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JP2011095720A - 発光装置及びその駆動制御方法、並びに電子機器 - Google Patents

発光装置及びその駆動制御方法、並びに電子機器 Download PDF

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友之 白嵜
Shunji Kashiyama
俊二 樫山
Satoru Shimoda
悟 下田
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Abstract

【課題】画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作させることができる発光装置及びその駆動制御方法、並びに、該発光装置を適用した電子機器を提供する。
【解決手段】輝度補償データ取得動作において、データドライバ140は、測定用電圧VmeasをデータラインLdに印加し、データラインLdと接点N12間に設けられるトランジスタTr12を導通させることにより、画素PIXに設けられた有機EL素子OELに流れる電流Imeasの電流値を電流計146cにより測定し、輝度補償データとしてメモリ148に記憶する。表示動作において、データドライバ140は、補正演算回路144においてメモリ148に記憶された輝度補償データに基づいて画像データD0〜Dmを補正して、補正された階調電圧Vdataを生成し、データラインLdを介して画素PIXへ供給する。
【選択図】図4

Description

本発明は、発光装置及びその駆動制御方法、並びに電子機器に関し、特に、画像データに応じた電流を供給することにより所定の輝度階調で発光する電流駆動型の発光素子を有する画素を、複数配列した発光パネルを備えた発光装置及びその駆動制御方法、並びにこれを適用した電子機器に関する。
近年、液晶表示装置に続く次世代の表示デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)や発光ダイオード(LED)等のような電流駆動型(又は、電流制御型)の発光素子を、マトリクス状に配列した表示パネルを備えた発光素子型の表示装置(発光素子型ディスプレイ、発光装置)が注目されている。
特に、アクティブマトリックス型の駆動方式を適用した発光素子型ディスプレイは、液晶表示装置に比較して、表示応答速度が速く、視野角依存性も小さいという優れた表示特性を有している。また、発光素子型ディスプレイは、液晶表示装置のようにバックライトや導光板を必要としないという装置構成上の特長も有している。そのため、発光素子型ディスプレイは、今後様々な電子機器への適用が期待されている。
例えば、特許文献1に記載された有機ELディスプレイ装置は、電圧信号によって電流制御されたアクティブマトリクス駆動表示装置である。この有機ELディスプレイ装置においては、画像データに応じた電圧信号がゲートに印加されて有機EL素子に電流を流す電流制御用薄膜トランジスタと、この電流制御用薄膜トランジスタのゲートに画像データに応じた電圧信号を供給するためのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタと、が画素ごとに設けられている。
特開平8−330600号公報
このような有機ELディスプレイ装置(発光素子型ディスプレイ)においては、発光素子である有機EL素子に発光特性の変化(経時劣化)が生じる場合がある。ここで、有機EL素子の発光特性の経時劣化は、有機EL素子の導通抵抗が変化して、有機EL素子の発光動作において有機EL素子に印加される電圧と有機EL素子に流れる電流との関係(I−V特性)を含む、有機EL素子の電気的特性が変化することに起因するものである。このような発光特性の経時劣化が生じると、画素に画像データに応じた電圧値の階調電圧を印加しても、所望の発光輝度が得られないという問題が生じる。なお、有機EL素子の発光特性の経時劣化については、後述する発明の実施形態において詳しく説明する。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作させることができる発光装置及びその駆動制御方法、並びに、該発光装置を適用した電子機器を提供することを目的とする。
請求項1記載の発明は、発光装置であって、電源電圧が供給される電源ラインと、少なくとも一つの画素と、前記画素に接続されるデータラインと、を具備する発光パネルと、前記発光パネルに接続される駆動回路と、を備え、前記画素は、発光素子と、駆動トランジスタと、第1スイッチング素子と、を有し、前記駆動トランジスタは、一端側が前記発光素子に接続され、他端側が前記電源ラインに接続される電流路と、制御端子とを有し、前記第1スイッチング素子は、前記駆動トランジスタの前記電流路の一端側と前記発光素子との接続点と前記データラインとの間に設けられ、前記駆動回路は、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定した後、前記スイッチング素子を介して前記データラインと前記発光素子とを接続し、前記データラインと前記第1スイッチング素子とを介して、前記発光素子の電気的特性を取得する測定回路を有することを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発光装置において、前記電源電圧を供給する電源回路を有し、前記駆動回路は、前記電源回路と前記電源ラインとの接続を遮断して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発光装置において、前記駆動回路は、前記電源電圧を、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態となる電圧値に設定するとともに、前記駆動トランジスタの前記制御端子に該駆動トランジスタをオフ状態とする所定のオフ電圧を印加して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発光装置において、前記画素は、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記データラインとの間に設けられる第2スイッチング素子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記電流路の一端側との間に設けられた保持容量を有し、前記駆動回路は、前記オフ電圧の印加に先立って、前記データライン、前記第1スイッチング素子、及び前記第2スイッチング素子を介して、前記保持容量の両端を同電位に近づけて、前記保持容量の蓄積電荷を放電させることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1記載の発光装置において、前記測定回路は、前記データラインに測定用電圧を印加する電圧印加回路と、前記データラインと前記第1スイッチング素子とを介して、前記測定用電圧の印加に応じて前記発光素子に流れる電流の電流値を取得する電流測定回路と、を有することを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5記載の発光装置において、前記電圧印加回路は、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して順バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項5記載の発光装置において、前記電圧印加回路は、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して逆バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発光装置において、前記駆動回路は、前記測定回路により取得された前記発光素子の前記電気的特性における電圧値又は電流値の少なくとも何れかの値を、輝度補償データとして記憶する記憶回路と、外部から供給される画像データを、前記記憶回路に記憶された前記輝度補償データに基づく補正量に応じて補正する補正演算回路と、を有していることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、1乃至8のいずれかに記載の発光装置において、前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする。
請求項10記載の発明に係る電子機器は、請求項1乃至9のいずれかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする。
請求項11記載の発明は、発光装置の駆動制御方法であって、電源電圧が供給される電源ラインと、データラインと、発光素子と、一端側が前記発光素子に接続され他端側が前記電源ラインに接続される電流路と、制御端子とを有する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの前記電流路の一端側と前記発光素子との接続点と前記データラインとの間に設けられる第1スイッチング素子と、を有する少なくとも一つの画素と、を具備する発光装置を準備し、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定する遮断ステップと、前記遮断ステップを実行した後、前記第1スイッチング素子を介して、前記データラインと前記発光素子とを接続する接続ステップと、前記接続ステップにより、前記データラインと前記発光素子とを前記第1スイッチング素子を介して接続した状態で、前記データライン及び前記第1スイッチング素子を介して、前記発光素子の電気的特性を取得する特性測定ステップと、を含むことを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項11記載の発光装置の駆動制御方法において、前記遮断ステップは、前記電源電圧を供給する電源回路と前記電源ラインとの接続を遮断して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定する接続遮断ステップを含むことを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項11記載の発光装置の駆動制御方法において、前記遮断ステップは、前記電源電圧を、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態となる電圧値に設定する電源電圧設定ステップと、前記駆動トランジスタの前記制御端子に、該駆動トランジスタをオフ状態とする所定のオフ電圧を印加して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定するオフ電圧印加ステップと、を含むことを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項13記載の発光装置の駆動制御方法において、前記画素は、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記データラインとの間に設けられる第2スイッチング素子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記電流路の一端側との間に設けられた保持容量と、を有し、前記オフ電圧印加ステップに先立って、前記データライン、前記第1スイッチング素子、及び前記第2スイッチング素子を介して、前記保持容量の両端を同電位に近づけて、前記保持容量の蓄積電荷を放電させる初期化ステップを実行することを特徴とする。
請求項15記載の発明は、請求項11乃至14のいずれかに記載の発光装置の駆動制御方法において、前記特性測定ステップにより取得された前記発光素子の前記電気的特性における電圧値又は電流値の少なくとも何れかの値を、輝度補償データとして記憶回路に格納する補償データ格納ステップと、外部から供給される画像データを、前記記憶回路に格納された前記輝度補償データに基づいて補正する補正ステップと、をさらに含むことを特徴とする。
請求項16記載の発明は、請求項11記載の発光装置の駆動制御方法において、前記特性測定ステップは、前記データラインに測定用電圧を印加する電圧印加ステップと、前記データラインと前記第1スイッチング素子とを介して、前記測定用電圧の印加に応じて前記発光素子に流れる電流の電流値を測定する電流測定ステップと、を含むことを特徴とする。
請求項17記載の発明は、請求項16記載の発光装置の駆動制御方法において、前記電圧印加ステップは、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して順バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする。
請求項18記載の発明は、請求項16記載の発光装置の駆動制御方法において、前記電圧印加ステップは、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して逆バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする。
請求項19記載の発明は、請求項18記載の発光装置の駆動制御方法において、前記特性測定ステップは、前記電圧印加ステップにより、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して逆バイアスとなる電圧を印加したときに、前記電流測定ステップにより測定された前記電流値に基づいて、前記発光素子を有する前記画素が欠陥画素であるか否か判定する画素欠陥判定ステップを、さらに含むことを特徴とする。
本発明に係る発光装置及びその駆動制御方法によれば、画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作することができ、良好かつ均質な画質を実現することができる。
本発明に係る発光装置を表示装置に適用した場合の全体構成の一例を示す概略ブロック図である。 第1の実施形態に係る表示装置に適用される表示パネル及びその周辺回路の一例を示す要部構成図である。 第1の実施形態に係る表示装置に適用可能なデータドライバの一例を示す概略ブロック図である。 第1の実施形態に係る表示装置に適用可能なデータドライバの出力回路周辺の一例を示す要部構成図である。 第1の実施形態に係る表示パネルに適用される画素の一実施形態を示す回路構成図である。 第1の実施形態に係る表示装置における輝度補償データ取得動作を示すタイミングチャートである。 第1の実施形態に係る表示装置における初期化動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における電流測定動作を示す動作概念図である。 有機EL素子の電気的特性の変動について説明するための図である。 第1の実施形態に係る輝度補償データ取得動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。 第1の実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。 第1の実施形態に係る表示装置におけるリセット動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における階調電圧書込動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。 第1の実施形態に係る表示装置における画素欠陥検出動作を示すタイミングチャートである。 第1の実施形態に係る画素欠陥検出動作におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る画素欠陥検出動作における電流測定動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る表示装置に適用される表示パネル及びその周辺回路(駆動回路)の一例を示す要部構成図である。 第2の実施形態に適用されるデータドライバの一例を示す要部構成図である。 第2の実施形態に係る表示パネルに適用される画素の一実施形態を示す回路構成図である。 第2の実施形態に係る表示装置における輝度補償データ取得動作を示すタイミングチャートである。 第2の実施形態に係る表示装置における初期化動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る表示装置におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る表示装置における電流測定動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る輝度補償データ取得動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。 第2の実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。 第2の実施形態に係る表示装置におけるリセット動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る表示装置における階調電圧書込動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。 第2の実施形態に係る表示装置における画素欠陥検出動作を示すタイミングチャートである。 第2の実施形態に係る画素欠陥検出動作におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係る画素欠陥検出動作における電流測定動作を示す動作概念図である。 第3の実施形態に係わるデジタルカメラの構成を示す斜視図である。 第3の実施形態に係わるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 第3の実施形態に係わる携帯電話機の構成を示す図である。
