JP2005049769A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マトリクス状に配置された画素を画素毎に設けられた駆動素子と、その駆動素子を制御する制御素子で駆動するときに、視認性の良い階調表示する。
【解決手段】 階調を低、中、高の３レベル範囲に分割した場合、中レベル範囲におけるの階調同士の電圧差が高レベル・低レベルの範囲における階調同士の電圧差より小さくなるように構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は中間調駆動される表示装置、特にはエレクトロルミネッセンス（以下ＥＬという）に有効な表示装置に関する。

従来より表示装置にあっては、多階調化が図られており、これは既に市場に出回っているＬＥＤや液晶などの表示装置と競合しようとする未成熟な表示装置にこそ求められている（例えば特許文献１あるいは特開平１０−１２３９１号参照）。これらの表示装置にあっては階調ステップと輝度、あるいは視感度がリニアな関係でない事が多い。また表示装置を駆動するにあたっては、電界を与えるのではなく直接電流を流す表示装置があり、画素毎に駆動素子を設けて画素に流れる電流を制御するにあたり、駆動素子に対してどのような制御を行うか試行錯誤することになる。そしてあまりにもその表示装置の特性に特化した駆動回路とすると、表示パネルが開発された後、駆動回路の特殊性が供給不足や高価なものとなって市場占有率が伸びないことになる。
特開２０００−３３８９１８号公報

本発明は、マトリクス状に配置された画素の画素毎に、画素に電流を流すための駆動素子を有した表示装置において、駆動素子を直接ドライバで制御するのではなく、駆動素子を画素毎の制御素子で駆動することで階調制御を行うに好適な階調制御に関し特に視認性を重視した階調駆動を検討したものである。

本発明は、各々に駆動素子が接続されマトリックス状に配置された複数の画素と、その画素の駆動素子を各々制御する制御素子と、その制御素子に複数段階の階調電圧を与えるドライバとを有した表示装置において、階調を低、中、高の３レベル範囲に分割した場合、中レベル範囲におけるの階調同士の電圧差が高レベルあるいは／および低レベルの範囲における階調同士の電圧差より小さくしてドライバから選択出力するもので、好ましくは画素にはＥＬを用い８階調以上であり、更に好ましくは駆動素子や制御素子にアモルファスシリコントランジスタを用いて階調信号は制御素子のソースまたはドレインに与えるものである。

また本発明は、マトリクス状に配置された複数の画素と、その画素毎に設けられた駆動素子と、その駆動素子を各々制御する制御素子と、その各々の制御素子に複数段階の階調電圧を与えるドライバとを有した表示装置において、ドライバが出力する階調電圧は、階調レベルをＬ＜Ｎ＜Ｍとした場合、中レベル範囲における階調の電圧差（Ｎ_ｎ＋１−Ｎ_ｎ）が低レベルおよび高レベルの範囲における階調の電圧差（Ｌ_ｎ＋１−Ｌ_ｎ、Ｍ_ｎ＋１−Ｍ_ｎ）より小さいもので、好ましくは画素にはＥＬを用い８階調以上であり、駆動素子や制御素子にアモルファスシリコントランジスタを用いて階調信号は制御素子のソースまたはドレインに与えるものである。

更に本発明は、マトリクス状に配置された複数の画素と、画素毎に設けられた駆動素子と、その駆動素子を各々制御する制御素子と、その制御素子に複数段階の階調電圧を与えるドライバとを有した表示装置において、ドライバが出力する階調電圧は、階調ステップを横軸とし、階調電圧を縦軸においたときに略逆Ｓ字状特性となるように選択されるものである。そして好ましくは画素にはＥＬを用い、駆動素子はアモルファスシリコントランジスタであり、ソース及びドレンが画素点灯用の電源に接続され、ゲートが制御素子に接続されたＴＦＴであり、一方制御素子はアモルファスシリコンＴＦＴであり、ドライバは制御素子のソースまたはドレンに階調電圧を出力する。更に好ましくはドライバは階調ステップに関する信号を受けて階調電圧に変換して出力し、階調電圧は抵抗分割で生成された８ステップ以上であり、画素は電圧駆動または定電流駆動されているものである。

このように各々に駆動素子が接続されマトリックス状に配置された複数の画素と、該画素の駆動素子を各々制御する制御素子と、該制御素子に複数段階の階調電圧を与えるドライバとを有した表示装置において、前記ドライバは、階調を低、中、高の３レベル範囲に分割した場合、中レベル範囲におけるの階調同士の電圧差が高レベルあるいは／および低レベルの範囲における階調同士の電圧差より小さくして選択出力することによって視感度特性の良い表示が行え、しかもそれを構成する回路単体は特に特殊なものを必要とせずに組合せることが出来た。

