JP3724430B2 - 有機ｅｌ表示装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光画素の発光素子（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。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイは、平面型で奥行きがなく、軽量なディスプレイであり、今後のマルチメディア時代を支えるデバイスとして期待されている。フラットパネルディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどが代表的なものとして挙げられる。現在、フラットパネルディスプレイとして最も普及しているのが液晶ディスプレイである。ただし、この液晶ディスプレイについては、高画質化の妨げとなる問題点がいくつか挙げられる。
【０００３】
すなわち、従来の液晶ディスプレイでは、バックライトを必要とするため、高輝度を得るにはその発光輝度を上げる必要がある。発光輝度を上げると、表示輝度は高くなるものの、液晶により完全に光を遮断することが不可能なため、黒色の表示性能が悪化する。また、液晶ディスプレイの最高輝度はバックライトにより規定されるため、コントラストはバックライトの輝度で必然的に決まる。したがって、ブラウン管（以下、ＣＲＴ(cathode ray tube)と記す）によるディスプレイのように、入力信号以外の方法により意図的にコントラストや輝度をコントロールすることは非常に困難である。
【０００４】
さらに、液晶ディスプレイは、画素に書き込まれた情報を１フィールド期間ホールドするホールド型ディスプレイであるため、動画表示の画質という観点からするとＣＲＴによるディスプレイに比べて大きく劣っている。これは、ＣＲＴの表示光がインパルス的であるのに対して、液晶ディスプレイでは１フィールド期間のホールドによって表示光の変化が原理的には階段状（実際には、デバイスの応答時間の存在によって指数関数的に変化）になり、動画を表示するとボケが知覚されるからである。
【０００５】
一方、有機ＥＬディスプレイは、その発光画素の発光素子として、１０Ｖ以下の駆動電圧で、数１００〜数１００００ｎｉｔの輝度を得ることが可能な有機ＥＬ素子を用いていることから、自発光タイプで視野角依存性がなく、しかもコントラスト比が高く、かつホールド型ディスプレイに比べて動画の表示性能が優れているなどの特長を持つため、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。
【０００６】
有機ＥＬディスプレイの駆動方式としては、単純（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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイにおいては、従来、発光画素の駆動については入力信号（映像信号）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、さらには消費電力も増大するという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、発光画素として有機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、発光画素を駆動する元となるデジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成し、その合成信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングしつつ、１フィールドの総データを検出するようにし、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として発光画素内のキャパシタに保持させて当該発光画素の駆動制御を行うとともに、１フィールド分の総データに基づいて前記発光画素の制御用トランジスタをオン／オフ制御することによって発光画素の発光時間を制御する。そして、後者の制御では、１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブルを用い、当該ルックアップテーブルを参照することによって１フィールド分の総データに対応する発光画素の発光時間を決定し、前記発光画素の発光時間を制御する構成を採っている。
【００１０】
発光画素を駆動するに当たって、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として発光画素内のキャパシタに保持させて行う駆動制御と、デジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成し、その合成信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングしつつ、１フィールド分の総和を求めた総データに基づく制御用トランジスタのオン／オフ制御による発光時間の制御との２重の制御を行う。後者の制御は、フィードフォワード型の制御となる。このフィードフォワード型の制御においては、求めた１フィールド分の総データを次のフィールドでの発光時間の制御に反映できることから、遅延の少ない制御を実現できる。また、デジタルＲＧＢ信号に基づくフィードフォワード制御であるため、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）それぞれの発光素子の特性に影響されることなく、各発光画素の発光時間を制御できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図1は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００１３】
図１から明らかなように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル１１、ＲＧＢマトリクス回路１２、解像度変換回路１３、Ａ／Ｄ変換回路１４、パネル制御回路１５、信号合成回路１６、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１７、Ａ／Ｄ変換回路１８および総データ検出回路１９を有する構成となっている。なお、総データ検出回路１９については、パネル制御回路１５と共にＩＣ化し、当該パネル制御回路１５に総データ検出回路１９の機能を持たせるようにすることも可能である。
【００１４】
有機ＥＬパネル１１は、透明ガラスなどの基板上に有機ＥＬ素子を含む画素回路が行列状に多数配列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ＥＬ素子が形成されている。
【００１５】
この有機ＥＬ素子において、第１の電極と第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。
【００１６】
有機ＥＬ素子を含む画素回路において、有機ＥＬ素子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;ＴＦＴ)が用いられている。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。
【００１７】
また、有機ＥＬパネル１１の基板上には垂直画素数に対応した本数のゲート線と水平画素数に対応した本数のデータ線とがマトリクス状に配線されており、その交差部分に有機ＥＬ素子を含む画素回路が配されることになる。そして、これら画素回路が垂直走査回路によって行単位で順次選択され、その選択された１行分の画素回路に対してパネル制御回路１５から各列ごとにデータ線を通して輝度情報が与えられることになる。選択された１行分の画素回路の各々において、データ線から駆動用ＴＦＴを通して輝度情報が選択的に与えられることで有機ＥＬ素子の駆動が行われる。
【００１８】
ＲＧＢマトリクス回路１２には、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，Ｃｒが入力される。ＲＧＢマトリクス回路１２は、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，ＣｒをアナログＲＧＢ信号に変換する。このアナログＲＧＢ信号は、解像度変換回路１３で有機ＥＬパネル１１の解像度（水平／垂直ドット数）に合わせるための解像度変換の処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路１４で例えば８ビットのデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路１５に供給される。
