(57)【要約】【課題】信号線に対するプリチャージ（予備書き込み）方式を工夫することで、信号線上の電位を正確に精度良く映像信号の階調に対応した電位に設定することができる。【解決手段】画素に信号線を介して、映像信号を書き込む機能において、前記映像信号の書き込み前に、前記信号線の電位をコントロールするプリチャージ回路ＰＲ１−ＰＲ５を設ける。プリチャージ回路は、現在のラインの画素に対する信号線の電位に対して、次のラインの画素に対する信号線の電位が変化しなければならない変化量に応じて、前記信号線に対するプリチャージ量を自動的に増減するようにしている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にマトリクス状に配置された複数の画素と、列毎に設けられ、各列の画素群にそれぞれ書き込み信号を行単位で供給するための複数の信号線と、前記複数の信号線が接続された信号線駆動回路と、行毎に設けられ、行単位の画素群をそれぞれ選択するための複数の走査線と、前記複数の走査線が接続された走査線駆動回路と、を具備し、
第ｎ行目の走査線の画素（ｍ、ｎ）に対する第ｍ列の信号線の電位に対して、第ｎ＋１行目の走査線の画素（ｍ、ｎ＋１）に対する第ｍ列の信号線の電位が変化しなければならない変化量を検出し、この変化量に応じて、前記第ｍ列の信号線に対するプリチャージ量を自動的に増減するプリチャージ回路を前記第ｍ列の信号線に接続したことを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置。
【請求項２】
前記プリチャージ回路は、変化量に応じて、前記第ｍ列の信号線に対するプリチャージ量を自動的に増減するために、前記変化量に応じて出力パルス幅を可変し、パルス幅に応じて電流供給期間を調整していることを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス型表示装置。
【請求項３】
前記プリチャージ回路は、変化量に応じて、前記第ｍ列の信号線に対するプリチャージ量を自動的に増減するために、前記変化量に応じて前記信号線に電流を供給する第１の定電流源と、前記信号線から電流を引き抜く第２の定電流源とを選択的に前記信号線に接続していることを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス型表示装置。
【請求項４】
前記プリチャージ回路は、複数の定電流源を含み、前記変化量に応じて、前記第ｍ列の信号線に対するプリチャージ量を自動的に増減するために、前記変化量に応じて前記信号線に電流を供給する複数の定電流源のいずれかを選択的に前記信号線に接続していることを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば有機エレクトロ・ルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子と言う）を用いた装置であり、特に映像信号が精度良く書き込まれるようにした予備書き込み機能付きアクティブマトリックス型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示素子を用いたアクティブマトリックス型表示装置が開発されている。この装置では、有機ＥＬ表示素子を駆動する駆動トランジスタの特性が各画素間でほぼ同一であることが要求される。しかしながら、通常、トランジスタをガラス基板などの絶縁体上に形成するため、トランジスタ特性のばらつきを生じ易い。
【０００３】
この問題に対しては、閾値キャンセル型回路、カレントコピー型回路が提案されている（特許文献１及び２を参照のこと）。これら回路によると、駆動電流に駆動トランジスタの閾値が与える影響を排除することができる。したがって、画素間で駆動トランジスタの閾値がばらついていたとしても、そのようなばらつきが有機ＥＬ素子に供給する駆動電流に与える影響を最小とすることができる。
【特許文献１】米国特許第６，２２９，５０６Ｂ１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３７３，４５４Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、これら回路では、映像信号が信号線を介して画素回路に書き込まれる前に、信号線上の電位を一端基準の電位に設定することが行われる。通常は、１ライン毎に映像信号に関係なく黒レベルの電位を定電圧源から信号線に書き込みを行うことになる。
