JP2009086252A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像表示装置において、スイッチング素子のしきい値電圧シフトに起因するリーク電流の増加を抑止すること。
【解決手段】有機発光素子OLEDと、有機発光素子OLEDの発光を制御する駆動トランジスタTdと、駆動トランジスタTdに接続される容量Csと、有機発光素子OLEDに電源電圧を供給する電源線10と、有機発光素子OLEDの発光輝度に応じた画像データを出力する画像信号線14と、画像データを容量Csに供給するタイミングを制御するスイッチングトランジスタTsと、画像信号線14とスイッチングトランジスタTsとの間に直列に挿入されるスイッチングトランジスタTs_dumと、スイッチングトランジスタTsおよびスイッチングトランジスタTs_dumの導通を制御する走査線13と、を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】有機発光素子OLEDと、有機発光素子OLEDの発光を制御する駆動トランジスタTdと、駆動トランジスタTdに接続される容量Csと、有機発光素子OLEDに電源電圧を供給する電源線10と、有機発光素子OLEDの発光輝度に応じた画像データを出力する画像信号線14と、画像データを容量Csに供給するタイミングを制御するスイッチングトランジスタTsと、画像信号線14とスイッチングトランジスタTsとの間に直列に挿入されるスイッチングトランジスタTs_dumと、スイッチングトランジスタTsおよびスイッチングトランジスタTs_dumの導通を制御する走査線13と、を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、有機ELディスプレイ装置等の画像表示装置に関するものである。
従来から、発光層に注入された正孔と電子とが再結合することによって光を生じる機能を有する有機EL(Electroluminescence)素子を用いた画像表示装置が提案されている。
この種の画像表示装置では、例えばアモルファスシリコンや多結晶シリコン等で形成された薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下「TFT」という)や有機EL素子の一つである有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:以下「OLED」という)などが各画素を構成しており、各画素がマトリックス状に配置されている。そして、各画素に適切な電流値が設定されることにより、各画素の輝度が制御され、所望の画像が表示される(例えば、非特許文献1など)。
S.Ono,et al.(2003).Pixel Circuit for a−Si AM−OLED.Proceedings of IDW ’03,pp.255−258.
ところで、この種の画像表示装置で用いられるTFT(特にアモルファスシリコンの場合)では、ゲート−ソース間に高電圧の負バイアスが継続して印加された場合に、TFTのオン電圧を決定するしきい値電圧が負側にシフトしてしまうといった現象が生起することを本願発明者らは見出した。
例えば、OLEDの発光輝度に応じた画像データ電位の供給を制御するTFTのしきい値電圧が負方向にシフトした場合には、このTFTにおけるオフ電流(リーク電流)が増加する。その結果、OLEDに流れる発光電流が変動することとなって、コントラスト比が低下したり、輝度むらが発生したりする場合があるという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、TFTのしきい値電圧シフトに起因するリーク電流の増加を抑止することができる画像表示装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる画像表示装置は、発光素子と、前記発光素子の発光を制御する駆動素子と、前記駆動素子に接続される容量素子と、前記発光素子に電源電圧を供給する電源線と、前記発光素子の発光輝度に応じた画像データを出力する画像信号線と、前記画像データを前記容量素子に供給するタイミングを制御する第1スイッチング素子と、前記画像信号線と前記第1スイッチング素子との間に直列に挿入される第2スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の導通を制御する走査線と、を備えたことを特徴とする。
また、つぎの発明にかかる画像表示装置は、上記の発明において、一端が前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続端に接続され、他端が前記走査線に接続される第2容量素子をさらに備えたことを特徴とする。
また、つぎの発明にかかる画像表示装置は、上記の発明において、一端が前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続端に接続され、他端が前記第1容量素子に前記画像データが保持されている期間中、略一定の電位を維持する電位線に接続される第3容量素子をさらに備えたことを特徴とする。
また、つぎの発明にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記発光素子を発光させるときの前記電源電圧をVDD、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子をオン制御するときの制御電圧をVgHおよびオフ制御するときの制御電圧をVgLとするとき、前記第2容量素子の容量値C2と前記第3容量素子の容量値C3とが、次式による条件を満たしていることを特徴とする。
C2/(C2+C3)≦VDD/(VgH−VgL)
C2/(C2+C3)≦VDD/(VgH−VgL)
また、つぎの発明にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記第2容量素子、前記第3容量素子の少なくとも一つを寄生容量として利用する場合、前記発光素子を発光させるときの前記電源電圧VDDと、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子をオン制御するときの制御電圧VgHおよびオフ制御するときの制御電圧VgLとが、次式による条件を満たしていることを特徴とする。
VDD/(VgH−VgL)>C2/(C2+C3)
VDD/(VgH−VgL)>C2/(C2+C3)
本発明にかかる画像表示装置によれば、画像信号線と第1スイッチング素子との間に直列に挿入される第2スイッチング素子によって、第1スイッチング素子が受ける負電圧ストレスが軽減されるので、第1スイッチング素子のしきい値電圧シフトに起因するリーク電流の増加を抑止することができるという効果を奏する。
以下、本発明の好適な実施の形態にかかる画像表示装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(本願課題を解決するための画素回路の構成)
まず、本願課題を解決するための好適な画素回路の構成について説明する。図1は、本発明の好適な実施の形態にかかる画像表示装置の1画素を構成する画素回路の構成を示す図である。同図に示すように、この画素回路は、有機発光素子OLED、駆動トランジスタTd、保持容量Cs(容量素子)、保持容量Csと画像信号線14との電気的接続を制御するように直列に接続されたスイッチングトランジスタTs,Ts_dum、ならびにスイッチングトランジスタTsとスイッチングトランジスタTs_dumとの接続端に付加される付加容量Csel(第2容量素子)および付加容量Cz(第3容量素子)を備えるように構成されている。
まず、本願課題を解決するための好適な画素回路の構成について説明する。図1は、本発明の好適な実施の形態にかかる画像表示装置の1画素を構成する画素回路の構成を示す図である。同図に示すように、この画素回路は、有機発光素子OLED、駆動トランジスタTd、保持容量Cs(容量素子)、保持容量Csと画像信号線14との電気的接続を制御するように直列に接続されたスイッチングトランジスタTs,Ts_dum、ならびにスイッチングトランジスタTsとスイッチングトランジスタTs_dumとの接続端に付加される付加容量Csel(第2容量素子)および付加容量Cz(第3容量素子)を備えるように構成されている。
図1において、駆動トランジスタTdは、ゲート電極・ソース電極間に与えられる電位差に応じて有機発光素子OLEDに流れる電流量を制御するための駆動素子である。有機発光素子OLEDは、アノード層と、カソード層と、アノード層およびカソード層の間に介在され、有機材料からなる発光層とを少なくとも備えた構造を有している。アノード層およびカソード層の材料としては、AlまたはAlとNdとの合金、その他のAl合金、Cu、ITO(Indium Tin Oxide)、Mg,Ca,Al,IZO等の金属材料が用いられ、例えば、アノード層としてAlが、カソード層としてMgおよびCaの積層体が用いられる。また、発光層の材料としては、フタルシアニン、トリスアルミニウム錯体、ベンゾキノリノラト、ベリリウム錯体等の有機材料が用いられる。このような有機発光素子OLEDは、発光層に注入された正孔と電子とが再結合することによって光
を生じる機能を有する。
