容量性自発光素子を用いた表示装置及びその駆動方法
【課題】容量性自発光素子の特性に適したサブフィールド駆動を用い、安定した精度の良い階調表示が得られる表示装置を提供する。
【解決手段】複数本の走査電極５及びデータ電極６と、両電極間に配置された容量性の自発光層４とを備え、各走査電極に走査電圧が順次供給され、各データ電極に表示信号データに応じたデータ電圧が供給される。電極交差部の発光層が各々２次元配列の画素を形成する。１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように発光輝度の重み付けが設定される。走査電圧を、各サブフィールド毎にその重み付けに対応した電圧波形に調整し、データ電圧により、表示信号データに応じて選択的に各データ電極をオン状態にする。走査電圧とデータ電圧の電位差に基づいて、発光層に、重み付けに応じた輝度で発光する電圧が印加される。
【解決手段】複数本の走査電極５及びデータ電極６と、両電極間に配置された容量性の自発光層４とを備え、各走査電極に走査電圧が順次供給され、各データ電極に表示信号データに応じたデータ電圧が供給される。電極交差部の発光層が各々２次元配列の画素を形成する。１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割し、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように発光輝度の重み付けが設定される。走査電圧を、各サブフィールド毎にその重み付けに対応した電圧波形に調整し、データ電圧により、表示信号データに応じて選択的に各データ電極をオン状態にする。走査電圧とデータ電圧の電位差に基づいて、発光層に、重み付けに応じた輝度で発光する電圧が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子のような、容量性自発光素子により構成された画素をマトリクス状に配列して表示パネルを構成し、各画素を選択駆動して画像の表示を行う自発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機ＥＬ素子は、蛍光体層及び誘電体層を含む発光層を一対の電極間に挟んだ構造を有し、一対の電極間に電圧パルスを印加することにより発光する。無機ＥＬ表示装置の表示パネルは、このような無機ＥＬ素子をマトリクス状に配列して構成される。すなわち、ガラス等の基板上に、複数本のストライプ状電極を互いに平行に例えば列方向に配列してデータ電極とし、データ電極に直交する行方向に複数本のストライプ状電極を互いに平行に配列して走査電極とする。データ電極と走査電極の間に発光層を介在させ、両電極の交差部において、発光層をデータ電極と両電極で挟んだ構造により無機ＥＬ素子を形成することにより、多数の表示画素が２次元配列されたパッシブマトリクス型の表示パネルが構成される。
【０００３】
ところで無機ＥＬ素子は、印加電圧の大きさに応じて発光輝度が大きくなるが、電圧の変化に対する輝度の変化の傾きが極めて大きい。従って、中間調表示を行うために電圧階調法を用いた場合、狭い範囲の電圧に階調を割り当てなければならない。そのため、駆動回路の特性のばらつき等によって、駆動パルスの振幅が僅かでも変化すると、輝度が大きく変化して精度の良い階調表示が得られない。
【０００４】
これを解決する中間調表示方式の１つとして、サブフィールド駆動が知られている（例えば特許文献１を参照）。時間軸変調方式の一種であるサブフィールド駆動では、所定の期間（例えば、動画の場合には１画像の表示単位である１フレーム）を複数のサブフィールドに分割し、表示すべき階調に応じたサブフィールドの組み合わせで画素が表示駆動される。表示される階調は、１フレームに占める画素の駆動期間の割合によって決まり、この割合は、サブフィールドの組み合わせによって決定される。この方式では、電圧階調法のように、無機ＥＬ素子に対する印加電圧を表示階調数分だけ用意する必要がないので、データ電極駆動用ドライバの回路規模を縮小できる。また、Ｄ／Ａ変換回路やオペアンプ等の特性のばらつき、或いは、各種の配線抵抗の不均一性等に起因した表示品質の低下を抑制できるという利点もある。
【特許文献１】特開２００４−３７４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１等に記載の従来のサブフィールド駆動では、各サブフィールドの重み付けを、各サブフィールドでの発光駆動期間の長さに対応させている。すなわち、駆動期間の異なる複数のサブフィールドの組み合わせにより、階調を表現する。
【０００６】
一方、無機ＥＬ素子は容量性の素子であるため、本質的にパルス幅階調法には適していない。すなわち、発光層に矩形波状の駆動電圧を印加すると、発光に寄与する電流は、電圧の立ち上がり直後に急峻なピークをもって立ち上がり、コンデンサへの充電電流と同様の挙動を示す。電流が流れる時間は数μ秒という短い時間であり、電流が流れた後に印加される電圧は発光には寄与しない。従って、中間調表示を行うためにパルス幅を制御する場合、電流が流れた後のパルス幅を制御しても、階調間に輝度差を得ることができない。パルス幅の制御によって十分な輝度差を有する階調表示を得るためには、充電電流が流れる数μ秒の時間に多段階のパルス幅を設定する必要がある。そのため、駆動回路の応答速度やパルス幅の制御精度等が表示特性に影響し、パルス幅が僅かでも変化すると、輝度が大きく変化して精度の良い階調表示が得られない。
【０００７】
以上のような問題は、無機ＥＬ素子に限らず、容量性自発光素子を用いた表示装置に共通した問題である。
【０００８】
従って、本発明は、容量性自発光素子の特性に適したサブフィールド駆動を用い、安定した精度の良い階調表示を得ることが可能な容量性自発光素子を用いた表示装置、及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の容量性自発光素子を用いた表示装置は、複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層と、各々の前記走査電極に走査電圧を順次供給する走査側駆動回路と、各々の前記データ電極に表示信号データに応じてデータ電圧をそれぞれ供給するデータ側駆動回路と、外部からの入力信号に応じて前記走査側駆動回路及び前記データ側駆動回路を制御する駆動制御回路とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列される。そして、１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けが設定されており、前記走査側駆動回路は前記走査電圧を、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整して前記走査電極に供給し、前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に各前記データ電極をオン状態にするオン電圧を供給し、前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさに設定されたことを特徴とする。なお、発光の閾値を超えない大きさに設定された、とは、発光電流を流さないようにスイッチされる構成も含むことを意味する。
【００１０】
