JP2005128272A - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 駆動時間の経過とともに劣化する発光素子の特性を精度良く補償し均一な表示輝度を与え得る画像表示装置の提供。
【解決手段】 画像表示装置1Aは、各々が少なくとも1つの発光素子を有する複数の表示セルC1,1〜CM,Nを配列してなる表示パネル18と、画像信号の階調値に応じたデータ信号を生成し表示セルC1,1〜CM,Nに与えて発光素子を発光せしめる駆動部15と、発光素子の累計駆動時間を計数する駆動時間計測部21と、当該累計駆動時間に応じた発光素子の経時変化を補正するための補正係数を記憶するテーブルメモリ22と、テーブルメモリから与えられた補正係数を用いて画像信号の階調値を表示セル単位で調整する調整回路20と、を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、LED(発光ダイオード)やEL素子(エレクトロルミネッセント素子;ElectroLuminescent device)などの自発光素子からなる表示パネルを駆動する画像表示装置などに関する。
一般に、EL素子などの自発光素子を搭載した表示装置は、LCDを搭載した表示装置と比べて、バックライトが不要なため薄型化、軽量化および小電力化を容易に実現することが可能で広い視野角を得られるといった特徴を持つ。特に有機EL素子を採用した表示装置は、高輝度、広視野角および高速な表示応答速度などの利点を有している。しかし、有機EL素子の発光効率(輝度−電流密度特性)は駆動時間の経過とともに劣化することが知られている。有機EL素子が一定電圧で駆動(以下、「定電圧駆動」と呼ぶ。)される場合は、発光効率の劣化だけではなく、有機EL素子の電流密度−電圧特性も劣化するため、駆動時間の経過とともに駆動電流が次第に低下し、発光輝度の低下も大きい。一方、有機EL素子が一定電流で駆動(以下、「定電流駆動」と呼ぶ。)される場合は、駆動時間の経過とともに駆動電圧が上昇するが、発光輝度の経時変化を主に有機EL素子の発光効率の低下によるものに留めることができる。
このような自発光素子の劣化を補償する従来技術は、たとえば特許文献1(特開2001−13903号公報;発明の名称「自発光表示素子駆動装置」)に開示されている。この特許文献1記載の駆動装置は、自発光素子を定電圧駆動するものであり、自発光素子の劣化状態を示す劣化情報を生成する劣化情報生成回路と、前記劣化情報に基づいて自発光素子に印加する定電圧信号のパルス幅を調整する駆動パルス幅調整回路とを有している。この駆動パルス幅調整回路は、自発光素子が製造されてから又は製造後のある時点からの経過時間を計測し、この経過時間に応じた劣化情報を生成しているが、自発光素子の特性劣化の進行速度は、表示装置の使用環境や駆動条件などに応じて変わり得るし、表示パネル内に形成されている全ての自発光素子の特性劣化が同じ速度で進行するとは限らないため、駆動時間の経過とともに画素間で発光輝度の差が拡大し表示輝度の不均一などが目立つ事態が起こり得る。
特開平2001−13903号公報
以上の状況などに鑑みて本発明の目的は、駆動時間の経過とともに劣化する発光素子の特性を精度良く補償し均一な表示輝度を与え得る画像表示装置を提供する点にある。
上記目的を達成すべく、請求項1記載の発明は、入力した画像信号に応じて表示パネルを駆動して発光させる画像表示装置であって、各々が少なくとも1つの発光素子を有する複数の表示セルを配列してなる表示パネルと、前記画像信号の階調値に応じたデータ信号を生成し各前記表示セルに与えて前記発光素子を発光せしめる駆動部と、前記発光素子の累計駆動時間を計数する駆動時間計測部と、前記発光素子の累計駆動時間に応じた前記発光素子の経時変化を補正するための補正係数を記憶するテーブルメモリと、前記テーブルメモリから与えられた前記補正係数を用いて前記画像信号の階調値を前記表示セル単位で調整する調整回路と、を備えることを特徴としている。
請求項8記載の発明は、入力した画像信号に応じて表示パネルを駆動して発光させる画像表示装置であって、各々が少なくとも1つの発光素子を有する複数の表示セルを配列してなる表示パネルと、前記画像信号の階調値に応じたデータ信号を生成し各前記表示セルに与えて前記発光素子を発光せしめる駆動部と、前記表示パネルの累計駆動時間を計数する駆動時間計測部と、前記表示パネルの累計駆動時間に応じた前記発光素子の経時変化を補正するための補正係数を記憶するテーブルメモリと、前記テーブルメモリから与えられた前記補正係数を用いて前記画像信号の階調値を前記表示セル単位で調整する調整回路と、前記表示パネル内に形成され駆動電流の供給を受けて発光する単数または複数の監視用発光素子と、前記監視用発光素子の現在状態を示す監視信号を測定する信号測定部と、前記監視信号に基づいて所定周期毎に前記補正係数を算出しこれらを前記テーブルメモリに記憶させる補正係数算出部と、を備えることを特徴としている。
以下、本発明に係る種々の実施例について説明する。
<第1の実施例>
図1は、本発明に係る第1の実施例の画像表示装置1Aの構成を概略的に示すブロック図である。この画像表示装置1Aは、信号処理部10、タイミングジェネレータ11、階調調整部12、電源回路13、データ電極駆動部15、走査電極駆動部16、鋸波信号生成部17および有機ELパネル(表示パネル)18を備えている。
前記有機ELパネル18の基板上には、走査電極駆動部16に接続しているM本(Mは2以上の整数)のライン状の走査電極S1,S2,…,SMと、データ電極駆動部15に接続しているN本(Nは2以上の整数)のライン状のデータ電極D1,D2,…,DNとが間隙をもって交差するように形成されている。データ電極D1,D2,…,DNと走査電極S1,S2,…,SMとの交差点には、それぞれ、各々が少なくとも1つの有機EL素子(発光素子)を有するM×N個の表示セルC1,1,C1,2,…,C1,N,…,CM,Nが形成されている。さらにこの有機ELパネル18の基板上には、鋸波信号が伝達する基準電極V1,V2,…,VNが表示セルC1,1〜CM,Nまで延伸するように形成されている。なお、本実施例では有機EL素子が採用されるが、本発明では発光素子は有機EL素子に限らず、供給される電流量或いは印加電圧に応じた輝度で発光する素子であればよい。図2は、有機ELパネル18の表示セルCP,Q(Pは1〜Mの整数,Qは1〜Nの整数)の等価回路の一例を概略的に示す図である。