【００１９】
アナログＲＧＢ信号はさらに、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号として信号合成回路１６にも供給される。信号合成回路１６は、オリジナルソース信号の総合的な信号レベルを検出するためにアナログＲＧＢ信号を合成する処理を行う。この信号合成回路１６は、例えば図１に示すように、各コレクタが電源ＶＣＣに接続され、各ベースにアナログＲＧＢ信号がそれぞれ与えられるトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３と、これらトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の各エミッタとグランドとの間に接続された抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３と、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の各エミッタに各アノードが接続されるとともに、各カソードが共通に接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３とを有する構成となっている。
【００２０】
この信号合成回路１６で合成して得られたアナログ信号は、ＬＰＦ１７を通してＡ／Ｄ変換回路１８に供給される。ＬＰＦ１７は、アナログ信号中に含まれるノイズ成分や高周波成分を取り除くことにより、後段でのデータ検出に最適な信号の帯域、例えば数１００Ｈｚ程度にする。このＬＰＦ１７は、例えば図１に示すように、電源ＶＣＣとグランドとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１４およびトランジスタＱ１４からなるバッファ部分と、トランジスタＱ１４のエミッタに一端が接続された抵抗Ｒ１５およびこの抵抗Ｒ１５の他端とグランドとの間に接続されたキャパシタＣ１１からなるフィルタ部分とからなる構成となっている。
【００２１】
このＬＰＦ１７を通過したアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換回路１８で例えば４ビットのデジタル信号データに変換される。ここで、デジタル信号データについては、後段のパネル制御回路１５においてデータの調整が可能であることから、高精度である必要はない。また、後述するように、Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリング周波数は約１ｋＨｚと低いことから、４ビットのＡ／Ｄ変換回路１８であれば、汎用のオペアンプを用いて当該Ａ／Ｄ変換回路を安価に構成することが可能である。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換回路１８では、例えば図２に示すように、１水平走査期間（１Ｈ）内で４回サンプリングし、この水平走査方向でのサンプリングを垂直走査方向の例えば４ポイントで繰り返して実行することで、図３に示すように、１フィールド（１画面）分のデータ内で１６回サンプリングを行う。ただし、このＡ／Ｄ変換回路１８でのサンプリング方法、即ち１フィールド期間内で１６回のサンプリングは一例であり、そのサンプリング数を増やすことも、また減らすことも可能である。サンプリング数を増やすことにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリングデータは総データ検出回路１９に供給される。総データ検出回路１９は、Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリングデータをラッチし、垂直同期パルス（Ｖ−Ｓｙｎｃ）間、即ち１フィールド内の１６ポイント分のデータの総和をとることによって１フィールド（１画面）分の総データを検出し、この検出した総データをパネル制御回路１５に供給する。
【００２４】
パネル制御回路１５は、有機ＥＬパネル１１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子に対して、Ａ／Ｄ変換回路１４から供給されるデジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流を流すべく制御するとともに、総データ検出回路１９から供給される１フィールド分の総データに基づいて有機ＥＬ素子の発光時間を制御する。
【００２５】
ここで、１フィールド分の総データに基づく発光時間の制御について具体的に説明する。
【００２６】
パネル制御回路１５は、１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）１５Ａを内蔵しており、このルックアップテーブル１５Ａを参照することによって１フィールド分の総データに対応する有機ＥＬ素子の発光時間を決定する。ルックアップテーブル１５Ａについては、図４において、例えば実線で示すように入力データ（本例では、４ビット×１６サンプリング）に対して線形リニアな発光時間（デューティ比）が得られるような設定を標準としている。
【００２７】
本実施形態においては、総データが最小の場合に発光時間のデューティ比が５０％、総データが最大の場合に発光時間のデューティ比が２５％となるように、線形リニアな設定としている。このように、１フィールド分の総データと発光時間との関係を線形リニアな設定とすることにより、動画特性を損なうことなく、また明るさ変化の違和感なく、最大ピーク輝度３００ｎｉｔ／全白入力輝度１５０ｎｉｔという仕様を満足することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、ルックアップテーブル１５Ａを、入力データに対して線形リニアな発光時間（デューティ比）が得られるような設定を標準としているが、画質の好みや入力ソースに応じてその値を、図４において、点線のカーブで示すような特性に設定することも可能である。
【００２９】
次に、上記構成の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の回路動作について説明する。
【００３０】
輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、ＲＧＢマトリクス回路１２でアナログＲＧＢ信号に変換された後、解像度変換回路１３で解像度変換されかつＡ／Ｄ変換回路１４でデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路１５に供給されるとともに、信号合成回路１６で合成され、ＬＰＦ１７でノイズ成分や高周波成分が除かれかつＡ／Ｄ変換回路１８でデジタル信号データに変換されて総データ検出回路１９に供給される。
【００３１】
総データ検出回路１９は、Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリングよって得られたデータをラッチし、例えば１６ポイント分のデータの総和をとることにより、１フィールド（１画面）分の総データを検出し、この検出した総データをパネル制御回路１５に供給する。
【００３２】
パネル制御回路１５は、有機ＥＬパネル１１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子を、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流にて駆動制御するとともに、総データ検出回路１９から供給される１フィールド分の総データに基づいて、ルックアップテーブル１５Ａを参照して有機ＥＬ素子の発光時間を制御する。
【００３３】
上述したように、有機ＥＬ素子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、オリジナルソース信号であるアナログ映像信号の信号レベルを検出し、その検出レベルに基づいて有機ＥＬ素子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、有機ＥＬ素子の特性に依存することなく、高コントラスト化と低消費電力化という相反する条件を両立させることが可能となる。
【００３４】
すなわち、小面積を光らせるときには、発光期間を長く設定し、高輝度で有機ＥＬ素子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素子の発熱や駆動電流による有機ＥＬ素子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を図ることができる。
【００３５】
