JP2007256966A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画素毎及びパネル毎に均一な発光光量を得、画像品位をよくする。
【解決手段】コントローラ２は、２進表現された画像信号を１フレーム単位で保存する。コントローラ２は、保存した１フレーム分の画像信号の各桁の値に従って２階調の画像データで表示する画像を表す複数のサブフレームに１フレームを分割する。このサブフレーム毎の２階調の画像データは、ゲートドライバ３の選択に従い、行毎にドレインドライバ４からキャパシタＣｐに書き込まれる。この画像データが“１”のとき、駆動用トランジスタ１２がオンされる。コモンドライバ５は、サブフレーム毎に所定レベルの電圧を印加し、有機ＥＬ素子１１の電極間に印加する電圧を制御する。これにより、有機ＥＬ素子１１はサブフレーム毎に異なる明るさで発光する。各サブフレームの画像が視覚的に合成されて、１フレーム中での階調が表現される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置及びその駆動方法に関し、特に有機ＥＬ表示装置の階調表示に好適な表示装置及びその駆動方法に関する。

モバイルコンピューティングが盛んになるにつれて、平面型の表示装置に対する需要がますます増してきている。平面型の表示装置としては、従来、液晶表示装置が一般に用いられている。しかしながら、液晶表示装置には、視野角が狭い、応答特性が悪いといった問題がある。

これに対し、視野角が広く、しかも応答特性がよい平面型の表示装置として、近年、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置が注目されている。ドットマトリクス表示を行う有機ＥＬ表示装置に使用される有機ＥＬパネルの各画素は、例えば、図１４に示すように、有機ＥＬ素子３１と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成される駆動用トランジスタ３２と、ＴＦＴで構成される選択用トランジスタ３３とから構成される。そして、選択用トランジスタ３３のゲートはゲートドライバ（図示せず）に接続されたゲートラインＧＬに接続され、ドレインはドレインドライバ（図示せず）に接続されたドレインラインＤＬに接続される。また、選択用トランジスタ３３のソースは、駆動用トランジスタ３２のゲートに接続されている。また、各駆動用トランジスタ３２のソースはそれぞれに対応する有機ＥＬ素子３１のカソードに接続され、ドレインは接地されている。そして、全ての有機ＥＬ素子３１のアノードには、一定電圧値の基準電位Ｖｄｄが常時印加されるように接続されている。

この有機ＥＬ表示装置にフルカラー画像を表示する場合など、ドレインドライバからドレインラインＤＬ及び選択用トランジスタ３２を介して駆動用トランジスタ３２に印加する電圧をそれぞれ制御し、駆動用トランジスタ３２のソース・ドレイン間電流を制御することによって、各々の有機ＥＬ素子３１の発行輝度階調表示を行っていた。

すなわち、図１５の特性図に示すように、基準電位Ｖｄｄを一定にして、つまり駆動用トランジスタ３２のソースドレイン間電圧Ｖｓｄを一定とすると、ゲート電圧Ｖｇを変化させることによってソース・ドレイン間電流Ｉｓｄが変化する。これにより、有機ＥＬ素子３１を流れる電流の量が変化し、有機ＥＬ素子３１内の有機ＥＬ層における正孔と電子との結合時に励起されるエネルギーが変化することによって、有機ＥＬ素子３１が発する光の量が変化する。

しかしながら、画素数の増大に従い、１パネル内のすべての有機ＥＬ素子３１に接続される駆動用トランジスタ３２のゲート電圧−ソースドレイン間電流の特性を均一にすることは、極めて困難なことであるため、駆動用トランジスタ３２のゲートに印加する電圧の値が仮に同じであっても、ソースドレイン間電流にバラツキが生じる。また、同様に選択用トランジスタ３３のトランジスタ特性にもバラツキが生じているので、これらのトランジスタ３２、３３の特性のバラツキの相乗作用により、有機ＥＬ素子３１を流れる電流の値、言い換えれば正孔の量と電子の量も著しくバラツキが大きくなり、ドレインラインＤＬに同じデータ信号を出力しているにもかかわらず画素毎に有機ＥＬ素子３１の発光光量がばらついてしまい、これにより、有機ＥＬパネルに表示される画像の品位が悪くなるという問題があった。この問題は、有機ＥＬパネルの歩留まりが低下するという問題を招く。また特許文献１には、サブフィールド駆動の画像表示装置が示されている。

特開平９−１１４４１４号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、画素毎及びパネル毎に均一な発光光量が得られ、画像品位がよい表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこの発光素子の各々の一方の電極に接続され、他端に基準電圧が印加されている複数の第１のスイッチと、各第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、を備える表示パネルと、
１フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチを介して前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
前記マトリクスの行毎の前記発光素子の他方の電極に接続され、前記選択駆動手段が選択した行の前記第２のスイッチに対応する前記発光素子の他方の電極に、前記サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する電圧駆動手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の第１の観点にかかる表示装置は、
マトリクス状に配置され、一対の電極のうちの一方の電極に基準電位が印加された複数の発光素子と、一端がこの発光素子の各々の他方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、各第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、を備える表示パネルと、
１フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれ階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチを介して前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
前記マトリクスの行毎の前記複数の第１のスイッチの他端にそれぞれ接続され、前記選択駆動手段が選択した行の第２のスイッチに対応する前記第１のスイッチの他端に、前記サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する電圧駆動手段と、
を備える構成としてもよい。

