JP3791744B2

JP3791744B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP3791744B2
Application number: JP21797699A
Authority: JP
Inventors: 睦木村; 洋二郎松枝; 浩前田; 清文北和田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP2001042790A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は表示装置に関し、特に、薄膜トランジスタ及び電流により発光する素子を備えた表示装置における階調表示技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面型の表示装置としては液晶表示装置が知られているが、かかる液晶表示装置は、視野角が狭い、応答特性が悪いといった問題を有しているため、大型、高精細、広視野角、低消費電力を実現できる薄膜トランジスタ及び有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置（以下、「ＴＦＴ−ＯＥＬＤ」（Thin Film Transistor - Organic ElectroLuminescence Display)と呼ぶ。）が開発されてきた。
【０００３】
ＴＦＴ−ＯＥＬＤにおける各画素は、例えば、図１３に示すように、有機ＥＬ素子１０８２と、ＴＦＴで構成される駆動用トランジスタ１０７２と、ＴＦＴで構成される選択用トランジスタ１０５２と、保持容量１０６２を含んで構成される。
【０００４】
シフトレジスタ１０１からパルスが出力され、アナログ信号供給線１０２２のアナログ信号は、伝送スイッチ１０３２を通じて、ソース線１０４２へ伝達される。ゲート線１０９が選択されることにより、アナログ信号は、選択用トランジスタ１０５２を通じて、保持容量１０６２に伝達される。アナログ信号により駆動用トランジスタ１０７２のコンダクタンスが制御され、有機ＥＬ素子１０８２はアナログ信号に対応した強度で発光する。
【０００５】
図１４に、従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動方法を説明するタイミングチャートを示す。第０列のシフトレジスタ１０１のパルスＳＲ０により、アナログ信号供給線１０２２のアナログ信号Ａは、第０列のソース線１０４２の電位Ｓ０へと伝達される。また、第１列のシフトレジスタ１０１のパルスＳＲ１により、アナログ信号Ａは、第１列のソース線１０４２の電位Ｓ１へと伝達される。まず、第０行のゲート線１０９のパルスＧ０が印加されているときは、第０列のソース線１０４２の電位Ｓ０は、第０行・第０列の保持容量１０６２の電位Ｃ００に伝達され、第１列のソース線１０４２の電位Ｓ１は、第０行・第１列の保持容量１０６２の電位Ｃ０１に伝達される。次に、第１行のゲート線１０９のパルスＧ１が印加されているときは、第０列のソース線１０４２の電位Ｓ０は、第１行・第０列の保持容量１０６２の電位Ｃ１０に伝達され、第１列のソース線１０４２の電位Ｓ１は、第１行・第１列の保持容量１０６２の電位Ｃ１１に伝達される。各保持容量１０６２の電位、すなわち対応するアナログ信号Ａに従って、各有機ＥＬ素子１０８２が所定の強度で発光する。
【０００６】
かかる有機ＥＬ素子を用いて中間調を表現する方法の一つとして、駆動用トランジスタ１０７２のコンダクタンスを制御することにより発光強度を変化させる方法がある。すなわち、中間調の発光強度を得るために、駆動用トランジスタ１０７２のコンダクタンスと有機ＥＬ素子１０８２のコンダクタンスとを同等にして、駆動用トランジスタ１０７２と有機ＥＬ素子１０８２との電圧分割により、有機ＥＬ素子１０８２に印加される電圧の制御を行う。
【０００７】
しかし、かかる方法は、パネル内またはパネル間で駆動用トランジスタ１０７２のコンダクタンスに不均一性が生じた場合、そのまま有機ＥＬ素子１０８２の発光強度の不均一性として視認されてしまうという問題がある。
【０００８】
一方、有機ＥＬ素子を用いて中間調を表現する別の方法として、特開平１１−７３１５８号公報に記載された方法がある。かかる方法は、１つの画素について複数の駆動用トランジスタと複数の発光強度の異なる発光素子を配し、それら複数の駆動用トランジスタと複数の発光素子を各々直列に接続させることで、中間調の表現を実現している。すなわち、各々異なる発光強度である複数の発光素子のそれぞれを、完全にオン状態あるいは完全にオフ状態のどちらかになるように制御し、それら複数の発光素子の発光状態を組み合わせることで中間調を表現している。かかる方法においては、各発光素子の状態はオンかオフに限定されるため、それぞれの発光強度は駆動用トランジスタのコンダクタンスには直接影響を受けず、コンダクタンスの不均一性に起因する発光強度の不均一性を低減させることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
