JP2007304594A - 画像表示システムと表示素子の駆動方法 - Google Patents

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Abstract


【課題】 スレッショルド電圧と電力供給電圧を補償する画素駆動回路と、表示素子を駆動する方法を提供する。
【解決手段】 画素駆動回路を含み、第１と第２節点を有する蓄積コンデンサ、放電信号に接続されたゲートを有し、第１と第２節点の間に接続され、第１期間の間、放電信号によってオンにされ、蓄積コンデンサを放電するトランジスタ、蓄積コンデンサの第１節点に接続され、データ信号、または基準信号を蓄積コンデンサの第１節点に転送する転送回路、第１定電位に接続された第１端子、蓄積コンデンサの第２節点に接続された第２端子と、駆動電流を出力する第３端子を有する駆動素子、および駆動素子と表示素子の間に接続され、第２期間の間、駆動素子がダイオードとして操作するように導き、第３期間の間、駆動電流が表示素子に出力されるようにするスイッチング回路を含む画像表示システム。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画素駆動回路に関し、特に、スレッショルド電圧と電力供給を補償する画素駆動回路に関するものである。
有機化合物を発光材料として用いて光を発する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイは、平面ディスプレイである。ＯＬＥＤディスプレイの利点は、小型、軽量、広視野角、高コントラスト比と、高速であることである。
アクティブマトリクス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイは、目下、次世代のフラットパネルディスプレイとして頭角を現している。アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）に比べ、ＡＭＯＬＥＤディスプレイは、例えば、高コントラスト比、広視野角、バックライトのない薄型モジュール、低消費電力と、低コストなどの多くの利点を有する。電圧源によって駆動されるＡＭＬＣＤと異なって、ＡＭＯＬＥＤディスプレイは、電流源を必要として表示素子ＥＬ（ｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）を駆動する。表示素子ＥＬの輝度は、伝導された電流に比例する。電流レベルの変動は、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの輝度の均一性に大きな影響を及ぼす。よって、画素駆動回路の品質は、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの品質に極めて重要である。
図１は、従来のＡＭＯＬＥＤディスプレイの２ＴＩＣ（２つのトランジスタと１つのコンデンサ）画素駆動回路１０を表している。画素駆動回路１０は、トランジスタＭｘとＭｙを含む。信号ＳＣＡＮがトランジスタＭｘをオンにした時、図１でＶｄａｔａとして示しているデータ信号は、Ｐ型トランジスタＭｙのゲートにロードされ、コンデンサＣｓｔに保存される。よって、表示素子ＥＬを駆動して発光させる定電流がある。図１に示すように、一般的に、ＡＭＯＬＥＤディスプレイでは、電流源は、データ信号ＶｄａｔａでゲートされたＰ型ＴＦＴ（図１のＭｙ）によって実施され、Ｖｄｄと表示素子ＥＬの陽極にそれぞれ接続されたソースとドレインを有する。よって、Ｖｄａｔａに対応する表示素子ＥＬの輝度は、以下の関係を有する。
輝度 ∝ 電流 ∝ （Ｖｄｄ−Ｖｄａｔａ−Ｖｔｈ）２
Ｖｔｈは、トランジスタＭｙのスレッショルド電圧であり、Ｖｄｄは、電力供給電圧である。低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）プロセスにより、低温ポリシリコン型ＴＦＴには、通常、スレッショルド電圧Ｖｔｈの変動があることから、スレッショルド電圧Ｖｔｈが適当に補償されない場合、輝度の不均一な問題がＡＭＯＬＥＤディスプレイに存在すると考えられる。また、電力線の電圧降下も輝度の不均一な問題を起こす。これらの問題を克服するために、スレッショルド電圧Ｖｔｈと電力供給電圧Ｖｄｄを補償して表示の均一性を改善する画素駆動回路の実施が求められる。
本発明は、スレッショルド電圧と電力供給電圧を補償する画素駆動回路と、表示素子を駆動する方法を提供する。
