(57)【要約】【課題】低電力で高輝度な表示が可能な画像表示装置を提供すること。【解決手段】上記課題は、信号線ＤＡＴからの映像信号電圧と、信号線ＳＷＰからの画素駆動電圧とを二者択一的に選択入力するための一組のスイッチ手段７，８を、共通のスイッチ制御線９によって制御することによって解決される。【選択図】図２
2007148222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号電圧発生手段と、
画素駆動電圧発生手段と、
前記映像信号電圧と前記画素駆動電圧の電位差によって輝度が制御される発光素子と、
前記発光素子の輝度制御手段とを有する画素と、
前記複数の画素が配列された表示部を有する画像表示装置において、
前記画素は、前記映像信号電圧と前記画素駆動電圧とを二者択一的に選択入力するための一組のスイッチ手段を有し、
前記一組のスイッチ手段は、共通のスイッチ制御線によって制御される構造を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記一組のスイッチ手段は、多結晶Ｓｉ−ＴＦＴであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記画素は、絶縁基板上に構成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像表示装置において、
各画素に設けられた前記輝度制御手段は、
前記一組のスイッチ手段を一端に有する容量と、前記容量の他端にゲートが接続された駆動ＴＦＴと、前記駆動ＴＦＴのソース・ドレイン経路の一端に接続された電源線と、前記駆動ＴＦＴのソース・ドレイン経路の他端に接続された前記発光素子と、前記駆動ＴＦＴのゲートと前記駆動ＴＦＴのソース・ドレイン経路の他端の間に接続されたリセットＴＦＴとを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像表示装置において、
前記リセットＴＦＴは、ｎ型ＴＦＴであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項５記載の画像表示装置において、
前記リセットＴＦＴは、複数個直列接続された構成であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１記載の画像表示装置において、
各画素に設けられた前記一組のスイッチ手段は、前記映像信号電圧を入力するためのｐ型ＴＦＴと、前記画素駆動電圧を入力するためのｎ型ＴＦＴとで構成され、前記スイッチ制御線が切り替わる際には、前記画素駆動電圧発生手段は前記画素駆動電圧を前記映像信号電圧以上の高電圧に設定することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像表示装置において、
前記一組のスイッチ手段を構成するＴＦＴは、ともにエンハンスメント型であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項１記載の画像表示装置において、
各画素に設けられた前記一組のスイッチ手段は、前記映像信号電圧を入力するためのｎ型ＴＦＴと、前記画素駆動電圧を入力するためのｐ型ＴＦＴとで構成され、前記スイッチ制御線が切り替わる際には、前記画素駆動電圧発生手段は前記画素駆動電圧を前記映像信号電圧以下の低電圧に設定することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０載の画像表示装置において、
前記一組のスイッチ手段を構成するＴＦＴは、ともにエンハンスメント型であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記画素駆動電圧は、略三角波形状であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記画素駆動電圧は、前記スイッチ制御線と平行な各画素行毎に、その波形の位相が異なることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記画素駆動電圧は、選択された前記スイッチ制御線が切り替わる際に、前記スイッチ制御線が入力する画素においては一定電圧であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記画素駆動電圧は、常時一定電圧であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記映像信号電圧発生手段は、単結晶Ｓｉ−ＩＣを用いて構成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１７】
映像信号記憶手段と、
電源電圧発生手段と、
映像信号電圧発生手段と、
画素駆動電圧発生手段と、
前記映像信号電圧と前記画素駆動電圧の電位差によって輝度が制御される発光素子と、前記発光素子の輝度制御手段とを有する画素と、
複数の前記画素が配列された表示部を有する画像表示装置において、
前記画素は、前記映像信号電圧と前記画素駆動電圧とを二者択一的に選択入力するための一組のスイッチ手段を有し、