発光強度の異なる発光素子を組み合わせて中間調を表現しようとした場合、それぞれの発光素子の配置をどうするかは、大変重要な問題である。すなわち、配置の仕方によっては、発光状態が望ましくない模様、例えば線状の模様を形成してしまうおそれがあるからである。
【００１０】
例えば、１つの画素について発光強度が異なる２つの発光素子が配されており、マトリクス状に並べられた各画素において図１５のように発光素子が配置されている場合を考える。図１５において、各発光素子に記された値はその発光素子の発光強度を表わしている。
【００１１】
かかる場合ににおいて、全画素において同じ中間調を表現しようとすると、図１６に示すように、発光する発光素子が線状に並ぶこととなってしまい、線を表示させていないにもかかわらず、線状の模様が視認されてしまうという問題が生じる。
【００１２】
しかし、従来はこのような発光強度の異なる発光素子の配置に関わる問題についての検討はなされていなかった。
【００１３】
そこで、本発明は、異なる発光強度を形成する複数の発光素子の配置に起因して発生する不均一性を低減し、画質の向上を実現することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マトリクス状に形成された画素を備える表示装置において、各画素は複数の発光素子を備え、一画素内で前記複数の発光素子は、点灯及び非点灯による組合せにおいて各々発光強度が異なるように構成されており、各画素における前記複数の発光素子の配置が隣接する画素において異なっていることを特徴とする。
【００１５】
前記複数の発光素子の配置は、画素内における発光素子の並び方向と直交する方向に隣接する画素において異なっていることが好ましい。
又、一画素内において前記複数の発光素子は、各々発光強度が異なり、それぞれ独立して発光するように配置されていることが好ましい。
【００１６】
本構成によれば、複数の発光素子の配置を隣接する画素において異ならせることにより、発光素子の点灯、非点灯の組合せによる等しい発光強度の発光状態が偏在することを防止することができ、線状の模様等の発生を防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明は、マトリクス状に形成された画素を備える表示装置において、各画素は表示色が異なる複数の副画素を備え、各副画素は複数の発光素子を有しており、一副画素内で前記複数の発光素子は、点灯及び非点灯による組合せにおいて各々発光強度が異なるように構成されており、前記複数の発光素子の配置が隣接する副画素において異なっていることを特徴とする。
【００１８】
前記複数の発光素子の配置は、副画素内における発光素子の並び方向と直交する方向に隣接する副画素において異なっていることが好ましい。
又、前記一副画素内において、前記複数の発光素子は各々発光強度が異なりそれぞれ独立して発光することが好ましい。
【００１９】
本構成によれば、複数の発光素子の配置を隣接する副画素において異ならせることにより、等しい発光強度の発光素子が偏在することを防止することができ、線状の模様等の発生を防ぐことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づいて説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。かかるＴＦＴ−ＯＥＬＤでは、１画素について発光強度が異なる表示素子としての２つの発光素子１１、１２が配されている。図において、各発光素子に記された値はその発光素子の発光強度を表わしている。
【００２１】
本実施例の構成では、1画素について４階調レベルの中間調が表現できる。すなわち、２つの発光素子がともに発光しない場合、強度１の発光素子のみ発光する場合、強度２の発光素子のみ発光する場合、２つの発光素子がともに発光する場合が、ぞれぞれ階調レベル０，１，２，３に対応することになる。
【００２２】
図１に示すように、各画素における２つの発光素子の配置は、横方向（画像内における発光素子の並び方向に直交する方向）に隣接する画素について比較すると、互いに転置関係となる配置となっている。
【００２３】
かかる配置において、各画素において同一の中間調を表現した場合を図２に示す。図２において、斜線のかかっている発光素子が発光していることを表わしており、図２（ａ）は全画素について中間調を階調レベル１とした場合、（ｂ）は階調レベル２とした場合を示している。いずれの場合においても、発光している発光素子が均一に分散しており、線状の模様の発生が防止されていることがわかる。あるいは、横方向の模様の空間周波数が視認限界を超えているため、線状の模様が視認されにくい、と言うこともできる。
【００２４】
