表示装置およびその駆動方法
【課題】 発光素子ごとの輝度のバラツキにより表示装置に輝度むらが生じる。
【解決手段】 入力された階調信号により与えられる輝度が一定の階調レベルに対応した輝度よりも低いとき、２つの発光期間に、それぞれ階調信号により与えられる輝度よりも高い輝度の第１の輝度信号と、階調信号により与えられる輝度よりも低い輝度の第２の輝度信号を与えて前記発光素子を発光させ、
入力された階調信号により与えられる輝度が一定の階調レベルに対応した輝度よりも高いとき、２つの発光期間に、階調信号により与えられる輝度に対応する第３の輝度信号を与えて前記発光素子を発光させる。
【解決手段】 入力された階調信号により与えられる輝度が一定の階調レベルに対応した輝度よりも低いとき、２つの発光期間に、それぞれ階調信号により与えられる輝度よりも高い輝度の第１の輝度信号と、階調信号により与えられる輝度よりも低い輝度の第２の輝度信号を与えて前記発光素子を発光させ、
入力された階調信号により与えられる輝度が一定の階調レベルに対応した輝度よりも高いとき、２つの発光期間に、階調信号により与えられる輝度に対応する第３の輝度信号を与えて前記発光素子を発光させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、有機ＥＬ素子などの発光素子からなる複数の画素を基板上にマトリクス状に配置して構成される。各画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）他の回路で構成される駆動回路を備えている。
【０００３】
駆動回路を構成するＴＦＴはアモルファスシリコンまたはポリシリコンで作られるが、これらのＴＦＴは、製造方法に起因する特性の不均一を持っている。特に、ポリシリコンＴＦＴは、レーザアニールによってアモルファスシリコンを多結晶化して作られるため、レーザ照射強度の不均一によって特性がばらつき、これが表示画面上にスジ状の輝度ムラとして残ってしまう。
【０００４】
特許文献１は、レーザアニールに起因する輝度ムラを、画素ごとにトランジスタ特性を検出してデータ電圧を補正することにより解消する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３９６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザアニール工程において、基板の１か所に繰り返してレーザを照射して照射強度のばらつきの影響を平均化することにより、均一なＴＦＴ特性を得ることができる。しかし、レーザ照射回数を増やすと基板１枚あたりのレーザ照射工程の時間が長くなり、コスト高を招く。また、画素ごとのＴＦＴ特性を検出し、データ電圧を補正するためには、検出と補正のための回路、特に補正データを記憶するメモリが必要となり、これもコストアップ要因となる。製造工程に時間がかからず、また駆動回路を複雑にすることなく、輝度ムラをなくす方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の発光素子が配列した表示部と、前記発光素子を発光させる駆動部と、入力される画像信号を処理して前記駆動部に伝達する信号処理部とを有する表示装置であって、
前記信号処理部は、前記画像信号に含まれる階調信号を一定の階調レベルと比較する比較部と、前記階調信号を輝度信号に変換する変換部とを備え、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも低いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号により与えられる輝度よりも高い輝度を与える第１の輝度信号と、前記階調信号により与えられる輝度よりも低い輝度を与える第２の輝度信号とを生成し、前記駆動部が、２つの発光期間にそれぞれ前記第１と第２の輝度信号に従って前記発光素子を発光させ、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも高いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号を前記階調信号により与えられる輝度に対応する第３の輝度信号に変換し、前記駆動部が、前記２つの発光期間にともに前記第３の輝度信号前記発光素子を発光させる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、１つの階調データに対して、２種類の輝度レベルで発光させることで、トランジスタの電流ばらつきが大きい領域を使用せずに、トランジスタの電流ばらつきが小さい、又は電流ばらつきが目立たない領域を使用して階調表示を行うことができ、表示装置の輝度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】特性の異なる２つのトランジスタを示す図である。
【図２】スジムラにおける輝度の不均一さを示す図である。
【図３】スジムラの見えやすさと輝度の関係を示す図である。
【図４】第１の実施例の表示装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施例における入力階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【図６】第１の実施例における有機ＥＬ素子の駆動回路を示す図である。
【図７】第１の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】比較例における入力階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【図９】第１の実施例におけるメモリの書き込みと読み出しのタイミングを示す図である。
【図１０】第２の実施例における入力階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【図１１】第３の実施例における発光シーケンスを示す図である。
【図１２】第３の実施例における別の発光シーケンスを示す図である。
【図１３】第４の実施例におけるサブフレームごとの動作を示す概略図である。
【図１４】第４の実施例における有機ＥＬ素子の駆動回路を示す図である。
【図１５】第４の実施例におけるサブフレームごとの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、閾値電圧および移動度が異なる２種類のＭＯＳトランジスタのＶｇｓ−Ｉｄｓ曲線を示す。横軸はゲート−ソース間電圧（Ｖｇｓ）、縦軸はドレイン電流（Ｉｄｓ）である。矢印は表示素子を階調駆動するときの駆動電流範囲を示している。電流比を１０万対１とし、矢印で示す１００ｐＡ〜１０μＡの範囲で発光の明暗が調整される。
【００１１】
ドレイン電流Ｉｄｓの絶対的な範囲は、それによって駆動される発光素子の輝度、コントラスト、発光効率などにより決定され、トランジスタのサイズで調整可能である。
同一のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加された時のドレイン電流Ｉｄｓの違いに注目すると、電流が大きい領域（１００ｎＡ以上）では２つの曲線の電流比は小さく、中間的な電流領域（１ｎＡ〜１００ｎＡ）では電流比は大きくなっている。
【００１２】
更に電流が小さい領域（１ｎＡ以下）では、電流比は大きいが、電流の絶対値が非常に小さいので、電流差としては小さな値になる。この電流領域では、発光素子はほぼ暗状態となり、輝度差はほとんど視認できない。
【００１３】
このトランジスタで駆動した発光素子をマトリクス配列させ、表示装置として用いると、図１に示すトランジスタ特性の違いが、輝度の不均一となって現れる。図２は、一定の輝度信号で発光させたときの輝度の不均一さを示す。
【００１４】
図２の表示装置は、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）プロセスで作成されたＴＦＴを用いており、レーザアニール工程で生じたトランジスタ特性のばらつきが、レーザ照射領域方向（表示面の縦方向）に平行なスジ状の輝度むら（以下スジムラという）として視認される。スジムラは、表示装置の全画面を均一な輝度で発光させたときに、線状に周囲より明るく見える部分である。周囲の輝度が比較的高いときは見えづらく、周囲の輝度が低いと目立つようになる。
【００１５】
図２は、周囲に対するスジムラ部分のコントラストを表す量を以下の式で定義し、画面の明るさに対する依存性を示したものである。