ここで、前記第１のスイッチは、例えば、ゲート絶縁膜に不純物をドープし、ゲートにデータを書き込めるようにしたメモリトランジスタを用いることができる。また、トランジスタとこのトランジスタをオン・オフするためのデータを保持するためのキャパシタ（コンデンサ）とによって前記第１のスイッチを構成することもできる。

これらの表示装置によれば、第１のスイッチをオン・オフするためのデータは、１フィールドにおける階調に応じてサブフィールド毎に発光素子の発光／非発光を決めている。そして、電圧駆動手段が発光素子の他方の電極に印加する電圧を制御することによって、サブフィールド毎に発光する発光素子の明るさが制御される。このため、サブフィールドに分割された画像が視覚的に合成して１フィールドの画像となり、発光素子の明るさは、１フィールドにおける発光輝度の合計によって決められる。すなわち、第１スイッチ及び第２スイッチをオン・オフするだけで階調制御できるため、この表示装置では、同一の階調における画素の明るさをどの発光素子においても第１スイッチ及び第２スイッチの電気的特性のばらつきに実質的に左右されずほぼ一定にすることができるので、画像品位の高い画像を表示することができる。また、表示パネル毎に表示のばらつきが生じることがない。

なお、ここで、前記所定の電圧は、前記第１のスイッチをオンしたときに、前記発光素子をサブフィールドに応じて適切な発光輝度で発光させるレベルの電圧をいう。
また、この表示装置における階調とは、画像の輝度を意味するものである。

また、上記表示装置において、
前記第１のスイッチは、データに従ってオン・オフ駆動されるトランジスタから構成され、前記トランジスタのオン抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に小さく、前記トランジスタのオフ抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に大きくすることを好適とする。

ここで、前記トランジスタのオン抵抗は、例えば、前記発光素子の抵抗の１０分の１以下とするもので、前記トランジスタ及び前記発光素子に印加される電圧のほとんどが前記発光素子に分圧され、前記トランジスタのオン抵抗を無視できる位に、前記発光素子の抵抗より十分大きくするものである。一方、前記トランジスタのオフ抵抗は、前記トランジスタ及び前記発光素子に印加される電圧のうち前記発光素子に分圧される電圧がその閾値以下の電圧となるように、前記発光素子の抵抗より十分大きくするものである。

すなわち、このように前記トランジスタのオン抵抗及びオフ抵抗を設定することによって前記トランジスタの特性に多少のばらつきがあっても、前記発光素子が発光する光量にさほどばらつきが生じない。このため、均一な画像品位がよい画像を表示することができる。

上記表示装置において、
前記１フィールドの画像は、２ⁿ階調の画像であり、
前記画像処理手段は、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動手段は、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおいて前記発光素子の発光量の比が２⁰：２¹：・・・：２^n-1となる所定の電圧を前記発光素子の前記他方の電極に印加するものであり、
ｎは１以上の整数とすることができる。

この場合、
前記画像処理手段は、
前記１フィールド中での前記発光素子毎の画像をその階調に応じて、前記各サブフィールドに対応する複数の桁からなるデータに変換する画像変換手段と、
前記複数の桁からなるデータの各桁の値によって、前記各サブフィールドに前記第２のスイッチをオン・オフするためのデータを前記データ駆動手段に供給する画像決定手段と、
を有するものとすることができる。

このようにして１フィールドをサブフィールドに分割し、及び前記所定の電圧の比を定めた場合には、最も効率よく２ⁿ階調の画像を表示することができる。
また、前記画像処理手段を上記のように構成した場合、各発光素子をどのサブフィールドで発光させるかを容易に求めることができる。

ここで、サブフィールド毎の前記所定の電圧は、前記発光素子の特性によって決められる。例えば、前記発光素子の発光輝度が閾値以上の電圧を電極間に印加したときに直線的に増加し、前記第１のスイッチの他端に印加する基準電圧を前記発光素子の閾値と同レベルで反対の極性の電圧としたときは、前記所定の電圧の比も２⁰：２¹：・・・：２^n-1とすることができる。

なお、上記表示装置において、
前記電圧駆動手段は、各行の前記発光素子の前記他方の電極毎に、前記選択駆動手段が次のサブフィールドで前記発光素子に対応する行の前記第２のスイッチを再び選択するまで、前記所定の電圧を印加するものとすることが出来る。

この場合、前記発光素子の各サブフィールドにおける発光期間は、ほぼ１サブフィールド期間となる。これにより、効率的に画像を表示することができる。

なお、この場合において、それぞれの発光量で前記発行素子を発行させるｎ個のサブフィールドの順番は、任意である。

上記表示装置において、
前記複数の発光素子の各前記他方の電極は、前記マトリクスの各行単位で、前記行方向に同じ幅で共通して形成されたものとすることを好適とする。

上記表示装置において、
前記複数の発光素子は、前記マトリクスに所定の順序で配置されたそれぞれ赤、緑、青の光を発する３種類の発光素子から構成される、ものとすることができる。