図３に、本発明の第１の実施例における各画素の等価回路図を示す。各画素は、有機ＥＬ素子１０８１０〜１９８１１と、ＴＦＴで構成される駆動用トランジスタ１０７１０〜１０７１１と、ＴＦＴで構成される選択用トランジスタ１０５１０〜１０５１１と、保持容量１０６１０〜１０６１１とを含んで構成される。
【００２５】
薄膜トランジスタである駆動用トランジスタ１０７１０〜１０７１１と、電流素子である有機ＥＬ素子１０８１０〜１０８１１とは、各々直列に接続されており、２つの有機ＥＬ素子が独立して発光できるように構成されている。
【００２６】
このときゲート線１０９が選択されることにより、デジタル信号は、それぞれ第０〜１ビットの選択用トランジスタ１０５１０〜１０５１１を通じて、それぞれ第０〜１ビットの保持容量１０６１０〜１０６１１に伝達される。
【００２７】
かかる構成において、シフトレジスタ１０１からパルスが出力され、第０〜１ビットのデジタル信号供給線１０２１０〜１０２１１のデジタル信号は、それぞれ第０〜１ビットの伝送スイッチ１０３１０〜１０３１１を通じて、それぞれ第０〜１ビットのソース線１０４１０〜１０４１１へ伝達される。すなわち、デジタル信号が、各画素まで伝達されることになる。デジタル信号により第０〜１ビットの駆動用トランジスタ１０７１０〜１０７１１のオン・オフが制御され、第０〜１ビットの有機ＥＬ素子１０８１０〜１０８１１はデジタル信号に対応して発光または非発光となる。
【００２８】
図４に、本発明の第１の実施例における各画素の平面図および断面図を示す。発光素子である第０〜１ビットの有機ＥＬ素子１０８１０〜１０８１１は、それぞれ面積が異なっており、オン状態において面積に応じた発光強度で発光する。ここで、面積比は１対２となっており、ＤＡコンバータの機能も各画素毎に内蔵している。
【００２９】
本実施例においては、シフトレジスタ１０１、第０〜１ビットの伝送スイッチ１０３１０〜１０３１３、第０〜１ビットの選択用トランジスタ１０５１０〜１０５１１、駆動用トランジスタ１０７１０〜１０７１１等を構成する薄膜トランジスタは、６００℃以下の低温プロセスで形成された多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いているが、同等の機能を持つものであれば他の素子でも構わない。
【００３０】
また、第０〜１ビットの有機ＥＬ素子１０８１０〜１０８１１は、インクジェットプロセスで形成されてたものを用いているが、他のプロセスで形成されていたり、有機ＥＬ素子以外の電流発光素子であってもかまわない。
【００３１】
図５に、本発明の第１の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動方法を説明するタイミングチャートを示す。第０列のシフトレジスタ１０１のパルスＳＲ０により、第０および１ビットのデジタル信号供給線１０２１０〜１０２１１のデジタル信号Ｄ０およびＤ１は、第０列・第０および１ビットのソース線１０４１０〜１０４１１の電位Ｓ００およびＳ０１へと伝達される。また、第１列のシフトレジスタ１０１のパルスＳＲ１により、第０および１ビットのデジタル信号Ｄ０およびＤ１は、第１列・第０および１ビットのソース線１０４１０〜１０４１１の電位Ｓ１０およびＳ１１へと伝達される。
【００３２】
まず、第０行のゲート線１０９のパルスＧ０が印加されているときは、第０列・第０および１ビットのソース線１０４１０〜１０４１１の電位Ｓ００およびＳ０１は、第０行・第０列・第０および１ビットの保持容量１０６１０〜１０６１１の電位Ｃ０００およびＣ００１に伝達され、第１列・第０および１ビットのソース線１０４１０〜１０４１１の電位Ｓ１０およびＳ１１は、第０行・第１列・第０および１ビットの保持容量１０６１０〜１０６１１の電位Ｃ０１０およびＣ０１１に伝達される。
【００３３】
次に、第１行のゲート線のパルスが印加されているときは、第０列・第０および１ビットのソース線１０４１０〜１０４１１の電位Ｓ００およびＳ０１は、第１行・第０列・第０、１ビットの保持容量１０６１０〜１０６１１の電位Ｃ１００およびＣ１０１に伝達され、第１列・第０および１ビットのソース線１０４１０〜１０４１１の電位Ｓ１０およびＳ１１は、第１行・第１列・第０および１ビットの保持容量１０６１０〜１０６１１の電位Ｃ１１０およびＣ１１１に伝達される。
【００３４】
各有機ＥＬ素子は、各保持容量の電位、すなわち対応するデジタル信号に従って発光または非発光となる。
【００３５】
ここで、オン状態の駆動用トランジスタの抵抗は、オン状態の有機ＥＬ素子の抵抗に比べて、無視できるほど小さくなっている。このため、有機ＥＬ素子を流れる電流は、共通電極１１０と上側電極１１１間電圧に対する有機ＥＬ素子の抵抗のみで決定されることになり、駆動用トランジスタの抵抗が多少増減しようと影響を受けずにすむ。そのため、トランジスタのコンダクタンスの不均一性に起因する発光強度の不均一性は抑制されることになる。また、オフ状態の駆動用トランジスタの抵抗は、極めて大きくなっているため、確実に有機ＥＬ素子をオフ状態にすることができる。
【００３６】