スジムラ率（％）＝｛（スジムラの内部にある画素の輝度）−（スジムラの周辺にある画素の平均輝度）｝÷（スジムラの周辺にある画素の平均輝度）×１００
スジムラの周辺にある画素の平均輝度としては、スジムラを挟む左右方向各５画素の輝度の平均をとったものとする。
【００１６】
特性の異なるトランジスタのドレイン電流Ｉｄｓの比の大小が、上で説明したように電流領域によって違っているために、スジムラ率は輝度に対して図２に示すように変化する。図２には、人間の目によるスジムラの視認限界が破線で示してある。
【００１７】
輝度が数１０ｃｄ／ｍ２以上の高い領域ではスジムラ率が低く、視認限界以下である。図１に示した通り、トランジスタの電流量が大きい領域では、トランジスタ特性の異なる２つの発光素子間の電流比が小さく、したがって輝度比も小さいので、スジムラ率は小さい。これが、図２に示す、輝度が高い領域での低いスジムラ率となって現れている。
【００１８】
１０ｃｄ／ｍ２付近から１ｃｄ／ｍ２にかけての中間輝度領域ではスジムラ率が高く、４ｃｄ／ｍ２以下では視認限界を超えて目に見えるようになる。以下では、スジムラが見える範囲の上限の輝度を第１閾値輝度Ｉｔｈ１と呼ぶ。図２では第１閾値輝度Ｉｔｈ１は約４ｃｄ／ｍ２である。
【００１９】
この電流領域では、トランジスタのドレイン電流が小さなっていくにつれて、特性の異なる２つのトランジスタ間の電流比は大きくなる。図２で、輝度が数１０ｃｄ／ｍ２以下の領域で輝度が下がるにつれてスジムラ率が増加するのはこの理由による。
【００２０】
スジムラ率は、輝度１ｃｄ／ｍ２付近で最大になった後再び低くなる。輝度が１ｃｄ／ｍ２以下の領域では、電流の値自体が小さいためにスジムラの中と外との輝度の違いが小さくなる。その結果スジムラ率も低下する。輝度が０．４ｃｄ／ｍ２以下になるとスジムラ率が再び視認限界以下になり、スジムラは見えなくなる。スジムラが視認される範囲の下限の輝度を第２閾値輝度Ｉｔｈ２という。図２では第２閾値輝度Ｉｔｈ２は約０．４ｃｄ／ｍ２である。
【００２１】
図２の破線に示すように、比較的高輝度ではスジムラが視認される限界は一定である。輝度が低くなると、視認できるスジムラの下限は高くなる傾向にあるが、実際のスジムラ率が視認限界を上回るので、中輝度領域ではスジムラが目立つ。ごく低輝度ではスジムラ自体が暗すぎて見えなくなる。
【００２２】
以上のことを、図３に示す階調信号と輝度の関係を示すグラフで説明する。
【００２３】
図３の横軸は画像信号の電圧を表し、２５６階調とすると２５６段階の値をとる。縦軸は、階調に対応した輝度を表す。有機ＥＬ素子のような発光素子の輝度は流れる電流にほぼ比例するので、縦軸は発光素子に流れる電流とみることもできる。画像信号と輝度は必ずしも比例せず、表示装置のガンマ特性に応じて図３のような非線形の関係になる。
【００２４】
横軸の（Ｃ）で示す高階調信号が入力された場合は、輝度が第１閾値Ｉｔｈ１を超え、スジムラによる輝度のばらつきはあっても視認されない。
【００２５】
（Ｂ）の中間的階調信号が入力されて、輝度が第１閾値と第２閾値の間の領域になると、輝度の不均一が人の目に視認されやすくスジムラが目立つ。
【００２６】
さらに輝度が低い低階調領域（Ａ）においては、輝度に不均一があっても暗いためにムラとして視認されにくい。
【００２７】
（Ｂ）の範囲の上限と下限は、スジムラが視認されるか否かを多くの人で試験し、その結果から平均的な値として決めることができる。
【００２８】
本発明は、低階調領域で輝度ムラが目立ち、高階調領域でそれが見えにくくなるという性質を利用して、高階調信号が入ったときは、そのままの輝度で決められた時間（通常は１フレーム期間）発光させ、低階調領域の信号が入力されたときに、それより高い輝度で短時間発光させることにより見かけの輝度むらを小さくする。
【００２９】
低階調信号が入力されたときは、それより輝度の高い信号と低い信号の２つの輝度信号を発生させて、それらの輝度信号により発光素子を２つの期間で発光させ、時間平均をとった輝度を元の階調信号の輝度に一致させる。一方の期間に入力信号より高い輝度で発光させるため、両方の期間に入力信号に応じた輝度で発光させたときに比べて、ムラが視認される階調範囲が狭まる。
【００３０】
高階調信号が入力されたときは、もとの階調信号をそのまま輝度信号にして２回の発光期間で同じ輝度で発光させる。高階調信号が入力されたときに高輝度と低輝度の２回に分けて発光させると、一方の発光期間が低輝度発光となり、ムラが見えることになるが、同輝度で発光させることによりムラが発生することがない。
【００３１】
以下、実施例によって具体的に説明する。以下では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた表示装置を例に挙げて説明するが、本発明の発光装置はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
図４は本発明の第１の実施例である表示装置の構成を示すブロック図である。
【００３３】
本発明の表示装置１０は、表示を行う表示部１２と、画像信号Ｖｉｎが入力され処理される信号処理部１１と、処理された信号に従って表示部を駆動する駆動部１５とを有する。表示部１２は、発光素子である有機ＥＬ素子とそれを駆動するＭＯＳＴＦＴ他からなる駆動回路がそれぞれ複数個、マトリクス状に配列して構成されている。
【００３４】
画像信号Ｖｉｎは、表示部１２の各発光素子に対応した輝度情報を含む色別のディジタルまたはアナログの階調信号である。画像信号Ｖｉｎは、基準となるクロック信号に同期した時系列の信号であって、１クロックの画像信号が１つの有機ＥＬ素子に対応する。表示装置には、表示部１２の全発光素子に対応した１フレームの画像信号Ｖｉｎが、６０分の１秒に１回の割合で周期的に送られてくる。
【００３５】
画像信号Ｖｉｎは、表示部の各有機ＥＬ素子の輝度を示す階調信号（以下、画像信号と区別せず同じ符号Ｖｉｎで表記する）を含む。この階調信号Ｖｉｎが信号処理部１１で輝度信号Ｓに変換される。これが駆動部１５を経由して表示部１２に伝達され、対応する輝度で表示素子を発光させる。輝度信号Ｓは、表示素子の輝度を決める信号であって、実際に表示素子が発光するときの輝度に対応する信号である。以下、輝度信号Ｓとそれに対応した輝度とを区別せず、同じ符号Ｓで表す。
【００３６】
信号処理部１１に入力された画像信号は、比較部１３に入り、入力された階調信号Ｖｉｎが示す輝度レベルと比較部１３にあらかじめ備えられている第１の閾値輝度Ｉｔｈ１とがクロックごとに比較される。比較結果は、
（１）入力階調信号Ｖｉｎに対応する輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１より低い、
（２）入力階調信号Ｖｉｎの輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１より高い、
のいずれかの信号として比較部１３より出力される。入力階調信号Ｖｉｎに対応する輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１と等しい場合は、あらかじめ（１）または（２）と見做して出力すると決めておけばよい。
【００３７】
比較部１３の出力は変換部１４に入る。変換部１４は、比較部１３の出力を参照しながら入力された画像信号Ｖｉｎを輝度信号Ｓに変換する。
【００３８】
図５は、信号処理部１１の入力と出力の関係を示す図である。入力された階調信号Ｖｉｎを横軸にとり、変換部１４で変換され駆動部１５に出力される輝度信号Ｓを縦軸にとってある。入力される階調信号とそれに１対１で対応する輝度信号Ｓは、図の破線Ｓ０で示されている。また、ＤｘはＳ０が第１閾値輝度と一致する点の階調を表す。
【００３９】
入力された階調信号がＤｘ以下、すなわち階調信号の示す輝度が第１の閾値輝度Ｉｔｈ１より低いとき、比較部１３は（１）の結果を出力する。それを受けて変換部１４は、まず入力階調信号Ｖｉｎに対応する輝度Ｓ０の２倍の輝度を示す第１の輝度信号Ｓ１を生成し、駆動部１５に出力する。入力階調信号Ｖｉｎの輝度Ｓ０はあらかじめ決まっているので変換部１４にこれを記憶しておき、階調信号Ｖｉｎが入力された時にそれに対応するＳ０を読み出し、係数２をかけてＳ１を算出する。駆動部１５は、この第１の輝度信号Ｓ１に従って表示部１２の対応する有機ＥＬ素子に駆動信号を送り、所定の発光期間の前半で発光させる。
【００４０】
次いで、変換部１４は、最も低い輝度レベル、つまり黒レベルに対応する第２の輝度信号Ｓ２を生成して駆動部１５に送る。駆動部１５は、第２の輝度信号が黒レベルの輝度信号であるから、後半の発光期間で対応する有機ＥＬ素子の発光を停止する。
