説明

画像表示装置

【課題】有機EL表示装置が標準輝度モードと高輝度モードの表示が可能な場合、標準モードのときにOLED駆動TFTのゲート電位を所定値にリセットする時間が多くかかる。
【解決手段】画像信号書き込み時にOLED駆動TFT3のゲート電位のリセット動作の際、標準モードの場合はリセット動作前にプリチャージ電流をOLED素子に短時間流すことにより、OLED駆動TFT3のゲート電位の初期値を電源電位近くか基準電位近くにセットする。この動作によって、リセット後のOLED駆動TFTゲート電位のばらつきを小さくする。これによって、1フレーム中での発光期間を長くできる。また、ブランキング期間も長くできるので、ブランキング期間を利用してOLED素子1の特性測定ができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は有機EL表示装置に係り、最大階調時の表示輝度に応じて、モードモード切り換えを行うことが出来る表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来表示装置の主流はCRTであったが、これに替わって、フラットデスプレイ装置である、液晶表示装置、プラズマ表示装置等が実用化され、需要が増大している。さらにこれらの表示装置に加え、有機エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置(以下有機EL表示装置(OLED)という)や、フィールドエミッションを利用する電子源をマトリクス状に配置して、陽極に配置された蛍光体を光らすことによって画像を形成する表示装置(FED表示装置)の開発、実用化も進んでいる。
【0003】
有機EL表示装置は(1)液晶と比較して自発光型であるので、バックライトが不要である、(2)発光に必要な電圧が10V以下と低く、消費電力を小さくできる可能性がある、(3)プラズマ表示装置やFED表示装置と比較して、真空構造が不要であり、軽量化、薄型化に適している、(4)応答時間が数マイクロ秒と短く、動画特性がすぐれている、(5)視野角が170度以上と広い、等の特徴がある。
【0004】
有機EL表示装置は軽量薄型にできるため、携帯用表示装置としても広く使用される。外光が強い屋外においても画面の見易さを保つためには画面を高輝度で表示することが必要である。一方、屋内での使用には通常の表示モードで良い。消費電力の観点から、表示モードは切り換え可能であることが望ましい。
【0005】
図11はOLED素子1の電圧と輝度の関係を示したものである。印加電圧を高くすれば、OLED素子1の発光輝度は上昇する。電源電圧を上げれば、OLED素子1に流れる電流が増加し、電子とホールの再結合がより多くなって発光強度が増す。したがって、最高輝度を複数持つような表示装置、言い換えれば、表示モードを切り換えることができるような表示装置は、一般には電源電圧を変化させることによって実現されている。
【0006】
一方、薄膜トランジスタ(TFT)を用いる有機EL表示装置はコントラスト等、画質の面で優れているが、階調表示をする際は、各TFTの特性のばらつきに影響されて、表示特性にばらつきが出る。これを対策する従来技術の一例として、図12から図14に示すような技術がある。これを従来例1という。
【0007】
図12は従来例1の画素部分の駆動回路である。図12において、電源線51と基準電位の間にはOLED素子1、点灯TFTスイッチ2、OLED駆動TFT3が直列に接続されている。ここで、基準電位は表示装置の基準となる電位であり、アース電位を含んだ広い概念である。図12において、点灯TFTスイッチ2はOLED素子1に電流を流すか否かを決めるスイッチであり、OLED駆動TFT3はOLED素子1に流す電流を制御してOLED素子1の発光の階調を決めるものである。画像データは信号線54から保持容量4に書き込まれる。
【0008】
OLED駆動TFT3のスレッショルド電圧Vthがばらつくと階調表示を正確に行うことが出来ない。図12におけるリセットTFTスイッチ5はデータ信号を反映する保持容量4の電荷がOLED駆動TFT3のスレッショルド電圧Vthの影響を受けないようにするためのリセット動作に使用される。リセット動作によって画像データを正確に反映した階調表示が可能になる。
【0009】
図13は図12に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図13には4個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号の入力はタイミングコントローラ110によって行なわれる。
【0010】
画面横方向にはゲート駆動回路200が設置されている。ゲート駆動回路200からはリセット線52と走査出力線151が延在している。リセット線52はリセットTFTスイッチ5のゲートに接続し、走査出力線151は点灯スイッチORゲート150に入力する。点灯スイッチORゲート150には点灯制御線105が入力し、点灯スイッチORゲート150からは走査出力線151からの信号または点灯制御線105からの信号のいずれかによって点灯TFTスイッチ2のゲートに信号が出力される。
【0011】
画面上方には信号駆動回路100が設置されている。信号駆動回路100には外部から信号入力線1001を通して画像信号が供給される。信号駆動回路100からは画面に向かって信号線54が延びている。信号線54には画像データ信号のみでなく、三角波発生回路111からの三角波も入力される。三角波はデータ信号に基づいて各OLED素子1の発光開始時間を決めるためのものである。
【0012】
図14は図12の駆動回路を駆動するタイミングチャートである。この駆動回路は図14の上部に示すように、1フレームを書き込み動作期間と発光期間とブランキング期間とに分けている。書き込み動作期間は各画素に階調信号を書き込む。図14における書き込み動作位置は、走査線順にデータが書き込まれていく様子を示す。図14の下部は一画素の書き込みのタイミングを示す。図14において、まずリセットTFTスイッチ5をONしてOLED駆動TFT3のゲートとソースをショートさせる。その後、点灯TFTスイッチ2をONしてOLEDに電流を流す。この状態はOLED素子1とOLED駆動TFT3とでインバータが形成されていると見ることが出来る。OLED駆動TFT3のゲートとソースはリセットTFTスイッチ5によってショートされている。そうすると、OLED駆動TFT3のゲート電位は、OLED駆動TFT3のゲートとソースの関係を決める特性曲線上において、OLED駆動TFT3のソースとゲートが同電位になる点にセットされる。この場合のOLED駆動TFT3のゲート電位はOLED駆動TFT3のスレッショルド電圧Vthによってユニークに決定される。以後この電位を所定の電位という。このゲート電位に対して信号電圧が書き込まれることになるので、OLED駆動TFT3のVthのバラつきによる影響を排除することが出来る。その後、リセットTFTスイッチ5、続いて点灯TFTスイッチ2をOFFする。そうすると、保持容量4には信号電圧を正しく反映した電荷が蓄積され、正しい階調電荷が可能になる。