【０００５】
しかしながら、低階調の表示を行う場合、信号線の黒レベルの電位を、低階調に対応する映像信号電流で、低階調表示用の電位に可変しなければならない。しかし、低階調に対応する映像信号電流は、微小であるために、１水平期間内で信号線を所望の電位に可変するのは困難である。この場合、表示品位が落ちることになる。
【０００６】
また、表示装置が大画面、高精細になると信号線の負荷容量が大きくなり、また１水平期間の時間が短くなる。この結果、映像信号電流により信号線の電位を映像信号の階調に見合った電位に可変するのが厳しくなり、高画質化が望めなかった。
【０００７】
そこでこの発明の目的は、信号線に対するプリチャージ（予備書き込み）方式を工夫することで、信号線上の電位を正確に精度良く映像信号の階調に対応した電位に設定することができるアクティブマトリックス型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基本的な考え方は、画素に信号線を介して、映像信号を書き込む機能において、前記映像信号の書き込み前に、前記信号線の電位をコントロールするプリチャージ回路を設ける。プリチャージ回路は、現在のラインの画素に対する信号線の電位に対して、次のラインの画素に対する信号線の電位が変化しなければならない変化量に応じて、前記信号線に対するプリチャージ量を自動的に増減するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
上記の手段により、微小なレベルの映像信号であっても、画素に対する書き込み精度が良くなる。前ラインの画素に対する信号線の電位に影響を受けず、現ラインの画素に対する映像信号の書き込み精度がよくなる。また、大画面化して信号線の容量が大きくなっても、映像信号の書き込み精度がよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１には、この発明に係るアクティブマトリックス型表示装置の全体を概略的に示している。この実施例では、アクティブマトリックス型表示装置の中でも有機ＥＬ表示装置１００を一例として説明する。
【００１１】
ガラス等の絶縁支持基板１０１上にマトリクス状に配置された複数の画素Ｐｘ（１，１），Ｐｘ（２，１），…を備えている。各画素Ｐｘ（１，１），Ｐｘ（２，１），…はそれぞれ、後述する画素駆動回路を含む。
【００１２】
基板１０１上には、信号線駆動回路１２１と走査線駆動回路１２２とが、駆動回路として設けられている。信号線駆動回路１２１には、画素の列毎に設けられた信号線ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，…が接続されている。また、走査線駆動回路１２２には、画素の行毎に設けられた走査線が接続されている。１つの画素行に対応する走査線の構成は、画素駆動回路のタイプにより異なるので、ここでは、各行に１本の走査線Ｓ１ａ,Ｓ２ａ,Ｓ３ａ,…を代表して示している。
【００１３】
信号線駆動回路１２１と走査線駆動回路１２２とは、システム制御部１２３からのタイミングパルスにより駆動される。信号線駆動回路１２１、走査線駆動回路１２２及びシステム制御部１２３は、基板１０１上に形成されてもよいし、基板１０１の外に外部ＩＣとして設けられてもよい。システム制御部１２３には、入力端子１０３，１０４を介して、映像信号に同期したタイミング信号及びクロック信号が供給される。従って、システム制御信号１２３は、信号線駆動回路１２１と走査線駆動回路１２２に対して、映像信号に同期した各種のタイミングパルスを与えることができる。
【００１４】
前記信号線駆動回路１２１には、入力端子１０２を介して映像信号（画素データと称しても良い）が供給され、データ出力部ＤＯ１，ＤＯ２，ＤＯ３，…に転送される。ｎ番目の走査ラインに必要な映像信号が、対応する信号線を介してｎ番目のラインの各画素に供給されると、次のｎ＋１番目の走査ラインに必要な映像信号が、対応する信号線を介してｎ＋１番目のラインの各画素に供給される。走査ラインの選択は、走査線駆動回路１２２により行われる。