【００４１】
輝度信号Ｓ１とＳ２は、平均値がもとの階調信号に対応する輝度Ｓ０に等しくなるように設定される。前半と後半を合わせた全発光期間で時間平均をとった輝度は、もとの入力信号の輝度に一致する。
【００４２】
入力された画像信号Ｖｉｎの示す輝度Ｓ０が第１閾値Ｉｔｈ１より高いとき、変換部１４は、入力画像信号Ｖｉｎの輝度Ｓ０に等しい第３の輝度信号Ｓ３を生成し、所定期間の前半、後半にともにこの第３の輝度信号Ｓ３を駆動部１５に出力する。駆動部１５は、所定の発光期間のあいだ、前半と後半で同じ第３の輝度信号Ｓ３に対応した輝度で、対応する有機ＥＬ素子を発光させる。
【００４３】
変換部１４は、階調信号Ｖｉｎから輝度信号Ｓ１とＳ２またはＳ３を発生し、まず、１フレームの前半の期間で用いられる輝度信号Ｓ１またはＳ３を駆動部１５に送る。もう一方の輝度信号Ｓ２はいったんメモリ１６に格納し、後半の期間に読みだして駆動部１５に送る。第３の輝度信号Ｓ３が生成された場合は、それもメモリ１６に格納する。
【００４４】
以上の例では入力された階調信号が比較されるＤｘは、それに対応する輝度が第１閾値輝度と一致するように選ばれた。入力された階調信号に対応する輝度がスジムラが視認される輝度範囲すなわち図５のＩｔｈ１とＩｔｈ２の間に入るときに、２つの時間に分けてそれぞれ高輝度と低輝度の表示を行うことによりスジムラを見えにくくすることが本発明の骨子である。スジムラの視認範囲より広い輝度範囲をとって、階調信号がその範囲に入るときに２つの輝度信号に分ける処理を行っても、スジムラを見えなくする効果は同様に得られる。したがってＤｘは、第１閾値Ｉｔｈ１より高い輝度（ただし最大輝度よりは低い輝度）に対応する階調レベルすなわち図５のＤｘと２５５の間の階調レベルから選ぶこともできる。
【００４５】
輝度信号Ｓ２の代わりに比較部１３の出力をメモリ１６に格納してもよい。メモリ１６は、比較部の出力する（１）か（２）かの比較結果を０と１で表した１ビット情報として入力画像信号の順番に記憶する。記憶した情報が読みだされるときは、書き込まれたときと同じ順番で読みだされるので、メモリ１６はＦＩＦＯ（ファーストイン・ファーストアウト）メモリである。
【００４６】
図６は表示部１２の有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路である。駆動回路２は１つの有機ＥＬ素子ＥＬごとに１つ設けられ、電源Ｖｃｃから、駆動トランジスタＴｒ２と発光期間制御スイッチＴｒ３を通して有機ＥＬ素子ＥＬに電流を供給する。駆動回路２は、列方向に延びるデータ線７に伝達されるデータ信号Ｖｄａｔａを受け取り、保持容量Ｃ１に蓄え、これを駆動トランジスタＴｒ２が電流に変換する。駆動回路２は、行方向に延びる２本の制御線５（Ｐ１）、６（Ｐ２）によって行単位に制御される。制御線５（Ｐ１）は、駆動トランジスタＴｒ２のゲートとドレイン間を短絡するスイッチＴｒ１のオン・オフを制御する。制御線６（Ｐ２）は発光期間制御スイッチＴｒ３のオン・オフを制御する。制御線５（Ｐ１）によって短絡スイッチＴｒ１がオン、制御線６（Ｐ２）によって発光期間制御スイッチＴｒ３がオフになると、データ線７のデータ電圧Ｖｄａｔａが保持容量Ｃ１の両端電圧として保持される。これで駆動回路２にデータ信号が書き込まれたことになる。すべての行にデータ信号が書き込まれたのち、全行の発光期間制御スイッチＴｒ３がオンになると同時にデータ線７の電圧がデータ信号電位より低い一定の電位になり、その結果駆動トランジスタＴｒ２のゲート−ソース間電圧が駆動トランジスタＴｒ２の閾値電圧を超えて、駆動トランジスタＴｒ２のドレインから有機ＥＬ素子ＥＬに向けて電流が流れる。
【００４７】
図７は、駆動部１５の動作を示すタイミングチャートである。上から第１行、第２行、・・・、第ｍ行の各制御線Ｐ１の信号、ｎ列目のデータ線の信号Ｖｄａｔａ（ｎ）、第１閾値以下の階調信号が書き込まれた有機ＥＬ素子Ｌ１の輝度Ｉ１、第１閾値より高い輝度の階調信号が書き込まれた有機ＥＬ素子Ｌ２の輝度Ｉ２を示している。横軸は時間で、引き続く第１と第２の期間Ｆ１，Ｆ２とその中の書き込み期間Ｗ１、Ｗ２、発光期間Ｅ１，Ｅ２を示している。
【００４８】
画像信号Ｖｉｎは１フレーム期間を周期として入力される。駆動部１５は、第１の期間Ｆ１中に、第１の書き込み期間Ｗ１で、制御線Ｐ１で有機ＥＬ素子を行単位で選択し、データ線に輝度信号に対応したデータ信号Ｖｄａｔａを送って、当該行の有機ＥＬ素子の駆動回路に輝度信号を書き込む。すべての行にデータ信号を書き込み終わったのち、発光期間Ｅ１で有機ＥＬ素子を発光させる。第２の期間中も同じ動作が繰り返される。
【００４９】
第１閾値輝度Ｉｔｈ１に対応する階調Ｄｘ以下の階調信号が入力された有機ＥＬ素子Ｌ１には、１回目の書き込み期間Ｗ１に第１の輝度信号Ｓ１に対応するデータ信号Ｖｄａｔａが書き込まれ、発光期間Ｅ１で対応した輝度で発光する。その後２回目の書き込み期間Ｗ２に第２の輝度信号Ｓ２に対応するデータ信号Ｖｄａｔａが書き込まれるが、第２の輝度信号Ｓ２は最低輝度レベル、つまり黒レベルの輝度信号であるから、第２の発光期間Ｅ２中は発光しない。
【００５０】
第１閾値輝度Ｉｔｈ１に対応する階調Ｄｘより高い階調信号Ｖｉｎが入力された有機ＥＬ素子Ｌ２は、１回目、２回目の書き込み期間Ｗ１，Ｗ２にともに第３の輝度信号Ｓ３が駆動回路に書き込まれ、第１と第２の発光期間Ｅ１，Ｅ２でともに第３の輝度信号Ｓ３に対応した輝度で発光する。
【００５１】
本実施例によれば、入力された画像信号の輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１より低いとき、有機ＥＬ素子は２倍の輝度で半分の期間発光し、残りの期間は発光しない。２倍輝度で発光する発光期間Ｅ１中の輝度が、輝度ムラが視認されるＩｔｈ２とＩｔｈ１の間に入るときは輝度ムラが視認される。しかし、その範囲は図５の第１の輝度信号Ｓ１が第１の閾値輝度Ｉｔｈ１と第２の閾値輝度Ｉｔｈ２の間にある範囲（図５にＲ１で示す階調信号範囲）であるから、入力信号をそのままの輝度Ｓ０で表示した場合の範囲（図５にＲ２で示す階調信号範囲）よりも狭くなる。そのため、輝度むらの発生する頻度もそれにつれて少なくなることが期待できる。
【００５２】
また、入力された画像信号の輝度が第１閾値より高いときは、入力信号の示す輝度Ｓ３＝Ｓ０で発光させるので、この場合も輝度が第１閾値以下になることがない。
【００５３】
比較のために、すべての入力階調信号に対して異なる２つの輝度信号を出力する場合について以下で説明する。図８は、入力された画像信号の輝度が第１閾値より高いときにも、低いときと同様に、入力輝度Ｓ０より高い第１輝度信号Ｓ１と低い第２輝度信号Ｓ２を発生させて異なる輝度で表示を行うとしたときの階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【００５４】
Ｄｘ以上の階調信号が入ったとき、第２輝度信号Ｓ２が最低輝度レベルではなくなり、Ｓ２の輝度が第１閾値と第２閾値の間となる階調信号範囲（図８のＲ３に示す範囲）では、第２発光期間Ｅ２においてもスジムラが視認される。第１または第２のいずれかの発光期間でスジムラが見える階調信号範囲は、Ｒ１とＲ３の合計範囲となる。このように、すべての階調範囲で２つの輝度信号で発光させると、スジムラが視認される確率が高くなる。
【００５５】
図６のように、低輝度のときのみ２つの発光期間で別々の輝度で発光させ、高輝度では１つの輝度で発光させ、高輝度のときはもとの１つの輝度信号で表示することにより、輝度ムラの生じる範囲はＲ１だけになる。
【００５６】
図４に示されたメモリ１６の動作タイミングを図９に示す。
【００５７】
メモリ１６は２つのメモリ領域ＭＥＭＡ，ＭＥＭＢを持っている。ＭＥＭＡには１フレームの前半の書き込みと発光に用いられる輝度信号Ｓ１とＳ３が格納され、ＭＥＭＢには１フレームの後半の書き込みと発光に用いられる輝度信号Ｓ２とＳ３が格納される。
【００５８】
画像信号Ｖｉｎはフレーム単位で表示装置に送られてくる。第１フレームのＴ１からＴ３の斜線を施した期間に送られてきた画像信号Ｖｉｎは、変換部１４で画素ごとに輝度信号Ｓに変換され、ＭＥＭＡとＭＥＭＢに順次書き込まれる。これらのデータは、次の第２フレームの第１期間Ｆ１の斜線を付けたＴ４とＴ５の間にＭＥＭＡから読みだされて駆動部１５に送られる。その後、第２期間Ｆ２の斜線を付けたＴ５とＴ６の間にＭＥＭＢからデータが読み出される。
【００５９】