なお、前記表示セルC1,1〜CM,Nの各々が1画素を構成してもよいし、或いは、カラー表示または面積階調を行うパネル構成を採用する場合には表示セルC1,1〜CM,Nのうちの複数個が1画素を構成してもよい。たとえば、1画素を構成する3個の表示セルがそれぞれR(赤色),G(緑色),B(青色)のカラーフィルタを有していてもよく、1画素を構成する3個の表示セルの点灯および非点灯の組み合わせで2ビット階調(面積階調)を得てもよい。
タイミングジェネレータ11は、信号処理部10から供給された同期信号Sncを用いて基準クロックを分周あるいは逓倍などすることで、各処理ブロック毎に動作タイミングを示すクロック信号を生成し、階調調整部12、データ電極駆動部15、走査電極駆動部16および鋸波信号生成部17にそれぞれ供給する。
信号処理部10は、外部から供給された映像信号をサンプリングし、サンプリングした映像信号を処理してこれを画像信号と同期信号Sncとに分離し、同期信号Sncをタイミングジェネレータ11に供給する一方、所定ビット長のデジタル画像信号を階調調整部12に供給する。図3は、8ビットの画像信号IDK(Kは正整数)の階調値を例示するグラフである。図3によれば、画像信号ID1,ID2,…,IDK,…は、それぞれ、「0」〜「255」のうちのいずれかの階調値を有している。
階調調整部12は、乗算回路(調整回路)20、制御部23、テーブルメモリ22および駆動時間計測部21から構成されており、信号処理部10から入力する画像信号IDKの階調値を表示セル単位で調整して所定ビット長の調整信号MDKを生成しこれをデータ電極駆動部15に供給する。ここで、調整信号MDKのビット長は、画像信号IDKのビット長を超えるように設定されている。この階調調整部12の具体的な動作については後述する。
電源回路13は、外部電源(図示せず)から与えられた電圧から電源電圧を生成し、データ電極駆動部15、走査電極駆動部16および鋸波信号生成部17にそれぞれ供給するブロックである。データ電極駆動部15、走査電極駆動部16および鋸波信号生成部17は、それぞれ、電源回路13から供給される電源電圧とタイミングジェネレータ11から供給されるクロック信号とを用いて、データ電極D1〜DN、走査電極S1〜SMおよび基準電極V1〜VNに印加する信号を発生する。
データ電極駆動部15は、階調調整部12から伝達した調整信号MDKの画素データを順次サンプリングしてシフトさせ、1水平ライン分の画素データを保持する。その後、データ電極駆動部15は、保持した1水平ライン分の画素データをラッチし、各画素データの階調値に比例する振幅を持つデータ信号を生成して所定のタイミングでデータ電極D1〜DNに供給する。
次に、図2を参照すると、表示セルCP,Qは、能動素子であり電界効果トランジスタの一種である薄膜トランジスタ(以下、「TFT」と呼ぶ。)30,33、有機EL素子34、キャパシタ31およびコンパレータ32で構成されている。選択TFT30においてゲートはP番目の走査電極SPに接続され、ソースはQ番目のデータ電極DQに接続され、ドレインはコンパレータ32のプラス端子(+)とキャパシタ31の一方の端子とに接続されている。キャパシタ31の他方の端子は参照電位(接地電位)に接続されている。コンパレータ32のマイナス端子(−)は基準電極VQに接続されている。駆動TFT33においては、ゲートはコンパレータ32の出力端子に接続され、ドレインは電源回路13から電源電位VDDを与えられ、ソースは有機EL素子34のアノード(陽極)に接続されている。そして、有機EL素子34のカソード(陰極)は参照電位(接地電位)を与えられている。
次に、前記表示セルCP,Qの基本動作を以下に説明する。走査電極駆動部16は、タイミングジェネレータ11から与えられるクロック信号に基づいて走査電極S1〜SMに順次走査パルスを印加する。走査電極SPに走査パルスが印加されると、この走査電極SPに接続している選択TFT30のスイッチがオンとなる。選択TFT30のスイッチがオンとなる期間にデータ電極DQにデータ信号が供給されると、データ信号は選択TFT30を通じてキャパシタ31に供給され、キャパシタ31に電荷が蓄積されてデータが書き込まれる。これにより、データ信号の電圧と略一致する電圧がコンパレータ32のプラス端子に印加される。コンパレータ32は、プラス端子の電位とマイナス端子の電位とを比較し、プラス端子の電位がマイナス端子の電位以上となる期間は高レベルの駆動パルスDPを出力する一方、プラス端子の電位がマイナス端子の電位未満になる期間には低レベルの駆動パルスDPを出力する。
駆動TFT33のゲートに所定の高レベルの駆動パルスDPが印加されるとき、駆動TFT33のソースとドレイン間に導電チャンネルが形成され、駆動TFT33のスイッチはオンとなる。このとき、駆動TFT33のソースとドレイン間に電流が流れ、この電流が駆動電流として有機EL素子34に供給され有機EL素子34を点灯させる。一方、駆動TFT33のゲートに所定の低レベルの駆動パルスDPが印加されるときは、駆動TFT33のスイッチはオフとなり、駆動TFT33は有機EL素子34への駆動電流を遮断するため、有機EL素子34は消灯する。なお、有機EL素子34に流れる電流が駆動TFT33の特性のバラツキによって影響を受けることが少なくなるようにゲートとソース間の電圧Vgsを大きく設定し、駆動TFT33を飽和領域で動作させることが望ましい。