このように、３種類の発光素子を所定の順序で配置することによって、上記表示装置にカラー画像を表示することができる。

上記表示装置において、
各前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子によって構成されることを好適とする。

すなわち、有機エレクトロルミネッセンス素子は、応答特性がよいため、サブフィールド中で前記所定の電圧を印加する期間が短くても、十分に発光することができるからである。

また、上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる表示装置の駆動方法は、
マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこの発光素子の各々の一方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、この複数の第１のスイッチの各々をオン・オフする複数の第２のスイッチとを備え、前記複数の発光素子の他方の電極或いは前記複数の第１のスイッチの他端のうちの一方に基準電圧が印加され、前記複数の発光素子の他方の電極或いは前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方が、各行毎に接続されている表示パネルを有する表示装置の駆動方法であって、
前記表示パネルに表示される１フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理ステップと、
前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動ステップと、
前記画像処理ステップで分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動ステップと、
各行毎に接続されている、前記複数の発光素子の他方の電極或いは前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方に、前記サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する電圧駆動ステップと、
を含むことを特徴とする。

第１のスイッチをオン・オフするためのデータは、１フィールドにおける階調に応じてサブフィールド毎に発光素子の発光／非発光を決めている。そして、電圧駆動ステップにおいて、各行毎に接続されている、複数の発光素子の他方の電極或いは複数の第１のスイッチの他端のうちの他方に、サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する電圧を制御することによって、サブフィールド毎に発光する発光素子の明るさが制御される。このため、サブフィールドに分割された画像が視覚的に合成して１フィールドの画像となり、発光素子の明るさは、１フィールドにおける発光輝度の合計によって決められる。すなわち、第１スイッチ及び第２スイッチをオン・オフするだけで階調制御できるため、この表示装置の駆動方法では、同一の階調におけるがその明るさをどの発光素子においても第１スイッチ及び第２スイッチの電気的特性のばらつきに実質的に左右されずほぞ一定にすることができるので、画像品位の高い画像を表示することができる。

以上説明したように、本発明によれば、同一の階調の画素の光量がほぼ一定となる。従って、画像品位がよくなる。また、複数生産される表示パネル毎に表示のばらつきが生じることもない。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
この実施の形態においては、１フレームの画像を実質的に表示する期間である１フィールド期間を４個のサブフィールド期間に分割し、各サブフィールド期間における発光量を１：２：４：８とすることによって、１６階調を表示する有機ＥＬ表示装置を例として説明する。

図１は、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。図示するように、この有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル１、コントローラ２、ゲートドライバ３、ドレインドライバ４、及びコモンドライバ５とから構成される。

有機ＥＬパネル１は、図中の等価回路図に示すように、有機ＥＬパネルの各画素は、有機ＥＬ素子１１と、駆動用トランジスタ１２と、選択用トランジスタ１３と、キャパシタＣｐとから構成される。

有機ＥＬ素子１１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色の光を発するものが、有機ＥＬパネル１上に所定の順序でマトリクス状に配置されている。有機ＥＬ素子１１は、図２の特性図に示すように、アノード−カソード間に閾値Ｖｔｈ以上の電圧が印加されると、後述する有機ＥＬ層を流れる電流が急激に立ち上がり、この電流の値に応じた輝度で発光する。印加電圧及び発光輝度はＶｔｈ〜（Ｖｔｈ＋Ｖｘ）の範囲において実質的に１次関数的に示すことができるので、有機ＥＬ槽の両端に印加される印加電圧値をこの範囲で階調制御することにより輝度階調を制御する。有機ＥＬ層を流れる電流、すなわち有機ＥＬ素子１１の発光量は、アノード−カソード間に印加される電圧がＶｔｈ＋Ｖｘ以上となると、飽和していく。

駆動用トランジスタ１２は、ＴＦＴから構成される。駆動用トランジスタ１２のゲートは選択用トランジスタ１３のソースに、ドレインは有機ＥＬ素子１１のカソード電極に接続され、ソースは接地（０Ｖ）されている。駆動用トランジスタ１２は、有機ＥＬ素子１１に供給する電力をオン・オフするスイッチとして使用される。

駆動用トランジスタ１２は、後述するコモンドライバ５から有機ＥＬ素子１１にコモン信号が印加されたとき、オン抵抗が有機ＥＬ素子１１の抵抗より十分小さくなり（例えば、１０分の１以下）、オフ抵抗が有機ＥＬ素子１１の抵抗より十分に大きくなる（例えば、１０倍以上）特性を有している。このため、駆動用トランジスタ１２がオンしているときは、コモンドライバ５から出力された電圧のほとんどが有機ＥＬ素子１１に分圧される。このため、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置では、駆動用トランジスタ１２のオン抵抗を実質的に無視することができる。一方、駆動用トランジスタ１２がオフしているときは、コモンドライバ５から出力された電圧のほとんどが駆動用トランジスタ１２のソースドレイン間に分圧される。