ＭＥＭＢには、輝度信号Ｓ２の代わりに、比較部１３で入力階調信号の輝度が第１閾値より低いとされた画素のアドレスに“１”を、それ以外の画素のアドレスに“０”を、データとして記憶してもよい。その場合は、ＭＥＭＡは階調信号のビット幅で全画素分のデータを格納する容量が必要であるが、ＭＥＭＢは“０”と“１”の２値データを格納するので、１ビット×全画素の容量で済む。
【実施例２】
【００６０】
図１０は本発明の第２の実施例に係る表示装置の階調信号と輝度信号の関係を示す図である。図５と同じ部分については同じ符号をつけて説明を省略する。表示装置の全体構成は図４と同じである。
【００６１】
本実施例では、第２の輝度信号Ｓ２が最低輝度（黒）レベルでなく、入力階調信号に応じてゼロでない輝度信号になっていることが第１の実施例と異なる。さらに、１フレームの前半の第１の書き込み期間Ｗ１において第２の輝度信号Ｓ２が書き込まれて第１発光期間Ｅ１でＳ２の輝度で発光し、後半の第２の書き込み期間Ｗ２において第１の輝度信号Ｓ１が書き込まれて第２発光期間Ｅ２でＳ１の輝度で発光する。
【００６２】
第１の期間における輝度信号Ｓ２は、第２閾値Ｉｔｈ２以下の輝度で有機ＥＬ素子を発光させる。したがって実施例１と同様にスジムラは視認されない。第１の期間Ｆ１における輝度信号Ｓ２と第２の期間Ｆ２における輝度信号Ｓ１とは、平均値がもとの入力階調信号に対応する輝度Ｓ０に等しく設定されることは実施例１と同じである。第２の輝度信号Ｓ２はＳ０に１より小さい正の係数を乗じて算出され、第１の輝度信号Ｓ１はＳ０に２より小さい、しかし１よりは大きい係数をかけることにより算出される。
【実施例３】
【００６３】
実施例１と２においては、１フレーム期間の前半の第１の期間または後半の第２の期間に入力階調信号より高輝度の輝度信号で有機ＥＬ素子を発光させ、他方の期間に入力階調信号より低輝度の輝度信号で有機ＥＬ素子を発光させた。この場合は、発光期間ごとに、高輝度の表示と低輝度の表示が交替するので、画面のちらつき（フリッカ）が生じる恐れがある。
【００６４】
本第３の実施例では、各発光期間で、高輝度信号によって発光する有機ＥＬ素子と低輝度信号によって発光する有機ＥＬ素子を混在させる。混在のさせ方は、上下左右に隣接して配置されている有機ＥＬ素子を市松状に分ける方法や、行方向または列方向に互い違いにする方法などがある。近接する有機ＥＬ素子で輝度が平均化される結果、フリッカがなくなる。
【００６５】
図１１（ａ）（ｂ）は本実施例に係る表示装置の発光シーケンスを示す図である。（ａ）がフレーム前半の第１の期間の発光の様子、（ｂ）がフレーム後半の第２の期間の発光の様子を示す。
【００６６】
発光色が赤（Ｒ）の有機ＥＬ素子３３、緑（Ｇ）の有機ＥＬ素子３４、青（Ｂ）の有機ＥＬ素子３５が行方向に周期的に配列し、３色の有機ＥＬ素子は１つの画素を構成している。画素単位で、第１の輝度信号Ｓ１（高輝度信号）と第２の輝度信号Ｓ２（低輝度信号）で交互に発光し、隣接画素で高輝度と低輝度の発光の位相が逆になっている。
【００６７】
図１２（ａ）（ｂ）は、画素単位でなく個々の有機ＥＬ素子３３，３４，３５が市松状に位相を逆転させて発光している場合の発光シーケンスを示す。
【実施例４】
【００６８】
図１３は本発明の第４の実施例を示した図である。本実施例では第一期間の通常の２倍の輝度の発光と第二期間の発光停止を行順次に行うものである。
【００６９】
１フレームを２等分し、サブフレームＡとサブフレームＢに分割する。サブフレームＡでは各行のプログラミングを行い、次の行のプログラミングに移行すると共に順次発光動作に移行する。全ての行のプログラミングが終了すれば、直ちにサブフレームＢに移行する。サブフレームＢではサブフレームＡでデータ信号をプログラミングした画素について、発光停止するようにプログラミングを行う。
【００７０】
図１４は本実施例の駆動回路、図１５はその動作を示すタイミングチャートである。
【００７１】
図１４の回路は、容量Ｃ１とＴｒ２との間にとＴｒ４を設けたことと、ＶＣＣとＴｒ２との間に容量Ｃ２を設けている点で図６と相違しているがその他は同じである。
【００７２】
図１５（ａ）のサブフレームＡのｎ行目の画素のプログラミング動作について説明する。Ｔ１〜Ｔ２の期間にデータ線はプログラミングするデータ信号Ｖｄａｔａに設定される。Ｔ２〜Ｔ３の期間に画素回路内の駆動トランジスタＴｒ２の閾値がキャンセルされると同時に、画像データＶ（ｉ）が画素に書き込まれる。Ｔ２〜Ｔ３の期間のプリチャージ動作時に、画像データに関らず有機ＥＬ素子に電流が流れ一瞬発光するが、階調表示には影響を与えない発光である。
【００７３】
Ｔ３〜Ｔ４の期間に、該当行以降の行の画素に同様に、閾値がキャンセルされると同時に画像データが書き込まれていく。Ｔ４〜Ｔ５の期間に、信号線にＶＳＬの電圧が印加され、該当行の画素はトランジスタＴｒ２の電流駆動能力に応じた電流が有機ＥＬ素子に供給され、発光動作を開始する。Ｔ５以降は、容量Ｃ２に蓄えられたＴｒ２の閾値リセット電圧からＶ（ｉ）―ＶＳＬの差電圧下降した電圧を保持し続ける。
【００７４】
次いで、図１５（ｂ）のように、サブフレームＢで各行に順次発光停止画素に相当する第２の輝度信号Ｓ２（黒レベル）を書き込む。Ｔ６〜Ｔ７の期間、Ｐ３（ｎ）信号がＨになりＴｒ３がＯＮすると同時に容量Ｃ１を通して、データ線Ｖｄａｔａの電位がＣ２に書き込まれる。この時、データ線電位はＶｈとなっているが、この電位は
Ｖｈ−ＶＳＬ＞Ｖ（ｉ）ｍａｘ−ＶＳＬ
を満たす電位に設定する。Ｖ（ｉ）は出力ビデオデータＶ＿ｏｕｔの最大値である。
【００７５】
サブフレームＡ期間にＶ（ｉ）が書き込まれて発光した画素は、Ｖｈ−ＶＳＬの電位分Ｔｒ２のゲート電位が上昇しＴｒ２のゲート―ソース電位が０以下になるため消灯動作になる。データ線ＶｄａｔａがＶＳＬの電圧であれば、サブフレームＡ期間にＶ（ｉ）が書き込まれて発光した画素はそのままの状態で電圧が保持され、発光動作を継続する。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 表示装置
１１ 信号処理部
１２ 表示部
１３ 比較部
１４ 変換部
１５ 駆動部
１６ メモリ
Ｐ１、Ｐ２ 制御信号
Ｖｄａｔａ データ信号
Ｓ０−Ｓ３ 輝度信号
Ｉ１，Ｉ２ 発光輝度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、有機ＥＬ素子などの発光素子からなる複数の画素を基板上にマトリクス状に配置して構成される。各画素は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）他の回路で構成される駆動回路を備えている。
【０００３】
駆動回路を構成するＴＦＴはアモルファスシリコンまたはポリシリコンで作られるが、これらのＴＦＴは、製造方法に起因する特性の不均一を持っている。特に、ポリシリコンＴＦＴは、レーザアニールによってアモルファスシリコンを多結晶化して作られるため、レーザ照射強度の不均一によって特性がばらつき、これが表示画面上にスジ状の輝度ムラとして残ってしまう。
【０００４】
特許文献１は、レーザアニールに起因する輝度ムラを、画素ごとにトランジスタ特性を検出してデータ電圧を補正することにより解消する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３９６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザアニール工程において、基板の１か所に繰り返してレーザを照射して照射強度のばらつきの影響を平均化することにより、均一なＴＦＴ特性を得ることができる。しかし、レーザ照射回数を増やすと基板１枚あたりのレーザ照射工程の時間が長くなり、コスト高を招く。また、画素ごとのＴＦＴ特性を検出し、データ電圧を補正するためには、検出と補正のための回路、特に補正データを記憶するメモリが必要となり、これもコストアップ要因となる。製造工程に時間がかからず、また駆動回路を複雑にすることなく、輝度ムラをなくす方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の発光素子が配列した表示部と、前記発光素子を発光させる駆動部と、入力される画像信号を処理して前記駆動部に伝達する信号処理部とを有する表示装置であって、