【0013】
この書き込み動作をすべての走査線について行ったあと、発光期間に移る。この書き込み期間に保持容量4には三角波を入力する。そうすると、OLED駆動TFT3のゲートに保持された電位に応じてOLED素子1が時間差をもって発光することになり、階調表示が行われる。
【0014】
OLED駆動TFT3のVthのばらつきを対策する他の例を図15から図17に示す。これを従来例2という。図15は一画素の駆動回路である。図15において、電源線51からOLED駆動TFT3、点灯TFTスイッチ2とOLED素子1とが直列に接続されている。点灯TFTスイッチ2によって、OLED素子1の発光可否を制御する。OLED駆動TFT3は第1保持容量41および第2保持容量42に蓄積された電荷によって決まる電圧で階調表示を行う。この場合もOLED駆動TFT3のVthのばらつきによってOLED素子1に発光特性にばらつきが生ずることを抑制するために、リセットTFTスイッチ5を用いている。
【0015】
図16は図15に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図16には4個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号の入力はタイミングコントローラ110によって行なわれる。
【0016】
画面横方向にはゲート駆動回路200が設置されている。ゲート駆動回路200からはセレクトスイッチ線55、点灯スイッチ線53、リセット線52が延在している。セレクトスイッチ線55は画素のセレクトスイッチ6のゲートに接続し、点灯スイッチ線53は点灯TFTスイッチ2のゲートに接続し、リセット線52はリセットTFTスイッチ5のゲートに接続する。
【0017】
画面上方には信号駆動回路100が設置されている。信号駆動回路100には外部から信号入力線1001を通して画像信号が供給される。信号駆動回路100からは画面に向かって信号線54が延びている。信号線54からの信号は信号線選択スイッチ制御線104によって、画素への入出力が制御される。
【0018】
図17を用いて図15の駆動回路の動作を説明する。図17で使用しているTFTはP型なので、TFTは負の信号が来たときにONとなる。従来例2では、各画素に階調電圧を書き込むと1フレーム期間、その階調電圧が維持されてOLED素子1を発光させる。図17において、点灯TFTスイッチ2はONされた状態となっている。この状態でセレクトスイッチ6をONする。これによって、信号線54からのデータを画素に入力することが可能になる。次にリセットTFTスイッチ5をONすると図16に示すOLED駆動TFT3のドレイン電圧とOLED駆動TFT3のゲート電圧が強制的にショートされる。続いて点灯TFTスイッチ2をOFFするとOLED駆動TFT3のゲート電位は電源電圧よりOLED駆動TFT3のVthだけ低い値に収束する。その後、リセットTFTスイッチ5をOFFして信号線54から信号電圧を書き込むと第2保持容量42および第1保持容量41にはOLED駆動TFT3のVthのばらつきに関係なく、信号電圧を反映した電荷が蓄積され、階調表示が可能になる。
【0019】
以上のような技術を記載したものとして「特許文献1」、「特許文献2」、および「非特許文献1」があげられる。
【0020】
【特許文献1】特開2003−5709号公報
【特許文献2】特開2003−122301号公報
【非特許文献1】Digest of Technical Papers, SID98 p.p.11-14
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
以上のような従来技術はいずれもリセットTFTスイッチ5を用いてOLED駆動TFT3のスレッショルド電圧Vthのばらつきをキャンセルするものである。図12のOLED駆動TFT3のゲート電位を所定の電位に、あるいは、図15のOLED駆動TFT3のゲート電位を電源電圧よりもVthだけ低い値に収束させるためには、点灯TFTスイッチ2とリセットTFTスイッチ5が同時にONになる時間、すなわち、図14におけるtc5または図17におけるtc6が十分に長い時間であるか、OLED駆動TFT3を流れる電流が十分に大きくなくてはならない。そうしないと、OLED駆動TFT3のVthを十分に補償できず、正確な階調表示が出来ないことになる。
【0022】
ディスプレイが、最大階調の輝度によるモード切替え機能を搭載し、例えば、高輝度モードと標準輝度モードの2モード持つ場合において、高輝度モードの表示を行うときはOLED駆動TFT3を流れる電流が十分なので、点灯TFTスイッチ2とリセットTFTスイッチ5が同時にONになる時間は長くなくとも良い。一方標準モードの場合はOLED駆動TFT3を流れる電流は高輝度モードの場合に比較して大きくは無いので、図14におけるtc5または図17におけるtc6(以後リセット時間という)は一定以上の期間が必要である。標準モードの場合も正確な階調表示は必要であるから、リセット時間は標準モードの場合に合わせる必要がある。
【0023】
特に従来例1においては、リセットの時間が大きくなるとデータの書き込みの時間が多くなり、OLED素子1が発光して画像を形成する時間が制限されることになる。この場合でも画面の輝度は必要になるので、特に高輝度モードの場合は大きな電流が流れることになる。大きな電流が流れると画面内の配線抵抗によって電圧が変化し、図18のように、画面の上と下とで明るさにむらが出てしまうことになる。一方、従来例2においても、リセット時間に多くを割くと、各画素の書き込み動作の時間が増えることになるので、ブランキングの時間がとれなくなる。そうすると、ブランキングの時間を利用しての各OLED素子1の発光特性等の測定をすることが出来なくなる等の問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【0024】