を生じる機能を有する。
駆動トランジスタTd、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumは、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)により構成される。なお、スイッチングトランジスタTsが本発明における第1のスイッチング素子に、スイッチングトランジスタTs_dumが本発明における第2のスイッチング素子にそれぞれ対応する。各薄膜トランジスタのチャネル(N型またはP型)については、N型、P型のいずれのタイプを用いてもよいが、本実施形態ではN型を用いる場合を一例として示している。
電源線10は、駆動トランジスタTdおよび保持容量Csの一端に所定電圧を供給する。走査線13は、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumを制御するための制御信号を供給する。画像信号線14は、有機発光素子OLEDの発光輝度に対応する画像信号(画像データ)を供給する。保持容量Csは、画像信号線14から供給された画像データ電位を保持する容量素子であり、例えば、保持容量Csの一端は電源線10に接続され、他端(図中の接続端Aを形成する)は駆動トランジスタTdのゲート電極(スイッチングトランジスタTsのドレイン電極でもある)に接続されている。
スイッチングトランジスタTs_dum、付加容量Csel,Czは、スイッチングトランジスタTsが受ける過度のストレス(後述する「負電圧ストレス」)を軽減するために付加されたTFTおよび容量素子である。スイッチングトランジスタTs_dumの一端を成すドレイン電極はスイッチングトランジスタTsのソース電極と接続され、その他端を成すソース電極は画像信号線14に接続されている。付加容量Cselの一端はスイッチングトランジスタTsとスイッチングトランジスタTs_dumの接続端(図中の接続端B)に接続され、他端は走査線13に接続されている。一方、付加容量Czの一端は、付加容量Cselと同様に接続端Bに接続され、他端は制御線15に接続されている。
なお、図1の構成では、有機発光素子OLEDのアノード電極側をグラウンド線に、カソード電極側を電源線10にそれぞれ接続するようにしているが、有機発光素子OLEDのアノード電極側を電源線10に、カソード電極側をグラウンド線にそれぞれ接続してもよいし、あるいは、有機発光素子OLEDの両側に電源線を接続し、両電源線の電位を変動させてもよい。
また、図1の構成では、有機発光素子OLEDのカソード電極と駆動トランジスタTdのドレイン電極とを接続するようなアノードコモンの構成としているが、駆動トランジスタTdのソース電極と有機発光素子OLEDのアノード電極とを接続するようなカソードコモンの構成としてもよい。
また、図1の構成では、付加容量Czの他端が制御線15に接続される構成を示しているが、この構成に限定されるものではない。制御線15としては、後述する書き込み期間において、一定の電位を供給できる機能を有していればよい。したがって、図1の構成であれば、付加容量Czの他端の接続先として、例えば電源線10を選択することができる。なお、電源線10に代わるものとしては、自身の画素回路における電源線だけでなく、他の画素回路の電源線であってもよい。
(基本画素回路の作用)
ここで、本実施の形態にかかる図1の画素回路の作用を説明する前に、図1の構成からスイッチングトランジスタTs_dum、付加容量Csel,Czを省略した画素回路(以下「基本画素回路」と称する)の作用について図2〜図5の各図面を参照して説明する。
ここで、本実施の形態にかかる図1の画素回路の作用を説明する前に、図1の構成からスイッチングトランジスタTs_dum、付加容量Csel,Czを省略した画素回路(以下「基本画素回路」と称する)の作用について図2〜図5の各図面を参照して説明する。
図2は、ここで定義した基本画素回路の構成を示す図であり、図3は、図2の画素回路の動作を説明するためのシーケンス図である。なお、図2の画素回路にあっては、一般的に、図3に示すようなDuty調節期間、書き込み期間および発光期間という3つの動作期間に区分される。これらの動作期間において、Duty調節期間および書き込み期間は、発光制御のための準備期間(非発光期間)として位置づけられ、この非発光期間と発光期間とを1フレームとするフレーム動作が画像表示装置の各画素回路において繰り返し実行され、図示を省略した画像表示装置の表示パネル上に所望の画像が表示される。
図3において、非発光期間では、電源線10がGNDに設定され、保持容量Csに記憶/保持されている前フレームの画像データ電位(Vdata’)を新たな画像データ電位(Vdata)に変更するための処理、すなわち発光輝度の変更処理が実行される。なお、発光輝度の変更処理は、書き込み期間において、画像信号線14の電位をVdLからVdataとすることにより実行される。一方、発光期間では、電源線10が−VDD(<GND)に設定され、かつ、保持容量Csに記憶/保持された画像データ電位が駆動トランジスタTdのゲート−ソース間に印加されることにより、有機発光素子OLEDが発光制御される。
つぎに、発光期間と非発光期間とにおいて、スイッチングトランジスタTsのゲート・ソース間に印加されるバイアス電圧(以下「Vgs」と表記)の変化について図4および
図5を参照して説明する。ここで、図4は、発光期間中において、基本画素回路の要部に生ずる電位および電位差を示す図であり、図5は、非発光期間(Duty調整期間)中において、基本画素回路の要部に生ずる電位および電位差を示す図である。なお、以下の説明において、ソースとはトランジスタに流れる電流パスの低電位側を指し、ドレインとはトランジスタに流れる電流パスの高電位側を指すものとする。したがって、ソースおよびドレインの電位の大小関係によって、トランジスタの端子の呼称が変更される場合もある。
図5を参照して説明する。ここで、図4は、発光期間中において、基本画素回路の要部に生ずる電位および電位差を示す図であり、図5は、非発光期間(Duty調整期間)中において、基本画素回路の要部に生ずる電位および電位差を示す図である。なお、以下の説明において、ソースとはトランジスタに流れる電流パスの低電位側を指し、ドレインとはトランジスタに流れる電流パスの高電位側を指すものとする。したがって、ソースおよびドレインの電位の大小関係によって、トランジスタの端子の呼称が変更される場合もある。
図4において、発光期間中では電源線10は−VDDに設定され、走査線13はVgLに設定される。また、保持容量CsにはVdataの電圧が記憶/保持されているので、発光期間中における接続端Aの電位Vaは、次式で表される。
Va=Vdata−VDD …(1)
Va=Vdata−VDD …(1)
したがって、発光期間中におけるスイッチングトランジスタTsのVgs(以下「Vgs_emit」と表記)は、次式で表される。
Vgs_emit=VgL−Va=VgL−(Vdata−VDD) …(2)
Vgs_emit=VgL−Va=VgL−(Vdata−VDD) …(2)
一方、図5において、非発光期間中では電源線10はGNDに設定され、走査線13はVgLに設定される。また、保持容量CsにはVdataの電圧(実際には、前回のフレームにおける画像データ電位Vdata’が保持されているが、説明の容易性の観点からVdata’=Vdataとする)が記憶/保持されているので、非発光期間中における接続端Aの電位Vaは、次式で表される。
Va=Vdata …(3)
Va=Vdata …(3)
したがって、非発光期間中におけるスイッチングトランジスタTsのVgs(以下「Vgs_vanish」と表記)は、次式で表される。
Vgs_vanish=VgL−Va=VgL−Vdata …(4)
Vgs_vanish=VgL−Va=VgL−Vdata …(4)
図3のシーケンス図にも示されるように、スイッチングトランジスタTsは、発光期間および非発光期間(書き込み期間(自身に対するデータ書き込み時のみ)を除く)において、オフに制御される。
ここで、スイッチングトランジスタTsをオフに制御するために必要なゲート・ソース間電圧をVgs_offで表す。すると、発光期間では、回路動作に必要な条件として以下の条件式を満足する必要がある。
Vgs_emit=VgL−(Vdata−VDD)≦Vgs_off …(5)
なお、上式における「Vgs_off」は、スイッチングトランジスタTsのV−I特性や画像表示装置の仕様などから設定される定数である。
Vgs_emit=VgL−(Vdata−VDD)≦Vgs_off …(5)
なお、上式における「Vgs_off」は、スイッチングトランジスタTsのV−I特性や画像表示装置の仕様などから設定される定数である。
上記(5)式を変形すると、
VgL≦(Vdata−VDD)+Vgs_off …(6)
となる。
VgL≦(Vdata−VDD)+Vgs_off …(6)
となる。
Vdataは、階調に応じた画像信号線14から供給される画像データ電位であり、通常、最低階調表示時に最低電位をとり、最高階調表示時に最高電位をとる。いま、最低電位をVdLとすると、VgLの満たすべき条件式は、上記(6)式のVdataにVdLを代入することにより、次式で表される。
VgL≦(VdL−VDD)+Vgs_off …(7)