画素回路は、蓄積コンデンサ、トランジスタ、転送回路、駆動素子と、スイッチング回路を含む。トランジスタは、放電信号に接続されたゲートを有し、第１節点と第２節点の間に接続される。放電信号は、トランジスタをオンに導き、続いて、第１期間の間、蓄積コンデンサを放電する。転送回路は、データ信号、または基準信号を蓄積コンデンサの第１節点に転送する。駆動素子は、第１電圧に接続された第１端子、蓄積コンデンサの第２節点に接続された第２端子と、駆動電流を出力する第３端子を有する。スイッチング回路は、駆動素子と表示素子の間に接続される。スイッチング回路は、第２期間で駆動素子をダイオード接続するように導かれ、第３期間で駆動電流が表示素子に出力されることを可能にする。
本発明は、表示素子を駆動する方法を提供する。表示素子は、駆動素子と蓄積コンデンサを含む。表示素子を駆動する方法は、トランジスタに放電信号を供給することでトランジスタによって蓄積コンデンサを放電し、データ信号を蓄積コンデンサの第１端子内にロードし、駆動素子のゲート電圧を蓄積コンデンサの第２端子内にロードし、基準信号を蓄積コンデンサの第１端子内にロードし、ロードしたデータ信号、ゲート電圧と、基準信号を駆動素子内に結合し、スレッショルド電圧と無関係の駆動電流を表示素子に提供する。
本発明の実施例の画素駆動回路２００と５００（図２と５）は、駆動トランジスタＭ５のスレッショルド電圧Ｖｔｈと電力供給ＰＶｄｄにも無関係である。電力供給ＰＶｄｄとスキャンライン信号Ｓｃａｎは、互いに無関係である。よって、スキャンライン信号Ｓｃａｎの電圧範囲は、電力供給ＰＶｄｄの電圧範囲に制限されないことができ、その逆もまた同様である。
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
図２は、本発明の実施例に基づいた画素駆動回路を表している。画素駆動回路２００は、スレッショルド電圧と電力供給を補償することで、電力供給の電圧ＰＶｄｄがスキャン信号Ｓｃａｎによって制限されないことができる。画素駆動回路２００は、蓄積コンデンサＣｓｔ、転送回路２１０、駆動トランジスタＭ５、トランジスタＭ６と、スイッチング回路２２０を含む。
転送回路２１０は、蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａに接続され、データ信号Ｖｄａｔａ、または基準信号Ｖｒｅｆを蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａに転送する。基準信号Ｖｒｅｆは、定電圧信号であることができる。駆動トランジスタＭ５は、Ｐ型金属酸化膜半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタであることができる。トランジスタＭ５のソース端子は、第１電圧ＰＶｄｄに接続される。トランジスタＭ５のゲート端子は、蓄積コンデンサＣｓｔの第２節点Ｂに接続される。更に具体的に言えば、第１電圧は、電力供給ＰＶｄｄである。スイッチング回路２２０は、トランジスタＭ５のドレイン端子に接続される。スイッチング回路２２０は、トランジスタＭ５をダイオードとして機能するように導くことで、第４トランジスタＭ４がオンになり次第、トランジスタＭ５がダイオード接続のトランジスタとなる。表示素子ＥＬは、スイッチング回路２２０に接続される。好ましくは、表示素子ＥＬは、エレクトロルミネセント素子である。また、表示素子ＥＬの陰極は、第２電圧に接続される。更に具体的に言えば、第２電圧は、電圧ＶＳＳ、または接地電圧である。
図２に示すように、転送回路２１０は、第１トランジスタＭ１と第２トランジスタＭ２を含み、第１トランジスタＭ１と第２トランジスタＭ２は、それぞれＮ型金属酸化膜半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタとＰＭＯＳトランジスタである。第１トランジスタＭ１のドレイン端子は、データ信号Ｖｄａｔａを受け、第１トランジスタＭ１のゲート端子とソース端子は、蓄積コンデンサＣｓｔの第１スキャンラインＳｃａｎと第１節点Ａにそれぞれ接続される。第２トランジスタＭ２のソース端子は、基準信号Ｖｒｅｆを受ける。第２トランジスタＭ２のゲート端子とドレイン端子は、蓄積コンデンサＣｓｔのスキャンラインＳｃａｎと第１節点Ａにそれぞれ接続される。好ましくは、トランジスタＭ１とＭ２は、ポリシリコン薄膜トランジスタであり、より高い電流駆動能力を提供する。
スキャンラインＳｃａｎが高く引き上げられた時、転送回路２１０は、データ信号Ｖｄａｔａを蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａに転送する。スキャンラインＳｃａｎが低く引き下げられた時、転送回路２１０は、基準信号Ｖｒｅｆを蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａに転送する。