とりわけアモルファスＴＦＴと高分子ＥＬの組合せでは階調のステップを上げればあげるほど自然な画像表示となり、カラー表示ではＣＲＴほどではないが不自然感を訴えるテスターはいなかった。

以下本発明を有機高分子ＥＬを例にとって説明する。有機高分子型ＥＬは発光ダイオードに比べて微小ではあるが電流を画素に流すことで発光するものであって、液晶のように電界制御で表示を行うものではない。また高分子ＥＬは無機ＥＬよりも大画面が構成できるので好ましいものである。

図１はこのような表示装置のブロック図で、１は表示パネルであり、例えばガラス基板上に駆動素子と制御素子と、それたに対する配線が施され、好ましくは遮熱層を介して画素電極が形成され、画素電極上に赤、青、緑の３種類のＥＬが交互に設けられて駆動電圧用電極が設けられたものであるが、等価回路で示してある。この表示パネル１においてＥＬからなる画素１１はマトリクス状に複数個が配置され、画素１１毎に駆動素子２が設けられ、駆動素子２毎に制御素子３が接続されている。

駆動電源１０に対して、各駆動素子２と画素１１とは直列に接続されており、駆動素子２によって所定の電流が画素１１に供給される。この駆動素子２は、もっとも好ましくはアモルファスシリコントランジスタで構成されており、ポリシリコンに比較して充分広い範囲に構成でき、ＥＬの発光に充分な電流を供給できる。制御素子との接続・連動を良くするために、また表示パネルを薄く構成するために、駆動素子２はＴＦＴとするのが良い。

１４はマトリクス状に配置された画素の列に沿って配置された走査線、１５はマトリクス状に配置された画素の行に沿って配置されたデータ線である。制御素子３はアモルファスシリコンＴＦＴで構成され、制御素子３のソースはデータ線１５に接続され、ゲートは走査線１４に接続されている。この制御素子３は、ＴＦＴで構成されドレンが駆動素子２ＴＦＴのゲートに接続されているのでメモリ素子としての機能を持っており、走査されたときのソース電圧をドレン電圧として次の走査まで保持する。従ってデータ線には階調電圧を与えることができるが、画素材料の特性も影響するものの制御素子３と駆動素子２の組合せによってもどのような階調電圧を与えるかが重要となる。

４は、走査線１４に接続され、走査線１４を所定の順に走査し、その列の制御素子３を列ごとに能動状態にする走査回路である。走査の順は上から１本づつでも良いし、偶数番目の走査線１４を順に走査した後に奇数番目の走査線１４を走査しても良い。

５は、制御素子３に複数段階の階調電圧を与えるドライバで、その出力はデータ線に接続され、入力は外部の信号制御部（図示せず）から送られるデータ、クロックなどである。このドライバは、データ入力側から、例えば８ビットパラレルのデータを受け入れて階調ごとにまとめデータ線数のグループのシリアルデータに変換し出力すると共に必要に応じて次のドライバにデータ転送するシフトレジスタ／データレジスタ５１、前段レジスタのデータの受取りタイミングを取るためのラッチレジスタ５２、転送データと出力との電圧差を調整するレベルシフタ５３、所定電圧にされたデジタル信号からアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器５４、ドライバ出力段５５からなり、それ単独ではいずれも周知の回路の組合せである。Ｄ／Ａ変換器５４は外部から、好ましくは抵抗分割によって生成された階調基準電圧が与えられ、そのための抵抗アレー５６があるが、トランジスタアレーやゲートで電圧生成しても良い。

このような構成であるから、ドライバ５はデータに含まれる階調ステップに関する信号を受けて階調電圧に変換し、データ線１５を介して制御素子３のソースに階調電圧を出力することになる。

このようにして与えられる階調電圧は、その電圧値が直接画素に流れるものではないから、階調ステップに従って比例して電圧を上昇させると原画に忠実な画像にはならない。特にＴＦＴはゲート電流に出力が比例しない上に、有機高分子ＥＬも電流と輝度が直線的関係ではなく、更に人間の視感度も表示輝度の計測器指示どおりではない。そこでテレビジョンなどで行われるガンマ補正と同様の手法で階調が反転しないように、且つ階調がそのレベルとして視認出来るように検討した結果、図２のような結果を得た。更にテスターは５０人の男女を無作為に選択した。図２は階調ステップを横軸とし、階調電圧を縦軸においたもので１６階調を例に取っている。