以下、本発明に係る発光装置及びその駆動制御方法について、実施形態を示して詳しく説明する。なお、本実施形態では、発光装置を表示装置として説明する。
<第1の実施形態>
(発光装置)
まず、本発明に係る発光装置を表示装置に適用した場合の概略構成について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る発光装置を表示装置に適用した場合の全体構成の一例を示す概略ブロック図である。また、図2は、第1の実施形態に係る表示装置に適用される表示パネル(発光パネル)及びその周辺回路(駆動回路)の一例を示す要部構成図である。
図1に示すように、本実施形態に係る表示装置100(発光装置)は、概略、表示パネル110(発光パネル)と、選択ドライバ120と、電源ドライバ130と、データドライバ140と、システムコントローラ150と、表示信号生成回路160と、を備えている。ここで、選択ドライバ120、電源ドライバ130、データドライバ140、システムコントローラ150、及び、表示信号生成回路160は、本発明における駆動回路を構成する。
表示パネル110には、図2に示すように、複数の画素PIXと、複数の選択ラインLs1〜Lsnと、電源ラインLaと、共通電極Ecと、複数のデータラインLdと、が設けられている。
複数の画素PIXは、表示パネル110の行方向(図面左右方向)及び列方向(図面上下方向)に2次元配列(例えばn/2行×m列;nは偶数となる正の整数、mは正の整数)されている。また、複数の選択ラインLs1〜Lsnの各々は、表示パネル110の行方向に配列された複数の画素PIXに接続されるように配設されている。電源ラインLaは、表示パネル110の全画素PIXに共通に接続するように配設されている。共通電極Eaは、表示パネル110の全画素PIXに共通に接続するように設けられており、例えば単一の電極層(ベタ電極)からなっている。複数のデータラインLdの各々は、表示パネル110の列方向に配列された複数の画素PIXに接続されるように配設されている。
ここで、本実施形態に係る表示パネル110においては、各行の画素PIXに、各々一対の選択ラインLs1及びLs2、Ls3及びLs4、・・・Lsn-1及びLsnが接続されている。また、各画素PIXは、後述するように、画素駆動回路と発光素子とを有している。
選択ドライバ120は、上記の表示パネル110に配設された各選択ラインLs1〜Lsnに接続されている。選択ドライバ120は、各行の一対の選択ラインLs1及びLs2、Ls3及びLs4、・・・Lsn-1及びLsnごとに、所定のタイミングで所定の電圧レベルの選択信号Vse1及びVse2、Vse3及びVse4、・・・Vsen-1及びVsenを順次印加する。
ここで、選択ドライバ120は、例えば図2に示すように、シフトレジスタ121と、出力回路122と、を備えている。シフトレジスタ121は、後述するシステムコントローラ150から供給される選択制御信号(例えば走査クロック信号及び走査スタート信号)に基づいて、各行の選択ラインLs1〜Lsnに対応するシフト信号を順次出力する。出力回路122は、上記シフトレジスタ121から出力されるシフト信号を所定の信号レベル(選択レベル;例えばハイレベル)に変換する。そして、出力回路122は、システムコントローラ150から供給される選択制御信号(例えば出力制御信号)に基づいて、各選択ラインLs1〜Lsnに、上記変換されたシフト信号を選択信号Vse1〜Vsenとして出力する。
電源ドライバ130は、表示パネル110の各画素PIXに共通に接続された個別の電源ラインLa、及び、共通電極Ecに接続されている。電源ドライバ130は、各電源ラインLa及び共通電極Ecに対して、所定のタイミングで所定の電源電圧Vsa、Vcを個別に印加する。
ここで、電源ドライバ130は、例えば図2に示すように、システムコントローラ150から供給される電源制御信号(例えば出力制御信号)に基づいて、上記の選択信号Vse1〜Vsenの印加タイミングに同期して、各電源ラインLaに所定の信号レベルの電源電圧Vsaを供給する電源回路131及び共通電極Ecに所定の信号レベルの電源電圧Vcを供給する電源回路132を備えている。
データドライバ140は、表示パネル110の各データラインLdに接続されている。データドライバ140は、少なくとも表示動作時には、画像データに応じた階調信号(階調電圧Vdata)を生成して、各データラインLdを介して画素PIXへ供給する。
また、データドライバ140は、後述する輝度補償データ取得動作時には、特定の電圧値の参照電圧Vmeasを各データラインLdに印加する。そして、当該参照電圧Vmeasに対応して各画素PIX(具体的には発光素子)に流れる電流Imeasの電流値を測定して、輝度補償データとして取得する。そして、データドライバ140は、当該印加した参照電圧Vmeasの電圧値、及び、測定された電流Imeasの電流値と、所定の基準値と、に基づいて、各発光素子の発光特性の変化量を取得する。データドライバ140は、表示動作時に、画像データに応じ、かつ、取得した各発光素子の発光特性の変化量(輝度補償データ)に基づいて、発光特性の変化を補償するように電圧値を補正した階調電圧Vdataを、各データラインLdを介して各画素PIXへ供給する。
図3は、本実施形態に係る表示装置に適用可能なデータドライバの一例を示す概略ブロック図である。また、図4は、図3に示したデータドライバの出力回路周辺の一例を示す要部構成図である。ここで、図4おいては、図3に示したシフトレジスタ回路、データレジスタ回路及びデータラッチ回路を省略して、データドライバ140の図示を簡略化して示している。
データドライバ140は、例えば図3、図4に示すように、シフトレジスタ回路141と、データレジスタ回路142と、データラッチ回路143と、補正演算回路144と、D/Aコンバータ145(電圧印加回路)と、出力回路146(電流測定回路)と、A/Dコンバータ147と、メモリ148(記憶回路)と、LUT(基準値記憶回路)149と、を備えている。
シフトレジスタ回路141は、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号(シフトクロック信号CLK、サンプリングスタート信号STR)に基づいて、順次シフト信号を出力する。データレジスタ回路142は、該シフト信号の入力タイミングに基づいて、表示信号生成回路160から供給される1行分の画像データD0〜Dmを順次取り込む。データラッチ回路143は、データ制御信号(データラッチ信号STB)に基づいて、データレジスタ回路142に取り込まれた1行分の画像データD0〜Dmを保持する。
補正演算回路144は、後述する輝度補償データ取得動作により予め抽出した、各画素PIX(発光素子)の発光特性の変動量に応じた輝度補償データに基づいて、データレジスタ回路142に保持された各画像データD0〜Dmを補正する。D/Aコンバータ145は、図示を省略した電源供給手段から供給される階調基準電圧V0〜VPに基づいて、画像データD0〜Dm、又は、上記補正された画像データD0〜Dm(以下、便宜的に「補正画像データD0´〜Dm´」と記す)を、所定のアナログ信号電圧Vpixに変換する。出力回路146は、アナログ信号電圧に変換された画像データD0〜Dm、又は、補正画像データD0´〜Dm´を所定の信号レベルの階調電圧Vdataに変換して、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号(出力切換・イネ−ブル信号OE)に基づいて、各列のデータラインLdに一斉に出力する。
特に、本実施形態に適用されるデータドライバ140においては、図4に示すように、出力回路146に、切換スイッチ146aと、フォロワアンプ146bと、電流計146cと、切換スイッチ146dと、を有している。
切換スイッチ146aは、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号に基づいて、各列のデータラインLdを接点Na、Nb、Ncのいずれかに選択的に接続する。接点Naは、フォロワアンプ146bを介してD/Aコンバータ145に接続されている。また、接点Nbは、切換スイッチ146dに接続されている。接点Ncは、電流計146cを介して切換スイッチ146dに接続されている。
フォロワアンプ146bは、D/Aコンバータ145の出力に対するバッファ回路として動作する。これにより、D/Aコンバータ145から出力される画像データD0〜Dm(又は、補正画像データD0´〜Dm´)に応じたアナログ信号電圧Vpixが、フォロワアンプ146bにより階調電圧Vdataに変換され、上記切換スイッチ146aを介して各データラインLdに印加される。
電流計146cは、後述する輝度補償データ取得動作において、各データラインLdに当該電流計146cを介して所定の参照電圧Vmeasを印加したときに、各画素PIXの発光素子(後述する有機EL素子)に流れる電流Imeasの電流値を検出する。
切換スイッチ146dは、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号に基づいて、各列のデータラインLdを直接的に、又は、電流計146cを介して間接的に、接点Nm、Ngのいずれかに選択的に接続する。接点Nmは、図示を省略した電源から所定の電圧値の参照電圧Vmeasが印加されている。また、接点Ngは、接地電位GNDに設定されている。
これにより、データドライバ140(出力回路146)は、表示パネル110に配列された画素PIXを初期化又はリセットする際には、切換スイッチ146aを接点Nbに接続するとともに、切換スイッチ146dを接点Ngに接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。また、データドライバ140(出力回路146)は、各画素PIXに画像データを書込む際には、切換スイッチ146aを接点Naに接続することにより、データラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataを印加する。また、データドライバ140(出力回路146)は、各画素PIXの発光特性を補償するための輝度補償データを取得する際には、切換スイッチ146aを接点Ncに接続するとともに、切換スイッチ146dを接点Nmに接続することにより、データラインLdに流れる電流Imeasの電流値を電流計146cにより測定する。
ここで、詳しくは後述するが、輝度補償データ取得動作時には、上記のデータラインLdに流れる電流Imeasの電流値を電流計146cにより測定する動作に先立って、データラインLdに特定のオフ電圧Voffを印加する動作を実行する。このオフ電圧Voffは、上記のデータドライバ140の構成において、例えば、画像データD0〜Dmに替えてオフ電圧用データを、データレジスタ回路142を介して取り込み、D/Aコンバータ145に供給することにより生成され、出力回路146から所定のタイミングで各データラインLdに供給される。このとき、切換スイッチ146aは接点Naに接続される。
なお、オフ電圧Voffを生成、供給する手法は、上記のデータドライバ140にオフ電圧用データを供給する手法に限定されない。例えば、オフ電圧Voffを生成、供給する手法は、出力回路146又はデータドライバ140の外部に図示を省略した定電圧源(電圧生成回路)を備えた構成を適用することができる。これにより、輝度補償データ取得動作時の所定のタイミングで、当該定電圧源から特定の電圧値のオフ電圧Voffを各データラインLdに供給することができる。
A/Dコンバータ147は、輝度補償データ取得動作時に電流計146cにより検出されたアナログ値からなる電流Imeasの電流値をデジタル値に変換する。ここで、デジタル変換された電流Imeasの電流値は、各画素PIXの発光特性(具体的には発光素子の発光輝度に関わる電流−電圧特性)を補償するための輝度補償データに相当する。
メモリ148は、A/Dコンバータ147によりデジタル値に変換された電流Imeasの電流値を、各画素PIXに対応して輝度補償データとして記憶(格納)する。LUT149は、輝度補償データ取得動作時において、各発光素子の発光特性の変動量を抽出するための基準値を記憶しているルックアップテーブルである。この基準値は、例えば、各発光素子が初期特性を有しているときに電流計146cにより検出される、電流Imeasの初期値、あるいは、電流Imeasの設計値である。補正演算回路144は、メモリ148に記憶された輝度補償データと、LUT149に記憶された基準値との、例えば差分に基づいて、各発光素子の発光特性の変動量を抽出し、この各発光素子の発光特性の変動量を補償するのに必要な補正量を抽出する。これにより、画像データに応じた輝度階調で各画素PIX(発光素子)を発光動作させる表示動作時に、補正演算回路144において、メモリ148から読み出した各画素PIXの輝度補償データと、LUT149に記憶された基準値と、に基づいて各発光素子の発光特性の変化量を取得し、この変化量を補償するのに必要な補正量を抽出し、抽出した補正量に応じて画像データD0〜Dmを補正する。なお、本実施形態においては、図4に示すように、メモリ148がデータドライバ140内に設けられた構成を示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、メモリ148がデータドライバ140とは独立した別個の構成として設けられるものであってもよい。LUT149についても、図4に示すように、データドライバ140内に設けられる構成を示したが、このような構成に限定されるものではなく、データドライバ140とは独立した別個の構成として設けられるものであってもよい。
システムコントローラ150は、後述する表示信号生成回路160から供給されるタイミング信号に基づいて、少なくとも上記選択ドライバ120、電源ドライバ130及びデータドライバ140の動作状態を制御して、表示パネル110における所定の駆動制御動作を実行するための選択制御信号、電源制御信号及びデータ制御信号を生成して出力する。
特に、本実施形態においては、システムコントローラ150は、選択ドライバ120、電源ドライバ130及びデータドライバ140の各々に対して、選択制御信号、電源制御信号及びデータ制御信号を供給する。これにより、各ドライバを所定のタイミングで動作させ、選択ドライバ120より所定の電圧レベルの選択信号Vse1〜Vsenを生成して出力させる。また、電源ドライバ130より電源電圧Vsa、Vcを生成して出力させ、データドライバ140より輝度補償データ取得用の参照電圧Vmeas、オフ電圧Voff、画像データに応じた階調電圧Vdataを生成して出力させる。これにより、システムコントローラ150は、各画素PIXにおける駆動制御動作(後述する輝度補償データ取得動作、及び、表示動作)を連続的に実行させて、映像信号に基づく所定の画像情報を表示パネル110に表示させる制御を行う。
表示信号生成回路160は、例えば、表示装置100の外部から供給される映像信号に基づいて、画像データ(輝度階調データ)を生成してデータドライバ140に供給するとともに、該画像データに基づいて表示パネル110に所定の画像情報を表示するためのタイミング信号(システムクロック等)を抽出、又は、生成してシステムコントローラ150に供給する。
表示信号生成回路160は、具体的には、映像信号から輝度階調信号成分を抽出し、表示パネル110の1行分ごとに、該輝度階調信号成分をデジタル信号からなる画像データ(輝度階調データ)としてデータドライバ140のデータレジスタ回路142に供給する。ここで、上記映像信号が、テレビ放送信号(コンポジット映像信号)のように、画像情報の表示タイミングを規定するタイミング信号成分を含む場合には、表示信号生成回路160は、上記輝度階調信号成分を抽出する機能のほか、タイミング信号成分を抽出してシステムコントローラ150に供給する機能を有するものであってもよい。この場合においては、上記システムコントローラ150は、表示信号生成回路160から供給されるタイミング信号に基づいて、選択ドライバ120や電源ドライバ130、データドライバ140に対して個別に供給する各制御信号を生成する。
(画素)
次に、本実施形態に係る表示パネルに配列される画素について具体的に説明する。
図5は、本実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)の一実施形態を示す回路構成図である。
本実施形態に係る表示パネル110に配列される画素PIXは、図5に示すように、画素駆動回路DCと、有機EL素子(電流駆動型の発光素子)OELと、を備えている。画素駆動回路DCは、少なくとも、選択ドライバ120から選択ラインLsea(Ls1、Ls3、・・・Lsn-1)を介して印加される選択信号Vsea(Vse1、Vse3、・・・Vsen-1)、及び、選択ラインLseb(Ls2、Ls4、・・・Lsn)を介して印加される選択信号Vseb(Vse2、Vse4、・・・Vsen)に基づいて、画素PIXを選択状態に設定する。画素駆動回路DCは、この選択状態においてデータドライバ140からデータラインLdを介して供給される階調電圧Vdataに応じた発光駆動電流を生成する。有機EL素子OELは、上記画素駆動回路DCにより生成される発光駆動電流に基づいて、所定の輝度階調で発光動作する。
