JP2007114308A - 発光表示パネルの駆動装置および駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】画素の点灯率に応じて表示輝度を制御することで、電源回路の出力容量を抑えることができる表示パネルの駆動装置および駆動方法を提供すること。
【解決手段】表示パネル10における画素11の点灯率を算出する点灯率算出手段と、この点灯率算出手段により得られる点灯率に応じて、前記各画素の発光輝度を制御する輝度制御手段とが具備される。この輝度制御手段は各画素に与える駆動電圧値を制御することができるDC−DCコンバータ8により構成され、点灯率が高い場合において、DC−DCコンバータから出力される駆動電圧値が低下されるように制御される。
【選択図】図2
【解決手段】表示パネル10における画素11の点灯率を算出する点灯率算出手段と、この点灯率算出手段により得られる点灯率に応じて、前記各画素の発光輝度を制御する輝度制御手段とが具備される。この輝度制御手段は各画素に与える駆動電圧値を制御することができるDC−DCコンバータ8により構成され、点灯率が高い場合において、DC−DCコンバータから出力される駆動電圧値が低下されるように制御される。
【選択図】図2
Description
この発明は、多数の発光素子を画素として、これを例えばマトリクス状に配列した表示パネルの駆動装置に関し、特に前記画素の点灯率に応じて表示輝度を制御する発光表示パネルの駆動装置および駆動方法に関する。
多数の発光素子を画素として、これをマトリクス状に配列した表示パネルの開発が広く進められている。このような表示パネルの一つとして、有機材料を発光層に用いた有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を画素とした表示パネルがすでに商品化されている。これはEL素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。
かかる有機EL素子を用いた表示パネルとして、EL素子を単にマトリクス状に配列したパッシブマトリクス型表示パネルと、マトリクス状に配列したEL素子の各々に、例えばTFT(Thin Film Transistor)による画素の点灯制御用素子を加えたアクティブマトリクス型表示パネルが提案されている。
前者の表示パネルは構成が比較的単純であり安価に製造することができる特質を有しており、これに対して後者の表示パネルは、低消費電力化を実現することができ、また画素間のクロストークが少ない等の特質を備えており、特に大画面を構成する高精細度の表示パネルを実現することができる。
前記したいずれの形態の表示パネルであっても、これに配列される前記EL素子は、電気的にはダイオード特性を有する発光エレメントと、この発光エレメントに並列に結合する寄生容量成分を備えた構成に置き換えることができる。そして、素子固有の発光閾値電圧(=Vth)以上の電圧が素子の順方向に印加された状態において発光駆動電流が流れ、この駆動電流値にほぼ比例した強度で発光することが知られている。
前記したようにEL素子を表示画素として用いた表示パネルにおいては、その発光輝度は電流値に依存する特性を有しているので、表示すべき映像信号に応じた画素の点灯率によって、消費電力が大幅に変化することになる。すなわち、図1に示すように表示パネルに加えられる発光消費電流は、表示パネルにおける画素の点灯率(発光画素数)にほぼ比例する関係となる。
それ故、前記表示パネルに駆動電流を供給する電源供給回路は、前記画素の点灯率が最大(100%)の場合において、各画素にそれぞれ定められた駆動電流を供給するに足りる出力容量を確保する必要が生じ、必然的に電源供給回路に使用される各部品および全体のサイズが大型化するという問題を抱えることになる。
そこで、表示映像データから点灯率を制御することで、表示パネルに供給される電流量を抑制するようにしたPLE(Peak Luminance Enhancement)コントロール法が、次に示す特許文献1に開示されている。