図２において特長的なことは、ドライバが出力する階調電圧は、階調レベルをＬ＜Ｎ＜Ｍとした場合、中レベル範囲における階調の電圧差（Ｎ_ｎ＋１−Ｎ_ｎ：例えばＶ６−Ｖ７）が低レベルおよび高レベルの範囲における階調の電圧差（Ｌ_ｎ＋１−Ｌ_ｎ、Ｍ_ｎ＋１−Ｍ_ｎ：例えばＶ１４−Ｖ１５、Ｖ１−Ｖ２）より小さいことであって、この結果ドライバが出力する階調電圧は、略逆Ｓ字状特性となることである。３２階調、６４階調でも同様の傾向を示したが、４階調ではあまり意味がなかった。従って８階調以上（階調ステップが８以上）で意味のあるものである。

このような傾向は駆動用ＴＦＴのゲート特性にもっとも影響があると考えられるが、要素は複数であり、アモルファスの場合は電流飽和特性も影響していると思われる。駆動素子がポリシリコンでは低レベル範囲、高レベル範囲でアモルファスほど大きなステップの電位差は必要なかったが、傾向としては同様の視認性を得た。他の自発光素子、例えば低分子ＥＬ、ＶＦＤ蛍光においても少し特性中央が沈んだが傾向としては維持し、エレクトロクロミック方式、電気泳動方式など非自発光素子であっても利用できることが確認できた。

また上述の例では画素を電圧駆動としたが電流駆動においても電流の流しかたに変換するものであればほぼ同じ傾向があり、その場合の一画素分の等価回路は例えば図３のように電流供給用の補助ＴＦＴ３１を設けたものである。

本発明実施例の表示装置のブロック図である。 本発明実施例の階調―電圧関係図である。 電流駆動に用いた１画素分の回路図である。

符号の説明

１ 表示パネル
１０ 駆動電源
１１ 画素
１４ 走査線
１５ データ線
２ 駆動素子
３ 制御素子
４ 走査回路
５ ドライバ
５１ シフトレジスタ／データレジスタ
５２ ラッチレジスタ
５３ レベルシフタ
５４ Ｄ／Ａ変換器
５５ 抵抗アレー５５

Claims (11)

1. 各々に駆動素子が接続されマトリックス状に配置された複数の画素と、該画素の駆動素子を各々制御する制御素子と、該制御素子に複数段階の階調電圧を与えるドライバとを有した表示装置において、前記ドライバは、階調を低、中、高の３レベル範囲に分割した場合、中レベル範囲におけるの階調同士の電圧差が高レベルあるいは／および低レベルの範囲における階調同士の電圧差より小さくして選択出力することを特徴とする表示装置。
2. マトリクス状に配置された複数の発光画素と、該画素毎に設けられた駆動素子と、該駆動素子を各々制御する制御素子と、該制御素子に複数段階の階調電圧を与えるドライバとを有した表示装置において、前記ドライバが出力する階調電圧は、階調レベルをＬ＜Ｎ＜Ｍとした場合、中レベル範囲における階調の電圧差（Ｎ_ｎ＋１−Ｎ_ｎ）が低レベルおよび高レベルの範囲における階調の電圧差（Ｌ_ｎ＋１−Ｌ_ｎ、Ｍ_ｎ＋１−Ｍ_ｎ）より小さいことを特徴とする表示装置。
3. マトリクス状に配置された複数の発光画素と、該画素毎に設けられた駆動素子と、該駆動素子を各々制御する制御素子と、該制御素子に複数段階の階調電圧を与えるドライバとを有した表示装置において、前記ドライバが出力する階調電圧は、階調ステップを横軸とし、階調電圧を縦軸においたときに略逆Ｓ字状特性となるように選択されることを特徴とする表示装置。
4. 前記発光画素はエレクトロルミネッセンスからなることを特徴とする前記請求項１記載の表示装置。
5. 前記駆動素子はアモルファスシリコントランジスタであることを特徴とする前記請求項２、３または４記載の表示装置。
6. 前記駆動素子はソース及びドレンが画素点灯用の電源に接続され、ゲートが前記制御素子に接続されたＴＦＴであることを特徴とする前記請求項５記載の表示装置。
7. 前記制御素子はアモルファスシリコンＴＦＴであり、前記ドライバは制御素子のソースまたはドレンに前記階調電圧を出力することを特徴とする前記請求項２、３または４記載の表示装置。
8. 前記ドライバは階調ステップに関する信号を受けて前記階調電圧に変換して出力することを特徴とする前記請求項３記載の表示装置。
9. 前記階調電圧は抵抗分割で生成され、８ステップ以上であることを特徴とする前記請求項２、３または４記載の表示装置。
10. 前記画素は電圧駆動されていることを特徴とする前記請求項２、３または４記載の表示装置。
11. 前記画素は電流駆動されていることを特徴とする前記請求項２、３または４記載の表示装置。

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