スイッチング回路２２０は、第３トランジスタＭ３と第４トランジスタＭ４を含む。図２に示すように、第３トランジスタＭ３は、ＰＭＯＳトランジスタであり、第４トランジスタＭ４は、ＮＭＯＳトランジスタである。第３トランジスタＭ３のドレイン端子は、表示素子ＥＬの陽極に接続され、第３トランジスタＭ３のゲート端子とソース端子は、発光信号Ｅｍｉと駆動トランジスタＭ５にそれぞれ接続される。第４トランジスタＭ４は、駆動トランジスタＭ５と第３トランジスタＭ３に接続されたソース端子を含む。第４トランジスタＭ４のドレイン端子は、蓄積コンデンサＣｓｔの第２節点Ｂ、トランジスタＭ６のソース端子と、駆動トランジスタＭ５のゲート端子に接続される。第４トランジスタＭ４のゲート端子は、スキャンラインＳｃａｎに接続される。好ましくは、Ｍ３とＭ４は、ポリシリコン薄膜トランジスタであり、より高い電流駆動能力を提供する。
スキャンラインＳｃａｎが高く引き上げられた時、スイッチング回路２２０の第４トランジスタＭ４は、トランジスタＭ５をダイオードとして機能するように導き、第４トランジスタＭ４がオンになった時、ダイオード接続のトランジスタとなる。
トランジスタＭ６のドレイン端子は、蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａに接続される。トランジスタＭ６のゲート端子は、放電信号Ｄｉｓｃｈａｒｇｅに接続される。トランジスタＭ６のソース端子は、蓄積コンデンサＣｓｔの第２節点Ｂ、トランジスタＭ４のドレイン端子と、駆動トランジスタＭ５のゲート端子に接続される。
図３は、図２に示す画素駆動回路２００の発光信号Ｅｍｉ、放電信号Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、スキャンラインＳｃａｎと、水平クロック信号ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３の信号のタイミング図である。画素駆動回路の先の発光モードでは、放電信号Ｄｉｓｃｈａｒｇｅが高く引き上げられ、発光信号Ｅｍｉが高く維持されている時、図２の画素駆動回路２００は、放電モードＳ１にある。放電モードＳ１では、トランジスタＭ６は、オンにされ、高レベルの基準信号Ｖｒｅｆが蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａと第２節点Ｂに入力される。よって、蓄積コンデンサＣｓｔに保存された電荷は、この放電モードで放電される。蓄積コンデンサＣｓｔの放電は、続くステップで正常な操作を確保する。
蓄積コンデンサＣｓｔの放電に続いて、スキャン信号Ｓｃａｎは、高く引き上げられ、続いて、画素駆動回路２００がデータロードモードＳ２に入る。スキャン信号Ｓｃａｎが高く引き上げられた時、第１トランジスタＭ１と第４トランジスタＭ４は、オンにされ、第２トランジスタＭ２とトランジスタＭ６は、オフにされる。第１トランジスタＭ１と第４トランジスタＭ４がオンにされることから、蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａの電圧は、データ信号Ｖｄａｔａの電圧に等しく、駆動トランジスタＭ５のスレッショルド電圧は、Ｖｔｈである。よって、蓄積コンデンサ内に保存された電圧は、Ｖｄａｔａ−（ＰＶｄｄ−Ｖｔｈ）である。
スキャン信号Ｓｃａｎが低く引き下げられた時、データロードモードＳ２は、終了する。発光信号Ｅｍｉが低く引き下げられた時、画素駆動回路２００は、発光モードＳ３に入る。スキャンライン信号Ｓｃａｎが低いことから、第２トランジスタＭ２は、オンにされ、蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａの電圧は、基準信号Ｖｒｅｆとなる。蓄積コンデンサ内に保存された電圧が直ちに変わることができないことから、蓄積コンデンサＣｓｔの第２節点Ｂの電圧は、Ｖｒｅｆ−［Ｖｄａｔａ−（ＰＶｄｄ−Ｖｔｈ）］となる。表示素子に流れる電流は、（Ｖｓｇ−Ｖｔｈ）２に比例し、（Ｖｄａｔａ−Ｖｒｅｆ）２にも比例する。よって、表示素子ＥＬに流れる電流は、駆動トランジスタＭ５のスレッショルド電圧Ｖｔｈと電力供給ＰＶｄｄにも無関係である。画素駆動回路の操作は、連続的に繰り返し、画素の発光を制御する。
図４は、水平クロック信号ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３を用いてデータを赤Ｒ、緑Ｇと、青Ｂの信号ラインにそれぞれロードしたＡＭＯＬＥＤディスプレイを表している。列１、列２、．．．または列ｎ（ｒｏｗ１、ｒｏｗ２、．．．またはｒｏｗｎ）のスキャンライン信号Ｓｃａｎが高い時、データロードモードＳ２では、水平クロック信号ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２と、ＳＷ３を順次にそれぞれオンにし、データが赤Ｒ、緑Ｇと、青Ｂの信号ラインに順次にロードされる。