特開2005−189636号公報
この発明は、前記PLEコントロール法を基本的に踏襲し、前記特許文献1に開示のない制御形態を提供しようとするものであり、これにより前記したように電源部の部品サイズが大型化するという問題を解消することができる発光表示パネルの駆動装置および駆動方法を提供することを課題とするものである。
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる駆動装置の好ましい形態は、請求項1に記載のとおり、複数のデータ線および複数の走査線の交差位置にそれぞれ発光素子からなる画素が配置され、前記画素を選択的に点灯駆動させることで画像を表示する発光表示パネルの駆動装置であって、映像データに基づいて点灯駆動される前記表示パネルにおける画素の点灯率を算出する点灯率算出手段と、前記点灯率算出手段により得られる点灯率に応じて、前記各画素の発光輝度を制御する輝度制御手段とが具備され、前記輝度制御手段は、前記点灯率に基づいて前記各画素に与える駆動電源の出力値を制御することにより、前記各画素の発光輝度の制御を行うように構成される。
また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる駆動方法の好ましい態様は、請求項5に記載のとおり、複数のデータ線および複数の走査線の交差位置にそれぞれ発光素子からなる画素が配置され、前記画素を選択的に点灯駆動させることで画像を表示する発光表示パネルの駆動方法であって、映像データに基づいて点灯駆動される前記表示パネルにおける画素の点灯率を算出すると共に、算出された前記点灯率に基づいて、前記各画素に与える駆動電源の出力値を制御することにより、前記各画素の発光輝度の制御を実行する点に特徴を有する。
以下、この発明にかかる発光表示パネルの駆動装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図2〜図4は、その第1の実施の形態を示すものであり、これはアクティブマトリクス型表示パネルを対象とした駆動装置を構成している。
図2は駆動装置の全体構成を示すものであり、発光制御回路1に対して、アナログ/デジタル(A/D)変換回路2、画像メモリ3、ディマー設定テーブル4が接続されている。そして、この図2に示す実施の形態においてはアナログ映像信号が発光制御回路1およびA/D変換回路2に供給されるように構成されている。前記発光制御回路1はアナログ映像信号中における水平および垂直同期信号に基づいて、前記A/D変換回路2に対するクロック信号CK、前記画像メモリ3に対する書き込み信号Wおよび読み出し信号Rを生成する。
前記A/D変換回路2は、発光制御回路1から供給されるクロック信号に基づいて、入力されたアナログ信号をサンプリングし、これを1画素ごとの画像データに変換して画像メモリ3に供給するように作用する。前記画像メモリ3は前記発光制御回路1からの書き込み信号WによってA/D変換回路2から供給される各画素データを画像メモリ3に順次書き込むように動作する。
前記画像メモリ3としてはフレームメモリが用いられており、前記した書き込み動作によって、後述する表示パネルにおける一画面分のデータの書き込みが行われる。そして、一画面分のデータの書き込みが終了した状態で、メモリ3に書き込まれた前記画像データに基づいて、発光制御させる画素の割合(点灯率)を得るように動作する。すなわち発光制御回路1は点灯率算出手段としての機能も果たす。
前記発光制御回路1は前記した映像信号中における水平および垂直同期信号に基づいて走査ドライバ6、データドライバ7に対する同期信号を生成するように作用する。また、発光制御回路1は前記メモリ3に書き込まれた画像データより、画素の点灯率を得ると共に、発光制御回路1から供給される読み出し信号Rによって前記メモリ3より画像データを読み出すように動作する。