なお、デジタル信号に従って有機ＥＬ素子の発光、非発光を制御する際に、誤差拡散法に基づいて制御を行うようにしても良い。すなわち、入力画像における中間調とＴＦＴ−ＯＥＬＤにおける中間調の差を周りの画素に分散させることで、画像全体の累積的な中間調の誤差を少なくするように、デジタル信号を制御する。
【００３７】
ＴＦＴ−ＯＥＬＤでは、各画素ごとに入力画像の階調値に最も近い階調レベル値が選択され、これに対応する階調レベルを与えるようにデジタル信号が送られる。ここで、階調レベル値とは、ＴＦＴ−ＯＥＬＤの階調レベルに対応付けた入力画像の階調値である。例えば、入力画像が２５５階調の画像だったとすると、第１の実施例における階調レベル０，１，２，３には、階調レベル値０〜６３、６４〜１２７、１２８〜１９１、１９２〜２５５が対応することになる。
【００３８】
誤差拡散法に基づく場合は、入力画像の階調値と選択された階調レベル値との誤差は、例えばＦｌｏｙｄ−Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇフィルタを用いて、隣接する画素に分配されることになる。図６はＦｌｏｙｄ−Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇフィルタを示しており、Ｘは注目している画素を表わす。Ｘにおける誤差は、隣接する画素にフィルタ上の数値の比率で分配される。隣接する画素では、当該画素の階調値に分配された値を加えて階調値を更新し、更新後の階調値に基いて階調レベル値が選択されていくことになる。
（第２の実施例）
図７は、本発明の第２の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。かかるＴＦＴ−ＯＥＬＤでは、１画素が例えばＲＧＢの３色に対応する３つの副画素から構成されており、各副画素について発光強度が異なる２つの発光素子１３、１４が配されている。即ち、本例においてＲＧＢによるカラー表示単位を画素とし、それを構成する各色表示単位を副画素と呼んでいる。
【００３９】
図７に示すように、各副画素における２つの発光素子の配置は、横方向（副画素内における発光素子の並び方向に直交する方向）に隣接する副画素について比較すると、互いに転置関係となる配置となっている。
【００４０】
かかる配置において、各副画素において同一の中間調を表現した場合を図８に示す。図８において、斜線のかかっている発光素子が発光していることを表わしており、図２（ａ）は全画素全色について中間調を階調レベル１とした場合、（ｂ）は階調レベル２とした場合を示している。いずれの場合においても、発光している発光素子が均一に分散しており、線状の模様の発生が防止されていることがわかる。
（第３の実施例）
図９は、本発明の第３の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。かかる実施例においては、第２の実施例と同様に１画素が３つの副画素から構成されている。各副画素の位置がずれた状態で配置されている点で第２の実施例と異なる。このようにずれた状態で副画素を配置することにより、横方向にのびる走査線１００を直線状に配することができ、配線構造を簡単にすることができる。
（第４の実施例）
図１０は、本発明の第４の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。かかる実施例においては、第２の実施例と同様に１画素が３つの副画素から構成されている。各副画素において発光強度２の状態を実現するのに、発光強度２の発光素子を１つ用いる代わりに、発光強度１の発光素子を２つ用いている点で第２の実施例と異なる。即ち、一画素（副画素）内で同一の発光強度を持つ複数の発光素子の同等点灯及び非点灯の組合せにより異なる発光強度を形成している。有機ＥＬ素子の特性上、発光素子の表面が長方形であっても、実際に発光する部分は長方形とはならない場合がある。あるいは、その長方形全体が均一に発光しない場合がある。そのため、発光素子の表面の面積を１対２としても、発光強度が１対２とはならない可能性がある。本実施例においては、発光強度１の発光素子を２つ同時に発光させることで発光強度２の状態を実現しているため、正確に発光強度を１対２とすることができる。
（第５の実施例）
図１１は、本発明の第５の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。かかる実施例においては、１画素について発光強度が異なる３つの発光素子２０、２１、２２が配されている。本実施例の構成では、1画素について８階調レベルの中間調が表現できる。
【００４１】
図１１に示すように、各画素における３つの発光素子の配置は、横方向（副画素内における発光素子の並び方向に直交する方向）に隣接する画素について比較すると、常に異なった配置となっている。
【００４２】
