JP3952979B2 - 表示駆動装置及び表示装置並びにその駆動制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示駆動装置及び表示装置並びにその駆動制御方法に関し、特に、表示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制御型の発光素子を備えた表示画素を、複数配列してなる表示パネルに適用可能な表示駆動装置、及び、該表示駆動装置を備えた表示装置、並びに、該表示装置における駆動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と略記する)や発光ダイオード(LED)等のように供給される駆動電流の電流値に応じて所定の輝度階調で発光動作する電流制御型の発光素子を備えた表示画素を、2次元配列した表示パネルを具備する発光素子型のディスプレイ(表示装置)が知られている。
【0003】
特に、アクティブマトリックス駆動方式を適用した発光素子型ディスブレイは、近年普及が著しい液晶表示装置(LCD)に比較して、表示応答速度が速く、視野角依存性もなく、また、高輝度・高コントラスト化、表示画質の高精細化、低消費電力化等が可能であるとともに、液晶表示装置の場合のように、バックライトを必要としないので、一層の薄型軽量化が可能という極めて優位な特徴を有しており、次世代のディスプレイとして研究開発が盛んに行われている。
【0004】
そして、このような発光素子型ディスブレイにおいては、上述した電流制御型の発光素子を発光制御するための駆動制御機構や制御方法が種々提案されている。例えば、特許文献1や特許文献2等に記載されているように、表示パネルを構成する各表示画素ごとに、上記発光素子に加えて、該発光素子を発光制御するための複数のスイッチング手段からなる駆動回路(以下、便宜的に「発光駆動回路」と記す)を備えたものが知られている。
【0005】
図15は、従来技術における発光素子型ディスプレイに適用される表示画素の構成例を示す等価回路図である。
すなわち、特許文献1等に記載された表示画素は、図15(a)に示すように、表示パネルにマトリクス状に配設された複数の走査ライン(選択ライン)SL及びデータライン(信号ライン)DLの各交点近傍に、ゲート端子が走査ラインSLに、ソース端子及びドレイン端子がデータラインDL及び接点N111に各々接続された薄膜トランジスタ(TFT)Tr111と、ゲート端子が接点N111に接続され、ソース端子に接地電位Vgndが印加された薄膜トランジスタTr112と、を備えた発光駆動回路DP1、及び、該発光駆動回路DP1の薄膜トランジスタTr112のドレイン端子にアノード端子が接続され、カソード端子に接地電位Vgndよりも低電位の低電源電圧Vssが印加された有機EL素子(電流制御型の発光素子)OELを有して構成されている。
【0006】
ここで、図15(a)において、CP1は、薄膜トランジスタTr112のゲート−ソース間に形成される寄生容量である。また、薄膜トランジスタTr111は、nチャネル型の電界効果型トランジスタにより構成され、薄膜トランジスタTr112は、pチャネル型の電界効果型トランジスタにより構成されている。
そして、このような構成を有する発光駆動回路DP1においては、薄膜トランジスタTr111及びTr112からなる2個のトランジスタ(スイッチング手段)を所定のタイミングでオン、オフ制御することにより、以下に示すように、有機EL素子OELを発光制御する。
【0007】
すなわち、発光駆動回路DP1において、図示を省略した走査ドライバにより、走査ラインSLにハイレベルの走査信号Vselを印加して表示画素を選択状態に設定すると、薄膜トランジスタTr111がオン動作して、図示を省略したデータドライバによりデータラインDLに印加された、表示データに応じた階調信号電圧Vpixが薄膜トランジスタTr111を介して、接点N111(すなわち、薄膜トランジスタTr112のゲート端子)に印加される。これにより、薄膜トランジスタTr112が上記階調信号電圧Vpixに応じた導通状態でオン動作して、接地電位Vgndから所定の発光駆動電流が薄膜トランジスタTr112及び有機EL素子OELを介して低電源電圧Vssに流れ、有機EL素子OELが上記表示データに応じた輝度階調で発光動作する。
【0008】
次いで、走査ラインSLにローレベルの走査信号Vselを印加して表示画素を非選択状態に設定すると、薄膜トランジスタTr111がオフ動作することにより、データラインDLと画素駆動回路DP1とが電気的に遮断される。これにより、薄膜トランジスタTr112のゲート端子に印加された電圧が寄生容量CP1により保持されて、薄膜トランジスタTr112は、オン状態を持続することになり、上記選択状態と同様に、接地電位Vgndから所定の発光駆動電流が薄膜トランジスタTr12を介して有機EL素子OELに流れて、発光動作が継続される。この発光動作は、次の表示データに応じた階調信号電圧が各表示画素に印加される(書き込まれる)まで、例えば、1フレーム期間継続されるように制御される。
このような駆動制御方法は、各表示画素(薄膜トランジスタTr112のゲート端子)に印加する電圧(階調信号電圧)を調整することにより、有機EL素子OELに流す発光駆動電流の電流値を制御して、所定の輝度階調で発光動作させていることから、電圧指定方式(又は、電圧印加方式)と呼ばれている。
【0009】
ところで、上述したような電圧指定方式を採用した発光駆動回路を備えた表示画素においては、選択機能を有する薄膜トランジスタTr111や発光駆動機能を有する薄膜トランジスタTr112の素子特性(チャネル抵抗等)が、外部環境(周囲の温度等)や使用時間等に依存してバラツキや変動(劣化)を生じた場合には、発光素子(有機EL素子OEL)に供給される発光駆動電流に影響を与えることになり、長期間にわたり安定的に所望の発光特性(所定の輝度階調での表示)を実現することが困難になるという問題を有していた。
また、表示パネルの高精細化を図るために、各表示画素を微細化すると、発光駆動回路DP1を構成する薄膜トランジスタTr111及びTr112の動作特性(ソース−ドレイン間電流等)のバラツキが大きくなるため、適正な階調制御が行えなくなり、各表示画素の発光特性にバラツキが生じて表示画質の劣化を招くという問題を有していた。
【0010】
そこで、このような問題点を解決する構成として、特許文献2等に記載されたような発光駆動回路を備えたものが知られている。
すなわち、特許文献2等に記載された表示画素は、図15(b)に示すように、相互に並行して配設された第1及び第2の走査ラインSL1、SL2とデータラインDLとの各交点近傍に、ゲート端子が第1の走査ラインSL1に、ソース端子及びドレイン端子がデータラインDL及び接点N121に各々接続された薄膜トランジスタTr121と、ゲート端子が第2の走査ラインSL2に、ソース端子及びドレイン端子が接点N121及び接点N122に各々接続された薄膜トランジスタTr122と、ゲート端子が接点N122に、ドレイン端子が接点N121に各々接続され、ソース端子に高電源電圧Vddが印加された薄膜トランジスタTr123と、ゲート端子が接点N122に接続され、ソース端子に高電源電圧Vddが印加された薄膜トランジスタTr124とを備えた画素駆動回路DP2、及び、階画素駆動回路DP2の薄膜トランジスタTr124のドレイン端子にアノード端子が接続され、カソード端子に接地電位が印加された有機EL素子OELを有して構成されている。
【0011】
ここで、図15(b)において、薄膜トランジスタTr121はnチャネル型の電界効果型トランジスタにより構成され、薄膜トランジスタTr122乃至Tr124はpチャネル型の電界効果型トランジスタにより構成されている。また、CP2は、薄膜トランジスタTr123及びTr124のゲート−ソース間に形成される寄生容量である。
そして、このような構成を有する発光駆動回路DP2においては、薄膜トランジスタTr121乃至Tr124からなる4個のトランジスタ(スイッチング手段)を所定のタイミングでオン、オフ制御することにより、以下に示すように、有機EL素子OELを発光制御する。
【0012】
すなわち、発光駆動回路DP2において、図示を省略した走査ドライバにより、走査ラインSL1にハイレベルの走査信号Vsel1を、走査ラインSL2にローレベルの走査信号Vsel2を各々印加して表示画素を選択状態に設定すると、薄膜トランジスタTr121及びTr122がオン動作して、図示を省略したデータドライバによりデータラインDLに供給された、表示データに応じた階調電流Ipixが薄膜トランジスタTr121及びTr122を介して接点N122に取り込まれるとともに、該階調電流Ipixの電流レベルが薄膜トランジスタTr123により電圧レベルに変換されてゲート−ソース間に所定の電圧が生じる(書込動作)。
【0013】
次いで、例えば、走査ラインSL2にハイレベルの走査信号Vsel2を印加すると、薄膜トランジスタTr122がオフ動作することにより、薄膜トランジスタTr123のゲート−ソース間に生じた電圧が寄生容量CP2により保持され、次に、走査ラインSL1にローレベルの走査信号Vsel1を印加すると、薄膜トランジスタTr121がオフ動作することにより、データラインDLと画素駆動回路DP2とが電気的に遮断される。これにより、上記寄生容量CP2に保持された電圧に基づく電位差により、薄膜トランジスタTr124がオン動作して、高電源電圧Vddから所定の発光駆動電流が薄膜トランジスタTr124及び有機EL素子OELを介して接地電位に流れ、有機EL素子OELが表示データに応じた輝度階調で発光する(発光動作)。
【0014】
ここで、薄膜トランジスタTr124を介して有機EL素子OELに供給される発光駆動電流は、表示データの輝度階調に基づいた電流値になるように制御され、この発光動作は、次の表示データに応じた階調電流が各表示画素に書き込まれるまで、例えば、1フレーム期間継続されるように制御される。
このような駆動制御方法は、各表示画素(薄膜トランジスタTr123のゲート端子)に表示データに応じた電流値を指定した階調電流を供給し、該電流値に応じて保持される電圧に基づいて、有機EL素子OELに流す発光駆動電流を制御して、所定の輝度階調で発光動作させていることから、電流印加方式(又は、電流指定方式)と呼ばれている。
【0015】
このように、電流印加方式を採用した発光駆動回路においては、各表示画素に供給される表示データに応じた階調電流の電流レベルを電圧レベルに変換する薄膜トランジスタTr123(電流/電圧変換用トランジスタ)及び有機EL素子OELに所定の電流値の駆動電流を供給する薄膜トランジスタTr124(発光駆動用トランジスタ)を備え、有機EL素子OELに供給する発光駆動電流の電流値を設定することにより、各薄膜トランジスタTr123、Tr124の動作特性のバラツキの影響を抑制することができるという利点を有している。
【0016】
【特許文献1】
特開2002−156923号公報 (第4頁、図2)
【特許文献2】
特開2001−147659号公報 (第7頁〜第8頁、図1)
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような方式を採用した発光駆動回路においては、以下に示すような問題を有していた。
すなわち、電流指定方式の画素駆動回路においては、最下位又は比較的輝度の低い表示データに基づく階調電流を各表示画素に書き込む場合(低階調表示時)、表示データの輝度階調に対応した小さい電流値を有する信号電流を各表示画素に供給する必要がある。
【0018】
ここで、各表示画素に表示データ(階調電流)を書き込む動作は、データラインに寄生する容量成分(配線容量)を所定の電圧まで充電することに相当するので、特に、表示パネルの大型化等によりデータラインの配線長が長く設計されている場合には、階調電流の電流値が小さくなるほど(すなわち、低階調表示時ほど)、データラインの充電時間が長くなって、表示画素への書込動作に時間を要するようになり、予め設定された(既定の)書込時間では表示画素に書き込まれた表示データが充分安定した状態(飽和状態)に達していない、いわゆる、書込不足が生じ、表示データに応じた適切な輝度階調で発光動作することができない表示画素が発生して、表示パネル内で輝度差が生じて表示画質の劣化を招くという問題を有していた。