本発明は以上述べた課題を解決するものであり、標準モードと高輝度モードとにおいて、単に電源電圧を変えるのみでなく、駆動方法も変えることによって特に高輝度モードにおける画面の輝度むら等を対策するものである。具体的な手段は次の通りである。
【0025】
(1)自発光素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されている表示部と、前記画素領域に表示信号電圧を入力するための信号線と表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、前記、画素領域に駆動制御信号を入力するための制御線と、前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と前記信号線を介して前記画素に入力された表示信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置において、前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【0026】
(2)(1)において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【0027】
(3)(1)において、前記電界効果トランジスタは、多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。
【0028】
(4)(1)において、前記画素は、前記発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路と接続するスイッチ手段を有することを特徴とする表示装置。
【0029】
(5)(4)において、前記表示装置は第1の輝度モードと第1の輝度モードよりも輝度の高い第2の輝度モードを表示することが出来、前記第1の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に前記スイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。
【0030】
(6)(4)において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【0031】
(7)(4)において、前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。
【0032】
(8)自発光素子を有する複数の画素によって構成される表示部と、
前記画素領域に表示信号を入力する信号線と、
表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、
前記、画素領域に駆動制御信号を入力するため制御線と、
前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と
前記信号線を介して前記画素に入力された画像データ信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置であって、
前記電界効果トランジスタのソース電極には、基準電位が印加され、ゲート電極には、前記電界効果トランジスタのゲートとドレインを接続するための第1のスイッチ手段と、容量が接続され、ドレイン電極には、自発光素子への画像データ信号に基づく電流の供給を制御する第3のスイッチ手段が接続され、
前記自発光素子は陽極と陰極を有し、前記陽極には前記第3のスイッチ手段と、外部からの所定の電圧を印加するための第2のスイッチ手段が接続されている表示装置において、
前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【0033】
(9)(8)において、前期第2のスイッチ手段を介して、自発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続を制御することを特徴とする表示装置。
【0034】
(10)(8)において、前記表示装置は第1の輝度モードと第1の輝度モードよりも輝度の高い第2の輝度モードを表示することが出来、前記第1の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に、前記第2のスイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。
【0035】
(11)(8)において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【0036】
(12)(8)において、前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。
【0037】
(13)自発光素子を有する複数の画素によって構成される表示部と、
前記画素領域に表示信号を入力する信号線と、
表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、
前記、画素領域に駆動制御信号を入力するため制御線と、
前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と
前記信号線を介して前記画素に入力された画像データ信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置であって、
前記電界効果トランジスタのソース電極には、基準電位が印加され、ゲート電極には、前記電界効果トランジスタのゲートとドレインを接続するためのリセットスイッチと、容量が接続され、ドレイン電極には、自発光素子への画像データ信号に基づく電流の供給を制御する第3のスイッチ手段が接続され、
前記自発光素子は陽極と陰極を有し、前記陰極には前記第3のスイッチ手段と、外部からの所定の電圧を印加するための第2のスイッチ手段が接続されている表示装置において、
前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【0038】
(14)(13)において、前期第2のスイッチ手段を介して、自発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続を制御することを特徴とする表示装置。