かかる配置において、同一の中間調を表現した場合の例を図１２に示す。図１２において、斜線のかかっている発光素子が発光していることを表わしており、発光している発光素子が均一に分散しており、線状の模様の発生が防止されていることがわかる。
（その他の変形例）
表示装置を有する電子機器装置、例えばビデオカメラ、デジタルカメラ、カーオーディオ、ビデオCDプレーヤー、携帯端末、ノートパソコンなどにおいて、本発明の表示装置を用いることができる。
【００４３】
なお、本発明は上記各実施例に限定されることなく、種々に変形して適用することが可能である。階調レベル、色数、画素（副画素）形状、発光素子の並び等について種々の変形を行うことが可能であり、例えば、１画素（１副画素）あたり４以上の発光素子を配することにより階調レベルを増やした構成としても良い。
【００４４】
また、上記実施例においては、発光素子として薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式で有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる構成となっているが、本発明はパッシブマトリクス方式の表示装置や液晶表示装置に対しても適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、複数の発光素子の配置を隣接する画素や副画素において異ならせることにより、等しい発光強度の発光素子が偏在することを防止することができ、線状の模様等の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施例における発光状態を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施例における各画素の等価回路図である。
【図４】本発明の第１の実施例における各画素の平面図および断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動方法を説明するための図である。
【図６】Ｆｌｏｙｄ−Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇフィルタを表わす図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施例における発光状態を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。
【図１１】本発明の第５の実施例に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの発光素子の配置を示す模式図である。
【図１２】本発明の第５の実施例における発光状態を示す模式図である。
【図１３】従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤにおける各画素の等価回路図である。
【図１４】従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動方法を説明するための図である。
【図１５】ＴＦＴ−ＯＥＬＤにおける発光素子の配置を示す模式図である。
【図１６】ＴＦＴ−ＯＥＬＤにおける発光状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０、１１、２０、２１、２２発光素子

Claims

マトリクス状に形成された画素を備える表示装置において、
各画素は表示色が異なる複数の副画素を備え、
各副画素は複数の発光素子を有しており、
一副画素内で前記複数の発光素子は、点灯及び非点灯によるくみあわせにおいて各々発光強度が異なり、それぞれ独立して発光するように構成されており、
前記複数の発光素子の配置が隣接する副画素において異なっており、
走査線を直線状に配することができるように各副画素の位置がずれた状態で配置されていることを特徴とする表示装置。
一副画素内において前記複数の発光素子は各々発光強度が異なり、それぞれ独立して発光することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
マトリクス状に形成された画素を備える表示装置において、
各画素は表示色が異なる複数の副画素を備え、
各副画素は同一の発光強度を持つ複数の発光素子を有しており、
一副画素内で前記複数の発光素子は、発光強度１の発光素子を２つ同時に発光させることで発光強度２の状態を実現するように構成されており、
前記複数の発光素子の配置が隣接する副画素において異なっており、
一副画素内で前記複数の発光素子は、同時に発光させる発光素子間の距離が、同時に発光させない発光素子間の距離よりも短くなるように、配されていることを特徴とする表示装置。
前記発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子によって構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置を備えた電子機器装置。