特に、アナログ映像信号の信号レベルに基づく制御はフィードフォワード型の制御であり、1フィールド分の総データの検出結果を次のフィールドでの発光時間の制御に反映できることから、遅延の少ない制御を実現できる。具体的には、検出した総データが次のフィールドに反映されるため、応答時間の遅れはわずか１フィールド分であり、垂直走査周波数が例えば６０Ｈｚの場合にはわずか１６．７ｍｓｅｃである。
【００３６】
因みに、ＣＲＴを用いた一般的なテレビジョン受像機では、ＡＢＬ(Automatic Brightness Limitter;自動輝度制限)制御の技術が用いられている。このＡＢＬ制御は本来、過電流によるビームスポット径の拡大や、水平偏向の課題負荷を防ぐ目的で用いられている技術であるが、同時に高コントラスト化、低消費電力化にも大きな役割を果たしている。
【００３７】
しかし、このＡＢＬ制御では、カソードに流れる総電流を検出し、フィードバック制御によってビーム電流を制御しているため、過渡応答における安定時間が２００ｍｓｅｃ程度かかる。それにより、明るい場面から急に暗い場面、もしくはその逆への変化においては、一瞬の応答遅れが視覚的にわかってしまうため、多少違和感を感ずることになる。
【００３８】
これに対して、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置においては、上述したように、フィードフォワード制御であることによって応答遅れが１６．７ｍｓｅｃ程度で済み、またこの応答速度は一般的な液晶表示装置（ＬＣＤ）の応答速度でもあり、視覚的に違和感を感ずることはない。
【００３９】
しかも、オリジナルソース信号に基づくフィードフォワード制御であるため、ＲＧＢそれぞれの有機ＥＬ素子の特性に影響されることなく、発光時間を制御できる。すなわち、有機ＥＬ素子の発光効率はＲＧＢで異なっていることから、フィードバック制御の場合には、ある色だけ極端に発光効率が悪いと、平均的な発光量が得られないため、正確な制御を行うことができないことになる。これに対して、フィードフォワード制御の場合には、オリジナルソース信号に基づいて制御を行うことで、有機ＥＬ素子個々の発光効率の影響を受けないため、発光時間の制御を正確に行うことが可能になる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、アナログＲＧＢ信号をオリジナルソース信号として用いる構成を採ったことで、信号合成回路１６でアナログＲＧＢ信号を合成した後ＬＰＦ１７に入力するとしたが、オリジナルソース信号として、コンポジットビデオ信号やコンポーネントＹ信号を用いることも可能である。この場合は、信号合成回路１６が不要となり、コンポジットビデオ信号やコンポーネントＹ信号（色差入力の輝度信号Ｙ）を直接ＬＰＦ１７に入力するようにすれば良い。ただし、ＬＰＦ１７の定数（抵抗Ｒ１５の抵抗値やキャパシタＣ１１の容量値など）を入力する信号に応じて変更する必要がある。
【００４１】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００４２】
図５から明らかなように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル２１、解像度変換回路２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、パネル制御回路２４、信号合成回路２５、サンプリング回路２６および総データ検出回路２７を有する構成となっている。なお、信号合成回路２５、サンプリング回路２６および総データ検出回路２７については、パネル制御回路２４と共にＩＣ化し、当該パネル制御回路２４に加算回路２５、サンプリング回路２６および総データ検出回路２７の各機能を持たせるようにすることも可能である。
【００４３】
有機ＥＬパネル２１は、第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬパネル１１と同様に、透明ガラスなどの基板上に有機ＥＬ素子を含む画素回路が行列状に多数配列された構成となっている。解像度変換回路２２には、アナログ映像信号が入力される。このアナログ映像信号は、解像度変換回路２２で有機ＥＬパネル２１の解像度に合わせるための解像度変換の処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路２３で例えば８ビットのデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路２４に供給される。
【００４４】
８ビットのデジタルＲＧＢ信号は、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号として信号合成回路２５にも供給される。信号合成回路２５は８ビットのデジタルＲＧＢ信号に対してそれらの上位４ビットについて合成（加算）する処理を行う。信号合成回路２５で合成して得られたデータは、サンプリング回路２６において、第１実施形態の場合と同様に、垂直同期パルス（Ｖ−Ｓｙｎｃ）間で、即ち１フィールド内で１６回のサンプリングが行われる。
【００４５】
ただし、このサンプリング回路２６でのサンプリング方法、即ち１フィールド期間内で１６回のサンプリングは一例であり、そのサンプリング数を増やすことも、また減らすことも可能である。サンプリング数を増やすことにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。なお、８ビットの信号データをそのままサンプリングしたのではデータ量が膨大になるため、本実施形態では、信号合成回路２５であらかじめ上位４ビットのみについて合成処理することで、上位４ビットのみをサンプリングすることとしている。
【００４６】
また、デジタルデータの場合は最適なフィルタリングがなされていないことから、サンプリングする画素ポイント近傍のできるだけ広い範囲のアベレージを算出することが必要となる。ここで、解像度変換回路１３には一般的に、例えば近傍４点による補間機能、即ち本来存在しないデータをその近傍４点のデータを用いて生成する機能が組み込まれている。この近傍４点による補間機能を用いることで、サンプリングする画素ポイント近傍のできるだけ広い範囲のアベレージを算出できる。
【００４７】
サンプリング回路２６でサンプリングされて得られたデータは総データ検出回路２７に供給される。総データ検出回路２７は、第１実施形態の場合と同様に、入力されるサンプリングデータをラッチし、１６ポイント分のデータの総和をとることにより、１フィールド（１画面）分の総データを検出し、この検出した総データをパネル制御回路２４に供給する。
【００４８】
パネル制御回路２４は、第１実施形態の場合と同様に、１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）２４Ａを内蔵しており、有機ＥＬパネル２１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子を、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流にて駆動制御するとともに、総データ検出回路２７から供給される１フィールド分の総データに基づいて、ルックアップテーブル２４Ａを参照して有機ＥＬ素子の発光時間を制御する。
【００４９】
上述したように、第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置でも、オリジナルソース信号であるデジタルＲＧＢ信号の信号レベルに基づいて発光時間を制御するフィードフォワード型の制御を採っているため、第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の場合と同様の作用効果を得ることができる。これに加えて、パネル制御回路１５に入力されるデジタルＲＧＢ信号をオリジナルソース信号として用いているため、本表示装置に入力される信号の種類を問わず制御が可能になる。
【００５０】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００５１】
図６から明らかなように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル３１、解像度変換回路３２、Ａ／Ｄ変換回路３３、パネル制御回路３４、書き込み電流検出回路３５、ＬＰＦ３６、Ａ／Ｄ変換回路３７および総データ検出回路３８を有する構成となっている。なお、総データ検出回路３８については、パネル制御回路３４と共にＩＣ化し、当該パネル制御回路３４に総データ検出回路３８の機能を持たせるようにすることも可能である。
【００５２】