前記一組のスイッチ手段は共通のスイッチ制御線によって制御される構造を有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低電力で高輝度な表示が可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５を用いて、従来技術に関して説明する。始めに従来例の構造について説明する。図１５は、従来技術を用いた有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイの画素回路図である。各画素２０１には有機ＥＬ素子２０２が設けられており、有機ＥＬ素子２０２の一端は共通電極２０３に接続され、駆動ＴＦＴ（Thin Film-Transistor）２０４を介して電源線ＰＷＲに接続されている。駆動ＴＦＴ２０４のゲート−ドレイン間にはリセットスイッチ２０５が接続されている。また駆動ＴＦＴ２０４のゲートは、記憶容量２０６を介して、信号線ＤＡＴに接続されている画素スイッチ２０７、及び三角波線ＳＷＰに接続されている三角波スイッチ２０８に繋がっている。
【０００３】
なお、リセットスイッチ２０５はリセットスイッチ制御線２１１により、画素スイッチ２０７は画素スイッチ制御線２０９により、三角波スイッチ２０８は三角波スイッチ制御線２１０によりそれぞれ制御される。
【０００４】
次に、本従来例の動作について説明する。
【０００５】
書込みを選択された画素では、始めに画素スイッチ制御線２０９によって画素スイッチ２０７と、リセットスイッチ制御線２１１によってリセットスイッチ２０５とがオンになる。三角波スイッチ制御線２１０により三角波スイッチ２０８はオフである。このとき有機ＥＬ素子２０２には、ダイオード接続された駆動ＴＦＴ２０４を介して電源線ＰＷＲから電流が流れる。
【０００６】
ここで駆動ＴＦＴ２０５と有機ＥＬ素子２０２は、駆動ＴＦＴ２０４のゲートを入力、駆動ＴＦＴ２０４と有機ＥＬ素子２０２の中点を出力とするインバータ回路を形作っており、このときこのインバータ回路の入力と出力とはリセットスイッチ２０５によって短絡されていることになる。
【０００７】
このときこのインバータ回路の入出力には、インバータを反転する際の入力中点電圧が発生し、この入力中点電圧は記憶容量２０６の一端に入力される。また、このとき信号線ＤＡＴに印加された信号電圧は、画素スイッチ２０７を介して記憶容量２０６の他端に入力される。
【０００８】
次に、リセットスイッチ制御線２１１によってリセットスイッチ２０５がオフすると、前記の入力中点電圧と信号電圧の差電圧が、記憶容量２０６に記憶される。以上で書込み動作が完了する。
【０００９】
次いで、書込みが次の行の画素に移行すると、画素スイッチ制御線２０９によって画素スイッチ２０７がオフに切り替わり、同時に三角波スイッチ制御線２１０により三角波スイッチ２０８はターンオンする。
【００１０】
このとき三角波線ＳＷＰには三角波状のスイープ電圧が印加され、この三角波電圧は、三角波スイッチ２０８を介して記憶容量２０６の他端に入力される。ここで、この三角波電圧はおおよそ信号電圧を含む電圧であり、三角波電圧が先に書込まれた信号電圧と等しくなる際には、記憶容量２０６の働きによって駆動ＴＦＴ２０４のゲートには先の中点電圧が再現される。即ち三角波電圧と書込まれた信号電圧との大小関係によって、駆動ＴＦＴ２０４と有機ＥＬ素子２０２の中点を出力とするインバータ回路出力のオン／オフを時間的に制御することができる。
【００１１】
このインバータ回路がオンの際には明らかに有機ＥＬ素子２０２は点灯、インバータ回路がオフの際には有機ＥＬ素子２０２は消灯するため、所定の三角波電圧に対して信号電圧を制御することによって、各画素の１フレーム期間内の点灯期間を制御し、有機ＥＬディスプレイに画像を表示することができる。
このような従来例は、例えば特開２００３−５７０９号公報に詳しく記載されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−５７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の従来例では、図１５に示したように縦方向３本、横方向３本の制御線が各画素毎に必要となる。このため、特にボトムエミッションタイプの有機ＥＬ素子では、配線によって有機ＥＬ素子を形成する面積が狭くなり、輝度が低下するという問題があった。有機ＥＬ素子は電源電圧を上げれば輝度は向上するが、その場合、今度は消費電力が増加してしまう。このことは、画素内に新たに別のＴＦＴスイッチと制御線を設けて特性の向上を図ろうとした場合や、あるいは画素のピッチを狭めてより精細度の高いディスプレイを実現しようとした場合には、更に大きな問題となる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、低電力で高輝度な表示が可能な画像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】
【００１５】
本明細書において開示される発明のうち代表的手段の一例を示せば次のとおりである。すなわち、本発明に係る画像表示装置は、映像信号電圧発生手段と、画素駆動電圧発生手段と、前記映像信号電圧と前記画素駆動電圧の電位差によって輝度が制御される発光素子と、前記発光素子の輝度制御手段とを有する画素と、前記複数の画素が配列された表示部を有する画像表示装置において、前記画素は、前記映像信号電圧と前記画素駆動電圧とを二者択一的に選択入力するための一組のスイッチ手段を有し、前記一組のスイッチ手段は、共通のスイッチ制御線によって制御される構造を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