図4は、表示セルCP,Qを駆動したときの各種信号波形を概略的に示すタイミングチャートである。図4を参照すると、各フレーム周期TFのうち各データ書き込み期間TWにおいて選択TFT30のスイッチはオンとされ、データが書き込まれる。同時に、この期間TWにおいて、基準電極VQに供給される鋸波信号の電圧は高レベルVHに維持される。データ書き込み期間TWに続く駆動期間TDにおいては、鋸波信号の電圧は初期レベルV0から高レベルVHに漸次上昇させられる。ここで、鋸波信号の初期レベルV0は、輝度レベルがゼロとなる場合に対応するデータ信号の電圧と略同一になるように設定される。コンパレータ32は、各駆動期間TDにおいて、データ信号の電圧が鋸波信号の電圧以上となる期間に高レベルの駆動パルスDPを駆動TFT33のゲートに与える。この結果、駆動パルスDPのパルス幅に略一致する期間TLに亘って、駆動電流が有機EL素子34に供給され、有機EL素子34を点灯させることとなる。
上記したように有機EL素子34を定電圧駆動した場合、有機EL素子34の駆動時間が累積するに従って、有機EL素子34の特性が経時変化することで駆動電流が次第に減少し、発光輝度が低下してしまう。図5に、有機EL素子34の駆動時間を累計することで得られる累計駆動時間(以下、「素子駆動時間」と呼ぶ。)と、この有機EL素子34を流れる駆動電流との対応を例示する。素子駆動時間の経過とともに、駆動電流は初期値I0を起点として次第に低下している。たとえば、駆動電流の初期値が10.00μA(マイクロ・アンペア)のとき、素子駆動時間が100時間経過した時点の駆動電流値が9.90μA、200時間経過した時点の駆動電流値が9.85μA、10000時間経過した時点の駆動電流値が7.00μAとなる。
次に、階調調整部12の構成および動作を以下に詳説する。駆動時間計測部21は、信号処理部10から出力された画像信号IDKを順次取り込み、この画像信号IDKの画素データの階調値を用いて各表示セル毎に素子駆動時間を計数し、その計数結果を計測メモリ21aに保持する。たとえば、或る表示セルについて「10」,「4」,「100」,「10」の階調値を持つ画像信号が順次供給される場合、当該表示セルの素子駆動時間は、124(=10+4+100+10)に比例する時間となる。説明の便宜上、有機ELパネル18の表示セルC1,1〜CM,NのうちK番目の表示セルの素子駆動時間を記号TKで表し、有機ELパネル18の駆動時間を累計することで得られる累計駆動時間(以下、「パネル駆動時間」と呼ぶ)を記号Tで表すこととする。このとき、図6に示されるように、パネル駆動時間Tの経過とともに素子駆動時間TKは増加する。
テーブルメモリ22は、素子駆動時間に応じた発光素子の経時変化を補正するための補正係数を記憶しているルックアップテーブルメモリである。図7は、テーブルメモリ22の記憶内容を概略的に示すグラフである。このテーブルメモリ22は、素子駆動時間TKに対応する補正係数CKを記憶しており、制御部23がK番目の表示セルの素子駆動時間TKをテーブルメモリ22に与えると、テーブルメモリ22は当該駆動時間TKに対応する補正係数CKを制御部23に返すといった処理を実行する。
制御部23は階調制御部231を備えており、この階調制御部231は、入力する画像信号IDKに対応する表示セルの素子駆動時間TKを駆動時間計測部21から取得し、取得した素子駆動時間TKに対応する補正係数CKをテーブルメモリ22から取得しこれを乗算回路20に与えるという階調制御処理を実行するブロックである。以下、図8のフローチャートを参照しつつ、階調制御処理を詳説する。なお、説明の便宜上、本階調制御処理では、各表示セルが1画素を構成し、画像信号IDKはフレーム単位で階調調整部12に入力するものとする。
まず、階調制御部231は、1番目の画素データの入力に合わせて画素番号Kを初期値(=1)に設定し(ステップS1)、その後、駆動時間計測部21を参照して当該K番目の画素データに対応する表示セルCKの素子駆動時間TKを取得する(ステップS2)。次いで、階調制御部231は、テーブルメモリ22を参照して素子駆動時間TKに対応する補正係数CKを取得し(ステップS3)、この補正係数CKを乗算回路20に与えることで画素データの階調を調整する(ステップS4)。乗算回路20は、階調制御部231から与えられた補正係数CKを入力画像信号IDKに乗算して調整信号MDKを生成しこれをデータ電極駆動部15に供給する。次のステップS5では、階調制御部231は、フレーム内の最終画素の調整処理をしたか否かを判定する。フレーム内の最終画素の調整処理をしていない旨を判定した場合、階調制御部231は、画素番号Kをインクリメントして(ステップS7)、K+1番目の画素データについてステップS2以後の処理を繰り返し実行する。他方、フレーム内の最終画素の調整処理をした旨を判定した場合は、階調制御部231は、タイミングジェネレータ11から与えられた制御信号によって処理を終了するか否かを判定する(ステップS6)。処理を終了しない旨を判定した場合、階調制御部231は、次の入力フレームについてステップS1以後の階調制御処理を繰り返し実行する。他方、ステップS6で処理を終了する旨を判定した場合は、階調制御部231は以上の階調制御処理を終了する。
たとえば、図3に示す階調値を持つ画像信号ID1,ID2,…,IDK,…が階調制御部231に入力した場合、図9に示すように、調整信号MD1,MD2,…,MDK,…の階調値は、それぞれ、補正係数C1,C2,…,CK,…に応じて斜線で示した分だけ増加する。図10は、表示セルCP,Q(図2)を駆動したときの各種信号波形を概略的に例示するタイミングチャートである。図10を参照すると、駆動初期のデータ信号A0と比べると、発光素子の特性劣化が進行した時点のデータ信号A1のレベルは高くなり、駆動パルスDPのパルス幅TLが長くなるように変調されている。駆動パルスDPのパルス幅の増分に応じて有機EL素子34への駆動電流の供給時間を長くなるため、有機EL素子34の発光輝度の低下を発光期間の増加によって補償することができる。
なお、各表示セル毎に素子駆動時間TKを計数する代わりに、複数の表示セル毎に素子駆動時間を計数してもよい。たとえば、1画素が3個の表示セルからなる場合に、これら3個の表示セルの累積駆動時間の合計を素子駆動時間として計数することが可能である。第1の表示セルの素子駆動時間が3時間、第2の表示セルの素子駆動時間が4時間、第3の表示セルの素子駆動時間が5時間の場合、これら第1〜第3の表示セルの素子駆動時間を12時間(=3時間+4時間+5時間)にすることができる。