有機ＥＬパネル３１は、第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬパネル１１と同様に、透明ガラスなどの基板上に有機ＥＬ素子を含む画素回路が行列状に多数配列された構成となっている。画素回路の具体的な構成の一例を図７に示す。
【００５３】
図７において、有機ＥＬ素子４１は例えばそのカソードが画素間で行ごとに共通に接続されている。有機ＥＬ素子４１のアノードと電源ＶＣＣとの間には、当該有機ＥＬ素子４１に駆動電流を流すＥＬ駆動用ＦＥＴ４２が接続されている。ＥＬ駆動用ＦＥＴ４２のゲートと電源ＶＣＣとの間にはキャパシタ４３が接続されている。キャパシタ４３は、ＥＬ駆動用ＦＥＴ４２を駆動するための電圧（輝度情報）を保持する。
【００５４】
電源ＶＣＣとデータ線５１との間には、データ書き込み用ＦＥＴ４４および垂直選択用ＦＥＴ４５が直列に接続されている。データ書き込み用ＦＥＴ４４は、ゲートとドレインが共通に接続されたダイオード接続の構成となっており、データ線５１を通して供給される書き込み電流を電圧に変換する。また、データ書き込み用ＦＥＴ４４は、ゲート・ドレインが発光時間制御用ＦＥＴ４６を介してＥＬ駆動用ＦＥＴ４２のゲートと接続されることで、当該駆動用ＦＥＴ４２と共にカレントミラー回路を構成する。
【００５５】
垂直選択用ＦＥＴ４５は、そのゲートが行ごとに垂直選択線５２に接続されており、当該選択線５２を介してパネル制御回路３４から垂直走査パルスが与えられることで画素を行単位で選択する。発光時間制御用ＦＥＴ４６は、そのゲートが行ごとに発光時間制御線５３に接続されており、当該制御線５３を介してパネル制御回路３４から発光時間設定信号が与えられている間オン（導通）状態となることで有機ＥＬ素子４１の発光時間を制御する。
【００５６】
以上により、画素回路４０が構成される。そして、この画素回路４０が行列状に配置されることで有機ＥＬパネル３１を形成する。データ線５１には、サンプルホールド回路５４から水平選択用ＦＥＴ５５を介してデータが電流の形で供給される。水平選択用ＦＥＴ５５は、そのゲートにサンプルホールド回路５４から１水平走査期間内に順に水平走査パルスが与えられることで、画素回路４０に順にデータを供給する。
【００５７】
再び図６において、解像度変換回路３２にはアナログ映像信号が入力される。このアナログ映像信号は、解像度変換回路３２で有機ＥＬパネル３１の解像度に合わせるための解像度変換の処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路３３で例えば８ビットのデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路３４に供給される。
【００５８】
書き込み電流検出回路３５は、有機ＥＬパネル３１上においてデータ線５１の各々とグランドとの間に接続された電流検出抵抗３５Ａによって構成され、各画素回路４０のデータ書き込み用ＦＥＴ４４に流れる書き込み電流を検出し、電圧に変換する。この書き込み電流に応じた検出電圧は、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号としてパネル外のＬＰＦ３６に供給される。ＬＰＦ３６は、検出電圧中の高周波成分を除去してＡ／Ｄ変換回路３７に供給する。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換回路３７では、第１実施形態の場合と同様に、１水平走査期間内で４回サンプリングし、この水平走査方向でのサンプリングを垂直走査方向の例えば４ポイントで繰り返して実行することで、１フィールド（１画面）分のデータ内で１６回サンプリングを行う。ただし、このＡ／Ｄ変換回路３７でのサンプリング方法、即ち１フィールド期間内で１６回のサンプリングは一例であり、そのサンプリング数を増やすことも、また減らすことも可能である。サンプリング数を増やすことにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換回路３７でのサンプリングデータは総データ検出回路３８に供給される。総データ検出回路３８は、Ａ／Ｄ変換回路３７でのサンプリングデータをラッチし、垂直同期パルス（Ｖ−Ｓｙｎｃ）間、即ち１フィールド内の１６ポイント分のデータの総和をとることによって１フィールド（１画面）分の総画素データ書き込み電流を検出し、この検出した総画素データ書き込み電流をパネル制御回路３４に供給する。
【００６１】
パネル制御回路３４は、有機ＥＬパネル３１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子に対して、Ａ／Ｄ変換回路３３から供給されるデジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流を流すべく制御するとともに、総データ検出回路３８から供給される１フィールド分の総データに基づいて有機ＥＬ素子４１の発光時間を制御する。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光画素を駆動するに当たって、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として発光画素内のキャパシタに保持させて当該発光画素の駆動制御を行うのに加えて、デジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成し、その合成信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングしつつ、１フィールド分の総和を求めた総データに基づいて発光画素の制御用トランジスタをオン／オフ制御することによっ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になることに加えて、フィードフォワード型の制御となることから、遅延のない制御を実現できるとともに、ＲＧＢそれぞれの発光素子の発光効率等の特性に影響されることなく、各発光画素の発光時間を制御できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号の信号レベルを検出し、その検出レベル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になることに加えて、フィードフォワード型の制御となることから、遅延のない制御を実現できるとともに、ＲＧＢそれぞれの発光素子の発光効率等の特性に影響されることなく、各発光画素の発光時間を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】１水平走査期間内でのサンプリング関係を示すタイミングチャートである。
【図３】１フィールド内１６ポイントでのサンプリングの様子を示すタイミングチャートである。
【図４】ルックアップテーブル（ＬＵＴ）の入力データに対する発光時間（デューティ比）の関係を示す入出力特性図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図７】画素回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１…有機ＥＬパネル、１２…ＲＧＢマトリクス回路、１３，２２，３２…解像度変換回路、１５，２４，３４…パネル制御回路、１６，２５…信号合成回路、１７，３６…ローパスフィルタ、１９，２７，３８…総データ検出回路、２６…サンプリング回路、３５…書き込み電流検出回路、４０…画素回路、４１…有機ＥＬ素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光画素の発光素子（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。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイは、平面型で奥行きがなく、軽量なディスプレイであり、今後のマルチメディア時代を支えるデバイスとして期待されている。フラットパネルディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどが代表的なものとして挙げられる。現在、フラットパネルディスプレイとして最も普及しているのが液晶ディスプレイである。ただし、この液晶ディスプレイについては、高画質化の妨げとなる問題点がいくつか挙げられる。
【０００３】