すなわち、発光期間において、スイッチングトランジスタTsをオフに制御するためには、「VgL」を「VdL−VDD+Vgs_off」以下に設定すればよい。
VgL≦(VdL−VDD)+Vgs_off …(7)
すなわち、発光期間において、スイッチングトランジスタTsをオフに制御するためには、「VgL」を「VdL−VDD+Vgs_off」以下に設定すればよい。
なお、上記(5)式は、発光期間中のVgs(すなわちVgs_emit)のみに注目して算出した条件式であるが、この条件式は非発光期間においても自動的に満足する。なぜなら、上記(4)式および(5)式の関係式から、常に、
Vgs_vanish<Vgs_emit …(8)
の不等式が成立するため、(7)式を満足する「VgL」は、自動的に
Vgs_vanish<Vgs_off …(9)
を満足させることになるからである。
Vgs_vanish<Vgs_emit …(8)
の不等式が成立するため、(7)式を満足する「VgL」は、自動的に
Vgs_vanish<Vgs_off …(9)
を満足させることになるからである。
(スイッチングトランジスタTsが受けるストレス)
つぎに、スイッチングトランジスタTsが受けるストレスについて説明する。なお、このストレスは、後述のようにスイッチングトランジスタTsのゲート−ソース間に過度の負電圧が継続して印加されることに起因するものであり、以下「負電圧ストレス」と呼称する。
つぎに、スイッチングトランジスタTsが受けるストレスについて説明する。なお、このストレスは、後述のようにスイッチングトランジスタTsのゲート−ソース間に過度の負電圧が継続して印加されることに起因するものであり、以下「負電圧ストレス」と呼称する。
ここで、上記Vgs_vanish、Vgs_emit、およびVgs_offの3者間の関係を整理する。
まず、上記(5)式および(8)式から、次式に示す不等式の関係がある。
Vgs_vanish<Vgs_emit≦Vgs_off …(10)
また、上記(2)式および(4)式から、次式の関係も成立する。
Vgs_vanish=Vgs_emit−VDD …(11)
まず、上記(5)式および(8)式から、次式に示す不等式の関係がある。
Vgs_vanish<Vgs_emit≦Vgs_off …(10)
また、上記(2)式および(4)式から、次式の関係も成立する。
Vgs_vanish=Vgs_emit−VDD …(11)
したがって、上記(10)式および(11)式を満たすようなVgLが設定されるとき、非発光期間中においては、スイッチングトランジスタTsをオフに設定するよりもさらに低いゲート電位が印加されることとなる。すなわち、非発光期間中においては、過度の負電圧ストレスが加えられていることになる。特に、前フレームにおいて、高階調表示を行っていた場合には、Vdataに高電位が設定されているので、スイッチングトランジスタTsが受ける負電圧ストレスは大きくなる。
また、保持容量Csに記憶/保持されるVdataのうち、最高階調表示をVdHとし、最低階調表示をVdLとすると、スイッチングトランジスタTsに加えられる負電圧ス
トレスを表す最も厳しい条件式は、(4)次において、Vdata=VdHと置き、(6)式において、Vdata=VdLと置くことにより、
Vgs_vanish=VgL−VdH …(12)
VgL=VdL−VDD+Vgs_off …(13)
という関係式が得られ、さらに、(13)式を(12)式に代入することにより、
Vgs_vanish=(VdL−VDD+Vgs_off)−VdH
=(VdL−VdH)−VDD+Vgs_off …(14)
という関係式が得られる。
トレスを表す最も厳しい条件式は、(4)次において、Vdata=VdHと置き、(6)式において、Vdata=VdLと置くことにより、
Vgs_vanish=VgL−VdH …(12)
VgL=VdL−VDD+Vgs_off …(13)
という関係式が得られ、さらに、(13)式を(12)式に代入することにより、
Vgs_vanish=(VdL−VDD+Vgs_off)−VdH
=(VdL−VdH)−VDD+Vgs_off …(14)
という関係式が得られる。
例えば、典型的な値として、VdL=0[V]、VdH=10[V]、VDD=15[V]、Vgs_off=−5[V]を用いた場合には、VgL=(VdL−VDD)+Vgs_off=0−(15)−5=−20となるので、VgLとして、−20[V]程度に設定する必要がある。
また、この場合、Vgs_vanish=VgL−Vdata=−20−Vdataとなるが、Vdataには、VdL≦Vdata≦VdHの関係がある。したがって、最も厳しい場合を想定すると、Vgs_vanish=−20−VdH=−20−10=−30となり、スイッチングトランジスタTsへの負電圧ストレスが、−30[V]にも達することになる。
(負電圧ストレスによる特性変化)
図6は、負電圧ストレスが印加されたスイッチングトランジスタTsの特性変化を示す図である。より詳細には、60℃の環境下において、初期状態のI−V特性(波形K1)と、スイッチングトランジスタTsのゲート−ソース間に駆動時をシミュレートした電圧パルスを24時間継続して与えた直後のI−V特性(波形K1’)とをそれぞれプロットしたものである。なお、詳細な計算等については省略するが、初期状態の波形におけるしきい値電圧は“0.06V”であるのに対し、24時間後の波形におけるしきい値電圧は“−2.61V”である。したがって、24時間後の波形では初期状態の波形に比べて、“−2.67V”のしきい電圧シフトが生じたことになる。
図6は、負電圧ストレスが印加されたスイッチングトランジスタTsの特性変化を示す図である。より詳細には、60℃の環境下において、初期状態のI−V特性(波形K1)と、スイッチングトランジスタTsのゲート−ソース間に駆動時をシミュレートした電圧パルスを24時間継続して与えた直後のI−V特性(波形K1’)とをそれぞれプロットしたものである。なお、詳細な計算等については省略するが、初期状態の波形におけるしきい値電圧は“0.06V”であるのに対し、24時間後の波形におけるしきい値電圧は“−2.61V”である。したがって、24時間後の波形では初期状態の波形に比べて、“−2.67V”のしきい電圧シフトが生じたことになる。
このしきい値電圧シフトにより、最低階調を表示させたときであっても、スイッチングトランジスタTsは、画像信号線14と保持容量Csの間の接続を十分にオフさせることができなくなり、図7に示すような画像信号線14から保持容量Csに向かうリーク電流が流れることになる。
ここで、このリーク電流の大きさがどの程度の値をとるものか、図6に示す例から概算する。図6において、太実線N1はスイッチングトランジスタTsがオフとなるVgs=−5Vの位置に縦軸に平行に引いた直線である。したがって、波形K1と直線N1との交点M1は初期状態におけるリーク電流を表し、波形K1’と直線N1との交点M1’は24時間後のリーク電流を表すことになる。同図に示されるように、交点M1’の電流値は交点M1の電流値に比べて1桁以上増加している。
上記のようなリーク電流は、保持容量Csに流れ込み、接続端Aの電位を上昇させることになる。その結果、有機発光素子OLEDに流れる電流は増加し、画素回路の輝度が意図したよりも明るく発光してしまうので、コントラスト比の低下や輝度むらの発生といった表示異常が生起する可能性がある。
(本発明にかかる課題解決手法)
つぎに、上述した本発明にかかる課題、すなわち「TFTのしきい値電圧シフトに起因するリーク電流の増加を抑止する」という本願課題の解決手法について説明する。
つぎに、上述した本発明にかかる課題、すなわち「TFTのしきい値電圧シフトに起因するリーク電流の増加を抑止する」という本願課題の解決手法について説明する。
上記では、画像表示装置における表示異常の要因として、スイッチングトランジスタTsの特性変化について説明してきた。この特性変化は、スイッチングトランジスタTsのリーク電流の増加に起因することが大であり、スイッチングトランジスタTsに対する過度の負電圧ストレスが主因となって生起する現象である。つまり、画像表示装置に生起する表示異常を改善するためには、スイッチングトランジスタTsが受ける負電圧ストレス(特に、非発光期間中の負電圧ストレス)を軽減すればよいことになる。
そこで、本実施の形態では、前述の図1に示される、スイッチングトランジスタTs_dum、付加容量Cselおよび付加容量Czを設けることとしている。なお、これらの構成により、以下の作用が生ずる。
(1)画像信号線14と保持容量Csとの間に、2つの接続端が形成される。すなわち、スイッチングトランジスタTsと保持容量Csとが接続される接続端A、およびスイッチングトランジスタTsとスイッチングトランジスタTs_dumとが接続される接続端Bが形成されることになる。
(2)接続端Bと走査線13との間に設けられた付加容量Cselと、接続端Bと制御線15との間に設けられた付加容量Czとにより、接続端Bの電位Vbが調節され、スイッチングトランジスタTsに対する負電圧ストレスが軽減されることになる。なお、これらの付加容量Csel,Czは、スイッチングトランジスタTs_dumに対する負電圧ストレスをも軽減する作用がある。