また、階調制御部231は、少なくとも2つの補正係数をテーブルメモリ22から取得し、取得した補正係数を用いて素子駆動時間に対応する不足の補正係数を補間する機能を有している。たとえば、Sタップ(Sは2以上の整数)のデジタルフィルタを用いて、S個の補正係数を用いて1個の補間補正係数を算出することが可能である。図11は、補間処理を説明するためのグラフである。テーブルメモリ22が、素子駆動時間TKがt1およびt2のときの2点P1およびP2の補正係数を記憶しているが、素子駆動時間TKがt3のときの点P3の補正係数を記憶していない場合、階調制御部231は、2点P1,P2の補正係数の値から、線形補間法などを用いて点P3の補間補正係数CKを生成することができる。かかる補間処理により、高精度の補間補正係数CKを得たり、或いは、テーブルメモリ22に必要な記憶容量を減らしたりすることができる。
以上に説明したように、第1の実施例の画像表示装置1Aは、駆動時間計測部21で素子駆動時間をリアルタイムに計数し、テーブルメモリ22から素子駆動時間に対応した補正係数を取得し、当該補正係数を用いて画像信号の階調を表示セル単位で調整するため、駆動時間の累積とともに経時変化する発光素子の特性を表示セル単位で精度良く補償し、有機ELパネル18の輝度のバラツキを抑制して均一な表示輝度を得ることが可能である。
ところで、上記第1の実施例では、データ電極駆動部15に入力する前の画像信号IDKの階調を調整したが、この代わりに、データ電極駆動部15に入力した後の画像信号の階調を調整する変形例を採用することも可能である。図12は、かかる変形例の画像表示装置1Bの構成を概略的に示すブロック図である。この画像表示装置1Bは、階調調整部12Bおよびデータ電極駆動部15Bを除いて、上記実施例の画像表示装置1Aと同一構成および同一機能を有する。階調調整部12Bは、テーブルメモリ22、制御部23Bおよび駆動時間計測部21を備えており、テーブルメモリ22および駆動時間計測部21の機能は、上記第1の実施例の階調調整部12のそれらの機能と同一である。
制御部23Bは階調制御部231Bを備えている。この階調制御部231Bは、1水平ライン分の画像信号ID1〜IDNに対応する表示セルの素子駆動時間T1〜TNを駆動時間計測部21から取得し、取得した素子駆動時間T1〜TNにそれぞれ対応する補正係数C1〜CNをテーブルメモリ22から取得する。また階調制御部231Bは、テーブルメモリ22から取得したN個の補正係数C1〜CNを、データ電極駆動部15Bに組み込まれた乗算部200に与えるという階調制御処理を実行する。
信号処理部10から出力されデータ電極駆動部15Bに入力した画像信号ID1〜IDNは、シフトレジスタ40に取り込まれシフトされた後、ラッチ回路41に並列に出力される。ラッチ回路41は、シフトレジスタ40から並列に出力された1水平ライン分の画像信号をラッチした後、乗算部200の乗算回路201〜20Nへ並列に出力する。N個の乗算回路201〜20Nは、ラッチ回路41から出力されたN本の画像信号にそれぞれ補正係数C1〜CNを乗算して調整信号を生成し、出力回路42へ並列に出力する。そして、出力回路42は、調整信号の階調値に基づいてN本のデータ信号を発生し、データ電極D1〜DNに供給することとなる。
<第2の実施例>
次に、本発明に係る第2の実施例について説明する。図13は、第2の実施例の画像表示装置1Cの構成を概略的に示すブロック図である。この画像表示装置1Cは、信号処理部10、タイミングジェネレータ11、階調調整部12C、電源回路13、データ電極駆動部15、走査電極駆動部16、鋸波信号生成部17および有機ELパネル(表示パネル)18Cを備えている。図13中、図1に示した符号と同一符号が付された構成要素は、上記第1の実施例の構成要素と同一構成および同一機能を有するものとして、その詳細な説明を省略する。
有機ELパネル18Cは、表示セルC1,1〜CM,Nとともに基板上に形成されている監視用セルCsを除いて、上記第1の実施例の有機ELパネル18と略同一構成を有している。監視用セルCsは単数または複数の監視用発光素子を備えたものである。図14に、監視用セルCsの等価回路の一例を概略的に示す。この監視用セルCsは、有機ELパネル18Cを駆動する期間(パネル駆動期間)に亘って常時駆動される1個の有機EL素子34からなり、この有機EL素子34のアノード(陽極)には電源電位VDDが与えられ、カソード(陰極)には検出回路35を介して参照電位が与えられる。検出回路35は、有機EL素子34を流れる駆動電流を検出し、その検出結果である監視信号Isを出力する。
階調調整部12Cは、乗算回路20,制御部23C,テーブルメモリ22,駆動時間計測部21および信号測定部24を備えている。制御部23Cは、階調制御部231および補正係数算出部232を備えており、階調制御部231の動作は、上記第1の実施例の階調制御部231(図1)の動作と同じである。すなわち、階調制御部231は、入力する画像信号IDKに対応する表示セルの素子駆動時間TKを駆動時間計測部21から取得し、当該素子駆動時間TKに対応する補正係数CKをテーブルメモリ22から取得しこれを乗算回路20に与えるという階調制御処理を実行する。
信号測定部24は、監視用セルCsから供給される監視信号Isから、監視用発光素子を流れる駆動電流を測定し、その測定値を補正係数算出部232に与える。補正係数算出部232は、信号測定部24から与えられた測定値に基づいて所定周期毎に各表示セルの補正係数を算出し、テーブルメモリ22の記憶内容を、新たに算出した補正係数へ更新する補正係数算出処理を実行するブロックである。以下、図15のフローチャートを参照しつつ、第1の補正係数算出処理を説明する。
