(57)【要約】【課題】  画素の開口率ならびに実質的な発光デューティを十分に確保することができると共に、自発光素子に対して効果的に逆バイアス電圧を印加することが可能な画素構成を備えた表示パネルの駆動装置を提供すること。【解決手段】  各画素１０には、走査ドライバから１２の走査選択信号を受けて、データドライバ１１から供給されるデータ信号に基づいた電荷を発光維持用コンデンサＣ1 に書き込む走査選択トランジスタＴr2と、前記発光維持用コンデンサＣ1 に書き込まれた電荷に基づいて自発光素子Ｅ1 に対して発光駆動電流を供給する発光駆動用トランジスタＴr1と、前記発光維持用コンデンサＣ1 に書き込まれた前記データ信号に基づいた電荷を徐々に放電させる電荷放電素子Ｒ1 とが具備されている。前記発光駆動用トランジスタＴr1は、所定のゲート・ソース間電圧を境にしてオンまたはオフ動作してスイッチング機能が果たされるデジタル動作領域で動作するように設定されている。【選択図】  図９
2006119326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査選択線と複数のデータ線の各交差位置に、自発光素子をそれぞれに含む画素をマトリクス状に配置して構成された表示パネルの駆動装置であって、前記各画素には、
走査ドライバからの走査選択信号を受けて、データドライバから供給されるデータ信号に基づいた電荷を発光維持用コンデンサに書き込む走査選択トランジスタと、
前記発光維持用コンデンサに書き込まれた電荷に基づいて自発光素子に対して発光駆動電流を供給する発光駆動用トランジスタと、
前記発光維持用コンデンサに書き込まれた前記データ信号に基づいた電荷を徐々に放電させる電荷放電素子とが具備され、
前記発光駆動用トランジスタがデジタル動作領域で動作するように設定され、所定のゲート・ソース間電圧を境にしてオンまたはオフ動作するスイッチング機能が果たされるように構成されていることを特徴とする表示パネルの駆動装置。
【請求項２】
前記電荷放電素子が発光維持用コンデンサに並列接続された抵抗素子であり、当該抵抗素子が前記発光維持用コンデンサと共に時定数回路を構成し、前記コンデンサに書き込まれる最大レベルの電荷量の状態における前記時定数回路の放電特性が、１フレームもしくは１サブフレームの期間以上となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載された表示パネルの駆動装置。
【請求項３】
前記データ信号に基づいて発光維持用コンデンサに書き込まれた電荷に応じて、１フレームもしくは１サブフレームの期間内における前記自発光素子の発光期間が決定されるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された表示パネルの駆動装置。
【請求項４】
前記発光維持用コンデンサに対して、前記データ信号に基づいた電荷を書き込む直前に、前記発光維持用コンデンサの電荷を放電させる電荷放電期間が設定されるように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された表示パネルの駆動装置。
【請求項５】
前記電荷放電期間においては、前記走査選択トランジスタを介して前記発光維持用コンデンサの両端が同電位となる電位を印加する動作が実行されることを特徴とする請求項４に記載された表示パネルの駆動装置。
【請求項６】
前記発光駆動用トランジスタをオン動作させると共に、当該発光駆動用トランジスタを介して前記自発光素子の発光時とは逆方向の電位を前記自発光素子に対して印加する逆バイアス電圧印加期間が設定されるように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された表示パネルの駆動装置。
【請求項７】
前記自発光素子は、少なくても一層以上の発光機能層を有する有機ＥＬ素子によって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載された表示パネルの駆動装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載された表示パネルの駆動装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
複数の走査選択線と複数のデータ線の各交差位置に、自発光素子をそれぞれに含む画素をマトリクス状に配置して構成された表示パネルの駆動方法であって、前記各画素には、
走査ドライバからの走査選択信号を受けて、データドライバから供給されるデータ信号に基づいた電荷を発光維持用コンデンサに書き込む走査選択トランジスタと、
前記発光維持用コンデンサに書き込まれた電荷に基づいて自発光素子に対して発光駆動電流を供給する発光駆動用トランジスタと、
前記発光維持用コンデンサに書き込まれた前記データ信号に基づいた電荷を徐々に放電させる電荷放電素子とが具備され、
前記発光駆動用トランジスタがデジタル動作領域で動作するように設定されることで、所定のゲート・ソース間電圧を境にしてオンまたはオフ動作するスイッチング機能を果たすように制御されることを特徴とする表示パネルの駆動方法。
【請求項１０】