(2)接続端Bと走査線13との間に設けられた付加容量Cselと、接続端Bと制御線15との間に設けられた付加容量Czとにより、接続端Bの電位Vbが調節され、スイッチングトランジスタTsに対する負電圧ストレスが軽減されることになる。なお、これらの付加容量Csel,Czは、スイッチングトランジスタTs_dumに対する負電圧ストレスをも軽減する作用がある。
(スイッチングトランジスタTs,Ts_dumが受ける負電圧ストレス)
つぎに、本実施の形態にかかる画素回路において、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumが受ける負電圧ストレスについて、発光期間および非発光期間に区別して説明する。
つぎに、本実施の形態にかかる画素回路において、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumが受ける負電圧ストレスについて、発光期間および非発光期間に区別して説明する。
(発光期間中の負電圧ストレス)
いま、発光期間中の接続端A,Bの各電位を「Va_emit」、「Vb_emit」と置くと、それぞれの大きさは次式で表すことができる。
Va_emit=Vdata−VDD …(15)
Vb_emit=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(16)
いま、発光期間中の接続端A,Bの各電位を「Va_emit」、「Vb_emit」と置くと、それぞれの大きさは次式で表すことができる。
Va_emit=Vdata−VDD …(15)
Vb_emit=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(16)
上式において、VgLは、発光期間中のVa_emitが
VgL−Va_emit≦Vgs_off …(17)
を満たすように設定された電圧である。
VgL−Va_emit≦Vgs_off …(17)
を満たすように設定された電圧である。
ただし、Va_emitとVb_emitとが、
Va_emit>Vb_emit …(18)
という値をとる場合には、
Vgs_emit=VgL−Va_emit<Vgs_off …(19)
VgL−Vb_emit>VgL−Va_emit …(20)
という両者の関係から、
VgL−Vb_emit>Vgs_off …(21)
となる場合もあり、スイッチングトランジスタTsのソースがA点からB点に変更され、接続端Aから接続端Bに向かうリーク電流が流れてしまうことになる。このリーク電流を防止するため、
Va_emit<Vb_emit …(22)
を満たすようにCsel,Czを設計することが好ましい。
具体的には、上記(15)式および(16)式から、
VDD<(Csel/(Csel+Cz))×(VgH−VgL) …(23)
の関係を満たすように、Csel,Czを設計すればよい。
Va_emit>Vb_emit …(18)
という値をとる場合には、
Vgs_emit=VgL−Va_emit<Vgs_off …(19)
VgL−Vb_emit>VgL−Va_emit …(20)
という両者の関係から、
VgL−Vb_emit>Vgs_off …(21)
となる場合もあり、スイッチングトランジスタTsのソースがA点からB点に変更され、接続端Aから接続端Bに向かうリーク電流が流れてしまうことになる。このリーク電流を防止するため、
Va_emit<Vb_emit …(22)
を満たすようにCsel,Czを設計することが好ましい。
具体的には、上記(15)式および(16)式から、
VDD<(Csel/(Csel+Cz))×(VgH−VgL) …(23)
の関係を満たすように、Csel,Czを設計すればよい。
なお、(15)式および(16)式から理解できるように、
VDD=(Csel/(Csel+Cz))×(VgH−VgL) …(24)
となる場合には、発光期間におけるスイッチングトランジスタTs,Ts_dumが受ける負電圧ストレスは、理論的には等しくなる。
VDD=(Csel/(Csel+Cz))×(VgH−VgL) …(24)
となる場合には、発光期間におけるスイッチングトランジスタTs,Ts_dumが受ける負電圧ストレスは、理論的には等しくなる。
(非発光期間中の負電圧ストレス)
また、非発光期間中の接続端A,Bの各電位を「Va_vanish」、「Vb_vanish」と置くと、それぞれの大きさは次式で表すことができる。
Va_vanish=Vdata …(25)
Vb_vanish=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL)
…(26)
また、非発光期間中の接続端A,Bの各電位を「Va_vanish」、「Vb_vanish」と置くと、それぞれの大きさは次式で表すことができる。
Va_vanish=Vdata …(25)
Vb_vanish=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL)
…(26)
ところで、スイッチングトランジスタTsが受ける負電圧ストレスは、発光期間よりも非発光期間の方が大きく、また、非発光期間の中でも前フレームにおいて高階調表示を行っていた場合が最も大きくなる。このことは、前述したとおりである。一方、この実施の形態の画素回路では、上記(25)式および(26)式の関係からも明らかなように、常時、
Va_vanish>Vb_vanish …(27)
という不等式が成立する。
したがって、スイッチングトランジスタTsのソースは接続端Aから接続端Bに変更されることとなり、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumの各ソースは、同一の接続端Bで一致する。この場合、上記(15)式と(26)式とを比較すれば明らかなように、発光期間におけるVb_emitと、非発光期間におけるVb_vanishとは一致する。したがって、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumが受ける負電圧ストレスは、発光期間において、スイッチングトランジスタTs_dumが受ける負電圧ストレスに等しくなる。
Va_vanish>Vb_vanish …(27)
という不等式が成立する。
したがって、スイッチングトランジスタTsのソースは接続端Aから接続端Bに変更されることとなり、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumの各ソースは、同一の接続端Bで一致する。この場合、上記(15)式と(26)式とを比較すれば明らかなように、発光期間におけるVb_emitと、非発光期間におけるVb_vanishとは一致する。したがって、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumが受ける負電圧ストレスは、発光期間において、スイッチングトランジスタTs_dumが受ける負電圧ストレスに等しくなる。
(負電圧ストレスの算出)
つぎに、基本画素回路のときと同一の条件を用いて、本実施の形態の画素回路における負電圧ストレスを算出する。なお、基本画素回路のときと同様に、VdL=0[V]、VdH=10[V]、VDD=15[V]、Vgs_off=−5[V]、VgL=−20[V]の値を用いる。また、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumをオンするときのゲート電位をVgHとして、VgH=15[V]の値を用いる。
つぎに、基本画素回路のときと同一の条件を用いて、本実施の形態の画素回路における負電圧ストレスを算出する。なお、基本画素回路のときと同様に、VdL=0[V]、VdH=10[V]、VDD=15[V]、Vgs_off=−5[V]、VgL=−20[V]の値を用いる。また、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumをオンするときのゲート電位をVgHとして、VgH=15[V]の値を用いる。
(負電圧ストレスの算出−発光期間中)
上記(15)式、(16)式において、VDD=−15,VgH=15、VgL=−20を代入すると、次式が得られる。
Va_emit=Vdata−15 …(28)
Vb_emit=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(15−(−20))=
Vdata−Csel/(Csel+Cz)×35 …(29)
いま、最も厳しい負電圧ストレスを考えているので、上記両式において、Vdata=VdH=10を代入すると、
スイッチングトランジスタTsでは、Vgs_emit=VgL−Va_emit=−20−(10−15)=−15[V]となる。
また、スイッチングトランジスタTs_dumでは、Vgs_emit=VgL−Vb_emit=−20−{10−Csel/(Csel+Cz)×35=−30+Csel/
(Csel+Cz)×35[V]となる。
なお、上記条件では、CselおよびCzを、Csel:Cz=3:4と設計することにより、スイッチングトランジスタTsおよびスイッチングトランジスタTs_dumに対する各負電圧ストレスが、理論上一致する。
上記(15)式、(16)式において、VDD=−15,VgH=15、VgL=−20を代入すると、次式が得られる。