【0019】
また、表示パネルを高精細化するために、表示パネルに配設される走査ラインの数を増加させて、各走査ラインの選択期間を短く設定した場合においても、階調電流の電流値が小さくなるほど、各表示画素への十分な書込動作が行われなくなり、書込不足が発生して表示画質の劣化を招いたり、表示パネルの高精細化が制約されるという問題を有していた。
【0020】
図16は、従来の表示装置における表示データの書込特性への影響(書込階調に対する書込率の変化)を説明するためのシミュレーション結果であり、図17は、従来の表示装置における配線容量の書込特性への影響(表示パネル上の位置に対する書込率の変化)を説明するためのシミュレーション結果である。ここで、図16、図17に示すシミュレーション結果は、表示パネルの大きさや画素数等において、各々異なる仕様を有する表示装置(図16、表参照)における書込特性(表示データの書込率)を示すものである。
【0021】
図16に示すように、表示データの階調(書込階調)に対する書込率の相関関係を示す各特性曲線Sa〜Seから、概ね表示パネルが大型化して、表示画素数が増加するほど、低階調における表示データの書込率が顕著に低下して書込不足を生じる傾向を示すことが判明した。
また、図17に示すように、表示パネル上の表示画素の配置位置(規格化位置)に対する書込率の相関関係を示す各特性曲線Sa〜Seから、概ね表示パネルが大型化してデータラインの配線長が長くなり、データドライバからの距離が長くなるほど、表示データの書込率が顕著に低下して書込不足を生じる傾向を示すことが判明した。
【0022】
さらに、上述した電流印加方式を適用した発光駆動回路(図15(b)参照)においては、薄膜トランジスタTr123及びTr124のゲート端子相互を直接接続したカレントミラー回路構成を有し、データラインに供給する階調電流Ipixに対して有機EL素子OELに供給される発光駆動電流を小さくするように構成することにより、低階調表示を行う場合であっても、データラインに比較的大きな電流値を有する階調電流を流して、上述したような書込不足を回避することができるが、データラインに供給される階調電流の電流値が常に大きくなってしまうため、表示装置の消費電力が増大するという問題を有していた。
【0023】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、表示画素に設けられた発光素子を電流印加方式で発光制御するディスプレイにおいて、発光素子を長期間にわたり安定した発光特性で発光動作させることができるとともに、表示画素への表示データ(階調電流)の書込動作に際し、消費電力を抑制しつつ書込不足による表示画質の劣化を抑制することができ、さらに、表示パネルの高精細化に良好に対応することができる表示駆動装置及び表示装置並びにその駆動制御方法を提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の表示駆動装置は、表示パネルに接続され、該表示パネルを構成する2次元配列された複数の表示画素に対して、表示データに基づく階調信号を供給することにより、前記各表示画素を所望の輝度階調で発光動作させる表示駆動装置において、少なくとも、前記表示パネルに配列された特定の複数行の前記表示画素ごとに順次選択状態に設定する画素選択手段と、前記表示データに基づいて前記各表示画素の輝度階調を制御する所定の電流値を有する、前記特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の前記表示画素の各々に対応する信号電流を生成し、時系列データとして順次出力する電流生成手段と、前記表示パネルの列毎に設けられ、前記電流生成手段から時系列データとして出力される前記信号電流を、前記特定の複数行の表示画素の各列の前記所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持し、所定のタイミングで前記保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記表示パネルの前記特定の複数行の表示画素の各々に対して一斉に出力する複数の電流記憶手段と、前記画素選択手段により選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作しない電源電圧を供給し、前記画素選択手段により非選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作する電源電圧を供給する電源駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
【0025】
請求項2記載の表示駆動装置は、請求項1記載の表示駆動装置において、前記画素選択手段は、前記表示パネルに配列された前記特定の複数行の表示画素に接続された複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記特定の複数行の表示画素を同時に選択状態に設定することを特徴とする。
請求項3記載の表示駆動装置は、請求項1記載の表示駆動装置において、前記画素選択手段は、前記表示パネルを構成する全ての行の前記表示画素に接続された複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記表示パネルを構成する全ての前記表示画素を同時に選択状態に設定することを特徴とする。
【0026】
請求項4記載の表示駆動装置は、請求項1乃至3のいずれかに記載の表示駆動装置において、前記複数の電流記憶手段は、前記選択状態に設定された前記特定の複数行の表示画素の各々に対して、前記階調電流を個別の信号線を介して同時に供給することを特徴とする。
【0027】
請求項5記載の表示駆動装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の表示駆動装置において、前記電流記憶手段は、第1のタイミングで、前記電流生成手段から出力される前記信号電流に対応する電圧成分を保持し、第2のタイミングで、前記電圧成分に対応する電流を、前記階調電流として出力することを特徴とする。
請求項6記載の表示駆動装置は、請求項1乃至5のいずれかに記載の表示駆動装置において、前記電流記憶手段は、各々、並列に配置された一対の電流記憶部を備え、一方の電流記憶部に前記電流生成手段から出力される前記信号電流を取り込み保持する動作と、他方の電流記憶部に保持した前記信号電流に基づく前記階調電流を前記表示画素に出力する動作を、同時に並行して実行するように制御されることを特徴とする。
【0028】
請求項7記載の表示装置は、表示パネルの行方向に配設された複数の走査線及び列方向に配設された複数の信号線の各交点近傍に配列された複数の表示画素に対して、表示データに応じた所定の電流値を有する階調電流を供給することにより、前記表示画素を所定の輝度階調で発光動作させて、前記表示パネルに所望の画像情報を表示する表示装置において、少なくとも、前記表示パネルに配列された特定の複数行の前記表示画素に接続された複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記特定の複数行の走査線に接続された前記表示画素ごとに順次選択状態に設定する走査駆動回路と、前記表示データに基づいて前記各表示画素の輝度階調を制御する所定の電流値を有する、前記特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の前記表示画素の各々に対応する信号電流を生成し、時系列データとして順次出力する電流生成手段と、前記表示パネルの列毎に設けられ、前記電流生成手段から時系列データとして出力される前記信号電流を、前記特定の複数行の表示画素の各列の前記所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持し、前記保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記走査駆動回路により選択状態に設定される前記特定の複数行の表示画素の各々に対して、個別の信号線を介して一斉に出力する複数の電流記憶手段と、を備えた信号駆動回路と、前記走査駆動回路により選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作しない電源電圧を供給し、前記走査駆動回路により非選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作する電源電圧を供給する電源駆動回路と、を具備することを特徴とする。
【0029】
請求項8記載の表示装置は、請求項7記載の表示装置において、前記走査駆動回路は、前記表示パネルを構成する全ての行の前記表示画素に接続された前記複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記表示パネルを構成する全ての前記表示画素を同時に選択状態に設定することを特徴とする。
請求項9記載の表示装置は、請求項7又は8記載の表示装置において、前記電流記憶手段は、第1のタイミングで、前記電流生成手段から出力される前記信号電流に対応する電圧成分を保持し、第2のタイミングで、前記電圧成分に対応する電流を、前記階調電流として出力することを特徴とする。
【0030】
請求項10記載の表示装置は、請求項7乃至9のいずれかに記載の表示装置において、前記電流記憶手段は、各々、並列に配置された一対の電流記憶部を備え、一方の電流記憶部に前記電流生成手段から出力される前記信号電流を取り込み保持する動作と、他方の電流記憶部に保持した前記信号電流に基づく前記階調電流を前記表示画素に出力する動作を、同時に並行して実行するように制御されることを特徴とする。
請求項11記載の表示装置は、請求項7乃至10のいずれかに記載の表示装置において、前記電流記憶手段から前記特定の複数行の表示画素における同一列に配列される表示画素の各々に対して前記階調電流を供給する複数の前記信号線は、前記表示パネルに配列された前記表示画素相互の列間の領域に配設されていることを特徴とする。
【0031】
請求項12記載の表示装置は、請求項7乃至11のいずれかに記載の表示装置において、前記表示パネルに配列された前記表示画素は、前記階調電流に基づいて所定の発光駆動電流を生成する発光駆動回路と、該発光駆動回路から供給される前記発光駆動電流の電流値に基づいて、所定の輝度階調で発光動作する電流制御型の発光素子と、を備えることを特徴とする。
請求項13記載の表示装置は、請求項7乃至12のいずれかに記載の表示装置において、前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセント素子であることを特徴とする。
請求項14記載の表示装置は、請求項13記載の表示装置において、前記発光素子は、基板の一面側に、前記表示画素に接続された前記走査線及び前記信号線が形成された配線層上に、前記有機エレクトロルミネッセント素子が形成され、前記階調電流に基づく発光動作により放射される光が、前記基板とは反対方向に放出されるトップエミッション構造を有していることを特徴とする。
【0032】
請求項15記載の表示装置の駆動制御方法は、行及び列方向に延伸して配設された複数の走査線及び信号線の各交点に、複数の表示画素が配列された表示パネルと、所定のタイミングで前記表示パネルの各行の前記表示画素に走査信号を印加して、選択状態に設定する走査駆動回路と、所望の画像情報を表示するための表示データに応じた階調電流を生成し、前記選択状態に設定された行の前記表示画素に供給する信号駆動回路と、前記各表示画素に、当該表示画素の発光動作を制御する電源電圧を供給する電源駆動回路と、を備え、前記表示画素の各々に、前記階調電流を供給することにより、前記表示画素を所定の輝度階調で発光動作させて、前記表示パネルに所望の画像情報を表示する表示装置の駆動制御方法において、前記走査駆動回路は、前記表示パネルに配列された特定の複数行の前記表示画素ごとに順次選択状態に設定する手段を有し、前記表示データに基づいて前記各表示画素の輝度階調を制御する所定の電流値を有する、前記特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の前記表示画素の各々に対応する信号電流を生成し、時系列データとして順次出力するステップと、時系列データとして出力される前記信号電流を、前記表示パネルの各列に対応して、並行して、前記特定の複数行の表示画素の各列の前記所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持するステップと、前記特定の複数行の表示画素ごとに同時に選択状態に設定するステップと、前記選択状態に設定される前記特定の複数行の表示画素に対し、当該表示画素が発光動作しない電源電圧を供給し、前記保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記特定の複数行の表示画素の各々に対して、個別の信号線を介して一斉に出力するステップと、前記選択状態が解除された前記表示画素に対し、当該表示画素が発光動作する電源電圧を供給して発光動作させるステップと、を含むことを特徴とする。