前記電荷放電素子が発光維持用コンデンサに並列接続された抵抗素子であり、当該抵抗素子が前記発光維持用コンデンサと共に時定数回路を構成し、前記コンデンサに書き込まれる最大レベルの電荷量の状態における前記時定数回路の放電特性が、１フレームもしくは１サブフレームの期間以上となるように設定されていることを特徴とする請求項９に記載された表示パネルの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画素を構成する自発光素子を例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）によってアクティブ駆動させる表示パネルに関し、特に画素の開口率および発光デューティを向上させることができる表示パネルの駆動装置および駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や携帯型情報端末機（ＰＤＡ）などの普及によって、高精細な画像表示機能を有し、薄型かつ低消費電力を実現することができる表示パネルの需要が増大しており、従来より液晶表示パネルがその要求を満たすものとして多くの製品に採用されてきた。一方、昨今においては自発光型表示素子であるという特質を生かした有機ＥＬ素子を利用した表示パネルが製品化され、これが従来の液晶表示パネルに代わる次世代の表示パネルとして注目されている。これは素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐え得る高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。
【０００３】
前記した有機ＥＬ素子は、基本的にはガラス等の透明基板上に、例えばＩＴＯによる透明電極と発光機能層と金属電極とが順次積層されることで構成されている。そして、前記発光機能層は、有機発光層の単一層、あるいは有機正孔輸送層と有機発光層からなる二層構造、または有機正孔輸送層と有機発光層および有機電子輸送層からなる三層構造、さらにこれらの適切な層間に電子もしくは正孔の注入層を挿入した多層構造になされる場合もある。
【０００４】
前記した有機ＥＬ素子は、電気的にはダイオード特性を有する発光エレメントと、この発光エレメントに並列に結合する寄生容量成分とによる構成に置き換えることができ、有機ＥＬ素子は容量性の発光素子であると言うことができる。この有機ＥＬ素子は、発光駆動電圧が印加されると、先ず、当該素子の電気容量に相当する電荷が電極に変位電流として流れ込み蓄積される。続いて当該素子固有の一定の電圧（発光閾値電圧＝Ｖth）を越えると、一方の電極（ダイオード成分のアノード側）から発光層を構成する有機層に電流が流れ初め、この電流に比例した強度で発光すると考えることができる。
【０００５】
かかる有機ＥＬ素子を用いた表示パネルとして、ＥＬ素子を単にマトリクス状に配列したパッシブマトリクス型表示パネルと、マトリクス状に配列したＥＬ素子の各々に、例えばＴＦＴからなる能動素子を加えたアクティブマトリクス型表示パネルが提案されている。後者のアクティブマトリクス型表示パネルは、前者のパッシブマトリクス型表示パネルに比べて、低消費電力化を実現することができ、また画素間のクロストークが少ない等の特質を備えており、特に大画面を構成する高精細度のディスプレイに適している。
【０００６】
図１は、既に提案されているアクティブマトリクス型表示パネルに形成される１つの画素１０に対応する回路構成を示している。なお、この画素１０の回路構成は、時間階調表現を実現することができるＳＥＳ（Simultaneous Erasing Scan ）方式と呼ばれる有機ＥＬ素子を発光素子とした場合の比較的基本的な画素構成を示している。
【０００７】
この画素１０の構成においては、データドライバ１１からの映像信号に対応したデータ信号Ｖdataが、表示パネルに配列されたデータ線Ｌ１１を介して走査選択トランジスタ、すなわちデータ書き込み用トランジスタＴr2のソースＳに供給されるように構成されている。また、前記走査選択トランジスタＴr2のゲートＧには、走査ドライバ１２から走査選択線Ｌ１２を介して走査選択信号Selectが供給されるように構成されている。
【０００８】
前記走査選択トランジスタＴr2のドレインＤは、発光駆動用トランジスタＴr1のゲートＧに接続されると共に、発光維持用コンデンサＣ1 の一方の端子に接続されている。また、発光駆動用トランジスタＴr1のソースＳは、前記コンデンサＣ1 の他方の端子に接続されると共に、アノード側電源Ｖａに接続されている。さらに、発光駆動用トランジスタＴr1のドレインＤは、発光素子としての有機ＥＬ素子Ｅ1 のアノード端子に接続され、この有機ＥＬ素子Ｅ1 のカソード端子は、カソード側電源Ｖｃに接続されている。
【０００９】
さらに、図１に示す画素構成においては消去用トランジスタＴr3が備えられ、この消去用トランジスタＴr3のゲートには、消去信号線Ｌ１３を介して消去ドライバ１３より消去信号Erase が供給されるように構成されている。そして、消去用トランジスタＴr3のソースＳおよびドレインＤが、前記発光維持用コンデンサＣ1 の各端部にそれぞれ接続されている。
【００１０】
なお、図１に示す画素１０においては、発光駆動用トランジスタＴr1のみがｐチャンネル型ＴＦＴにより構成され、他はｎチャンネル型ＴＦＴにより構成されている。そして、前記した構成の画素１０は、行および列方向にそれぞれ配列された前記データ線、走査選択線、および消去信号線の各交点位置に配置されてドットマトリクス型表示パネルが構成されている。
【００１１】
図１に示した画素１０の構成において、走査選択トランジスタＴr2のゲートには、アドレス期間において走査ドライバ１２より走査信号としてのオン電圧Selectが供給される。これにより、走査選択トランジスタＴr2のソース・ドレインを介して、データドライバ１１から供給されるデータ信号（アナログデータ電圧）Ｖdataに対応した電流が発光維持用コンデンサＣ1 に流れ、コンデンサＣ1 には電荷が充電される。
【００１２】
そして、その充電電圧が発光駆動用トランジスタＴr1のゲートに供給されて、トランジスタＴr1はそのゲート電圧と、ソースに供給されるアノード側電源Ｖａからの電圧によるゲート・ソース間電圧（Ｖgs）に基づいてドレイン電流Ｉd をＥＬ素子Ｅ1 に流し、これによりＥＬ素子Ｅ1 は発光する。
【００１３】