Va_emit=Vdata−15 …(28)
Vb_emit=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(15−(−20))=
Vdata−Csel/(Csel+Cz)×35 …(29)
いま、最も厳しい負電圧ストレスを考えているので、上記両式において、Vdata=VdH=10を代入すると、
スイッチングトランジスタTsでは、Vgs_emit=VgL−Va_emit=−20−(10−15)=−15[V]となる。
また、スイッチングトランジスタTs_dumでは、Vgs_emit=VgL−Vb_emit=−20−{10−Csel/(Csel+Cz)×35=−30+Csel/
(Csel+Cz)×35[V]となる。
なお、上記条件では、CselおよびCzを、Csel:Cz=3:4と設計することにより、スイッチングトランジスタTsおよびスイッチングトランジスタTs_dumに対する各負電圧ストレスが、理論上一致する。
(負電圧ストレスの算出−非発光期間中)
上記(25)式、(26)式において、VgH=15、VgL=−20を代入すると、次式が得られる。
Va_vanish=Vdata …(30)
Vb_vanish=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×{15−(−20)
)=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×35 …(31)
なお、上述したように、非発光期間では、スイッチングトランジスタTsのソースが接続端Bに移動するので、スイッチングトランジスタTsおよびスイッチングトランジスタTs_dumに対する負電圧ストレスは一致する。したがって、上記(31)式に、Vdata=VdH=10を代入すると、
Vgs_vanish=VgL−Vb_vanish=−20−{10−Csel/(
Csel+Cz)×35=−30+Csel/(Csel+Cz)×35[V]となる。
上記(25)式、(26)式において、VgH=15、VgL=−20を代入すると、次式が得られる。
Va_vanish=Vdata …(30)
Vb_vanish=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×{15−(−20)
)=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×35 …(31)
なお、上述したように、非発光期間では、スイッチングトランジスタTsのソースが接続端Bに移動するので、スイッチングトランジスタTsおよびスイッチングトランジスタTs_dumに対する負電圧ストレスは一致する。したがって、上記(31)式に、Vdata=VdH=10を代入すると、
Vgs_vanish=VgL−Vb_vanish=−20−{10−Csel/(
Csel+Cz)×35=−30+Csel/(Csel+Cz)×35[V]となる。
このように、スイッチングトランジスタTs_dumと、付加容量Cselおよび付加容量Czを設けるようにした本実施の形態の画素回路では、スイッチングトランジスタTsが受ける負電圧ストレスの軽減が可能となる。なお、上述した内容を、基本画素回路と、本実施の形態の画素回路とに分けて整理すると、以下のとおりとなる。
(負電圧ストレスの最大値−基本画素回路)
ここで、各スイッチングトランジスタが受ける負電圧ストレスの最大値を、各スイッチングトランジスタのゲート−ソース間電圧の最小値(値が負で絶対値が最大値をとるもの)として定義する。このように定義した場合、基本画素回路における負電圧ストレス(Vst)は、非発光期間において最大となり、上記(12)式に基づいて、次式で与えられる。
Vst=VgL−VdH …(32)
ここで、各スイッチングトランジスタが受ける負電圧ストレスの最大値を、各スイッチングトランジスタのゲート−ソース間電圧の最小値(値が負で絶対値が最大値をとるもの)として定義する。このように定義した場合、基本画素回路における負電圧ストレス(Vst)は、非発光期間において最大となり、上記(12)式に基づいて、次式で与えられる。
Vst=VgL−VdH …(32)
(負電圧ストレスの最大値−本実施の形態の画素回路−スイッチングトランジスタTs)
本実施の形態の画素回路において、スイッチングトランジスタTsが受ける負電圧ストレスの最大値は、非発光期間中において最大となり、上記(26)式に基づいて、次式で与えられる。
Vst=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(33)
本実施の形態の画素回路において、スイッチングトランジスタTsが受ける負電圧ストレスの最大値は、非発光期間中において最大となり、上記(26)式に基づいて、次式で与えられる。
Vst=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(33)
(負電圧ストレスの最大値−本実施の形態の画素回路−スイッチングトランジスタTs_dum)
また、スイッチングトランジスタTs_dumが受ける負電圧ストレスの最大値は、非発光期間中において最大となり、スイッチングトランジスタTsのときと同様、上記(26)式に基づいて、次式で与えられる。
Vst=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(34)
また、スイッチングトランジスタTs_dumが受ける負電圧ストレスの最大値は、非発光期間中において最大となり、スイッチングトランジスタTsのときと同様、上記(26)式に基づいて、次式で与えられる。
Vst=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(34)
(Csel,Czの選定に関する考察)
本実施の形態にかかる構成を採用した場合、付加容量Csel,Czに関して、以下に示すような値のものを選択することが好ましい。
本実施の形態にかかる構成を採用した場合、付加容量Csel,Czに関して、以下に示すような値のものを選択することが好ましい。
(Csel,Czの選定−発光期間)
発光期間中における接続端A,Bの電位は、上記(15)式、(16)式で表すことが
できる。
Va_emit=Vdata−VDD …(15)(再掲)
Vb_emit=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(16)(再掲)
一方、発光期間中に、接続端A側から接続端B側に向かうリーク電流を小さくするためには、Va_emit≦Vb_emitの関係を満足することが好ましい。この条件を、(15)式、(16)式に当てはめると、以下の条件式が導かれる。
Csel/(Csel+Cz)≦VDD/(VgH−VgL) …(35)
したがって、付加容量Csel,Czは、この(35)式を満足するように設定することが好ましい。
発光期間中における接続端A,Bの電位は、上記(15)式、(16)式で表すことが
できる。
Va_emit=Vdata−VDD …(15)(再掲)
Vb_emit=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL) …(16)(再掲)
一方、発光期間中に、接続端A側から接続端B側に向かうリーク電流を小さくするためには、Va_emit≦Vb_emitの関係を満足することが好ましい。この条件を、(15)式、(16)式に当てはめると、以下の条件式が導かれる。
Csel/(Csel+Cz)≦VDD/(VgH−VgL) …(35)
したがって、付加容量Csel,Czは、この(35)式を満足するように設定することが好ましい。
(Csel,Czの選定−非発光期間)
非発光期間中における接続端A,Bの電位は、上記(25)式、(26)式で表すことができる。
Va_vanish=Vdata …(25)(再掲)
Vb_vanish=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL)
…(26)(再掲)
一方、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumが共にオフの状態を継続するためには、スイッチングトランジスタTs,Ts_dum共に、Vgs_vanish<Vgs_offを満たすことが好ましい。このとき、
Vgs=VgL−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL))≦
Vgs_off …(36)
という条件式が与えられ、この条件式を満たすCsel,Czとして、
Csel/(Csel+Cz)≦(Vgs_off−VgL+Vdata)×(VgH−VgL) …(37)
という条件式が得られる。
ここで、Vdataは階調に応じた電圧値をとるが、上式では最低階調表示時のときに、最も厳しい条件となるので、上記(37)式の“Vdata”に“VdL”を代入することにより、
Csel/(Csel+Cz)≦(Vgs_off−VgL+VdL)/(VgH−VgL)) …(38)
という条件式が得られる。
ところが、VgLは、上記(7)式に示した、
VgL≦(VdL−VDD)+Vgs_off …(7)(再掲)