選択用トランジスタ１３は、ＴＦＴから構成される。選択用トランジスタ１３のゲートは有機ＥＬパネル１の行（図の横方向）毎に設けられたゲートラインＧＬに、ドレインは有機ＥＬパネル１の列（図の縦方向）毎に設けられたドレインラインＤＬに接続されている。また、ソースは駆動用トランジスタ１２のゲートに接続されている。選択用トランジスタ１３は、後述するドレインドライバ４からの駆動信号の駆動用トランジスタ１２のゲートへの供給をオン・オフするスイッチとして用いられる。

キャパシタＣｐは、後述するドレインドライバ４から供給された駆動信号を所定期間保持する。キャパシタＣｐが保持する駆動信号は、駆動用トランジスタ１２をオン・オフするために用いられ、キャパシタＣｐと駆動用トランジスタ１２とで有機ＥＬ素子１１を発光させるためのスイッチを形成する。

以下、有機ＥＬパネル１の構造について詳しく説明する。図３は、有機ＥＬパネル１の１画素分の構成を平面的に示す図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示すように、有機ＥＬ素子１１、駆動用トランジスタ１２及び選択用トランジスタ１３をガラス基板１４の上に形成することによって、有機ＥＬパネル１を構成している。

具体的に説明すると、ガラス基板１４の上にアルミニウムからなるゲートメタル膜で構成されるゲートラインＧＬと、ゲートラインＧＬと一体に形成された選択用トランジスタ１３のゲート電極１３ａと、駆動用トランジスタ１２のゲート電極１２ａとがパターン形成されている。ゲート電極ＧＬ、ゲート電極１３ａ及びゲート電極１２ａの上には、陽極酸化膜１４ａが形成されている。さらに、ゲート電極１２ａ上の陽極酸化膜１４ａの上には、窒化シリコンでなるゲート絶縁膜１４ｂが形成されている。

ゲート電極１３ａの上側のゲート絶縁膜１４ｂの上には、アモルファスシリコンでなる半導体層１３ｄが形成されている。半導体層１３ｄ上、中央にはブロッキング層１３ｅが形成され、その両側にはオーミック層１３ｆが形成されている。そして、データラインＤＬと一体形成された選択用トランジスタ１３のドレイン電極１３ｂが、オーミック層１３ｆに積層して形成されている。一方、その反対側には、選択用トランジスタ１３のソース電極１３ｃが、オーミック層１３ｆに積層して形成されている。このようにして選択用トランジスタ１３が形成される。なお、選択用トランジスタ１３のソース電極１３ｃは、コンタクトホール１５ｂを介して選択用トランジスタ１２のゲート電極１２ａに接続されている。

ゲート電極１２ａの上側のゲート絶縁膜１４ａの上には、アモルファスシリコンでなる半導体層１２ｄが形成されている。半導体層１２ｄの中央にはブロッキング層１２ｅが形成され、その両側にはオーミック層１２ｆが形成されている。そして、基準電圧ラインＳＬと一体形成された駆動用トランジスタ１２のソース電極１２ｂが、オーミック層１２ｆに積層して形成されている。一方、その反対側には、駆動用トランジスタ１２のドレイン電極１２ｃが、オーミック層１３ｆに積層して形成されている。このようにして駆動用トランジスタ１２が形成される。なお、基準電圧ラインＳＬは、接地されている。

上記のようにして形成された駆動用トランジスタ１２及び選択用トランジスタ１３の上には、駆動用トランジスタ１２のドレイン電極１２ｃの端部に形成されたコンタクトホール１５ａを除いて、層間絶縁膜１４ｃが形成されている。層間絶縁膜１４ｃの上には、ＭｇＩｎ（Magnesium Indium）からなる可視光反射性のカソード電極１１ａがパターン形成されている。カソード電極１１ａは、コンタクトホール１５ａを介して駆動用トランジスタ１２のドレイン電極１２ｃと接続されている。カソード電極１１ａの上には、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色に発光する発光層のいずれかを有する有機ＥＬ層１１ｂが、マトリクス状に所定の配置で形成されている。そして、有機ＥＬ層１１ｂの上に、各ゲートラインＧＬに対応してそれぞれマトリクスの行方向の画素領域に亘って延在し、列方向の画素領域に亘って互いに離間してかつ同じ幅に設けられたＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）からなる複数のアノード電極１１ｃが形成されている。このようにして、有機ＥＬ素子１１が形成される。また、画素毎に基準電圧ラインＳＬとゲート絶縁膜１４ｂとゲート電極１２ａにより構成されたキャパシタＣｐがもうけられている。

Ｒ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂは、カソード電極１１ａ側に形成された電子輸送性発光層と、アノード電極１１ｃ側に形成された正孔輸送層とからなる。

電子輸送性発光層は、化１に示すＡｌｑ３内に化２に示すＤＣＭ−１が分散されたものである。

正孔輸送層は、化３に示すα−ＮＰＤからなる。

なお、電子輸送性発光層は、層内に電子と正孔との再結合領域があり、用いられているＡｌｑ３の他に発光材料を含まない場合は、電子と正孔との再結合に伴うエネルギーを吸収してＡｌｑ３による緑色の光を発生するが、層内にＤＣＭ−１が分散されていることにより、ＤＣＭ−１が電子と正孔との再結合に伴うエネルギーを吸収し、赤色の光を発生する。