そして、アドレス期間が経過して走査選択トランジスタＴr2のゲートがオフ電圧になると、トランジスタＴr2はいわゆるカットオフ状態となる。しかしながら、コンデンサＣ1 に蓄積された電荷により発光駆動用トランジスタＴr1のゲート電圧が保持され、これによりＥＬ素子Ｅ1 への駆動電流が維持される。したがって、ＥＬ素子Ｅ1 は次のアドレス動作に至る期間（例えば、次の１フレーム期間もしくは次の１サブフレーム期間）まで、前記データ信号Ｖdataに対応した点灯状態を継続することができる。
【００１４】
一方、前記ＥＬ素子Ｅ1 の点灯期間の途中（例えば、１フレーム期間もしくは１サブフレーム期間の途中）において、前記消去ドライバ１３より消去用トランジスタＴr3をオンさせる消去信号Erase が供給される。この消去用トランジスタＴr3がオン動作した場合には、コンデンサＣ1 にチャージされている電荷は瞬時に消去（放電）され、この結果、発光駆動用トランジスタＴr1はカットオフ状態となり、ＥＬ素子Ｅ1 は直ちに消灯される。
【００１５】
換言すれば、１フレーム期間もしくは１サブフレーム期間における消去ドライバ１３からのゲートオン電圧の出力タイミングを制御することで、前記ＥＬ素子Ｅ1 の点灯期間が制御され、これにより多階調表現を実現することができる。
【００１６】
図２は、図１に示した画素１０を構成する発光駆動用トランジスタＴr1を定電流駆動させることで、時間階調表現を実現させる例を示したものである。すなわち、この場合においては図１に示す発光駆動用トランジスタＴr1は、そのゲート・ソース間電圧Ｖgsによってドレイン電流Ｉd が決定される電圧制御型電流源として機能するようになされる。
【００１７】
図２は、前記したデータドライバ１１からのデータ電圧Ｖdataとして電圧Ｖ1 がデータ書き込み用トランジスタＴr2のソースに印加された場合、発光駆動用トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧が−Ｖgs1 になされ、その−Ｖgs1 によって発光駆動用トランジスタＴr1よりＩd1としてのドレイン電流が流れる場合を例示している。そして、図２におけるｔ1 およびｔ2 は、前記した消去用トランジスタＴr3がオン動作されるタイミングを示している。
【００１８】
前記したようにデータドライバ１１からのデータ電圧Ｖdataとして電圧Ｖ1 が供給された場合には、図２（Ａ）に示したように発光駆動用トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧は−Ｖgs1 になされる。したがって、図２（Ｂ）に示すトランジスタＴr1の定電流駆動特性にしたがって−Ｖgs1 に対応するドレイン電流Ｉd1が決定され、図２（Ｃ）に示すようにＩd1による駆動電流が自発光素子としてのＥＬ素子Ｅ1 に供給され、ＥＬ素子はＩd1に比例した輝度で発光する。
【００１９】
この場合、時間ｔ1 において前記した消去ドライバ１３より消去信号Erase が消去用トランジスタＴr3に供給された場合、時間ｔ1 において前記−Ｖgs1 は消去されるため、図２（Ｃ）に示す時間ｔ1 以降においてはＥＬ素子Ｅ1 は消灯される。すなわち、この場合においては図２（Ｃ）における面積（ａ）が１つの画素により表現される階調（明かるさ）を示している。
【００２０】
また、時間ｔ2 において前記した消去ドライバ１３より消去信号Erase が消去用トランジスタＴr3に供給された場合、時間ｔ2 において前記−Ｖgs1 は消去されるため、図２（Ｃ）に示す時間ｔ2 においてＥＬ素子Ｅ1 は消灯される。すなわち、この場合においては図２（Ｃ）における面積（ａ）＋（ｂ）が１つの画素により表現される階調（明かるさ）を示している。
【００２１】
一方、図３は図１に示した画素１０を構成する発光駆動用トランジスタＴr1を定電流駆動させると共に、アナログ階調表現を実現させる例を示したものである。この場合においては、図３（Ａ）に示すように前記したデータドライバ１１からのデータ電圧ＶdataがＶ1 である時の発光駆動用トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧は−Ｖgs1 であり、前記データ電圧がＶ2 である時の同トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧は−Ｖgs2 であると仮定している。
【００２２】
そして、発光駆動用トランジスタＴr1は定電流駆動されるために、図３（Ｂ）に示すように、前記−Ｖgs1 におけるドレイン電流はＩd1になされ、また前記−Ｖgs2 におけるドレイン電流はＩd2になされる。すなわち、図３（Ｂ）はトランジスタＴr1が定電流駆動される場合のＶgs−Ｉd 特性を示している。
【００２３】
したがって、前記したデータ電圧がＶ1 である場合には、図３（Ｃ）に示すようにＩd1に対応する面積（ａ）が発光素子としての有機ＥＬ素子Ｅ1 により表現される階調（明るさ）であるということができる。また前記したデータ電圧がＶ2 である場合には、図３（Ｃ）に示すようにＩd2に対応する面積（ａ）＋（ｂ）が同じく発光素子としての有機ＥＬ素子Ｅ1 により表現される階調（明るさ）であるということができる。
【００２４】
なお、図３に示した例においては、データドライバ１１から供給されるデータ電圧Ｖ1 ，Ｖ2 に応じて階調表現される場合を示しているが、これに加えて前記した消去ドライバ１３からの消去信号Erase を消去用トランジスタＴr3に適宜供給することで、時間階調制御を併用させることもできる。
【００２５】
