JP2003122305A - 有機el表示装置およびその制御方法 - Google Patents
有機el表示装置およびその制御方法Info
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- JP2003122305A JP2003122305A JP2001312321A JP2001312321A JP2003122305A JP 2003122305 A JP2003122305 A JP 2003122305A JP 2001312321 A JP2001312321 A JP 2001312321A JP 2001312321 A JP2001312321 A JP 2001312321A JP 2003122305 A JP2003122305 A JP 2003122305A
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Abstract
ず常に一定の条件で行うと、高輝度化、高コントラスト
化については発光素子の特性に依存する割合が大きく、
低消費電力化についても発光素子の特性に依存せざるを
得ない。 【解決手段】 有機EL素子12を含む発光画素が行列
状に配置されてなる有機EL表示装置において、画素領
域の全画素の総電流値を電流検出回路14で検出し、そ
の検出した電流を電流−電圧変換回路15で電圧に変換
し、その検出電圧Vdetを比較器16で基準電圧Vr
efと比較する。そして、その比較結果に基づいて、デ
ューティ制御回路17により、画素回路のTFT13を
ON/OFF駆動することによって有機EL素子12の
発光時間を制御する。
Description
素子(電気光学素子)として、有機材料のエレクトロル
ミネッセンス(以下、有機EL(electroluminescence)と
記す)素子を用いた有機EL表示装置およびその制御方
法に関する。
の2つの電極で挟み込む構造を持ち、電極間に電圧が印
加されることにより、陰極から電子が、陽極から正孔が
有機層に注入され、電子・正孔が再結合することによっ
て発光するものであり、10V以下の駆動電圧で、数1
00〜数10000cd/m2の輝度を得ることができ
る。したがって、この有機EL素子を画素の発光素子と
して用いた有機EL表示装置は、次世代のフラットパネ
ルディスプレイとして有望視されている。
純(パッシブ)マトリクス方式とアクティブマトリクス
方式とが挙げられる。ディスプレイの大型化・高精細化
を実現するには、単純マトリクス方式の場合は、各画素
の発光期間が走査線(即ち、垂直方向の画素数)の増加
によって減少するため、瞬間的に各画素の有機EL素子
が高輝度で発光することが要求される。一方、アクティ
ブマトリクス方式の場合は、各画素が1フレームの期間
に亘って発光を持続するため、ディスプレイの大型化・
高精細化が容易である。
クス型有機EL表示装置においては、従来、発光画素の
駆動については入力信号(表示信号)レベルにかかわら
ず常に一定の条件で行っていた。そのため、高輝度化、
高コントラスト化については有機EL素子の特性に依存
する割合が大きく、同様に低消費電力化についても有機
EL素子の特性に依存せざるを得なかった。しかも、高
輝度化のために有機EL素子に対して高い電圧を印加し
たり、あるいは大きい電流を流し続けると、有機EL素
子の特性が劣化する傾向にあり、さらに消費電力も増大
するという問題が発生する。
であり、その目的とするところは、有機EL素子の特性
に依存することなく、高コントラスト化および低消費電
力化が可能な有機EL表示装置およびその制御方法を提
供することにある。
めに、本発明では、発光画素(有機EL素子)が行列状
に配置されてなる有機EL表示装置において、発光画素
に流れる電流値を検出し、その検出した電流値に基づい
て発光画素の発光時間を制御する構成を採っている。
制御において、検出した電流値が大きいときには、発光
画素の発光時間を短く設定することで、画面全体の発光
輝度および消費電力が抑制される。一方、検出した電流
値が小さいときには、発光画素の発光時間を長く設定す
ることで、高輝度化が図られる。
て図面を参照して詳細に説明する。
施形態に係る有機EL表示装置を示す概略構成図であ
り、モノクロ方式の有機EL表示装置に適用した場合を
例に採って示している。ここでは、図面の簡略化のため
に、6行37列の画素配列の場合を例に採って示してい
る。
明ガラスなどの基板上に有機EL素子12が行列状に多