すなわち、従来の液晶ディスプレイでは、バックライトを必要とするため、高輝度を得るにはその発光輝度を上げる必要がある。発光輝度を上げると、表示輝度は高くなるものの、液晶により完全に光を遮断することが不可能なため、黒色の表示性能が悪化する。また、液晶ディスプレイの最高輝度はバックライトにより規定されるため、コントラストはバックライトの輝度で必然的に決まる。したがって、ブラウン管（以下、ＣＲＴ(cathode ray tube)と記す）によるディスプレイのように、入力信号以外の方法により意図的にコントラストや輝度をコントロールすることは非常に困難である。
【０００４】
さらに、液晶ディスプレイは、画素に書き込まれた情報を１フィールド期間ホールドするホールド型ディスプレイであるため、動画表示の画質という観点からするとＣＲＴによるディスプレイに比べて大きく劣っている。これは、ＣＲＴの表示光がインパルス的であるのに対して、液晶ディスプレイでは１フィールド期間のホールドによって表示光の変化が原理的には階段状（実際には、デバイスの応答時間の存在によって指数関数的に変化）になり、動画を表示するとボケが知覚されるからである。
【０００５】
一方、有機ＥＬディスプレイは、その発光画素の発光素子として、１０Ｖ以下の駆動電圧で、数１００〜数１００００ｎｉｔの輝度を得ることが可能な有機ＥＬ素子を用いていることから、自発光タイプで視野角依存性がなく、しかもコントラスト比が高く、かつホールド型ディスプレイに比べて動画の表示性能が優れているなどの特長を持つため、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。
【０００６】
有機ＥＬディスプレイの駆動方式としては、単純（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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイにおいては、従来、発光画素の駆動については入力信号（映像信号）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、さらには消費電力も増大するという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、発光画素として有機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、発光画素を駆動する元となるデジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成し、その合成信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングしつつ、１フィールドの総データを検出するようにし、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として発光画素内のキャパシタに保持させて当該発光画素の駆動制御を行うとともに、１フィールド分の総データに基づいて前記発光画素の制御用トランジスタをオン／オフ制御することによって発光画素の発光時間を制御する。そして、後者の制御では、１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブルを用い、当該ルックアップテーブルを参照することによって１フィールド分の総データに対応する発光画素の発光時間を決定し、前記発光画素の発光時間を制御する構成を採っている。
【００１０】
発光画素を駆動するに当たって、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として発光画素内のキャパシタに保持させて行う駆動制御と、デジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成し、その合成信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングしつつ、１フィールド分の総和を求めた総データに基づく制御用トランジスタのオン／オフ制御による発光時間の制御との２重の制御を行う。後者の制御は、フィードフォワード型の制御となる。このフィードフォワード型の制御においては、求めた１フィールド分の総データを次のフィールドでの発光時間の制御に反映できることから、遅延の少ない制御を実現できる。また、デジタルＲＧＢ信号に基づくフィードフォワード制御であるため、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）それぞれの発光素子の特性に影響されることなく、各発光画素の発光時間を制御できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図1は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００１３】
図１から明らかなように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル１１、ＲＧＢマトリクス回路１２、解像度変換回路１３、Ａ／Ｄ変換回路１４、パネル制御回路１５、信号合成回路１６、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１７、Ａ／Ｄ変換回路１８および総データ検出回路１９を有する構成となっている。なお、総データ検出回路１９については、パネル制御回路１５と共にＩＣ化し、当該パネル制御回路１５に総データ検出回路１９の機能を持たせるようにすることも可能である。
【００１４】
有機ＥＬパネル１１は、透明ガラスなどの基板上に有機ＥＬ素子を含む画素回路が行列状に多数配列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ＥＬ素子が形成されている。
【００１５】
この有機ＥＬ素子において、第１の電極と第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。
【００１６】
有機ＥＬ素子を含む画素回路において、有機ＥＬ素子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;ＴＦＴ)が用いられている。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。
【００１７】
また、有機ＥＬパネル１１の基板上には垂直画素数に対応した本数のゲート線と水平画素数に対応した本数のデータ線とがマトリクス状に配線されており、その交差部分に有機ＥＬ素子を含む画素回路が配されることになる。そして、これら画素回路が垂直走査回路によって行単位で順次選択され、その選択された１行分の画素回路に対してパネル制御回路１５から各列ごとにデータ線を通して輝度情報が与えられることになる。選択された１行分の画素回路の各々において、データ線から駆動用ＴＦＴを通して輝度情報が選択的に与えられることで有機ＥＬ素子の駆動が行われる。
【００１８】
ＲＧＢマトリクス回路１２には、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，Ｃｒが入力される。ＲＧＢマトリクス回路１２は、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，ＣｒをアナログＲＧＢ信号に変換する。このアナログＲＧＢ信号は、解像度変換回路１３で有機ＥＬパネル１１の解像度（水平／垂直ドット数）に合わせるための解像度変換の処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路１４で例えば８ビットのデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路１５に供給される。
【００１９】
アナログＲＧＢ信号はさらに、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号として信号合成回路１６にも供給される。信号合成回路１６は、オリジナルソース信号の総合的な信号レベルを検出するためにアナログＲＧＢ信号を合成する処理を行う。この信号合成回路１６は、例えば図１に示すように、各コレクタが電源ＶＣＣに接続され、各ベースにアナログＲＧＢ信号がそれぞれ与えられるトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３と、これらトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の各エミッタとグランドとの間に接続された抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３と、トランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３の各エミッタに各アノードが接続されるとともに、各カソードが共通に接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３とを有する構成となっている。