Ｇ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂは、カソード電極１１ａ側に形成された電子輸送性発光層と、アノード電極１１ｃ側に形成された正孔輸送層とからなる。

電子輸送性発光層は、化４に示すＢｅｂｑ２からなる。

正孔輸送層は、Ｒ用の有機ＥＬ層１１ｂの正孔輸送層と同じα−ＮＰＤからなる。Ｇ用の有機ＥＬ素子１１では、電子と正孔との再結合に伴うエネルギーを電子輸送性発光層のＢｅｂｑ２が吸収し、緑色の光を発生する。

Ｂ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂは、カソード電極１１ａ側に形成された電子輸送層と、アノード電極１１ｃ側に形成された正孔輸送層と、電子輸送層と正孔輸送層との間に形成された発光層とからなる。

電子輸送層は、Ｒ用の有機ＥＬ素子１１ｂの電子輸送性発光層に用いられたＡｌｑ３からなる。正孔輸送層は、Ｒ用及びＧ用の有機ＥＬ素子１１ｂの正孔輸送層と同じα−ＮＰＤからなる。

発光層は、９６重量％の化５に示すＤＰＶＢｉと、４重量％の化６に示すＢＣｚＶＢｉとからなる。

なお、Ｂ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂにおいては、電子と正孔との再結合領域がＤＰＶＢｉとＢＣｚＢｉとからなる発光層となる。この発光層における電子と正孔との再結合に伴うエネルギーをＤＰＶＢｉとＢＣｚＢｉが吸収し、青色の光を発生する。

図５は、図１のコントローラ２の構成を示すブロック図である。図示するように、コントローラ２は、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａ、Ａ／Ｄ変換器２ｂ、補正回路２ｃ、テーブル記憶部２ｄ、画像信号記憶部２ｅ、発光信号出力部２ｆ、同期信号抽出回路２ｇ、水晶パルス発振器２ｉ、基準クロック生成回路２ｊ、ゲート制御信号生成回路２ｋ、ドレイン制御信号生成回路２ｌ、コモン制御信号生成回路２ｍとから構成される。

コントローラ２に外部から供給されたビデオ信号は、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａ及び同期信号抽出回路２ｇに入力される。同期信号抽出回路２ｇは、ビデオ信号から水平同期信号及び垂直同期信号を抽出する。Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号に基づいてビデオ信号中の輝度信号及び色差信号から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像信号を所定の順序で抽出する。基準クロック生成回路２ｊは、水晶パルス発振器２ｉが発信したシステムクロックに基づいて、１サブフレームの１水平期間を計測するための基準クロック信号ＣＬＫを生成する。

Ａ／Ｄ変換器２ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａが抽出した画像信号を２進数で表現されるデジタル信号に変換する。補正回路２ｃは、テーブル記憶部２ｄ内に格納された変換テーブルを参照して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各有機ＥＬ素子の発光量、ガンマ特性などに応じて、Ａ／Ｄ変換器２ｂでデジタル変換された画像信号の値を補正する。画像信号記憶部２ｅは、補正回路２ｃで補正された画像信号を一時保存する。画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号は、４桁の２進数で示される信号であり、１フレーム分の画像信号のうち第１行、第２行、……、第ｎ行の第１桁に相当する第１サブフィールド分が、基準クロック生成回路２ｊのタイミングに基づいて第１行、第２行、……、第ｎ行の順に１行毎に発光信号出力部２ｆに読み込まれる。次いで、第１行から第ｎ行までの画像信号の第２桁に相当する第２サブフィールド分が、１行毎に発光信号出力部２ｆに読み込まれる。最終的に、第１行から第ｎ行までの画像信号の第４桁に相当する第４サブフィールド分が、１行毎に読み込まれ、１フレーム分のデータが画像信号が読み込まれる。画像信号は、その値が大きければ大きいほど、その画素の画像が明るいことを示す。すなわち、この有機ＥＬ表示装置においては、階調は０から１５であり、階調が０から１５となるに従って、表示が暗から明へと変わっていく。

発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号に応じて、各サブフレームにおいてその画素の有機ＥＬ素子１１を発光させるかどうかを決定し、基準クロック生成回路２ｊから供給された基準クロックに基づいて所定タイミングで各行毎分の発光信号ＩＭＧを出力する。すなわち、各画素の画像信号の各サブフィールドに対応する桁が“０”である場合、発光信号ＩＭＧはオフ信号となり、対応する桁が“１”である場合、発光信号ＩＭＧはオン信号としてドレインドライバ４に出力される。

発光信号出力部２ｆにおいて決定される階調と各サブフレームの関係を表１に示す。

発光信号出力部２ｆが出力した発光信号ＩＭＧは、ドレインドライバ４に供給される。

ゲート制御信号生成回路２ｋは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックに基づいて、ゲート制御信号ＧＣＯＮＴを生成する。ゲート制御信号生成回路２ｋが生成したゲート制御信号ＧＣＯＮＴは、ゲートドライバ３に供給される。