本発明の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法は、複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列された表示装置の駆動方法であって、１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けを設定し、前記走査電極には、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整した走査電圧を順次供給し、各前記データ電極には、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に当該データ電極をオン状態にするオン電圧を供給して、前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさとなるように設定することを特徴とする。なお、発光の閾値を超えない大きさに設定する、とは、発光電流を流さないようにスイッチする構成も含むことを意味する。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、容量性自発光素子の特徴である、応答速度が速くインパルスでの輝度を出力する特性を活かし、等時間間隔のサブフィールドにより駆動が容易で、安定した精度の良い階調表示を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の表示装置において、前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する構成とすることができる。
【００１３】
また、前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１４】
また、前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１５】
また、前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である構成とすることができる。
【００１６】
本発明の表示装置の駆動方法において、前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する構成とすることができる。
【００１７】
また、前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１８】
また、前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１９】
また、前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である構成としてもよい。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態における容量性自発光素子を用いた表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。以下の説明では、無機ＥＬ表示素子を用いた表示装置を例として説明するが、以下に記載される構成等は、他の容量性自発光素子を用いた表示装置にも同様に適用可能である。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無機ＥＬ表示装置の概略構成を示すブロック図である。この無機ＥＬ表示装置は、表示領域を形成する無機ＥＬパネル１と、無機ＥＬパネル１を駆動するための、走査側駆動回路２及びデータ側駆動回路３を有する。
【００２２】
無機ＥＬパネル１は、絶縁性基板（図示せず）上に無機ＥＬ発光層４を挟んで形成された、線状の複数本の走査電極５と、走査電極５と交差する複数本のデータ電極６を有する。無機ＥＬ発光層４は周知の構造を有し、図示しないが例えば、蛍光体層と、その少なくとも一方の面に形成された誘電体膜とから形成される。各走査電極５とデータ電極６の交差部が各画素を構成し、複数の画素が２次元配列されたパッシブマトリクス型の表示パネルである。
【００２３】
走査電極５に接続された走査側駆動回路２は、走査電圧を順次供給する。走査側駆動回路２は、走査電圧として階調電圧を発生する階調電圧生成回路７と、各走査電極５に対して階調電圧生成回路７を選択的に接続するためのスイッチ回路８を有する。スイッチ回路８は、走査制御回路９により切り替えが制御されて順次オンとなり、それにより階調電圧生成回路７から各走査電極５に対して順次、階調電圧からなる走査電圧が供給される。データ電極６に接続されデータ側駆動回路３は、電圧生成回路１０とデータ制御回路１１を有し、電圧生成回路１０が発生するデータ電圧を、表示信号データに応じてデータ制御回路１１を介して選択的に各データ電極６に供給する。階調電圧生成回路７が発生する階調電圧、及び電圧生成回路１０が発生するデータ電圧についての説明は後述する。
【００２４】
階調電圧生成回路７、走査制御回路９、電圧生成回路１０、及びデータ制御回路１１は、駆動制御回路１２から供給を受ける信号により動作する。駆動制御回路１２には、外部から垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ、データ転送クロック信号ＣＬＫ、表示信号データＤ等が入力される。駆動制御回路１２は、それらの信号に基づき、それぞれ必要な信号を生成して、走査側駆動回路２、及びデータ側駆動回路３に供給する。走査制御回路９、データ制御回路３、及び駆動制御回路１２は、基本的には周知の回路と同様に構成することができるので、具体的な説明は省略する。
【００２５】
本発明においては、図２に示すように、所定の表示期間、通常は１フレーム期間を、等時間間隔の複数のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５に分割して、各サブフィールドの表示信号データの組み合わせにより表示輝度の階調が決定されるように構成する。走査電圧、すなわち階調電圧生成回路７が発生する階調電圧は、各サブフィールド毎に、その重み付けに対応した輝度を与える波形に調整されて走査電極５に供給される。例えば図２に示すように、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５について、各々輝度比が１：２：４：８：１６になるように階調電圧波形が生成される。各サブフィールドに応じた、階調電圧生成回路７が生成する階調電圧波形の切り換え、および走査制御回路９による各サブフィールド内でのスイッチ回路８の切り換えのタイミング等は、駆動制御回路１２から供給される信号に基づいて制御される。
【００２６】
データ側駆動回路３の電圧生成回路１０が生成するデータ電圧は、データ電極６をオン状態にするオン電圧であり、表示信号データに応じてデータ制御回路１１により選択的にデータ電極６に印加される。データ制御回路１１による制御は、各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５の各表示ライン毎に切り換えられる。オン電圧からなるデータ電圧が供給された画素、すなわち、走査電圧として階調電圧が供給された走査電極５と、オン電圧が供給されたデータ電極６の交差部の無機ＥＬ発光層４には、走査電圧とオン電圧の電位差に基づき発光の閾値を超える電圧が印加される。データ電極６にオン電圧が印加されない画素では、無機ＥＬ発光層４に閾値を超える電圧が印加されないため、発光しない。このようにして、各サブフィールド毎に、それぞれの重み付けに応じた発光輝度の線順次走査が行われる。
【００２７】
図３に、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５における階調電圧波形の一例を示す。この階調電圧は、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数（図示の都合上、図ではより低周波に描かれている）の交流波形である。周波数はサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５において同一であるが、振幅が、各サブフィールドにおける輝度の重み付けに応じた大きさに設定される。このような交流波形にするのは、以下の理由による。
【００２８】
すなわち、無機ＥＬ素子は容量性の素子であるため、発光層に駆動電圧を印加すると、発光に寄与する電流は、電圧の立ち上がり直後に急峻なピークをもって立ち上がり、コンデンサへの充電電流と同様の挙動を示す。電流が流れる時間は数μ秒という短い時間であり、電流が流れた後に印加される電圧は発光には寄与しない。すなわち、駆動電圧として直流電圧を印加したのでは、連続した発光を得ることができない。従って、無機ＥＬ表示装置においては、いわゆるフレーム（またはフィールド。以下単にフレームという。）反転駆動により、フレーム毎に発光層に印加する電圧の極性を反転させる駆動方法を用いる。これに対して、本実施の形態のような交流電圧で駆動することにより、各サブフィールド内で反転駆動を行うことができる。しかもそのようにすれば、後述するように、共振回路を用いた簡素な回路構成とすることができる。