さらに前記発光制御回路1は、前記点灯率に基づいて前記ディマー設定テーブル4を参照し、点灯率に対応した輝度制御情報を読み出すように動作する。そして、後述する表示パネルの画素に対して供給される点灯駆動電圧を制御することで、前記したPLE制御を実現させるように動作する。このために、図2に示す実施の形態においては、前記点灯率に基づいて出力電圧が制御されるDC−DCコンバータ8が具備されている。
図2に示す符号10は発光素子をそれぞれに含む多数の画素11をマトリクス状に配列した表示パネルを示している。この表示パネル10には、前記した走査ドライバ6、データドライバ7にそれぞれ接続される走査線13、データ線14が互いに直交する方向に配列されており、これらの交差位置に前記発光素子を含む画素11がそれぞれ配置されている。
なお、前記各画素11には、電源供給回路9より画素の点灯駆動用電圧が電源供給線16を介して、それぞれ供給されるように構成されており、この電源供給回路9には前記したDC−DCコンバータ8からの出力電圧が供給されるように構成されている。
図3は前記した表示パネル10に配置された1つの画素に対応する回路構成を示すものであり、これは発光素子としてEL素子を用いる場合の最も基本的な画素構成を示している。この画素11には前記データドライバ7からの映像信号に対応したデータ信号Vdataが、表示パネルに配列されたデータ線14を介して制御用TFT、すなわちデータ書き込みトランジスタTr1のソースに供給されるように構成されている。
前記データ書き込みトランジスタTr1のゲートには、走査ドライバ6に接続された走査線13を介して走査信号Select(これを書き込みパルスとも言う。)が供給されるように構成されている。前記データ書き込みトランジスタTr1のドレインは、点灯駆動用TFT、すなわち点灯駆動トランジスタTr2のゲートに接続されると共に、電荷保持用キャパシタC1の一方の端子に接続されている。
また、点灯駆動トランジスタTr2のソースは、前記キャパシタC1の他方の端子に接続されると共に、電源供給線16を介して駆動電圧Vccが供給されるように構成されている。前記点灯駆動トランジスタTr2のドレインは、発光素子としての有機EL素子E1のアノード端子に接続され、この有機EL素子E1のカソード端子は、基準電位点(グランド)に接続されている。
なお、図3に示す画素11の回路構成においては、データ書き込みトランジスタTr1がnチャンネル型TFTにより構成され、また駆動トランジスタTr2がpチャンネル型TFTにより構成されている。そして、前記した構成による画素11は、図2に示したように行および列方向にマトリクス状に多数配置されて表示パネル10が構成されている。
図3に示した画素11の構成において、制御トランジスタTr1のゲートには、アドレス期間において走査ドライバ6より走査信号としての書き込みパルスSelectが供給される。この時、データドライバ7から供給されるデータ信号Vdataが画素を点灯させるデータである場合においては、制御トランジスタTr1のソース・ドレインを介して、データ信号Vdataに対応した電流がキャパシタC1に流れ、キャパシタC1は充電される。
そして、その充電電圧が駆動トランジスタTr2のゲートに供給されて、トランジスタTr2はそのゲート電圧とドレインに供給される駆動電圧Vccに対応した電流を前記EL素子E1に流し、これによりEL素子E1は発光する。
前記制御トランジスタTr1のゲートに対する前記書き込みパルスの印加が停止されると、トランジスタTr1はいわゆるカットオフとなる。しかしながら、キャパシタC1に蓄積された電荷により駆動トランジスタTr2のゲート電圧が保持され、これによりEL素子E1への駆動電流が維持される。
したがって、EL素子E1は次のアドレス動作に至る期間において、前記データ信号Vdataに対応した点灯状態を継続することができる。それ故、前記したアドレス期間において、データドライバ7から供給されるデータ信号Vdataに応じて画素の点灯もしくは消灯が制御され、これにより各画素の単位期間における点灯期間が個別に制御されて階調制御が実現される。