を満たすように設定されるので、上記(7)式において、等号が成立する場合、すなわち、“VgL”に“(VdL−VDD)+Vgs_off”を代入することで、以下の条件式が導かれる。
Csel/(Csel+Cz)≦VDD/(VgH−VgL) …(39)
なお、この条件式は、上記(35)式と同一である。つまり、付加容量Csel,Czの選定に関する条件は、発光期間または非発光期間の何れかを考慮することで十分となる。なお、付加容量Csel,Czの選定に関し、(35)式および(39)式において、等号が成立する条件、すなわち、
Csel/(Csel+Cz)=VDD/(VgH−VgL) …(40)
を満足する付加容量Csel,Czを選定することがより好ましい条件となる。このような付加容量Csel,Czを選定することにより、負電圧ストレスの軽減効果を増大することができるとともに、発光期間に流れる可能性のあるリーク電流を阻止あるいは軽減し、発光期間と非発光期間期間における負電圧ストレスを均一化することが可能となる。
非発光期間中における接続端A,Bの電位は、上記(25)式、(26)式で表すことができる。
Va_vanish=Vdata …(25)(再掲)
Vb_vanish=Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL)
…(26)(再掲)
一方、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumが共にオフの状態を継続するためには、スイッチングトランジスタTs,Ts_dum共に、Vgs_vanish<Vgs_offを満たすことが好ましい。このとき、
Vgs=VgL−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL))≦
Vgs_off …(36)
という条件式が与えられ、この条件式を満たすCsel,Czとして、
Csel/(Csel+Cz)≦(Vgs_off−VgL+Vdata)×(VgH−VgL) …(37)
という条件式が得られる。
ここで、Vdataは階調に応じた電圧値をとるが、上式では最低階調表示時のときに、最も厳しい条件となるので、上記(37)式の“Vdata”に“VdL”を代入することにより、
Csel/(Csel+Cz)≦(Vgs_off−VgL+VdL)/(VgH−VgL)) …(38)
という条件式が得られる。
ところが、VgLは、上記(7)式に示した、
VgL≦(VdL−VDD)+Vgs_off …(7)(再掲)
を満たすように設定されるので、上記(7)式において、等号が成立する場合、すなわち、“VgL”に“(VdL−VDD)+Vgs_off”を代入することで、以下の条件式が導かれる。
Csel/(Csel+Cz)≦VDD/(VgH−VgL) …(39)
なお、この条件式は、上記(35)式と同一である。つまり、付加容量Csel,Czの選定に関する条件は、発光期間または非発光期間の何れかを考慮することで十分となる。なお、付加容量Csel,Czの選定に関し、(35)式および(39)式において、等号が成立する条件、すなわち、
Csel/(Csel+Cz)=VDD/(VgH−VgL) …(40)
を満足する付加容量Csel,Czを選定することがより好ましい条件となる。このような付加容量Csel,Czを選定することにより、負電圧ストレスの軽減効果を増大することができるとともに、発光期間に流れる可能性のあるリーク電流を阻止あるいは軽減し、発光期間と非発光期間期間における負電圧ストレスを均一化することが可能となる。
(負電圧ストレスによる特性変化)
図8は、本実施の形態の画素回路に使用されたスイッチングトランジスタTsの特性変
化を示す図である。より詳細には、60℃の環境下において、初期状態のI−V特性(波形L1:Ts,波形L2:Ts_dum)と、スイッチングトランジスタTsのゲート−ソース間に駆動時をシミュレートした電圧パルスを24時間継続して与えた直後のI−V特性(波形L1':Ts,波形L2':Ts_dum)とをそれぞれプロットしたものである。
図8は、本実施の形態の画素回路に使用されたスイッチングトランジスタTsの特性変
化を示す図である。より詳細には、60℃の環境下において、初期状態のI−V特性(波形L1:Ts,波形L2:Ts_dum)と、スイッチングトランジスタTsのゲート−ソース間に駆動時をシミュレートした電圧パルスを24時間継続して与えた直後のI−V特性(波形L1':Ts,波形L2':Ts_dum)とをそれぞれプロットしたものである。
図8において、スイッチングトランジスタTs,Ts_dumの両者共に、負方向に向かうしきい値電圧シフトが見られるが、図6の特性との比較から明らかなように、しきい値電圧のシフト量は低減している。なお、詳細な計算等については省略するが、スイッチングトランジスタTsにおいては、初期状態の波形および24時間後の波形におけるそれぞれのしきい値電圧は“0.43V”、“−0.43V”であり、しきい電圧シフトは“−0.86V”となる。同様に、スイッチングトランジスタTs_dumにおいては、初期状態の波形および24時間後の波形におけるそれぞれのしきい値電圧は“0.93V”、“−0.21V”であり、しきい電圧シフトは“−1.14V”となる。図6に示す基本画素回路におけるスイッチングトランジスタTsのしきい電圧シフトが“−2.67V”であったのを考えると、本実施の形態の画素回路によって、しきい電圧シフトが改善されていることが明らかとなる。
<画素回路の平面構成>
図9は、本実施の形態にかかる画像表示装置における画素回路の概略平面図の一例である。図9に示す概略平面図では、行列状に配列された複数の画素回路群の中から、行および列方向に配列された4(=2×2)個の画素を抽出するとともに、スイッチングトランジスタTs、ならびに基本画素回路に付加されたスイッチングトランジスタTs_dumおよび付加容量Csel,Czを示している。なお図1では、付加容量Czの他端は制御線と接続されているが、図9では、隣接する画素回路の電源線を制御線の代わりに利用した例を示している。
<画素回路の平面構成>
図9は、本実施の形態にかかる画像表示装置における画素回路の概略平面図の一例である。図9に示す概略平面図では、行列状に配列された複数の画素回路群の中から、行および列方向に配列された4(=2×2)個の画素を抽出するとともに、スイッチングトランジスタTs、ならびに基本画素回路に付加されたスイッチングトランジスタTs_dumおよび付加容量Csel,Czを示している。なお図1では、付加容量Czの他端は制御線と接続されているが、図9では、隣接する画素回路の電源線を制御線の代わりに利用した例を示している。
図9に示す各画素回路では、図示を省略した素子基板上にゲートメタル層40〜44、アモルファスシリコン(以下「a−Si」と表記」)層51〜58および信号メタル層61〜74などが形成されている。これらの各層の中で、電源線10はゲートメタル層40〜42によって構成され、走査線13はゲートメタル層43,44によって構成され、画像信号線14は信号メタル層61,66によって構成されている。
また、図1において、スイッチングトランジスタTsは、ソース(ドレイン)が信号メタル層63に接続され、ドレイン(ソース)が信号メタル層62に接続され、ゲートがゲートメタル層43に接続されている。一方、スイッチングトランジスタTs_dumは、ソースが信号メタル層62に接続され、ドレインが信号メタル層61に接続され、ゲートがゲートメタル層43に接続されている。付加容量Cselは、一端側が信号メタル層62に接続され、他端側がゲートメタル層43に接続されている。また、付加容量Czは、一端側が信号メタル層62に接続され、他端側がゲートメタル層40に接続されている。すなわち、本画素回路では、付加容量Czの他端は、隣接する画素回路の電源線を利用した接続構成として、配線構造の簡素化を図っている。
なお、これまでの説明では、図2に示す基本画素回路に、スイッチングトランジスタTs_dumと、付加容量Csel,Czとを新たに付加するものとして説明してきたが、付加容量Csel,Czについては画素回路を形成する際に必然的に生ずる寄生容量を利用するようにしてもよい。寄生容量を利用することにより、回路面積を小さくすることができるという効果が得られる。
また、寄生容量を利用する場合、付加容量Cselを寄生容量として利用し、付加容量Czのみを付加する構成としてもよく、逆に、付加容量Czを寄生容量として利用し、付
加容量Cselのみを付加する構成としてもよい。また、付加容量Csel,Czの両者を寄生容量として構成してもよい。なお、寄生容量は、プロセス上生成されるものであり、その大きさを極めて正確にコントロールすることは難しい。このため、付加容量Csel,Czとしては、上記(39)式を満足する範囲内で、ある程度のマージンを有する容量値を選定した設計を行うことが好ましい。すなわち、付加容量Csel,Czの少なくとも一つを寄生容量として利用する場合には、寄生容量のバラツキを考慮し、つぎの不等式を満足するように、電源線電圧“VDD”、およびスイッチングトランジスタTs,Ts_dumをオン制御するときのゲート電圧(VgH)とオフ制御するときのゲート電圧(VgL)との差“VgH−VgL”を決定することが好ましい。
VDD/(VgH−VgL)>Csel/(Csel+Cz) …(41)