図5に示す画素駆動回路DCは、具体的には、トランジスタTr11〜Tr13と、キャパシタCsとを備えている。トランジスタTr11〜Tr13はゲート端子、ドレイン端子及びソース端子を有し、ドレイン端子とソース端子間に形成される電流路を有するものである。トランジスタTr11(第2スイッチング素子)は、ゲート端子が選択ラインLsea(Ls1、Ls3、・・・Lsn-1)に接続され、また、ドレイン端子がデータラインLdに接続され、また、ソース端子が接点N11に接続されている。トランジスタTr12(第1スイッチング素子)は、ゲート端子が選択ラインLseb(Ls2、Ls4、・・・Lsn)に接続され、また、ドレイン端子がデータラインLdに接続され、また、ソース端子が接点N12に接続されている。トランジスタTr13(駆動トランジスタ)は、ゲート端子が接点N11に接続され、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、ソース端子が接点N12に接続されている。また、キャパシタCs(保持容量)は、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)及びソース端子(接点N12)間に接続されて設けられている。
すなわち、本実施形態においては、1個の画素PIXに対して、一対(2本)の選択ラインLsea及びLsebが接続されている。また、有機EL素子OELは、アノード(アノード電極)が上記画素駆動回路DCの接点N12に接続され、カソード(カソード電極)が共通電極Ecに接続されている。
なお、図5に示した画素PIXにおいて、トランジスタTr11〜Tr13については、特に限定するものではないが、例えば全て同一のチャネル型を有する周知の薄膜トランジスタ(TFT)を適用することができる。図5においては、トランジスタTr11〜Tr13がnチャネル型の薄膜トランジスタからなる場合を示す。また、トランジスタTr11〜Tr13は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタであってもよく、多結晶(ポリ)シリコン薄膜トランジスタであってもよい。
特に、上記トランジスタTr11〜Tr13をnチャネル型アモルファスシリコン薄膜トランジスタにより構成した場合には、すでに確立されたアモルファスシリコン製造技術を適用して、多結晶型や単結晶型の薄膜トランジスタに比較して、簡易な製造プロセスで動作特性(電子移動度等)が均一で安定したトランジスタを実現することができる。また、キャパシタCsは、トランジスタTr13のゲート・ソース間に形成される寄生容量であってもよいし、当該寄生容量に加えて別個の容量素子を並列に接続したものであってもよい。
また、上述した画素PIXにおいては、画素駆動回路DCとして3個のトランジスタTr11〜Tr13を備えた回路構成を示したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、3個以上のトランジスタを備えた他の回路構成を有するものであってもよい。また、画素駆動回路DCにより発光駆動される発光素子として有機EL素子OELを適用した回路構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電流駆動型の発光素子であれば、例えば、発光ダイオード等の他の発光素子であってもよい。
(発光装置の駆動制御方法)
次に、本実施形態に係る表示装置における駆動制御方法について説明する。
本実施形態に係る表示装置100の駆動制御動作は、少なくとも、輝度補償データ取得動作と表示動作とを有している。
輝度補償データ取得動作においては、表示パネル110に配列された各画素PIXにおける発光特性の変化を補償するためのパラメータが取得される。より具体的には、各画素PIXの有機EL素子(発光素子)OELの発光輝度に関わる電流−電圧特性の、経時的な変化(経時劣化)の度合い(変化量)を抽出するパラメータとして、特定の電圧(参照電圧Vmeas)を印加した場合に有機EL素子OELに流れる電流(電流Imeas)の電流値を測定して、輝度補償データとして取得する動作が実行される。
表示動作においては、上述した輝度補償データ取得動作において各画素PIXに対応して取得した輝度補償データに基づく補正量を抽出し、抽出した補正量に応じて画像データD0〜Dmが補正され、この補正画像データD0´〜Dm´に応じた階調電圧Vdataが各画素PIXに書き込まれる。これにより、各画素PIXにおける発光特性の変動(有機EL素子OELの電流−電圧特性の変動)を補償した電流値の発光駆動電流が有機EL素子OELに供給され、画像データに応じた輝度階調で発光する動作が実行される。
以下、各動作について具体的に説明する。
(輝度補償データ取得動作)
図6は、本実施形態に係る表示装置における輝度補償データ取得動作を示すタイミングチャートである。図7は、本実施形態に係る表示装置における初期化動作を示す動作概念図である。図8は、本実施形態に係る表示装置におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。図9は、本実施形態に係る表示装置における電流測定動作を示す動作概念図である。ここで、図7〜図9においては、データドライバ140の構成として、図示の都合上、D/Aコンバータ145と出力回路146のみを示す。なお、出力回路146において、切換スイッチ146dを省略し、切換接続により供給される電圧のみを示している。
本実施形態に係る輝度補償データ取得動作は、図6(a)に示す、所定の輝度補償データ取得期間Tivを有して実行される。輝度補償データ取得期間Tivは、初期化期間Tiniと、Voff書込期間Twofと、電流測定期間Trimと、を含んでいる。初期化期間Tiniにおいては、データラインLd及び画素PIXに残留又は保持された電荷が放出されて、画素PIXが初期化される。Voff書込期間Twofにおいては、画素PIXにオフ電圧Voffが書き込まれる。また、電流測定期間Trimにおいては、データラインLdに参照電圧Vmeasを印加することにより画素PIX(有機EL素子OEL)に流れる電流Imeasが測定される。
まず、初期化期間Tiniにおいては、図6(a)、図7に示すように、システムコントローラ150から供給される選択制御信号に基づいて、選択ドライバ120が画素PIXに接続された選択ラインLsea及びLsebに対して、各々ハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsea及びVsebを印加する。また、システムコントローラ150から供給される電源制御信号に基づいて、電源ドライバ130(電源回路131、132)が電源ラインLa及び共通電極Ecに対して、各々ローレベル(例えば接地電位GND)の電源電圧Vsa及びVcを印加する。また、このタイミングに同期して、図6(a)、図7に示すように、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号に基づいて、データドライバ140が出力回路146に設けられた切換スイッチ146aを接点Nbに切換接続するとともに、切換スイッチ146dを接点Ngに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GND(初期化電圧)に設定する。
これにより、図7に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11、Tr12がオン動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)及びソース端子(接点N12;有機EL素子OELのアノード)が接地電位GNDに設定されるとともに、トランジスタTr13のドレイン端子及び有機EL素子OELのカソードも接地電位GNDに設定される。
これにより、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに蓄積された電荷や、データラインLdに残留する電荷が放電されて画素PIX及びデータラインLdが初期化される(初期化ステップ)。なお、このとき、トランジスタTr13はオフ状態となり、また、有機EL素子OELには電流が流れず、発光動作しない。
なお、図6(a)に示した初期化期間Tiniにより、トランジスタTr12をオン動作して、トランジスタTr13のソース端子の電位を接地電位GNDに設定する動作は、必ず必要な必須の動作ではない。すなわち、この動作を行わなくても、殆どの場合には、問題なく画素PIXを初期化することができる。したがって、輝度補償データ取得期間Tivにおいて、例えば図6(b)に示すタイミングチャートのように、初期化期間Tiniを設けず、初期化動作を行わないようにしてもよい。しかしながら、トランジスタTr12をオン動作してトランジスタTr13のソース端子の電位を接地電位GNDに設定することにより、キャパシタCsに蓄積された電荷を確実に放電して、画素PIXを確実に初期化することができるので、この初期化動作を行うことが好ましい。
次に、Voff書込期間Twofにおいては、図6(a)、図8に示すように、電源制御信号に基づいて、電源ドライバ130が電源ラインLaにローレベルの電源電圧Vsa(例えば接地電位GND以下の電圧Vano)を印加するとともに、共通電極Ecにローレベルの電源電圧Vc(例えば接地電位GND)を印加する。また、選択制御信号に基づいて、選択ドライバ120が選択ラインLseaにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図6(a)、図8に示すように、データ制御信号に基づいて、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して特定の電圧値のオフ電圧Voffを印加する(オフ電圧印加ステップ)。
ここで、オフ電圧Voffは、画素PIXに設けられた画素駆動回路DCのトランジスタTr13を十分にオフ状態とすることができる電圧値に設定される。具体的には、データドライバ140からデータラインLdを介して、画素PIXのトランジスタTr13のゲート電極(接点N11)に印加されるオフ電圧Voffは、有機EL素子OELのアノード側(接点N12)の電圧よりも十分低い電圧値、例えば接地電位GNDよりも低い電位の負の電圧値に設定される。このオフ電圧Voffは、例えば図3に示したデータドライバ140に対して、画像データD0〜Dmに替えて、オフ電圧用データをデータレジスタ回路142に供給することにより、D/Aコンバータ145及びフォロワアンプ146bによって生成される。
これにより、図8に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオン動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)にオフ電圧Voffが印加される。また、トランジスタTr12がオフ動作して、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)の電位(GND)が保持される。また、トランジスタTr13のドレイン端子は電圧Vanoによって接地電位GND以下に設定され、有機EL素子OELのカソードは接地電位GNDに設定される。
すなわち、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)は、電圧(Voff)により、ソース端子(接点N12)の電圧(GND)より十分低い電位に設定され、また、ドレイン端子も、電圧(Vano)により、接地電位GNDより低い電位に設定される。したがって、トランジスタTr13のドレイン・ソース間の電流路は確実に閉じて、トランジスタTr13から有機EL素子OELに微小な漏れ電流さえも流れない状態となる(遮断ステップ)。
なお、本実施形態においては、Voff書込期間Twofにおいて、電源ラインLaに供給するローレベルの電源電圧Vsaを、接地電位GNDより低い電位の電圧Vanoに設定する場合を示した。本発明はこれに限定されるものではなく、電源ドライバ130の電源回路131と電源ラインLaとの接続点を切り離して(電源ラインLaをオープンにして)、電源ラインLaをハイインピーダンス状態に設定するものであってもよい。
次いで、電流測定期間Trim(特性測定ステップ)においては、図6(a)、図9に示すように、選択制御信号に基づいて、選択ドライバ120が選択ラインLseaにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、上述したVoff書込期間Twofと同様に、電源制御信号に基づいて、電源ドライバ130が電源ラインLaに接地電位GNDより低い電位の電圧Vanoの電源電圧Vsaを印加するとともに、共通電極Ecに接地電位GNDの電源電圧Vcを印加する。また、このタイミングに同期して、図6(a)、図9に示すように、データ制御信号に基づいて、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Ncに切換接続するとともに、切換スイッチ146dを接点Nmに切換接続することにより、図示を省略した測定用電源から電流計146cを介して、データラインLdに参照電圧Vmeasを印加する(電圧印加ステップ)。
ここで、参照電圧Vmeasは、有機EL素子OELのカソードに設定される接地電位GNDよりも高い電位に設定される(Vmeas>GND)。これにより、有機EL素子OELに順バイアスとなる電圧が印加される。具体的には、参照電圧Vmeasは、電流計146cを介してデータラインLdに対して参照電圧Vmeasを印加することにより、データラインLdからトランジスタTr12、有機EL素子OELを介して共通電極Ecに流れる電流Imeasの電流値を、電流計146cにより測定することができる程度の正の電圧値に設定される。このとき、有機EL素子OELは、電流Imeasの電流値に応じた輝度で発光する。なお、電流Imeasの電流値が十分小さい場合には、有機EL素子OELは殆ど発光しない状態となる。
これにより、図9に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオフ動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)に印加されたオフ電圧Voffが保持される。また、トランジスタTr12がオン動作して、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)がデータラインLdを介して電流計146cに接続され、当該電流計146c及びデータラインLdを介してソース端子(接点N12)に正の電圧値の参照電圧Vmeasが印加される(接続ステップ)。また、トランジスタTr13のドレイン端子は接地電位GNDよりも低い電圧値の電源電圧Vsa(=Vano)に設定され、有機EL素子OELのカソードは接地電位GNDに設定される。
したがって、有機EL素子OELのアノード側(接点N12)に接地電位GNDよりも高い電位の参照電圧Vmeasが印加され、カソード側(共通電極Ec)が接地電位GNDに設定されるので、参照電圧Vmeasと接地電位GNDとの電位差、及び、有機EL素子OELの導通抵抗に応じた電流Imeasが、有機EL素子OELに対して順方向に流れる。このとき、データラインLdに接続された電流計146cにより、参照電圧Vmeasを供給する測定用電源(図示を省略)からデータラインLd及び画素PIXに流れる電流Imeasの電流値が測定される(電流測定ステップ)。電流計146cにより測定された電流Imeasの電流値は、図4に示したA/Dコンバータ147によりデジタルデータに変換された後、輝度補償用データとしてメモリ148に記憶される。メモリ148は、各画素PIXに対応付けて輝度補償用データを記憶する(補償データ格納ステップ)。
なお、本実施形態においては、電流測定期間Trimにおいて、画素PIXに対して特定の参照電圧Vmeasを印加したときに有機EL素子OELに流れる電流Imeasの電流値を測定する動作を1回のみ実行する場合を示した。本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電圧値の異なる参照電圧Vmeasを印加して、そのときに有機EL素子OELに流れる電流Imeasの電流値を測定する動作を複数回(例えば2、3回程度)実行するものであってもよい。この場合には、各画素PIXについて複数個の電流値が得られ、これらに基づく輝度補償用データが各画素PIXに対応付けてメモリ148に記憶される。
ここで、上述した輝度補償データ取得動作により取得された輝度補償データ(デジタルデータに変換された電流Imeas)と、画素PIXに設けられた有機EL素子OELの発光特性の変動との関係について説明する。
まず、有機EL素子OELの発光特性(発光輝度に関わる発光駆動電流と発光電圧との関係;I−V特性)について図面を参照して説明する。
図10は、有機EL素子の電気的特性の変化について説明するための図である。図10(a)は、有機EL素子の発光動作に関連する等価回路図であり、図10(b)は、有機EL素子の電気的特性(I−V特性曲線)の変化を説明するための図であり、図10(c)は、図10(a)の等価回路において、有機EL素子の電気的特性が変化したときの、動作状態を説明するための図である。