図４は、図１に示した画素１０を構成する発光駆動用トランジスタＴr1を定電圧駆動させると共に、時間階調表現を実現させる例を示したものである。この場合においては図１に示す発光駆動用トランジスタＴr1は、図４（Ｂ）に示すようにそのゲート電圧のレベルによってスイッチング動作するように制御される。すなわち、所定のゲート・ソース間電圧−Ｖgst を境にして、前記−Ｖgst よりも負方向に深いレベルにおいては、発光駆動用トランジスタＴr1はオン状態になされ、この動作領域においてはゲート・ソース間電圧の値に関係なくドレイン電流Ｉd の値は略一定となるように作用する。以下においては、図４（Ｂ）に示したこの動作領域をデジタル動作領域と表現することにする。
【００２６】
ここで、データドライバ１１からのデータ電圧Ｖdataとして電圧Ｖ1 が供給された場合には、図４（Ａ）に示したように発光駆動用トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧は−Ｖgs1 になされる。これにより図４（Ｂ）に示すように定電圧駆動されるトランジスタＴr1はオン状態になされ、図４（Ｃ）に示すようにドレイン電流Ｉd1が流れる。したがって、ＥＬ素子は前記ドレイン電流Ｉd1に対応した輝度で発光する。
【００２７】
この場合、時間ｔ1 において前記した消去ドライバ１３より消去信号Erase が消去用トランジスタＴr3に供給された場合、時間ｔ1 において発光駆動用トランジスタＴr1がオフ状態になされるので、図４（Ｃ）に示す時間ｔ1 以降においてＥＬ素子Ｅ1 は消灯される。したがって、この場合においては図４（Ｃ）における面積（ａ）が１つの画素により表現される階調（明かるさ）を示している。
【００２８】
また、時間ｔ2 において前記した消去ドライバ１３より消去信号Erase が消去用トランジスタＴr3に供給された場合には、時間ｔ2 において発光駆動用トランジスタＴr1がオフ状態になされるので、図４（Ｃ）に示す時間ｔ2 においてＥＬ素子Ｅ1 は消灯される。すなわち、この場合においては図４（Ｃ）における面積（ａ）＋（ｂ）が１つの画素により表現される階調（明かるさ）を示している。
【００２９】
以上のように、ＥＬ素子Ｅ1 に代表される自発光素子を点灯駆動させる場合においては、発光駆動用トランジスタＴr1を定電流駆動させる構成と、定電圧駆動させる構成を選択することができる。前記発光駆動用トランジスタを定電流駆動させる場合においては、例えば前記自発光素子の特性や、アノード側電源Ｖａに至る配線抵抗、カソード側電源Ｖｃに至る配線抵抗などの影響が受けにくいという長所を有する。
【００３０】
その反面、定電圧駆動（スイッチング動作）される走査選択トランジスタＴr2および消去用トランジスタＴr3と共に、定電流動作がなされる発光駆動用トランジスタＴr1を同一の画素内に作り込むことは、その製造プロセス上において克服しなければならない幾つかの技術的な課題が発生する。
【００３１】
一方、前記した有機ＥＬ素子においては、素子に対して定期的に逆バイアス電圧を加えることにより、素子の発光寿命を延ばすことができることが知られている。しかしながら定電流動作がなされる発光駆動用トランジスタにおいては、そのソース・ドレイン間の電気的な抵抗値が大きく、このために発光駆動用トランジスタを介して有機ＥＬ素子に逆バイアス電圧を加えても、ＥＬ素子の十分な延命効果を得ることはできない。
【００３２】
そこで、前記した問題を克服するために、図５に示した画素構成を想起することができる。なお、図５に示す構成は基本的には図１に示した構成と同一であり、アノード側電源Ｖａとカソード側電源Ｖｃを入れ替えて逆バイアス電圧を加える場合、発光駆動用トランジスタＴr1をバイパスする機能を有するダイオードＤ1 をさらに加えた構成になされている。前記図５に示したようにダイオードＤ1 をさらに加える構成とした場合には、画素の開口率を下げると共に、各画素の製造プロセスが繁雑になるなどの問題が発生することことは免れない。
【００３３】
ところで、前記した画素の開口率に注目して、この開口率を上げようとする場合には、図６に示す画素構成を採用することが考えられる。この図６においてはすでに説明した図１に示す各部と同一機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがって個々の詳細な説明は省略する。なお、この図６に示す画素構成は特許文献１に開示されているものであるが、この特許文献１には特に画素の開口率を向上させる点についての言及はない。
【特許文献１】特開２００４−１２６１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
図６に示す構成においては、すでに説明した図１に示す構成と比較すると、消去用トランジスタに代えて、抵抗Ｒ1 を発光維持用コンデンサＣ1 の両端に接続した構成になされている。そして、前記特許文献１に示された図６に示す構成によると発光駆動用トランジスタＴr1は定電流動作がなされるように構成されている。
【００３５】
図６に示した画素構成における画素の点灯駆動特性が図７に示されている。図７（Ａ）に示すようにデータドライバからのデータ電圧ＶdataがＶ1 である時の発光駆動用トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧を−Ｖgs1 とし、前記データ電圧がＶ2 である時の同トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧は−Ｖgs2 であると仮定している。
【００３６】
前記発光駆動用トランジスタＴr1におけるゲート・ソース間電圧は抵抗Ｒ1 によって徐々に放電されるため、図７（Ａ）に示す−Ｖgs1 および−Ｖgs2 で示す負方向バイアスは徐々に浅い方向に移行する。この場合Ｖgs−Ｉd 特性は図７（Ｂ）に示すようになされるため、前記したデータ電圧がＶ1 である場合には、図７（Ｃ）に示すようにＩd1に対応する面積（ａ）が発光素子としての有機ＥＬ素子Ｅ1 により表現される階調（明るさ）であるということができる。
【００３７】