【0033】
請求項16記載の表示装置の駆動制御方法は、請求項15記載の表示装置の駆動制御方法において、前記特定の複数行の表示画素は、前記表示パネルを構成する全ての行の前記表示画素であって、全ての前記表示画素が同時に選択状態に設定されて、前記階調電流が同時に書き込まれることを特徴とする。
請求項17記載の表示装置の駆動制御方法は、請求項15又は16記載の表示装置の駆動制御方法において、前記信号電流を、前記特定の複数行の表示画素ごとに順次取り込んで保持するステップは、該ステップ以前に保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記複数行の表示画素の各々に対して、一斉に出力するステップと、同時に並行して実行されることを特徴とする。
【0034】
すなわち、本発明に係る表示駆動装置及び表示装置並びにその駆動制御方法は、表示信号(表示データ)に応じた階調電流を各表示画素に印加することにより、各表示画素の発光素子を所定の輝度階調で発光動作させて、所望の画像情報を表示パネルに表示する表示装置において、表示パネルに2次元配列された表示画素について、走査ドライバ(走査駆動回路、画素選択手段)から単一の走査信号を印加することにより、特定の複数行分の表示画素を一括して選択状態に設定するとともに、電源駆動回路(電源駆動手段)により当該表示画素を非発光状態とするように構成され、また、データドライバ(信号駆動回路)において、電流生成手段より、当該特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の表示画素の各々に対応する表示データ(信号電流)を時系列データとして順次出力し、これを、表示パネルの列毎に設けられた複数の電流記憶手段に、特定の複数行の表示画素の各列の所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持し、所定のタイミング(例えば、1走査期間)で一括して、上記選択状態に設定された特定の複数行の表示画素に対して、階調電流として供給し、非選択状態に設定された表示画素に対して、電源駆動回路(電源駆動手段)により当該表示画素が発光動作状態とするように構成されている。
【0035】
これにより、単一の走査タイミングで複数行(k行)の表示画素を選択状態に設定することができるので、1走査ラインに1走査信号を印加して1行の表示画素を選択状態に設定する周知の駆動制御方法に比較して、階調電流の表示画素への書込時間を実質的に複数倍(k倍)に長く設定することができる。
したがって、各表示画素への表示データの書込時間を充分に長く確保することができるので、表示パネルを大型化した場合や高精細化した場合、あるいは、低階調表示時であっても、データライン(信号線)の配線容量に起因する表示データの書込不足を解消して、各表示画素を表示データに応じた適切な輝度階調で発光動作することができ、表示パネル内で発生する輝度傾斜(表示ムラ)を低減して表示画質の向上を図ることができる。
【0036】
また、本発明に係る表示駆動装置及び表示装置においては、複数行の表示画素に対応して配設されたデータライン群ごとに接続される電流記憶回路(電流記憶手段)が、並列に配置された一対の電流記憶部を備え、一方の電流記憶部に表示データに基づく信号電流を保持する動作期間に、他方の電流記憶部に先のタイミングで保持した信号電流に基づく階調電流を各表示画素に出力する動作を、同時に並行して実行するように構成されている。
これにより、単一の電流記憶回路により、連続的に電流書込動作を行いつつ、並行して連続的に電流読出動作を実行することができるので、実質的に、各動作期間を長くすることができ、表示画素への階調電流の供給時間を長くすることができる。
【0037】
さらに、本発明に係る表示装置においては、各表示画素に設けられる発光素子として、トップエミッション構造を有する有機EL素子を適用することができるので、複数行の表示画素に対応して、階調電流を一括して供給するためのデータライン数が増加した場合であっても、有機から発光される光が当該配線層により遮断されることがなく、表示パネルの開口率が低下することなく、表面輝度が高く、表示画質が良好な表示パネルを実現することができる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表示駆動装置及び表示装置並びにその駆動制御方法について、実施の形態を示して詳しく説明する。
<表示装置の基本構成>
まず、本発明に係る表示駆動装置を適用可能な表示装置の概略構成(基本構成)について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る表示装置の基本構成を示す概略ブロック図であり、図2は、本実施形態に係る表示装置の要部構成を示す概略構成図である。なお、図2においては、図示の都合上、i行目の走査ライン群に接続される表示画素のみ詳しく示す。
【0039】
図1、図2に示すように、本実施形態に係る表示装置100は、大別して、行方向に配設され、複数本(図2では2本)の走査ラインSLia、SLibを一組とする信号線群(図2では単一の信号線に接続した状態を示す)を、複数組(図2ではn組)備えてなる走査ライン群SLi(1≦i≦n)と、該走査ライン群SLiに直交するように列方向に配設され、複数本(図2では4本)のデータラインDLja〜DLjdを一組とした信号線群を、複数組(図2では4組)備えてなるデータライン群DLj(1≦j≦m;m=4)と、各組の走査ライン群SLiを構成する走査ラインSLia、SLibと各組のデータライン群DLjを構成するデータラインDLja〜DLjdとの各交点近傍に、選択トランジスタTrselを介して接続された複数の表示画素EMが配列された表示パネル110と、該表示パネル110の走査ライン群SLiに接続され、各走査ライン群SLiに所定のタイミングで順次走査信号Vselを印加することにより、該走査ライン群SLiに接続された複数行(図2では4行)分の表示画素を一斉に選択状態に設定する走査ドライバ(走査駆動回路、画素選択手段)120と、表示パネル110のデータライン群DLjに接続され、後述する表示信号生成回路150から供給される表示データを、各データライン群DLjに対応する複数行の表示画素分(図2では4画素分)ごとに取り込んで一旦保持し、所定のタイミングで該複数行の表示画素に階調電流Ipixとして一斉に供給するデータドライバ(信号駆動回路)130と、後述する表示信号生成回路150から供給されるタイミング信号に基づいて、少なくとも、走査ドライバ120及びデータドライバ130の動作状態を制御する走査制御信号及びデータ制御信号を生成して出力するシステムコントローラ140と、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、表示データ(例えば、デジタルデータ)を生成してデータドライバ130に供給するとともに、該表示データを表示パネル110に画像表示するためのタイミング信号(システムクロック等)を生成、又は、抽出してシステムコントローラ140に供給する表示信号生成回路150と、を備えて構成されている。
【0040】
以下、上記各構成について具体的に説明する。
(表示パネル110)
本実施形態に係る表示装置に適用可能な表示パネル110は、例えば、図2に示すように、各々2本の走査ライン(走査線)SLia、SLibを一組とする走査ライン群SLiと、各々4本のデータライン(信号線)DLja〜DLjdを一組とするデータライン群DLjが、相互に直交するように配設され、各走査ラインSLia、SLibとデータラインDLja〜DLjdとの各交点に、表示画素EMが接続された構成を有している。ここで、図2に示す構成においては、各走査ラインSLia、SLibには、各々2行分の表示画素EMが接続されており、各走査ライン群SLiには4行分の表示画素EMが接続されている。
【0041】
ここで、各走査ライン群SLiを構成する走査ラインの数や表示画素EMの行数は、特に限定するものではなく、図2に示したように、各走査ライン群SLiが数本(2本)の走査ラインからなり、数行(4行)分の表示画素EMに接続された構成を有するものであってもよいし、表示パネル110を構成する全走査ライン(n本)を単一の走査ライン群として、1画面(全行)分の表示画素EMが共通に接続された構成を有するものであってもよい。この場合にあっては、後述するように、単一の走査信号により1画面分の表示画素EMが一括して選択状態に設定される。
【0042】
また、各表示画素EMは、ゲート端子が各走査ラインSLia、SLibに接続され、ソース端子が各データラインDLja〜DLjdに接続された選択トランジスタTrselの、ドレイン端子に接続された構成を有している。また、各表示画素EMは、データドライバ130から各データラインDLja〜DLjd及び上記選択トランジスタTrselを介して供給される階調電流Ipixに基づいて、所定の輝度階調で発光動作する電流制御型の発光素子を備えている。
【0043】
このような構成を有する表示パネル110においては、後述する走査ドライバ120から特定の走査ライン群SLiに走査信号Vselを印加すると、該走査ライン群SLiを構成する複数の走査ラインSLia、SLibに接続された選択トランジスタTrselがオン動作して、4行分の表示画素EMが一括して選択状態に設定される。そして、この特定の走査ライン群SLiに走査信号Vselを印加した状態(選択状態)で、後述するデータドライバ130から各データライン群DLjに表示データに対応する階調電流Ipixを一斉に供給することにより、上記オン動作した選択トランジスタTrselを介して、選択状態に設定された4行分の表示画素EMに一括して表示データが書き込まれる。なお、選択トランジスタを含む表示画素EMの具体回路例や回路動作については詳しく後述する。
【0044】
(走査ドライバ120)
走査ドライバ120は、システムコントローラ140から供給される走査制御信号に基づいて、上記各走査ライン群SLiに選択レベル(例えば、ハイレベル)の走査信号Vselを印加する動作を順次実行することにより、各走査ライン群SLiを構成する走査ラインSLia、SLibに接続された4行分の表示画素EMを一斉に選択状態に設定し、後述するデータドライバ130により各データライン群DLjを介して供給される表示データに基づく階調電流Ipixを、各表示画素EMに一斉に書き込むように制御する。
【0045】
走査ドライバ120は、例えば、図2に示すように、シフトレジスタとバッファからなるシフトブロックSB1、SB2、・・・SBi、・・・SBnを、各走査ライン群SLiに対応して複数段(n段)備え、後述するシステムコントローラ140から供給される走査制御信号(走査スタート信号SST、走査クロック信号SCK等)に基づいて、シフトレジスタにより表示パネル110の上方から下方に順次シフトしつつ生成されたシフト出力が、バッファを介して所定の選択レベル(ハイレベル)を有する走査信号Vselとして各走査ライン群SLiに印加される。
なお、上述したように、表示パネル110を構成する全ての表示画素EMが単一の走査ライン群SLiに接続された構成を有する場合には、図2に示したようなシフトブロックは必要なく、上記走査制御信号に基づいて、所定のタイミングで単一の走査信号Vselを走査ライン群SLiに印加する。