前記信号処理部は、前記画像信号に含まれる階調信号を一定の階調レベルと比較する比較部と、前記階調信号を輝度信号に変換する変換部とを備え、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも低いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号により与えられる輝度よりも高い輝度を与える第１の輝度信号と、前記階調信号により与えられる輝度よりも低い輝度を与える第２の輝度信号とを生成し、前記駆動部が、２つの発光期間にそれぞれ前記第１と第２の輝度信号に従って前記発光素子を発光させ、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも高いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号を前記階調信号により与えられる輝度に対応する第３の輝度信号に変換し、前記駆動部が、前記２つの発光期間にともに前記第３の輝度信号前記発光素子を発光させる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、１つの階調データに対して、２種類の輝度レベルで発光させることで、トランジスタの電流ばらつきが大きい領域を使用せずに、トランジスタの電流ばらつきが小さい、又は電流ばらつきが目立たない領域を使用して階調表示を行うことができ、表示装置の輝度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】特性の異なる２つのトランジスタを示す図である。
【図２】スジムラにおける輝度の不均一さを示す図である。
【図３】スジムラの見えやすさと輝度の関係を示す図である。
【図４】第１の実施例の表示装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施例における入力階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【図６】第１の実施例における有機ＥＬ素子の駆動回路を示す図である。
【図７】第１の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】比較例における入力階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【図９】第１の実施例におけるメモリの書き込みと読み出しのタイミングを示す図である。
【図１０】第２の実施例における入力階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【図１１】第３の実施例における発光シーケンスを示す図である。
【図１２】第３の実施例における別の発光シーケンスを示す図である。
【図１３】第４の実施例におけるサブフレームごとの動作を示す概略図である。
【図１４】第４の実施例における有機ＥＬ素子の駆動回路を示す図である。
【図１５】第４の実施例におけるサブフレームごとの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、閾値電圧および移動度が異なる２種類のＭＯＳトランジスタのＶｇｓ−Ｉｄｓ曲線を示す。横軸はゲート−ソース間電圧（Ｖｇｓ）、縦軸はドレイン電流（Ｉｄｓ）である。矢印は表示素子を階調駆動するときの駆動電流範囲を示している。電流比を１０万対１とし、矢印で示す１００ｐＡ〜１０μＡの範囲で発光の明暗が調整される。
【００１１】
ドレイン電流Ｉｄｓの絶対的な範囲は、それによって駆動される発光素子の輝度、コントラスト、発光効率などにより決定され、トランジスタのサイズで調整可能である。
同一のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加された時のドレイン電流Ｉｄｓの違いに注目すると、電流が大きい領域（１００ｎＡ以上）では２つの曲線の電流比は小さく、中間的な電流領域（１ｎＡ〜１００ｎＡ）では電流比は大きくなっている。
【００１２】
更に電流が小さい領域（１ｎＡ以下）では、電流比は大きいが、電流の絶対値が非常に小さいので、電流差としては小さな値になる。この電流領域では、発光素子はほぼ暗状態となり、輝度差はほとんど視認できない。
【００１３】
このトランジスタで駆動した発光素子をマトリクス配列させ、表示装置として用いると、図１に示すトランジスタ特性の違いが、輝度の不均一となって現れる。図２は、一定の輝度信号で発光させたときの輝度の不均一さを示す。
【００１４】
図２の表示装置は、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）プロセスで作成されたＴＦＴを用いており、レーザアニール工程で生じたトランジスタ特性のばらつきが、レーザ照射領域方向（表示面の縦方向）に平行なスジ状の輝度むら（以下スジムラという）として視認される。スジムラは、表示装置の全画面を均一な輝度で発光させたときに、線状に周囲より明るく見える部分である。周囲の輝度が比較的高いときは見えづらく、周囲の輝度が低いと目立つようになる。
【００１５】
図２は、周囲に対するスジムラ部分のコントラストを表す量を以下の式で定義し、画面の明るさに対する依存性を示したものである。
スジムラ率（％）＝｛（スジムラの内部にある画素の輝度）−（スジムラの周辺にある画素の平均輝度）｝÷（スジムラの周辺にある画素の平均輝度）×１００
スジムラの周辺にある画素の平均輝度としては、スジムラを挟む左右方向各５画素の輝度の平均をとったものとする。
【００１６】
特性の異なるトランジスタのドレイン電流Ｉｄｓの比の大小が、上で説明したように電流領域によって違っているために、スジムラ率は輝度に対して図２に示すように変化する。図２には、人間の目によるスジムラの視認限界が破線で示してある。
【００１７】
輝度が数１０ｃｄ／ｍ２以上の高い領域ではスジムラ率が低く、視認限界以下である。図１に示した通り、トランジスタの電流量が大きい領域では、トランジスタ特性の異なる２つの発光素子間の電流比が小さく、したがって輝度比も小さいので、スジムラ率は小さい。これが、図２に示す、輝度が高い領域での低いスジムラ率となって現れている。
【００１８】
１０ｃｄ／ｍ２付近から１ｃｄ／ｍ２にかけての中間輝度領域ではスジムラ率が高く、４ｃｄ／ｍ２以下では視認限界を超えて目に見えるようになる。以下では、スジムラが見える範囲の上限の輝度を第１閾値輝度Ｉｔｈ１と呼ぶ。図２では第１閾値輝度Ｉｔｈ１は約４ｃｄ／ｍ２である。
【００１９】
この電流領域では、トランジスタのドレイン電流が小さなっていくにつれて、特性の異なる２つのトランジスタ間の電流比は大きくなる。図２で、輝度が数１０ｃｄ／ｍ２以下の領域で輝度が下がるにつれてスジムラ率が増加するのはこの理由による。
【００２０】
スジムラ率は、輝度１ｃｄ／ｍ２付近で最大になった後再び低くなる。輝度が１ｃｄ／ｍ２以下の領域では、電流の値自体が小さいためにスジムラの中と外との輝度の違いが小さくなる。その結果スジムラ率も低下する。輝度が０．４ｃｄ／ｍ２以下になるとスジムラ率が再び視認限界以下になり、スジムラは見えなくなる。スジムラが視認される範囲の下限の輝度を第２閾値輝度Ｉｔｈ２という。図２では第２閾値輝度Ｉｔｈ２は約０．４ｃｄ／ｍ２である。
【００２１】
図２の破線に示すように、比較的高輝度ではスジムラが視認される限界は一定である。輝度が低くなると、視認できるスジムラの下限は高くなる傾向にあるが、実際のスジムラ率が視認限界を上回るので、中輝度領域ではスジムラが目立つ。ごく低輝度ではスジムラ自体が暗すぎて見えなくなる。
【００２２】
以上のことを、図３に示す階調信号と輝度の関係を示すグラフで説明する。
【００２３】
図３の横軸は画像信号の電圧を表し、２５６階調とすると２５６段階の値をとる。縦軸は、階調に対応した輝度を表す。有機ＥＬ素子のような発光素子の輝度は流れる電流にほぼ比例するので、縦軸は発光素子に流れる電流とみることもできる。画像信号と輝度は必ずしも比例せず、表示装置のガンマ特性に応じて図３のような非線形の関係になる。
【００２４】
横軸の（Ｃ）で示す高階調信号が入力された場合は、輝度が第１閾値Ｉｔｈ１を超え、スジムラによる輝度のばらつきはあっても視認されない。
【００２５】
（Ｂ）の中間的階調信号が入力されて、輝度が第１閾値と第２閾値の間の領域になると、輝度の不均一が人の目に視認されやすくスジムラが目立つ。
【００２６】
さらに輝度が低い低階調領域（Ａ）においては、輝度に不均一があっても暗いためにムラとして視認されにくい。
【００２７】
（Ｂ）の範囲の上限と下限は、スジムラが視認されるか否かを多くの人で試験し、その結果から平均的な値として決めることができる。
【００２８】
本発明は、低階調領域で輝度ムラが目立ち、高階調領域でそれが見えにくくなるという性質を利用して、高階調信号が入ったときは、そのままの輝度で決められた時間（通常は１フレーム期間）発光させ、低階調領域の信号が入力されたときに、それより高い輝度で短時間発光させることにより見かけの輝度むらを小さくする。