【００１５】
図示していないが、信号線駆動回路１２１、走査線駆動回路１２２、システム制御部１２３には、電源を供給するための電源ラインも導かれている。
【００１６】
本発明の装置では、データ出力部ＤＯ１，ＤＯ２，ＤＯ３，…のそれぞれに対となって、プリチャージ回路ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３，…が設けられている。プリチャージ回路ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３，…の構成及びプリチャージ方式は、本発明の特徴部であり、後でさらに詳しく説明する。
【００１７】
図２には、データ出力部ＤＯ１，ＤＯ２、プリチャージ回路ＰＲ１，ＰＲ２を取出して示している。データ出力部ＤＯ１、プリチャージ回路ＰＲ１の構成を代表して説明する。データ出力部ＤＯ１のマルチプレクサ２００には、１画素単位の画素データが１ライン毎に取り込まれる。このマルチプレクサ２００に取り込まれる画素データは、信号線ＤＬ１に接続された列の画素に供給されるデータである。マルチプレクサ２００の出力は、スイッチ２０１，２０２，２０３，２０４を画素データの内容に応じて制御する。
【００１８】
スイッチ２０１−２０４の一方の端子は、共通に信号線ＤＬ１に接続されている。スイッチ２０１−２０４の他方の端子は、それぞれ薄膜トランジスタ２１１，２１２，２１３，２１４…のソースに接続されている。薄膜トランジスタ２１１，２１２，２１３，２１４…のドレインはアースラインに共通接続され、ゲートは共通に薄膜トランジスタ２１５のゲートに接続されている。薄膜トランジスタ２１５のドレインは、アースラインに接続され、ソースは定電流回路２２０接続され、ゲートドレイン間が接続されている。したがって、トランジスタ２１１−２１５は、カレントミラー回路を構成している。画素データにより表示される階調に応じてスイッチ２０１−２０４が選択的にオンされる。
【００１９】
プリチャージ回路ＰＲ１は、プリチャージ制御回路３００と、このプリチャージ制御回路３００によりオンオフ制御されるスイッチ３０１、３０２とを有する。スイッチ３０１の一方の端子は、定電流源３０３を介して電源ラインに接続され、他方の端子は信号線ＤＬ１に接続されている。またスイッチ３０２の一方の端子は、信号線ＤＬ１に接続され、他方の端子は、定電流源３０４を介してアースラインに接続されている。プリチャージ回路３００には、マルチプレクサ２００から、画素データが供給される。データ出力部ＤＯ２、プリチャージ回路ＰＲ２も、データ出力部ＤＯ１、プリチャージ回路ＰＲ１と同様な構成であるから説明は省略する。
【００２０】
図３は、先の信号線ＤＬ１，ＤＬ２に接続されている画素Ｐｘ（１，１）、Ｐｘ（２，１）の構成例を示している。ここでも画素Ｐｘ（１，１）を代表して説明する。ＯＬＥＤ１は、対向した一対の電極間に光活性層を備えた表示素子である。この表示素子ＯＬＥＤ１のカソードはアースラインに接続され、アノードはこの素子を駆動するための画素回路を介して電源ラインＶに接続されている。表示素子は、ここでは光活性層として少なくとも有機発光層を含んだ有機ＥＬ素子であり、例えば、赤、緑、青色に発光する有機ＥＬ素子が基板１０１上で所定の順序で配列している。
【００２１】
画素回路は、画素選択スイッチＳｗ１、駆動トランジスタＤＴｒ、補正用スイッチＳｗ２、出力スイッチＳｗ３を含み、例えばこれらはｐチャネル型薄膜トランジスタにより構成される。また、駆動トランジスタＤＴｒのゲート-ソース間電圧を保持可能なキャパシタＣ０を備える。有機ＥＬ素子は出力スイッチＳｗ３を介して駆動トランジスタＤＴｒのドレインに接続し、駆動トランジスタＤＴｒのソースは電源ラインＶに接続する。駆動トランジスタＤＴｒのゲートは、キャパシタＣ０及び補正用スイッチのドレインに接続する。補正用スイッチは駆動トランジスタＤＴｒのゲートおよびドレイン間に接続され、そのゲートは走査線Ｓ１ｂに接続する。画素選択スイッチＳｗ１は、信号線および駆動トランジスタＤＴｒのドレイン間に接続され、そのゲートは走査線Ｓ１ｂに接続する。出力スイッチＳＷ３は、駆動トランジスタＤＴｒのドレイン及び有機ＥＬ素子間に接続され、そのゲートは走査線Ｓａ１に接続する。
【００２２】