【0046】
(データドライバ130)
データドライバ130は、システムコントローラ140から供給されるデータ制御信号に基づいて、後述する表示信号生成回路150から供給される表示データに基づく信号電流Icを、各データライン群DLiごと(詳しくは、各列の表示画素EMごと)に所定のタイミングで取り込んで保持し、上述した走査ドライバ120により特定の走査ライン群SLiを選択状態に設定するタイミングで、上記保持した信号電流Icを階調電流Ipixとして、各データライン群DLjを介して表示画素EMに一斉に供給する。
【0047】
データドライバ130は、例えば、図2に示すように、少なくとも、表示信号生成回路150から供給される表示データに基づいて、信号電流Icを生成する電流生成回路(電流生成手段)CGと、表示パネル110に配設された各データライン群DLjごとに接続された複数の電流保持回路(電流記憶手段)CHを備え、後述するシステムコントローラ140から供給されるデータ制御信号に基づいて、表示信号生成回路150から供給される表示データに基づく信号電流Icを、電流保持回路CHにより各データライン群DLiごとに、各走査ライン群SLiに接続された4行の表示画素分順次取り込んで保持し、所定のタイミングで、各データライン群DLiを介して選択状態に設定された走査ライン群SLiの4行分の全表示画素EMに対して、上記保持した信号電流Icを階調電流Ipixとして一括して供給する。なお、データドライバの具体的な構成及び動作については詳しく後述する。
【0048】
(システムコントローラ140)
システムコントローラ140は、上述した走査ドライバ120及びデータドライバ130に対して、動作状態を制御する走査制御信号及びデータ制御信号を出力することにより、各ドライバを所定のタイミングで動作させて走査信号Vsel及び階調電流Ipixを生成、出力させ、表示信号生成回路により生成される表示データを各表示画素EMに書き込んで発光動作させ、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。
【0049】
(表示信号生成回路150)
表示信号生成回路150は、例えば、表示装置100の外部から供給される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行分ごとに表示データとしてデータドライバ130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150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140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140は、表示信号生成回路150から供給されるタイミング信号に基づいて、走査ドライバ120やデータドライバ130、電源ドライバ140に対して供給する走査制御信号及びデータ制御信号を生成する。
【0050】
<データドライバの具体例>
次に、本発明に適用可能なデータドライバの一構成例について、具体的に説明する。
図3は、本発明に係る表示装置のデータドライバに適用可能な電流生成回路を示すブロック図であり、図4は、本発明に係る表示装置のデータドライバに適用可能な電圧電流変換・電流供給回路の一例を示す回路構成図である。また、図5は、本発明に係る表示装置のデータドライバに適用可能な電流保持回路の一例を示す概略構成図である。
【0051】
電流生成回路CGは、図3に示すように、システムコントローラ140からデータ制御信号として供給されるシフトクロック信号CLKに基づいて、サンプリングスタート信号STRを順次シフトしつつシフト信号を出力するシフトレジスタ回路131と、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150から供給される1行分の表示データD0〜Dm(デジタルデータ)を順次取り込むデータレジスタ回路132と、データラッチ信号STBに基づいて、データレジスタ回路132により取り込まれた1行分の表示データD0〜Dmを保持するデータラッチ回路133と、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、上記保持された表示データD0〜Dmを所定のアナログ信号電圧(階調電圧Vpix)に変換するD/Aコンバ−タ134と、アナログ信号電圧に変換された表示データに対応する信号電流Icを生成し、システムコントローラ140から供給される出力イネ−ブル信号OEに基づいて、表示パネル110に配設された各データライン群DLj単位であって、各走査ライン群SLiに接続された複数行(4行)の表示画素EM分ごとに、各電流保持回路CHに順次供給する(本実施例においては、信号電流Icとして負極性の信号電流を生成することにより、信号電流Icを引き込む)電圧電流変換・電流供給回路135と、を有して構成されている。
【0052】
ここで、電圧電流変換・電流供給回路135に適用可能であって、各データライン群DLjごとに接続される回路構成としては、例えば、図4に示すように、一方の入力端子(負入力(−))に、入力抵抗Rを介して逆極性の階調電圧(−Vpix)が入力され、他方の入力端子(正入力(+))に、入力抵抗Rを介して基準電圧(接地電位)が入力されるとともに、出力端子が帰還抵抗Rを介して一方の入力端子(−)に接続されたオペアンプOP1と、オペアンプOP1の出力端子に出力抵抗Rを介して設けられた接点NAの電位が、一方の入力端子(+)に入力され、出力端子が他方の入力端子(−)に接続されるとともに、出力抵抗Rを介してオペアンプOP1の他方の入力端子(+)に基準電圧(接地電位)を入力し、出力端子が帰還抵抗Rを介して一方の入力端子接続されたオペアンプOP2と、接点NAに、システムコントローラ150から供給される出力イネ−ブル信号OEに基づいてオン/オフ動作し、電流保持回路CHへの信号電流Icの供給状態(本実施形態においては、生成される信号電流Icが負極性となるので、当該電流を引き込む動作)を制御するスイッチング手段SWと、を備えた構成を有している。
【0053】
このような電圧電流変換・電流供給回路135によれば、入力される負極性の階調電圧(−Vpix)に対して、−Ic=(−Vpix)/Rからなる負極性の信号電流Icが生成され、出力イネーブル信号OEに基づくタイミングで、各データライン群DLjに順次供給される。
なお、本実施例に係る電流生成回路CG(電圧電流変換・電流供給回路135)においては、後述する表示画素に設けられる画素駆動回路及び発光素子の回路構成に対応させるために、説明の都合上、負極性の信号電流Icを生成して、該信号電流Ipixを引き込む場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、表示画素に設けられる画素駆動回路及び発光素子の回路構成に応じて、正極性の信号電流Icを生成して、該信号電流Icを流し込む構成を有するものであってもよい。
【0054】
また、電流保持回路CHは、図5に示すように、各データラインごとに並列的に一対設けられ、上記電流生成回路CGから供給される信号電流Icを、個別のタイミングで交互(選択的)に取り込んで保持する電流記憶部CMa、CMbからなる電流記憶回路を複数組(図5では4組)設けた回路群(電流記憶回路31A〜31D)と、電流生成回路CGから供給される、各データラインDLja〜DLjd(すなわち、各行の表示画素EM)に対応した信号電流Icを各組の電流記憶回路31A〜31Dへ順次供給するタイミングを設定するシフトレジスタ部32と、該シフトレジスタ部32から順次出力されるタイミング信号(シフト出力)SR1〜SR4に基づいて、所定のタイミングで各組の電流記憶回路31A〜31Dへの上記信号電流Icの供給状態(供給/遮断)を制御する供給制御スイッチ33A〜33Dと、各組の電流記憶回路31A〜31Dに対応して設けられ、システムコントローラ140から供給されるデータ制御信号である書込メモリ選択信号MSw(後述する読出メモリ選択信号MSrの反転信号)に基づくタイミングで、各組の電流記憶回路31A〜31Dを構成する電流記憶部CMa又はCMbのいずれか一方に上記信号電流Icを、選択的に供給する切換制御を行う複数の入力側メモリ選択スイッチ34A〜34Dと、各組の電流記憶回路31A〜31Dに対応して設けられ、システムコントローラ140から供給されるデータ制御信号である読出メモリ選択信号MSrに基づくタイミングで、からの出力選択信号SEL(データ制御信号)に基づくタイミングで、各組の電流記憶回路31A〜31Dを構成する電流記憶部CMa又はCMbのいずれか一方に保持された信号電流Icを、階調電流Ipixとして各データラインDLja〜DLjdに供給する切換制御を行う複数の出力側メモリ選択スイッチ35A〜35Dと、を備えて構成されている。ここで、シフトレジスタ部32は、システムコントローラ140から供給されるデータ制御信号であるシフトレジスタリセット信号FRM及びシフトクロックDCKに基づいて、特定方向(例えば、図面左方から右方)に順次シフトしつつ生成されたシフト出力が、タイミング信号SR1〜SR4として各供給制御スイッチ33A〜33Dに出力される。
【0055】
このような構成を有するデータドライバ130においては、表示信号生成回路150により映像信号に基づいて生成された表示データ(デジタルデータ)に基づいて、電流生成回路CGにおいて発光素子の輝度階調に応じた電流値を有する信号電流Icを生成し、該信号電流を各データラインDLja〜DLjdに対応する各電流記憶回路31A〜31Dの一方側の電流記憶部(例えば、電流記憶部CMa)に順次取り込んで保持するとともに、先のタイミングで他方側の電流記憶部(例えば、電流記憶部CMb)に保持されていた信号電流Icを階調電流Ipixとして、表示パネル110に配設された各データラインDLja〜DLjdへ一斉に出力する動作を交互かつ連続的に実行する。
【0056】
<電流記憶部>
次いで、上述した電流保持回路に適用される電流記憶部の具体例について説明する。
図6は、本実施例に適用可能な電流記憶部の一具体例を示す回路構成図である。なお、ここでは、本発明に係る表示装置に適用可能な一構成例を示すものにすぎず、この回路構成に何ら限定されるものではない。また、本実施例においては、電流記憶部として、電流成分保持部とカレントミラー回路部からなる構成を示すが、これに限定されるものではなく、例えば、電流成分保持部のみからなる回路構成を有しているものであってもよい。
【0057】
電流保持回路CHの各電流記憶回路31A〜31Dを構成する電流記憶部CMa又はCMbは、例えば、図6に示すように、電流生成回路CGから出力される信号電流Icの電流成分を電圧成分に変換して保持する電流成分保持部31aと、該電流成分保持部31aに保持された後、読み出された電流成分の電流値を設定するカレントミラー回路部31bからなる回路構成を適用することができる。ここで、電流成分保持部31aは、上述した供給制御スイッチ33A〜33D(「供給制御スイッチ33」と総称する)、入力側メモリ選択スイッチ34A〜34D(「入力側メモリ選択スイッチ34」と総称する)及び出力側メモリ選択スイッチ35A〜35D(「出力側メモリ選択スイッチ35」と総称する)を含む構成を示す。
【0058】
電流成分保持部31aは、例えば、図6に示すように、電流生成回路CGにより生成された信号電流Icが供給される入力端子Tin(電流生成回路CGの出力端子に相当する)及び接点N31間にソース及びドレインが接続され、シフトレジスタ部32から供給されるタイミング信号SR1〜SR4(「タイミング信号SR」と総称する)が印加される供給制御端子TMsにゲートが接続されたPMOSトランジスタM31と、接点N31及びN32間にソース及びドレインが接続され、システムコントローラ140から供給される書込メモリ選択信号MSwが印加される書込端子TMwにゲートが接続されたPMOSトランジスタM32と、高電位電源Vdd及び接点N32間に接続された蓄積容量C31と、高電位電源Vdd及び接点N33間にソース及びドレインが接続され、接点N32にゲートが接続されたPMOSトランジスタM33と、接点N33及びN31間にソース及びドレインが接続され、上記書込端子TMwにゲートが接続されたPMOSトランジスタM34と、接点N33及び後段のカレントミラー回路部31bへの出力接点N34間にソース及びドレインが接続され、システムコントローラ140から供給される読出メモリ選択信号MSrが印加される読出端子TMrにゲートが接続されたPMOSトランジスタM35と、を備えた構成を有している。
