JP2005275276A - 表示装置および表示装置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インバータ回路を用いて表示むらを回避する回路においては、動作中に貫通電流が流れるので消費電力増大の原因となっていた。
【解決手段】 表示装置１０において、非相補型の駆動トランジスタ１８は、輝度信号に基づいてＯＬＥＤ１６を駆動する。駆動トランジスタ１８は、駆動トランジスタ１８の動作タイミングを自己補正する。補正トランジスタ２４は、自己補正のオンオフを制御する。保持容量２６は、補正された輝度信号を保持する。駆動トランジスタ１８は、一時的に流される輝度信号を用い駆動トランジスタ１８の動作しきい値に基づいて補正された輝度信号を生成することにより駆動トランジスタ１８の動作を自己補正する。第１ランプ信号線ＲＰ１から輝度信号の電圧を漸減または漸増させることによりＯＬＥＤ１６への通電を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置に関し、特に有機ＥＬを用いた表示装置の技術に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」という。）表示装置が、新たな平面型表示装置として注目されている。有機ＥＬ表示装置は、現在広く普及している液晶表示装置を席巻する日も近いと目されており、実用化、量産化に向けて熾烈な開発競争の最中にある。

有機ＥＬ表示装置の駆動方式には、大きく分けて、アナログ駆動方式とデジタル駆動方式の２種類がある。アナログ駆動方式は、各有機ＥＬ素子にデータ電圧に応じた大きさの電流を供給して、データ電圧に応じた輝度で点灯させる方式である。デジタル駆動方式は、様々な方式が提案されているが、例えば時間階調方式は、各有機ＥＬ素子にデータ電圧に応じたデューティ比を有するパルス電流を供給して、データ電圧に応じた期間点灯させ、多階調を表現する方式である（例えば、特許文献１参照）。

時間階調方式のうち、サブフィールド駆動方式では、１画面の表示周期である１フィールド（フレーム）期間を複数のサブフィールド（フレーム）期間に分割し、各サブフィールド期間における点灯のオンオフを制御することにより、データ電圧に応じた期間、有機ＥＬ素子を点灯させる。このとき、有機ＥＬ素子には同じ大きさの電流が供給され、有機ＥＬ素子は同じ輝度で発光するが、点灯時間の長短により階調が表現される。各サブフィールドの発光期間は、２のｎ乗（ｎ＝０，１，２，・・・，Ｎ−１）の長さを有し、たとえば１，２，４，８，１６，３２，６４，１２８の長さに設定された発光期間のオンオフにより、２５６階調が表現される。
特開２００３−５７０９号公報

特許文献１に記載された装置においては、輝度信号の書込期間から発光期間にかけて、インバータ回路に貫通電流が流れる。この貫通電流は、有機ＥＬ素子に流れる駆動電流と比べて無視できない大きさであり、消費電力増大の原因となる。

本発明は上記背景の下でなされたものであり、本発明の目的は、消費電力の増大を抑えつつ、輝度むらを低減できる表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の表示装置は、行列状に配置された複数の画素を備える。複数の画素のそれぞれは、電流駆動型の光学素子と、輝度信号に基づいて光学素子を駆動するとともに、その駆動の動作を自己補正する非相補型の駆動回路と、自己補正のオンオフを制御する補正回路と、駆動に用いられる輝度信号を保持する保持回路と、を含む。駆動回路は、一時的に流される所定の信号と駆動回路の動作しきい値に基づいて補正した輝度信号を生成し、その補正した輝度信号に基づいて光学素子を駆動することによって駆動の動作を自己補正する。

ここで、光学素子として、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode）が想定できるがこれに限る趣旨ではない。駆動回路および補正回路として、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）トランジスタや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が想定できるが、これに限る趣旨ではない。「駆動回路の動作しきい値」は、トランジスタの動作しきい値電圧であってもよい。「非相補型の駆動回路」は、例えばインバータのような貫通電流が流れるタイプの駆動回路を除く趣旨であり、したがってこの「非相補型の駆動回路」が自己補正する間は、補正に用いる信号の信号線がそのまま接地電位には接続されておらず、貫通電流が流れない。保持回路は、容量を含んでもよい。