画素内の配線数増加によって有機ＥＬ素子を形成する面積が狭くなり輝度が低下するという問題を、消費電力が増加すること無く解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る画像表示装置の実施例について、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１〜図６を用いて本発明に係る画像表示装置の第１実施例について、その構成及び動作を順次説明する。図１は、第１実施例である携帯電話向けの有機ＥＬディスプレイの構成図である。表示領域には画素１がマトリクス状に配置されている。画素１には、垂直方向に信号線ＤＡＴが接続され、水平方向に画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１が接続されている。信号線ＤＡＴの一端は信号電圧出力回路２１に接続され、画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、およびリセットスイッチ制御線１１の一端は、走査回路２２に接続される。また各画素１には垂直方向に電源線ＰＷＲが接続されており、電源線ＰＷＲは上端で主電源線２４に接続され、下端で従電源線２５に接続され、パネル左右に設けられた接続端子Ｔ１，Ｔ２に出力されている。更に各画素１には水平方向に三角波線ＳＷＰが接続されており、三角波線ＳＷＰの一端は三角波生成回路２３に接続されている。
【００１９】
図面を簡略化するために図１には９画素しか記載していないが、実際には画素数は３２０（水平）×ＲＧＢ×２４０（垂直）画素である。なお表示領域内における画素、走査回路２２、三角波生成回路２３は全て同一のガラス基板上に多結晶Ｓｉ−ＴＦＴ素子を用いて設けられており、映像信号電圧である信号電圧出力回路２１は単結晶Ｓｉで構成されるドライバＩＣ（Integrated Circuit）チップをガラス基板上に搭載する形で設けられている。
【００２０】
次に、上記画素1の構成を説明する。
図２は上記画素１の画素回路図である。各画素１には、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子２が設けられている。有機ＥＬ素子２のカソード端は共通電極３に接続され、アノード端はｐ型の発光制御スイッチ１２とｐ型の駆動ＴＦＴ４を介して電源線ＰＷＲに接続されている。駆動ＴＦＴ４のゲート−ドレイン間には、ｎ型のリセットスイッチ５が接続されている。また駆動ＴＦＴ４のゲートは記憶容量６を介して、信号線ＤＡＴに接続されているｐ型の画素スイッチ７、及び三角波線ＳＷＰに接続されているｎ型の三角波スイッチ８に繋がっている。なおリセットスイッチ５はリセットスイッチ制御線１１、発光制御スイッチ１２は発光制御スイッチ制御線１３、画素スイッチ７及び三角波スイッチ８は画素スイッチ制御線９によりそれぞれ制御される。
【００２１】
次に上記画素１のレイアウト構成について説明する。
図３は上記画素１のレイアウト構成図である。図中、細い実線はゲート電極、太線は多結晶Ｓｉアイランド、破線はアルミニウム（Ａｌ）を主体とする低抵抗金属配線であり、白四角は低抵抗金属配線に対するコンタクトホール、黒四角３０はＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）電極に対するコンタクトホールである。なお、ここでは図面の簡略化のために、ＩＴＯ電極、有機ＥＬ形成層、有機ＥＬ共通電極層のレイアウトは省いているが、これらの層によって形成される有機ＥＬ発光領域ＯＬＥＤは、図の中央に示してある。
【００２２】
図３に示す画素のレイアウトの内容は図２の回路図と同様であるため、詳細な説明は省略するが、水平方向に配置される画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１、三角波線ＳＷＰがゲート電極で構成され、垂直方向に配置される信号線ＤＡＴ、電源線ＰＷＲがＡｌを主体とする低抵抗金属配線で構成されていることが判る。これは電圧精度が必要な信号線ＤＡＴや、比較的大きな電流を流す電源線ＰＷＲを低抵抗にするためである。
【００２３】
また更に記憶容量６が電源線ＰＷＲの下に配置されていること、リセットスイッチ５は直列接続された２個のＴＦＴスイッチ５Ａ、５Ｂで構成されていること、そして画素の概略中央の平坦な領域に有機ＥＬ発光領域ＯＬＥＤが四角く配置されていることが判る。これらはそれぞれ、記憶容量６の配置面積を有機ＥＬ発光領域ＯＬＥＤを犠牲にせず確保するため、リセットスイッチ５のリーク電流を低減するため、そして有機ＥＬ発光領域ＯＬＥＤを均一性良く形成するためである。
【００２４】
なお上記レイアウト図より、有機ＥＬ発光領域ＯＬＥＤを少しでも広くするためには、まずは縦方向の低抵抗金属配線本数を減らすことが効果的であり、更に横方向のゲート電極配線本数を減らすことが好ましいことが判る。
【００２５】
次に、本実施例の動作について図４〜図６を用いて説明する。