【００２０】
この信号合成回路１６で合成して得られたアナログ信号は、ＬＰＦ１７を通してＡ／Ｄ変換回路１８に供給される。ＬＰＦ１７は、アナログ信号中に含まれるノイズ成分や高周波成分を取り除くことにより、後段でのデータ検出に最適な信号の帯域、例えば数１００Ｈｚ程度にする。このＬＰＦ１７は、例えば図１に示すように、電源ＶＣＣとグランドとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１４およびトランジスタＱ１４からなるバッファ部分と、トランジスタＱ１４のエミッタに一端が接続された抵抗Ｒ１５およびこの抵抗Ｒ１５の他端とグランドとの間に接続されたキャパシタＣ１１からなるフィルタ部分とからなる構成となっている。
【００２１】
このＬＰＦ１７を通過したアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換回路１８で例えば４ビットのデジタル信号データに変換される。ここで、デジタル信号データについては、後段のパネル制御回路１５においてデータの調整が可能であることから、高精度である必要はない。また、後述するように、Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリング周波数は約１ｋＨｚと低いことから、４ビットのＡ／Ｄ変換回路１８であれば、汎用のオペアンプを用いて当該Ａ／Ｄ変換回路を安価に構成することが可能である。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換回路１８では、例えば図２に示すように、１水平走査期間（１Ｈ）内で４回サンプリングし、この水平走査方向でのサンプリングを垂直走査方向の例えば４ポイントで繰り返して実行することで、図３に示すように、１フィールド（１画面）分のデータ内で１６回サンプリングを行う。ただし、このＡ／Ｄ変換回路１８でのサンプリング方法、即ち１フィールド期間内で１６回のサンプリングは一例であり、そのサンプリング数を増やすことも、また減らすことも可能である。サンプリング数を増やすことにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリングデータは総データ検出回路１９に供給される。総データ検出回路１９は、Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリングデータをラッチし、垂直同期パルス（Ｖ−Ｓｙｎｃ）間、即ち１フィールド内の１６ポイント分のデータの総和をとることによって１フィールド（１画面）分の総データを検出し、この検出した総データをパネル制御回路１５に供給する。
【００２４】
パネル制御回路１５は、有機ＥＬパネル１１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子に対して、Ａ／Ｄ変換回路１４から供給されるデジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流を流すべく制御するとともに、総データ検出回路１９から供給される１フィールド分の総データに基づいて有機ＥＬ素子の発光時間を制御する。
【００２５】
ここで、１フィールド分の総データに基づく発光時間の制御について具体的に説明する。
【００２６】
パネル制御回路１５は、１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）１５Ａを内蔵しており、このルックアップテーブル１５Ａを参照することによって１フィールド分の総データに対応する有機ＥＬ素子の発光時間を決定する。ルックアップテーブル１５Ａについては、図４において、例えば実線で示すように入力データ（本例では、４ビット×１６サンプリング）に対して線形リニアな発光時間（デューティ比）が得られるような設定を標準としている。
【００２７】
本実施形態においては、総データが最小の場合に発光時間のデューティ比が５０％、総データが最大の場合に発光時間のデューティ比が２５％となるように、線形リニアな設定としている。このように、１フィールド分の総データと発光時間との関係を線形リニアな設定とすることにより、動画特性を損なうことなく、また明るさ変化の違和感なく、最大ピーク輝度３００ｎｉｔ／全白入力輝度１５０ｎｉｔという仕様を満足することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、ルックアップテーブル１５Ａを、入力データに対して線形リニアな発光時間（デューティ比）が得られるような設定を標準としているが、画質の好みや入力ソースに応じてその値を、図４において、点線のカーブで示すような特性に設定することも可能である。
【００２９】
次に、上記構成の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の回路動作について説明する。
【００３０】
輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、ＲＧＢマトリクス回路１２でアナログＲＧＢ信号に変換された後、解像度変換回路１３で解像度変換されかつＡ／Ｄ変換回路１４でデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路１５に供給されるとともに、信号合成回路１６で合成され、ＬＰＦ１７でノイズ成分や高周波成分が除かれかつＡ／Ｄ変換回路１８でデジタル信号データに変換されて総データ検出回路１９に供給される。
【００３１】
総データ検出回路１９は、Ａ／Ｄ変換回路１８でのサンプリングよって得られたデータをラッチし、例えば１６ポイント分のデータの総和をとることにより、１フィールド（１画面）分の総データを検出し、この検出した総データをパネル制御回路１５に供給する。
【００３２】
パネル制御回路１５は、有機ＥＬパネル１１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子を、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流にて駆動制御するとともに、総データ検出回路１９から供給される１フィールド分の総データに基づいて、ルックアップテーブル１５Ａを参照して有機ＥＬ素子の発光時間を制御する。
【００３３】
上述したように、有機ＥＬ素子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、オリジナルソース信号であるアナログ映像信号の信号レベルを検出し、その検出レベルに基づいて有機ＥＬ素子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、有機ＥＬ素子の特性に依存することなく、高コントラスト化と低消費電力化という相反する条件を両立させることが可能となる。
【００３４】
すなわち、小面積を光らせるときには、発光期間を長く設定し、高輝度で有機ＥＬ素子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素子の発熱や駆動電流による有機ＥＬ素子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を図ることができる。
【００３５】
特に、アナログ映像信号の信号レベルに基づく制御はフィードフォワード型の制御であり、1フィールド分の総データの検出結果を次のフィールドでの発光時間の制御に反映できることから、遅延の少ない制御を実現できる。具体的には、検出した総データが次のフィールドに反映されるため、応答時間の遅れはわずか１フィールド分であり、垂直走査周波数が例えば６０Ｈｚの場合にはわずか１６．７ｍｓｅｃである。
【００３６】
因みに、ＣＲＴを用いた一般的なテレビジョン受像機では、ＡＢＬ(Automatic Brightness Limitter;自動輝度制限)制御の技術が用いられている。このＡＢＬ制御は本来、過電流によるビームスポット径の拡大や、水平偏向の課題負荷を防ぐ目的で用いられている技術であるが、同時に高コントラスト化、低消費電力化にも大きな役割を果たしている。
【００３７】
しかし、このＡＢＬ制御では、カソードに流れる総電流を検出し、フィードバック制御によってビーム電流を制御しているため、過渡応答における安定時間が２００ｍｓｅｃ程度かかる。それにより、明るい場面から急に暗い場面、もしくはその逆への変化においては、一瞬の応答遅れが視覚的にわかってしまうため、多少違和感を感ずることになる。
【００３８】