この態様によると、非相補型の駆動回路によりその駆動回路の特性に基づいて自己補正するので、補正期間中に貫通電流が生じない。したがって、消費電力の増大を防止しつつ、駆動回路の特性ばらつきに左右されずに光学素子を駆動し、表示装置の輝度むらを回避することができる。

複数の画素のそれぞれは、保持された輝度信号の電圧を漸減または漸増させることにより駆動回路による光学素子の駆動を制御する回路をさらに含んでもよい。駆動回路は、当該駆動回路の動作タイミングを自己補正してもよい。これら非相補型の駆動回路を含む各構成により、消費電力の増大を防止しつつ、駆動回路の特性ばらつきに起因する輝度むらを回避した時間階調方式の表示装置を実現することができる。

駆動回路は、所定の信号として一時的に流された補正前の輝度信号を用いて自己補正してもよい。複数の画素のそれぞれは、自己補正がなされる間、駆動回路を電力供給線から遮断する電力供給回路をさらに含んでもよい。これにより、電力供給線から供給される電流を用いずに駆動回路の特性ばらつきを補正して、輝度むらを回避することができる。

本発明の別の態様もまた、表示装置である。この装置は、行列状に配置された複数の画素を備える。これら複数の画素のそれぞれは、電流駆動型の光学素子と、輝度信号に基づいて光学素子を駆動するとともに、その駆動の動作を自己補正する駆動回路と、駆動回路に接続され、その駆動回路を介した光学素子への電力供給を制御する電力供給回路と、駆動回路に接続され、画素への輝度信号の入力を制御する書込回路と、駆動回路を流れた信号を自己補正のために駆動回路へ入力する経路を接続または遮断する補正回路と、駆動回路へ入力される信号を保持する保持容量と、保持容量を介して保持された信号の電圧を漸減または漸増させることにより駆動回路による光学素子の駆動を制御する回路と、光学素子への駆動電流の経路を接続または遮断するリセット回路と、を含む。駆動回路は、書込回路を通じて一時的に流された輝度信号と駆動回路の動作しきい値に基づいて補正された輝度信号を生成し、その補正された輝度信号に基づいて光学素子を駆動することにより駆動の動作を自己補正し、電力供給回路は、自己補正の間、駆動回路を介した光学素子への電力供給を遮断し、リセット回路は、自己補正の間、光学素子への駆動電流の経路を遮断する。

駆動回路、電力供給回路、書込回路、補正回路、およびリセット回路として、それぞれＭＯＳトランジスタや薄膜トランジスタが想定できるが、これに限る趣旨ではない。

この態様によると、駆動回路がその駆動回路の特性に基づいて輝度信号を自己補正し、駆動回路の特性ばらつきに起因する輝度むらを回避する。この構成の場合、補正期間中に貫通電流が生じないので、消費電力の増大を防止することができる。

本発明のさらに別の態様は、表示装置制御方法である。この方法は、電流駆動型の光学素子を駆動する非相補型の駆動回路に所定の信号を流すステップと、駆動回路を流れた所定の信号を駆動回路の動作しきい値で補正して輝度信号を生成するステップと、補正した輝度信号を駆動回路に設定して保持するステップと、駆動回路への所定の信号の流れを遮断するステップと、保持された輝度信号の電圧を増加または減少させることにより光学素子へ駆動電流を供給するステップと、を備える。

この態様によると、非相補型の駆動回路によりその駆動回路の特性に基づいて自己補正するので、補正期間中に貫通電流が生じない。したがって、消費電力の増大を防止しつつ、駆動回路の特性ばらつきに左右されずに光学素子を駆動し、表示装置の輝度むらを回避することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、表示装置において消費電力を抑えながら輝度むらを改善することができる。