図5に示したような回路構成を有する画素PIXにおいて、発光動作(表示動作に相当する)に関連する部分の等価回路は、図10(a)に示すように表すことができる。ここで、有機EL素子OELを画像データに応じた所望の輝度階調で発光させるために有機EL素子OELのアノード・カソード間に流れる発光駆動電流をIelとし、発光駆動電流Ielが有機EL素子OELに流れているとき、有機EL素子OELのアノード・カソード間に電位差(発光駆動電圧)Velが生じているものとする。このときのトランジスタTr13のドレイン・ソース間の電圧をVdsとする。ここで、有機EL素子OELが初期特性を有している初期状態において、有機EL素子OELのアノード・カソード間の電位差Velと、有機EL素子OELのアノード・カソード間に流れる発光駆動電流Ielとの関係を含む有機EL素子OELの電気的特性は、図10(b)における特性曲線SP0で表される。有機EL素子OELの電気的特性が特性曲線SP0で表される初期状態においては、有機EL素子OELのアノード・カソード間の電位差(発光駆動電圧)VelがVであるとき、発光駆動電流IelとしてIの電流が有機EL素子OELのアノード・カソード間に流れ、有機EL素子OELが発光動作する。
ここで、有機EL素子の電気的特性(I−V特性)は、経時劣化等に起因して変動することが知られている。具体的には、図10(b)に示すように、経時劣化により有機EL素子OELの導通抵抗が高抵抗化することにより、初期の特性曲線SP0が、図中矢印aの方向に変化して、例えば、特性曲線SP1のようになる。特性曲線SP1は特性曲線SP0に対して、高電圧側に平行にシフトした特性となる場合や、高電圧側にシフトするとともに、抵抗の増加によって曲線の傾きが変化した特性となる場合、などがある。図10(b)においては、後者の場合を示している。このとき、有機EL素子OELのアノード・カソード間の電位差VelをVとしたときには、有機EL素子OELに流れる発光駆動電流IelはIからΔI減少して、電流I(=I−ΔI)となり、有機EL素子OELの発光輝度は低下することになる。
そこで、有機EL素子OELに流れる発光駆動電流Ielの電流値を、初期状態における値と同じIとするためには、図10(b)に示すように、有機EL素子OELのアノード・カソード間の電位差Velを、Vより大きいV(V=V+ΔV)に設定する必要がある。
次いで、図10(c)に基づいて、有機EL素子の電気的特性が図10(b)に示すように変化したときの、図10(a)の等価回路における動作状態の変化について説明する。図10(c)において、横軸はトランジスタTr13のドレイン・ソース間の電圧(ドレイン・ソース間電圧)Vds、及び、発光駆動電圧Velを示し、縦軸は、トランジスタTr13のドレイン・ソース間に流れる電流(ドレイン・ソース間電流)Ids、及び、発光駆動電流Ielを示す。ここで、ドレイン・ソース間電圧)Vdsと発光駆動電圧Velとは式(1)の関係を有し、ドレイン・ソース間電流Idsと発光駆動電流Ielとは式(2)の関係を有する。
Vds+Vel=Vsa−Vc ・・・(1)
Ids=Iel ・・・(2)
図10(c)において、特性曲線SP0、SP1は図10(b)に示した特性曲線SP0、SP1と同等のものである。但し、上記式(1)の関係に基づいて、図10(b)における特性曲線SP0、SP1の左右を逆にしてプロットしたものである。特性線ST0は、データラインLdより、トランジスタTr13のゲート電圧Vgを、画像データに応じた電圧値の階調電圧Vdataに設定したときの、ドレイン・ソース間電圧Vdsに対するドレイン・ソース間電流Idsの関係からなる、トランジスタTr13の特性を示すものである。トランジスタTr13は線形領域で動作するように構成されており、特性線ST0は、概ね、ドレイン・ソース間電圧Vdsに比例して増加する直線となっている。
図10(c)において、有機EL素子OELが特性曲線SP0で表される電気的特性を有しているとき、トランジスタTr13の動作点は、特性曲線SP0と特性線ST0の交点であるPM0となり、発光駆動電圧VelはVel0、発光駆動電流IelはIel0となる。次いで、経時劣化により有機EL素子OELが高抵抗化して、特性曲線がSP0からSP1に変化したとき、トランジスタTr13の動作点は、特性曲線SP1と特性線ST0の交点であるPM1となり、発光駆動電圧VelはVel1、発光駆動電流IelはIel1となる。図10(c)に示すように、発光駆動電流Iel1はIel0より小さい値であり、発光輝度が低下することになる。特性線ST1は、トランジスタTr13のゲート電圧Vgを、取得した輝度補償用データに基づく補正量に応じて補正した電圧値を有する階調電圧(補正階調電圧)Vdataに設定したときの特性を示すものである。
有機EL素子OELが経時劣化により高抵抗化して特性曲線がSP1になるとともに、トランジスタTr13の特性が特性線ST1となったとき、トランジスタTr13の動作点は、特性曲線SP1と特性線ST1の交点であるPM2となり、発光駆動電圧VelはVel2、発光駆動電流IelはIel2となる。補正量の値を適切に設定して、この発光駆動電流Iel2がIel0と等しい値、あるいはほぼ同じ値となるように、階調電圧Vdataの電圧値を設定することにより、有機EL素子OELが経時劣化により高抵抗化しても、発光輝度の低下を抑制することができる。
そこで、本実施形態に係る輝度補償データ取得動作においては、画素PIXの接点N12(有機EL素子OELのアノード)に、データラインLdを介して、特定の参照電圧Vmeasを印加することにより、有機EL素子OELのアノード・カソード間に生じる電位差に応じて流れる電流Imeasを電流計146cにより測定する。そして、デジタルデータに変換された電流Imeas(輝度補償データ)は、各画素PIXに対応付けてメモリ148に記憶される。ここで、各画素PIXについて、参照電圧Vmeasを変化させて電流Imeasを測定する動作を複数回実行する場合には、輝度補償データ(電流Imeas)は、参照電圧Vmeasに関連付けてメモリ148に記憶される。
このようにして、各画素PIXに対応して取得された輝度補償データ(デジタルデータに変換された電流Imeas)と参照電圧Vmeasとの関係は、図10(b)に示した特性曲線SP0、SP1におけるI−V特性に対応する。すなわち、有機EL素子OELの初期状態において、輝度補償データ取得動作を実行した場合に、例えば参照電圧Vmeasとして電圧値Vを画素PIXに印加したとき、電流計146cにより測定された電流Imeasの電流値がIであったとする。その後、再度輝度補償データ取得動作を実行した場合に、参照電圧Vmeasとして上記と同様に電圧値Vを画素PIXに印加したとき、電流Imeasの電流値がIであった場合には、有機EL素子OELの特性曲線がSP0からSP1に変化したものと判断することができる。このような特性変化後の特性曲線SP1は、特定(1つ)の参照電圧Vmeasと測定された電流Imeasの関係に基づいて特定することができる。なお、特性曲線SP1の特定をより正確に行うためには、上述したように、各画素PIXに対して参照電圧Vmeasを変化させて電流Imeasを測定する動作を複数回実行する手法を用いることができる。
そして、後述する表示動作において、図10(b)に示すように、上記参照電圧Vmeasと電流Imeasの関係に基づいて特定された特性曲線(有機EL素子OELのI−V特性)SP1に基づいて、初期状態の特性曲線SP0における発光駆動電流Iel0と同じ又はほぼ同じ電流値を得るための、階調電圧Vdataに対する補正量を抽出し、補正演算回路144により画像データD0〜Dmを、この補正量に応じて補正する。すなわち、この補正量は、階調電圧Vdataの電圧値を補正して、有機EL素子OELのアノード・カソード間に印加される発光駆動電圧Velが、例えばV(V=V+ΔV)となるようにする値である。補正量は、図10(c)に示したように、取得した輝度補償用データの値と、トランジスタTr13の特性、等に基づいて抽出される。この補正された電圧値を有する階調電圧Vdataを画素PIXに書き込むことにより、図10(c)に示すように、画素駆動回路DCのトランジスタTr13を介して、画像データに応じた本来の電流値の発光駆動電流Iel0を有機EL素子OELに流すことができる。
次に、画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、上述した輝度補償データ取得動作を実行する場合について説明する。
図11は、本実施形態に係る輝度補償データ取得動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。
図2に示したように、複数の画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、輝度補償データ取得動作を実行する場合には、図11に示すように、まず、初期化期間Tiniにおいて、選択ドライバ120が表示パネル110の全ての行の選択ラインLs1〜Lsnに対してハイレベルの選択信号Vse1〜Vsenを一斉に印加する。また、このタイミングに同期して、電源ドライバ130が電源ラインLa及び共通電極Ecに対して接地電位GNDの電源電圧Vsa及びVcを印加する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdを接地電位GNDに設定する。これにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCsに蓄積された電荷や、各データラインLdに残留する電荷が放電されて初期化が行われる。
次いで、図11に示すように、Voff書込動作(Voff書込期間Twof)及び電流測定動作(電流測定期間Trim)からなる一連の動作を、表示パネル110の1行目からn/2行目の画素PIXに対して順次実行する。まず、1行目の画素PIXに対して、上述したように、Voff書込期間Twofにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1にハイレベルの選択信号Vse1を印加するとともに、選択ラインLs2〜Lsnにローレベルの選択信号Vse2〜Vsenを印加する。また、電源ドライバ130が電源ラインLaに接地電位GNDよりも低い電源電圧Vsa(=Vano)を印加するとともに、共通電極Ecに接地電位GNDの電源電圧Vcを印加する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdに一斉に接地電位GNDよりも低いオフ電圧Voffを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのトランジスタTr13が十分にオフ状態となる。
次いで、電流測定期間Trimにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1、Ls3〜Lsnにローレベルの選択信号Vse1、Vse3〜Vsenを印加するとともに、選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vse2を印加する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdに一斉に特定の参照電圧Vmeasを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、有機EL素子OELに参照電圧Vmeasに応じた電流Imeasが流れる。この電流Imeasの電流値を各データラインLdに接続された電流計146cにより個別に測定することにより、各画素PIXの有機EL素子OELの発光特性の変動を補償するための輝度補償データ(デジタル変換された電流Imeas)が取得される。取得された輝度補償データは、各画素PIXに対応する記憶領域を備えたメモリに格納される。
そして、以上のVoff書込動作及び電流測定動作からなる一連の動作を2行目からn/2行目の画素PIXについても、順次繰り返し実行する。これにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXについて、輝度補償データが取得される。
なお、本実施形態においては、輝度補償データ取得動作として、各行の画素PIXに対するVoff書込動作及び電流測定動作を実行する前に、全ての画素PIXに対して一回のみ初期化動作を実行する場合について説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、各行の画素PIXに対するVoff書込動作及び電流測定動作を実行する毎に、毎回初期化動作を実行するものであってもよい。これによれば、初期化動作、Voff書込動作及び電流測定動作からなる一連の動作が、各行ごとに実行される。このため、ある行の画素PIXに対するVoff書込動作及び電流測定動作を行った後に、各列のデータラインLdや画素PIXに電荷が残留していても、初期化動作によってこの残留電荷が無くなり、次の行の画素PIXに対するVoff書込動作及び電流測定動作を行う際に、先の残留電荷の影響を抑制もしくは無くすことができる。
(表示動作)
次に、本実施形態に係る表示装置における表示動作について説明する。
図12は、本実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。図13は、本実施形態に係る表示装置におけるリセット動作を示す動作概念図である。図14は、本実施形態に係る表示装置における階調電圧書込動作を示す動作概念図である。図15は、本実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。ここで、図13〜図15においては、データドライバ140の構成として、図示の都合上、D/Aコンバータ145と出力回路146のみを示す。
本実施形態に係る表示動作は、図12(a)に示すように、所定の表示期間(1処理サイクル期間)Tcycが、画素PIXをリセットするリセット期間Trstと、画像データに応じた階調電圧Vdataを書き込むVdata書込期間Twrtと、有機EL素子OELを所定の輝度階調で発光させる発光期間Temと、を含むように設定されている(Tcyc≧Trst+Twrt+Tem)。
まず、リセット期間Trstにおいては、図12(a)、図13に示すように、電源ドライバ130が画素PIXに接続された電源ラインLa及び共通電極Ecに各々ローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsa及びVcを印加する。また、選択ドライバ120が選択ラインLseaにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図12(a)、図13に示すように、データドライバ140が出力回路146に設けられた切換スイッチ146aを接点Nbに切換接続するとともに、切換スイッチ146dを接点Ngに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GND(リセット電圧)に設定する。
これにより、図13に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr12がオン動作して、トランジスタTr13のソース端子(接点N12;有機EL素子OELのアノード)が接地電位GNDに設定されるとともに、トランジスタTr13のドレイン端子及び有機EL素子OELのカソードも接地電位GNDに設定される。すなわち、トランジスタTr13のソース端子の電位が接地電位GNDにリセットされる。なお、このとき、トランジスタTr13はオフ状態となる。また、有機EL素子OELには電流が流れず、発光動作しない。
なお、このリセット期間Trstにより、トランジスタTr13のソース端子の電位を接地電位GNDにリセットする動作は、必ず必要な必須の動作ではない。すなわち、この動作を行わなくても、殆どの場合に、問題なく次のVdata書込期間Twrtにおける動作を行うことができる。したがって、1処理サイクル期間Tcycにおいて、図12(b)に示すタイミングチャートのように、このリセット期間Trstを設けず、リセット動作を行わないようにしてもよい。しかしながら、トランジスタTr13のソース端子の電位を接地電位GNDにリセットすることにより、トランジスタTr13を確実にオフ状態とすることができるとともに、有機EL素子OELを確実に非発光状態とすることができるので、このリセット動作を行うことが好ましい。
次いで、Vdata書込期間Twrtにおいては、図12(a)、図14に示すように、電源ドライバ130が電源ラインLa及び共通電極Ecにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsa及びVcを印加する。また、選択ドライバ120が選択ラインLseaにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図12(a)、図14に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して画像データに対応した階調電圧Vdataを印加する。