図５は、本発明のもう１つの実施例に基づいた画素駆動回路５００を表している。画素駆動回路５００は、スレッショルド電圧と電力供給を補償することで、電力供給の電圧ＰＶｄｄがスキャン信号Ｓｃａｎによって制限されないことができる。画素駆動回路５００は、図５のトランジスタＭ７とＭ８がＮＭＯＳトランジスタであり、図２の第２トランジスタＭ２と第３トランジスタＭ３がＰＭＯＳトランジスタであることを除いて、画素駆動回路２００に似ている。図５のトランジスタＭ７のゲート端子は、反（ｉｎｖｅｒｓｅ）スキャンライン信号ＳｃａｎＸに接続される。反スキャンライン信号ＳｃａｎＸの位相（ｐｈａｓｅ）は、スキャンライン信号Ｓｃａｎの位相の逆である。
図６は、図５に示す画素駆動回路５００の発光信号Ｅｍｉ、放電信号Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、スキャンライン信号Ｓｃａｎ、反スキャンライン信号ＳｃａｎＸと、水平クロック信号ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３の信号のタイミング図である。画素駆動回路の先の発光モードでは、放電信号Ｄｉｓｃｈａｒｇｅが低く引き下げられ、発光信号Ｅｍｉが低く維持されている時、図５の画素駆動回路５００は、放電モードＳ１で操作される。放電モードＳ１では、トランジスタＭ６は、オンにされ、高レベルの基準信号Ｖｒｅｆが蓄積コンデンサＣｓｔの第１節点Ａと第２節点Ｂに入力される。よって、蓄積コンデンサＣｓｔに保存された電荷は、この放電モードで放電される。蓄積コンデンサＣｓｔの放電は、続くステップで正常な操作を確保する。
図７は、画像表示システムのもう１つの実施例を概略的に表しており、この場合、表示パネル４００、または電子装置６００として実施される。図７に示すように、表示パネル４００は、図２の画素駆動回路２００を含む。表示パネル４００は、さまざまな電子装置（この場合、電子装置６００）の一部を形成することができる。一般的に、電子装置６００は、表示パネル４００と電力供給７００を含むことができる。また、電力供給７００は、表示パネル４００に選択的に接続され、表示パネル４００に電力を提供する。電子装置６００は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ノート型パソコン、デスクトップ型パソコン、テレビ、または携帯型ＤＶＤプレーヤーであることができる。
図５の操作は、図２の操作と似ている。よって、図５の表示素子ＥＬに流れる電流は、（Ｖｓｇ−Ｖｔｈ）２に比例し、（Ｖｄａｔａ−Ｖｒｅｆ）２にも比例する。よって、図５の表示素子ＥＬに流れる電流は、駆動トランジスタＭ５のスレッショルド電圧Ｖｔｈと電力供給ＰＶｄｄにも無関係である。画素駆動回路の操作は、連続的に繰り返し、画素の発光を制御する。
本発明の実施例の画素駆動回路２００と５００（図２と５）は、駆動トランジスタＭ５のスレッショルド電圧Ｖｔｈと電力供給ＰＶｄｄにも無関係である。電力供給ＰＶｄｄとスキャンライン信号Ｓｃａｎは、互いに無関係である。よって、スキャンライン信号Ｓｃａｎの電圧範囲は、電力供給ＰＶｄｄの電圧範囲に制限されないことができ、その逆もまた同様である。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
従来のＡＭＯＬＥＤディスプレイの２ＴＩＣ（２つのトランジスタと１つのコンデンサ）画素駆動回路を表している。 本発明の実施例に基づいた画素駆動回路を表している。 画素駆動回路の発光信号Ｅｍｉ、放電信号Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、スキャンライン信号Ｓｃａｎと、水平クロック信号ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３の信号のタイミング図である。 水平クロック信号ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３を用いてデータを赤Ｒ、緑Ｇと、青Ｂの信号ラインにそれぞれロードしたＡＭＯＬＥＤディスプレイを表している。 本発明のもう１つの実施例に基づいた画素駆動回路を表している。 画素駆動回路の発光信号Ｅｍｉ、放電信号Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、スキャンライン信号Ｓｃａｎ、反（ｉｎｖｅｒｓｅ）スキャンライン信号ＳｃａｎＸと、水平クロック信号ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３の信号のタイミング図である。 画像表示システムのもう１つの実施例を概略的に表している。
符号の説明
Ｖｄｄ 電源
Ｃｓｔ 蓄積コンデンサ
Ｓｃａｎ スキャンライン信号
ＳｃａｎＸ 反スキャンライン信号
Ｖｄａｔａ データ信号
ＥＬ 表示素子
ＰＶｄｄ 電力供給電圧
Ｖｒｅｆ 基準信号