図４には、図３に示した画素の動作を説明するためのタイミングチャートを示している。図４の１Ｈは１水平期間、１Ｖは１垂直期間を意味する。１Ｈ内には、プリチャージ期間および信号書込み期間があり、信号線に対するプリチャージ期間（時点ｔ１−ｔ２）にプリチャージ信号ＰＲＣＨが、信号書込み期間(時点ｔ２−ｔ３)にデータ出力信号が信号線駆動回路１２１から出力される。走査線Ｓ１ａには、１水平期間の間（時点ｔ１−ｔ３）、出力スイッチＳｗ３をオフし、発光期間（時点ｔ３−ｔ４）に出力スイッチＳｗ３をオンするための走査信号が走査線駆動回路１２２から出力される。これら１水平期間および発光期間が１垂直期間に相当する。また走査線Ｓ１ｂには、プリチャージ期間（時点ｔ１−ｔ２）及び、書込期間（時点ｔ２−ｔ３）にスイッチＳｗ２をオンする走査信号が出力される。この書込期間（時点ｔ２−ｔ３）の電流変化で駆動トランジスタＤＴｒに所望のデータが書き込まれる。
【００２３】
したがって、スイッチＳｗ１がオンされ、プリチャージ期間（ｔ１−ｔ２）に信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）がプリチャージされ、次に、このスイッチＳｗ１を介して書き込み信号（画素データ）が供給され、このときの駆動トランジスタＤＴｒのゲートーソース間電位がキャパシタＣ０に書き込まれる。この後、スイッチＳｗ１、Ｓｗ２がオフし、スイッチＳｗ３がオンすると、駆動トランジスタＤＴｒのゲートーソース間電圧に応じた電流が駆動トランジスタＤＴｒのソースードレイン間を流れ、この電流が表示素子ＯＬＥＤ１，・・・・，ＯＬＥＤｎに供給され、発光を得ることになる。
【００２４】
図５には、プリチャージ回路の具体的構成例を示している。入力端子１０２より入力された画像データは、データ出力部ＤＯ１とプリチャージ回路３００内のデータ取り込み回路３１１に供給される。データ取り込み回路３１１は、各水平ラインの画素データを交互にｎラインメモリ３１２、ｎ＋１ラインメモリ３１３に交互に供給する。ラインメモリ３１２と３１３の画素単位の出力は、差計算部３１４に入力され、ライン間の画素データの差が計算される。この差は、現在の水平ラインの画素に対する信号線及び画素の電位に対して、次の水平ラインの画素に対して信号線及び画素の電位が変化しなければならない変化量である。この差（変化量）は、次の波形設定部３１５に入力される。波形設定部３１５は、この変化量に応じて信号線に対するプリチャージ量を制御するために、差計算部３１４の出力に応じてプリチャージ期間に出力するパルス幅を変化させている。信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）上に電流を供給しなければならないときは、スイッチ３０１をオンし、定電流源３０３から電流を供給し、電流を引き抜く必要があるときは、スイッチ３０２をオンし、定電流源３０４により電流を引き抜く。
【００２５】
図６には、本発明のアクティブマトリックス型表示装置の要部の動作を説明するためのタイミングチャートを示している。信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）上の電流波形と電圧波形の例を示している。
【００２６】
本発明のプリチャージ回路ＰＲ１は、第ｎ（＝１）行目の走査線の画素（ｍ（＝１）、ｎ（＝１））及びこの画素に対する第ｍ（＝１）列の信号線ＤＬ１の電位に対して、第ｎ＋１行目の走査線の画素（ｍ、ｎ＋１）及びこの画素に対する第ｍ列の信号線の電位が変化しなければならない変化量を検出し、この変化量に応じて、前記第ｍ列の信号線に対するプリチャージ量を自動的に増減する。プリチャージ回路ＰＲ１は、前記変化量に応じて出力パルス幅を可変し、パルス幅に応じて電流供給期間を調整している。また、プリチャージ回路ＰＲ１は、変化量に応じて、信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）に電荷を供給する第１の定電流源３０３と、信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）から電流を引き出す第２の定電流源３０４とを選択的に信号線ＤＬ１に接続している。
【００２７】