これに対して、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置においては、上述したように、フィードフォワード制御であることによって応答遅れが１６．７ｍｓｅｃ程度で済み、またこの応答速度は一般的な液晶表示装置（ＬＣＤ）の応答速度でもあり、視覚的に違和感を感ずることはない。
【００３９】
しかも、オリジナルソース信号に基づくフィードフォワード制御であるため、ＲＧＢそれぞれの有機ＥＬ素子の特性に影響されることなく、発光時間を制御できる。すなわち、有機ＥＬ素子の発光効率はＲＧＢで異なっていることから、フィードバック制御の場合には、ある色だけ極端に発光効率が悪いと、平均的な発光量が得られないため、正確な制御を行うことができないことになる。これに対して、フィードフォワード制御の場合には、オリジナルソース信号に基づいて制御を行うことで、有機ＥＬ素子個々の発光効率の影響を受けないため、発光時間の制御を正確に行うことが可能になる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、アナログＲＧＢ信号をオリジナルソース信号として用いる構成を採ったことで、信号合成回路１６でアナログＲＧＢ信号を合成した後ＬＰＦ１７に入力するとしたが、オリジナルソース信号として、コンポジットビデオ信号やコンポーネントＹ信号を用いることも可能である。この場合は、信号合成回路１６が不要となり、コンポジットビデオ信号やコンポーネントＹ信号（色差入力の輝度信号Ｙ）を直接ＬＰＦ１７に入力するようにすれば良い。ただし、ＬＰＦ１７の定数（抵抗Ｒ１５の抵抗値やキャパシタＣ１１の容量値など）を入力する信号に応じて変更する必要がある。
【００４１】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００４２】
図５から明らかなように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル２１、解像度変換回路２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、パネル制御回路２４、信号合成回路２５、サンプリング回路２６および総データ検出回路２７を有する構成となっている。なお、信号合成回路２５、サンプリング回路２６および総データ検出回路２７については、パネル制御回路２４と共にＩＣ化し、当該パネル制御回路２４に加算回路２５、サンプリング回路２６および総データ検出回路２７の各機能を持たせるようにすることも可能である。
【００４３】
有機ＥＬパネル２１は、第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬパネル１１と同様に、透明ガラスなどの基板上に有機ＥＬ素子を含む画素回路が行列状に多数配列された構成となっている。解像度変換回路２２には、アナログ映像信号が入力される。このアナログ映像信号は、解像度変換回路２２で有機ＥＬパネル２１の解像度に合わせるための解像度変換の処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路２３で例えば８ビットのデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路２４に供給される。
【００４４】
８ビットのデジタルＲＧＢ信号は、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号として信号合成回路２５にも供給される。信号合成回路２５は８ビットのデジタルＲＧＢ信号に対してそれらの上位４ビットについて合成（加算）する処理を行う。信号合成回路２５で合成して得られたデータは、サンプリング回路２６において、第１実施形態の場合と同様に、垂直同期パルス（Ｖ−Ｓｙｎｃ）間で、即ち１フィールド内で１６回のサンプリングが行われる。
【００４５】
ただし、このサンプリング回路２６でのサンプリング方法、即ち１フィールド期間内で１６回のサンプリングは一例であり、そのサンプリング数を増やすことも、また減らすことも可能である。サンプリング数を増やすことにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。なお、８ビットの信号データをそのままサンプリングしたのではデータ量が膨大になるため、本実施形態では、信号合成回路２５であらかじめ上位４ビットのみについて合成処理することで、上位４ビットのみをサンプリングすることとしている。
【００４６】
また、デジタルデータの場合は最適なフィルタリングがなされていないことから、サンプリングする画素ポイント近傍のできるだけ広い範囲のアベレージを算出することが必要となる。ここで、解像度変換回路１３には一般的に、例えば近傍４点による補間機能、即ち本来存在しないデータをその近傍４点のデータを用いて生成する機能が組み込まれている。この近傍４点による補間機能を用いることで、サンプリングする画素ポイント近傍のできるだけ広い範囲のアベレージを算出できる。
【００４７】
サンプリング回路２６でサンプリングされて得られたデータは総データ検出回路２７に供給される。総データ検出回路２７は、第１実施形態の場合と同様に、入力されるサンプリングデータをラッチし、１６ポイント分のデータの総和をとることにより、１フィールド（１画面）分の総データを検出し、この検出した総データをパネル制御回路２４に供給する。
【００４８】
パネル制御回路２４は、第１実施形態の場合と同様に、１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）２４Ａを内蔵しており、有機ＥＬパネル２１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子を、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流にて駆動制御するとともに、総データ検出回路２７から供給される１フィールド分の総データに基づいて、ルックアップテーブル２４Ａを参照して有機ＥＬ素子の発光時間を制御する。
【００４９】
上述したように、第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置でも、オリジナルソース信号であるデジタルＲＧＢ信号の信号レベルに基づいて発光時間を制御するフィードフォワード型の制御を採っているため、第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の場合と同様の作用効果を得ることができる。これに加えて、パネル制御回路１５に入力されるデジタルＲＧＢ信号をオリジナルソース信号として用いているため、本表示装置に入力される信号の種類を問わず制御が可能になる。
【００５０】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００５１】
図６から明らかなように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル３１、解像度変換回路３２、Ａ／Ｄ変換回路３３、パネル制御回路３４、書き込み電流検出回路３５、ＬＰＦ３６、Ａ／Ｄ変換回路３７および総データ検出回路３８を有する構成となっている。なお、総データ検出回路３８については、パネル制御回路３４と共にＩＣ化し、当該パネル制御回路３４に総データ検出回路３８の機能を持たせるようにすることも可能である。
【００５２】
有機ＥＬパネル３１は、第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬパネル１１と同様に、透明ガラスなどの基板上に有機ＥＬ素子を含む画素回路が行列状に多数配列された構成となっている。画素回路の具体的な構成の一例を図７に示す。
【００５３】
図７において、有機ＥＬ素子４１は例えばそのカソードが画素間で行ごとに共通に接続されている。有機ＥＬ素子４１のアノードと電源ＶＣＣとの間には、当該有機ＥＬ素子４１に駆動電流を流すＥＬ駆動用ＦＥＴ４２が接続されている。ＥＬ駆動用ＦＥＴ４２のゲートと電源ＶＣＣとの間にはキャパシタ４３が接続されている。キャパシタ４３は、ＥＬ駆動用ＦＥＴ４２を駆動するための電圧（輝度情報）を保持する。
【００５４】
電源ＶＣＣとデータ線５１との間には、データ書き込み用ＦＥＴ４４および垂直選択用ＦＥＴ４５が直列に接続されている。データ書き込み用ＦＥＴ４４は、ゲートとドレインが共通に接続されたダイオード接続の構成となっており、データ線５１を通して供給される書き込み電流を電圧に変換する。また、データ書き込み用ＦＥＴ４４は、ゲート・ドレインが発光時間制御用ＦＥＴ４６を介してＥＬ駆動用ＦＥＴ４２のゲートと接続されることで、当該駆動用ＦＥＴ４２と共にカレントミラー回路を構成する。
【００５５】