加容量Cselのみを付加する構成としてもよい。また、付加容量Csel,Czの両者を寄生容量として構成してもよい。なお、寄生容量は、プロセス上生成されるものであり、その大きさを極めて正確にコントロールすることは難しい。このため、付加容量Csel,Czとしては、上記(39)式を満足する範囲内で、ある程度のマージンを有する容量値を選定した設計を行うことが好ましい。すなわち、付加容量Csel,Czの少なくとも一つを寄生容量として利用する場合には、寄生容量のバラツキを考慮し、つぎの不等式を満足するように、電源線電圧“VDD”、およびスイッチングトランジスタTs,Ts_dumをオン制御するときのゲート電圧(VgH)とオフ制御するときのゲート電圧(VgL)との差“VgH−VgL”を決定することが好ましい。
VDD/(VgH−VgL)>Csel/(Csel+Cz) …(41)
<他の画素回路への適用例(回路例1)>
図10は、図2とは異なる他の基本画素回路の構成例を示す図である。図10に示す基本画素回路は、図2の構成に加え、駆動トランジスタTdのしきい値電圧を検出するための制御用トランジスタTth、検出したしきい値電圧を保持するための容量Cs1、および制御用トランジスタTthを制御するためのTth制御線12を備えている。このような3個のトランジスタを有する画素回路では、破線部81で示されるスイッチングトランジスタTsと容量Cs2とによる接続構成部を有している。このため、本実施の形態にかかる画素回路のように、画像信号線14とスイッチングトランジスタTsとの間に新たなスイッチングトランジスタを挿入することで、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。なお、この画素回路の場合、付加容量Czは不要であり、付加容量Cselとして、寄生容量を利用するか、新たな容量素子を形成してもよい。
図10は、図2とは異なる他の基本画素回路の構成例を示す図である。図10に示す基本画素回路は、図2の構成に加え、駆動トランジスタTdのしきい値電圧を検出するための制御用トランジスタTth、検出したしきい値電圧を保持するための容量Cs1、および制御用トランジスタTthを制御するためのTth制御線12を備えている。このような3個のトランジスタを有する画素回路では、破線部81で示されるスイッチングトランジスタTsと容量Cs2とによる接続構成部を有している。このため、本実施の形態にかかる画素回路のように、画像信号線14とスイッチングトランジスタTsとの間に新たなスイッチングトランジスタを挿入することで、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。なお、この画素回路の場合、付加容量Czは不要であり、付加容量Cselとして、寄生容量を利用するか、新たな容量素子を形成してもよい。
<他の画素回路への適用例(回路例2)>
図11は、図2および図10とは異なる他の画素回路の構成例を示す図である。図11に示す基本画素回路は、図10の構成に加え、容量Cs1の一端の接続先を変更するための制御用トランジスタTqおよび、この制御用トランジスタTqを制御するためのマージ線12を備えている。このような4個のトランジスタを有する画素回路においても、破線部82で示されるスイッチングトランジスタTsと容量Cs2とによる接続構成部を有している。このため、本実施の形態にかかる画素回路のように、画像信号線14とスイッチングトランジスタTsとの間に新たなスイッチングトランジスタを挿入することで、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。なお、この画素回路の場合においても、付加容量Czは不要であり、付加容量Cselとして、寄生容量を利用するか、新たな容量素子を形成してもよい。
図11は、図2および図10とは異なる他の画素回路の構成例を示す図である。図11に示す基本画素回路は、図10の構成に加え、容量Cs1の一端の接続先を変更するための制御用トランジスタTqおよび、この制御用トランジスタTqを制御するためのマージ線12を備えている。このような4個のトランジスタを有する画素回路においても、破線部82で示されるスイッチングトランジスタTsと容量Cs2とによる接続構成部を有している。このため、本実施の形態にかかる画素回路のように、画像信号線14とスイッチングトランジスタTsとの間に新たなスイッチングトランジスタを挿入することで、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。なお、この画素回路の場合においても、付加容量Czは不要であり、付加容量Cselとして、寄生容量を利用するか、新たな容量素子を形成してもよい。
<他の動作例>
図12は、本発明にかかる画素回路の他の動作例を説明するためのシーケンス図である。図12に示すシーケンス図は、図3に示すシーケンス図と比較して、走査線13の制御方法が異なっている。具体的に図12のシーケンス図は、スイッチングトランジスタTsのオフ電位VgLを、発光期間中(このときのオフ電位をVgL1とする)と非発光期間中(このときのオフ電位をVgL2とする)とで2段階に分けている点で図3に示すシーケンス図と異なっている。
図12は、本発明にかかる画素回路の他の動作例を説明するためのシーケンス図である。図12に示すシーケンス図は、図3に示すシーケンス図と比較して、走査線13の制御方法が異なっている。具体的に図12のシーケンス図は、スイッチングトランジスタTsのオフ電位VgLを、発光期間中(このときのオフ電位をVgL1とする)と非発光期間中(このときのオフ電位をVgL2とする)とで2段階に分けている点で図3に示すシーケンス図と異なっている。
上述したように、発光期間中のスイッチングトランジスタTsをオフに制御するためには、
VgL1=VdL−VDD+Vgs_off …(42)
となるように設定され、このときのスイッチングトランジスタTsへのストレスは、
Vgs_emit’=VgL1−(Vdata−VDD) …(43)
と表される。
一方、非発光期間中のスイッチングトランジスタへの負電圧ストレスは、
Vgs_vanish’=VgL2−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL2)) …(44)
となる。
VgL1=VdL−VDD+Vgs_off …(42)
となるように設定され、このときのスイッチングトランジスタTsへのストレスは、
Vgs_emit’=VgL1−(Vdata−VDD) …(43)
と表される。
一方、非発光期間中のスイッチングトランジスタへの負電圧ストレスは、
Vgs_vanish’=VgL2−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL2)) …(44)
となる。
ここで、図3に示すシーケンス図における非発光期間中の負電圧ストレスVgs_vanishと、図12に示すシーケンス図における非発光期間中の負電圧ストレスVgs_vanish’とを比較する。
図3に示すシーケンス図における非発光期間中の負電圧ストレスVgs_vanishは、
Vgs_vanish=VgL1−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL1)) …(45)
と表される。
図3に示すシーケンス図における非発光期間中の負電圧ストレスVgs_vanishは、
Vgs_vanish=VgL1−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL1)) …(45)
と表される。
一方、図12に示すシーケンス図における非発光期間中の負電圧ストレスVgs_vanish’は、上記(44)式から、
Vgs_vanish’=VgL2−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL2)) …(44)(再掲)
と表される。したがって両者の差は、
Vgs_vanish’−Vgs_vanish=(VgL2−VgL1)×(1−Cs
el/(Csel+Cz)) …(46)
となる。
Vgs_vanish’=VgL2−(Vdata−Csel/(Csel+Cz)×(VgH−VgL2)) …(44)(再掲)
と表される。したがって両者の差は、
Vgs_vanish’−Vgs_vanish=(VgL2−VgL1)×(1−Cs
el/(Csel+Cz)) …(46)
となる。
したがって、「VgL2>VgL1」という条件を満たせば、図12に示すシーケンス図における非発光期間中の負電圧ストレスVgs_vanish’が、図3に示すシーケンス図における非発光期間中の負電圧ストレスVgs_vanishより負電圧ストレスが軽減されることがわかる。
このように発光期間中と非発光期間中とで走査線13のオフ電位を、VgL1(発光期間中)とVgL2(非発光期間中)の2段階に分けるとともに「VgL2>VgL1」の条件を満たすように制御することで、スイッチングトランジスタTsの負電圧ストレスをさらに低減させることができる。
以上のように、本発明にかかる画像表示装置は、TFTのしきい値電圧シフトに起因するリーク電流の増加を抑止することができる発明として有用である。
10 電源線
11 Tth制御線
12 マージ線
13 走査線