ドレイン制御信号生成回路２ｌは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックに基づいて、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴを生成する。ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴは、後述するスタート信号、切替信号及びアウトプットイネーブル信号を含む。ドレイン制御信号生成回路２ｌが生成したドレイン制御信号ＤＣＯＮＴは、ドレインドライバ４に供給される。

コモン制御信号生成回路２ｍは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックに基づいて、コモン制御信号ＣＣＯＮＴを生成する。コモン制御信号生成回路２ｍが生成したコモン制御信号ＣＣＯＮＴは、コモンドライバ５に供給される。

図１のゲートドライバ３は、ゲート制御信号生成回路２ｋから供給されたゲート制御信号ＧＣＯＮＴに従って、選択信号Ｘ₁〜Ｘ_nを出力する。選択信号Ｘ₁〜Ｘ_nは、同一タイミングではいずれか１つのみがアクティブとなり、有機ＥＬパネル１のいずれかのゲートラインＧＬを選択する。これにより、選択されたゲートラインＧＬに接続された選択用トランジスタ１３のゲートに選択信号Ｘ₁〜Ｘ_nが印加され、選択用トランジスタ１３がオンする。

ドレインドライバ４は、図７に示すように、シフトレジスタ４１、ラッチ回路４２、４３、レベル変換回路４４とから構成される。シフトレジスタ４１は、ドレイン制御信号生成回路２ｌから供給されたドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のスタート信号によって最初のビットに１（ハイレベルの信号）がセットされ、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のシフト信号が供給される毎にビットシフトしていく。

ラッチ回路４２は、シフトレジスタ４１のビット数と対応する個数のラッチ回路から構成され、シフトレジスタ４１の１となっているビットに対応するラッチ回路に発光信号出力部２ｆから供給された発光信号ＩＭＧをラッチする。ラッチ回路４２に１サブフレーム中の１行分の発光信号ＩＭＧがラッチされると、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中の切替信号に従って、次段のラッチ回路４３にその発光信号ＩＭＧがラッチされる。そして、ラッチ回路４２は、次の行の発光信号ＩＭＧをラッチする。

レベル変換回路４４は、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のアウトプットイネーブル信号に基づいてラッチ回路４３にラッチされた発光信号ＩＭＧに応じて所定の電圧レベルの駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nを有機ＥＬパネル１のドレインラインＤＬに出力する。レベル変換回路４４から出力される駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nは、駆動用トランジスタ１２のゲート１２ａに蓄積され、駆動用トランジスタ１２をオンさせる。

図１のコモンドライバ５は、コモン制御信号生成回路２ｍから供給されたコモン制御信号ＣＣＯＮＴに基づいて、有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃに印加するコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nを発生する。この信号は、コモンラインＣＬを介して行毎の有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃに印加される。サブフレーム毎にアノード電極１１ｃに印加される電圧に応じた発光輝度の比は、１：２：４：８であり、最大レベルの電圧が印加される第４サブフレームでアノード電極１１ｃに印加される電圧は、Ｖｄｄ８（＝Ｖｔｈ＋Ｖｘ）である。

以下、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置の１フレーム期間における動作について説明する。Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａにおいて所定のタイミングでＲ、Ｇ、Ｂ信号を抽出されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、Ａ／Ｄ変換器２ｂでＡ／Ｄ変換され、補正回路２ｃでガンマ補正等の補正が施された後、画像信号記憶部２ｅに記憶される。画像信号記憶部２ｅに記憶される画像信号は、前述のように４桁の２進数によって表される。また、ビデオ信号の替わりにパーソナルコンピュータ等から出力されたデジタル信号のデータであれば、直接補正回路２ｃに出力される。

一方、ゲート制御信号生成回路２ｋ、ドレイン制御信号生成回路２ｌ及びコモン制御信号生成回路２ｍは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、並びに基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックＣＬＫに基づいて、それぞれゲート制御信号ＧＣＯＮＴ、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ及びコモン制御信号ＣＣＯＮＴを生成する。

第１サブフレームにおいて、発光信号出力部２ｆは、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックＣＬＫに従って画像信号記憶部２ｅに記憶された１フレーム分の画像信号の第１桁（最下位桁）を順に読み出し、発光信号ＩＭＧとしてドレインドライバ４に出力する。この発光信号出力部２ｆからの発光信号ＩＭＧの出力にタイミングを合わせて、ドレイン制御信号生成回路２ｌは、スタート信号をドレインドライバ４に出力する。

ドレインドライバ４においては、スタート信号がシフトレジスタ４１に供給されると、シフトレジスタ４１の最初のビットに１がセットされる。そして、シフトレジスタ４１は、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のシフト信号が入力される度に、ビットシフトしていく。シフトレジスタ４１がビットシフトしていく間にラッチ回路４２は、発光信号出力部２ｆからの第１サブフレームの発光信号ＩＭＧを第１行目から順にラッチしていく。ラッチ回路４２にラッチされた第１サブフレームの１行分の発光信号ＩＭＧは、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中の切替信号によって、２段目のラッチ回路４３にラッチされる。次に、ドレインドライバ４は、同様の動作によって２行目以降の発光信号ＩＭＧを取り込んでいく。ドレインドライバ４は、第ｎ行目の第１サブフレームの発光信号ＩＭＧの取込を終了すると、第２サブフレームの発光信号ＩＭＧを順次取り込んでいく。