【００２９】
図３のような階調電圧からなる走査電圧を走査電極５に供給するとともに、データ電極６には、データ電圧として、走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を、表示信号データに応じて印加する。この場合、データ電圧の振幅は、全てのサブフィールドについて一定でよい。あるいは、データ電圧の振幅を、サブフィールド毎に異ならせて、走査電極５に供給する走査電圧との組み合わせにより、各サブフィールドの階調を決定する構成とすることもできる。
【００３０】
交流の階調電圧からなる走査電圧、あるいは交流のデータ電圧を発生するために、例えば図４に示すような共振回路の構成を用いることができる。この共振回路は、電源１３と接地電位間に直列に接続された、第１コイル１４とスイッチング素子１５を含む。第１コイル１４とスイッチング素子１５の接続点に、第１キャパシタ１６の一方の端子が接続されている。第１キャパシタ１６の他方の端子は接地されている。第２コイル１７と第２キャパシタ１８が直列に接続されて、第１キャパシタ１６に並列に接続されている。スイッチング素子１５には水平同期信号Ｈｓに基づいて作成された水平走査ライン同期信号Ｈｄが入力される。第１キャパシタ１６と第２コイル１７により発生する共振で得られる交流電圧が、第１キャパシタ１６と第２コイル１７の接続点からスイッチ回路８に供給される。
【００３１】
図４の共振回路の動作は、図５に示すとおりである。図５（ａ）は、スイッチング素子１５に入力される水平走査ライン同期信号Ｈｄを示す。水平走査ライン同期信号Ｈｄは、外部から供給される水平同期信号Ｈｓに基づいて作成され、表示走査の１水平ラインに対応する同期信号である。図５（ｂ）は、出力される交流電圧波形を示す。信号Ｈｄがローレベルの期間はスイッチング素子１５がオフとなり、第１キャパシタ１６と第２コイル１７からなる共振部に電力が供給され、交流電圧が出力される。信号Ｈｄがハイレベルの期間はスイッチング素子１５がオンとなり、共振部に電力が供給されないため、交流電圧の出力が停止する。
【００３２】
図示されるように、この共振回路が出力する電圧波形の周波数は、水平走査ライン同期信号Ｈｄの周波数、すなわち１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い。従って、水平走査期間内に複数個の交流波形が含まれる。実用的には、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の周波数に設定すればよい。また、走査電極５に供給される走査電圧は、図５（ｂ）に示すようにサブフィールドの重み付けに応じて振幅が変化するが、データ電極６に供給されるデータ電圧は、図５（ｃ）に示すように、サブフィールドが変わっても一定である。また、図５（ｃ）に示すデータ電圧は、図５（ｂ）に示す走査電圧に対して逆相になっている。
【００３３】
例えば、図４の共振回路において、電源１３の電圧をスイッチング素子等で変調すれば、電源変調を行うことができ、それにより各画素の無機ＥＬ発光層４の発光輝度を、各サブフィールドの重み付けに従って変化させることができる。
【００３４】
以上のように、図４の共振回路を用いることにより、正極性電源だけで正と負の両極性の駆動電圧を生成できるので、回路の構成が簡素になり、装置の小型化、低コスト化に有利である。また、階調電圧生成回路７と電圧生成回路１０に同一構成の共振回路を用いれば、生成される交流電圧のＤＣ成分の非対象性を相殺し、無機ＥＬ発光層４に印加されるＤＣ電圧を低減することができる。従って、無機ＥＬ発光層を寿命を長く維持するために有利である。
【００３５】
図４の共振回路において、例えば、電源電圧を３５Ｖとし、信号Ｈｄが３０μｓで、９０ｋＨｚ、３００Ｖｐ−０の交流電圧波形を生成する場合は、第１コイル１４のインダクタンス値は６ｍＨ、第２コイル１７のインダクタンス値は０．５ｍＨ、第１キャパシタ１６の容量値は６６００ｐＦ、第２キャパシタ１８の容量値は２２０ｎＦとすればよい。また、信号Ｈｄが１０ｍｓで、１ｋＨｚ、３００Ｖｐ−０の交流電圧波形を生成する場合は、第１コイル１４のインダクタンス値は３０ｍＨ、第２コイル１７のインダクタンス値は３ｍＨ、第１キャパシタ１６の容量値は８．５μＦ、第２キャパシタ１８の容量値は２２０μＦとすればよい。
【００３６】
図６は、階調電圧生成回路７あるいは電圧生成回路１０に用いられる共振回路の他の構成例を示す。図４に示した共振回路が２つのコイルを用いた構成であるのに対して、この共振回路は１つのコイル１９を用いた構成である。電源１３と接地電位間に、コイル１９と、ＦＥＴからなるスイッチング素子２０が直列に接続される。スイッチング素子２０に並列にキャパシタ２１が接続される。コイル１９とキャパシタ２１により発生する共振で得られる交流電圧が、キャパシタ２１とコイル１９の接続点からスイッチ回路８に供給される。
【００３７】
この共振回路の動作は、基本的に図５に示されたものと同様である。すなわち、スイッチング素子２０に、図５（ａ）に示すような信号Ｈｄが入力される。信号Ｈｄがローレベルの期間はスイッチング素子２０がオフとなり、キャパシタ２１に電力が供給され、交流電圧が出力される。信号Ｈｄがハイレベルの期間はスイッチング素子２０がオンとなり、キャパシタ２１に電力が供給されないため、交流電圧の出力が停止する。
【００３８】
図４の２つのコイルを用いた共振回路は、電源に接続される第１コイル１４のインダクタンス値を大きくできるので、スイッチング素子１５に流れ込むＤＣ電流を抑え、消費電力を小さくできる利点があるのに対して、図６の共振回路は、部品点数が少ない簡素な構成となり、コストを低減させることができる。
【００３９】
図７に、図１におけるスイッチ回路８の構成の例を示す。このスイッチ回路８は、２つのダイオード２２、２３と、２つのＦＥＴ２４、２５、およびパルストランス２６により構成される。ダイオード２２、２３は互いに逆極性となるように直列に接続され、ＦＥＴ２４、２５がそれぞれダイオード２２、２３と並列に接続されている。ダイオード２２、２３の直列回路の両端がこのスイッチ回路の入力端２７、出力端２８となっている。入力端２７には階調電圧生成回路７の出力が供給され、出力端２８が走査電極５に接続されている。パルストランス２６の一次側入力端２９には、走査制御回路９から、線順次走査に対応したスイッチ制御パルスが供給される。パルストランス２６の二次側は、一端がＦＥＴ２４、２５のゲートに接続され、他端がダイオード２２、２３の接続点、およびＦＥＴ２４、２４の接続点に接続されている。パルストランス２６に代えて、フォトカプラを使用して構成することもできる。
【００４０】
（実施の形態２）
実施の形態２における無機ＥＬ表示装置について、図８を参照して説明する。無機ＥＬ表示装置の基本的な構成は、図１の装置と同様である。図８は、本実施の形態の無機ＥＬ表示装置に駆動に際して、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５において供給される走査電圧、すなわち階調電圧波形の例を示す。この階調電圧は、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形である。この交流波形は、振幅がサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５において同一であるが、周波数が、各サブフィールドにおける輝度の重み付けに応じた高さに設定されている。例えば、サブフィールドＳＦ１における周波数と比べて、サブフィールドＳＦ５における周波数は１６倍の高さに設定される。周波数が高いほど、１サブフィールドでの発光の頻度が高くなり、発光量が多くなる。
【００４１】