【0039】
(15)(13)において、前記表示装置は第1の輝度モードと第1の輝度モードよりも輝度の高い第2の輝度モードを表示することが出来、前記第1の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に、前記第2のスイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。
【0040】
(16)(13)において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【0041】
(17)(13)において、前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。
【発明の効果】
【0042】
本発明を用いることによって標準モードの場合においてもOLED駆動TFTのゲート電圧をリセットするためのリセット動作の時間を少なくすることが出来、同時に高輝度モードの場合における輝度むらを防止することができる。また、リセット時間が短くなったことによって節約した時間を例えば、各OLED素子の特性検査に用い、これを、輝度調整のフィードバックに生かすことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0043】
実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。
【実施例1】
【0044】
図1は本発明の画素構造を示す回路図である。図1は従来技術に示す従来例1に対応する回路の問題点を対策する発明である。図1の基本動作は従来例1と同様である。すなわち、図1において、電源線51と基準電位の間にはOLED素子1、点灯TFTスイッチ2、OLED駆動TFT3が直列に接続されている。図1において、点灯TFTスイッチ2はOLED素子1に電流を流すか否かを決めるスイッチであり、OLED駆動TFT3はOLED素子1に流す電流を制御してOLED素子1の発光の階調を決めるものである。画像データは信号線54から保持容量4に書き込まれる。
【0045】
また、リセットの動作も従来例1と同様である。すなわち、従来例1で述べたように、図1におけるリセットTFTスイッチ5はOLED駆動TFT3のゲート電位をOLED素子3のスレショルド電圧Vthを補償した電位に設定する役割を有する。これによって、画像データ信号を正しく反映した階調表示が可能になる。
【0046】
OLED駆動TFT3のゲート電位を所定の値にセットするためには、OLED駆動TFT3を流れる電流とリセット時間の積がある値以上であることが必要である。標準モードの場合はOLED駆動TFT3を流れる電流は高輝度モードよりも小さいためにリセットの時間は標準モードに合わせて決めていた。
【0047】
本実施例は標準モードと高輝度モードの場合でVthリセットの方法を変えることによって書き込み時間の増大を抑えて、OLED素子1の発光時間を十分にとることが出来る。本実施例では、図1に示すようにプリチャージ制御線56およびプリセットTFTスイッチ5を用いることによって問題を解決するものである。すなわち、リセットに時間がかかる標準モードの時のみ、プリチャージ動作を行うことによってリセット時間を短くするものである。
【0048】
図2は図1に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図2には4個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号の入力はタイミングコントローラ110によって行なわれる。ここで、モード切り換えによって標準モードが選択される場合は図2に示す電源Aにスイッチがセットされる。同時にタイミングコントローラ内の各スイッチもA側にセットされる。また、モード切り換えによって高輝度モードが選択される場合は図2において、電源Bが選択される。同時にタイミングコントローラ内のスイッチもB側にセットされる。
【0049】
画面横方向にはゲート駆動回路200が設置されている。ゲート駆動回路200からはリセット線52、走査出力線151、および、プリチャージ制御線56が延在している。リセット線52はリセットTFTスイッチ5のゲートに接続し、走査出力線151は点灯スイッチORゲート150に入力する。点灯スイッチORゲート150には点灯制御線105が入力し、点灯スイッチORゲート150からは走査出力線151からの信号または点灯制御線105からの信号のいずれかによって点灯TFTスイッチ2のゲートに信号が出力される。プリチャージ制御線56はプリチャージTFTスイッチ7のゲートに接続する。三角波発生回路111で発生した三角波は三角波入力線101を通って信号線54に接続する。後に述べるように、三角波はデータ信号を全画素に書き終えたあとの、発光期間に各画素の入力に加えられるものである。三角波の信号線への入力は三角波選択スイッチ制御線103によって制御される。
【0050】
画面上方には信号駆動回路100が設置されている。信号駆動回路100には外部から信号入力線1001を通して画像信号が供給される。信号駆動回路100からは画面に向かって信号線54が延びている。信号線54には画像データ信号のみでなく、三角波発生回路111からの三角波、プリチャージ電位も時間差で供給される。信号線54への各電圧の供給タイミングはそれぞれ、信号線選択スイッチ制御線104、三角波選択スイッチ制御線103、プリチャージスイッチ制御線を介して行なわれる。
【0051】
図3は標準モードが選択された場合のタイミングチャートを示すものである。図3の上側は1フレーム期間における動作を示す。1フレーム期間は書き込み動作期間と発光期間とブランキング期間に分かれている。書き込み動作期間は信号線54から画像データを画素に取り込んで保持する期間である。発光期間は画面全体の画素を発光させ、画像を表示する期間である。また、ブランキング期間は例えば、表示データにフィードバックするために個々のOLED素子1の特性を測定し、記憶する等の動作に使用できる。
【0052】
図3の下側は各画素における動作タイミングチャートである。図3のt1は一画素の書き込み時間を示す。図3において、OLED駆動TFT3のゲート電圧を所定の値にセットする動作は点灯TFTスイッチ2とリセットTFTスイッチ5が同時にONする期間である図3に示すtc1の間に行われる。
【0053】