Ｖｔｈ スレッショルド電圧
Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ 放電信号
Ｓ１ 放電モード
Ｓ２ データロードモード
Ｓ３ 発光モード
Ｅｍｉ、Ｅｍｉ１ 発光信号
２１０、５１０ 転送回路
２２０、５２０ スイッチング回路
Ｒ、Ｇ、Ｂ 信号ライン
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ
１０、２００、５００ 画素駆動回路
ＣＫＨ１、ＣＫＨ２と、ＣＫＨ３ 水平クロック信号
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍｘ、Ｍｙ トランジスタ
ｒｏｗ１、ｒｏｗ２、．．．ｒｏｗｎ 列１、列２、．．．列ｎ
４００ ディスプレイパネル
５００ 画素駆動回路
６００ 電子装置

Claims (10)

  1. 画素駆動回路を含む画像表示システムであって、前記駆動回路は、
    第１節点と第２節点を有する蓄積コンデンサ、
    放電信号に接続されたゲートを有し、前記第１節点と前記第２節点の間に接続され、第１期間の間、前記放電信号によってオンにされ、前記蓄積コンデンサを放電するトランジスタ、
    前記蓄積コンデンサの前記第１節点に接続され、データ信号、または基準信号を前記蓄積コンデンサの前記第１節点に転送する転送回路、
    第１定電位に接続された第１端子、前記蓄積コンデンサの第２節点に接続された第２端子と、駆動電流を出力する第３端子を有する駆動素子、および
    前記駆動素子と表示素子の間に接続され、第２期間の間、前記駆動素子がダイオードとして操作するように導き、第３期間の間、前記駆動電流が前記表示素子に出力されるようにするスイッチング回路を含む画像表示システム。
  2. 前記転送回路は、
    第１スキャンラインに接続された第４端子、前記データ信号を受ける第５端子と、前記蓄積コンデンサの前記第１節点に接続された第６端子を有する第１トランジスタ、および
    第１スキャンラインに接続された第７端子、前記基準信号を受ける第８端子と、前記蓄積コンデンサの前記第１節点に接続された第９端子を有する第２トランジスタを含む請求項１に記載のシステム。
  3. 前記転送回路は、
    第１スキャンラインに接続された第４端子、前記データ信号を受ける第５端子と、前記蓄積コンデンサの前記第１節点に接続された第６端子を有する第１トランジスタ、および
    第２スキャンラインに接続された第７端子、前記基準信号を受ける第８端子と、前記蓄積コンデンサの前記第１節点に接続された第９端子を有する第２トランジスタを含む請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第１期間は、前記第２期間と第３期間の前にある請求項１に記載のシステム。
  5. 前記スイッチング回路は、
    発光信号に接続された第４端子、前記表示素子に接続された第５端子と、前記駆動素子に接続された第６端子を有する第３トランジスタ、および
    前記蓄積コンデンサの前記第２節点に接続された第７端子、第１スキャンラインに接続された第８端子と、前記駆動素子に接続された第９端子を有する第４トランジスタを含む請求項１に記載のシステム。
  6. 駆動素子と蓄積コンデンサを有する表示素子の駆動方法であって、
    トランジスタに前記放電信号を供給することで前記トランジスタによって蓄積コンデンサを放電するステップ、
    データ信号を前記蓄積コンデンサの第１端子内にロードするステップ、
    前記駆動素子のゲート電圧を前記蓄積コンデンサの第２端子内にロードするステップ、
    基準信号を前記蓄積コンデンサの前記第１端子内にロードするステップ、および
    前記ロードしたデータ信号、前記ゲート電圧と、前記基準信号を前記駆動素子内に結合し、スレッショルド電圧と無関係の駆動電流を前記表示素子に提供するステップを含む表示素子の駆動方法。
  7. 前記ロードのステップは、前記基準信号を前記蓄積コンデンサの両端子に供給するためにスイッチ素子に供給された放電信号で始まる請求項６に記載の方法。
  8. 前記放電のステップは、前記トランジスタをオンにすることで、前記蓄積コンデンサの前記第１端子と第２端子の電圧を正常化する請求項７に記載の方法。
  9. 前記ゲート電圧と前記基準信号は、前記基準信号が前記蓄積コンデンサに供給された後、前記駆動素子に接続される請求項６に記載の方法。
  10. 前記ゲート電圧は、定電圧源の電圧と一時的電圧を含み、前記駆動素子は、前記蓄積コンデンサの前記第２端子に接続されたゲートと定電圧源に接続されたソースを含む請求項６に記載の方法。
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