図６の（Ａ）〜（Ｄ）の１水平走査期間には、プリチャージ期間と、書込み期間がある。図６の（Ａ）にはｎラインが白レベルで、ｎ＋１ラインが黒レベルに変化するとき、信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）に供給される電流の波形と、電圧波形の変化の様子を示している。白レベルから黒レベルへ電位を変化させるためには、プリチャージ期間ｔ１は、比較的長い期間である。このときは、スイッチ３０１がオンされ、スイッチ３０２はオフである。  図６の（Ｂ）にはｎラインが中間調レベルで、ｎ＋１ラインが黒レベルに変化するとき、信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）に供給される電流の波形と、電圧波形の変化の様子を示している。中間調レベルから黒レベルへ電位を変化させるためには、プリチャージ期間ｔ２は、上記プリチャージ期間ｔ１より短い期間である。このときも、スイッチ３０１がオンされ、スイッチ３０２はオフである。
【００２８】
図６の（Ｃ）にはｎラインが黒レベルで、ｎ＋１ラインが白レベルに変化するとき、信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）に供給される電流の波形と、電圧波形の変化の様子を示している。黒レベルから白レベルへ電位を変化させるためには、プリチャージ期間ｔ３は、比較的長い期間が必要である。このときは、スイッチ３０１がオフされ、スイッチ３０２はオンされ、電位が引き下げられる。ｔ３は必ずしもｔ１と同じにはならない。これはトランジスタの特性差が起因する。
【００２９】
図６の（Ｄ）にはｎラインが白レベルで、ｎ＋１ラインが中間調レベルに変化するとき、信号線ＤＬ１及び画素Ｐｘ（１，１）・・・・画素Ｐｘ（ｎ，１）に供給される電流の波形と、電圧波形の変化の様子を示している。白レベルから中間調レベルへ電位を変化させるためには、プリチャージ期間ｔ４は、上記プリチャージ期間ｔ３より短くてよい。このときは、スイッチ３０１がオンされ、スイッチ３０２はオフされる。
【００３０】
上記のようにプリチャージを行うようにすると、短時間でのプリチャージが可能となり、これにより微小な精度で映像信号を書き込む書込み時間を長時間とることができ、画像品位を上げることができる。さらに、プリチャージ回路が小規模化となることで、基板１０１の額縁を狭くすることができる。  
図７には、定電流源３０３、３０４の他の例を示している。電流源３２１、３２２、・・・を複数個配置し、これら電流源からの出力電流の合計電流をプリチャージ電流として出力してもよい
なお、プリチャージ回路は図５では、スイッチ３０１と３０２の２つを有したが、いずれか一方、例えばスイッチ３０１のみを有しても本発明の要旨が逸脱するわけではない（図８）。片方のみのスイッチであっても本発明で期待する動作効果は得られる。
【００３１】
また、図８に示すように、定電流源３０５を有し、図５の定電流源３０４に相当する部分をデータ出力部で代用してもよい。
【００３２】
また、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る表示装置の概略構成を示す図。
【図２】図１のデータ出力部とプリチャージ回路の一部を取出して具体的に示す図。
【図３】図１の画素駆動回路の他の例を示す図。
【図４】図３の画素駆動回路の動作を説明するために示したタイミングチャート。
【図５】図１のプリチャージ回路を取出して具体的に示す回路図。
【図６】図５のプリチャージ回路の各種動作例を説明するために示した信号波形図。
【図７】図１のプリチャージ回路に接続する電流源の他の例を具体的に示す回路図。
【図８】図１のプリチャージ回路の他の例を具体的に示す回路図。
【符号の説明】
【００３４】
１０１…絶縁支持基板、１２１…信号線駆動回路、１２２…走査線駆動回路、ＤＯ１〜ＤＯ５…データ出力部、ＰＲ１〜ＰＲ５…プリチャージ回路、ＤＬ１，ＤＬ２…信号線、Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ…走査線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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