図４は、本実施例における画素の動作タイミング図である。ここでは１フレーム（１ＦＲＭ）期間における画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１、三角波線ＳＷＰの変化を示しており、（ｎ）は、ｎ行目、（ｎ＋１）は、ｎ＋１行目、の画素列の信号であることを示している。また図中にＶＨ、ＶＬで記したように、上が高電圧、下が低電圧であることを示している。Ｖ−ＢＬＮは、垂直ブランキング期間を示している。
【００２６】
書込みを選択された画素では、始めに画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１によって、それぞれｐ型の画素スイッチ７がオン（ＯＮ）、ｎ型の三角波スイッチ８がオフ、ｐ型の発光制御スイッチ１２がオン、ｎ型のリセットスイッチ５がオンする。このとき発光制御スイッチ１２とリセットスイッチ５がオンすることにより、有機ＥＬ素子２にはダイオード接続された駆動ＴＦＴ４と発光制御スイッチ１２を介して電源線ＰＷＲから電流が流れる。
【００２７】
次に発光制御スイッチ制御線１３によって発光制御スイッチ１２がオフ（ＯＦＦ）すると、駆動ＴＦＴ４のドレイン端が閾値電圧Ｖｔｈになった時点で、駆動ＴＦＴ４はターンオフする。このとき信号線ＤＡＴには映像信号電圧が入力され、この信号電圧は画素スイッチ７を介して記憶容量６の一端に接続されるため、この信号電圧と上記閾値電圧Ｖｔｈの差が記憶容量６に入力される。
【００２８】
次いで、リセットスイッチ制御線１１によってリセットスイッチ５がオフすることによって、信号電圧と上記閾値電圧Ｖｔｈの差が記憶容量６に記憶され、画素への信号電圧書込みが完了する。
【００２９】
次いで、書込みが次の行の画素に移行すると、画素スイッチ制御線９によって画素スイッチ７がオフ、三角波スイッチ８がオンに切り替わる。このとき三角波線ＳＷＰには三角波状のスイープ電圧が印加され、この三角波電圧は、三角波スイッチ８を介して記憶容量６の一端に入力される。またこのとき発光制御スイッチ制御線１３によって発光制御スイッチ１２がオンする。このとき三角波線ＳＷＰの三角波電圧が予め書込まれていた信号電圧と等しいときに、駆動ＴＦＴ４のゲートには記憶容量６を介して閾値電圧Ｖｔｈが再現されるため、既に書込まれていた信号電圧に応じて有機ＥＬ素子２の発光期間が定まる。これによって有機ＥＬ素子２は上記映像信号電圧に対応した発光時間で発光するため、観察者には階調を有する画像が認識される。
【００３０】
ここで、書込み時の駆動ＴＦＴ４のゲート電圧の変化に関して、更に詳しく述べる。
図５は、本実施例における画素への信号電圧書込み時の動作タイミング図である。ここでは１フレーム期間における画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１、三角波線ＳＷＰの変化を示しており、（ｎ）は、ｎ行目の画素列の信号であることを示している。また図中にＶＨ、ＶＬで記したように、上が高電圧、下が低電圧である。これらの定義は図４と同じである。
【００３１】
図５では、更に、書込み時の駆動ＴＦＴ４のゲート電圧の変化をＴＦＴ４（Ｇ）として示してある。書込みを選択された画素では、始めに発光制御スイッチ１２とリセットスイッチ５がオンすることにより、有機ＥＬ素子２には、ダイオード接続された駆動ＴＦＴ４と発光制御スイッチ１２を介して電源線ＰＷＲから電流が流れる。この際に駆動ＴＦＴ４のゲート電圧は有機ＥＬ素子２の電流に見合ったゲート電圧に引き下げられる（期間ＩＩ）。
【００３２】
次に、発光制御スイッチ制御線１３によって発光制御スイッチ１２がオフすると、駆動ＴＦＴ４のドレイン端は、電源電圧Ｖｐｗｒから閾値電圧Ｖｔｈを引いた電圧値に向って飽和し、その時点で駆動ＴＦＴ４はターンオフする（期間ＩＩＩ〜ＩＶ）。
【００３３】
この後、書込みが次の行の画素に移行すると、画素スイッチ制御線９によって画素スイッチ７がオフ、三角波スイッチ８がオンに切り替わる。このとき三角波線ＳＷＰには三角波状のスイープ電圧が印加され、この三角波電圧は、三角波スイッチ８を介して記憶容量６の一端に入力される。このとき、三角波線ＳＷＰに印加されている電圧と予め書込まれた信号電圧の差分に対応して、駆動ＴＦＴ４のゲート電圧はシフトするが、三角波線ＳＷＰの三角波電圧が予め書込まれていた信号電圧と等しいときに、駆動ＴＦＴ４のゲートには記憶容量６を介して閾値電圧Ｖｔｈが再現されるため、有機ＥＬ素子２はターンオンする。（期間ＶＩ）
この有機ＥＬ素子２の発光期間を、図にはＩＬＭ期間として示した。このＩＬＭ期間の長さを、各画素に書込む信号電圧によって変調することによって、有機ＥＬディスプレイに映像を表示することができる。
【００３４】
最後に信号線ＤＡＴに印加される映像信号電圧と、三角波線ＳＷＰに印加される三角波電圧の電圧値の関係に関して説明する。
【００３５】
図６は、本実施例における信号線ＤＡＴに印加される信号電圧と、三角波線ＳＷＰに印加される三角波電圧の波形図である。ここでは１フレーム期間における信号線ＤＡＴに印加される信号電圧と、三角波線ＳＷＰに印加される三角波電圧の電圧値の変化を示しており、（ｎ）は、ｎ行目の画素列の信号であることを示している。なお、縦軸は電圧（Ｖ）、横軸は時間（ｔ）である。また図中は上が高電圧、下が低電圧であることを示しており、これらの定義は図４と同じである。