【0059】
ここで、シフトレジスタ32からのタイミング信号SR(シフト出力)に基づいて、オン/オフ動作するPMOSトランジスタM31は、上述した供給制御スイッチ33を構成する。また、システムコントローラ140からの書込メモリ選択信号MSwに基づいて、オン/オフ動作するPMOSトランジスタM32、M34は、上述した入力側メモリ選択スイッチ34を構成し、読出メモリ選択信号MSrに基づいて、オン/オフ動作するPMOSトランジスタM35は、上述した出力側メモリ選択スイッチ35を構成する。また、高電位電源Vdd及び接点N32間に設けられる蓄積容量C31は、PMOSトランジスタM33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。
【0060】
なお、図6においては、各電流記憶回路31A〜31Dを構成する一対の電流記憶部CMa、CMbのうち、いずれか一方側の回路構成を示すように各制御信号(書込メモリ選択信号MSw、読出メモリ選択信号MSr)を設定したが、後述するように、電流記憶部CMa、CMbは、選択的に電流書込状態と電流読出状態が設定され、同時並行的に電流書込動作及び電流読出動作を実行するように制御されるので、他方側の電流記憶部においては、図6と同等の回路構成において、例えば、書込端子TMwに書込メモリ選択信号MSwの反転信号を印加し、読出端子TMrに読出メモリ選択信号MSrの反転信号を印加するように設定する。
【0061】
また、カレントミラー回路部31bは、例えば、図6に示すように、各々、上記電流成分保持部31aの出力接点N34にコレクタ及びベースが接続され、接点N35にエミッタが接続されたnpnトランジスタQ31、Q32と、接点N35及び低電位電源Vss間に接続された抵抗R31と、出力電流(階調電流Ipix)が出力される出力端子Toutにコレクタが接続され、上記電流成分保持部31aの出力接点N34がベースに接続されたnpnトランジスタQ33と、該npnトランジスタQ33のエミッタ及び低電位電源Vss間に接続された抵抗R32と、を備えた構成を有している。
【0062】
ここで、出力電流(階調電流Ipix)は、上記電流成分保持部31aから出力され、出力接点N34を介して入力された制御電流Idの電流値に対して、カレントミラー回路構成により規定される所定の電流比率に応じた電流値を有するように設定されている。本実施例においては、出力端子Tout(各データラインDLja〜DLjd)に対して負極性の出力電流を供給することにより(すなわち、階調電流Ipixが出力端子Tout側から低電位電源Vss方向に流れるように設定することにより)、電流成分が各データラインDLja〜DLjd(表示画素EM)側から電流保持回路CH方向に引き込まれるように流れる。
【0063】
また、本実施例に示した電流記憶部CMa、CMbにおいては、カレントミラー回路部31bにより制御電流Idの電流値を所定の比率で低減して出力電流(階調電流Ipix)の電流値を規定するように設定することにより(すなわち、電流成分保持部31aから出力される制御電流Idの電流値を、カレントミラー回路部31bにより生成される出力電流の電流値よりも大きく設定することにより)、電流成分保持部31a内部で取り扱う電流値を、階調電流Ipixの電流値よりも大きく設定することができるので、電流成分保持部31aにおける電流書込動作及び電流読出動作に係る処理速度を向上させることができる。
【0064】
<電流記憶部の動作>
次いで、上述したような構成を有する電流記憶部における動作について説明する。
図7は、本実施例に適用可能な電流記憶部の基本動作を示す概念図である。
本実施例に係る電流記憶部における動作は、表示パネルを構成する表示画素の発光駆動サイクルに対して、相互に時間的な重なりが生じない所定のタイミングで、信号電流Icを取り込んで電圧成分として保持(記憶)する電流書込動作と、保持した電圧成分に基づいて、所定の電流値を有する階調電流Ipixを出力する電流読出動作と、を順次繰り返し実行するように設定されている。また、電流記憶回路に並列に設けられた一対の電流記憶部により、一方の電流記憶部において電流書込動作を実行すると期間に、同時並行的に、他方の電流記憶部において電流読出動作を実行するように制御され、実質的に、単一の電流記憶回路により、連続的に電流書込動作を行いつつ、並行して連続的に電流読出動作が実行される。
【0065】
(電流書込動作)
電流書込動作においては、まず、システムコントローラ140から読出端子TMrを介して、ハイレベルの読出メモリ選択信号MSrを印加することにより、出力側メモリ選択スイッチ35としてのPMOSトランジスタM35がオフ動作する。この状態で、電流生成回路31aから表示データD0〜Dmに応じた、負極性の電流成分を有する信号電流Icを、入力端子Tinを介して供給するとともに、システムコントローラ140から書込端子TMwを介して、所定のタイミングでローレベルの書込メモリ選択信号MSwを印加することにより、入力側メモリ選択スイッチ34としてのPMOSトランジスタM32、M34がオン動作する。なお、この電流書込動作においては、シフトレジスタ部32から供給制御端子TMsを介して、ローレベルのタイミング信号SRを印加することにより、供給制御スイッチ33としてのPMOSトランジスタM31がオン動作する。
【0066】
これにより、接点N32(すなわち、PMOSトランジスタM33のゲート端子及び蓄積容量C31の一端)に負極性を有する信号電流Icに応じたローレベルの電圧レベルが印加されて、高電位電源Vdd及び接点N32間(PMOSトランジスタM33のゲート−ソース間)に電位差が生じることにより、PMOSトランジスタM33がオン動作し、図7(a)に示すように、高電位電源VddからPMOSトランジスタM33、M34及びM31を介して入力端子Tin方向に、信号電流Icと同等の書込電流Iwが引き込まれるように流れる。
【0067】
このとき、蓄積容量C31には、高電位電源Vdd及び接点N32間(PMOSトランジスタM33のゲート−ソース間)に生じた電位差に対応する電荷が蓄積され、電圧成分として保持される。ここで、蓄積容量C31に蓄積された電荷(電圧成分)は、電流書込動作の終了により、システムコントローラ140から書込端子TMwを介して、ハイレベルの書込メモリ選択信号MSwが印加され、PMOSトランジスタM32、M34がオフ動作して、上記書込電流Iwの引き込みが停止された後においても保持される。
【0068】
(電流読出動作)
次いで、電流書込動作終了後の階調電流の出力動作(電流読出動作)においては、システムコントローラ140から読出端子TMrを介して、ローレベルの読出メモリ選択信号MSrを印加することにより、PMOSトランジスタM35がオン動作する。また、このとき、上述したように、書込端子TMwを介して、ハイレベルの書込メモリ選択信号MSwが印加されることにより、PMOSトランジスタM32、M34がオフ動作する。なお、この電流読出動作においては、シフトレジスタ部32から供給制御端子TMsを介して、ハイレベルのタイミング信号SRを印加することにより、PMOSトランジスタM31がオフ動作する。
【0069】
ここで、蓄積容量C31に保持された電圧成分により、PMOSトランジスタM33のゲート−ソース間に電流書込動作時と同等の電位差が生じているので、図7(b)に示すように、高電位電源VddからPMOSトランジスタM33、M35を介して出力接点N34(カレントミラー回路部31b)方向に、上記書込電流Iw(≒信号電流Ic)と同等の電流値を有する制御電流Idが流れる。
【0070】
これにより、カレントミラー回路部31bに入力された制御電流Idは、カレントミラー回路構成により規定される所定の電流比率に応じた電流値を有する階調電流Ipixに変換されて、出力端子Tout及び各データラインDLja〜DLjdを介して、負荷である表示画素EMに供給される。ここで、階調電流Ipixは、電流読出動作の終了により、システムコントローラ140から読出端子TMrを介して、ハイレベルの読出メモリ選択信号MSrが印加されることにより、PMOSトランジスタM35がオフ動作して、カレントミラー回路部31bへの供給が停止される。
【0071】
<表示装置の駆動制御方法>
次に、上述した構成を有する表示装置における駆動制御動作(駆動制御方法)について、具体的に説明する。
図8は、本実施形態に係る表示装置における駆動制御動作(駆動制御方法)を説明するタイミングチャートである。ここでは、上述した表示装置の各構成を適宜参照しながら説明する。
上述したような構成を有する表示装置において、まず、表示信号生成回路150により、映像信号から表示パネル110を構成する各表示画素(発光素子)EMを所定の輝度階調で発光動作させるためのデジタルデータからなる表示データが抽出されて、表示パネル110の各行ごとにシリアルデータとしてデータドライバ130に順次供給される。
【0072】
データドライバ130に供給された表示データ(デジタルデータ)は、電流生成回路CGにおいて、システムコントローラ140から供給されるデータ制御信号に基づくタイミングで、上記表示データに応じた信号電流Icに変換され、表示パネル110に配設された各データライン群DLjに対応して設けられた各電流保持回路CHに出力される。ここで、電流生成回路CGから電流保持回路CHに出力される信号電流Icは、表示パネル110の各列に対応するデータライン群DLj単位であって、例えば、該データライン群DLjを構成する各データラインDLja〜DLjdに接続された各表示画素EMの行番号に対応するように、時系列的に出力される。
【0073】
電流保持回路CHにおいては、図8に示すように、各列ごとの複数行(4行)に配置された表示画素EMに対応する上記信号電流Icを順次取り込んで、シフトレジスタ部32から出力される供給制御信号SR1〜SR4の入力タイミングで、供給制御スイッチ33A〜33Dのうち、いずれかがオン動作して、電流書込動作が実行される電流記憶回路(例えば、電流記憶回路31A)が選択され、さらに、システムコントローラ140から供給される書込メモリ選択信号MSwに基づいて、入力側メモリ選択スイッチ34Aが切り換え制御されて、当該選択された電流記憶回路31Aを構成する一対の電流記憶部CMa、CMbのうち、いずれか一方の電流記憶部(例えば、電流記憶部CMa)が選択される。
【0074】
これにより、電流生成回路CGから電流保持回路CHに供給された信号電流Ic(図8に示したデータライン群DLj用信号電流Ic)のうち、電流記憶回路31Aに対応するデータラインDLjaに接続された、特定の行の表示画素EMに対応する電流成分が特定のタイミングで電流記憶部CMaに供給されて保持される。このような電流書込動作を、シフトレジスタ部32から出力される供給制御信号SR1〜SR4の入力タイミングで、電流保持回路CHに設けられた各電流記憶回路31B〜31Dを順次選択して実行することにより、当該電流保持回路CHが接続された特定の列のデータライン群DLjに接続された4行分の表示画素EMの電流成分が各電流記憶部CMaに順次保持される。
したがって、電流生成回路CGから各列のデータライン群DLjごとに出力される信号電流Icを、各電流保持回路CHに設けられた複数の電流記憶回路31A〜31Dに順次保持することにより、表示パネル110に配置された複数行(4行)全列分の表示画素EMに対応する電流成分が同時並行的に保持(記憶)される。
【0075】
また、この電流書込動作が実行されている動作期間においては、図8に示すように、上述した電流記憶部の動作においても説明したように、システムコントローラ140から上記書込メモリ選択信号MSwの反転信号となる読出メモリ選択信号MSrが各電流保持回路CHに供給されることにより、出力側メモリ選択スイッチ35A〜35Dが切り換え制御され、各電流記憶回路31A〜31Dを構成する一対の電流記憶部CMa、CMbのうち、上記電流書込動作に選択されていない他方側の電流記憶部(例えば、電流記憶部CMb)が選択される。