（実施例１）
図１は、実施例１における表示装置に含まれる画素の基本構成を示す。表示装置１０において、第１画素１２は、有機発光ダイオード（以下、「有機発光ダイオード」を「ＯＬＥＤ」という。）１６、リセットトランジスタ１４、駆動トランジスタ１８、書込トランジスタ２０、電源供給トランジスタ２２、補正トランジスタ２４、および保持容量２６を有する。ＯＬＥＤ１６は、電流駆動型の光学素子であり、駆動電流が流れたときにその電流値に応じた強度で発光する。ただし、本実施例では、駆動電流の値はほぼ一定であり、画素ごとの発光期間の長さの違いで階調を表現する。

駆動トランジスタ１８および電源供給トランジスタ２２は、それぞれｐチャネルＭＯＳトランジスタである。リセットトランジスタ１４、書込トランジスタ２０、補正トランジスタ２４は、それぞれｎチャネルＭＯＳトランジスタである。駆動トランジスタ１８は、ＯＬＥＤ１６の発光を駆動する駆動回路として機能する。リセットトランジスタ１４は、ＯＬＥＤ１６を駆動する電流の信号路の遮断と接続を切り替えるリセット回路として機能する。

書込トランジスタ２０は、ドレイン電極が第１データ信号線ＤＬ１に接続され、ソース電極が電源供給トランジスタ２２のドレイン電極および駆動トランジスタ１８のソース電極に接続される。書込トランジスタ２０のゲート電極は、第１選択信号線ＳＬ１に接続される。電源供給トランジスタ２２は、ソース電極は第１電源供給線ＶＤＤ１に接続され、ゲート電極が第１選択信号線ＳＬ１に接続される。駆動トランジスタ１８のドレイン電極は、補正トランジスタ２４のソース電極およびリセットトランジスタ１４のドレイン電極に接続される。補正トランジスタ２４のドレイン電極は、駆動トランジスタ１８のゲート電極および保持容量２６の一端に接続される。保持容量２６の他端は第１ランプ信号線ＲＰ１に接続される。補正トランジスタ２４のゲート電極は、第１選択信号線ＳＬ１に接続される。リセットトランジスタ１４は、ソース電極がＯＬＥＤ１６の陽極に接続され、ゲート電極が第１リセット線ＲＳ１に接続される。保持容量２６は、駆動トランジスタ１８のゲート電極に設定された輝度信号を保持する。

図２は、表示装置に含まれる複数の画素の配置関係を示す。表示装置１０においては、複数の画素が行列状に配置される。例えば、１行目に第１画素１２、第２画素３０等の複数の画素が水平方向に配置され、２行目に第３画素３２、第４画素３４等の複数の画素が水平方向に配置される。第１画素１２は、第１選択信号線ＳＬ１、第１データ信号線ＤＬ１、第１電源供給線ＶＤＤ１、第１リセット線ＲＳ１、および第１ランプ信号線ＲＰ１に接続される。第２画素３０は、第１選択信号線ＳＬ１、第２データ信号線ＤＬ２、第２電源供給線ＶＤＤ２、第１リセット線ＲＳ１、および第１ランプ信号線ＲＰ１に接続される。第３画素３２は、第２選択信号線ＳＬ２、第１データ信号線ＤＬ１、第１電源供給線ＶＤＤ１、第２リセット線ＲＳ２、および第２ランプ信号線ＲＰ２に接続される。第４画素３４は、第２選択信号線ＳＬ２、第２データ信号線ＤＬ２、第２電源供給線ＶＤＤ２、第２リセット線ＲＳ２、および第２ランプ信号線ＲＰ２に接続される。第２画素３０、第３画素３２、第４画素３４を含む各画素には、第１画素１２と同様の構成が含まれる。

図３は、第１画素１２に入力される各信号の状態変化の関係を示すタイムチャートである。本図に示される通り、１水平ライン選択期間が２分割され、前半が輝度信号の書込期間で、後半が発光期間として各画素が制御される。書込期間においては、第１選択信号線ＳＬ１から入力される選択信号がハイになったとき、書込トランジスタ２０および補正トランジスタ２４がオンされ、電源供給トランジスタ２２がオフされる。このとき、第１リセット線ＲＳ１から入力されるリセット信号はハイであり、リセットトランジスタ１４はオンされている。したがって、ノード２８はＯＬＥＤ１６と接続された状態になるので、ノード２８の電位が下がりリセットされる。リセット信号がローになってリセットトランジスタ１４がオフされると、ノード２８のリセット期間が終了する。