このような階調電圧からなる走査電圧を階調電圧生成回路７により生成して走査電極５に供給するとともに、データ電極６には、データ電圧として、電圧生成回路１０により走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を、表示信号データに応じて印加する。この場合、データ電圧の振幅は、全てのサブフィールドについて一定でよい。
【００４２】
階調電圧生成回路７あるいは電圧生成回路１０には、実施の形態１と同様、図４、あるいは図６に示したような共振回路を用いることができる。例えば図４の共振回路において、第２キャパシタ１８の容量値を可変とすれば、出力される交流電圧を容量値に応じて周波数変調することができる。
【００４３】
階調電圧生成回路７により生成する交流波形の周波数は、例えば、次のように設定すればよい。線順次走査を用い、１フィールドを６０Ｈｚで１２０ラインとして、５サブフィールドにより構成する場合、サブフィールド周波数は、サブフィールドＳＦ１の最低周波数３６ｋＨｚから順次、７２ｋＨｚ、１４４ｋＨｚ、２８８ｋＨｚ、５７６ｋＨｚとする。５０ラインとする場合であれば、サブフィールドＳＦ１の最低周波数１５ｋＨｚから順次、３０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ、２４０ｋＨｚとする。面順次走査の場合は、サブフィールドＳＦ１の最低周波数１ｋＨｚから順次、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚとする。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の表示装置は、容量性自発光素子の特性に適したサブフィールド駆動により、安定した精度の良い階調表示を得ることが可能であり、ディスプレイとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態１における容量性自発光素子を用いた表示装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態におけるサブフィールド駆動の概念を示す図
【図３】実施の形態１における各サブフィールドでの階調電圧の一例を示す波形図
【図４】図１の容量性自発光素子を用いた表示装置を構成する共振回路を示す回路図
【図５】図４の共振回路の動作を示す波形図
【図６】図１の容量性自発光素子を用いた表示装置を構成する共振回路の他の例を示す回路図
【図７】図１の容量性自発光素子を用いた表示装置を構成するスイッチ回路の例を示す回路図
【図８】実施の形態２における各サブフィールドでの階調電圧の一例を示す波形図
【符号の説明】
【００４６】
１ 無機ＥＬパネル
２ 走査側駆動回路
３ データ側駆動回路
４ 無機ＥＬ発光層
５ 走査電極
６ データ電極
７ 階調電圧生成回路
８ スイッチ回路
９ 走査制御回路
１０ 電圧生成回路
１１ データ制御回路
１２ 駆動制御回路
１３ 電源
１４ 第１コイル
１５ スイッチング素子
１６ 第１キャパシタ
１７ 第２コイル
１８ 第２キャパシタ
１９ コイル
２０ スイッチング素子
２１ キャパシタ
２２、２３ ダイオード
２４、２５ ＦＥＴ
２６ パルストランス
２７ 入力端
２８ 出力端
２９ 一次側入力端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子のような、容量性自発光素子により構成された画素をマトリクス状に配列して表示パネルを構成し、各画素を選択駆動して画像の表示を行う自発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機ＥＬ素子は、蛍光体層及び誘電体層を含む発光層を一対の電極間に挟んだ構造を有し、一対の電極間に電圧パルスを印加することにより発光する。無機ＥＬ表示装置の表示パネルは、このような無機ＥＬ素子をマトリクス状に配列して構成される。すなわち、ガラス等の基板上に、複数本のストライプ状電極を互いに平行に例えば列方向に配列してデータ電極とし、データ電極に直交する行方向に複数本のストライプ状電極を互いに平行に配列して走査電極とする。データ電極と走査電極の間に発光層を介在させ、両電極の交差部において、発光層をデータ電極と両電極で挟んだ構造により無機ＥＬ素子を形成することにより、多数の表示画素が２次元配列されたパッシブマトリクス型の表示パネルが構成される。
【０００３】
ところで無機ＥＬ素子は、印加電圧の大きさに応じて発光輝度が大きくなるが、電圧の変化に対する輝度の変化の傾きが極めて大きい。従って、中間調表示を行うために電圧階調法を用いた場合、狭い範囲の電圧に階調を割り当てなければならない。そのため、駆動回路の特性のばらつき等によって、駆動パルスの振幅が僅かでも変化すると、輝度が大きく変化して精度の良い階調表示が得られない。
【０００４】
これを解決する中間調表示方式の１つとして、サブフィールド駆動が知られている（例えば特許文献１を参照）。時間軸変調方式の一種であるサブフィールド駆動では、所定の期間（例えば、動画の場合には１画像の表示単位である１フレーム）を複数のサブフィールドに分割し、表示すべき階調に応じたサブフィールドの組み合わせで画素が表示駆動される。表示される階調は、１フレームに占める画素の駆動期間の割合によって決まり、この割合は、サブフィールドの組み合わせによって決定される。この方式では、電圧階調法のように、無機ＥＬ素子に対する印加電圧を表示階調数分だけ用意する必要がないので、データ電極駆動用ドライバの回路規模を縮小できる。また、Ｄ／Ａ変換回路やオペアンプ等の特性のばらつき、或いは、各種の配線抵抗の不均一性等に起因した表示品質の低下を抑制できるという利点もある。
【特許文献１】特開２００４−３７４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１等に記載の従来のサブフィールド駆動では、各サブフィールドの重み付けを、各サブフィールドでの発光駆動期間の長さに対応させている。すなわち、駆動期間の異なる複数のサブフィールドの組み合わせにより、階調を表現する。
【０００６】
一方、無機ＥＬ素子は容量性の素子であるため、本質的にパルス幅階調法には適していない。すなわち、発光層に矩形波状の駆動電圧を印加すると、発光に寄与する電流は、電圧の立ち上がり直後に急峻なピークをもって立ち上がり、コンデンサへの充電電流と同様の挙動を示す。電流が流れる時間は数μ秒という短い時間であり、電流が流れた後に印加される電圧は発光には寄与しない。従って、中間調表示を行うためにパルス幅を制御する場合、電流が流れた後のパルス幅を制御しても、階調間に輝度差を得ることができない。パルス幅の制御によって十分な輝度差を有する階調表示を得るためには、充電電流が流れる数μ秒の時間に多段階のパルス幅を設定する必要がある。そのため、駆動回路の応答速度やパルス幅の制御精度等が表示特性に影響し、パルス幅が僅かでも変化すると、輝度が大きく変化して精度の良い階調表示が得られない。
【０００７】
以上のような問題は、無機ＥＬ素子に限らず、容量性自発光素子を用いた表示装置に共通した問題である。
【０００８】
従って、本発明は、容量性自発光素子の特性に適したサブフィールド駆動を用い、安定した精度の良い階調表示を得ることが可能な容量性自発光素子を用いた表示装置、及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の容量性自発光素子を用いた表示装置は、複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層と、各々の前記走査電極に走査電圧を順次供給する走査側駆動回路と、各々の前記データ電極に表示信号データに応じてデータ電圧をそれぞれ供給するデータ側駆動回路と、外部からの入力信号に応じて前記走査側駆動回路及び前記データ側駆動回路を制御する駆動制御回路とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列される。そして、１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けが設定されており、前記走査側駆動回路は前記走査電圧を、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整して前記走査電極に供給し、前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に各前記データ電極をオン状態にするオン電圧を供給し、前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさに設定されたことを特徴とする。なお、発光の閾値を超えない大きさに設定された、とは、発光電流を流さないようにスイッチされる構成も含むことを意味する。