これにより、当該電流書込動作の実行期間に先立って、各電流記憶部CMbに書込み、保持されていた電流成分が読み出され、階調電流Ipix(図8に示したデータライン群DLj用階調電流Ipix)として、各電流保持部CHから各列のデータライン群DLjを構成する各データラインDLja〜DLjdに、同一のタイミングで一斉に出力される(電流読出動作)。
【0076】
したがって、電流保持回路CHから各列のデータライン群DLjを介して階調電流Ipixを出力し、システムコントローラ140から供給される走査制御信号に基づくタイミングで、図8に示すように、走査ドライバ120の特定のシフトブロックSB(i−1)から選択レベルの走査信号Vselを走査ライン群SL(i−1)に印加することにより、当該走査ライン群SL(i−1)を構成する各走査ラインSLia、SLibに接続された全ての選択トランジスタTrselがオン動作して、複数行(4行)の表示画素EMに、上記各データラインDLja〜DLjdを介して供給された階調電流Ipixが取り込まれ、各表示画素EMが該階調電流Ipixに基づく所定の輝度階調で発光動作する。
【0077】
次いで、システムコントローラ140からシフトレジスタ部32にシフトレジスタリセット信号FRMを印加して、シフトレジスタ部32をリセットした後、上述した一連の電流書込動作を各電流記憶回路31A〜31Dの他方側の電流記憶部CMbに対して実行するとともに、同時並行的に、電流読出動作を各電流記憶回路31A〜31Dの一方側の電流記憶部CMaに対して実行する。
すなわち、図8に示すように、電流生成回路CGにより生成された表示データに応じた信号電流Icは、各列ごとに電流保持回路CHに順次取り込まれ、供給制御信号SR1〜SR4の入力タイミング及び書込メモリ選択信号MSwに基づいて、選択状態に設定された各電流記憶回路31A〜31Dの他方側の電流記憶部CMbに順次保持される。
【0078】
また、このとき、上記書込メモリ選択信号MSwの反転信号となる読出メモリ選択信号MSrが各電流保持回路CHに供給されることにより、各電流記憶回路31A〜31Dの一方側の電流記憶部CMaに、上記電流書込動作により保持されていた電流成分が読み出され、階調電流Ipixとして各列のデータライン群DLj一斉に出力される。
これにより、各電流記憶回路31A〜31Dに設けられた一対の電流記憶部CMa、CMbに、電流書込動作及び電流読出動作を同時並行的に実行する制御を、所定の動作周期ごとに交互に繰り返すことにより、電流生成回路CGから出力される、表示データに対応した信号電流Icが、実質的に、連続的に電流保持部に取り込み保持されて、階調電流Ipixとして複数行の表示画素に一斉に供給される動作が実行される。
【0079】
このように、本実施形態においては、複数の表示画素が2次元配列された表示パネルについて、走査ドライバから単一の走査信号を印加することにより、複数行分(4行分)の表示画素を一括して選択状態に設定するように構成され、かつ、データドライバにより当該複数行の表示画素に対応する表示データを順次取り込んで保持し、所定のタイミング(例えば、1走査期間)で、一括して階調電流を供給するように構成されている。
これにより、単一の走査タイミングで駆動される走査ライン数(選択される表示画素の行数)を複数倍にすることができるので、1走査ラインに1走査信号を印加する周知の駆動制御方法に比較して、階調電流の表示画素への書込時間を実質的に複数倍(4倍)に長く設定することができ、例えば、低階調の表示データに基づく、小さい電流値を有する階調電流を表示画素に書き込む場合であっても、データラインの配線容量を所定の電圧まで充分に充電することができる。
【0080】
しがって、各表示画素への表示データの書込時間を充分に長く確保することができるので、表示パネルを大型化した場合や高精細化した場合、あるいは、低階調表示時であっても、表示データの書込不足を解消して、各表示画素を表示データに応じた適切な輝度階調で発光動作することができ、表示パネル内で発生する輝度傾斜(表示ムラ)を大幅に低減して表示画質の向上を図ることができる。
なお、本実施形態においては、説明の都合上、4行分の表示画素に接続された走査ライン群に、単一の走査信号を印加して、各表示画素を選択状態に設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、上述したように、表示パネルを構成する全行(n行)の表示画素に接続された走査ライン群に対して、単一の走査信号を印加して、1画面(全行)分の表示画素を一括して選択状態に設定するものであってもよい。
【0081】
<書込特性の検証>
ここで、上述したような構成を有する表示装置における表示データの書込特性について検証する。
図9は、本実施形態に係る表示装置における表示データの書込特性(書込時間と書込率の関係)を説明するためのシミュレーション結果である。ここで、図9に示すシミュレーション結果は、水平画素数1365、垂直画素数768、データラインの配線容量19.9pFを有する37インチサイズの表示パネルをモデルにして書込時間(パルス幅)を順次変化させた場合の書込特性の変化を示すものである。
【0082】
図9に示すように、表示画素に書き込む表示データの階調に対する、当該表示データの書込率の相関関係を示す特性曲線T(1)〜T(12)、は、書込時間が標準状態(22μsec)に対して2倍(44μsec)、4倍(88μsec)、6倍(132μsec)、・・・と長くなるほど、最低階調に近似する程度の低階調の表示データを書き込む場合であっても、概ね100%の書込率が得られることが判明した。
【0083】
したがって、上述した実施形態に示したように、複数行(例えば、4行)分の表示画素を単一の走査信号により選択状態に設定する(駆動する)場合には、比較的低階調の表示データを表示画素に書き込む場合であっても、書込時間を複数倍(例えば、4倍)に設定することができるので、概ね100%に近似する書込率を実現することができ、表示パネルの大型化及び高精細化に良好に対応することができる。
【0084】
<表示画素の具体回路例>
次いで、上述した表示画素に適用される具体回路例について、図面を参照して説明する。
図10は、本発明に係る表示装置に適用可能な表示画素(画素駆動回路、発光素子)の具体回路例を示す回路構成図であり、図11は、本実施例に係る画素駆動回路の駆動制御動作を示す概念図である。図12は、本実施例に係る表示画素を適用した表示装置の表示駆動動作を示すタイミングチャ−トである。また、図13は、本実施例に係る表示画素を適用した表示装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【0085】
本実施例に係る表示画素EM(選択トランジスタを含む)は、図10に示すように、概略、上述した走査ドライバ120から印加される走査信号Vselに基づいて表示画素EMを選択状態に設定し、該選択状態においてデータドライバ130から供給される階調電流Ipixを取り込み、該階調電流Ipixに応じた発光駆動電流を発光素子に流す画素駆動回路(発光駆動回路)DCと、画素駆動回路DCから供給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有機EL素子OEL等の電流制御型の発光素子と、を有して構成されている。
【0086】
画素駆動回路DCは、例えば、図10に示すように、ゲート端子が走査ラインSLに、ソース端子が電源ラインVLに、ドレイン端子が接点N1に各々接続されたnチャネル型の薄膜トランジスタTr11と、ゲート端子が走査ラインSLに、ソース端子及びドレイン端子がデータラインDL及び接点N12に各々接続されたnチャネル型の薄膜トランジスタTr12と、ゲート端子が接点N11に、ソース端子及びドレイン端子が電源ラインVL及び接点N12に各々接続されたnチャネル型の薄膜トランジスタTr13と、接点N11及び接点N12間に接続されたコンデンサCsと、を備えた構成を有し、有機EL素子OELのアノード端子が接点N12に、カソード端子が接地電位に各々接続されている。ここで、コンデンサCsは、薄膜トランジスタ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。また、薄膜トランジスタTr12は、図2に示した選択トランジスタTrselに相当する。
【0087】
このような構成を有する画素駆動回路DCにおける発光素子(有機EL素子OEL)の発光駆動制御は、例えば、図12に示すように、一走査期間Tscを1サイクルとして、該一走査期間Tsc内に、特定の走査ライン群SLiに接続された複数行の表示画素を選択して表示データに対応する階調電流Ipixを書き込み、電圧成分として保持する選択期間(書込動作期間)Tseと、該選択期間Tseに書き込み、保持された電圧成分に基づいて、上記表示データに応じた発光駆動電流を有機EL素子OELに供給して、所定の輝度階調で発光動作させる非選択期間(発光動作期間)Tnseと、を設定することにより実行される(Tsc=Tse+Tnse)。ここで、複数行の表示画素EMが接続された各走査ライン群SLiごとに設定される選択期間Tseは、相互に時間的な重なりが生じないように設定される。
【0088】
(選択期間)
すなわち、表示画素の選択期間Tseにおいては、図12に示すように、まず、走査ドライバ120から特定の走査ライン群SLiに対して、ハイレベルの走査信号Vsel(Vslh)が印加されて複数行の表示画素が一括して選択状態に設定されるとともに、当該複数行の表示画素の電源ラインVLに対して、ローレベルの電源電圧Vsclが印加される。また、このタイミングに同期して、データドライバ130から当該複数行の表示画素に対応する負極性の階調電流(−Ipix)が各データライン群DLjに供給される。
【0089】
これにより、画素駆動回路DCを構成する薄膜トランジスタTr11及びTr12がオン動作して、ローレベルの電源電圧Vsc(Vscl)が接点N11(すなわち、薄膜トランジスタTr13のゲート端子及びコンデンサCsの一端)に印加されるとともに、データラインDLを介して負極性の階調電流(−Ipix)を引き込む動作が行われることにより、ローレベルの電源電圧Vsclよりも低電位の電圧レベルが接点N12(すなわち、薄膜トランジスタTr13のソース端子及びコンデンサCsの他端)に印加される。
【0090】
このように、接点N11及びN12間(薄膜トランジスタTr13のゲート−ソース間)に電位差が生じることにより、薄膜トランジスタTr13がオン動作して、図11(a)に示すように、電源ラインVLから薄膜トランジスタTr13、接点N12、薄膜トランジスタTr12、データラインDLを介して、データドライバ130に、階調電流Ipixに対応した書込電流Iaが流れる。
【0091】
このとき、コンデンサCsには、接点N11及びN12間(薄膜トランジスタのTr13のゲート−ソース間)に生じた電位差に対応する電荷が蓄積され、電圧成分として保持される(充電される)。また、電源ラインVLには、接地電位以下の電圧レベルを有する電源電圧Vsclが印加され、さらに、書込電流IaがデータラインDL方向に流れるように制御されていることから、有機EL素子OELのアノード端子(接点N12)に印加される電位はカソード端子の電位(接地電位)よりも低くなり、有機EL素子OELに逆バイアス電圧が印加されていることになるため、有機EL素子OELには駆動電流が流れず、発光動作は行われない。
【0092】
(非選択期間)
次いで、選択期間Tse終了後の非選択期間Tnseにおいては、図12に示すように、走査ドライバ120から特定の走査ライン群SLiに対して、ローレベルの走査信号Vsel(Vsll)が印加されて複数行の表示画素が非選択状態に設定されるとともに、当該複数行の表示画素の電源ラインVLに対して、ハイレベルの電源電圧Vschが印加される。また、このタイミングに同期して、データドライバ130による階調電流Ipixの引き込み動作が停止される。
【0093】