従来技術においては、tc1の初期においては、OLED駆動TFT3のゲート電圧は不定であり、電源電位から基準電位までの値を取りうる。リセット時の電流あるいは時間tc1が十分であれば、OLED駆動TFT3のゲート電圧はリセット動作の間に所定の値に収束する。しかし、標準モードにおいてはOLED駆動TFT3に流れる電流は大きくはなく、図3に示すtc1の時間ではOLED駆動TFT3のゲート電圧は所定の値に収束しない。この電圧を収束残り電圧ΔVとする。収束残り電圧ΔVはOLED駆動TFT3のリセット前の初期電位が電源電位に近い場合と基準電位に近い場合とでは異なる。OLED駆動TFT3のゲート電圧のリセット前の初期値が電源電位に近い場合は、リセット動作後にはゲート電圧は例えば、所定の電位+ΔV1となる。一方、OLED駆動TFT3のゲート電圧のリセット前の初期値が基準電位に近い場合は、ゲート電圧は例えば、所定の電位―ΔV2となる。すなわち、OLED駆動TFT3のゲート電位はリセット後ΔV1+ΔV2の範囲でばらつくことになる。したがって、正確な階調表示が出来なくなる。
【0054】
本発明は、標準モードのような電流値が大きくない場合には、後に述べるプリチャージ動作によって、リセット前のOLED駆動TFT3のゲート電位を例えば、基準電位近くにセットする。そうするとリセット動作後、たとえリセット残り電圧が生じても、リセット残り電圧は所定の電位―ΔV2付近でわずかにばらつく程度となり、OLED駆動TFT3のゲート電位のバラつきは従来に比して飛躍的に小さくなり、より正確な階調表示が可能になる。
【0055】
以下本実施例における標準モードの動作を図3によって説明する。図3において、まず、リセットTFTスイッチ5をONすると同時に、点灯TFTスイッチ2を短時間ONする。点灯TFTスイッチ2がONしている期間にプリチャージTFTスイッチ7を短時間ONする。そうすると、このプリチャージの動作によって、図1におけるOLED駆動TFT3のゲート電位は強制的にアース電位近くにセットされる。その後点灯TFTスイッチ2をOFFする。この間、信号線54からは図1に示す保持容量4にデータ信号が書き込まれる。その後、点灯TFTスイッチ2を再びONすることによって、OLED駆動TFT3に対するリセット動作を行う。リセット動作は点灯TFTスイッチ2とリセットTFTスイッチ5が同時にONしている間であるtc1の間行われる。プリチャージの動作によって、OLED駆動TFT3のゲート電圧のリセット前の電圧は基準電位近くにセットされているため、tc1がリセット動作に十分な時間ではなく、収束残りΔV2が生ずる場合であっても、OLED駆動TFT3のゲート電位は所定の電位−ΔV2付近でわずかにばらつくことになる。したがって、階調表示のばらつきは大きく改善されることになる。
【0056】
この動作を各走査線毎に全ての画素に対して行い、全て画素に画像データを書き込んだあと、OLED素子1の発光期間に移行する。発光期間において画像が表示される。発光期間の間は信号線54には三角波を入力し、この三角波は保持容量4を通してOLED駆動TFT3のゲートにつたえられる。ゲートは書き込み期間に書き込まれた画像データに応じた電位となっている。三角波が入力されることによって、OLED駆動TFT3のゲート電位はあらかじめ書き込まれたゲート電位にしたがって、OLED駆動TFT3をONさせることになる。輝度が大きい画素はOLED駆動TFT3が早くターンオンし、輝度が小さい画素はOLED駆動TFT3が遅くターンオンすることになるので、階調表示が行われる。図3におけるブランキング期間は、例えば、OLED素子1の発光特性を検査等に使用することが出来る。
【0057】
図4は高輝度モードが選択された場合の各画素の動作を示すタイミングチャートである。図4の上側は1フレーム期間における動作を示す。標準モードの場合と同様に、1フレーム期間は書き込み動作期間と発光期間とブランキング期間に分かれている。書き込み動作期間は信号線54から画像データを画素に取り込んで保持する期間である。発光期間は画面全体の画素を発光させ、画像を表示する期間である。また、ブランキング期間は例えば、表示データにフィードバックするために個々のOLED素子1の特性を測定し、記憶する等の動作に使用できる。
【0058】
図4の下側は各画素の動作を示すタイミングチャートである。図4のt2は高輝度モードの場合の一画素の書き込み時間である。図4に示すように、高輝度モードにおいては、プリチャージ動作は行わない。OLED駆動TFT3のリセット動作は点灯TFTスイッチ2とリセットTFTスイッチ5が同時にONになった期間である、図4のtc2の間に行われる。高輝度モードにおいては、OLED素子1あるいはOLED駆動TFT3を流れる電流は大きいために、時間tc2の間にOLED駆動TFT3のゲート電位は、所定の電位に収束することが出来る。したがって、プリチャージ動作をしなくとも正確な階調表示を行うことが出来る。
【0059】
全画素に画像データを書き込んだあと、発光期間において、信号線54に三角波を入力し、書き込まれた画像データにしたがって、各画素を発光させることは標準モードにおいて説明したと同じである。
【0060】
図5は、本実施例でのブランキング期間にOLED素子1の電流―電圧特性を測定する例を示すものである。OLED素子1は動作時間とともに発光特性が劣化するという特性を有する。発光特性の劣化の割合は各OLED素子1によって異なるために、画素毎の劣化特性を外部から送られてくる画像データに反映させないと、正確な画像表示ができなくなってしまう。このフィードバックは、まず各画素の劣化特性を測定し、メモリ113に記録して、このデータを画像データにフィードバックさせる動作である。
【0061】
OLED素子1の劣化は同じ電圧をOLED素子1に印加した場合、OLED素子1を流れる電流が小さくなるという現象となって現れる。この現象は逆に言えば、同じ電流をOLED素子1に流した場合、OLED素子1の陽極と陰極の電圧が大きくなるということである。本実施例では、図5に示すように、各OLED素子1に定電流源112から電流を流し、OLED素子1の端子間電圧を測定することによってOLED素子1の劣化特性を測定するものである。この動作は図3または図4のブランキング期間に行われる。
【0062】