一方、すでに説明したとおり、図2に示す発光制御回路1は、画像メモリ3に書き込まれた画像データより画素の点灯率を得ると共に、この点灯率に基づいてディマー設定テーブル4を参照する。そして、点灯率に対応した輝度制御情報をテーブル4より読み出して、前記したDC−DCコンバータ8に供給する制御電圧Vcon1を生成するように作用する。すなわち、画素の点灯率が高い場合には、前記DC−DCコンバータ8の出力電圧を低下させる制御電圧Vcon1を生成するように動作する。これにより、画素の点灯率が高い状態における各画素の発光輝度を抑制するように動作する。
図4は、図2において符号8として示したDC−DCコンバータの具体的な一例を説明するものである。すなわち、図2に示す発光制御回路1からの制御電圧Vcon1に応じて可変電圧源21の出力値が可変制御される。そして、前記可変電圧源21の出力は誤差増幅器22における一方の入力端(非反転入力端)に供給されるように構成されている。さらに、誤差増幅器22における他方の入力端(反転入力端)には、DC−DCコンバータにおける出力電圧Vccを分圧する抵抗素子R1,R2による分圧出力が供給されるように構成されている。したがって、誤差増幅器22における出力電圧値は前記した制御電圧Vcon1およびDC−DCコンバータにおける出力Vccの差分に相当する出力となる。
図4に示す構成においては、昇圧型のDC−DCコンバータが利用されており、前記誤差増幅器22における出力は、スイッチング信号生成回路23に供給されるように構成されている。このスイッチング信号生成回路23には、基準三角波信号発振器24およびPWM回路25が備えられている。前記PWM回路25は図示せぬコンパレータが具備されており、このコンパレータに対して前記誤差増幅器22からの出力および基準三角波信号発振器24からの三角波が供給されることで、PWM回路25からはPWM信号が生成される。
前記PWM回路25からのPWMによるパルス信号はパワーFETQ1ゲートに供給され、FETQ1をスイッチング動作するように構成されている。すなわち、前記FETQ1のオン動作によって、バッテリーBattからの電力エネルギーがインダクタL1に蓄積され、一方、FETQ1のオフ動作に伴い、前記インダクタに蓄積された電力エネルギーは、ダイオードD1を介してコンデンサC3に蓄積される。
そして、前記FETQ1のオン・オフ動作の繰り返しにより、昇圧されたDC出力をコンデンサC3の端子電圧として得ることができ、これがコンバータからの出力電圧Vccとなる。この出力電圧Vccは前記したとおり抵抗素子R1,R2により分圧されて誤差増幅器32に帰還され、結果として出力電圧Vccは画素の点灯率にしたがう制御電圧Vcon1に基づいて制御されることになる。
したがって、図2〜図4に示した第1の実施の形態によると、特に画素の点灯率が高い場合において、各画素に供給される駆動電圧値が低下するように動作する。それ故、点灯率が高い状態における各画素の発光輝度は抑制されるように動作し、これに伴い電源回路から表示パネルに供給される最大駆動電流は抑制される。したがって、電源回路に使用される各部品および電源回路全体のサイズが大型化するという問題を解消させることができる。
図5および図6は、この発明の第2の実施の形態を示すものであり、これはパッシブマトリクス型表示パネルを対象とした駆動装置を示しており、図5に示す符号1〜4で示す構成は、すでに説明した図2に示す構成と同一の機能を果たすものである。したがって、その詳細な説明は省略する。
図5に示す表示パネル31には、m本のデータ線としての陽極線A1〜Amが縦方向(列方向)に配列され、n本の走査線としての陰極線K1〜Knが横方向(行方向)に配列され、各々の交差した部分(計m×n箇所)に、ダイオードのシンボルマークで示した発光素子としての有機EL素子が各陽極線と走査線との間に接続されて配置されている。そして、各陽極線A1〜Amはデータドライバとしての陽極線ドライブ回路32に接続され、各陰極線K1〜Knは同じく走査ドライバとしての陰極線走査回路33に接続されてそれぞれ駆動される。