【００２９】
低階調信号が入力されたときは、それより輝度の高い信号と低い信号の２つの輝度信号を発生させて、それらの輝度信号により発光素子を２つの期間で発光させ、時間平均をとった輝度を元の階調信号の輝度に一致させる。一方の期間に入力信号より高い輝度で発光させるため、両方の期間に入力信号に応じた輝度で発光させたときに比べて、ムラが視認される階調範囲が狭まる。
【００３０】
高階調信号が入力されたときは、もとの階調信号をそのまま輝度信号にして２回の発光期間で同じ輝度で発光させる。高階調信号が入力されたときに高輝度と低輝度の２回に分けて発光させると、一方の発光期間が低輝度発光となり、ムラが見えることになるが、同輝度で発光させることによりムラが発生することがない。
【００３１】
以下、実施例によって具体的に説明する。以下では、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた表示装置を例に挙げて説明するが、本発明の発光装置はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
図４は本発明の第１の実施例である表示装置の構成を示すブロック図である。
【００３３】
本発明の表示装置１０は、表示を行う表示部１２と、画像信号Ｖｉｎが入力され処理される信号処理部１１と、処理された信号に従って表示部を駆動する駆動部１５とを有する。表示部１２は、発光素子である有機ＥＬ素子とそれを駆動するＭＯＳＴＦＴ他からなる駆動回路がそれぞれ複数個、マトリクス状に配列して構成されている。
【００３４】
画像信号Ｖｉｎは、表示部１２の各発光素子に対応した輝度情報を含む色別のディジタルまたはアナログの階調信号である。画像信号Ｖｉｎは、基準となるクロック信号に同期した時系列の信号であって、１クロックの画像信号が１つの有機ＥＬ素子に対応する。表示装置には、表示部１２の全発光素子に対応した１フレームの画像信号Ｖｉｎが、６０分の１秒に１回の割合で周期的に送られてくる。
【００３５】
画像信号Ｖｉｎは、表示部の各有機ＥＬ素子の輝度を示す階調信号（以下、画像信号と区別せず同じ符号Ｖｉｎで表記する）を含む。この階調信号Ｖｉｎが信号処理部１１で輝度信号Ｓに変換される。これが駆動部１５を経由して表示部１２に伝達され、対応する輝度で表示素子を発光させる。輝度信号Ｓは、表示素子の輝度を決める信号であって、実際に表示素子が発光するときの輝度に対応する信号である。以下、輝度信号Ｓとそれに対応した輝度とを区別せず、同じ符号Ｓで表す。
【００３６】
信号処理部１１に入力された画像信号は、比較部１３に入り、入力された階調信号Ｖｉｎが示す輝度レベルと比較部１３にあらかじめ備えられている第１の閾値輝度Ｉｔｈ１とがクロックごとに比較される。比較結果は、
（１）入力階調信号Ｖｉｎに対応する輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１より低い、
（２）入力階調信号Ｖｉｎの輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１より高い、
のいずれかの信号として比較部１３より出力される。入力階調信号Ｖｉｎに対応する輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１と等しい場合は、あらかじめ（１）または（２）と見做して出力すると決めておけばよい。
【００３７】
比較部１３の出力は変換部１４に入る。変換部１４は、比較部１３の出力を参照しながら入力された画像信号Ｖｉｎを輝度信号Ｓに変換する。
【００３８】
図５は、信号処理部１１の入力と出力の関係を示す図である。入力された階調信号Ｖｉｎを横軸にとり、変換部１４で変換され駆動部１５に出力される輝度信号Ｓを縦軸にとってある。入力される階調信号とそれに１対１で対応する輝度信号Ｓは、図の破線Ｓ０で示されている。また、ＤｘはＳ０が第１閾値輝度と一致する点の階調を表す。
【００３９】
入力された階調信号がＤｘ以下、すなわち階調信号の示す輝度が第１の閾値輝度Ｉｔｈ１より低いとき、比較部１３は（１）の結果を出力する。それを受けて変換部１４は、まず入力階調信号Ｖｉｎに対応する輝度Ｓ０の２倍の輝度を示す第１の輝度信号Ｓ１を生成し、駆動部１５に出力する。入力階調信号Ｖｉｎの輝度Ｓ０はあらかじめ決まっているので変換部１４にこれを記憶しておき、階調信号Ｖｉｎが入力された時にそれに対応するＳ０を読み出し、係数２をかけてＳ１を算出する。駆動部１５は、この第１の輝度信号Ｓ１に従って表示部１２の対応する有機ＥＬ素子に駆動信号を送り、所定の発光期間の前半で発光させる。
【００４０】
次いで、変換部１４は、最も低い輝度レベル、つまり黒レベルに対応する第２の輝度信号Ｓ２を生成して駆動部１５に送る。駆動部１５は、第２の輝度信号が黒レベルの輝度信号であるから、後半の発光期間で対応する有機ＥＬ素子の発光を停止する。
【００４１】
輝度信号Ｓ１とＳ２は、平均値がもとの階調信号に対応する輝度Ｓ０に等しくなるように設定される。前半と後半を合わせた全発光期間で時間平均をとった輝度は、もとの入力信号の輝度に一致する。
【００４２】
入力された画像信号Ｖｉｎの示す輝度Ｓ０が第１閾値Ｉｔｈ１より高いとき、変換部１４は、入力画像信号Ｖｉｎの輝度Ｓ０に等しい第３の輝度信号Ｓ３を生成し、所定期間の前半、後半にともにこの第３の輝度信号Ｓ３を駆動部１５に出力する。駆動部１５は、所定の発光期間のあいだ、前半と後半で同じ第３の輝度信号Ｓ３に対応した輝度で、対応する有機ＥＬ素子を発光させる。
【００４３】
変換部１４は、階調信号Ｖｉｎから輝度信号Ｓ１とＳ２またはＳ３を発生し、まず、１フレームの前半の期間で用いられる輝度信号Ｓ１またはＳ３を駆動部１５に送る。もう一方の輝度信号Ｓ２はいったんメモリ１６に格納し、後半の期間に読みだして駆動部１５に送る。第３の輝度信号Ｓ３が生成された場合は、それもメモリ１６に格納する。
【００４４】
以上の例では入力された階調信号が比較されるＤｘは、それに対応する輝度が第１閾値輝度と一致するように選ばれた。入力された階調信号に対応する輝度がスジムラが視認される輝度範囲すなわち図５のＩｔｈ１とＩｔｈ２の間に入るときに、２つの時間に分けてそれぞれ高輝度と低輝度の表示を行うことによりスジムラを見えにくくすることが本発明の骨子である。スジムラの視認範囲より広い輝度範囲をとって、階調信号がその範囲に入るときに２つの輝度信号に分ける処理を行っても、スジムラを見えなくする効果は同様に得られる。したがってＤｘは、第１閾値Ｉｔｈ１より高い輝度（ただし最大輝度よりは低い輝度）に対応する階調レベルすなわち図５のＤｘと２５５の間の階調レベルから選ぶこともできる。
【００４５】
輝度信号Ｓ２の代わりに比較部１３の出力をメモリ１６に格納してもよい。メモリ１６は、比較部の出力する（１）か（２）かの比較結果を０と１で表した１ビット情報として入力画像信号の順番に記憶する。記憶した情報が読みだされるときは、書き込まれたときと同じ順番で読みだされるので、メモリ１６はＦＩＦＯ（ファーストイン・ファーストアウト）メモリである。
【００４６】
図６は表示部１２の有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路である。駆動回路２は１つの有機ＥＬ素子ＥＬごとに１つ設けられ、電源Ｖｃｃから、駆動トランジスタＴｒ２と発光期間制御スイッチＴｒ３を通して有機ＥＬ素子ＥＬに電流を供給する。駆動回路２は、列方向に延びるデータ線７に伝達されるデータ信号Ｖｄａｔａを受け取り、保持容量Ｃ１に蓄え、これを駆動トランジスタＴｒ２が電流に変換する。駆動回路２は、行方向に延びる２本の制御線５（Ｐ１）、６（Ｐ２）によって行単位に制御される。制御線５（Ｐ１）は、駆動トランジスタＴｒ２のゲートとドレイン間を短絡するスイッチＴｒ１のオン・オフを制御する。制御線６（Ｐ２）は発光期間制御スイッチＴｒ３のオン・オフを制御する。制御線５（Ｐ１）によって短絡スイッチＴｒ１がオン、制御線６（Ｐ２）によって発光期間制御スイッチＴｒ３がオフになると、データ線７のデータ電圧Ｖｄａｔａが保持容量Ｃ１の両端電圧として保持される。これで駆動回路２にデータ信号が書き込まれたことになる。すべての行にデータ信号が書き込まれたのち、全行の発光期間制御スイッチＴｒ３がオンになると同時にデータ線７の電圧がデータ信号電位より低い一定の電位になり、その結果駆動トランジスタＴｒ２のゲート−ソース間電圧が駆動トランジスタＴｒ２の閾値電圧を超えて、駆動トランジスタＴｒ２のドレインから有機ＥＬ素子ＥＬに向けて電流が流れる。
【００４７】