図5において、電流源112、バッファアンプ114、メモリ113からなる検出系120が設置される。検出系120から出た検出線は、検出スイッチ115を経由して信号線54に接続する。発光期間が終わり、ブランキング期間に入ると検出スイッチ115がONして電流源112から画素のOLED素子1に電流が流される。この時の電流はプリチャージTFTスイッチ7をONしておくことによって流れる。電流の向きはOLED素子1から電流源112に向かって流れる。この時のOLED素子1の端子間電圧を測定することによってOLED素子劣化特性を測定することが出来る。このOLED素子1の電流―電圧特性をメモリ113に記録し、該画素に対する次のデータ書き込みにフィードバックする。この電流―電圧特性は全ての画素について行われる。ただし、全ての測定を1フレーム内でのブランキング期間に行うのではなく、複数のフレームに分けて測定が行われる。
【0063】
図5において、ブランキング期間はプリチャージ制御線56、三角波供給線101、信号線54に対するスイッチは全てOFFとなっている。以上述べた測定系以外の図5の構成は図2と同様である。ブランキング期間におけるOLED素子1の特性測定は、標準モード、高輝度モードに関わり無くおこなうことが出来る。
【実施例2】
【0064】
図6は本発明の第2の実施例の画素構造の回路図である。図6において、電源線51からOLED駆動TFT3、点灯TFTスイッチ2とOLED素子1とが直列に接続されている。点灯TFTスイッチ2によって、OLED素子1の発光可否を制御する。OLED駆動TFT3は第1保持容量41に蓄積された電荷によって決まる電圧で階調表示を行う。この場合もOLED駆動TFT3のVthのばらつきによってOLED素子1に発光特性にばらつきが生ずることを抑制するために、リセットTFTスイッチ5を用いている。以上の構成は従来例2で説明したと同じである。本発明では以上の構成のほかにプリチャージ制御線56によって制御されるプリチャージTFTスイッチ7のドレインをOLED素子1の陽極に接続している。後に述べるように、このプリチャージTFTスイッチ7をリセット前に短期間ONすることによって、リセット前のOLED駆動TFT3のゲート電位を基準電位近くにセットする。
【0065】
図7は図6に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図7には4個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号等の入力はタイミングコントローラ110によって行なわれる。
【0066】
画面横方向にはゲート駆動回路200が設置されている。ゲート駆動回路200からはセレクトスイッチ線55、点灯スイッチ線53、リセット線52、プリチャージ制御線56が延在している。セレクトスイッチ線55は画素のセレクトスイッチ6のゲートに接続し、点灯スイッチ線53は点灯TFTスイッチ2のゲートに接続し、リセット線52はリセットTFTスイッチ5のゲートに接続し、プリチャージ制御線56はプリチャージTFTスイッチ7のゲートに接続する。
【0067】
画面上方には信号駆動回路100が設置されている。信号駆動回路100には外部から信号入力線1001を通して画像信号が供給される。信号駆動回路100からは画面に向かって信号線54が延びている。信号線54からの信号は信号線選択スイッチ制御線104によって、画素への入出力が制御される。信号駆動回路100と画面の間には信号線選択スイッチ制御線104の他に基準電位と接続するプリチャージ供給線を制御するプリチャージ信号選択線102が存在している。
【0068】
標準動作の場合は例えば、電源線51を電源Aに接続する。電源Aに接続するとタイミングコントローラ内のスイッチもAにセットされる。高輝度モードの場合は、電源線51を電源Bに接続する。電源Bに接続するとタイミングコントローラ内のスイッチもBにセットされる。
【0069】
図8は標準動作の場合のタイミングチャートである。図8を用いて図6および図7の動作回路の説明をする。図8において、プリチャージTFTスイッチ7をのぞいては全てP型TFTであるので、これらのスイッチでは負の信号が来たときにTFTがONになる。本実施例では、実施例1と異なり、各画素に階調電圧を書き込むと1フレーム期間、その階調電圧が維持されてOLED素子1を発光させる。図7および図8において、点灯TFTスイッチ2はONされた状態となっている。この状態でセレクトスイッチ6をONする。これによって、信号線54からのデータを画素に入力することが可能になる。次にリセットTFTスイッチ5をONすると同時にプリチャージスイッチをONする。そうするとリセット動作の初期において、OLED駆動TFT3のゲート電位は強制的に基準電位近くに設定されることになる。すなわち、点灯TFTスイッチ2、リセットTFTスイッチ5ともONしているために、これらのTFTはショート状態であり、OLED駆動TFT3のゲート電位はOLED素子1の陽極と同電位になるからである。
【0070】
次に点灯TFTスイッチ2がOFFする。点灯TFTスイッチ2がOFFしている間に信号線54からセレクトスイッチ6を通して第2保持容量42および第1保持容量41に信号が書き込まれる。点灯TFTスイッチ2とリセットスイッチが同時にONしている間、すなわち図8のtc3の期間にリセット動作が行われる。リセット動作によって、OLED駆動TFT3のゲート電位は電源電位―Vthの値に収束する。ここでVthはOLED駆動TFT3のスレッショルド電圧である。そしてデータ信号は(電源電位―Vth)を基準に書き込まれることになるので、Vthの影響を受けることなく階調表示ができる。
【0071】
しかし、上記リセット動作が十分に行われてOLED駆動TFT3のゲート電位が(電源電位―Vth)に収束するためには、図8に示す、リセットTFTスイッチ5を点灯TFTスイッチ2が同時にONになる時間であるtc3とOLED素子1すなわち、OLED駆動TFT3に流れる電流の積が一定値以上である必要がある。標準動作においては、OLED素子1に流れる電流は大きくはないため、tc3を長くする必要がある。tc3を長くすると、画素毎の書き込み期間が長くなる。そうすると、図8に示すブランキング期間を取ることが出来なくなる。ブランキング期間はデータ信号を補正するためのOLED素子特性の測定等に必要な期間である。したがって、ブランキング期間を無くすことは出来ない。一方標準モードでtc3を短くすると、上記のように正確な階調表示が出来ない。
【0072】