リセット期間の終了時、ノード２８の電位は第１データ信号線ＤＬ１から入力される輝度信号の電位より十分に低いので駆動トランジスタ１８はオンされる。駆動トランジスタ１８を流れた輝度信号はノード２８に入力され、駆動トランジスタ１８のゲート電極に書き込まれる。駆動トランジスタ１８は、ノード２８が輝度信号の電圧Ｖｄａｔａより駆動トランジスタ１８のしきい値電圧Ｖｔｐだけ低い電位になった時点でオフされる。すなわち、ノード２８にはＶｄａｔａ−Ｖｔｐの値が設定される。第１選択信号線ＳＬ１がローになり、書込トランジスタ２０および補正トランジスタ２４がオフになっても、ノード２８の値は保持容量２６により保持される。

第１選択信号線ＳＬ１がローになったとき、電源供給トランジスタ２２はオンされる。第１リセット線ＲＳ１がハイになるとリセットトランジスタ１４もオンになる。このとき、第１電源供給線ＶＤＤ１から供給される電源電圧は、第１データ信号線ＤＬ１から入力される輝度信号のローレベルの電圧より低く設定してあり、またノード２８の電位はＶｄａｔａ−Ｖｔｐなので、駆動トランジスタ１８はオフのままである。したがって駆動トランジスタ１８に電流は流れず、ＯＬＥＤ１６は非発光状態のままである。

発光期間においては、第１ランプ信号線ＲＰ１から保持容量２６にランプ信号が入力される。ランプ信号の電位は、書込期間中はハイレベルで固定され、発光期間に入るとハイレベルから漸減するので、ノード２８の電位も保持容量２６とのカップリングによってＶｄａｔａ−Ｖｔｐから漸減する。以上のような過程で表示装置１０に含まれる各画素を制御する。

表示装置１０に含まれる複数の画素のうち、ノード２８の電位が電源電位からＶｔｐだけ小さい値に達した画素から順にその画素の駆動トランジスタ１８に電流が流れてＯＬＥＤ１６が発光する。ランプ信号の電位は発光期間の終了直前に初期値であるハイレベルに戻るため、ノード２８の電位も初期値であるＶｄａｔａ−Ｖｔｐに戻り、表示装置１０に含まれる全画素のＯＬＥＤ１６が非発光状態になる。このように、輝度信号の電圧に基づいて各画素の点灯時間を変調することによって多階調表示が実現される。

以上のように、駆動トランジスタ１８のゲート電極には、輝度信号の電圧を駆動トランジスタ１８のしきい値電圧で補正した値であるＶｄａｔａ−Ｖｔｐが書き込まれ、その電位を基準としてランプ信号によって発光開始タイミングが決定される。この場合、駆動トランジスタ１８のしきい値電圧に依存せずにＯＬＥＤ１６を発光させることができるので、画素間で表示のばらつきが発生しない。また、書込期間は駆動トランジスタ１８がオフ状態なので、この期間はＯＬＥＤ１６に電流が流れない。特に駆動トランジスタ１８は非相補型の駆動回路であるため、貫通電流も流れず、表示装置１０全体として消費電力を低減できる。

（実施例２）
本実施例における表示装置は、内部に含まれる各トランジスタの構成または配置において、実施例１の表示装置と異なる。また、信号線の構成や一部の信号線の極性が実施例１と異なる。以下、相違点を中心に説明し、共通点は説明を適宜省略する。

図４は、実施例２における表示装置に含まれる画素の基本構成を示す。表示装置１０において、第１画素１２は、ＯＬＥＤ１６、リセットトランジスタ１４、駆動トランジスタ１８、書込トランジスタ２０、電源供給トランジスタ２２、補正トランジスタ２４、および保持容量２６を有する。ただし、書込トランジスタ２０がｐチャネルＭＯＳトランジスタである点で、書込トランジスタ２０がｎチャネルＭＯＳトランジスタである実施例１と異なる。また、電源供給トランジスタ２２がｎチャネルＭＯＳトランジスタである点で、電源供給トランジスタ２２がｐチャネルＭＯＳトランジスタである実施例１と異なる。さらに、補正トランジスタ２４のゲート電極が補正信号線ＣＲ１に接続される点で、実施例１と異なる。