ゲートドライバ３は、最初に、ゲート制御信号生成回路２ｌからのゲート制御信号ＧＣＯＮＴに基づいて、１行目のゲートラインＧＬに基準クロック信号ＣＬＫの１期間、選択信号Ｘ₁を出力する。これにより、１行目のゲートラインＧＬに接続された選択用トランジスタ１３がオンする。このとき、ドレインドライバ４のレベル変換回路４４にドレイン制御信号中のアウトプットイネーブル信号が供給され、ラッチ回路４３にラッチされた発光信号ＩＭＧに従う所定の電圧の駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nがレベル変換回路４４からそれぞれの列のドレインラインＤＬに出力される。すると、選択信号Ｘ₁が出力されている期間内で、駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nが１行目の駆動用トランジスタ１２のゲート１２ａに書き込まれる。

１行目の駆動用トランジスタ１２は、駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nがハイレベルのときはオンされ、駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nがローレベルのときはオフされる。１行目のゲートラインＧＬの選択を終了すると、コモンドライバ５は、コモン制御信号生成回路２ｍからのコモン制御信号ＣＣＯＮＴに基づいて、１行目のコモンラインＣＬにＶｄｄ１（＝Ｖｔｈ＋１／８Ｖｘ）の電圧レベルのコモン信号Ｚ₁を、第２サブフレームにおいてゲートドライバ３が１行目のゲートラインを選択するまで有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃに印加する。

ここで、駆動用トランジスタ１２がオンのとき、そのオン抵抗は有機ＥＬ素子１１の抵抗よりも十分に小さくなり、第１サブフレーム発光期間における発光輝度１で発光するように有機ＥＬ素子１１の電極間にほぼＶｄｄ１の電圧が印加される。これによって、有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂに電圧のレベルに応じた電流が流れ、有機ＥＬ素子１１が発光する。一方、駆動用トランジスタ１２がオフのとき、そのオフ抵抗は有機ＥＬ素子の抵抗よりも十分に大きくなり、有機ＥＬ素子１１の電極間には閾値よりも大きな電圧が印加されない。このため、有機ＥＬ素子１１は発光しない。

１行目のコモンラインＣＬにコモン信号Ｚ₁が出力されている間、ゲートドライバ２は、２行目のゲートラインＧＬを選択する。すると、同様にして２行目の駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nが駆動用トランジスタ１２のゲート１２ａに書き込まれる。以下、同様にして有機ＥＬ素子１１を発光させていく。そして、最終行（ｎ行目）のコモンラインＧＬへのコモン信号Ｚ_nの出力を終了すると、第１サブフレームを終了する。以上のように、第１サブフレームにおいては、画像信号の第１桁が“１”である有機ＥＬ素子１１は輝度１で発光し、画像信号の第１桁が“０”である有機ＥＬ素子１１は発光しない。

第２サブフレームにおける動作も、第１サブフレームの場合とほとんど同じである。しかし、発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号の第２桁（下位２桁目）を発光信号ＩＭＧとして出力する。また、コモンドライバ５から出力されるコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nの電圧レベルは、第２サブフレーム発光期間において発光輝度２で発光するようにＶｄｄ２（＝Ｖｔｈ＋１／４Ｖｘ）となる。したがって、第２サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光輝度は、第１サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光輝度の２倍の輝度２となる。

このため、第２サブフレームにおいては、画像信号の第２桁が“１”である有機ＥＬ素子１１は輝度２で発光し、画像信号の第２桁が“０”である有機ＥＬ素子１１は発光しない。

第３サブフレームにおける動作も、第１サブフレームの場合とほとんど同じである。しかし、発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号の第３桁（下位３桁目）を発光信号ＩＭＧとして出力する。また、コモンドライバ５から出力されるコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nの電圧レベルは、第３サブフレーム発光期間において発光輝度４で発光するようにＶｄｄ４（＝Ｖｔｈ＋１／２Ｖｘ）となる。このため、第３サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光輝度は、第１サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光輝度の４倍の輝度４となる。

このため、第３サブフレームにおいては、画像信号の第３桁が“１”である有機ＥＬ素子１１は輝度４で発光し、画像信号の第３桁が“０”である有機ＥＬ素子１１は発光しない。

第４サブフレームにおける動作も、第１サブフレームの場合とほとんど同じである。しかし、発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号の第４桁（最上位桁）を発光信号ＩＭＧとして出力する。また、コモンドライバ５から出力されるコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nの電圧レベルは、第４サブフレーム発光期間における発光輝度８で発光するようにＶｄｄ８（＝Ｖｔｈ＋Ｖｘ）となる。したがって、第４サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光輝度は、第１サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光輝度の８倍の輝度８となる。