まず、補正係数算出部232は、パネル駆動時間が所定時間経過してT1になった時点で、信号測定部24から監視信号Isの測定値I、すなわち監視用発光素子を駆動する電流量Iを取得し(ステップS11)、その後、所定の基準値I0と測定された電流量Iとの差分値ΔI(=I0−I)を監視用発光素子の劣化量として算出する(ステップS12)。ここで、基準値I0としては、監視用発光素子に対する駆動を開始した時点の初期の駆動電流量を採用すればよい。図16に、パネル駆動時間に対応する駆動電流のグラフを示す。このグラフ中、測定曲線は、監視信号Isの測定値(駆動電流量I)をプロットしたものであり、駆動電流量Iは、パネル駆動時間の経過とともに初期値I0を始点として次第に減少する。
次に、補正係数算出部232は、セル番号Mを初期値(=1)に設定し(ステップS13)、その後、内部メモリ(図示せず)に記憶されている劣化率テーブル(図17)を参照してM番目表示セルの劣化率αMを算出する(ステップS14)。具体的には、補正係数算出部232は、基準値I0に対する劣化量ΔIの比率ΔI/I0を算出し、劣化率テーブルを参照してこの比率ΔI/I0に対応する劣化率αMを算出することができる。劣化率テーブルは各表示セル毎に用意されており、図17に例示される変換曲線に従って比率ΔI/I0に対応する劣化率αMが算出される。図17に示す例では、変換曲線として傾きR0(=1)の直線が採用されている。
次のステップS15では、補正係数算出部232は、劣化率αMを用いてM番目表示セルの補正係数CMを算出する。具体的には、CM=C0×(1+αM)、の式に従って補正係数CMを算出すればよい。ここで、係数C0は、素子駆動時間がゼロの時点での初期値であり、「1」の値に設定することができる。補正係数CMは、駆動電流値Iの減少率ΔI/I0に応じた補正係数の補正量ΔC(=C0×αM)を初期値C0に加えたものである。
次のステップS16では、補正係数算出部232は、パネル駆動時間T1に対応したM番目表示セルの補正係数CMをテーブルメモリ22に書き込むことでテーブルメモリ22の記憶内容を更新する。その後、ステップS17で、補正係数算出部232は、全ての表示セルについて補正係数CMを算出したか否かを判定する。全ての表示セルについて補正係数の算出処理が終了していない場合は、補正係数算出部232は、セル番号Mをインクリメントした後(ステップS18)、M+1番目表示セルについてステップS14以後の処理を繰り返し実行する。他方、上記ステップS17で全ての表示セルについて補正係数の算出処理が終了したと判定された場合は、補正係数算出処理は終了する。なお、以上の補正係数算出処理は、パネル駆動時間が所定時間経過するたびに繰り返し実行される。M番目表示セルに関して、図16のグラフに、素子駆動時間TMに対応する補正係数CMをプロットした算出曲線を例示する。上記の補正係数算出処理によって、駆動電流の測定曲線から補正係数CMの算出曲線を得ることができる。
以上の通り、監視用発光素子は、有機ELパネル18Cの駆動期間中は常時駆動されるため、常時駆動されない表示セルの有機EL素子に先行して劣化する。補正係数算出部232は、このような監視用発光素子の劣化状態を反映した補正係数を所定周期毎に算出し、これをパネル駆動時間に対応させてテーブルメモリ22に書き込む。このため、表示セルにおける有機EL素子の劣化に先行して補正係数を生成しこれらをテーブルメモリ22に書き込むことができる。
また、監視用発光素子は、他の有機EL素子とともに有機ELパネル18C内に形成されており、使用時の環境温度など、他の有機EL素子の駆動条件と似た条件下で駆動される。補正係数算出部232は、このような条件下の監視用発光素子の劣化状態を反映した補正係数を算出するため、有機EL素子の特性劣化に対する補償精度の向上が可能となる。
次に、図18のフローチャートを参照しつつ、第2の補正係数算出処理を説明する。まず、補正係数算出部232は、パネル駆動時間が所定時間経過してT2になった時点で、信号測定部24から監視信号Isの測定値I、すなわち監視用発光素子を駆動する電流量Iを取得し(ステップS20)、その後、所定の予測値IPREと測定された電流量Iとの差分値ΔI’(=IPRE−I)を監視用発光素子の劣化量として算出する(ステップS21)。ここで、予測値IPREとしては、画像表示装置1Cの製作前の検査で得られた監視用発光素子の駆動電流量を採用すればよい。図16に、パネル駆動時間に対応する予測値IPREをプロットした予測曲線を示す。この予測曲線によれば、予測値IPREは、初期値I0を始点としてパネル駆動時間の経過とともに次第に減少する。
次に、補正係数算出部232は、セル番号Mを初期値(=1)に設定し(ステップS22)、その後、内部メモリ(図示せず)を参照してM番目表示セルの補正係数の予測値CPREを取得する(ステップS23)。ここで、予測値CPREとしては、画像表示装置1Cの製作前に検査で得られた補正係数を採用すればよい。図16に、素子駆動時間TMに対応する補正係数の予測値CPREをプロットした予測曲線を示す。この予測曲線によれば、予測値CPREは、初期値C0を始点として素子駆動時間の経過とともに次第に上昇する。
次のステップS24では、補正係数算出部232は、内部メモリ(図示せず)に記憶されている劣化率テーブル(図17)を参照してM番目表示セルの劣化率αMを算出する(ステップS24)。具体的には、補正係数算出部232は、予測値IPREに対する劣化量ΔI’の比率ΔI’/IPREを算出し、劣化率テーブルを参照してこの比率ΔI’/IPREに対応する劣化率αMを算出する。劣化率テーブルは各表示セル毎に用意されており、図17に例示される変換曲線に従って比率ΔI’/IPREに対応する劣化率αMが算出される。
次のステップS25では、補正係数算出部232は、劣化率αMを用いてM番目表示セルの補正係数CMを算出する。具体的には、CM=CPRE×(1+αM)、の式を用いて補正係数CMを算出すればよい。補正係数CMは、駆動電流値Iの減少率ΔI’/IPREに応じた補正係数の補正量ΔC’(=CPRE×αM)を予測値CPREに加えたものである。