これにより、図14に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオン動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)に階調電圧Vdataが印加される。また、トランジスタTr12がオフ動作して、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)に印加された接地電位GNDが保持される。また、トランジスタTr13のドレイン端子及び有機EL素子OELのカソードは接地電位GNDに設定される。したがって、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに階調電圧Vdataに応じた電荷が蓄積されて画素PIXに階調電圧Vdataが書き込まれる。なお、このとき、トランジスタTr13はオン動作するが、ソース・ドレイン間に電位差が生じていないためトランジスタTr13のソース・ドレイン間に電流は流れない。これによって、有機EL素子OELにも電流が流れず、発光動作しない。
ここで、階調電圧Vdataは、上述した輝度補償データ取得動作において取得し、メモリ148に記憶された輝度補償データに基づいて特定された特性曲線を参照して抽出され補正量に応じて補正された電圧値に設定される。具体的には、階調電圧Vdataは、補正演算回路144により、有機EL素子OELのアノード・カソード間に印加される発光駆動電圧Velが、画像データの輝度階調値に応じて生成される電圧成分(図10(b)に示した電圧Vに相当する)に、上述した輝度補償データ取得動作により取得された、当該画素PIXの有機EL素子OELの発光特性(I−V特性曲線)の変化量に応じた電圧成分(補正電圧成分;図10(b)に示した電圧ΔVに相当する)を加味した電圧値(V=V+ΔV)となる電圧値に補正される(補正ステップ)。これにより、後述する発光動作において、画像データに基づいて画素PIXの有機EL素子OELに本来供給されるべき電流値の電流(発光駆動電流)がトランジスタTr13により生成される。
次いで、発光期間Temにおいては、図12(a)、図15に示すように、選択ドライバ120が選択ラインLsea及びLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsea、Vsebを印加する。また、電源ドライバ130が電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加し、共通電極Ecにローレベルの電源電圧Vc(接地電位GND)を印加する。また、このタイミングに同期して、図12(a)、図15に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Nbに切換接続するとともに、切換スイッチ146dを接点Ngに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。
これにより、図15に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11、Tr12がオフ動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)に印加された電圧Vdataが保持される。また、トランジスタTr13のドレイン端子にはハイレベルの電源電圧Vsaが印加され、有機EL素子OELのカソードにはローレベルの電源電圧Vcが印加される。
したがって、キャパシタCsに充電された電圧VdataによりトランジスタTr13のゲート・ソース間電圧が保持されて、トランジスタTr13がオン動作する。また、有機EL素子OELに順バイアスが印加されるため、電源ラインLaからトランジスタTr13、接点N12、有機EL素子OELを介して、共通電極Ec方向に発光駆動電流Ielが流れる。ここで、発光駆動電流Ielは、上記Vdata書込動作において画素PIXに書き込まれ、トランジスタTr13のゲート・ソース間に保持された階調電圧Vdataの電圧値に基づいて規定されるので、有機EL素子OELの発光特性の変化を補償して、画像データに応じた本来の発光輝度に対応した電流値を有している。これにより、有機EL素子OELは、発光特性の変化の状態に関わらず、画像データに応じた本来の輝度階調で発光動作する。
次に、画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、上述した表示動作を実行する場合について説明する。
図16は、本実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。
画素PIXが2次元配列された図2に示した表示パネル110において、表示動作を実行する場合には、図16に示すように、画像データ書込期間Tdwtに、リセット動作及びVdata書込動作からなる一連の動作を、表示パネル110の1行目からn/2行目の画素PIXに対して順次実行する。
まず、図16に示すように、リセット期間Trstにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1、Ls3〜Lsnにローレベルの選択信号Vse1、Vse3〜Vsenを印加するとともに、選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vse2を印加する。また、このタイミングに同期して、電源ドライバ130が電源ラインLa及び共通電極Ecを接地電位GNDに設定する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdを一斉に接地電位GNDに設定する。これにより、表示パネル110の1行目の各画素PIXにおいて、画素駆動回路DCの接点N12(トランジスタTr13のソース端子、又は、有機EL素子OELのアノード)の電位が接地電位GNDにリセットされる。
次いで、図16に示すように、Vdata書込期間Twrtにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1にハイレベルの選択信号Vse1を印加するとともに、選択ラインLs2〜Lsnにローレベルの選択信号Vse2〜Vsenを印加する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdに画像データに応じ、かつ、上述した輝度補償データ取得動作により取得した輝度補償データに基づく補正量に応じて補正した階調電圧Vdataを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCsに階調電圧Vdataに応じた電荷が充電されて画像データが書き込まれる。
そして、以上の1行目の画素PIXに対する一連の動作を、図16に示すように、2行目からn/2行目の画素PIXについても順次繰り返し実行することにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXについて、画像データに応じ、かつ、上述した輝度補償データ取得動作により取得した輝度補償データに基づく補正量に応じて補正された階調電圧Vdataが書き込まれる。
次いで、図16に示すように、全画素一括発光期間Taemにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1〜Lsnにローレベルの選択信号Vse1〜Vsenを印加する。この状態で、電源ドライバ130が電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加し、共通電極Ecにローレベルの電源電圧Vcを印加する。これにより、表示パネル110の全ての行の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCの駆動トランジスタであるトランジスタTr13に、階調電圧Vdataに応じた電流値の発光駆動電流Ielが流れ、各画素PIXの有機EL素子OELが画像データに応じた本来の輝度階調で発光動作して、表示パネル110に所望の画像情報が表示される。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置(発光装置)及びその駆動制御方法によれば、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられるトランジスタ等の回路素子の数を大幅に増加することなく、発光素子である有機EL素子OELの発光特性(I−V特性)の変化に対応した電流Imeasを、簡易な方法で測定して画素PIXごとに輝度補償データを取得することができる。
また、本実施形態に係る表示装置及びその駆動制御方法によれば、各画素PIXへの画像データの書き込み時に、各画素PIXへの画素駆動回路DCに設けられる有機EL素子OELの発光特性の変化に応じて補正された階調電圧Vdataを書き込むことができる。これにより、有機EL素子OELの特性変化の状態に関わらず、画像データに応じた本来の電流値の発光駆動電流Ielを有機EL素子OELに流すことができるので、画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作させることができ、良好かつ均質な画質を実現することができる。
(発光装置の画素欠陥検出方法)
次に、本実施形態に係る表示装置の駆動制御方法の他の例について、図面を参照して説明する。
上述した駆動制御方法においては、有機EL素子OEL(発光素子)の発光特性の劣化を補償する輝度補償データを予め取得し、表示動作時に当該輝度補償データに基づいて階調電圧Vdataを補正した後、画素PIXに書き込む手法を説明した。本実施形態に係る表示装置(発光装置)はこれに限定されるものではなく、発光パネル(表示パネル)に配列された画素PIXの欠陥を検出する場合にも適用することができる。以下、具体的に説明する。
図17は、本実施形態に係る表示装置における画素欠陥検出動作を示すタイミングチャートである。図18は、本実施形態に係る画素欠陥検出動作におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。図19は、本実施形態に係る画素欠陥検出動作における電流測定動作を示す動作概念図である。ここで、図18、図19においては、図示の都合上、図4に示したデータドライバ140のうち、D/Aコンバータ145と出力回路146のみを示す。なお、出力回路146において、切換スイッチ146dを省略し、切換接続により供給される電圧のみを示す。また、上述した輝度補償データ取得動作と同等の制御動作については、その説明を簡略化する。
本実施形態に係る画素欠陥検出動作においては、表示パネル110に配列された各画素PIXにおける素子特性の劣化を検出するためのパラメータが取得される。より具体的には、各画素PIXに設けられる有機EL素子(発光素子)OELの素子特性の、経時的な変化(経時劣化)の度合い(変動量)を抽出するパラメータとして、有機EL素子OELに所定の逆バイアスとなる電圧を印加した場合に、当該有機EL素子OELに流れる漏れ電流(電流Imeas)の電流値を測定する。そして、この漏れ電流の電流値に応じて、欠陥画素であるか否かを判定する動作が実行される。
画素欠陥検出動作は、具体的には、図17に示す、所定の画素欠陥検出期間Tpddを有して実行される。画素欠陥検出期間Tpddは、少なくともVoff書込期間Twofと、電流測定期間Trimと、を含む。Voff書込期間Twofにおいては、上述した輝度補償データ取得動作と同様に、画素PIXにオフ電圧Voffが書き込まれる。また、電流測定期間Trimにおいては、有機EL素子OELに対して逆バイアス電圧を印加した状態で、画素PIX(有機EL素子OEL)に流れる電流Imeasが測定される。なお、図17においては省略したが、上述した輝度補償データ取得動作と同様に、Voff書込期間Twofに先立って、画素PIXに蓄積された電荷を放電して画素PIXを初期化する初期化動作を実行するものであってもよい。
まず、Voff書込期間Twofにおいては、上述した輝度補償データ取得動作におけるVoff書込動作と同様に、図17、図18に示すように、電源ドライバ130が電源ラインLaにローレベルの電源電圧Vsa(例えば接地電位GND以下の電位の電圧Vano)を印加するとともに、共通電極Ecにローレベルの電源電圧Vc(例えば接地電位GND)を印加する。また、選択ドライバ120が選択ラインLseaにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図17、図18に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して特定の電圧値(例えば接地電位GNDよりも低い電位の、負の電圧値)のオフ電圧Voffを印加する。これにより、図18に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr13のゲート端子(接点N11)にオフ電圧Voffが印加され、トランジスタTr13のドレイン・ソース間の電流路は確実に閉じる。
次いで、電流測定期間Trimにおいては、図17、図19に示すように、選択ドライバ120が選択ラインLseaにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、電源ドライバ130が電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsa(例えば接地電位GNDよりも高い電位の、正の電圧Vra)を印加するとともに、共通電極Ecにハイレベルの電源電圧Vc(例えば接地電位GNDよりも高い電位の、正の電圧Vrc)を印加する。また、このタイミングに同期して、図17、図19に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Ncに切換接続するとともに、切換スイッチ146dを接点Ngに切換接続することにより、電流計146cの一端をデータラインLdに接続するとともに、他端を接地電位GNDに設定する。
ここで、共通電極Ecに印加される電源電圧Vc(=Vrc)は、有機EL素子OELのアノード(接点N12)に設定される電位(例えば接地電位GND)よりも高い電位の電圧に設定される(Vrc>GND)。具体的には、電源電圧Vc(=Vrc)は、電流計146cの他端を接地電位GNDに設定することにより、共通電極Ecから有機EL素子OEL、トランジスタTr12を介してデータラインLdに流れる電流Imeasの電流値を、電流計146cにより測定することができる程度の正の電圧値に設定される。
これにより、図19に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオフ動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)に印加されたオフ電圧Voffが保持される。また、トランジスタTr12がオン動作して、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)がトランジスタTr12及びデータラインLdを介して、電流計146cの一端に接続される。また、トランジスタTr13のドレイン端子は接地電位GNDよりも高い電位の電源電圧Vsa(=Vra)に設定される。
したがって、有機EL素子OELのカソード側(共通電極Ec)に、アノード側(接点N12)よりも高電圧が印加された逆バイアス状態に設定されるので、当該逆バイアス電圧、及び、有機EL素子OELの素子特性に応じた微少な漏れ電流Imeasが、有機EL素子OELに対して逆方向に流れる。このとき、データラインLdに接続された電流計146cにより、画素PIXからデータラインLdに流れる電流Imeasの電流値が測定される。
上記の一連の画素欠陥検出動作により測定された電流Imeasは、そのまま、あるいは、例えば図4に示したA/Dコンバータ147によりデジタルデータに変換された後、画素欠陥判定処理に適用される。画素欠陥判定処理は、例えば図1に示したシステムコントローラ150において実行される。画素欠陥判定処理は、具体的には、例えば、まず、画素PIXに設けられる有機EL素子OELに対して、上記のような特定の逆バイアス電圧を印加した場合に流れる漏れ電流の電流値を、有機EL素子OELの素子構造や設計データに基づいて予めシミュレーション等を用いて算出し、規定値Istとして取得しておく。あるいは、正常な特性の有機EL素子OELを有する画素PIXに対して上記の一連の画素欠陥検出動作を実行し、それにより測定された電流Imeasの電流値を、規定値Istとして取得しておくようにしてもよい。
そして、特定の画素PIXに対して測定された電流Imeasの電流値と、上記規定値Istと電流値とを比較する。そして、例えば、測定された電流Imeasの電流値が、規定値Istの電流値と較べて、相対的に顕著に大きい場合に当該有機EL素子OELを有する画素PIXを欠陥画素と判定する(画素欠陥判定ステップ)。ここで、発明者らが行った実験の一例では、規定値IstとしてpAオーダーの電流値が得られるのに対して、欠陥画素における測定電流ImeasはμAオーダーの電流値を示し、欠陥画素における測定電流Imeasの電流値は、規定値Istの電流値の105〜10倍程度の大きさを有していることが確認された。よって、例えば、測定電流Imeasの電流値が規定値Istの電流値の105〜10倍程度の大きさである場合に、当該画素PIXを欠陥画素と判定することができる。