数配された構成となっている。具体的には、基板上に、
透明導電膜からなる第1の電極(例えば、陽極)が形成
され、その上にさらに正孔輸送層、発光層、電子輸送層
および電子注入層が順次堆積されることで有機層が形成
され、この有機層上にさらに低仕事関数の金属からなる
第2の電極(例えば、陰極)が形成されることで有機E
L素子12が形成されている。
極と第2の電極との間に直流電圧を印加することによ
り、正孔が第1の電極(陽極)から正孔輸送層を経て、
電子が第2の電極(陰極)から電子輸送層を経てそれぞ
れ発光層内に注入され、この注入された正負のキャリア
によって発光層内の蛍光分子が励起状態となり、この励
起分子の緩和過程で発光が得られるようになっている。
て、有機EL素子12を駆動する能動素子として、一般
的に、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TF
T)が用いられる。画素回路は、通常、TFTを複数個
有するとともに、画素情報(輝度情報)を保持するキャ
パシタを有する構成となっている。ただし、ここでは、
図面の簡略化のために、画素回路として、有機EL素子
12に対して直列に接続されて当該素子を駆動するため
のTFT13のみを代表して示している。
て駆動電圧が選択的に与えられることによって当該素子
の駆動が行われる。ここで、有機EL素子12が例えば
流れる電流によって輝度が変化する構成の素子であると
すると、各画素の有機EL素子12に流れる電流は、各
画素の輝度情報に応じて図示せぬTFTによって制御さ
れることになる。
ード)は全画素共通に接続され、さらに電流検出回路1
4の入力端に接続されている。電流検出回路14は、全
画素に流れる電流を映像信号の垂直周期、即ち1フィー
ルド期間に亘って検出し、その検出した電流値を電流−
電圧変換回路15に供給する。電流−電圧変換回路15
は、電流検出回路14で検出された電流値を電圧値に変
換し、その電圧値の検出電圧Vdetを比較器16に供
給する。
ら出力される検出電圧Vdetを基準電圧Vrefと比
較し、例えば、検出電圧Vdetが基準電圧Vrefよ
りも高いときに高レベル、検出電圧Vdetが基準電圧
Vref以下のときに低レベルの比較結果(デジタル信
号)を出力し、デューティ制御回路17に供給する。デ
ューティ制御回路17は、比較器16の比較結果が高レ
ベルのときは有機EL素子12の発光時間を短く設定
し、当該比較結果が低レベルのときは発光時間を長く設
定するようにTFT13を駆動する。
EL表示装置の動作について、図2および図3の各波形
図を用いて説明する。なお、図2は、1フィールドにお
ける映像信号と基準電圧Vrefとの関係を示す波形図
である。また、図3は、1フィールドにおけるデューテ
ィ制御による発光期間−非発光期間の関係を示す波形図
である。
電流値を1フィールド期間に亘って検出する。通常、映
像信号には垂直ブランキング区間が存在するため、入力
信号(表示信号)と全画素に流れる電流とを比較した場
合、この垂直ブランキング区間において電流は減少す
る。それ以外の部分については、入力信号および画素の
発光時間との関係に比例した出力が得られる。
電流−電圧変換回路15で電圧値に変換されて比較器1
6に供給される。電流−電圧変換回路15では、検出電
圧Vdetが入力信号に比例した成分と垂直ブランキン
グ区間の成分とを含んでいるため、それらの影響を考慮
して電圧変換を行うようにする。比較器16では、任意
に設定した基準電圧Vrefと検出電圧Vdetとを比
較する。
検出電圧Vdetが基準電圧Vrefよりも高いときに
高レベル、検出電圧Vdetが基準電圧Vref以下の
ときに低レベルのデジタル信号を出力し、デューティ制
御回路17に供給する。これにより、以降、すべてデジ
タル処理となるため、アナログ的なバラツキや偏差など
を考慮する必要はない。
比較結果が高レベルのとき、即ち検出電圧Vdetが基
準電圧Vrefよりも高いときには、有機EL素子12
の発光時間を短く設定することで、画面全体の発光輝度
および消費電力を抑制する。発光時間が短くなることに
より、一般的な動作状態における消費電力の削減が可能
となる。
とき、即ち検出電圧Vdetが基準電圧Vref以下の
ときには、有機EL素子12の発光時間を長く設定する
ことで、高輝度化を図る。発光時間を長く設定すること
で、一般的な動作状態における最大輝度を大きくするこ
とが可能となる。
発光画素が行列状に配置されてなるモノクロ方式の有機