【００３６】
図示したように、信号電圧は１から５Ｖの値で映像データによって変化しており、一方で三角波電圧は書込み期間（ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）では５Ｖ、その他の期間では１フレーム期間（１ＦＲＭ）の周期で１回スイープしている。ここで三角波の最大電圧は５Ｖであり、最小電圧は１．５Ｖである。
【００３７】
書込み期間（ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）では画素スイッチ制御線９によって、ｐ型の画素スイッチ７と、ｎ型の三角波スイッチ８が制御される。このとき両ＴＦＴは、エンハンスメント型を用いているが、共に等しいゲート電圧を印加され、一端が共通接続されたｐ型とｎ型のＴＦＴは、ｐ型ＴＦＴの他端の電圧がｎ型ＴＦＴの他端の電圧よりも大きいと、両ＴＦＴ間に貫通電流が流れてしまう。
【００３８】
即ち本実施例では、仮に信号電圧が三角波電圧よりも大きいと、信号線ＤＡＴと三角波線ＳＷＰ間に貫通電流が流れ、ディスプレイパネル消費電力の増大を招いてしまう。このような事態を回避するため、本実施例では画素スイッチ制御線９によって、ｐ型の画素スイッチ７と、ｎ型の三角波スイッチ８が制御される書込み期間（ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）では、三角波電圧を信号電圧の最大値と同じ値に設定している。明らかに、三角波電圧を信号電圧の最大値以上の値に設定しても構わないが、その場合は無用に使用する電圧の種類が増えるため、ここでは両者を等しい電圧に設定した。
【００３９】
なお本実施例では、三角波の最小電圧は１．５Ｖと、信号電圧の最小電圧である１Ｖよりも高い電圧に設定している。これは駆動ＴＦＴ４が黒を表示する際に、十分なマージンを持たせるためである。
【００４０】
以上、第１実施例では、表示領域内における画素、走査回路２２、三角波生成回路２３は、全て同一のガラス基板上に多結晶Ｓｉ−ＴＦＴ素子を用いて設け、信号電圧出力回路２１はドライバ単結晶Ｓｉで構成されるＩＣチップをガラス基板上に搭載する形で設けた。しかしながら走査回路２２、三角波生成回路２３は信号電圧出力回路２１と同一、或いは個別の駆動ＩＣチップで実現することも可能である。また逆に、信号電圧出力回路２１をまた同一のガラス基板上に多結晶Ｓｉ−ＴＦＴ素子を用いて設けることも可能である。或いはまた、信号電圧出力回路２１をガラス基板上に搭載したドライバＩＣチップと、ガラス基板上に設けた多結晶Ｓｉ−ＴＦＴ素子を用いたセレクタスイッチや走査回路の組合せなどで実現することも可能である。
【００４１】
また、多結晶Ｓｉに拘らずにその他の有機／無機半導体薄膜をトランジスタに用いることや、ガラス基板に変えて、表面に絶縁性を有するその他の基板を用いることも可能である。
【００４２】
発光素子としても有機ＥＬ素子に限らず、無機ＥＬ素子やＦＥＤ（Field-Emission Device）など一般の発光素子を用いることができることも明らかである。
【実施例２】
【００４３】
図７及び図８を用いて、本発明に係る画像表示装置の第２実施例に関して説明する。
第２実施例である携帯電話向けの有機ＥＬディスプレイの構成、画素回路やその基本的な動作方法は、既に述べた第１実施例とほぼ同様である。第１実施例と比較した際の第２実施例との差異は、発光制御スイッチ制御線１３と、これに制御される発光制御スイッチ１２を持たないことであるため、ここでは以下これに関してのみ説明する。
【００４４】
図７は、本発明に係る画像表示装置の第２実施例を示す画素回路構成図である。前述したように図７と、第１実施例の画素構成図である図２との差異は、発光制御スイッチ制御線１３とこれに制御される発光制御スイッチ１２を持たないことであることが判る。
【００４５】
次に、本実施例の動作について、図８を用いて説明する。
図８は、本実施例における画素への信号電圧書込み時の動作タイミング図である。ここでは１フレーム期間における画素スイッチ制御線９、リセットスイッチ制御線１１、三角波線ＳＷＰの変化を示しており、（ｎ）は、ｎ行目の画素列の信号であることを示している。また図中にＶＨ、ＶＬで記したように、上が高電圧、下が低電圧であることを示している。これらの定義は図４と同じである。
【００４６】
図８では、更に、書込み時の駆動ＴＦＴ４のゲート電圧の変化もＴＦＴ４（Ｇ）として示してある。書込みを選択された画素では、始めに画素スイッチ制御線９とリセットスイッチ制御線１１により、画素スイッチ７とリセットスイッチ５がオンすることにより、有機ＥＬ素子２にはダイオード接続された駆動ＴＦＴ４を介して電源線ＰＷＲから電流が流れる。この際に駆動ＴＦＴ４のゲート電圧は有機ＥＬ素子２と駆動ＴＦＴ４からなるインバータ回路の中点電圧に設定されることは、先に述べた従来例の動作と同様である（期間ＩＩ、ＩＩＩ）。
【００４７】
この状態は、リセットスイッチ制御線１１により、リセットスイッチ５がオフすることで記憶容量６に記憶される（期間ＩＶ）。
【００４８】