【００１０】
本発明の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法は、複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列された表示装置の駆動方法であって、１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けを設定し、前記走査電極には、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整した走査電圧を順次供給し、各前記データ電極には、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に当該データ電極をオン状態にするオン電圧を供給して、前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさとなるように設定することを特徴とする。なお、発光の閾値を超えない大きさに設定する、とは、発光電流を流さないようにスイッチする構成も含むことを意味する。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、容量性自発光素子の特徴である、応答速度が速くインパルスでの輝度を出力する特性を活かし、等時間間隔のサブフィールドにより駆動が容易で、安定した精度の良い階調表示を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の表示装置において、前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する構成とすることができる。
【００１３】
また、前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１４】
また、前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１５】
また、前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である構成とすることができる。
【００１６】
本発明の表示装置の駆動方法において、前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する構成とすることができる。
【００１７】
また、前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１８】
また、前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する構成としてもよい。
【００１９】
また、前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である構成としてもよい。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態における容量性自発光素子を用いた表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。以下の説明では、無機ＥＬ表示素子を用いた表示装置を例として説明するが、以下に記載される構成等は、他の容量性自発光素子を用いた表示装置にも同様に適用可能である。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無機ＥＬ表示装置の概略構成を示すブロック図である。この無機ＥＬ表示装置は、表示領域を形成する無機ＥＬパネル１と、無機ＥＬパネル１を駆動するための、走査側駆動回路２及びデータ側駆動回路３を有する。
【００２２】
無機ＥＬパネル１は、絶縁性基板（図示せず）上に無機ＥＬ発光層４を挟んで形成された、線状の複数本の走査電極５と、走査電極５と交差する複数本のデータ電極６を有する。無機ＥＬ発光層４は周知の構造を有し、図示しないが例えば、蛍光体層と、その少なくとも一方の面に形成された誘電体膜とから形成される。各走査電極５とデータ電極６の交差部が各画素を構成し、複数の画素が２次元配列されたパッシブマトリクス型の表示パネルである。
【００２３】
走査電極５に接続された走査側駆動回路２は、走査電圧を順次供給する。走査側駆動回路２は、走査電圧として階調電圧を発生する階調電圧生成回路７と、各走査電極５に対して階調電圧生成回路７を選択的に接続するためのスイッチ回路８を有する。スイッチ回路８は、走査制御回路９により切り替えが制御されて順次オンとなり、それにより階調電圧生成回路７から各走査電極５に対して順次、階調電圧からなる走査電圧が供給される。データ電極６に接続されデータ側駆動回路３は、電圧生成回路１０とデータ制御回路１１を有し、電圧生成回路１０が発生するデータ電圧を、表示信号データに応じてデータ制御回路１１を介して選択的に各データ電極６に供給する。階調電圧生成回路７が発生する階調電圧、及び電圧生成回路１０が発生するデータ電圧についての説明は後述する。
【００２４】
階調電圧生成回路７、走査制御回路９、電圧生成回路１０、及びデータ制御回路１１は、駆動制御回路１２から供給を受ける信号により動作する。駆動制御回路１２には、外部から垂直同期信号Ｖｓ、水平同期信号Ｈｓ、データ転送クロック信号ＣＬＫ、表示信号データＤ等が入力される。駆動制御回路１２は、それらの信号に基づき、それぞれ必要な信号を生成して、走査側駆動回路２、及びデータ側駆動回路３に供給する。走査制御回路９、データ制御回路３、及び駆動制御回路１２は、基本的には周知の回路と同様に構成することができるので、具体的な説明は省略する。
【００２５】
本発明においては、図２に示すように、所定の表示期間、通常は１フレーム期間を、等時間間隔の複数のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５に分割して、各サブフィールドの表示信号データの組み合わせにより表示輝度の階調が決定されるように構成する。走査電圧、すなわち階調電圧生成回路７が発生する階調電圧は、各サブフィールド毎に、その重み付けに対応した輝度を与える波形に調整されて走査電極５に供給される。例えば図２に示すように、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５について、各々輝度比が１：２：４：８：１６になるように階調電圧波形が生成される。各サブフィールドに応じた、階調電圧生成回路７が生成する階調電圧波形の切り換え、および走査制御回路９による各サブフィールド内でのスイッチ回路８の切り換えのタイミング等は、駆動制御回路１２から供給される信号に基づいて制御される。
【００２６】
データ側駆動回路３の電圧生成回路１０が生成するデータ電圧は、データ電極６をオン状態にするオン電圧であり、表示信号データに応じてデータ制御回路１１により選択的にデータ電極６に印加される。データ制御回路１１による制御は、各サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５の各表示ライン毎に切り換えられる。オン電圧からなるデータ電圧が供給された画素、すなわち、走査電圧として階調電圧が供給された走査電極５と、オン電圧が供給されたデータ電極６の交差部の無機ＥＬ発光層４には、走査電圧とオン電圧の電位差に基づき発光の閾値を超える電圧が印加される。データ電極６にオン電圧が印加されない画素では、無機ＥＬ発光層４に閾値を超える電圧が印加されないため、発光しない。このようにして、各サブフィールド毎に、それぞれの重み付けに応じた発光輝度の線順次走査が行われる。