したがって、本実施形態に係る表示装置の画素欠陥検出方法によれば、表示パネル110に配列された各画素PIXの有機EL素子OELについて簡易な手法を用いて測定された電流Imeasに基づいて、当該画素PIX(有機EL素子OEL)が欠陥画素であるか否かを判定することができる。そして、例えば欠陥画素と判定された画素PIXの数が正常な画像表示動作に支障を来す場合や、画質の劣化をユーザーが強く認識するレベルにある場合には、表示装置の検査段階で表示パネルを不合格判定したり、あるいは、本表示装置(又は表示装置を組み込んだ電子機器)のユーザーに対して交換修理等を報知したりすることができる。
<第2の実施形態>
(発光装置)
次に、本発明に係る表示装置の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
図20は、第2の実施形態に係る表示装置に適用される表示パネル及びその周辺回路(駆動回路)の一例を示す要部構成図である。また、図21は、本実施形態に適用されるデータドライバの一例を示す要部構成図である。ここで、表示装置の全体構成は、上述した第1の実施形態(図1参照)と同等であるので説明を省略する。また、図21においては、図3に示したデータドライバのシフトレジスタ回路、データレジスタ回路及びデータラッチ回路を省略して、図示を簡略化する。また、上述した第1の実施形態(図2、3参照)と同等の構成についてはその説明を簡略化又は省略する。
本実施形態に係る表示パネル110は、図20に示すように、複数の画素PIXと、複数の選択ラインLs1〜Lsnと、電源ラインLcと、共通電極Eaと、複数のデータラインLdと、が設けられている。
複数の画素PIXと、複数の選択ラインLs1〜Lsnと、複数のデータラインLdは、上述した第1の実施形態と同様の構成を有している。また、電源ラインLcは、表示パネル110の全画素PIXに共通に接続するように配設されている。共通電極Eaは、表示パネル110の全画素PIXに共通に接続するように設けられており、例えば単一の電極層(ベタ電極)からなる。
選択ドライバ120は、第1の実施形態と同様の構成を有している。また、電源ドライバ130は、表示パネル110の各画素PIXに共通に接続された個別の電源ラインLc、及び、共通電極Ecに接続されている。電源ドライバ130は、各電源ラインLc及び共通電極Eaに対して、所定のタイミングで所定の電源電圧Vsc、Vaを個別に印加する。
ここで、電源ドライバ130は、例えば図20に示すように、システムコントローラ150から供給される電源制御信号に基づいて、所定のタイミングで各電源ラインLcに所定の信号レベルの電源電圧Vscを供給する電源回路131及び共通電極Eaに所定の信号レベルの電源電圧Vaを供給する電源回路132を備えている。
データドライバ140は、上述した第1の実施形態(図3参照)と同様に、シフトレジスタ回路141と、データレジスタ回路142と、データラッチ回路143と、補正演算回路144と、D/Aコンバータ145と、出力回路146と、A/Dコンバータ147と、メモリ148と、LUT149と、を備えている。ここで、本実施形態に係る出力回路146は、図21に示すように、切換スイッチ146aと、フォロワアンプ146bと、電流計146cと、を有している。すなわち、本実施形態に係る出力回路146は、上述した第1の実施形態(図4参照)に示した出力回路146において、切換スイッチ146dを省略し、切換スイッチ146aの接点Nb、及び、電流計146cの他端側が常時接地電位GNDに設定された構成を有している。
これにより、データドライバ140(出力回路146)は、表示パネル110に配列された画素PIXを初期化又はリセットする際には、切換スイッチ146aを接点Nbに接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。また、データドライバ140(出力回路146)は、各画素PIXに画像データを書込む際には、切換スイッチ146aを接点Naに接続することにより、データラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataを印加する。また、データドライバ140(出力回路146)は、各画素PIXの発光特性を補償するための輝度補償データを取得する際には、切換スイッチ146aを接点Ncに接続することにより、データラインLdに流れる電流Imeasの電流値を電流計146cにより測定する。
(画素)
次に、本実施形態に係る表示パネルに配列される画素について具体的に説明する。
図22は、本実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)の一実施形態を示す回路構成図である。ここで、上述した第1の実施形態(図5参照)と同等の構成については同等の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
本実施形態に係る表示パネル110に配列される画素PIXは、上述した第1の実施形態(図5参照)と同様に、図22に示すように、画素駆動回路DCと、有機EL素子(電流駆動型の発光素子)OELと、を備えている。画素駆動回路DCは、具体的には、トランジスタTr21〜Tr23と、キャパシタCsとを備えている。トランジスタTr21は、ゲート端子が選択ラインLsea(Ls1、Ls3、・・・Lsn-1)に接続され、また、ドレイン端子がデータラインLdに接続され、また、ソース端子が接点N21に接続されている。トランジスタTr22(スイッチング素子)は、ゲート端子が選択ラインLseb(Ls2、Ls4、・・・Lsn)に接続され、また、ドレイン端子がデータラインLdに接続され、また、ソース端子が接点N22に接続されている。トランジスタTr23(駆動トランジスタ)は、ゲート端子が接点N21に接続され、ソース端子が電源ラインLcに接続され、ドレイン端子が接点N22に接続されている。
また、キャパシタCs(保持容量)は、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)及びソース端子間に接続されている。有機EL素子OELは、アノード(アノード電極)が共通電極Eaに接続され、カソード(カソード電極)が上記画素駆動回路DCの接点N22に接続されている。
(発光装置の駆動制御方法)
次に、本実施形態に係る表示装置における駆動制御方法について説明する。
本実施形態に係る表示装置100の駆動制御動作においても、上述した第1の実施形態に係る表示装置100の駆動制御動作と同様に、少なくとも、輝度補償データ取得動作と表示動作とを有している。
以下、各動作について具体的に説明する。
(輝度補償データ取得動作)
図23は、本実施形態に係る表示装置における輝度補償データ取得動作を示すタイミングチャートである。図24は、本実施形態に係る表示装置における初期化動作を示す動作概念図である。図25は、本実施形態に係る表示装置におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。図26は、本実施形態に係る表示装置における電流測定動作を示す動作概念図である。ここで、図24〜図26おいては、データドライバ140の構成として、図示の都合上、D/Aコンバータ145と出力回路146のみを示す。
本実施形態に係る輝度補償データ取得動作は、上述した第1の実施形態(図6(a)参照)と同様に、図23(a)に示すように、輝度補償データ取得期間Tivを有して実行される。輝度補償データ取得期間Tivは、初期化期間Tiniと、Voff書込期間Twofと、電流測定期間Trimと、を含む。
まず、初期化期間Tiniにおいては、図23(a)、図24に示すように、選択ドライバ120が選択ラインLsea及びLsebに対して、各々ハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsea及びVsebを印加する。また、電源ドライバ130(電源回路131、132)が電源ラインLc及び共通電極Eaに対して、各々ローレベル(例えば接地電位GND)の電源電圧Vsc及びVaを印加する。また、このタイミングに同期して、図23(a)、図24に示すように、データドライバ140が出力回路146の切換スイッチ146aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GND(初期化電圧)に設定する。
これにより、図24に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr21、Tr22がオン動作して、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)及びドレイン端子(接点N22;有機EL素子OELのカソード)が接地電位GNDに設定されるとともに、トランジスタTr23のソース端子及び有機EL素子OELのアノードが接地電位GNDに設定される。
したがって、トランジスタTr23のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに蓄積された電荷や、データラインLdに残留する電荷が放電されて画素PIX及びデータラインLdが初期化される(初期化ステップ)。なお、このとき、トランジスタTr23はオフ状態となる。また、有機EL素子OELには電流が流れず、発光動作しない。
なお、上述した第1の実施形態(図6(a)、(b)参照)と同様に、図23(a)に示した初期化期間Tiniにより、トランジスタTr22をオン動作してトランジスタTr23のドレイン端子を接地電位GNDに設定する動作は、必ず必要な必須の動作ではない。すなわち、この動作を行わなくても、殆どの場合に、問題なく画素PIXを初期化することができる。したがって、輝度補償データ取得期間Tivにおいて、例えば図23(b)に示すタイミングチャートのように、初期化期間Tiniを設けず、初期化動作を行わないようにしてもよい。しかしながら、トランジスタTr22をオン動作してトランジスタTr23のドレイン端子を接地電位GNDに設定することにより、キャパシタCsに蓄積された電荷を確実に放電して画素PIXを確実に初期化することができるので、この初期化動作を行うことが好ましい。
次いで、Voff書込期間Twofにおいては、図23(a)、図25に示すように、上述した初期化期間Tiniと同様に、電源ドライバ130が電源ラインLc及び共通電極Eaにローレベル(例えば接地電位GND)の電源電圧Vsc及びVaを印加する。また、選択ドライバ120が選択ラインLseaにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図23(a)、図25に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して特定の電圧値のオフ電圧Voffを印加する(オフ電圧印加ステップ)。
ここで、画素PIXのトランジスタTr23のゲート電極(接点N21)に印加されるオフ電圧Voffは、上述した第1の実施形態と同様に、画素駆動回路DCのトランジスタTr23を十分にオフ状態とすることができる電圧値に設定される。具体的には、オフ電圧Voffは、トランジスタTr23のソース端子に印加される電源電圧Vscよりも十分低い電圧値、例えば接地電位GNDよりも低い電位の、負の電圧値に設定される。
これにより、図25に示すように、トランジスタTr21がオン動作して、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)にオフ電圧Voffが印加される。また、トランジスタTr22がオフ動作して、トランジスタTr23のドレイン端子(接点N22)の電位(GND)が保持される。また、トランジスタTr23のソース端子及び有機EL素子OELのアノードは接地電位GNDに設定される。
すなわち、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)は、電圧(Voff)により、ソース端子の電圧(GND)より十分低い電位に設定される。また、ドレイン端子(接点N22)は接地電位GNDに設定される。したがって、トランジスタTr23のドレイン・ソース間の電流路は確実に閉じて、トランジスタTr23及び有機EL素子OELには微小な漏れ電流さえも流れない状態となる(遮断ステップ)。
なお、本実施形態においては、Voff書込期間Twofにおいて、電源ラインLcに供給するローレベルの電源電圧Vscの電位を接地電位GNDに設定する場合を示した。本発明はこれに限定されるものではなく、電源ドライバ130の電源回路131と電源ラインLcとの接続点を切り離して(電源ラインLcをオープンにして)、電源ラインLcをハイインピーダンス状態に設定するものであってもよい。
次いで、電流測定期間Trim(特性測定ステップ)においては、図23(a)、図26に示すように、選択ドライバ120が選択ラインLseaにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、電源ドライバ130が電源ラインLcにローレベルの電源電圧Vsc(例えば接地電位GND)を印加するとともに、共通電極Eaにハイレベルの電源電圧Va(例えば接地電位GNDよりも高い電位の電圧Vmeas)を印加する。また、このタイミングに同期して、図23(a)、図26に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Ncに切換接続することにより、電流計146cの一端側にデータラインLdを接続する(電圧印加ステップ)。
ここで、共通電極Eaに印加されるハイレベルの電源電圧Va(電圧Vmeas)は、有機EL素子OELのカソードに設定される接地電位GNDよりも高い電圧値に設定される(Vmeas>GND)。これにより、有機EL素子OELに順バイアスとなる電圧が印加される。具体的には、電圧Vmeasは、電流計146cを介してデータラインLdに対して接地電位GNDを印加することにより、共通電極Eaから有機EL素子OEL、トランジスタTr22を介してデータラインLdに流れる電流Imeasの電流値を、電流計146cにより測定することができる程度の正の電圧値に設定される。このとき、有機EL素子OELは、電流Imeasの電流値に応じた輝度で発光する。なお、電流Imeasの電流値が十分小さい場合には、有機EL素子OELは殆ど発光しない状態となる。
これにより、図26に示すように、トランジスタTr21がオフ動作して、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)に印加されたオフ電圧Voffが保持される。また、トランジスタTr22がオン動作して、トランジスタTr23のドレイン端子(接点N22)がデータラインLdを介して電流計146cに接続され、当該電流計146c及びデータラインLdを介してドレイン端子(接点N22;有機EL素子OELのカソード)に接地電位GNDに基づく電圧(Vn22≒接地電位GND)が印加される(接続ステップ)。また、トランジスタTr23のソース端子は接地電位GNDに設定され、有機EL素子OELのアノードは接地電位GNDよりも高い電位の電圧Vmeasに設定される。
したがって、有機EL素子OELのアノード側に、カソード側の電圧(Vn22)よりも高い電位の電圧Vmeasが印加されるので、電圧Vmeasと電圧(Vn22≒接地電位GND)との電位差、及び、有機EL素子OELの導通抵抗に応じた電流Imeasが、有機EL素子OELに対して順方向に流れる。このとき、データラインLdに接続された電流計146cにより、電圧Vmeasが印加された共通電極Eaから有機EL素子OELを介してデータラインLdに流れる電流Imeasの電流値が測定される(電流測定ステップ)。電流計146cにより測定された電流Imeasの電流値は、図21に示したA/Dコンバータ147によりデジタルデータに変換された後、輝度補償用データとしてメモリ148に記憶される。メモリ148は、各画素PIXに対応付けて輝度補償用データを記憶する(補償データ格納ステップ)。
なお、本実施形態においては、電流測定期間Trimにおいて、有機EL素子OELに流れる電流Imeasの電流値を測定する動作を1回のみ実行する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、共通電極Eaに電圧値の異なる電圧Vmeasを印加して、そのときに有機EL素子OELに流れる電流Imeasの電流値を測定する動作を複数回(例えば2、3回程度)実行するものであってもよい。この場合には、各画素PIXについて複数個の電流値が得られ、これらに基づく輝度補償用データが各画素PIXに対応付けてメモリ148に記憶される。
そして、上述した一連の輝度補償データ取得動作により、各画素PIXに対応して取得された輝度補償データ(デジタルデータに変換された電流Imeas)と、共通電極Eaに印加した電圧Vmeasとの関係は、上述した第1の実施形態において説明したように、図10(b)に示した特性曲線SP0、SP1におけるI−V特性に対応する。したがって、特定(1又は複数)の電圧Vmeasと測定された電流Imeasとの関係に基づいて、有機EL素子OELの発光特性(I−V特性)を示す特性曲線が特定される。
そして、後述する表示動作において、各画素PIXごとに特定された特性曲線(有機EL素子OELのI−V特性)に基づく補正量に応じて、補正演算回路144により画像データD0〜Dmを補正することにより、各画素PIXに書き込まれる階調電圧Vdataが補正されて、画像データに応じた本来の電流値(初期状態の特性曲線に応じた電流値)の発光駆動電流Ielが有機EL素子OELに流れる。
次に、画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、上述した輝度補償データ取得動作を実行する場合について説明する。