この後、書込みが次の行の画素に移行すると、画素スイッチ制御線９によって画素スイッチ７がオフ、三角波スイッチ８がオンに切り替わる。このとき、三角波線ＳＷＰには三角波状のスイープ電圧が印加され、この三角波電圧は、三角波スイッチ８を介して記憶容量６の一端に入力される。このとき三角波線ＳＷＰに印加されている電圧と予め書込まれた信号電圧の差分に対応して、駆動ＴＦＴ４のゲート電圧はシフトするが、三角波線ＳＷＰの三角波電圧と予め書込まれていた信号電圧の電圧差によって、有機ＥＬ素子２と駆動ＴＦＴ４からなるインバータ回路がターンオンし、有機ＥＬ素子２は発光する（期間ＶＩ）。この有機ＥＬ素子２の発光期間を変調することによって、有機ＥＬディスプレイに映像を表示することができるのは、第１実施例と同様である。
【００４９】
本第２実施例は、第１実施例と比較して、画素への信号書込み時に有機ＥＬ素子２に貫通電流が流れるため、若干の発光が見られるという難点はあるものの、画素回路の簡略化が図れるためにより有機ＥＬ素子の面積を大きくできるという長所がある。
【実施例３】
【００５０】
図９〜図１１を用いて、本発明に係る画像表示装置の第３実施例に関して説明する。
第３実施例である携帯電話向けの有機ＥＬディスプレイの構成、画素回路やその基本的な動作方法は、既に述べた第１実施例とほぼ同様である。第１実施例と比較した際の第３実施例の差異は、三角波線ＳＷＰに代えて定電圧線ＣＮＳＴを用いている点であるため、ここでは以下これに関してのみ説明する。
図９は、第３実施例である携帯電話向けの有機ＥＬディスプレイの構成図である。本実施例では三角波線ＳＷＰに代えて、画素５１には定電圧線ＣＮＳＴが水平方向に設けられている。この定電圧線ＣＮＳＴは、その一端で定電圧電源線４０に接続され、定電圧電源線４０はパネル端に設けられた接続端子Ｔ３に接続されている。
【００５１】
次に上記画素５１の構成を説明する。
図１０は上記画素５１の画素回路図である。本実施例においては、信号線ＤＡＴに接続されている画素スイッチ５７がｎ型、定電圧線ＣＮＳＴに接続されている定電圧スイッチ５８がｐ型である点が、第１実施例と異なっている。
【００５２】
次に、本第３実施例の動作について説明する。
書込みを選択された画素では、始めに画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１によって、それぞれｎ型である画素スイッチ５７がオン、ｐ型である定電圧スイッチ５８がオフ、ｐ型である発光制御スイッチ１２がオン、ｎ型であるリセットスイッチ５がオンする。このとき発光制御スイッチ１２とリセットスイッチ５がオンすることにより、有機ＥＬ素子２にはダイオード接続された駆動ＴＦＴ４と発光制御スイッチ１２を介して電源線ＰＷＲから電流が流れる。
【００５３】
次に発光制御スイッチ制御線１３によって発光制御スイッチ１２がオフすると、駆動ＴＦＴ４のドレイン端が閾値電圧Ｖｔｈになった時点で、駆動ＴＦＴ４はターンオフする。このとき信号線ＤＡＴには映像信号電圧が入力され、この信号電圧は画素スイッチ５７を介して記憶容量６の一端に接続されるため、この信号電圧と上記閾値電圧Ｖｔｈの差が記憶容量６に入力される。
【００５４】
次いで、リセットスイッチ制御線１１によって、リセットスイッチ５がオフすることにより、信号電圧と上記閾値電圧Ｖｔｈの差が記憶容量６に記憶され、画素への信号電圧書込みが完了する。
【００５５】
次いで、書込みが次の行の画素に移行すると、画素スイッチ制御線９によって画素スイッチ５７がオフ、定電圧スイッチ５８がオンに切り替わる。このとき、定電圧線ＣＮＳＴには所定の一定電圧が印加され、この一定電圧は、定電圧スイッチ５８を介して記憶容量６の一端に入力される。またこのとき、発光制御スイッチ制御線１３によって発光制御スイッチ１２がオンする。このとき駆動ＴＦＴ４のゲートには記憶容量６を介して、定電圧線ＣＮＳＴの定電圧と予め書込まれていた信号電圧との電圧差に対応した電圧が発生するため、既に書込まれていた信号電圧に応じて有機ＥＬ素子２の駆動電流が定まる。これによって有機ＥＬ素子２は上記映像信号電圧に対応した発光強度で発光するため、観察者には階調を有する画像が認識される。
【００５６】
最後に信号線ＤＡＴに印加される信号電圧と、定電圧線ＣＮＳＴに印加される定電圧値の関係に関して説明する。
【００５７】
図１１は、本第３実施例における信号線ＤＡＴに印加される信号電圧と、定電圧線ＣＮＳＴに印加される定電圧の波形図である。ここでは１フレーム期間（１ＦＲＭ）における信号線ＤＡＴに印加される信号電圧と、三角波線ＳＷＰに印加される三角波電圧の電圧値の変化を示している。また図中は上が高電圧、下が低電圧であり、これらの定義は図４と同じである。
【００５８】
図示したように、信号電圧は１から５Ｖの値で映像データによって変化しており、一方で定電圧線ＣＮＳＴに印加される定電圧は常時１Ｖである。
【００５９】
書込み期間には画素スイッチ制御線９によって、ｎ型である画素スイッチ５７と、ｐ型である定電圧スイッチ５８が制御される。このとき両ＴＦＴはエンハンスメント型を用いているが、共に等しいゲート電圧を印加され、一端が共通接続されたｐ型とｎ型のＴＦＴは、ｐ型ＴＦＴの他端の電圧がｎ型ＴＦＴの他端の電圧よりも大きいと、両ＴＦＴ間に貫通電流が流れてしまう。即ち本実施例では、仮に信号電圧が定電圧線ＣＮＳＴに印加される定電圧よりも小さいと、信号線ＤＡＴと定電圧線ＣＮＳＴ間に貫通電流が流れ、ディスプレイパネル消費電力の増大を招いてしまう。
【００６０】