次のステップS26では、補正係数算出部232は、M番目表示セルの補正係数CMをテーブルメモリ22に書き込むことでテーブルメモリ22の記憶内容を更新する。その後、ステップS27で、補正係数算出部232は、全ての表示セルについて補正係数CMを算出したか否かを判定する。全ての表示セルについて補正係数の算出処理が終了していない場合は、補正係数算出部232は、セル番号Mをインクリメントした後(ステップS28)、M+1番目表示セルについてステップS23以後の処理を繰り返し実行する。他方、上記ステップS27で全ての表示セルについて補正係数の算出処理が終了したと判定された場合は、補正係数算出処理は終了する。なお、以上の第2の補正係数算出処理は、パネル駆動時間が所定時間経過するたびに繰り返し実行される。
以上の第2の補正係数算出処理によれば、上記第1の補正係数算出処理と同様に、表示セルにおける有機EL素子の劣化率を未来予測して補正係数を生成しテーブルメモリ22に書き込むことができる。さらに、駆動電流の予測値IPREと補正係数の予測値CPREに基づいて補正係数CMを算出するため、補正係数CMの予測精度の向上が可能となる。
以上、第2の実施例の画像表示装置1Cについて説明した。本実施例ではデータ電極駆動部15に入力する前の画像信号IDKの階調を調整しているが、上記第1の実施例の変形例(図12)と同様に、データ電極駆動部15に入力した後の画像信号の階調を調整するように上記第2の実施例の構成を変形することも可能である。
<第3の実施例>
次に、本発明に係る第3の実施例について説明する。図19は、第3の実施例の画像表示装置1Dの構成を概略的に示すブロック図である。この画像表示装置1Dは、信号処理部10、タイミングジェネレータ11、階調調整部12D、電源回路13、データ電極駆動部15、走査電極駆動部16、鋸波信号生成部17および有機ELパネル(表示パネル)18Cを備えている。図19中、図13に示した符号と同一符号が付された構成要素は、上記第2の実施例の構成要素と同一構成および同一機能を有するものとして、その詳細な説明を省略する。
階調調整部12Dは、乗算回路20、制御部23D、テーブルメモリ22、駆動時間計測部21および信号測定部24を備えている。制御部23Dは、階調制御部231Dおよび補正係数算出部232Dからなり、階調制御部231Dは、駆動時間計測部21Dからパネル駆動時間Tを取得し、取得したパネル駆動時間Tに対応する補正係数CKをテーブルメモリ22から取得しこれを乗算回路20に与えるという階調制御処理を実行する。この階調制御処理の手順は、上記第1の実施例の階調制御処理の手順(図8)と略同じである。但し、本実施例では、ステップS2(図8)で素子駆動時間TKの代わりにパネル駆動時間Tが取得され、ステップS3ではパネル駆動時間Tに対応する補正係数CMが取得される。このような階調制御処理により、図9〜図11に示したような調整処理が実行される。
駆動時間計測部21Dは、タイミングジェネレータ11から与えられるクロック信号を用いて、有機ELパネル18Cの駆動時間の累計(パネル駆動時間)Tを計数し、その計数結果を制御部23Dに供給している。
補正係数算出部232Dは、表示セルC1,1〜CM,Nの有機EL素子の平均発光時間がパネル駆動時間Tに占める割合を平均点灯率RAVEとして予め記憶している。この「平均発光時間」は、表示セルC1,1〜CM,N内の有機EL素子の累積駆動時間の予測平均値を意味する。たとえば、有機EL素子の平均点灯率RAVEを70%に設定することが可能である。補正係数算出部232Dは、この平均点灯率RAVEと監視信号の測定値Isとを用いて所定周期毎に補正係数を算出し、テーブルメモリ22に記憶させるという補正係数算出処理を実行する。以下、図20のフローチャートを参照しつつ、補正係数算出処理を詳説する。
まず、ステップS30では、補正係数算出部232Dは、有機ELパネル18Cの駆動開始とともに内蔵タイマー(図示せず)をリセットする。この結果、内蔵タイマーの計数値は初期値にリセットされる。次いで、ステップS31で、補正係数算出部232Dは、内部レジスタ(図示せず)に記憶されている所定値と内蔵タイマーの計数値とを比較することにより、所定時間が経過したか否かを判定する。計数値が所定値を経過していないと判定したとき、補正係数算出部232Dは、さらに、処理を終了すべきか否かを判定する(ステップS32)。処理を終了すべきと判定されたときは、以上の補正係数算出処理は終了する一方、処理を終了すべきと判定されないときは、ステップS31に処理が戻る。内蔵タイマーの計数値が内蔵レジスタの値に達したとき、ステップS31で補正係数算出部232Dは所定時間が経過したと判定し、ステップS33〜S39の処理を実行する。
ステップS33では、補正係数算出部232Dは、信号測定部24から監視信号Isの測定値I、すなわち監視用発光素子を駆動する電流量Iを取得し(ステップS33)、その後、所定の基準値I0と測定された電流量Iとの差分値ΔI(=I0−I)を監視用発光素子の劣化量として算出する(ステップS34)。ここで、基準値I0としては、監視用発光素子に対する駆動を開始した時点の初期の駆動電流量を採用すればよい。図21に、パネル駆動時間に対応する駆動電流のグラフを示す。このグラフ中、測定曲線は、監視信号Isの測定値(駆動電流量I)をプロットしたものであり、駆動電流量Iは、パネル駆動時間の経過とともに初期値I0を始点として次第に減少する。
次に、補正係数算出部232Dは、平均点灯率RAVEを用いて有機EL素子の劣化量ΔI1を算出し(ステップS35)、続けて、内部メモリ(図示せず)に記憶されている劣化率テーブルを参照し、劣化量ΔI1を用いて有機EL素子の劣化率αを算出する(ステップS36)。具体的には、劣化量ΔI1として、ステップS34で算出された監視用発光素子の劣化量ΔIに平均点灯率RAVEを乗算して得た値(=ΔI×RAVE)を採用することができる。補正係数算出部232は、基準値I0に対する劣化量ΔIの比率ΔI/I0を算出し、劣化率テーブル(図22)を参照してこの比率ΔI/I0に対応する劣化率αを算出することができる。図22に例示される変換曲線に従って比率ΔI/I0に対応する劣化率αが算出される。ここで、変換曲線としては傾きR0(=1)の直線が採用されている。このように、平均点灯率RAVEを用いることで、常時駆動される監視用発光素子の劣化量ΔIから、表示セルにおける有機EL素子の現在の劣化量ΔI1と劣化率αを予測することができる。