EL表示装置において、画素領域の全画素の総電流値を
検出し、その検出した総電流値に基づく検出電圧Vde
tと基準電圧Vrefとの比較結果に応じて有機EL素
子12の発光時間を制御するようにし、発光期間/非発
光期間を適宜組み合わせることにより、高コントラスト
化と低消費電力化という相反する条件を両立することが
可能となる。
光期間を長く設定し、高輝度で有機EL素子12を発光
させることにより、コントラスト感のあるインパクトの
ある画像を表示できる。また、大面積の明るい画面にお
いては、輝度を抑制することにより、画質を損なうこと
なく、有機EL素子12の発熱や駆動電流による有機E
L素子12の劣化を抑制することができるため、本有機
EL表示装置の長寿命化が図れる。
大輝度と消費電力とのどちらを重要視するかを任意に選
択することができる。さらに、上記の制御においては、
有機EL素子12の発光時間のみを制御するようにして
いるため、信号の階調表現に影響を与えることなく、入
力信号(表示信号)に応じた発光時間の最適な設定が可
能となる。
detを比較器16で単一の基準電圧Vrefと比較
し、その比較結果に基づいて有機EL素子12の発光時
間を2段階に制御するとしたが、この2段階制御に限ら
れるものではなく、電圧値が異なる複数の基準電圧を用
意し、これら複数の基準電圧との比較結果に基づいて発
光時間を多段階に制御する構成を採ることも可能であ
る。
し、入力信号に応じてその電圧値を切り替えるようにす
ることも可能である。一例として、テキスト表示と動画
表示とで基準電圧Vrefの電圧値を切り替えるように
することで、入力信号(表示する画像)に応じた最適な
表示を実現できる。
施形態に係るモノクロ方式の有機EL表示装置を示す概
略構成図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を
付して示している。ここでは、図面の簡略化のために、
8行37列の画素配列の場合を例に採って示している。
有機EL素子12を含む発光画素が行列状に配置されて
なる画素領域を所定の領域単位で分割し、その分割した
領域毎に有機EL素子12に流れる電流値を電流検出回
路14で検出し、この検出した領域毎の電流値に基づい
てデューティ制御回路17によって有機EL素子12の
発光時間を制御する構成を採っている。
配列の画素領域において、1行毎に行単位で領域を8分
割し、その分割した領域毎に有機EL素子12に流れる
電流値を電流検出回路14で検出するようにしている。
ここでは、簡単のために、8行37列の画素配列を例に
採っているが、実際の有機EL表示装置においては、さ
らに多数の画素配列となることから、所定数の行毎に行
単位で領域を8分割することになる。ただし、分割数は
8分割に限られるものではなく、任意に設定可能であ
る。
した電流値は、その領域毎に順に電流−電圧変換回路1
5で電圧値に変換され、その領域毎の検出電圧Vdet
が比較器16で順に基準電圧Vrefと比較され、その
比較結果が領域単位で順次デューティ制御回路17に供
給される。そして、比較器16から順に供給される比較
結果に基づいて、デューティ制御回路17により、有機
EL素子12の発光時間の制御が行われる。
EL表示装置の動作について、図5および図6の各波形
図を用いて説明する。なお、図5は、1フィールドにお
ける映像信号と基準電圧Vrefおよび検出データとの
関係を示す波形図である。また、図6は、1フィールド
におけるデューティ制御による発光期間−非発光期間の
関係を示す波形図である。
領域毎に有機EL素子12に流れる電流値を検出すると
いうことは、1画面(1フィールド)を8分割し、画素
電流を1画面当たり8回検出することを意味している。
具体的には、電流検出回路14は、図5のサンプリング
パルスに同期して、分割した領域毎に有機EL素子12
に流れる電流値(画素電流)を検出する。
電流−電圧変換回路15で電圧(検出電圧)Vdetに
変換し、この検出電圧Vdetを比較器16で基準電圧
Vrefと比較する動作が、分割した領域単位で順に行
われる。なお、電流検出回路14、電流−電圧変換回路
15および比較器16での処理動作は、基本的に、第1
実施形態の場合と同じである。そして、デューティ制御
回路17において、比較器16から順に供給される比較
結果に基づいて有機EL素子12の発光時間の制御が行
われる。
割し、その分割した各領域毎に画素電流を検出すること
により、1画面の全画素電流を検出するよりも検出時間