このような事態を回避するため、本実施例では定電圧線ＣＮＳＴに印加される定電圧を信号電圧の最小値と同じに設定している。明らかに、定電圧線ＣＮＳＴに印加される定電圧を、信号電圧の最小値以上の値に設定しても構わないが、その場合は無用に使用する電圧の種類が増えるため、ここでは両者を等しい電圧に設定した。
【００６１】
本実施例では三角波を用いないため、駆動ＴＦＴ４の特性ばらつきが画像に表れ易いという難点を有するが、一方で駆動ＴＦＴ４の特性ばらつきが十分に小さければ、ディスプレイの回路構成が簡単になるという長所を有する。
【実施例４】
【００６２】
図１２、図１３を用いて、本発明に係る画像表示装置の第４実施例に関して説明する。
本実施例における携帯電話向けの有機ＥＬディスプレイの構成、画素回路やその基本的な動作方法は、既に述べた第１実施例とほぼ同様である。第１実施例と比較した際の本実施例の差異は、図１２に示すように、画素６１における電圧の正負関係が逆になっている点であり、ここでは以下これに関してのみ説明する。
【００６３】
上記画素６１の構成を説明する。
図１２は画素６１の画素回路図である。各画素６１にはボトムエミッション型の有機ＥＬ素子５２が設けられており、有機ＥＬ素子５２のアノード端は共通電極５３に接続され、カソード端はｎ型の発光制御スイッチ６２とｎ型の駆動ＴＦＴ５４を介して電源線ＰＷＲに接続されている。駆動ＴＦＴ５４のゲート−ドレイン間にはｎ型のリセットスイッチ５が接続されている。
【００６４】
また、駆動ＴＦＴ５４のゲートは記憶容量６を介して、信号線ＤＡＴに接続されているｎ型の画素スイッチ５７、及び三角波線ＳＷＰに接続されているｐ型の三角波スイッチ５８に繋がっている。なお、リセットスイッチ５はリセットスイッチ制御線１１により、発光制御スイッチ６２は発光制御スイッチ制御線１３により、画素スイッチ５７及び三角波スイッチ５８は画素スイッチ制御線９によりそれぞれ制御される。
【００６５】
次に、第４実施例の動作について図１３を用いて説明する。
図１３は、本実施例における画素の動作タイミング図である。ここでは、１フレーム期間における画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１、三角波線ＳＷＰの変化を示しており、（ｎ）は、ｎ行目の画素列の信号であることを示している。また図中にＶＨ、ＶＬで記したように、上が高電圧、下が低電圧であることを示している。これらの定義は図４と同じである。
【００６６】
書込みを選択された画素では、始めに画素スイッチ制御線９、発光制御スイッチ制御線１３、リセットスイッチ制御線１１によって、それぞれｎ型の画素スイッチ５７がオン、ｐ型の三角波スイッチ５８がオフ、ｎ型のｐ発光制御スイッチ６２がオン、ｎ型のリセットスイッチ５がオンする。このとき発光制御スイッチ６２とリセットスイッチ５がオンすることにより、有機ＥＬ素子５２にはダイオード接続された駆動ＴＦＴ５４と発光制御スイッチ６２を介して電源線ＰＷＲへと電流が流れる。
【００６７】
次に、発光制御スイッチ制御線１３によって発光制御スイッチ６２がオフすると、駆動ＴＦＴ５４のドレイン端が閾値電圧Ｖｔｈになった時点で、駆動ＴＦＴ５４はターンオフする。このとき信号線ＤＡＴには映像信号電圧が入力され、この信号電圧は画素スイッチ５７を介して記憶容量６の一端に接続されるため、この信号電圧と上記閾値電圧Ｖｔｈの差が記憶容量６に入力される。次いでリセットスイッチ制御線１１によってリセットスイッチ５がオフすることによって、信号電圧と上記閾値電圧Ｖｔｈの差が記憶容量６に記憶され、画素への信号電圧書込みが完了する。
【００６８】
次いで、書込みが次の行の画素に移行すると、画素スイッチ制御線９によって画素スイッチ５７がオフ、三角波スイッチ５８がオンに切り替わる。このとき三角波線ＳＷＰには三角波状のスイープ電圧が印加され、この三角波電圧は、三角波スイッチ５８を介して記憶容量６の一端に入力される。また、このとき発光制御スイッチ制御線１３によって発光制御スイッチ６２がオンする。
【００６９】
このとき三角波線ＳＷＰの三角波電圧が予め書込まれていた信号電圧と等しい場合に、駆動ＴＦＴ５４のゲートには記憶容量６を介して閾値電圧Ｖｔｈが再現されるため、既に書込まれていた信号電圧に応じて有機ＥＬ素子５２の発光期間が定まる。これによって有機ＥＬ素子５２は上記映像信号電圧に対応した発光時間で発光するため、観察者には階調を有する画像が認識される。
【００７０】
ここで、書込み期間には画素スイッチ制御線９によって、ｎ型の画素スイッチ５７と、ｐ型の三角波スイッチ５８が制御される。このとき両ＴＦＴはエンハンスメント型を用いているが、共に等しいゲート電圧を印加され、一端が共通接続されたｐ型とｎ型のＴＦＴは、ｐ型ＴＦＴの他端の電圧がｎ型ＴＦＴの他端の電圧よりも大きいと、両ＴＦＴ間に貫通電流が流れてしまう。即ち本実施例では、仮に信号電圧が三角波電圧よりも小さいと、信号線ＤＡＴと三角波線ＳＷＰ間に貫通電流が流れ、ディスプレイパネル消費電力の増大を招いてしまう。
【００７１】
このような事態を回避するため、本実施例では画素スイッチ制御線９によって、ｎ型の画素スイッチ５７と、ｐ型である三角波スイッチ５８が制御される書込み期間では、三角波電圧を信号電圧の最小値と同じ値に設定している。明らかに、三角波電圧を信号電圧の最小値以上の値に設定しても構わないが、その場合は無用に使用する電圧の種類が増えるため、ここでは両者を等しい電圧に設定した。