図７は、駆動部１５の動作を示すタイミングチャートである。上から第１行、第２行、・・・、第ｍ行の各制御線Ｐ１の信号、ｎ列目のデータ線の信号Ｖｄａｔａ（ｎ）、第１閾値以下の階調信号が書き込まれた有機ＥＬ素子Ｌ１の輝度Ｉ１、第１閾値より高い輝度の階調信号が書き込まれた有機ＥＬ素子Ｌ２の輝度Ｉ２を示している。横軸は時間で、引き続く第１と第２の期間Ｆ１，Ｆ２とその中の書き込み期間Ｗ１、Ｗ２、発光期間Ｅ１，Ｅ２を示している。
【００４８】
画像信号Ｖｉｎは１フレーム期間を周期として入力される。駆動部１５は、第１の期間Ｆ１中に、第１の書き込み期間Ｗ１で、制御線Ｐ１で有機ＥＬ素子を行単位で選択し、データ線に輝度信号に対応したデータ信号Ｖｄａｔａを送って、当該行の有機ＥＬ素子の駆動回路に輝度信号を書き込む。すべての行にデータ信号を書き込み終わったのち、発光期間Ｅ１で有機ＥＬ素子を発光させる。第２の期間中も同じ動作が繰り返される。
【００４９】
第１閾値輝度Ｉｔｈ１に対応する階調Ｄｘ以下の階調信号が入力された有機ＥＬ素子Ｌ１には、１回目の書き込み期間Ｗ１に第１の輝度信号Ｓ１に対応するデータ信号Ｖｄａｔａが書き込まれ、発光期間Ｅ１で対応した輝度で発光する。その後２回目の書き込み期間Ｗ２に第２の輝度信号Ｓ２に対応するデータ信号Ｖｄａｔａが書き込まれるが、第２の輝度信号Ｓ２は最低輝度レベル、つまり黒レベルの輝度信号であるから、第２の発光期間Ｅ２中は発光しない。
【００５０】
第１閾値輝度Ｉｔｈ１に対応する階調Ｄｘより高い階調信号Ｖｉｎが入力された有機ＥＬ素子Ｌ２は、１回目、２回目の書き込み期間Ｗ１，Ｗ２にともに第３の輝度信号Ｓ３が駆動回路に書き込まれ、第１と第２の発光期間Ｅ１，Ｅ２でともに第３の輝度信号Ｓ３に対応した輝度で発光する。
【００５１】
本実施例によれば、入力された画像信号の輝度が第１閾値輝度Ｉｔｈ１より低いとき、有機ＥＬ素子は２倍の輝度で半分の期間発光し、残りの期間は発光しない。２倍輝度で発光する発光期間Ｅ１中の輝度が、輝度ムラが視認されるＩｔｈ２とＩｔｈ１の間に入るときは輝度ムラが視認される。しかし、その範囲は図５の第１の輝度信号Ｓ１が第１の閾値輝度Ｉｔｈ１と第２の閾値輝度Ｉｔｈ２の間にある範囲（図５にＲ１で示す階調信号範囲）であるから、入力信号をそのままの輝度Ｓ０で表示した場合の範囲（図５にＲ２で示す階調信号範囲）よりも狭くなる。そのため、輝度むらの発生する頻度もそれにつれて少なくなることが期待できる。
【００５２】
また、入力された画像信号の輝度が第１閾値より高いときは、入力信号の示す輝度Ｓ３＝Ｓ０で発光させるので、この場合も輝度が第１閾値以下になることがない。
【００５３】
比較のために、すべての入力階調信号に対して異なる２つの輝度信号を出力する場合について以下で説明する。図８は、入力された画像信号の輝度が第１閾値より高いときにも、低いときと同様に、入力輝度Ｓ０より高い第１輝度信号Ｓ１と低い第２輝度信号Ｓ２を発生させて異なる輝度で表示を行うとしたときの階調信号と輝度信号の関係を示す図である。
【００５４】
Ｄｘ以上の階調信号が入ったとき、第２輝度信号Ｓ２が最低輝度レベルではなくなり、Ｓ２の輝度が第１閾値と第２閾値の間となる階調信号範囲（図８のＲ３に示す範囲）では、第２発光期間Ｅ２においてもスジムラが視認される。第１または第２のいずれかの発光期間でスジムラが見える階調信号範囲は、Ｒ１とＲ３の合計範囲となる。このように、すべての階調範囲で２つの輝度信号で発光させると、スジムラが視認される確率が高くなる。
【００５５】
図６のように、低輝度のときのみ２つの発光期間で別々の輝度で発光させ、高輝度では１つの輝度で発光させ、高輝度のときはもとの１つの輝度信号で表示することにより、輝度ムラの生じる範囲はＲ１だけになる。
【００５６】
図４に示されたメモリ１６の動作タイミングを図９に示す。
【００５７】
メモリ１６は２つのメモリ領域ＭＥＭＡ，ＭＥＭＢを持っている。ＭＥＭＡには１フレームの前半の書き込みと発光に用いられる輝度信号Ｓ１とＳ３が格納され、ＭＥＭＢには１フレームの後半の書き込みと発光に用いられる輝度信号Ｓ２とＳ３が格納される。
【００５８】
画像信号Ｖｉｎはフレーム単位で表示装置に送られてくる。第１フレームのＴ１からＴ３の斜線を施した期間に送られてきた画像信号Ｖｉｎは、変換部１４で画素ごとに輝度信号Ｓに変換され、ＭＥＭＡとＭＥＭＢに順次書き込まれる。これらのデータは、次の第２フレームの第１期間Ｆ１の斜線を付けたＴ４とＴ５の間にＭＥＭＡから読みだされて駆動部１５に送られる。その後、第２期間Ｆ２の斜線を付けたＴ５とＴ６の間にＭＥＭＢからデータが読み出される。
【００５９】
ＭＥＭＢには、輝度信号Ｓ２の代わりに、比較部１３で入力階調信号の輝度が第１閾値より低いとされた画素のアドレスに“１”を、それ以外の画素のアドレスに“０”を、データとして記憶してもよい。その場合は、ＭＥＭＡは階調信号のビット幅で全画素分のデータを格納する容量が必要であるが、ＭＥＭＢは“０”と“１”の２値データを格納するので、１ビット×全画素の容量で済む。
【実施例２】
【００６０】
図１０は本発明の第２の実施例に係る表示装置の階調信号と輝度信号の関係を示す図である。図５と同じ部分については同じ符号をつけて説明を省略する。表示装置の全体構成は図４と同じである。
【００６１】
本実施例では、第２の輝度信号Ｓ２が最低輝度（黒）レベルでなく、入力階調信号に応じてゼロでない輝度信号になっていることが第１の実施例と異なる。さらに、１フレームの前半の第１の書き込み期間Ｗ１において第２の輝度信号Ｓ２が書き込まれて第１発光期間Ｅ１でＳ２の輝度で発光し、後半の第２の書き込み期間Ｗ２において第１の輝度信号Ｓ１が書き込まれて第２発光期間Ｅ２でＳ１の輝度で発光する。
【００６２】
第１の期間における輝度信号Ｓ２は、第２閾値Ｉｔｈ２以下の輝度で有機ＥＬ素子を発光させる。したがって実施例１と同様にスジムラは視認されない。第１の期間Ｆ１における輝度信号Ｓ２と第２の期間Ｆ２における輝度信号Ｓ１とは、平均値がもとの入力階調信号に対応する輝度Ｓ０に等しく設定されることは実施例１と同じである。第２の輝度信号Ｓ２はＳ０に１より小さい正の係数を乗じて算出され、第１の輝度信号Ｓ１はＳ０に２より小さい、しかし１よりは大きい係数をかけることにより算出される。
【実施例３】
【００６３】
実施例１と２においては、１フレーム期間の前半の第１の期間または後半の第２の期間に入力階調信号より高輝度の輝度信号で有機ＥＬ素子を発光させ、他方の期間に入力階調信号より低輝度の輝度信号で有機ＥＬ素子を発光させた。この場合は、発光期間ごとに、高輝度の表示と低輝度の表示が交替するので、画面のちらつき（フリッカ）が生じる恐れがある。
【００６４】
本第３の実施例では、各発光期間で、高輝度信号によって発光する有機ＥＬ素子と低輝度信号によって発光する有機ＥＬ素子を混在させる。混在のさせ方は、上下左右に隣接して配置されている有機ＥＬ素子を市松状に分ける方法や、行方向または列方向に互い違いにする方法などがある。近接する有機ＥＬ素子で輝度が平均化される結果、フリッカがなくなる。
【００６５】
図１１（ａ）（ｂ）は本実施例に係る表示装置の発光シーケンスを示す図である。（ａ）がフレーム前半の第１の期間の発光の様子、（ｂ）がフレーム後半の第２の期間の発光の様子を示す。
【００６６】
発光色が赤（Ｒ）の有機ＥＬ素子３３、緑（Ｇ）の有機ＥＬ素子３４、青（Ｂ）の有機ＥＬ素子３５が行方向に周期的に配列し、３色の有機ＥＬ素子は１つの画素を構成している。画素単位で、第１の輝度信号Ｓ１（高輝度信号）と第２の輝度信号Ｓ２（低輝度信号）で交互に発光し、隣接画素で高輝度と低輝度の発光の位相が逆になっている。
【００６７】
図１２（ａ）（ｂ）は、画素単位でなく個々の有機ＥＬ素子３３，３４，３５が市松状に位相を逆転させて発光している場合の発光シーケンスを示す。
【実施例４】
【００６８】
図１３は本発明の第４の実施例を示した図である。本実施例では第一期間の通常の２倍の輝度の発光と第二期間の発光停止を行順次に行うものである。
【００６９】
１フレームを２等分し、サブフレームＡとサブフレームＢに分割する。サブフレームＡでは各行のプログラミングを行い、次の行のプログラミングに移行すると共に順次発光動作に移行する。全ての行のプログラミングが終了すれば、直ちにサブフレームＢに移行する。サブフレームＢではサブフレームＡでデータ信号をプログラミングした画素について、発光停止するようにプログラミングを行う。
【００７０】
図１４は本実施例の駆動回路、図１５はその動作を示すタイミングチャートである。
【００７１】
図１４の回路は、容量Ｃ１とＴｒ２との間にとＴｒ４を設けたことと、ＶＣＣとＴｒ２との間に容量Ｃ２を設けている点で図６と相違しているがその他は同じである。