前記陽極線ドライブ回路32には、駆動電圧VHを利用して動作する定電流源I1〜ImおよびドライブスイッチSa1〜Samが備えられており、ドライブスイッチSa1〜Samが、前記定電流源I1〜Im側に接続されることにより、定電流源I1〜Imからの電流が、陰極線に対応して配置された個々のEL素子に対して供給されるように作用する。また、前記ドライブスイッチSa1〜Samは、定電流源I1〜Imからの電流を個々のEL素子に供給しない場合には、前記各陽極線を基準電位点としてのグランドに接続できるように構成されている。
また、前記陰極線走査回路33には、各陰極線K1〜Knに対応して走査スイッチSk1〜Sknが備えられ、非走査選択電位として機能するクロストーク発光を防止するための逆バイアス電圧源VMまたは走査選択電位として機能するグランド電位のうちのいずれか一方を、対応する陰極線に接続するように作用する。これにより、陰極線を所定の周期で基準電位点(グランド電位)に設定しながら、所望の陽極線A1〜Amに定電流源I1〜Imを接続することにより、前記各EL素子を選択的に発光させるように作用する。
図5に示す実施の形態においては、発光制御回路1より陰極線走査回路33に対して走査同期信号が供給され、これにより各陰極線K1〜Knを順次グランド電位(走査選択電位)に設定する動作が繰り返される。また発光制御回路1より陽極線ドライブ回路32に対して走査同期信号に同期して走査ラインごとに映像データが供給される。したがって、前記各EL素子は選択的に点灯し、表示パネル31上に映像信号に基づく画像が表示される。
前記発光制御回路1は画像メモリ3に書き込まれた画像データより、表示パネル31に配列された表示画素としてのEL素子の点灯率を算出し、この点灯率に基づいてディマー設定テーブル4を参照する。そして、前記ディマー設定テーブル4より点灯率に対応した輝度制御情報を読み出し、これに基づいて陽極線ドライブ回路32における定電流源I1〜Imからの定電流値を制御するように動作する。
すなわち、画素の点灯率が高い場合には、前記定電流源I1〜Imから各画素を構成するEL素子に供給する駆動電流値を抑制するように動作する。これにより、画素の点灯率が高い状態における各画素の発光輝度が抑制される。
図6は、図5に示す陽極線ドライブ回路32のより具体的な回路構成を示したものであり、この図6には定電流源I1〜Imより、データ線としての陽極線A1〜Amに供給されるEL素子の駆動電流値を、前記した点灯率によって制御する具体例が示されている。すなわち、図6に示す構成においては、前記した発光制御回路1より、点灯率に応じて出力される電流値制御データが、符号35で示した可変電圧源にVcon2として供給され、これはオペアンプ36の非反転入力端に入力される。
そして、オペアンプ36の出力端はnpn型トランジスタQ7のベース電極に接続されており、前記トランジスタQ7のエミッタ電極はオペアンプ36の反転入力端に接続されると共に、抵抗R5を介してグランド電位GNDに接続されている。すなわち、前記オペアンプ36とトランジスタQ7とは、電圧/電流変換手段を構成しており、前記発光制御回路1からの電流値制御データVcon2に応じてトランジスタQ7に流れる電流量を可変させるように動作する。
一方、前記した駆動電圧源VHと、前記トランジスタQ7のコレクタ電極との間には、抵抗R8を介在させてpnp型トランジスタQ8のエミッタおよびコレクタ電極が接続されている。そして、前記トランジスタQ8のベースとコレクタ電極間が短絡されており、同じくpnp型トランジスタQ11〜Q1mの各ベース電極には前記トランジスタQ8のベース電位が与えられるように構成されている。
また、前記各トランジスタQ11〜Q1mのエミッタ電極は、それぞれ前記駆動電圧源VHに接続されている。これによりトランジスタQ8を制御側電流源とし、各トランジスタQ11〜Q1mを被制御側電流源とするカレントミラー回路を構成している。