これにより、画素駆動回路DCを構成する薄膜トランジスタTr11及びTr12がオフ動作して、接点N11(すなわち、薄膜トランジスタTr13のゲート端子及びコンデンサCsの一端)への電源電圧Vscの印加が遮断されるとともに、接点N12(すなわち、薄膜トランジスタTr13のソース端子及びコンデンサCsの他端)へのデータドライバ130による階調電流Ipixの引き込み動作に起因する電圧レベルの印加が遮断されるので、コンデンサCsは、上述した選択期間において蓄積された電荷を保持する。
【0094】
このように、コンデンサCsが書込動作時の充電電圧を保持することにより、接点N11及びN12間(薄膜トランジスタのTr13のゲート−ソース間)の電位差が保持されることになり、薄膜トランジスタTr13はオン状態を維持する。また、電源ラインVLには、接地電位よりも高い電圧レベルを有する電源電圧Vsc(Vsch)が印加されるので、有機EL素子OELのアノード端子(接点N2)に印加される電位はカソード端子の電位(接地電位)よりも高くなる。
【0095】
したがって、図11(b)に示すように、電源ラインVLから薄膜トランジスタTr13、接点N12を介して、有機EL素子OELに順バイアス方向に所定の発光駆動電流Ibが流れ、有機EL素子OELが発光する。ここで、コンデンサCsにより保持される電位差(充電電圧)は、薄膜トランジスタTr13において階調電流Ipixに対応した書込電流Iaを流下させる場合の電位差に相当するので、有機EL素子OELに流下する発光駆動電流Ibは、上記書込電流Iaと同等の電流値を有することになる。これにより、選択期間Tse後の非選択期間Tnseにおいては、選択期間Tseに書き込まれた表示データ(階調電流Ipix)に対応する電圧成分に基づいて、薄膜トランジスタTr13を介して、駆動電流が継続的に供給されることになり、有機EL素子OELは表示データに対応する輝度階調で発光する動作を継続する。
【0096】
そして、上述した一連の動作を、図12に示すように、表示パネル110を構成する全ての走査ライン群SLiについて順次繰り返し実行することにより、表示パネル1画面分の表示データが書き込まれて、所定の輝度階調で発光し、所望の画像情報が表示される。
ここで、本実施例に係る画素駆動回路DCに適用される薄膜トランジスタTr11〜Tr13については、特に限定するものではないが、薄膜トランジスタTr11〜Tr13を全てnチャネル型の薄膜トランジスタにて構成することができるため、nチャネル型アモルファスシリコンTFTを良好に適用することができる。その場合、すでに確立された製造技術を適用して、動作特性の安定した画素駆動回路を比較的安価に製造することができる。
【0097】
また、上述したような回路構成を有する画素駆動回路DCによれば、表示画質の高精細化に伴って、各走査ライン群SLiごとの選択期間が短く設定された場合であっても、表示データの輝度階調に応じた比較的大きな電流値を有する階調電流Ipixをデータドライバ130により引き込むように流して、有機EL素子OELを発光動作させるための発光制御トランジスタ(薄膜トランジスタTr13)のゲート−ソース間に付設されたコンデンサCsに階調電流Ipixに対応した電圧を良好に充電する(書き込む)ことができるので、表示データの書き込み速度を向上させて表示応答特性の改善を図ることができる。
【0098】
ここで、本実施例に係る画素駆動回路DCにおいて電源ラインVLに所定の電源電圧Vcsを印加する構成としては、例えば、図13に示すように、表示パネル110の走査ライン群SLiを構成する各走査ラインに並行に配設された複数の電源ラインVLからなる電源ライン群VLiを接続した電源ドライバ160を備え、システムコントローラ140から供給される電源制御信号に基づいて、走査ドライバ120から出力される走査信号Vselに同期する所定のタイミングで、電源ドライバ160から所定の電圧値を有する電源電圧Vcsに印加するようにした構成を良好に適用することができる。
【0099】
なお、上述した表示画素においては、画素駆動回路として3個の薄膜トランジスタを備え、データラインを介してデータドライバ方向に階調電流を引き込む形態の電流印加方式に対応し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、少なくとも、電流印加方式を適用した画素駆動回路を備えた表示装置であって、発光素子への駆動電流の供給を制御する発光制御トランジスタ、及び、階調電流の書込動作を制御する書込制御トランジスタを有し、表示データに応じた階調電流(書込電流)を保持した後、該階調電流に基づいて、上記発光制御トランジスタをオン動作させて発光駆動電流を供給して、発光素子を所定の輝度階調で発光させるものであれば、他の回路構成を有するものであればよく、例えば、4個の薄膜トランジスタを備えた回路構成を有するものであってもよく、さらには、データドライバからデータラインに階調電流を印加する(流し込む)形態の回路構成を有するものであってもよい。
【0100】
また、上述した実施例においては、表示画素を構成する発光素子として、有機EL素子を適用した構成を示したが、本発明に係る表示装置はこれに限るものではなく、供給される発光駆動電流の電流値に応じて所定の輝度階調で発光動作する電流制御型の発光素子であれば、上述した有機EL素子の他に、例えば、発光ダイオードやその他の発光素子を良好に適用することができる。
【0101】
(有機EL素子の発光構造)
ここで、上述した実施例に係る表示画素に適用可能な有機EL素子の構造について、さらに詳しく説明する。
図14は、本発明に係る表示装置の表示画素に適用可能な有機EL素子の構造を示す概略断面図である。
【0102】
上述したように、本実施形態に係る表示装置においては、表示パネルに配列された複数行(例えば、k行)の表示画素ごとに、単一の走査信号が印加される各走査ライン群に接続され、該複数行の表示画素に対応するように、各々複数本(k本)のデータラインからなるデータライン群が列方向に配設された構成を有している。すなわち、各表示画素相互の列間の領域に配設されるデータライン数は、周知の表示パネル(各列ごとに1本のデータラインが配設された構成)に比較して、複数倍(k倍)に増加し、上記列間に設けられる配線形成領域が大幅に増大することになる。
【0103】
ここで、周知のように、有機EL素子は、概略、図14(a)に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板11の一面側に、ITO(Indium Thin Oxide)等の透明電極材料からなるアノード電極(陽極)12aと、有機化合物等の発光材料からなる有機EL層(発光層)13と、金属材料からなる反射特性を有するカソード電極(陰極)14aが順次積層された構成を有している。ここで、図14(a)中、15は有機EL素子を発光駆動するための各信号(走査信号、階調電流、電源電圧等)が供給される金属配線層である。
【0104】
このような有機EL素子OELにおいて、図14(a)に示すように、直流電圧源からアノード電極12aに正電圧、カソード電極14aに負電圧を印加して直流電流を流すことにより、有機EL層13内でホールと電子が再結合する際のエネルギーが光hνとして放射される。この光hνは、透明なアノード電極12aを透過して絶縁性基板11方向に放出されることから、このような構成を有する有機EL素子OELの発光構造は、ボトムエミッション構造と呼ばれている。
【0105】
このようなボトムエミッション構造を有する有機EL素子OELを本実施形態に係る表示装置(表示画素)に適用した場合、上述したように、データライン数が大幅に増加するため、有機EL素子(アノード電極12a、カソード電極14a及び有機EL層13からなる構成)と絶縁性基板11間に配設される配線層15が多くなり、有機EL層13から放射される光hνがデータライン(配線層15)に遮断されて、表示パネルの開口率が低下するという影響を受ける。
【0106】
そこで、本実施形態においては、有機EL素子との構造として、図14(b)に示すように、絶縁性基板11の一面側に、金属材料からなる反射特性を有するアノード電極12bと、有機EL層13と、ITO等の透明電極材料からなるカソード電極14bが順次積層された構成を有し、アノード電極12bに正電圧、カソード電極14bに負電圧を印加して直流電流を流すことにより、透明なカソード電極14bを透過して光hνを放射する、いわゆる、トップエミッション構造を適用する。
これによれば、有機EL素子OELを発光駆動するための配線層15が形成される絶縁性基板11側とは反対方向に、光hνが放射されるので、データライン数が増加して配線形成領域が増大した場合であっても、表示パネルの開口率が低下することなく、表面輝度が高く、表示画質が良好な表示パネルを実現することができる。
【0107】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る表示駆動装置及び該表示駆動装置を備えた表示装置並びにその駆動制御方法によれば、表示信号(表示データ)に応じた階調電流を各表示画素に印加することにより、各表示画素の発光素子を所定の輝度階調で発光動作させて、所望の画像情報を表示パネルに表示する表示装置において、表示パネルに2次元配列された表示画素について、走査ドライバから単一の走査信号を印加することにより、特定の複数行分の表示画素を一括して選択状態に設定とともに、電源駆動回路により当該表示画素を非発光状態とし、また、データドライバにおいて、電流生成手段より、当該特定の複数行の表示画素に対応する表示データ(信号電流)を時系列データとして順次出力し、これを、表示パネルの列毎に設けられた複数の電流記憶手段に、特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持し、所定のタイミング(例えば、1走査期間)で一括して、上記選択状態に設定された特定の複数行の表示画素に対して、階調電流として供給し、非選択状態に設定された表示画素に対して、電源駆動回路(電源駆動手段)により当該表示画素が発光動作状態とすることができるので、1走査ラインに1走査信号を印加して1行の表示画素を選択状態に設定する周知の駆動制御方法に比較して、階調電流の表示画素への書込時間を実質的に複数倍(k倍)に長く設定することができる。
【0108】
したがって、各表示画素への表示データの書込時間を充分に長く確保することができるので、表示パネルを大型化した場合や高精細化した場合、あるいは、低階調表示時であっても、データライン(信号線)の配線容量に起因する表示データの書込不足を解消して、各表示画素を表示データに応じた適切な輝度階調で発光動作することができ、表示パネル内で発生する輝度傾斜(表示ムラ)を低減して表示画質の向上を図ることができる。
【0109】
また、本発明に係る表示駆動装置及び表示装置においては、複数行の表示画素に対応して配設されたデータライン群ごとに接続される電流記憶回路(電流記憶手段)が、並列に配置された一対の電流記憶部を備え、一方の電流記憶部に表示データに基づく信号電流を保持する動作期間に、他方の電流記憶部に先のタイミングで保持した信号電流に基づく階調電流を各表示画素に出力する動作を、同時に並行して実行することができるので、単一の電流記憶回路により、連続的に電流書込動作を行いつつ、並行して連続的に電流読出動作を実行することができ、実質的に、各動作期間を長くして、表示画素への階調電流の供給時間を長くすることができる。
【0110】
さらに、本発明に係る表示装置においては、各表示画素に設けられる発光素子として、トップエミッション構造を有する有機EL素子を適用することができるので、複数行の表示画素に対応して、階調電流を一括して供給するためのデータライン数が増加した場合であっても、有機から発光される光が当該配線層により遮断されることがなく、表示パネルの開口率が低下することなく、表面輝度が高く、表示画質が良好な表示パネルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表示装置の基本構成を示す概略ブロック図である。
【図2】本実施形態に係る表示装置の要部構成を示す概略構成図である。
【図3】本発明に係る表示装置のデータドライバに適用可能な電流生成回路を示すブロック図である。
【図4】本発明に係る表示装置のデータドライバに適用可能な電圧電流変換・電流供給回路の一例を示す回路構成図である。
【図5】本発明に係る表示装置のデータドライバに適用可能な電流保持回路の一例を示す概略構成図である。