本実施例ではリセット動作の初期にプリチャージ動作によって、図6におけるOLED駆動TFT3のゲート電位を強制的に基準電位にセットする。リセット期間に収束しなかった電圧を収束残り電圧ΔVとする。そうすると、リセット動作後のOLED駆動TFT3のゲート電位は電源電位―Vth−ΔVとなり、ゲート電位のバラつきはわずかなものとなる。したがって、正確な階調表示が可能になる。すなわち、本実施例によれば、標準モードの場合であっても、1フレーム中にブランキングの期間を確保しつつ正確な階調表示が可能になる。
【0073】
図9は本実施例における高輝度モードの場合のタイミングチャートである。リセット動作はリセットTFTスイッチ5と点灯TFTスイッチ2が同時にONしている期間であるtc4の期間に行われる。OLED駆動TFT3のゲート電位が(電源電位―Vth)に収束するためには、OLED素子1に流れる電流とtc4との積が一定以上でなければならない。高輝度モードの場合はOLED素子1に流れる電流が大きいので、tc4が短くともOLED駆動TFT3のゲート電位は(電源電位―Vth)に収束することができる。tc4が短ければ、図9に示すブランキング期間を確保することができる。したがって、高輝度モードの場合はプリリチャージ動作を行わなくともよいことになる。
【0074】
以上のように、実施例2によれば、標準モードの場合も高輝度モードの場合も正確な階調表示を可能にしつつ、1フレーム中でブランキング時間を確保することが出来る。図10はブランキング期間中にOLED素子1の電流電圧特性を検出する場合の回路を示すものである。検出系120は実施例1と同様である。しかし、電流源112の向きはOLED素子1に向かって電流を流し込む向きとなっている。
【0075】
図10において、ブランキング期間中は点灯TFTスイッチ2をOFFする。同時にプリチャージTFTスイッチ7をONし、検出系120の電流源112からプリチャージTFTスイッチ7を通してOLED素子1に向かって測定電流を流し込む。この時のOLED素子1の陽極電位を測定することによって、OLED素子1の電流―電圧特性を測定することが出来る。測定結果をメモリ113に記録し、表示データにフィードバックする。この検出動作は標準モードの場合、高輝度モードの場合のいずれについても行うことが出来る。
【0076】
以上のように、本実施例によれば、標準モード、高輝度モードいずれの場合においても階調表示を正確に行うとともに、ブランキング期間を確保することができる。また、プリチャージ動作に用いるプリチャージTFTスイッチ7を利用してOLED素子1の特性変化を測定し、これを表示データにフィードバックすることが出来る。さらに、リセット動作前のプリチャージによってデータ信号の書き込み時間を減らせることが出来れば、1フレーム中でのブランキングの時間を増やすことができる。そうすと、ブランキング中でのOLED素子1の電圧―電流特性の測定により時間をかけることができる。電圧―電流特性の測定により時間をかけることができれば、測定に使用する電流源112の電流を下げることによって、検出系120で使用する電力を小さくすることが出来る。
【0077】
図19(a)は、モバイル用電子機器301の画像表示部に、本発明による画像表示装置300を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。
【0078】
図19(b)は、テレビジョン303の画像表示部に、本発明による画像表示装置302を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。
【0079】
図20(a)は、デジタル携帯端末PDA305の画像表示部に、本発明による画像表示装置304を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。
【0080】
図20(b)は、ビデオカメラCAMのヴューファインダ307の画像表示部に、本発明による画像表示装置306を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】実施例1の画素部駆動回路である。
【図2】実施例1の表示装置駆動回路である。
【図3】実施例1の標準モードでのタイミングチャートである。
【図4】実施例1の高輝度モードでのタイミングチャートである。
【図5】実施例1の表示装置駆動回路に検出系を加えた回路図である。
【図6】実施例2の画素部駆動回路である。
【図7】実施例2の表示装置駆動回路である。
【図8】実施例2の標準モードでのタイミングチャートである。
【図9】実施例2の高輝度モードでのタイミングチャートである。
【図10】実施例1の表示装置駆動回路に検出系を加えた回路図である。
【図11】OLED素子の電圧電流特性である。
【図12】従来例1の画素部駆動回路である。
【図13】従来例1の表示装置駆動回路である。
【図14】従来例1のタイミングチャートである。
【図15】従来例2の画素部駆動回路である。
【図16】従来例2の表示装置駆動回路である。
【図17】従来例2のタイミングチャートである。
【図18】画面に輝度ムラが生じた例である。
【図19】本発明を使用した製品の例である。
【図20】本発明を使用した製品の他の例である。
【符号の説明】
【0082】
1…OLED素子、2…点灯TFTスイッチ、 3…OLED駆動TFT、 4…保持容量、 5…リセットTFTスイッチ、 6…セレクトスイッチ、 7…プリチャージTFTスイッチ、 41…第1保持容量、 42…第2保持容量、 51…電源線、 52…リセット線、 53…点灯スイッチ線、 54…信号線、 55…セレクトスイッチ線、56…プリチャージ制御線、 100…信号駆動回路、 111…三角波発生回路 112…電流源、 113…メモリ、 114…バッファアンプ 200…ゲート駆動回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自発光素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されている表示部と、前記画素領域に表示信号電圧を入力するための信号線と表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、前記、画素領域に駆動制御信号を入力するための制御線と、前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と前記信号線を介して前記画素に入力された表示信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置において、