【００２７】
図３に、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５における階調電圧波形の一例を示す。この階調電圧は、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数（図示の都合上、図ではより低周波に描かれている）の交流波形である。周波数はサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５において同一であるが、振幅が、各サブフィールドにおける輝度の重み付けに応じた大きさに設定される。このような交流波形にするのは、以下の理由による。
【００２８】
すなわち、無機ＥＬ素子は容量性の素子であるため、発光層に駆動電圧を印加すると、発光に寄与する電流は、電圧の立ち上がり直後に急峻なピークをもって立ち上がり、コンデンサへの充電電流と同様の挙動を示す。電流が流れる時間は数μ秒という短い時間であり、電流が流れた後に印加される電圧は発光には寄与しない。すなわち、駆動電圧として直流電圧を印加したのでは、連続した発光を得ることができない。従って、無機ＥＬ表示装置においては、いわゆるフレーム（またはフィールド。以下単にフレームという。）反転駆動により、フレーム毎に発光層に印加する電圧の極性を反転させる駆動方法を用いる。これに対して、本実施の形態のような交流電圧で駆動することにより、各サブフィールド内で反転駆動を行うことができる。しかもそのようにすれば、後述するように、共振回路を用いた簡素な回路構成とすることができる。
【００２９】
図３のような階調電圧からなる走査電圧を走査電極５に供給するとともに、データ電極６には、データ電圧として、走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を、表示信号データに応じて印加する。この場合、データ電圧の振幅は、全てのサブフィールドについて一定でよい。あるいは、データ電圧の振幅を、サブフィールド毎に異ならせて、走査電極５に供給する走査電圧との組み合わせにより、各サブフィールドの階調を決定する構成とすることもできる。
【００３０】
交流の階調電圧からなる走査電圧、あるいは交流のデータ電圧を発生するために、例えば図４に示すような共振回路の構成を用いることができる。この共振回路は、電源１３と接地電位間に直列に接続された、第１コイル１４とスイッチング素子１５を含む。第１コイル１４とスイッチング素子１５の接続点に、第１キャパシタ１６の一方の端子が接続されている。第１キャパシタ１６の他方の端子は接地されている。第２コイル１７と第２キャパシタ１８が直列に接続されて、第１キャパシタ１６に並列に接続されている。スイッチング素子１５には水平同期信号Ｈｓに基づいて作成された水平走査ライン同期信号Ｈｄが入力される。第１キャパシタ１６と第２コイル１７により発生する共振で得られる交流電圧が、第１キャパシタ１６と第２コイル１７の接続点からスイッチ回路８に供給される。
【００３１】
図４の共振回路の動作は、図５に示すとおりである。図５（ａ）は、スイッチング素子１５に入力される水平走査ライン同期信号Ｈｄを示す。水平走査ライン同期信号Ｈｄは、外部から供給される水平同期信号Ｈｓに基づいて作成され、表示走査の１水平ラインに対応する同期信号である。図５（ｂ）は、出力される交流電圧波形を示す。信号Ｈｄがローレベルの期間はスイッチング素子１５がオフとなり、第１キャパシタ１６と第２コイル１７からなる共振部に電力が供給され、交流電圧が出力される。信号Ｈｄがハイレベルの期間はスイッチング素子１５がオンとなり、共振部に電力が供給されないため、交流電圧の出力が停止する。
【００３２】
図示されるように、この共振回路が出力する電圧波形の周波数は、水平走査ライン同期信号Ｈｄの周波数、すなわち１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い。従って、水平走査期間内に複数個の交流波形が含まれる。実用的には、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の周波数に設定すればよい。また、走査電極５に供給される走査電圧は、図５（ｂ）に示すようにサブフィールドの重み付けに応じて振幅が変化するが、データ電極６に供給されるデータ電圧は、図５（ｃ）に示すように、サブフィールドが変わっても一定である。また、図５（ｃ）に示すデータ電圧は、図５（ｂ）に示す走査電圧に対して逆相になっている。
【００３３】
例えば、図４の共振回路において、電源１３の電圧をスイッチング素子等で変調すれば、電源変調を行うことができ、それにより各画素の無機ＥＬ発光層４の発光輝度を、各サブフィールドの重み付けに従って変化させることができる。
【００３４】
以上のように、図４の共振回路を用いることにより、正極性電源だけで正と負の両極性の駆動電圧を生成できるので、回路の構成が簡素になり、装置の小型化、低コスト化に有利である。また、階調電圧生成回路７と電圧生成回路１０に同一構成の共振回路を用いれば、生成される交流電圧のＤＣ成分の非対象性を相殺し、無機ＥＬ発光層４に印加されるＤＣ電圧を低減することができる。従って、無機ＥＬ発光層を寿命を長く維持するために有利である。
【００３５】
図４の共振回路において、例えば、電源電圧を３５Ｖとし、信号Ｈｄが３０μｓで、９０ｋＨｚ、３００Ｖｐ−０の交流電圧波形を生成する場合は、第１コイル１４のインダクタンス値は６ｍＨ、第２コイル１７のインダクタンス値は０．５ｍＨ、第１キャパシタ１６の容量値は６６００ｐＦ、第２キャパシタ１８の容量値は２２０ｎＦとすればよい。また、信号Ｈｄが１０ｍｓで、１ｋＨｚ、３００Ｖｐ−０の交流電圧波形を生成する場合は、第１コイル１４のインダクタンス値は３０ｍＨ、第２コイル１７のインダクタンス値は３ｍＨ、第１キャパシタ１６の容量値は８．５μＦ、第２キャパシタ１８の容量値は２２０μＦとすればよい。
【００３６】
図６は、階調電圧生成回路７あるいは電圧生成回路１０に用いられる共振回路の他の構成例を示す。図４に示した共振回路が２つのコイルを用いた構成であるのに対して、この共振回路は１つのコイル１９を用いた構成である。電源１３と接地電位間に、コイル１９と、ＦＥＴからなるスイッチング素子２０が直列に接続される。スイッチング素子２０に並列にキャパシタ２１が接続される。コイル１９とキャパシタ２１により発生する共振で得られる交流電圧が、キャパシタ２１とコイル１９の接続点からスイッチ回路８に供給される。
【００３７】
この共振回路の動作は、基本的に図５に示されたものと同様である。すなわち、スイッチング素子２０に、図５（ａ）に示すような信号Ｈｄが入力される。信号Ｈｄがローレベルの期間はスイッチング素子２０がオフとなり、キャパシタ２１に電力が供給され、交流電圧が出力される。信号Ｈｄがハイレベルの期間はスイッチング素子２０がオンとなり、キャパシタ２１に電力が供給されないため、交流電圧の出力が停止する。
【００３８】
図４の２つのコイルを用いた共振回路は、電源に接続される第１コイル１４のインダクタンス値を大きくできるので、スイッチング素子１５に流れ込むＤＣ電流を抑え、消費電力を小さくできる利点があるのに対して、図６の共振回路は、部品点数が少ない簡素な構成となり、コストを低減させることができる。
【００３９】
図７に、図１におけるスイッチ回路８の構成の例を示す。このスイッチ回路８は、２つのダイオード２２、２３と、２つのＦＥＴ２４、２５、およびパルストランス２６により構成される。ダイオード２２、２３は互いに逆極性となるように直列に接続され、ＦＥＴ２４、２５がそれぞれダイオード２２、２３と並列に接続されている。ダイオード２２、２３の直列回路の両端がこのスイッチ回路の入力端２７、出力端２８となっている。入力端２７には階調電圧生成回路７の出力が供給され、出力端２８が走査電極５に接続されている。パルストランス２６の一次側入力端２９には、走査制御回路９から、線順次走査に対応したスイッチ制御パルスが供給される。パルストランス２６の二次側は、一端がＦＥＴ２４、２５のゲートに接続され、他端がダイオード２２、２３の接続点、およびＦＥＴ２４、２４の接続点に接続されている。パルストランス２６に代えて、フォトカプラを使用して構成することもできる。