14 画像信号線
15 制御線
40〜44 ゲートメタル層
51〜58 a−Si層
61〜74 信号メタル層
Cs,Cs1,Cs2 容量
Csel,Cz 付加容量
OLED 有機発光素子
Td 駆動トランジスタ
Ts,Ts_dum スイッチングトランジスタ
Tth,Tq 制御用トランジスタ
11 Tth制御線
12 マージ線
13 走査線
14 画像信号線
15 制御線
40〜44 ゲートメタル層
51〜58 a−Si層
61〜74 信号メタル層
Cs,Cs1,Cs2 容量
Csel,Cz 付加容量
OLED 有機発光素子
Td 駆動トランジスタ
Ts,Ts_dum スイッチングトランジスタ
Tth,Tq 制御用トランジスタ
Claims (6)
- 発光素子と、
前記発光素子の発光を制御する駆動素子と、
前記駆動素子に接続される容量素子と、
前記発光素子に電源電圧を供給する電源線と、
前記発光素子の発光輝度に応じた画像データを出力する画像信号線と、
前記画像データを前記容量素子に供給するタイミングを制御する第1スイッチング素子と、
前記画像信号線と前記第1スイッチング素子との間に直列に挿入される第2スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子の導通を制御する走査線と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 一端が前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続端に接続され、他端が前記走査線に接続される第2容量素子をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 一端が前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続端に接続され、他端が前記第1容量素子に前記画像データが保持されている期間中、略一定の電位を維持する電位線に接続される第3容量素子をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記発光素子を発光させるときの前記電源電圧をVDD、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子をオン制御するときの制御電圧をVgHおよびオフ制御するときの制御電圧をVgLとするとき、
前記第2容量素子の容量値C2と前記第3容量素子の容量値C3とが、次式による条件を満たしていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像表示装置。
C2/(C2+C3)≦VDD/(VgH−VgL) - 前記第2容量素子、前記第3容量素子の少なくとも一つを寄生容量として利用する場合、前記発光素子を発光させるときの前記電源電圧VDDと、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子をオン制御するときの制御電圧VgHおよびオフ制御するときの制御電圧VgLとが、次式による条件を満たしていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像表示装置。
VDD/(VgH−VgL)>C2/(C2+C3) - 前記第1スイッチング素子および第2スイッチング素子を、発光期間中にオフ制御するときの制御電圧をVgL1、非発光期間中にオフ制御するときの制御電圧をVgL2とするとき、次式による条件を満たしていることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
VgL1<VgL2
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011170133A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Sony Corp | 電気光学装置及び電気光学装置の駆動方法、並びに電子機器 |
| WO2012056497A1 (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | パナソニック株式会社 | アクティブマトリクス基板の検査方法 |
| WO2012056496A1 (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | パナソニック株式会社 | 表示装置 |
| WO2013171936A1 (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | 表示装置 |
| CN110910825A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示面板及显示装置 |
| WO2021164699A1 (zh) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 像素驱动电路及其制作方法、显示面板和显示设备 |
-
2007
- 2007-09-28 JP JP2007255399A patent/JP2009086252A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011170133A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Sony Corp | 電気光学装置及び電気光学装置の駆動方法、並びに電子機器 |
| WO2012056497A1 (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | パナソニック株式会社 | アクティブマトリクス基板の検査方法 |
| WO2012056496A1 (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | パナソニック株式会社 | 表示装置 |
| CN102652332A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-08-29 | 松下电器产业株式会社 | 显示装置 |
| CN102656624A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-09-05 | 松下电器产业株式会社 | 有源矩阵基板的检查方法 |
| US8344975B2 (en) | 2010-10-28 | 2013-01-01 | Panasonic Corporation | EL display device with voltage variation reduction transistor |
| JP5230841B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2013-07-10 | パナソニック株式会社 | 表示装置 |
| JP5241959B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2013-07-17 | パナソニック株式会社 | アクティブマトリクス基板の検査方法 |
| US8537151B2 (en) | 2010-10-28 | 2013-09-17 | Panasonic Corporation | Inspection method |
| WO2013171936A1 (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | パナソニック株式会社 | 表示装置 |
| JPWO2013171936A1 (ja) * | 2012-05-15 | 2016-01-07 | 株式会社Joled | 表示装置 |
| US9679518B2 (en) | 2012-05-15 | 2017-06-13 | Joled Inc. | Display device |
| CN110910825A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示面板及显示装置 |
| US11037491B1 (en) | 2019-12-10 | 2021-06-15 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Display panel and display device |
| WO2021164699A1 (zh) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 像素驱动电路及其制作方法、显示面板和显示设备 |
| US12131698B2 (en) | 2020-02-18 | 2024-10-29 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Pixel driving circuit and manufacturing method thereof, display panel, and display apparatus |
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