書込トランジスタ２０は、ソース電極が第１データ信号線ＤＬ１に接続され、ドレイン電極が電源供給トランジスタ２２のソース電極および駆動トランジスタ１８のソース電極に接続される。書込トランジスタ２０のゲート電極は、第１選択信号線ＳＬ１に接続される。電源供給トランジスタ２２は、ドレイン電極は第１電源供給線ＶＤＤ１に接続され、ゲート電極が第１選択信号線ＳＬ１に接続される。駆動トランジスタ１８のドレイン電極は、補正トランジスタ２４のソース電極およびリセットトランジスタ１４のドレイン電極に接続される。補正トランジスタ２４のドレイン電極は、駆動トランジスタ１８のゲート電極および保持容量２６の一端に接続される。保持容量２６の他端は第１ランプ信号線ＲＰ１に接続される。補正トランジスタ２４のゲート電極は、補正信号線ＣＲ１に接続される。リセットトランジスタ１４は、ソース電極がＯＬＥＤ１６の陽極に接続され、ゲート電極が第１リセット線ＲＳ１に接続される。保持容量２６は、駆動トランジスタ１８のゲート電極に設定された輝度信号を保持する。

本実施例においても、１水平ライン選択期間が２分割され、前半が輝度信号の書込期間で、後半が発光期間として各画素が制御される。ここで、書込トランジスタ２０がｐチャネルＭＯＳトランジスタであり、電源供給トランジスタ２２がｎチャネルＭＯＳトランジスタであるため、第１選択信号線ＳＬ１の選択信号の極性は実施例１における選択信号を反転させた形となる。また、補正トランジスタ２４は補正信号線ＣＲ１の補正信号によって制御するので、書込期間においては、選択信号がローのとき補正信号がハイになり、書込トランジスタ２０および補正トランジスタ２４がオンされ、電源供給トランジスタ２２がオフされる。逆に選択信号がハイになり、補正信号がローになったとき、書込トランジスタ２０および補正トランジスタ２４がオフになり、電源供給トランジスタ２２がオンされる。他の信号の電圧変化および各トランジスタの動作は実施例１と同様である。

以上の構成によっても、駆動トランジスタ１８のゲート電極には、輝度信号の電圧を駆動トランジスタ１８のしきい値電圧で補正した値Ｖｄａｔａ−Ｖｔｐが書き込まれるので、駆動トランジスタ１８のしきい値電圧に依存せずにＯＬＥＤ１６を発光させることができ、画素間で表示のばらつきが発生しない。書込期間には駆動トランジスタ１８がオフされてＯＬＥＤ１６に電流が流れず、また駆動トランジスタ１８には貫通電流が流れないので、表示装置１０全体として消費電力を低減できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、変形例を挙げる。

各実施例においては、第１ランプ信号線ＲＰ１から入力されるランプ信号を漸減させることによって駆動トランジスタ１８を動作させた。変形例においては、第１ランプ信号線ＲＰ１を漸増させる構成でもよい。この場合、各画素にいったんローレベルのランプ信号を入力してそれぞれの駆動トランジスタ１８を動作させてＯＬＥＤ１６を発光させた後、ランプ信号の電圧を漸増する。複数の画素のうち、ノード２８の電位が電源電位からＶｔｐだけ小さい値に達した画素から順にその画素の駆動トランジスタ１８がオフされ、ＯＬＥＤ１６が消灯する。このように、各画素の点灯時間を変調することによって多階調表示が実現される。

各実施例においては、書込トランジスタ２０および電源供給トランジスタ２２をともに第１選択信号線ＳＬ１に接続し、それぞれ同じ選択信号で制御する構成を説明した。変形例においては、書込トランジスタ２０と電源供給トランジスタ２２をそれぞれ別個の信号線に接続し、それぞれ別個の信号で制御してもよい。また、各トランジスタを別々の信号で制御するだけでなく、すべてのトランジスタをｐチャネルＭＯＳトランジスタで構成してもよい。