次に、補正係数算出部232Dは、劣化率αを用いて補正係数C(=CM)を算出し(ステップS37)、この補正係数Cをテーブルメモリ22に記憶させてテーブルメモリ22の記憶内容を更新する(ステップS38)。具体的には、C=C0×(1+α)、の式に従って補正係数Cを算出すればよい。補正係数Cは、駆動電流値Iの減少率ΔI/I0に応じた補正係数の補正量ΔC(=C0×α)を初期値C0に加えたものである。その後、内蔵タイマーがリセットされ(ステップS39)、ステップS32に処理が移行する。
監視用発光素子は、有機ELパネル18Cの駆動期間中は常時駆動されるため、常時駆動されない表示セルC1,1〜CM,Nの有機EL素子に先行して劣化する。補正係数算出部232Dは、このような監視用発光素子の劣化量ΔIと平均点灯率RAVEとを用いて、有機EL素子の現在の劣化量ΔI1を予測する。図21を参照すると、パネル駆動時間TがT2のときに補正係数Cが算出されたとすれば、この補正係数Cは、表示セルの有機EL素子の現在の素子駆動時間T1に対応するものとなる。
なお、上記の補正係数算出処理では、監視用発光素子の劣化量ΔIとして初期値I0と測定値Iとの差分値を用いたが、この代わりに、図21に例示するように、予測曲線上の駆動電流の予測値IPREと測定値Iとの差分値ΔI’(=IPRE−I)を監視用発光素子の劣化量として算出し、劣化率ΔI’/IPREを算出してもよい。さらに、補正係数の予測曲線上の予測値CPREを用意しておけば、この予測値CPREを用いて補正係数C(=CPRE×(1+α))を算出することが可能である。
以上の通り、第3の実施例によれば、監視用発光素子は、有機ELパネル18Cの駆動期間中は常時駆動されるため、常時駆動されない表示セルの有機EL素子に先行して劣化する。補正係数算出部232は、このような監視用発光素子の劣化量ΔI,ΔI’と平均点灯率RAVEとを用いて、表示セルの有機EL素子の現在の劣化率αを予測して補正係数を生成するため、有機EL素子の劣化を精度良く補償することができる。
以上、本発明に係る種々の実施例について説明した。上記第1〜第3の実施例では、有機ELパネル18,18B,18Cに形成されている有機EL素子はいずれも定電圧駆動されるものであるが、有機EL素子を定電流駆動するように上記実施例の構成を変形することができる。たとえば、上記第2の実施例において、監視用セルCsと表示セルC1,1〜CM,Nを発光素子を定電流駆動する構成に代え、信号測定部24を監視用発光素子の駆動電圧を測定するものに代え、補正係数算出部232の機能をパネル駆動時間の経過とともに上昇する駆動電圧に合わせて補正係数を算出するものに代えればよい。
本発明に係る第1の実施例の画像表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。 有機ELパネル内の表示セルの等価回路の一例を概略的に示す図である。 8ビットの画像信号の階調値の一例を示すグラフである。 表示セルを駆動したときの各種信号波形を概略的に示すタイミングチャートである。 有機EL素子の駆動時間の累計(素子駆動時間)と駆動電流との対応を例示するグラフである。 パネル駆動時間と素子駆動時間との対応を例示するグラフである。 テーブルメモリの記憶内容を概略的に示すグラフである。 階調制御処理の手順を概略的に示すフローチャートである。 9ビットの調整信号の階調値の一例を示すグラフである。 表示セルを駆動したときの各種信号波形を概略的に示すタイミングチャートである。 補間処理を説明するためのグラフである。 第1の実施例の変形例の画像表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明に係る第2の実施例の画像表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。 監視用セルの等価回路の一例を概略的に示す図である。 第1の補正係数算出処理の手順を概略的に示すフローチャートである。 パネル駆動時間に対応する駆動電流と素子駆動時間に対応する補正係数とを示すグラフである。 劣化率テーブルの内容を例示するグラフである。 第2の補正係数算出処理の手順を概略的に示すフローチャートである。 本発明に係る第3の実施例の画像表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。 補正係数算出処理の手順を概略的に示すフローチャートである。 パネル駆動時間に対応する駆動電流と素子駆動時間に対応する補正係数とを示すグラフである。 劣化率テーブルの内容を例示するグラフである。
符号の説明
1A〜1D 画像表示装置
10 信号処理部
12,12B,12C,12D 階調調整部
15 データ電極駆動部
16 走査電極駆動部
17 鋸波信号生成部
18,18C 有機ELパネル(表示パネル)
20,201〜20N 乗算回路20
21 駆動時間計測部
21a 計測メモリ
22 テーブルメモリ
23,23B,23C,23D 制御部
231,231B,231D 階調制御部
232,232D 補正係数算出部
24 信号測定部

Claims (14)

  1. 入力した画像信号に応じて表示パネルを駆動して発光させる画像表示装置であって、
    各々が少なくとも1つの発光素子を有する複数の表示セルを配列してなる表示パネルと、
    前記画像信号の階調値に応じたデータ信号を生成し各前記表示セルに与えて前記発光素子を発光せしめる駆動部と、
    前記発光素子の累計駆動時間を計数する駆動時間計測部と、
    前記発光素子の累計駆動時間に応じた前記発光素子の経時変化を補正するための補正係数を記憶するテーブルメモリと、
    前記テーブルメモリから与えられた前記補正係数を用いて前記画像信号の階調値を前記表示セル単位で調整する調整回路と、
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