【００４０】
（実施の形態２）
実施の形態２における無機ＥＬ表示装置について、図８を参照して説明する。無機ＥＬ表示装置の基本的な構成は、図１の装置と同様である。図８は、本実施の形態の無機ＥＬ表示装置に駆動に際して、サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５において供給される走査電圧、すなわち階調電圧波形の例を示す。この階調電圧は、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形である。この交流波形は、振幅がサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５において同一であるが、周波数が、各サブフィールドにおける輝度の重み付けに応じた高さに設定されている。例えば、サブフィールドＳＦ１における周波数と比べて、サブフィールドＳＦ５における周波数は１６倍の高さに設定される。周波数が高いほど、１サブフィールドでの発光の頻度が高くなり、発光量が多くなる。
【００４１】
このような階調電圧からなる走査電圧を階調電圧生成回路７により生成して走査電極５に供給するとともに、データ電極６には、データ電圧として、電圧生成回路１０により走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を、表示信号データに応じて印加する。この場合、データ電圧の振幅は、全てのサブフィールドについて一定でよい。
【００４２】
階調電圧生成回路７あるいは電圧生成回路１０には、実施の形態１と同様、図４、あるいは図６に示したような共振回路を用いることができる。例えば図４の共振回路において、第２キャパシタ１８の容量値を可変とすれば、出力される交流電圧を容量値に応じて周波数変調することができる。
【００４３】
階調電圧生成回路７により生成する交流波形の周波数は、例えば、次のように設定すればよい。線順次走査を用い、１フィールドを６０Ｈｚで１２０ラインとして、５サブフィールドにより構成する場合、サブフィールド周波数は、サブフィールドＳＦ１の最低周波数３６ｋＨｚから順次、７２ｋＨｚ、１４４ｋＨｚ、２８８ｋＨｚ、５７６ｋＨｚとする。５０ラインとする場合であれば、サブフィールドＳＦ１の最低周波数１５ｋＨｚから順次、３０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ、２４０ｋＨｚとする。面順次走査の場合は、サブフィールドＳＦ１の最低周波数１ｋＨｚから順次、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚとする。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の表示装置は、容量性自発光素子の特性に適したサブフィールド駆動により、安定した精度の良い階調表示を得ることが可能であり、ディスプレイとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態１における容量性自発光素子を用いた表示装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態におけるサブフィールド駆動の概念を示す図
【図３】実施の形態１における各サブフィールドでの階調電圧の一例を示す波形図
【図４】図１の容量性自発光素子を用いた表示装置を構成する共振回路を示す回路図
【図５】図４の共振回路の動作を示す波形図
【図６】図１の容量性自発光素子を用いた表示装置を構成する共振回路の他の例を示す回路図
【図７】図１の容量性自発光素子を用いた表示装置を構成するスイッチ回路の例を示す回路図
【図８】実施の形態２における各サブフィールドでの階調電圧の一例を示す波形図
【符号の説明】
【００４６】
１ 無機ＥＬパネル
２ 走査側駆動回路
３ データ側駆動回路
４ 無機ＥＬ発光層
５ 走査電極
６ データ電極
７ 階調電圧生成回路
８ スイッチ回路
９ 走査制御回路
１０ 電圧生成回路
１１ データ制御回路
１２ 駆動制御回路
１３ 電源
１４ 第１コイル
１５ スイッチング素子
１６ 第１キャパシタ
１７ 第２コイル
１８ 第２キャパシタ
１９ コイル
２０ スイッチング素子
２１ キャパシタ
２２、２３ ダイオード
２４、２５ ＦＥＴ
２６ パルストランス
２７ 入力端
２８ 出力端
２９ 一次側入力端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層と、各々の前記走査電極に走査電圧を順次供給する走査側駆動回路と、各々の前記データ電極に表示信号データに応じてデータ電圧をそれぞれ供給するデータ側駆動回路と、外部からの入力信号に応じて前記走査側駆動回路及び前記データ側駆動回路を制御する駆動制御回路とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列された容量性自発光素子を用いた表示装置において、
１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けが設定されており、
前記走査側駆動回路は前記走査電圧を、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整して前記走査電極に供給し、
前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に各前記データ電極をオン状態にするオン電圧を供給し、
前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさとなるように設定されたことを特徴とする容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項２】
前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する請求項１に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項３】
前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、
前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項２に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項４】
前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応した周波数に変化させて前記走査電極に供給する請求項１に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項５】
前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項４に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項６】
前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である請求項１に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項７】
複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列された表示装置の駆動方法において、
１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けを設定し、
前記走査電極には、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整した走査電圧を順次供給し、