実施例１における表示装置に含まれる画素の基本構成を示す図である。 表示装置に含まれる複数の画素の配置関係を示す図である。 第１画素に入力される各信号の状態変化の関係を示すタイムチャートである。 実施例２における表示装置に含まれる画素の基本構成を示す図である。

符号の説明

１０ 表示装置、 １２ 第１画素、 １４ リセットトランジスタ、 １６ ＯＬＥＤ、 １８ 駆動トランジスタ、 ２０ 書込トランジスタ、 ２２ 電源供給トランジスタ、 ２４ 補正トランジスタ、 ２６ 保持容量、 ２８ ノード、 ３０ 第２画素、 ３２ 第３画素、 ３４ 第４画素。

Claims (6)

1. 行列状に配置された複数の画素を備え、
   前記複数の画素のそれぞれは、
   電流駆動型の光学素子と、
   輝度信号に基づいて前記光学素子を駆動するとともに、その駆動の動作を自己補正する非相補型の駆動回路と、
   前記自己補正のオンオフを制御する補正回路と、
   前記駆動に用いられる輝度信号を保持する保持回路と、を含み、
   前記駆動回路は、一時的に流される所定の信号と前記駆動回路の動作しきい値に基づいて補正した輝度信号を生成し、その補正した輝度信号に基づいて前記光学素子を駆動することによって前記駆動の動作を自己補正することを特徴とする表示装置。
2. 前記複数の画素のそれぞれは、前記保持された輝度信号の電圧を漸減または漸増させることにより前記駆動回路による前記光学素子の駆動を制御する回路をさらに含み、
   前記駆動回路は、当該駆動回路の動作タイミングを自己補正することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記駆動回路は、前記所定の信号として一時的に流された補正前の輝度信号を用いて自己補正することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記複数の画素のそれぞれは、前記自己補正がなされる間、前記駆動回路を電力供給線から遮断する電力供給回路をさらに含むことを特徴する請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 行列状に配置された複数の画素を備え、
   前記複数の画素のそれぞれは、
   電流駆動型の光学素子と、
   輝度信号に基づいて前記光学素子を駆動するとともに、その駆動の動作を自己補正する駆動回路と、
   前記駆動回路に接続され、その駆動回路を介した前記光学素子への電力供給を制御する電力供給回路と、
   前記駆動回路に接続され、前記画素への前記輝度信号の入力を制御する書込回路と、
   前記駆動回路を流れた信号を前記自己補正のために前記駆動回路へ入力する経路を接続または遮断する補正回路と、
   前記駆動回路へ入力される信号を保持する保持容量と、
   前記保持容量を介して前記保持された信号の電圧を漸減または漸増させることにより前記駆動回路による前記光学素子の駆動を制御する回路と、
   前記光学素子への駆動電流の経路を接続または遮断するリセット回路と、
   を含み、
   前記駆動回路は、前記書込回路を通じて一時的に流された輝度信号と前記駆動回路の動作しきい値に基づいて補正された輝度信号を生成し、その補正された輝度信号に基づいて前記光学素子を駆動することにより前記駆動の動作を自己補正し、
   前記電力供給回路は、前記自己補正の間、前記駆動回路を介した前記光学素子への電力供給を遮断し、
   前記リセット回路は、前記自己補正の間、前記光学素子への駆動電流の経路を遮断することを特徴とする表示装置。
6. 電流駆動型の光学素子を駆動する非相補型の駆動回路に所定の信号を流すステップと、
   前記駆動回路を流れた前記所定の信号を前記駆動回路の動作しきい値で補正して輝度信号を生成するステップと、
   前記補正した輝度信号を前記駆動回路に設定して保持するステップと、
   前記駆動回路への前記所定の信号の流れを遮断するステップと、
   前記保持された輝度信号の電圧を増加または減少させることにより前記光学素子へ駆動電流を供給するステップと、
   を備えることを特徴とする表示装置制御方法。

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