垂直選択用ＦＥＴ４５は、そのゲートが行ごとに垂直選択線５２に接続されており、当該選択線５２を介してパネル制御回路３４から垂直走査パルスが与えられることで画素を行単位で選択する。発光時間制御用ＦＥＴ４６は、そのゲートが行ごとに発光時間制御線５３に接続されており、当該制御線５３を介してパネル制御回路３４から発光時間設定信号が与えられている間オン（導通）状態となることで有機ＥＬ素子４１の発光時間を制御する。
【００５６】
以上により、画素回路４０が構成される。そして、この画素回路４０が行列状に配置されることで有機ＥＬパネル３１を形成する。データ線５１には、サンプルホールド回路５４から水平選択用ＦＥＴ５５を介してデータが電流の形で供給される。水平選択用ＦＥＴ５５は、そのゲートにサンプルホールド回路５４から１水平走査期間内に順に水平走査パルスが与えられることで、画素回路４０に順にデータを供給する。
【００５７】
再び図６において、解像度変換回路３２にはアナログ映像信号が入力される。このアナログ映像信号は、解像度変換回路３２で有機ＥＬパネル３１の解像度に合わせるための解像度変換の処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路３３で例えば８ビットのデジタルＲＧＢ信号に変換されてパネル制御回路３４に供給される。
【００５８】
書き込み電流検出回路３５は、有機ＥＬパネル３１上においてデータ線５１の各々とグランドとの間に接続された電流検出抵抗３５Ａによって構成され、各画素回路４０のデータ書き込み用ＦＥＴ４４に流れる書き込み電流を検出し、電圧に変換する。この書き込み電流に応じた検出電圧は、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号としてパネル外のＬＰＦ３６に供給される。ＬＰＦ３６は、検出電圧中の高周波成分を除去してＡ／Ｄ変換回路３７に供給する。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換回路３７では、第１実施形態の場合と同様に、１水平走査期間内で４回サンプリングし、この水平走査方向でのサンプリングを垂直走査方向の例えば４ポイントで繰り返して実行することで、１フィールド（１画面）分のデータ内で１６回サンプリングを行う。ただし、このＡ／Ｄ変換回路３７でのサンプリング方法、即ち１フィールド期間内で１６回のサンプリングは一例であり、そのサンプリング数を増やすことも、また減らすことも可能である。サンプリング数を増やすことにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換回路３７でのサンプリングデータは総データ検出回路３８に供給される。総データ検出回路３８は、Ａ／Ｄ変換回路３７でのサンプリングデータをラッチし、垂直同期パルス（Ｖ−Ｓｙｎｃ）間、即ち１フィールド内の１６ポイント分のデータの総和をとることによって１フィールド（１画面）分の総画素データ書き込み電流を検出し、この検出した総画素データ書き込み電流をパネル制御回路３４に供給する。
【００６１】
パネル制御回路３４は、有機ＥＬパネル３１の各発光画素を行単位で順に走査し、選択した発光画素のＲＧＢの各有機ＥＬ素子に対して、Ａ／Ｄ変換回路３３から供給されるデジタルＲＧＢ信号の信号レベルに応じた駆動電流を流すべく制御するとともに、総データ検出回路３８から供給される１フィールド分の総データに基づいて有機ＥＬ素子４１の発光時間を制御する。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光画素を駆動するに当たって、デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として発光画素内のキャパシタに保持させて当該発光画素の駆動制御を行うのに加えて、デジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成し、その合成信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングしつつ、１フィールド分の総和を求めた総データに基づいて発光画素の制御用トランジスタをオン／オフ制御することによっ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になることに加えて、フィードフォワード型の制御となることから、遅延のない制御を実現できるとともに、ＲＧＢそれぞれの発光素子の発光効率等の特性に影響されることなく、各発光画素の発光時間を制御できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光画素を駆動する元となるオリジナルソース信号の信号レベルを検出し、その検出レベル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になることに加えて、フィードフォワード型の制御となることから、遅延のない制御を実現できるとともに、ＲＧＢそれぞれの発光素子の発光効率等の特性に影響されることなく、各発光画素の発光時間を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】１水平走査期間内でのサンプリング関係を示すタイミングチャートである。
【図３】１フィールド内１６ポイントでのサンプリングの様子を示すタイミングチャートである。
【図４】ルックアップテーブル（ＬＵＴ）の入力データに対する発光時間（デューティ比）の関係を示す入出力特性図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図７】画素回路の具体的な構成の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１…有機ＥＬパネル、１２…ＲＧＢマトリクス回路、１３，２２，３２…解像度変換回路、１５，２４，３４…パネル制御回路、１６，２５…信号合成回路、１７，３６…ローパスフィルタ、１９，２７，３８…総データ検出回路、２６…サンプリング回路、３５…書き込み電流検出回路、４０…画素回路、４１…有機ＥＬ素子
Claims (2)
- 発光画素を駆動する元となるデジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成する信号合成手段と、
前記信号合成手段で合成して得られた信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段での前記複数ポイントのサンプリングデータについて１フィールドの総データを検出する総データ検出手段と、
前記デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として前記発光画素内のキャパシタに保持させて当該発光画素の駆動制御を行う第１の制御手段と、
前記総データ検出手段で検出された前記１フィールド分の総データに基づいて前記発光画素の制御用トランジスタをオン／オフ制御することによって前記発光画素の発光時間を制御する第２の制御手段とを備え、
前記第２の制御手段は、前記１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブルを内蔵しており、当該ルックアップテーブルを参照することによって前記１フィールド分の総データに対応する発光画素の発光時間を決定し、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。 - 発光画素を駆動する元となるデジタルＲＧＢ信号の各信号レベルを合成する信号合成工程と、
前記信号合成工程で合成して得た信号レベルを１フィールド内の複数ポイントでサンプリングするサンプリング工程と、
前記サンプリング工程での前記複数ポイントのサンプリングデータについて１フィールドの総データを検出する総データ検出工程と、
前記デジタルＲＧＢ信号の信号レベルを輝度情報として前記発光画素内のキャパシタに保持させて当該発光画素の駆動制御を行う第１の制御工程と、
前記総データ検出工程で検出した前記１フィールド分の総データに基づいて前記発光画素の制御用トランジスタをオン／オフ制御することによって前記発光画素の発光時間を制御する第２の制御工程とを含み、
前記第２の制御工程では、前記１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブルを用い、当該ルックアップテーブルを参照することによって前記１フィールド分の総データに対応する発光画素の発光時間を決定し、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。
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