が短くなり、1画面をより細かくデューティ制御するこ
とが可能となるため、第1実施形態に係る作用効果に加
えて、画面の明るさに速やかに追従する制御を実現でき
るとともに、よりダイナミックな画像表示を実現でき
る、という作用効果が得られる。
8データすべてが基準電圧Vrefよりも高い場合、即
ち画面全体が明るい場合には、サンプリングした検出デ
ータがすべて高レベルとなる。このときは、制御ステッ
プ幅を大きくし、早く発光時間の下限値へ到達させるよ
うに制御を行う。
る。制御ステップ幅は、制御の分解能とも言える。垂直
走査周波数が例えば60Hzの場合、1フィールドは約
16.6msであり、発光時間の上限と下限との差を5
0%とし、1%ステップ幅で制御とすると、全体が白の
画面から黒の画面に急に切り替わったときに制御にかか
る時間Tは、 T=16.6ms×50=830ms となる。
光時間の制御を行うため、発光時間の上限から下限への
制御にかかる時間は、約100ms(≒830ms/
8)となる。したがって、ブラウン管のテレビジョンに
おけるビーム電流を制御することによる明るさ制御にか
かる時間がおよそ200msであることと比較しても、
動画表示においてもまったく問題ない、即ち違和感を生
じさせないレベルにすることができる。
行列状に配置されてなる画素領域を垂直方向において行
単位で分割するとしたが、垂直方向での分割に限られる
ものではなく、水平方向において列単位で分割したり、
垂直および水平の両方向において分割することも可能で
ある。
施形態に係る有機EL表示装置を示す概略構成図であ
り、カラー方式の有機EL表示装置に適用した場合を例
に採って示している。
は、R(赤)G(緑)B(青)の各有機EL素子22
R,22G,22Bが各行毎に例えばRGBの順に繰返
し配列されている。そして、有機EL素子22R,22
G,22Bの各一端(本例では、カソード)が各色毎に
共通に接続され、さらに電流検出回路24の3系統の各
入力端に接続されている。
した回路部分を有し、各色毎に有機EL素子22R,2
2G,22Bに流れる電流値を1フィールド期間に亘っ
て検出し、その検出した電流値を電流−電圧変換回路2
5に供給する。電流−電圧変換回路25は、RGBの各
色に対応した回路部分を有し、電流検出回路24で検出
された各色毎の電流値を電圧値に変換し、その電圧値を
各色毎に比較器26に供給する。
路部分を有し、電流−電圧変換回路25から各色毎に出
力される検出電圧VdetR,VdetG,VdetB
を、例えば各色共通の基準電圧Vrefと比較し、例え
ば、検出電圧VdetR,VdetG,VdetBが基
準電圧Vrefよりも高いときに高レベル、検出電圧V
detR,VdetG,VdetBが基準電圧Vref
以下のときに低レベルの比較結果を各色毎に出力し、デ
ューティ制御回路27に供給する。
に対応した回路部分を有し、比較器26の各色毎の比較
結果に基づいて、有機EL素子22R,22G,22B
に対して直列に接続されたTFT23R,23G,23
BをON/OFF駆動することによって有機EL素子2
2R,22G,22Bの発光時間を制御する。具体的に
は、比較器26の比較結果が高レベルのときは有機EL
素子22R,22G,22Bの発光時間を短く設定し、
当該比較結果が低レベルのときは発光時間を長く設定す
るように、TFT23R,23G,23BをON/OF
F駆動する。
示装置において、各色毎に有機EL素子22R,22
G,22Bに流れる電流値を検出し、その色毎の検出電
流値に基づいて有機EL素子22R,22G,22Bの
発光時間をRGB毎に制御するようにしたことにより、
第1実施形態に係る作用効果に加えて、ホワイトバラン
スに影響を与えることなく、入力信号に応じた最適な設
定が可能となる。RGBそれぞれの発光時間が異なる場
合には、一定の係数をかけることにより、ホワイトバラ
ンスに影響を与えないようにすることができる。
色に対して共通の基準電圧Vrefを設定するとした
が、RGBの各色に対して別々の基準電圧を設定するよ
うにすることも可能である。
R,22G,22Bに流れる電流値を各色毎に検出する
としたが、有機EL素子22R,22G,22Bに流れ
る全画素分の総電流値を検出し、この総電流値に基づい
て有機EL素子22R,22G,22Bの発光時間をR
GB毎に制御するようにすることも可能である。
有機EL表示装置において、発光画素に流れる電流値を
検出し、その検出した電流値に基づいて発光画素の発光