図27は、本実施形態に係る輝度補償データ取得動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。
図20に示したように、複数の画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、輝度補償データ取得動作を実行する場合には、図27に示すように、まず、初期化期間Tiniにおいて、選択ドライバ120が表示パネル110の全ての行の選択ラインLs1〜Lsnに対してハイレベルの選択信号Vse1〜Vsenを一斉に印加する。また、このタイミングに同期して、電源ドライバ130が電源ラインLc及び共通電極Eaに対して接地電位GNDの電源電圧Vsc及びVaを印加する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdを接地電位GNDに設定する。これにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCsに蓄積された電荷や、各データラインLdに残留する電荷が放電されて初期化が行われる。
次いで、図27に示すように、Voff書込動作(Voff書込期間Twof)及び電流測定動作(電流測定期間Trim)からなる一連の動作を、表示パネル110の1行目からn/2行目の画素PIXに対して順次実行する。まず、1行目の画素PIXに対して、上述したように、Voff書込期間Twofにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1にハイレベルの選択信号Vse1を印加するとともに、選択ラインLs2〜Lsnにローレベルの選択信号Vse2〜Vsenを印加する。また、電源ドライバ130が電源ラインLc及び共通電極Eaに接地電位GNDの電源電圧Vsc及びVaを印加する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdに一斉に接地電位GNDよりも低い電位のオフ電圧Voffを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのトランジスタTr23が十分にオフ状態となる。
次いで、電流測定期間Trimにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1、Ls3〜Lsnにローレベルの選択信号Vse1、Vse3〜Vsenを印加するとともに、選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vse2を印加する。この状態で、データドライバ140は、各列のデータラインLdを一斉に接地電位GNDに設定するとともに、電源ドライバ130(電源回路132)が共通電極Eaに接地電位GNDよりも高い電位の電圧Vmeasの電源電圧Vaを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、有機EL素子OELに電圧Vmeasに応じた電流Imeasが流れる。この電流Imeasの電流値を各データラインLdに接続された電流計146cにより個別に測定することにより、各画素PIXの有機EL素子OELの発光特性の変動を補償するための輝度補償データ(デジタル変換された電流Imeas)が取得される。取得された輝度補償データは、各画素PIXに対応する記憶領域を備えたメモリに格納される。
そして、以上のVoff書込動作及び電流測定動作からなる一連の動作を2行目以降の画素PIXについても、順次繰り返し実行することにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXについて、輝度補償データが取得される。
なお、本実施形態においても、各行の画素PIXに対するVoff書込動作及び電流測定動作を実行する前に、毎回初期化動作を実行するものであってもよい。これによれば、初期化動作が各行ごとに実行されるので、ある行の画素PIXに対するVoff書込動作及び電流測定動作を行った後に、各列のデータラインLdや画素PIXに電荷が残留していても、初期化動作によってこの残留電荷が無くなり、次の行の画素PIXに対するVoff書込動作及び電流測定動作を行う際に、先の残留電荷の影響を抑制もしくは無くすことができる。
(表示動作)
次に、本実施形態に係る表示装置における表示動作について説明する。
図28は、本実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。図29は、本実施形態に係る表示装置におけるリセット動作を示す動作概念図である。図30は、本実施形態に係る表示装置における階調電圧書込動作を示す動作概念図である。図31は、本実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。ここで、図29〜図31おいては、データドライバ140の構成として、図示の都合上、D/Aコンバータ145と出力回路146のみを示す。また、上述した第1の実施形態と同等の表示動作についてはその説明を簡略化する。
本実施形態に係る表示動作は、上述した第1の実施形態と同様に、図28に示すように、所定の1処理サイクル期間(表示期間)Tcycを有して実行される。1処理サイクル期間Tcycは、リセット期間Trstと、Vdata書込期間Twrtと、発光期間Temと、を含む(Tcyc≧Trst+Twrt+Tem)。
まず、リセット期間Trstにおいては、図28、図29に示すように、電源ドライバ130が画素PIXに接続された電源ラインLc及び共通電極Eaに各々ローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsc及びVaを印加する。また、、選択ドライバ120が選択ラインLseaにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図28、図29に示すように、データドライバ140が出力回路146に設けられた切換スイッチ146aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GND(リセット電圧)に設定する。
これにより、図29に示すように、トランジスタTr22がオン動作して、トランジスタTr23のドレイン端子(接点N22;有機EL素子OELのカソード)が接地電位GNDに設定され、トランジスタTr23のソース端子及び有機EL素子OELのアノードも接地電位GNDに設定される。このとき、トランジスタTr23はオフ状態となる。また、有機EL素子OELには電流が流れず、発光動作しない。
次いで、Vdata書込期間Twrtにおいては、図28、図30に示すように、電源ドライバ130が電源ラインLc及び共通電極Eaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsc及びVaを印加する。また、選択ドライバ120が選択ラインLseaにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図28、図30に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して画像データに対応した階調電圧Vdataを印加する。
これにより、図30に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr21がオン動作して、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)に階調電圧Vdataが印加される。また、トランジスタTr22がオフ動作して、トランジスタTr23のドレイン端子(接点N22)に印加された接地電位GNDが保持される。また、トランジスタTr23のソース端子及び有機EL素子OELのアノードは接地電位GNDに設定される。したがって、トランジスタTr23のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに階調電圧Vdataに応じた電荷が蓄積されて画素PIXに階調電圧Vdataが書き込まれる。なお、このとき、トランジスタTr23はオン動作するが、ソース・ドレイン間に電位差が生じていないため、トランジスタTr23のソース・ドレイン間には電流は流れない。これによって有機EL素子OELにも電流が流れず、発光動作しない。
ここで、階調電圧Vdataは、上述した輝度補償データ取得動作において取得した輝度補償データに基づいて特定された特性曲線を参照して抽出された補正量に応じて補正された電圧値に設定される。具体的には、上述した第1の実施形態と同様に、階調電圧Vdataは、補正演算回路144により、有機EL素子OELのアノード・カソード間に印加される発光駆動電圧Velが、画像データの輝度階調値に応じて生成される電圧成分に、上述した輝度補償データ取得動作により取得された有機EL素子OELの発光特性(I−V特性曲線)の変化量に応じた電圧成分(補正電圧成分)を加味した電圧値となる電圧値に補正される(補正ステップ)。これにより、後述する発光動作において、画像データに基づいて画素PIXの有機EL素子OELに本来供給されるべき電流値の電流(発光駆動電流)がトランジスタTr13により生成される。
次いで、発光期間Temにおいては、図28、図31に示すように、選択ドライバ120が選択ラインLsea及びLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsea、Vsebを印加する。また、電源ドライバ130が共通電極Eaにハイレベルの電源電圧Vaを印加し、電源ラインLcにローレベルの電源電圧Vsc(接地電位GND)を印加する。また、このタイミングに同期して、図28、図31に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdaを接地電位GNDに設定する。
これにより、図31に示すように、トランジスタTr21、Tr22がオフ動作して、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)に印加された電圧Vdataが保持される。また、トランジスタTr23のソース端子にはローレベルの電源電圧Vscが印加され、有機EL素子OELのアノードにはハイレベルの電源電圧Vaが印加される。
したがって、キャパシタCsに充電された電圧VdataによりトランジスタTr23のゲート・ソース間電圧が保持されて、トランジスタTr23がオン動作する。また、有機EL素子OELに順バイアスが印加されるため、共通電極Eaから有機EL素子OEL、接点N22、トランジスタTr23を介して、電源ラインLc方向に発光駆動電流Ielが流れる。ここで、発光駆動電流Ielは、上記Vdata書込動作において画素PIXに書き込まれ、トランジスタTr23のゲート・ソース間に保持された階調電圧Vdataの電圧値に基づいて規定されるので、有機EL素子OELの発光特性の変化を補償して、画像データに応じた本来の発光輝度に対応した電流値を有している。これにより、有機EL素子OELは、発光特性の変化の状態に関わらず、画像データに応じた本来の輝度階調で発光動作する。
次に、画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、上述した表示動作を実行する場合について説明する。
図32は、本実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。ここで、上述した第1の実施形態と同等の表示動作についてはその説明を簡略化する。
画素PIXが2次元配列された図20に示した表示パネル110において、表示動作を実行する場合には、上述した第1の実施形態と同様に、図32に示すように、画像データ書込期間Tdwtに、リセット動作及びVdata書込動作からなる一連の動作を、表示パネル110の1行目からn/2行目の画素PIXに対して順次実行する。
まず、図32に示すように、リセット期間Trstにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1、Ls3〜Lsnにローレベルの選択信号Vse1、Vse3〜Vsenを印加するとともに、選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vse2を印加する。また、このタイミングに同期して、電源ドライバ130が電源ラインLc及び共通電極Eaを接地電位GNDに設定する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdを一斉に接地電位GNDに設定する。これにより、1行目の各画素PIXにおいて、画素駆動回路DCの接点N22(トランジスタTr23のドレイン端子、又は、有機EL素子OELのカソード)の電位が接地電位GNDにリセットされる。
次いで、図32に示すように、Vdata書込期間Twrtにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1にハイレベルの選択信号Vse1を印加するとともに、選択ラインLs2〜Lsnにローレベルの選択信号Vse2〜Vsenを印加する。この状態で、データドライバ140が各列のデータラインLdに画像データに応じ、かつ、上述した輝度補償データ取得動作により取得した輝度補償データに基づいて補正した階調電圧Vdataを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCsに階調電圧Vdataに応じた電荷が充電されて画像データが書き込まれる。
そして、以上の1行目の画素PIXに対する一連の動作を、図32に示すように、2行目からn/2行目の画素PIXについても順次繰り返し実行することにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXについて、画像データに応じ、かつ、上述した輝度補償データ取得動作により取得した輝度補償データに基づく補正量に応じて補正された階調電圧Vdataが書き込まれる。
次いで、図32に示すように、全画素一括発光期間Taemにおいて、選択ドライバ120が選択ラインLs1〜Lsnにローレベルの選択信号Vse1〜Vsenを印加する。この状態で、電源ドライバ130が共通電極Eaにハイレベルの電源電圧Vaを印加し、電源ラインLcにローレベルの電源電圧Vscを印加する。これにより、表示パネル110の全ての行の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCの駆動トランジスタであるトランジスタTr23に、階調電圧Vdataに応じた電流値の発光駆動電流Ielが流れ、各画素PIXの有機EL素子OELが画像データに応じた本来の輝度階調で発光動作して、表示パネル110に所望の画像情報が表示される。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置(発光装置)及びその駆動制御方法によれば、データドライバ140の構成をより簡素化しつつ、各画素PIXの有機EL素子OELの発光特性(I−V特性)の変化に対応した電流Imeasを、簡易な方法で測定して画素PIXごとに輝度補償データを取得することができる。このとき、電源ドライバ130(電源回路131、132)は、各画素PIXに対して負の電圧値の電源電圧を印加する必要がないので、電源ドライバ130として低耐圧の回路構成を適用することができ、製造コストを削減することができる。
また、各画素PIXへの画像データの書き込み時に、各画素PIXに設けられる有機EL素子OELの発光特性の変化に応じて補正された階調電圧Vdataを書き込むことができる。これにより、有機EL素子OELの特性変化の状態に関わらず、画像データに応じた本来の電流値の発光駆動電流Ielを有機EL素子OELに流すことができるので、画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作させることができ、良好かつ均質な画質を実現することができる。
(発光装置の画素欠陥検出方法)
次に、本実施形態に係る表示装置の駆動制御方法の他の例(画素欠陥検出方法)について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る表示装置は、上述した第1の実施形態と同様に、発光パネル(表示パネル)に配列された画素PIXの欠陥を検出する場合にも適用することができる。以下、具体的に説明する。
図33は、本実施形態に係る表示装置における画素欠陥検出動作を示すタイミングチャートである。図34は、本実施形態に係る画素欠陥検出動作におけるオフ電圧印加動作を示す動作概念図である。図35は、本実施形態に係る画素欠陥検出動作における電流測定動作を示す動作概念図である。ここで、図34、図35においては、図示の都合上、図21に示したデータドライバ140のうち、D/Aコンバータ145と出力回路146のみを示す。なお、上述した輝度補償データ取得動作と同等の制御動作については、その説明を簡略化する。
本実施形態に係る画素欠陥検出動作においては、図33に示すように、所定の画素欠陥検出期間Tpddを有して実行される。画素欠陥検出期間Tpddは、少なくともVoff書込期間Twofと、電流測定期間Trimと、を含む。Voff書込期間Twofにおいては、上述した輝度補償データ取得動作と同様に、画素PIXにオフ電圧Voffが書き込まれる。また、電流測定期間Trimにおいては、有機EL素子OELに対して逆バイアス電圧を印加した状態で、画素PIX(有機EL素子OEL)に流れる電流Imeasが測定される。