【図6】本実施例に適用可能な電流記憶部の一具体例を示す回路構成図である。
【図7】本実施例に適用可能な電流記憶部の基本動作を示す概念図である。
【図8】本実施形態に係る表示装置における駆動制御動作(駆動制御方法)を説明するタイミングチャートである。
【図9】本実施形態に係る表示装置における表示データの書込特性(書込時間と書込率の関係)を説明するためのシミュレーション結果である。
【図10】本発明に係る表示装置に適用可能な表示画素(画素駆動回路、発光素子)の具体回路例を示す回路構成図である。
【図11】本実施例に係る画素駆動回路の駆動制御動作を示す概念図である。
【図12】本実施例に係る表示画素を適用した表示装置の表示駆動動作を示すタイミングチャ−トである。
【図13】本実施例に係る表示画素を適用した表示装置の一構成例を示す概略ブロック図である。
【図14】本発明に係る表示装置の表示画素に適用可能な有機EL素子の構造を示す概略断面図である。
【図15】従来技術における発光素子型ディスプレイに適用される表示画素の構成例を示す等価回路図である。
【図16】従来の表示装置における表示データの書込特性への影響(書込階調に対する書込率の変化)を説明するためのシミュレーション結果である。
【図17】従来の表示装置における配線容量の書込特性への影響(表示パネル上の位置に対する書込率の変化)を説明するためのシミュレーション結果である。
【符号の説明】
31A〜31D 電流記憶回路
33A〜33D 供給制御スイッチ
34A〜34D 入力側メモリ選択スイッチ
35A〜35D 出力側メモリ選択スイッチ
CMa、CMb 電流記憶部
100 表示装置
110 表示パネル
120 走査ドライバ
130 データドライバ
140 システムコントローラ
150 表示信号生成回路
CG 電流生成回路
CH 電流保持回路
EM 表示画素
SLi 走査ライン群
DLi データライン群
Claims (17)
- 表示パネルに接続され、該表示パネルを構成する2次元配列された複数の表示画素に対して、表示データに基づく階調信号を供給することにより、前記各表示画素を所望の輝度階調で発光動作させる表示駆動装置において、
少なくとも、
前記表示パネルに配列された特定の複数行の前記表示画素ごとに順次選択状態に設定する画素選択手段と、
前記表示データに基づいて前記各表示画素の輝度階調を制御する所定の電流値を有する、前記特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の前記表示画素の各々に対応する信号電流を生成し、時系列データとして順次出力する電流生成手段と、
前記表示パネルの列毎に設けられ、前記電流生成手段から時系列データとして出力される前記信号電流を、前記特定の複数行の表示画素の各列の前記所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持し、所定のタイミングで前記保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記表示パネルの前記特定の複数行の表示画素の各々に対して一斉に出力する複数の電流記憶手段と、
前記画素選択手段により選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作しない電源電圧を供給し、前記画素選択手段により非選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作する電源電圧を供給する電源駆動手段と、
を備えたことを特徴とする表示駆動装置。 - 前記画素選択手段は、前記表示パネルに配列された前記特定の複数行の表示画素に接続された複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記特定の複数行の表示画素を同時に選択状態に設定することを特徴とする請求項1記載の表示駆動装置。
- 前記画素選択手段は、前記表示パネルを構成する全ての行の前記表示画素に接続された複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記表示パネルを構成する全ての前記表示画素を同時に選択状態に設定することを特徴とする請求項1記載の表示駆動装置。
- 前記複数の電流記憶手段は、前記選択状態に設定された前記特定の複数行の表示画素の各々に対して、前記階調電流を個別の信号線を介して同時に供給することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の表示駆動装置。
- 前記電流記憶手段は、第1のタイミングで、前記電流生成手段から出力される前記信号電流に対応する電圧成分を保持し、第2のタイミングで、前記電圧成分に対応する電流を、前記階調電流として出力することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の表示駆動装置。
- 前記電流記憶手段は、各々、並列に配置された一対の電流記憶部を備え、
一方の電流記憶部に前記電流生成手段から出力される前記信号電流を取り込み保持する動作と、他方の電流記憶部に保持した前記信号電流に基づく前記階調電流を前記表示画素に出力する動作を、同時に並行して実行するように制御され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表示駆動装置。 - 表示パネルの行方向に配設された複数の走査線及び列方向に配設された複数の信号線の各交点近傍に配列された複数の表示画素に対して、表示データに応じた所定の電流値を有する階調電流を供給することにより、前記表示画素を所定の輝度階調で発光動作させて、前記表示パネルに所望の画像情報を表示する表示装置において、
少なくとも、
前記表示パネルに配列された特定の複数行の前記表示画素に接続された複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記特定の複数行の走査線に接続された前記表示画素ごとに順次選択状態に設定する走査駆動回路と、
前記表示データに基づいて前記各表示画素の輝度階調を制御する所定の電流値を有する、前記特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の前記表示画素の各々に対応する信号電流を生成し、時系列データとして順次出力する電流生成手段と、前記表示パネルの列毎に設けられ、前記電流生成手段から時系列データとして出力される前記信号電流を、前記特定の複数行の表示画素の各列の前記所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持し、前記保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記走査駆動回路により選択状態に設定される前記特定の複数行の表示画素の各々に対して、個別の信号線を介して一斉に出力する複数の電流記憶手段と、を備えた信号駆動回路と、
前記走査駆動回路により選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作しない電源電圧を供給し、前記走査駆動回路により非選択状態に設定される前記表示画素に対して当該表示画素が発光動作する電源電圧を供給する電源駆動回路と、
を具備することを特徴とする表示装置。 - 前記走査駆動回路は、前記表示パネルを構成する全ての行の前記表示画素に接続された前記複数の走査線に対して、単一の走査信号を印加することにより、前記表示パネルを構成する全ての前記表示画素を同時に選択状態に設定することを特徴とする請求項7記載の表示装置。
- 前記電流記憶手段は、第1のタイミングで、前記電流生成手段から出力される前記信号電流に対応する電圧成分を保持し、第2のタイミングで、前記電圧成分に対応する電流を、前記階調電流として出力することを特徴とする請求項7又は8記載の表示装置。
- 前記電流記憶手段は、各々、並列に配置された一対の電流記憶部を備え、
一方の電流記憶部に前記電流生成手段から出力される前記信号電流を取り込み保持する動作と、他方の電流記憶部に保持した前記信号電流に基づく前記階調電流を前記表示画素に出力する動作を、同時に並行して実行するように制御されることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の表示装置。 - 前記電流記憶手段から前記特定の複数行の表示画素における同一列に配列される表示画素の各々に対して前記階調電流を供給する複数の前記信号線は、前記表示パネルに配列された前記表示画素相互の列間の領域に配設されていることを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載の表示装置。
- 前記表示パネルに配列された前記表示画素は、
前記階調電流に基づいて所定の発光駆動電流を生成する発光駆動回路と、
該発光駆動回路から供給される前記発光駆動電流の電流値に基づいて、所定の輝度階調で発光動作する電流制御型の発光素子と、
を備えることを特徴とする請求項7乃至11のいずれかに記載の表示装置。 - 前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセント素子であることを特徴とする請求項7乃至12のいずれかに記載の表示装置。
- 前記発光素子は、基板の一面側に、前記表示画素に接続された前記走査線及び前記信号線が形成された配線層上に、前記有機エレクトロルミネッセント素子が形成され、前記階調電流に基づく発光動作により放射される光が、前記基板とは反対方向に放出されるトップエミッション構造を有していることを特徴とする請求項13記載の表示装置。
- 行及び列方向に延伸して配設された複数の走査線及び信号線の各交点に、複数の表示画素が配列された表示パネルと、所定のタイミングで前記表示パネルの各行の前記表示画素に走査信号を印加して、選択状態に設定する走査駆動回路と、所望の画像情報を表示するための表示データに応じた階調電流を生成し、前記選択状態に設定された行の前記表示画素に供給する信号駆動回路と、前記各表示画素に、当該表示画素の発光動作を制御する電源電圧を供給する電源駆動回路と、を備え、前記表示画素の各々に、前記階調電流を供給することにより、前記表示画素を所定の輝度階調で発光動作させて、前記表示パネルに所望の画像情報を表示する表示装置の駆動制御方法において、
前記走査駆動回路は、前記表示パネルに配列された特定の複数行の前記表示画素ごとに順次選択状態に設定する手段を有し、
前記表示データに基づいて前記各表示画素の輝度階調を制御する所定の電流値を有する、前記特定の複数行の表示画素における各列の所定の数の前記表示画素の各々に対応する信号電流を生成し、時系列データとして順次出力するステップと、
時系列データとして出力される前記信号電流を、前記表示パネルの各列に対応して、並行して、前記特定の複数行の表示画素の各列の前記所定の数の表示画素の各々に対応するごとに順次取り込んで保持するステップと、
前記特定の複数行の表示画素ごとに同時に選択状態に設定するステップと、
前記選択状態に設定される前記特定の複数行の表示画素に対し、当該表示画素が発光動作しない電源電圧を供給し、前記保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記特定の複数行の表示画素の各々に対して、個別の信号線を介して一斉に出力するステップと、
前記選択状態が解除された前記表示画素に対し、当該表示画素が発光動作する電源電圧を供給して発光動作させるステップと、
を含むことを特徴とする表示装置の駆動制御方法。 - 前記特定の複数行の表示画素は、前記表示パネルを構成する全ての行の前記表示画素であって、全ての前記表示画素が同時に選択状態に設定されて、前記階調電流が同時に書き込まれることを特徴とする請求項15記載の表示装置の駆動制御方法。
- 前記信号電流を、前記特定の複数行の表示画素ごとに順次取り込んで保持するステップは、該ステップ以前に保持した前記信号電流に基づく階調電流を、前記複数行の表示画素の各々に対して、一斉に出力するステップと、同時に並行して実行されることを特徴とする請求項15又は16記載の表示装置の駆動制御方法。
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