時間を制御することにより、有機EL素子の特性に依存
することなく、高コントラスト化および低消費電力化が
可能となる。
を示す概略構成図である。
信号と基準電圧Vrefとの関係を示す波形図である。
ーティ制御による発光期間−非発光期間の関係を示す波
形図である。
を示す概略構成図である。
信号と基準電圧Vrefおよび検出データとの関係を示
す波形図である。
ーティ制御による発光期間−非発光期間の関係を示す波
形図である。
を示す概略構成図である。
22B…有機EL素子、13,23…TFT(薄膜トラ
ンジスタ)、14,24…電流検出回路、15,25…
電流−電圧変換回路、16,26…比較器、17,27
…デューティ制御回路
Claims (12)
- 【請求項1】 発光画素に流れる電流値を検出する検出
手段と、 前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記発光画素
の発光時間を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する有機EL表示装置。 - 【請求項2】 前記制御手段は、前記検出手段が検出し
た電流値を基準値と比較する比較手段を有し、その比較
手段の比較結果に基づいて前記発光画素の発光時間を制
御することを特徴とする請求項1記載の有機EL表示装
置。 - 【請求項3】 前記検出手段は、前記発光画素に流れる
全画素分の総電流値を検出することを特徴とする請求項
1記載の有機EL表示装置。 - 【請求項4】 前記検出手段は、前記発光画素が行列状
に配されてなる画素領域を所定の領域単位で分割し、そ
の分割した領域毎に前記発光画素に流れる電流値を検出
することを特徴とする請求項1記載の有機EL表示装
置。 - 【請求項5】 前記発光画素は、R(赤)G(緑)B
(青)の各発光色に対応して設けられており、 前記検出手段は、RGB毎に前記発光画素に流れる電流
値を検出し、 前記制御手段は、前記検出手段が検出したRGB毎の電
流値に基づいて前記発光画素の発光時間をRGB毎に制
御することを特徴とする請求項1記載の有機EL表示装
置。 - 【請求項6】 前記発光画素は、R(赤)G(緑)B
(青)の各発光色に対応して設けられており、 前記検出手段は、前記発光画素に流れる全画素分の総電
流値を検出し、 前記制御手段は、前記検出手段が検出した総電流値に基
づいて前記発光画素の発光時間をRGB毎に制御するこ
とを特徴とする請求項1記載の有機EL表示装置。 - 【請求項7】 発光画素に流れる電流値を検出し、 その検出電流値に基づいて前記発光画素の発光時間を制
御することを特徴とする有機EL表示装置の制御方法。 - 【請求項8】 前記検出電流値を基準値と比較し、その
比較結果に基づいて前記発光画素の発光時間を制御する
ことを特徴とする請求項7記載の有機EL表示装置の制
御方法。 - 【請求項9】 前記発光画素に流れる全画素分の総電流
値を検出することを特徴とする請求項7記載の有機EL
表示装置の制御方法。 - 【請求項10】 前記発光画素が行列状に配されてなる
画素領域を所定の領域単位で分割し、その分割した領域
毎に前記発光画素に流れる電流値を検出することを特徴
とする請求項7記載の有機EL表示装置の制御方法。 - 【請求項11】 前記発光画素は、R(赤)G(緑)B
(青)の各発光色に対応して設けられており、 RGB毎に前記発光画素に流れる電流値を検出し、 そのRGB毎の検出電流値に基づいて前記発光画素の発
光時間をRGB毎に制御することを特徴とする請求項7
記載の有機EL表示装置の制御方法。 - 【請求項12】 前記発光画素は、R(赤)G(緑)B
(青)の各発光色に対応して設けられており、 前記発光画素に流れる全画素分の総電流値を検出し、 その検出総電流値に基づいて前記発光画素の発光時間を
RGB毎に制御することを特徴とする請求項7記載の有
機EL表示装置の制御方法。
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JP2001312321A JP2003122305A (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 有機el表示装置およびその制御方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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