前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記発光素子は、有機EL発光素子(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項3】
請求項1において、
前記電界効果トランジスタは、多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項4】
請求項1において、
前記画素は、前記発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路と接続するスイッチ手段を有することを特徴とする表示装置。
【請求項5】
請求項4において、
前記表示装置は第1の輝度モードと第1の輝度モードよりも輝度の高い第2の輝度モードを表示することが出来、前記第1の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に前記スイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。
【請求項6】
請求項4において、
前記発光素子は、有機EL発光素子(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項7】
請求項4において、
前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項8】
自発光素子を有する複数の画素によって構成される表示部と、
前記画素領域に表示信号を入力する信号線と、
表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、
前記、画素領域に駆動制御信号を入力するため制御線と、
前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と
前記信号線を介して前記画素に入力された画像データ信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置であって、
前記電界効果トランジスタのソース電極には、基準電位が印加され、ゲート電極には、前記電界効果トランジスタのゲートとドレインを接続するための第1のスイッチ手段と、容量が接続され、ドレイン電極には、自発光素子への画像データ信号に基づく電流の供給を制御する第3のスイッチ手段が接続され、
前記自発光素子は陽極と陰極を有し、前記陽極には前記第3のスイッチ手段と、外部からの所定の電圧を印加するための第2のスイッチ手段が接続されている表示装置において、
前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項9】
請求項8において、
前期第2のスイッチ手段を介して、自発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項10】
請求項8において、
前記表示装置は第1の輝度モードと第1の輝度モードよりも輝度の高い第2の輝度モードを表示することが出来、前記第1の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に、前記第2のスイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。
【請求項11】
請求項8において、
前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項12】
請求項8において、
前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項13】
自発光素子を有する複数の画素によって構成される表示部と、
前記画素領域に表示信号を入力する信号線と、
表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、
前記、画素領域に駆動制御信号を入力するため制御線と、
前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と
前記信号線を介して前記画素に入力された画像データ信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置であって、
前記電界効果トランジスタのソース電極には、基準電位が印加され、ゲート電極には、前記電界効果トランジスタのゲートとドレインを接続するためのリセットスイッチと、容量が接続され、ドレイン電極には、自発光素子への画像データ信号に基づく電流の供給を制御する第3のスイッチ手段が接続され、
前記自発光素子は陽極と陰極を有し、前記陰極には前記第3のスイッチ手段と、外部からの所定の電圧を印加するための第2のスイッチ手段が接続されている表示装置において、
前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項14】
請求項13において、
前期第2のスイッチ手段を介して、自発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項15】
請求項13において、
前記表示装置は第1の輝度モードと第1の輝度モードよりも輝度の高い第2の輝度モードを表示することが出来、前記第1の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に、前記第2のスイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。
【請求項16】
請求項13において、
前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項17】
請求項13において、
前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【公開番号】特開2008−224864(P2008−224864A)
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−60395(P2007−60395)
【出願日】平成19年3月9日(2007.3.9)
【出願人】(502356528)株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Fターム(参考)】