  2. 請求項1記載の画像表示装置であって、前記テーブルメモリから前記補正係数を取得して前記調整回路に与える階調制御部をさらに備え、
    前記駆動時間計測部は、前記画像信号の画素データの階調値を用いて単数または複数の前記表示セル毎に前記発光素子の累計駆動時間を計数し、
    前記階調制御部は、前記発光素子の累計駆動時間を前記駆動時間計測部から取得するとともに当該発光素子の累計駆動時間に対応する前記補正係数の1つを前記テーブルメモリから取得し前記調整回路に与えることを特徴とする画像表示装置。
  3. 請求項2記載の画像表示装置であって、前記階調制御部は、前記補正係数の少なくとも2つを用いて、前記駆動時間計測部から取得した前記累計駆動時間に対応する補間補正係数を得ることを特徴とする画像表示装置。
  4. 請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の画像表示装置であって、
    前記表示パネルの基板上に形成され駆動電流の供給を受けて発光する単数または複数の監視用発光素子と、
    前記監視用発光素子の現在状態を示す監視信号を測定する信号測定部と、
    前記監視信号に基づいて所定周期毎に前記補正係数を算出し前記テーブルメモリに記憶させる補正係数算出部と、
    をさらに備えることを特徴とする画像表示装置。
  5. 請求項4記載の画像表示装置であって、前記補正係数算出部は、前記監視信号の測定値と所定の基準値との差分値を算出し、前記基準値に対する前記差分値の比率に比例する値を前記発光素子の劣化率として算出し、且つ当該劣化率を用いて前記補正係数を算出することを特徴とする画像表示装置。
  6. 請求項4記載の画像表示装置であって、前記補正係数算出部は、前記監視信号の測定値と所定の予測値との差分値を算出し、前記予測値に対する前記差分値の比率に比例する値を前記発光素子の劣化率として算出し、且つ当該劣化率を用いて前記補正係数を算出することを特徴とする画像表示装置。
  7. 請求項5または請求項6記載の画像表示装置であって、前記監視用発光素子は、前記表示パネルの駆動期間中に常時発光するように駆動され、前記駆動時間計測部は、前記表示パネルの累計駆動時間を計数し、前記補正係数算出部は、当該表示パネルの累計駆動時間に対応する値として前記補正係数を前記テーブルメモリに記憶させることを特徴とする画像表示装置。
  8. 入力した画像信号に応じて表示パネルを駆動して発光させる画像表示装置であって、
    各々が少なくとも1つの発光素子を有する複数の表示セルを配列してなる表示パネルと、
    前記画像信号の階調値に応じたデータ信号を生成し各前記表示セルに与えて前記発光素子を発光せしめる駆動部と、
    前記表示パネルの累計駆動時間を計数する駆動時間計測部と、
    前記表示パネルの累計駆動時間に応じた前記発光素子の経時変化を補正するための補正係数を記憶するテーブルメモリと、
    前記テーブルメモリから与えられた前記補正係数を用いて前記画像信号の階調値を前記表示セル単位で調整する調整回路と、
    前記表示パネル内に形成され駆動電流の供給を受けて発光する単数または複数の監視用発光素子と、
    前記監視用発光素子の現在状態を示す監視信号を測定する信号測定部と、
    前記監視信号に基づいて所定周期毎に前記補正係数を算出しこれらを前記テーブルメモリに記憶させる補正係数算出部と、
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
  9. 請求項8記載の画像表示装置であって、
    前記補正係数算出部は、前記発光素子の平均発光時間が前記表示パネルの累計駆動時間中に占める割合を平均点灯率として予め記憶しており、
    前記監視用発光素子は、前記表示パネルの駆動期間中に常時発光するように駆動され、
    前記補正係数算出部は、前記監視信号の測定値と所定の基準値との差分値を算出し、前記基準値に対する前記差分値の比率に前記平均点灯率を乗算して前記発光素子の劣化率を算出し、且つ当該劣化率を用いて前記補正係数を算出することを特徴とする画像表示装置。
  10. 請求項8記載の画像表示装置であって、
    前記補正係数算出部は、前記発光素子の平均発光時間が前記表示パネルの累計駆動時間中に占める割合を平均点灯率として予め記憶しており、
    前記監視用発光素子は、前記表示パネルの駆動期間中に常時発光するように駆動され、
    前記補正係数算出部は、前記監視信号の測定値と所定の予測値との差分値を算出し、前記予測値に対する前記差分値の比率に前記平均点灯率を乗算して前記発光素子の劣化率を算出し、且つ当該劣化率を用いて前記補正係数を算出することを特徴とする画像表示装置。
  11. 請求項4から請求項10のうちのいずれか1項に記載の画像表示装置であって、前記駆動部は、前記発光素子および前記監視用発光素子を定電圧で駆動することで発光させ、前記信号測定部は、前記監視用発光素子の駆動電流を前記監視信号として測定することを特徴とする画像表示装置。
  12. 請求項4から請求項10のうちのいずれか1項に記載の画像表示装置であって、前記駆動部は、前記発光素子および前記監視用発光素子を定電流で駆動することで発光させ、前記信号測定部は、前記監視用発光素子の駆動電圧を前記監視信号として測定することを特徴とする画像表示装置。
  13. 請求項1から請求項12のうちのいずれか1項に記載の画像表示装置であって、
    前記表示セルは、供給される印加電圧に応じて前記発光素子への駆動電流を供給または遮断する能動素子を備えており、
    前記駆動部は、前記調整回路で調整された前記画像信号の階調値に応じて前記印加電圧に異なるパルス幅を与えるように前記駆動信号を生成することを特徴とする画像表示装置。
  14. 請求項1から請求項13のうちのいずれか1項に記載の画像表示装置であって、前記発光素子は有機EL素子からなることを特徴とする画像表示装置。
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