したがって、制御側電流源として機能するトランジスタQ8のコレクタ電流を、前記した可変電圧源35で示す電流値制御データVcon2により可変制御することにより、各トランジスタQ11〜Q1mにおけるコレクタ電流は、それぞれ可変制御されることになる。要するに前記各トランジスタQ11〜Q1mは、図5に示す定電流源I1〜Imとして機能し、各トランジスタQ11〜Q1mにおけるコレクタ電流は、ドライブスイッチSa1〜Samを介してデータ線としての各陽極線A1〜Amにそれぞれ供給されるように動作する。
以上説明した図5および図6に示す第2の実施の形態によると、特に画素の点灯率が高い場合において、各画素に供給される駆動電流値が抑制されるように動作する。それ故、点灯率が高い状態における各画素の発光輝度は抑制され、すでに説明した図2〜図4に示した第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、以上説明した実施の形態においては、各画素を構成する発光素子として有機EL素子を用いた例を示しているが、これは発光輝度が駆動電流もしくは駆動電圧に依存する他の発光素子を利用しても同様の作用効果を得ることができる。さらに前記した実施の形態においては、画像メモリ3に書き込まれた画像データに基づいて、発光制御させる画素の割合(点灯率)を得るようにしているが、これは前記画像データより平均輝度レベルを算出するようにしても良い。
1 発光制御回路
2 A/D変換回路
3 画像メモリ
4 ディマー設定テーブル
6,33 走査ドライバ
7,32 データドライバ
8 DC−DCコンバータ
9 電源供給回路
10,31 表示パネル
11 画素
13,K1〜Kn 走査線
14,A1〜Am データ線
16 電源供給線
C1 電荷保持用キャパシタ
E1 EL素子(発光素子)
I1〜Im 定電流源
Tr1 データ書き込みトランジスタ
Tr2 点灯駆動トランジスタ
2 A/D変換回路
3 画像メモリ
4 ディマー設定テーブル
6,33 走査ドライバ
7,32 データドライバ
8 DC−DCコンバータ
9 電源供給回路
10,31 表示パネル
11 画素
13,K1〜Kn 走査線
14,A1〜Am データ線
16 電源供給線
C1 電荷保持用キャパシタ
E1 EL素子(発光素子)
I1〜Im 定電流源
Tr1 データ書き込みトランジスタ
Tr2 点灯駆動トランジスタ
Claims (6)
- 複数のデータ線および複数の走査線の交差位置にそれぞれ発光素子からなる画素が配置され、前記画素を選択的に点灯駆動させることで画像を表示する発光表示パネルの駆動装置であって、
映像データに基づいて点灯駆動される前記表示パネルにおける画素の点灯率を算出する点灯率算出手段と、前記点灯率算出手段により得られる点灯率に応じて、前記各画素の発光輝度を制御する輝度制御手段とが具備され、
前記輝度制御手段は、前記点灯率に基づいて前記各画素に与える駆動電源の出力値を制御することにより、前記各画素の発光輝度の制御を行うように構成したことを特徴とする発光表示パネルの駆動装置。 - 前記点灯率に基づいて前記各画素に与える駆動電圧値を制御するように構成したことを特徴とする請求項1に記載された発光表示パネルの駆動装置。
- 前記各画素に与える駆動電圧値をDC−DCコンバータにより得るように構成したことを特徴とする請求項2に記載された発光表示パネルの駆動装置。
- 前記点灯率に基づいて前記各画素に与える駆動電流値を制御するように構成したことを特徴とする請求項1に記載された発光表示パネルの駆動装置。
- 複数のデータ線および複数の走査線の交差位置にそれぞれ発光素子からなる画素が配置され、前記画素を選択的に点灯駆動させることで画像を表示する発光表示パネルの駆動方法であって、
映像データに基づいて点灯駆動される前記表示パネルにおける画素の点灯率を算出すると共に、算出された前記点灯率に基づいて、前記各画素に与える駆動電源の出力値を制御することにより、前記各画素の発光輝度の制御を実行することを特徴とする発光表示パネルの駆動方法。 - 前記各画素の発光輝度は、点灯率が大きくなるにしたがって小さくなるように制御することを特徴とする請求項5に記載された発光表示パネルの駆動方法。
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