xaに基づく画像IMaを引き続き表示する。このように有機EL表示装置は、第1~第Kフレーム期間では映像信号Xaに基づく画像IMaを続けて表示する。
 第(K+1)フレーム期間では、走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14が動作し、(n×m)個の画素回路21に映像信号Xbに応じたデータ電圧が書き込まれる。有機EL表示装置は映像信号Xbに基づく画像IMbを表示する。第(K+2)~第2Kフレーム期間では、走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14は動作を停止し、有機EL表示装置は映像信号Xbに基づく画像IMbを引き続き表示する。このように有機EL表示装置は、第(K+1)~第2Kフレーム期間では映像信号Xbに基づく画像IMbを続けて表示する。
 以上に示すように、本実施形態に係る有機EL表示装置は、走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14が動作するフレーム期間と、走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14が動作を停止するフレーム期間とを有する。走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14が動作を停止するフレーム期間では、走査線駆動回路13とデータ線駆動回路14が動作するフレーム期間で書き込まれた画像が繰り返し表示される。
 上述したように、第1の実施形態に係る有機EL表示装置10によれば、画素回路21に対する書き込みを停止している間も表示品位の低下を防止することができる。したがって、本実施形態に係る有機EL表示装置によれば、同じ画面を続けて表示するときでも、表示品位の低下を防止することができる。
 ここまで、電気光学素子を含む画素回路を備えた表示装置の例として、有機EL素子(有機発光ダイオード)を含む画素回路を備えた有機EL表示装置について説明したが、同様の方法で、無機発光ダイオードを含む画素回路を備えた無機EL表示装置や、量子ドット発光ダイオードを含む画素回路を備えたQLED(Quantum-dot Light Emitting Diode)表示装置を構成してもよい。
 10…有機EL表示装置
 11…表示部
 12…表示制御回路
 13…走査線駆動回路
 14…データ線駆動回路
 15…電源回路
 21…画素回路
 22…ブランケット電極
 23…比較電圧生成回路
 31…単位回路
 41…ウエハー
 42~44…領域
 45…有機ELパネル
 46…大型有機ELパネル
 51、54…パネルモジュール制御基板
 52…FPC
 53…筐体
 55…画像分割部

Claims (13)

  1.  複数の走査線と、
     複数のデータ線と、
     複数の画素回路と、
     前記走査線を駆動する走査線駆動回路と、
     前記データ線を駆動するデータ線駆動回路とを備え、
     前記画素回路は、
      電気光学素子と、
      前記電気光学素子と直列に接続されたバイポーラトランジスタと、
      出力端子が前記バイポーラトランジスタのベース端子に接続された差動増幅器と、
      一方の導通端子が前記データ線に接続され、他方の導通端子が前記差動増幅器の非反転入力端子に接続され、制御端子が前記走査線に接続された薄膜トランジスタと、
      前記電気光学素子に対する印加電圧に基づき、前記差動増幅器の反転入力端子の入力電圧を生成する比較電圧生成回路と、
      前記差動増幅器の非反転入力端子に印加された電圧を保持する保持容量とを含むことを特徴とする、表示装置。
  2.  前記比較電圧生成回路は、直列に接続された複数の抵抗を含む抵抗分割回路であることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記バイポーラトランジスタは、PNP型のトランジスタであり、
     前記バイポーラトランジスタのコレクタ端子にはハイレベル電圧が印加され、
     前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子は前記電気光学素子のアノード端子に接続され、
     前記電気光学素子のカソード端子にはローレベル電圧が印加されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の表示装置。
  4.  前記比較電圧生成回路は、
      一端が前記差動増幅器の反転入力端子に接続され、他端にローレベル電圧が印加され第1抵抗と、
      一端が前記電気光学素子のアノード端子に接続され、他端が前記差動増幅器の反転入力端子に接続された第2抵抗とを含むことを特徴とする、請求項3に記載の表示装置。
  5.  前記電気光学素子は、有機発光ダイオードであることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の表示装置。
  6.  前記電気光学素子は、無機発光ダイオードおよび量子ドット発光ダイオードのいずれかであることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の表示装置。
  7.  前記走査線駆動回路および前記データ線駆動回路が動作するフレーム期間と、前記走査線駆動回路および前記データ線駆動回路が動作を停止するフレーム期間とを有することを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  8.  表示装置に走査線とデータ線に対応して設けられる画素回路であって、
     電気光学素子と、
     前記電気光学素子と直列に接続されたバイポーラトランジスタと、
     出力端子が前記バイポーラトランジスタのベース端子に接続された差動増幅器と、
     一方の導通端子が前記データ線に接続され、他方の導通端子が前記差動増幅器の非反転入力端子に接続され、制御端子が前記走査線に接続された薄膜トランジスタと、
     前記電気光学素子に対する印加電圧に基づき、前記差動増幅器の反転入力端子の入力電圧を生成する比較電圧生成回路と、
     前記差動増幅器の非反転入力端子に印加された電圧を保持する保持容量とを含むことを特徴とする、画素回路。
  9.  前記比較電圧生成回路は、直列に接続された複数の抵抗を含む抵抗分割回路であることを特徴とする、請求項8に記載の画素回路。
  10.  前記バイポーラトランジスタは、PNP型のトランジスタであり、
     前記バイポーラトランジスタのコレクタ端子にはハイレベル電圧が印加され、
     前記バイポーラトランジスタのエミッタ端子は前記電気光学素子のアノード端子に接続され、
     前記電気光学素子のカソード端子にはローレベル電圧が印加されていることを特徴とする、請求項8または9に記載の画素回路。
  11.  前記比較電圧生成回路は、
      一端が前記差動増幅器の反転入力端子に接続され、他端にローレベル電圧が印加され第1抵抗と、
      一端が前記電気光学素子のアノード端子に接続され、他端が前記差動増幅器の反転入力端子に接続された第2抵抗とを含むことを特徴とする、請求項10に記載の画素回路。
  12.  前記電気光学素子は、有機発光ダイオードであることを特徴とする、請求項9~11のいずれかに記載の画素回路。
  13.  前記電気光学素子は、無機発光ダイオードおよび量子ドット発光ダイオードのいずれかであることを特徴とする、請求項9~11のいずれかに記載の画素回路。
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