同様に前記したデータ電圧がＶ2 である場合には、図７（Ｃ）に示すようにＩd2に対応する面積（ａ）＋（ｂ）が発光素子としての有機ＥＬ素子Ｅ1 により表現される階調（明るさ）であるということができる。この画素の点灯動作は１フレームもしくは１サブフレームごとに供給されるデータ電圧に基づいて繰り返される。
【００３８】
前記した図６に示す構成によると、図１に示した画素構成に比較すると消去用トランジスタを省略することができ、またこれに基づいて消去信号線Ｌ１３も省略することができる。したがって、画素の開口率を向上させることができると共に、素子の製造歩留まりを向上させることに寄与できる。しかしながら、図６に示す画素構成によると、次に示すような技術的な課題を抱えている。
【００３９】
すなわち、図６に示す画素構成によると、コンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 の時定数回路によりコンデンサＣ1 における電荷の放電を行なっているために、１フレームもしくは１サブフレームの期間において電荷が完全に放電されずに残り、この残りの電荷が次の１フレームもしくは１サブフレームの期間の輝度に影響を与えるという問題が生ずる。この様な問題を避けるためにはコンデンサＣ1 における電荷の放電を速くなされるように前記時定数を小さく設定しなければならない。
【００４０】
ところで、前記したようにコンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 による時定数を小さく設定した場合においては、図８に示すような作用により各画素の発光デューティの低下を招くという問題が発生する。
【００４１】
図８は、図７に示した−Ｖgs1 および−Ｖgs2 によるＥＬ素子の発光輝度特性を例示したものである。なお、図８に示す例は１フレーム期間ごとに各画素の発光度合いが制御される場合を示している。ここで、１フレームの期間において電荷が完全に放電されるように前記時定数を設定した場合においては、図８に−Ｖgs2 による発光として例示したような充放電特性になされ、これに基づいて素子の発光輝度が決定される。すなわち、図８に示す充放電特性の面積が画素の明るさを示すことになる。
【００４２】
この図８における−Ｖgs2 による発光特性は、前記した条件下においていわば最大の輝度特性（階調）を持たせた場合の例であって、二次曲線による充放電特性を伴うために１フレーム期間に占める面積を図に示す状態よりも大きくすることはできない。換言すれば、画素の実質的な発光デューティの低下は免れず、画素の実質的な輝度は低下する。
【００４３】
そこで、発光動作時において発光素子としてＥＬ素子に供給する発光駆動電流の値を大きく設定することで画素の実質的な輝度低下を補償する手段を採用することも考えられる。しかしこの場合においては、発光素子の寿命を短縮させるというリスクが伴うことになる。
【００４４】
一方、図６に示す画素構成においては発光駆動用トランジスタＴr1は定電流駆動されるがため、すでに説明した理由により発光素子としてのＥＬ素子に対して、効果的に逆バイアス電圧を印加することは不可能である。
【００４５】
この発明は、前記した技術的な問題点に着目してなされたものであり、画素の開口率ならびに実質的な発光デューティを十分に確保することができると共に、自発光素子に対して効果的に逆バイアス電圧を印加することが可能な画素構成を備えた表示パネルの駆動装置および駆動方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる表示パネルの駆動装置は、請求項１に記載のとおり、複数の走査選択線と複数のデータ線の各交差位置に、自発光素子をそれぞれに含む画素をマトリクス状に配置して構成された表示パネルの駆動装置であって、前記各画素には、走査ドライバからの走査選択信号を受けて、データドライバから供給されるデータ信号に基づいた電荷を発光維持用コンデンサに書き込む走査選択トランジスタと、前記発光維持用コンデンサに書き込まれた電荷に基づいて自発光素子に対して発光駆動電流を供給する発光駆動用トランジスタと、前記発光維持用コンデンサに書き込まれた前記データ信号に基づいた電荷を徐々に放電させる電荷放電素子とが具備され、前記発光駆動用トランジスタがデジタル動作領域で動作するように設定され、所定のゲート・ソース間電圧を境にしてオンまたはオフ動作するスイッチング機能が果たされるように構成されている点に特徴を有する。
【００４７】
また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる表示パネルの駆動方法は、請求項９に記載のとおり、複数の走査選択線と複数のデータ線の各交差位置に、自発光素子をそれぞれに含む画素をマトリクス状に配置して構成された表示パネルの駆動方法であって、前記各画素には、走査ドライバからの走査選択信号を受けて、データドライバから供給されるデータ信号に基づいた電荷を発光維持用コンデンサに書き込む走査選択トランジスタと、前記発光維持用コンデンサに書き込まれた電荷に基づいて自発光素子に対して発光駆動電流を供給する発光駆動用トランジスタと、前記発光維持用コンデンサに書き込まれた前記データ信号に基づいた電荷を徐々に放電させる電荷放電素子とが具備され、前記発光駆動用トランジスタがデジタル動作領域で動作するように設定されることで、所定のゲート・ソース間電圧を境にしてオンまたはオフ動作するスイッチング機能を果たすように制御される点に特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、この発明にかかる表示パネルとその駆動装置について、図９以降に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する各図においては、すでに説明した各部と同一機能を果たす部分を同一符号で示しており、その詳細な説明は適宜省略する。