各前記データ電極には、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に当該データ電極をオン状態にするオン電圧を供給して、
前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさとなるように設定することを特徴とする容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項８】
前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する請求項７に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、
前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項８に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応した周波数に変化させて前記走査電極に供給する請求項７に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項１０に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である請求項７に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項１】
複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層と、各々の前記走査電極に走査電圧を順次供給する走査側駆動回路と、各々の前記データ電極に表示信号データに応じてデータ電圧をそれぞれ供給するデータ側駆動回路と、外部からの入力信号に応じて前記走査側駆動回路及び前記データ側駆動回路を制御する駆動制御回路とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列された容量性自発光素子を用いた表示装置において、
１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けが設定されており、
前記走査側駆動回路は前記走査電圧を、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整して前記走査電極に供給し、
前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に各前記データ電極をオン状態にするオン電圧を供給し、
前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさとなるように設定されたことを特徴とする容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項２】
前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する請求項１に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項３】
前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、
前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項２に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項４】
前記走査側駆動回路は前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応した周波数に変化させて前記走査電極に供給する請求項１に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項５】
前記データ側駆動回路は前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項４に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項６】
前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である請求項１に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置。
【請求項７】
複数本の走査電極と、前記走査電極に交差する複数本のデータ電極と、前記走査電極と前記データ電極の間に配置された容量性の自発光層とを備え、前記走査電極と前記データ電極の各交差部に位置する前記発光層により形成された複数個の画素がマトリクス配列された表示装置の駆動方法において、
１フレーム期間を等時間間隔の複数のサブフィールドに分割して、各サブフィールドでの発光輝度の組み合わせにより階調が表現されるように各サブフィールドでの発光輝度の重み付けを設定し、
前記走査電極には、各前記サブフィールド毎に前記重み付けに対応した電圧波形に調整した走査電圧を順次供給し、
各前記データ電極には、前記表示信号データに応じて各前記サブフィールド毎に選択的に当該データ電極をオン状態にするオン電圧を供給して、
前記走査電圧が供給された前記走査電極と前記オン電圧が供給された前記データ電極との間の前記発光層に、前記走査電圧と前記オン電圧の電位差に基づき前記重み付けに応じた発光輝度が得られる電圧が印加され、前記オン電圧が供給されない前記データ電極と前記走査電極との間の前記発光層に印加される電圧は、発光の閾値を超えない大きさとなるように設定することを特徴とする容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項８】
前記走査電圧は、各前記サブフィールド毎の前記重み付けに対応した振幅の大きさを有する請求項７に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の振幅を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応させた大きさに変化させて前記走査電極に供給し、
前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項８に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記走査電圧として、１ラインの表示期間の繰り返し周波数よりも高い周波数の交流波形を生成し、その交流波形の周波数を各前記サブフィールドの前記重み付けに対応した周波数に変化させて前記走査電極に供給する請求項７に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記データ電圧として、前記走査電圧の交流波形と同一周波数で逆相の交流波形を生成して、前記データ電極に供給する請求項１０に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記発光層が、誘電体層及び蛍光体層を含む無機ＥＬ発光層である請求項７に記載の容量性自発光素子を用いた表示装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１１９６１５（Ｐ２００６−１１９６１５Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６８８２９（Ｐ２００５−２６８８２９）
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０３２１７７８３）松下東芝映像ディスプレイ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０３２１７７８３）松下東芝映像ディスプレイ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
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