【００７２】
なお本第４実施例では、信号電圧は１Ｖから５Ｖの間の値に設定し、三角波は１Ｖから４．５Ｖと、信号電圧の最大電圧である５Ｖよりも高い電圧に設定している。これは駆動ＴＦＴ５４が黒を表示する際に、十分なマージンを持たせるためである。
【実施例５】
【００７３】
図１４を用いて、本発明に係る画像表示装置の第５実施例に関して説明する。
図１４は、第５実施例であるＴＶ画像表示装置１００の構成図である。地上波デジタル信号等を受信する無線インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１０２には、圧縮された画像データ等が外部から無線データとして入力され、無線Ｉ／Ｆ回路１０２の出力は入出力回路（Ｉ／Ｏ）を介してデータバス１０８に接続される。データバス１０８にはこの他にマイクロプロセサ（ＭＰＵ）、表示パネルコントローラ１０６、フレームメモリＭＭ等が接続されている。更に表示パネルコントローラ１０６の出力は有機ＥＬ表示パネル１０１に入力されている。なお、ＴＶ画像表示装置１００には更に、５Ｖ電源ＰＷＳ＿５Ｖと、Ｖ電源ＰＷＳ＿１０Ｖが設けられている。なおここで有機ＥＬ表示パネル１０１は、先に延べた第一の実施例と同一の構成および動作を有しているので、その内部の構成及び動作の記載はここでは省略する。
【００７４】
本実施例の動作を説明する。始めに無線Ｉ／Ｆ回路１０２は命令に応じて圧縮された画像データを外部から取り込み、この画像データをＩ／Ｏ回路を介してマイクロプロセサＭＰＵ及びフレームメモリＭＭに転送する。マイクロプロセサＭＰＵはユーザからの命令操作を受けて、必要に応じてＴＶ画像表示装置１００全体を駆動し、圧縮された画像データのデコードや信号処理、情報表示を行う。信号処理された画像データは、フレームメモリＭＭに一時的に蓄積が可能である。
【００７５】
ここで、マイクロプロセサＭＰＵが表示命令を出した場合には、その指示に従ってフレームメモリＭＭから表示パネルコントローラ１０６を介して有機ＥＬ表示パネル１０１に画像データが入力され、有機ＥＬ表示パネル１０１は入力された画像データをリアルタイムで表示する。このとき表示パネルコントローラ１０６は、同時に画像を表示するために必要な所定のタイミングパルスを出力する。
【００７６】
なお有機ＥＬ表示パネル１０１がこれらの信号を用いて、入力された画像データをリアルタイムで表示することに関しては、第１実施例の説明で述べたとおりである。
また、電源ＰＷＳ＿５Ｖ、ＰＷＳ＿１０Ｖには二次電池が含まれており、これらの画像表示端末１００全体を駆動する電力を供給する。本実施例によれば、低電力で高輝度表示が可能である画像表示端末１００を提供することができる。
【００７７】
なお、本実施例では画像表示デバイスとして、第１実施例で説明した有機ＥＬ表示パネルを用いたが、これ以外にその他の本発明の実施例に記載されたような種々の表示パネルを用いることが可能であることは明らかである。但し、この場合は個々の有機ＥＬ表示パネルの構造に応じた若干の回路変更が必要になることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る画像表示装置の第１実施例を示す有機ＥＬディスプレイの構成図。
【図２】第１実施例における画素回路図。
【図３】第１実施例における画素レイアウト構成図。
【図４】第１実施例における画素の動作タイミング図。
【図５】第１実施例における画素への信号電圧書込み時の動作タイミング図。
【図６】第１実施例における信号電圧と三角波電圧の波形図。
【図７】第２実施例における画素回路図。
【図８】第２実施例における画素への信号電圧書込み時の動作タイミング図。
【図９】第３実施例である携帯電話向け有機ELディスプレイの構成図。
【図１０】第３実施例における画素回路図。
【図１１】第３実施例における信号電圧と定電圧線に印加される電圧波形図。
【図１２】第４実施例における画素回路図。
【図１３】第４実施例における画素の動作タイミング図。
【図１４】第５実施例であるＴＶ画像表示装置の構成図。
【図１５】有機ＥＬディスプレイの画素回路の従来例を示す図。
【符号の説明】
【００７９】
１…画素、２…有機ＥＬ素子、３…共通電極、４…駆動ＴＦＴ、５…リセットスイッチ５Ａ、５Ｂ…ＴＦＴスイッチ、６…記憶容量、７…画素スイッチ、８…三角波スイッチ、９…画素スイッチ制御線、１１…リセットスイッチ制御線、１２…発光制御スイッチ、１３…発光制御スイッチ制御線、２１…出力回路２１、２２…走査回路２２、２３…三角波生成回路、２４…主電源線、２５…従電源線、３０…コンタクトホール、５１…画素、５７…画素スイッチ、５８…定電圧スイッチ、６１…画素、ＣＮＳＴ…低電圧源、ＤＡＴ…信号線、ＴＦＴ４（Ｇ）…ＴＦＴ４のゲート電圧、ＰＷＲ…電源線、ＳＷＰ…三角波線、Ｔ１〜Ｔ３…端子、Ｖ−ＢＬＮ…垂直ブランキング期間、Ｖｐｗｒ…電源電圧、Ｖｔｈ…閾値電圧。
【図１】
2007148222.tif 000003
【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】
2007148222.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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