【００４９】
この発明において採用される表示パネルにおいては図９に示した画素構成が採用され、しかも、発光駆動用トランジスタＴr1は定電圧動作によってスイッチング駆動されるようになされる。すなわち、図９に示した画素構成はすでに説明した図６に示した画素構成と回路構成上においては同一であるものの、図９に示した画素構成においては、発光駆動用トランジスタＴr1は図４に基づいてすでに説明したデジタル動作領域に動作点が設定されている。これにより、発光駆動用トランジスタＴr1は所定のゲート・ソース間電圧−Ｖgst を境にして、前記−Ｖgst よりも負方向に深いレベルにおいてはオン状態になされ、この動作領域においてはゲート・ソース間電圧の値に関係なくドレイン電流Ｉd の値は略一定となるように作用する。
【００５０】
図９に示した画素構成においては、１フレームもしくは１サブフレーム期間ごとのアドレス期間において、走査ドライバ１２より走査選択信号Selectが走査選択トランジスタＴr2に供給される。走査選択信号Selectを受けたトランジスタＴr2は、データドライバ１１から供給されるデータ電圧Ｖdataに対応した電流を発光維持用コンデンサＣ1 に供給し、コンデンサＣ1 には、前記データ電圧Ｖdataに対応した電荷が充電される。
【００５１】
そして、アドレス期間の経過後において前記コンデンサＣ1 に充電された電荷は、このコンデンサＣ1 に並列接続された電荷放電素子、すなわち抵抗素子Ｒ1 を介して除々に放電される。図１０（Ａ）にその様子が示されている。図１０（Ａ）に示されたように前記コンデンサＣ1 には、データドライバ１１から供給されるデータ電圧、例えばＶ1 ，Ｖ2 に応じて書込み電圧が制御され、これにより発光駆動用トランジスタＴr1のゲートに対して、−Ｖgs1 および−Ｖgs2 で示されたゲート・ソース間電圧が印加されることになる。
【００５２】
そして、前記各−Ｖgs1 および−Ｖgs2 は、図１０（Ａ）に示されたようにコンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 との時定数に基づいて放電される。図１０（Ｂ）には前記−Ｖgs1 および−Ｖgs2 に対応した発光駆動用トランジスタＴr1のスイッチング特性を示している。このトランジスタＴr1は前記したようにデジタル動作領域において動作され、所定のゲート・ソース間電圧−Ｖgst を境にしてオンまたはオフ動作するようになされる。すなわち、前記−Ｖgst よりも負方向に深いレベルにおいては、発光駆動用トランジスタＴr1はオン状態になされ、それよりも浅いレベルにおいてはオフ状態になされる。
【００５３】
したがって、アドレス期間においてコンデンサＣ1 に対して−Ｖgs1 として書き込まれた電圧は、図１０（Ａ）におけるｔ１の経過時において前記−Ｖgst よりも浅いレベルとなり、図１０（Ｃ）に示すように時間ｔ1 以降においてはＥＬ素子Ｅ1 は消灯される。すなわち、この場合においては図１０（Ｃ）における面積（ａ）が１つの画素により表現される階調（明かるさ）を示している。
【００５４】
また、アドレス期間においてコンデンサＣ1 に対して−Ｖgs2 として書き込まれた電圧は、図１０（Ａ）におけるｔ２の経過時において前記−Ｖgst よりも浅いレベルとなり、図１０（Ｃ）に示すように時間ｔ２以降においてＥＬ素子Ｅ1 は消灯される。すなわち、この場合においては図１０（Ｃ）における面積（ａ）＋（ｂ）が１つの画素により表現される階調（明かるさ）を示している。
【００５５】
図１１は、図９に示した画素構成を備えた表示パネルを利用してなされるサブフレーム方式による階調制御の例を示したものである。この図１１に示した階調制御においては、１フレーム期間を１０のサブフレーム期間と、２つのダミーサブフレーム期間に分割されている。そして図１１に示した例においては、第１〜第１０のサブフレームの各スタート時点、およびダミーサブフレームのスタート時点において、放電制御パルスが出力され、発光維持用コンデンサＣ1 に残されている電荷を放電させる動作が実行される。このような動作は表示パネルに配列された走査選択線の第１ライン（１ｓｔライン）から第Ｎライン（Ｎｔｈライン）ごとに順次実行される。
【００５６】
図１２はコンデンサＣ1 に残された電荷を放電させる電荷放電期間を設定する画素の電位状態を示したものである。この電荷放電期間においては、走査選択トランジスタＴr2のソースにはアノード側電源Ｖａが供給され、またトランジスタＴr2のゲートには、これをオン動作させる走査選択信号Selectが供給されるようになされる。したがって、前記コンデンサＣ1 の両端はアノード側電源Ｖａにより同電位になされ、コンデンサＣ1 における電荷は放電状態になされる。
【００５７】
このような動作を実行させることで、１つ前のサブフレームにおけるＥＬ素子の点灯制御において残された電荷が放電され、次の１サブフレーム期間における画素の点灯輝度に影響を与えるのを防止することができる。
【００５８】
図１１に戻り、前記各サブフレームにおいては、前記した放電制御パルスの出力直後において、書き込み制御パルスが出力される。これにより、図９に示す走査選択トランジスタＴr2は走査選択状態（オン状態）になされ、当該トランジスタＴr2を介してデータドライバ１１からのデータ電圧Ｖdataに対応した動作電圧（発光駆動用トランジスタＴr1に印加されるゲート・ソース間電圧）が発光維持用コンデンサＣ1 に書き込まれる。この時に書き込まれた動作電圧のレベルによって、発光駆動用トランジスタＴr1のオン期間が設定され、階調制御が実現されることは既に説明したとおりである。
【００５９】