まず、Voff書込期間Twofにおいては、上述した輝度補償データ取得動作におけるVoff書込動作と同様に、図33、図34に示すように、電源ドライバ130が電源ラインLc及び共通電極Eaに接地電位GNDの電源電圧Vsc及びVaを印加する。また、選択ドライバ120が選択ラインLseaにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、このタイミングに同期して、図33、図34に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して、例えば接地電位GNDよりも低い電位の、負の電圧値のオフ電圧Voffを印加する。これにより、図34に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr23のゲート端子(接点N21)にオフ電圧Voffが印加され、トランジスタTr23のドレイン・ソース間の電流路は確実に閉じる。
次いで、電流測定期間Trimにおいては、図33、図35に示すように、選択ドライバ120が選択ラインLseaにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vseaを印加するとともに、選択ラインLsebにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsebを印加する。また、電源ドライバ130が電源ラインLcに接地電位GNDの電源電圧Vscを印加するとともに、共通電極Eaに接地電位GNDよりも低い負の電圧Vraの電源電圧Vaを印加する。また、このタイミングに同期して、図33、図35に示すように、データドライバ140が切換スイッチ146aを接点Ncに切換接続することにより、電流計146cの一端をデータラインLdに接続する。
ここで、共通電極Eaに印加される電源電圧Va(=Vra)は、有機EL素子OELのカソード(接点N22)に印加される電圧(Vn22≒接地電位GND)よりも低い電位の電圧値に設定される(Vra<GND)。具体的には、電源電圧Va(=Vra)は、データラインLdからトランジスタTr12、有機EL素子OELを介して共通電極Eaに流れる電流Imeasの電流値を、電流計146cにより測定することができる程度の負の電圧値に設定される。
これにより、図35に示すように、トランジスタTr21がオフ動作して、トランジスタTr23のゲート端子(接点N21)に印加されたオフ電圧Voffが保持される。また、トランジスタTr22がオン動作して、トランジスタTr23のドレイン端子(接点N22)がトランジスタTr22及びデータラインLdを介して、電流計146cの一端側に接続される。また、トランジスタTr23のソース端子は、電源電圧Vscにより接地電位GNDに設定される。
したがって、有機EL素子OELのカソード側(接点N22)に、アノード側(共通電極Ea)よりも高電圧が印加された逆バイアス状態に設定されるので、当該逆バイアス電圧、及び、有機EL素子OELの素子特性に応じた微少な漏れ電流Imeasが、有機EL素子OELに対して逆方向に流れる。このとき、データラインLdに接続された電流計146cにより、データラインLdから画素PIXに流れる電流Imeasの電流値が測定される。
上記の一連の画素欠陥検出動作により測定された電流Imeasは、そのまま、あるいは、例えば図21に示したA/Dコンバータ147によりデジタルデータに変換された後、画素欠陥判定処理に適用される。画素欠陥判定処理においては、上述した第1の実施形態と同様に、例えば有機EL素子OELの素子構造や設計データに基づいてシミュレーション等を用いて、あるいは、正常な特性の有機EL素子OELを有する画素PIXに対して上記の一連の画素欠陥検出動作を実行して、規定値Istを予め取得しておく。そして、特定の画素PIXに対して測定された電流Imeasの電流値と、上記規定値Istの電流値とを比較して、その比較結果に基づいて当該有機EL素子OELを有する画素PIXが欠陥画素であるか否かを判定する(画素欠陥判定ステップ)。
したがって、本実施形態に係る表示装置の画素欠陥検出方法によれば、上述した第1の実施形態と同様に、表示パネル110に配列された各画素PIXの有機EL素子OELについて簡易な手法を用いて測定された電流Imeasに基づいて、当該画素PIX(有機EL素子OEL)が欠陥であるか否かを判定することができる。
なお、上述した第1及び第2の実施形態においては、発光素子の特性(電流−電圧特性)の変動量を検出するための手法として、特定の参照電圧Vmeasを、データラインLdを介して画素PIXに印加した状態で、発光素子に流れる電流Imeasの電流値を測定して、輝度補償データとして取得する場合について説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、特定の参照電流を、データラインLdを介して各画素PIXに流す(流し込む、又は、引き抜く)ことにより、発光素子の両端に生じる電圧値を測定して、上記の輝度補償データとして取得するものであってもよい。
<第3の実施形態>
次に、上述した第1及び第2の実施形態に係る表示パネル(発光パネル)を適用した電子機器について、第3の実施形態として図面を参照して説明する。
図36は、本実施形態に係るデジタルカメラの構成を示す斜視図であり、図37は、本実施形態に係るパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図であり、図38は、本実施形態に係る携帯電話機の構成を示す図である。
上述した有機EL素子OELからなる発光素子を各画素PIXに備える表示パネル110は、例えばデジタルカメラやモバイル型のパーソナルコンピュータ、携帯電話機等、種々の電子機器に適用できるものである。
図36において、デジタルカメラ200は、概略、本体部201と、レンズ部202と、操作部203と、上述した各実施形態に示した表示パネル110を備える表示部204と、シャッターボタン205とを備えている。これによれば、表示部204において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作するので、良好かつ均質な画像表示を実現することができる。
また、図37において、パーソナルコンピュータ210は、概略、本体部211と、キーボード212と、上述した各実施形態に示した表示パネル110を備える表示部213とを備えている。この場合においても、表示部213において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作するので、良好かつ均質な画像表示を実現することができる。
また、図38において、携帯電話機220は、概略、操作部221と、受話口222と、送話口223と、上述した各実施形態に示した表示パネル110を備える表示部224とを備えている。この場合においても、表示部224において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作するので、良好かつ均質な画像表示を実現することができる。
なお、上述した各実施形態においては、本発明に係る表示装置及びその駆動制御方法を、有機EL素子OELからなる発光素子を有する複数の画素PIXが2次元配列された表示パネル110に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、本発明は、例えば発光素子を有する複数の画素が一方向に配列された発光素子アレイを備え、感光体ドラムに画像データに応じて発光素子アレイから出射した光を照射して露光する露光装置に適用するものであってもよい。この場合においても、発光素子アレイの各画素の発光素子を、画像データに応じた適切な輝度で発光動作させることができるので、良好な露光状態を実現することができる。
100 表示装置
110 表示パネル
120 選択ドライバ
130 電源ドライバ
140 データドライバ
144 補正演算回路
145 D/Aコンバータ
146 出力回路
146a、146d 切換スイッチ
146b フォロワアンプ
146c 電流計
147 A/Dコンバータ
148 メモリ
150 システムコントローラ
PIX 画素
DC 画素駆動回路
OEL 有機EL素子

Claims (19)

  1. 発光装置であって、
    電源電圧が供給される電源ラインと、少なくとも一つの画素と、前記画素に接続されるデータラインと、を具備する発光パネルと、
    前記発光パネルに接続される駆動回路と、
    を備え、
    前記画素は、発光素子と、駆動トランジスタと、第1スイッチング素子と、を有し、
    前記駆動トランジスタは、一端側が前記発光素子に接続され、他端側が前記電源ラインに接続される電流路と、制御端子とを有し、
    前記第1スイッチング素子は、前記駆動トランジスタの前記電流路の一端側と前記発光素子との接続点と前記データラインとの間に設けられ、
    前記駆動回路は、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定した後、前記スイッチング素子を介して前記データラインと前記発光素子とを接続し、前記データラインと前記第1スイッチング素子とを介して、前記発光素子の電気的特性を取得する測定回路を有することを特徴とする発光装置。
  2. 前記電源電圧を供給する電源回路を有し、
    前記駆動回路は、前記電源回路と前記電源ラインとの接続を遮断して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定することを特徴とする請求項1記載の発光装置。
  3. 前記駆動回路は、前記電源電圧を、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態となる電圧値に設定するとともに、前記駆動トランジスタの前記制御端子に該駆動トランジスタをオフ状態とする所定のオフ電圧を印加して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定することを特徴とする請求項1記載の発光装置。
  4. 前記画素は、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記データラインとの間に設けられる第2スイッチング素子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記電流路の一端側との間に設けられた保持容量を有し、
    前記駆動回路は、前記オフ電圧の印加に先立って、前記データライン、前記第1スイッチング素子、及び前記第2スイッチング素子を介して、前記保持容量の両端を同電位に近づけて、前記保持容量の蓄積電荷を放電させることを特徴とする請求項3記載の発光装置。
  5. 前記測定回路は、
    前記データラインに測定用電圧を印加する電圧印加回路と、
    前記データラインと前記第1スイッチング素子とを介して、前記測定用電圧の印加に応じて前記発光素子に流れる電流の電流値を取得する電流測定回路と、
    を有することを特徴とする請求項1記載の発光装置。
  6. 前記電圧印加回路は、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して順バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする請求項5記載の発光装置。
  7. 前記電圧印加回路は、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して逆バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする請求項5記載の発光装置。
  8. 前記駆動回路は、
    前記測定回路により取得された前記発光素子の前記電気的特性における電圧値又は電流値の少なくとも何れかの値を、輝度補償データとして記憶する記憶回路と、
    外部から供給される画像データを、前記記憶回路に記憶された前記輝度補償データに基づく補正量に応じて補正する補正演算回路と、
    を有していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の発光装置。
  9. 前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする1乃至8のいずれかに記載の発光装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする電子機器。
  11. 発光装置の駆動制御方法であって、
    電源電圧が供給される電源ラインと、データラインと、発光素子と、一端側が前記発光素子に接続され他端側が前記電源ラインに接続される電流路と、制御端子とを有する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの前記電流路の一端側と前記発光素子との接続点と前記データラインとの間に設けられる第1スイッチング素子と、を有する少なくとも一つの画素と、を具備する発光装置を準備し、
    前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定する遮断ステップと、
    前記遮断ステップを実行した後、前記第1スイッチング素子を介して、前記データラインと前記発光素子とを接続する接続ステップと、
    前記接続ステップにより、前記データラインと前記発光素子とを前記第1スイッチング素子を介して接続した状態で、前記データライン及び前記第1スイッチング素子を介して、前記発光素子の電気的特性を取得する特性測定ステップと、
    を含むことを特徴とする発光装置の駆動制御方法。
  12. 前記遮断ステップは、前記電源電圧を供給する電源回路と前記電源ラインとの接続を遮断して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定する接続遮断ステップを含むことを特徴とする請求項11記載の発光装置の駆動制御方法。
  13. 前記遮断ステップは、
    前記電源電圧を、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態となる電圧値に設定する電源電圧設定ステップと、
    前記駆動トランジスタの前記制御端子に、該駆動トランジスタをオフ状態とする所定のオフ電圧を印加して、前記駆動トランジスタの前記電流路に電流が流れない状態に設定するオフ電圧印加ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項11記載の発光装置の駆動制御方法。
  14. 前記画素は、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記データラインとの間に設けられる第2スイッチング素子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記電流路の一端側との間に設けられた保持容量と、を有し、
    前記オフ電圧印加ステップに先立って、前記データライン、前記第1スイッチング素子、及び前記第2スイッチング素子を介して、前記保持容量の両端を同電位に近づけて、前記保持容量の蓄積電荷を放電させる初期化ステップを実行することを特徴とする請求項13記載の発光装置の駆動制御方法。
  15. 前記特性測定ステップにより取得された前記発光素子の前記電気的特性における電圧値又は電流値の少なくとも何れかの値を、輝度補償データとして記憶回路に格納する補償データ格納ステップと、
    外部から供給される画像データを、前記記憶回路に格納された前記輝度補償データに基づいて補正する補正ステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の発光装置の駆動制御方法。
  16. 前記特性測定ステップは、
    前記データラインに測定用電圧を印加する電圧印加ステップと、
    前記データラインと前記第1スイッチング素子とを介して、前記測定用電圧の印加に応じて前記発光素子に流れる電流の電流値を測定する電流測定ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項11記載の発光装置の駆動制御方法。
  17. 前記電圧印加ステップは、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して順バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする請求項16記載の発光装置の駆動制御方法。
  18. 前記電圧印加ステップは、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して逆バイアスとなる電圧を印加することを特徴とする請求項16記載の発光装置の駆動制御方法。
  19. 前記特性測定ステップは、前記電圧印加ステップにより、前記測定用電圧として、前記発光素子に対して逆バイアスとなる電圧を印加したときに、前記電流測定ステップにより測定された前記電流値に基づいて、前記発光素子を有する前記画素が欠陥画素であるか否か判定する画素欠陥判定ステップを、さらに含むことを特徴とする請求項18記載の発光装置の駆動制御方法。
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