【００７２】
図１５（ａ）のサブフレームＡのｎ行目の画素のプログラミング動作について説明する。Ｔ１〜Ｔ２の期間にデータ線はプログラミングするデータ信号Ｖｄａｔａに設定される。Ｔ２〜Ｔ３の期間に画素回路内の駆動トランジスタＴｒ２の閾値がキャンセルされると同時に、画像データＶ（ｉ）が画素に書き込まれる。Ｔ２〜Ｔ３の期間のプリチャージ動作時に、画像データに関らず有機ＥＬ素子に電流が流れ一瞬発光するが、階調表示には影響を与えない発光である。
【００７３】
Ｔ３〜Ｔ４の期間に、該当行以降の行の画素に同様に、閾値がキャンセルされると同時に画像データが書き込まれていく。Ｔ４〜Ｔ５の期間に、信号線にＶＳＬの電圧が印加され、該当行の画素はトランジスタＴｒ２の電流駆動能力に応じた電流が有機ＥＬ素子に供給され、発光動作を開始する。Ｔ５以降は、容量Ｃ２に蓄えられたＴｒ２の閾値リセット電圧からＶ（ｉ）―ＶＳＬの差電圧下降した電圧を保持し続ける。
【００７４】
次いで、図１５（ｂ）のように、サブフレームＢで各行に順次発光停止画素に相当する第２の輝度信号Ｓ２（黒レベル）を書き込む。Ｔ６〜Ｔ７の期間、Ｐ３（ｎ）信号がＨになりＴｒ３がＯＮすると同時に容量Ｃ１を通して、データ線Ｖｄａｔａの電位がＣ２に書き込まれる。この時、データ線電位はＶｈとなっているが、この電位は
Ｖｈ−ＶＳＬ＞Ｖ（ｉ）ｍａｘ−ＶＳＬ
を満たす電位に設定する。Ｖ（ｉ）は出力ビデオデータＶ＿ｏｕｔの最大値である。
【００７５】
サブフレームＡ期間にＶ（ｉ）が書き込まれて発光した画素は、Ｖｈ−ＶＳＬの電位分Ｔｒ２のゲート電位が上昇しＴｒ２のゲート―ソース電位が０以下になるため消灯動作になる。データ線ＶｄａｔａがＶＳＬの電圧であれば、サブフレームＡ期間にＶ（ｉ）が書き込まれて発光した画素はそのままの状態で電圧が保持され、発光動作を継続する。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 表示装置
１１ 信号処理部
１２ 表示部
１３ 比較部
１４ 変換部
１５ 駆動部
１６ メモリ
Ｐ１、Ｐ２ 制御信号
Ｖｄａｔａ データ信号
Ｓ０−Ｓ３ 輝度信号
Ｉ１，Ｉ２ 発光輝度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が配列した表示部と、前記発光素子を駆動して発光させる駆動部と、入力される画像信号を処理して前記駆動部に伝達する信号処理部とを有する表示装置であって、
前記信号処理部は、前記画像信号に含まれる階調信号を一定の階調レベルと比較する比較部と、前記階調信号を輝度信号に変換する変換部とを備え、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも低いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号により与えられる輝度よりも高い輝度を与える第１の輝度信号と、前記階調信号により与えられる輝度よりも低い輝度を与える第２の輝度信号とを生成し、前記駆動部が、２つの発光期間にそれぞれ前記第１と第２の輝度信号に従って前記発光素子を発光させ、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも高いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号を前記階調信号により与えられる輝度に対応する第３の輝度信号に変換し、前記駆動部が、前記２つの発光期間にともに前記第３の輝度信号に従って前記発光素子を発光させる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記一定の階調レベルに対応した輝度が、輝度の不均一が視認される輝度範囲の上限の輝度、または前記上限と最大輝度との間の輝度であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第２の輝度信号が、前記発光素子の最も低い輝度に対応する輝度信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記比較部の、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度と前記一定の階調レベルに対応した輝度との比較結果を２値データとして記憶するメモリを有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２の輝度信号が、前記発光素子の最も低い輝度と、輝度の不均一が視認される輝度範囲の下限との間の輝度信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項６】
隣接する２つの前記発光素子の前記２つの発光期間における前記第１と第２の輝度信号が逆であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
異なる色の前記発光素子からなる複数の画素が配列しており、隣接する前記画素の前記２つの発光期間における前記第１と第２の輝度信号が逆であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１】
複数の発光素子が配列した表示部と、前記発光素子を駆動して発光させる駆動部と、入力される画像信号を処理して前記駆動部に伝達する信号処理部とを有する表示装置であって、
前記信号処理部は、前記画像信号に含まれる階調信号を一定の階調レベルと比較する比較部と、前記階調信号を輝度信号に変換する変換部とを備え、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも低いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号により与えられる輝度よりも高い輝度を与える第１の輝度信号と、前記階調信号により与えられる輝度よりも低い輝度を与える第２の輝度信号とを生成し、前記駆動部が、２つの発光期間にそれぞれ前記第１と第２の輝度信号に従って前記発光素子を発光させ、
前記比較部が、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度が前記一定の階調レベルに対応した輝度よりも高いことを示す結果を出力したとき、
前記変換部が、前記階調信号を前記階調信号により与えられる輝度に対応する第３の輝度信号に変換し、前記駆動部が、前記２つの発光期間にともに前記第３の輝度信号に従って前記発光素子を発光させる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記一定の階調レベルに対応した輝度が、輝度の不均一が視認される輝度範囲の上限の輝度、または前記上限と最大輝度との間の輝度であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第２の輝度信号が、前記発光素子の最も低い輝度に対応する輝度信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記比較部の、前記階調信号により与えられる前記発光素子の輝度と前記一定の階調レベルに対応した輝度との比較結果を２値データとして記憶するメモリを有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２の輝度信号が、前記発光素子の最も低い輝度と、輝度の不均一が視認される輝度範囲の下限との間の輝度信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項６】
隣接する２つの前記発光素子の前記２つの発光期間における前記第１と第２の輝度信号が逆であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
異なる色の前記発光素子からなる複数の画素が配列しており、隣接する前記画素の前記２つの発光期間における前記第１と第２の輝度信号が逆であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１２８０３０（Ｐ２０１２−１２８０３０Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７３２０（Ｐ２０１０−２７７３２０）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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