一方、図１１に示すダミーサブフレーム期間においては、２つのサブフレーム期間にわたり各画素は非点灯状態になされ、そのうち全ての画素が非点灯状態になされる期間において、図１１に示したように逆バイアス印加期間が設定される。図１３は逆バイアス印加期間における画素の電位設定状態を示したものであり、この状態においては、発光駆動用トランジスタＴr1のソース側に前記したカソード側電源Ｖｃの電位が印加され、またＥＬ素子Ｅ1 のカソード側に前記したアノード側電源Ｖａの電位が印加される。
【００６０】
この時、前記走査選択トランジスタＴr2のゲートには、これをオン動作させる走査選択信号Selectが供給されると共に、トランジスタＴr2のソースには、発光駆動用トランジスタＴr1がオン動作される電位、すなわちトランジスタＴr1のゲート・ソース間に例えば図９に示す−Ｖgs2 を与えるデータ電圧を供給するようになされる。
【００６１】
したがって、発光駆動用トランジスタＴr1は定電圧動作により、そのソース・ドレイン間の抵抗値はきわめて低い状態になされ、自発光素子としてのＥＬ素子Ｅ1 に対して、１フレーム期間ごとに効果的に逆バイアス電圧を与えることができる。したがって、ＥＬ素子に代表される自発光素子の延命効果を期待することができる。
【００６２】
図１４（Ａ）は、図１１に基づいて説明したように１サブフレームごとに発光維持用コンデンサＣ1 の放電動作と、これに続き前記コンデンサＣ1 に対してデータ電圧Ｖdataに対応した電荷を書き込むデータ書込み期間を備えた場合における画素の好ましい発光駆動状態を示したものである。なお図１４（Ｂ）は、この時に前記したデジタル動作領域において動作する発光駆動用トランジスタＴr1のスイッチング特性を示しており、これはすでに説明した図１０（Ｂ）と同様の特性を示している。
【００６３】
この図１４に示した例においては、発光維持用コンデンサＣ1 に書き込まれる最大レベルの電荷量の状態において、前記コンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 による時定数回路の放電特性が、１サブフレームの期間以上となるように設定されている。すなわち、図１４（Ａ）において、コンデンサＣ1 に書き込まれる最大レベルの電荷量が−Ｖgs2 に対応するものであると仮定した場合、好ましくは前記−Ｖgs2 の放電特性は１サブフレームの最後の時点で、発光駆動用トランジスタＴr1のスイッチング動作点−Ｖgst に相当するレベルが残存するように設定される。
【００６４】
前記したような設定状態によると、コンデンサＣ1 に対して最大レベルの電荷量−Ｖgs2 を書き込んだ場合においては、図１４（Ａ）に示すようにデータの書込み時点から、時間ｔ2 に至る期間にわたり、自発光素子としてのＥＬ素子に対して定電圧動作による発光駆動電流を供給することができる。すなわち、図１４（Ａ）に示すように１サブフレームの期間をｃとした場合、面積（ａ）＋（ｂ）に該当する期間ｄを発光デューティとして設定することができ、そのデューティ比はｄ／ｃであるということができる。
【００６５】
なお、図１４（Ａ）に示すように、コンデンサＣ1 に対して、例えば電荷量−Ｖgs1 を書き込んだ場合においては、データの書込み時点から時間ｔ1 に至る期間にわたり、ＥＬ素子に対して定電圧動作による発光駆動電流を供給することができる。この場合においては面積（ａ）がこの画素により表現される階調（明かるさ）であるということができる。
【００６６】
図１４に示した画素の点灯動作によると、１サブフレームごとにコンデンサＣ1 の電荷を放電させるという動作が必要になるものの、ＥＬ素子の発光デューティを大幅に向上させることができる。この場合、コンデンサＣ1 に蓄積された電荷の放電にかかわらず、その電荷量が所定以上（絶対値が前記スイッチング動作点−Ｖgst に相当するレベル以上）である場合には、ほぼ一定の駆動電流（ドレイン電流Ｉｄ）をＥＬ素子に流すことができる。
【００６７】
したがって、図１４に示したように画素の階調表現に寄与する（ａ）および（ｂ）で示した面積を確保することができ、図８に示したように二次曲線による充放電特性を伴う階調制御に比較すると、画素の実質的な発光デューティをさらに大幅に向上させることができる。しかも、各画素は図９に示したように比較的単純な回路構成とすることができるので、画素の開口率も十分に確保することが可能となる。
【００６８】
次に図１５（Ａ）は、前記発光維持用コンデンサＣ1 に書き込まれる最大レベルの電荷量の状態において、前記コンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 による時定数回路の放電が、あえて１サブフレームの期間内で終了するように設定した例を示している。なお図１５（Ｂ）は、この時に前記したデジタル動作領域において動作する発光駆動用トランジスタＴr1のスイッチング特性を示しており、これはすでに説明した図１０（Ｂ）と同様の特性を示している。
【００６９】
この図１５に示した動作例によると、コンデンサＣ1 に対して最大レベルの電荷量である−Ｖgs2 に対応する電荷を書き込んだ場合において、図１５（Ａ）に示すようにデータの書込み時点から、時間ｔ2 に至る期間にわたり、自発光素子としてのＥＬ素子に対して定電圧動作による発光駆動電流を供給することができる。すなわち、図１５（Ａ）に示すように１サブフレームの期間をｃとした場合、面積（ａ）＋（ｂ）に該当する期間ｄ′を発光デューティとして設定することができ、そのデューティ比はｄ′／ｃであるということができる。
【００７０】
なお、図１５（Ａ）に示すように、コンデンサＣ1 に対して例えば−Ｖgs1 に対応する電荷量を書き込んだ場合においては、データの書込み時点から時間ｔ1 に至る期間にわたり、ＥＬ素子に対して定電圧動作による発光駆動電流を供給することができる。この場合においては面積（ａ）がこの画素により表現される階調（明かるさ）であるということができる。
【００７１】
図１５に示した画素の点灯動作によると、１サブフレームごとにコンデンサＣ1 に残された電荷を放電させるという動作は不要になり、それ故、画素の点灯制御の簡素化を図ることができる。一方、図１５に示した画素の点灯動作においては、図１４に示した画素の点灯動作に比較すると、その発光デューティがある程度低下することはやむをえない。しかしながら、画素の点灯期間中においては、ほぼ一定の駆動電流（ドレイン電流Ｉｄ）に基づくＥＬ素子の発光輝度を確保することができる。したがって、図８に示したように二次曲線による充放電特性を伴う階調制御に比較すると、画素の実質的な発光デューティを大幅に向上させることが可能となる。
【００７２】
以上説明した実施の形態においては、発光駆動用トランジスタＴr1として、図９に示したようにｐチャンネル型ＴＦＴが用いられているが、これに代えてｎチャンネル型ＴＦＴを用いることができる。図１６はその場合において採用し得る画素構成を示したものである。ｎチャンネル型ＴＦＴからなる発光駆動用トランジスタＴr1のドレインとアノード側電源Ｖａとの間には、自発光素子としてのＥＬ素子Ｅ1 が挿入接続されており、またトランジスタＴr1のソースはカソード側電源Ｖｃに接続されている。そして、発光維持用コンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 は、それぞれトランジスタＴr1のゲートとソースの間に接続された構成にされている。
【００７３】
また、前記した実施の形態においては、図１１および図１４に示したように、１サブフレームの最初において、発光維持用コンデンサＣ1 に残された電荷を放電させるようにしているが、この電荷の放電動作は１サブフレームの最後において実行させるようにしてもよい。さらに前記した実施の形態においては、１フレーム期間を複数のサブフレームに分割して、各サブフレームごとに画素の点灯制御を実行するようにしているが、これは１フレーム期間ごとに実行させることもできる。
【００７４】
さらにまた、以上説明した実施の形態においては、自発光素子として有機ＥＬ素子を用いているが、この自発光素子は有機ＥＬ素子に限らず、駆動電流に対応して発光輝度が決定される電流依存性の素子を利用した場合においても、前記と同様の作用効果を得ることができる。そして、前記した表示パネルの駆動装置は冒頭において記述した携帯電話機や携帯型情報端末機のほか、この種の表示装置を必要とする種々の電子機器に採用することによって、すでに説明した作用効果をそのまま享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来のＳＥＳ駆動方式による画素の例を示した回路構成図である。
【図２】図１に示した画素構成における発光駆動用トランジスタを定電流駆動させることで、時間階調表現を実現させる例を示した点灯駆動特性図である。
【図３】図１に示した画素構成における発光駆動用トランジスタを定電流駆動させると共に、アナログ階調表現を実現させる例を示した点灯駆動特性図である。
【図４】図１に示した画素構成における発光駆動用トランジスタを定電圧駆動させると共に、時間階調表現を実現させる例を示した点灯駆動特性図である。
【図５】画素を構成する自発光素子の延命効果を図る画素構成の例を示した回路構成図である。
【図６】従来の他の画素構成例を示した回路構成図である。
【図７】図６に示した画素構成における点灯駆動特性図である。
【図８】図６に示した画素構成における発光デューティの状況を示した点灯駆動特性図である。
【図９】この発明にかかる表示パネルに採用される画素構成を示した回路構成図である。
【図１０】図９に示した画素構成における点灯駆動特性図である。
【図１１】図９に示した画素構成を備えた表示パネルを利用してなされるサブフレーム方式による階調制御の例を示したタイミング図である。
【図１２】図９に示した画素構成においてなされる電荷放電期間の状態図である。
【図１３】図９に示した画素構成においてなされる逆バイアス電圧印加期間の状態図である。
【図１４】図９に示した画素構成においてなされる第１の点灯駆動特性図である。
【図１５】図９に示した画素構成においてなされる第２の点灯駆動特性図である。
【図１６】図９に示した画素構成に代わる他の画素構成の例を示した回路構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０    画素
１１    データドライバ
１２    走査ドライバ
１３    消去ドライバ
Ｃ1     発光維持用コンデンサ
Ｅ1     自発光素子（有機ＥＬ素子）
Ｌ１１  データ線
Ｌ１２  走査選択線
Ｌ１３  消去信号線
Ｒ1     抵抗
Ｔr1    発光駆動用トランジスタ
Ｔr2    走査選択トランジスタ（データ書込み用トランジスタ）
Ｔr3    消去用トランジスタ
【図１】
2006119326.tif 000003
【図２】
2006119326.tif 000004
【図３】
2006119326.tif 000005
【図４】
2006119326.tif 000006
【図５】
2006119326.tif 000007
【図６】
2006119326.tif 000008
【図７】
2006119326.tif 000009
【図８】
2006119326.tif 000010
【図９】
2006119326.tif 000011
【図１０】
2006119326.tif 000012
【図１１】
2006119326.tif 000013
【図１２】
2006119326.tif 000014
【図１３】
2006119326.tif 000015
【図１４】
2006119326.tif 000016
【図１５】
2006119326.tif 000017
【図１６】
2006119326.tif 000018