このため、第４サブフレームにおいては、画像信号の第４桁が“１”である有機ＥＬ素子１１は輝度８で発光し、画像信号の第４桁が“０”である有機ＥＬ素子１１は発光しない。なおコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nの電圧レベルＶｄｄ１〜Ｖｄｄ８は、全て図２におけるＶｔｈ〜（Ｖｔｈ＋Ｖｘ）の間に設定してあるが、第１、２、３、４サブフレームでの輝度の比が、１：２：４：８となるように設定しておけば、各印加電圧値の比を各発光輝度の比と必ずしも一致させる必要はない。したがって、発光輝度と電圧値が一次関数で示されない輝度特性の有機ＥＬ素子においては、輝度比に応じた電圧を印加すればよい。

この駆動方法では、図９に示すようにサブフレーム書込期間で出力される選択信号Ｘ₁〜Ｘ_n及びコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nのタイミングが各行毎にずれているため、第１行の選択された画素及び第ｎ行の選択された画素が発光する期間はそれぞれ第１サブフレーム発光期間の前半と後半とにずれる。このため第ｎ行の選択された画素が発光する期間は、第１行〜第（ｎ−１）行における次のサブフレーム書込期間にまたがる。上記の第１〜第４サブフレームに分割された画像は、残像効果によって視覚的に１フレームの画像として合成される。

このとき、階調値が１５であった画素の有機ＥＬ素子１１の１フレームにおける合計の輝度は、１５となる。階調値が０であった有機ＥＬ素子１１の１フレームにおける合計の輝度は、０となる。その中間の階調値であった画素の有機ＥＬ素子１１の１フレームにおける合計の輝度は、その階調値に応じた値となる。これにより、各有機ＥＬ素子１１は、視覚的には１フレームにおいてその階調値に応じた明るさで発光しているように見える。そしてまた、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類の有機ＥＬ素子１１から発した光が視覚的に合成されて有機ＥＬパネル１にフルカラー画像が表示されているように見える。図８では選択信号Ｘａ（ａは１≦ａ≦ｎを満たす整数）の直後にコモン信号Ｚａが出力されるが、図９に示すように、選択信号Ｘａと同期して或いは選択信号Ｘａと部分的に重なるタイミングでコモン信号Ｚａを出力してもよい。

以上説明したように、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置では、駆動用トランジスタ１２をオン・オフ用のスイッチとして用い、コモンドライバ５に接続されたアノード電極１１ｃに印加する電圧を制御することで階調表示をしていた。このため、駆動用トランジスタ１２及び／又は選択トランジスタ１３の特性にばらつきがあっても、同一の階調で各画素の有機ＥＬ素子１１がアノード電極１１ｃ側に出射する光量をほぼ一定にすることができる。従って、この有機ＥＬ表示装置は、表示される画像の品位が高いものとなる。しかも、製造工程で複数製造される有機ＥＬパネル毎に表示のばらつきが生じることがない。なお、図３、４のようにトランジスタ１２、１３の情報に光反射性カソード電極１１ａ、発光層１１ｂ、透明なアノード電極１１ｃを配置しているので、トランジスタによる画素領域の制限がなく、極めて画素の発光面積の割合の高い表示装置が実現でき、また発光層１１ｂの光は、カソード電極１１ａで遮光されているので、トランジスタ１２、１３の半導体層を光励起して誤作動を起こすことがない。

上記の実施の形態では、１サブフレームにおいてゲートドライバ３がゲートラインＧＬを選択し、ドレインドライバ４から駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nを書き込んでから、次のサブフレームでゲートドライバ３が同じゲートラインＧＬを選択するまで、コモンドライバ５からコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nを出力していた。すなわち、各サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光期間は、ほぼ１サブフレーム期間に近かった。これにより、効率的に画像を表示することができる。

また、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃを行毎に共通に形成し、コモンドライバ５からのコモン信号Ｚ₁〜Ｚ_nによって行毎に有機ＥＬ素子１１の発光を開始・終了させていた。このため、１サブフレーム中で全画素を一斉に点灯させるプラズマディスプレイパネルなどに用いられている方法に比べて、伝搬遅延のばらつきが低減され、有機ＥＬパネル１全体を均一に発光させることができる。有機ＥＬ素子のアノード電極は、光透過性の観点からＩＴＯ等の高抵抗値の材料を選択せねばならず、このため従来のように全面に１枚で形成されても部分的にシート抵抗が異なってしまうアノード電極では、部分的に輝度にバラツキが生じていた。これに対し、本実施の形態の表示装置では、アノード電極１１ｃを行毎に共通に形成したことによって、従来よりも共通電圧のバラツキを小さくすることができ、各有機ＥＬ素子１１がほぼ同じ明るさの光を発することができるようになる。

また、この実施の形態では、発光素子として応答特性がよい有機ＥＬ素子１１を用いた有機ＥＬ表示装置を例としている。有機ＥＬ素子１１は応答特性がよいので、１フレームをサブフレームに分割し、有機ＥＬ素子１１に電圧を印加する期間が短くなっても十分な光量を得ることができる。すなわち、本発明は有機ＥＬ表示装置に適用することを好適とするものである。

上記の実施の形態においては、有機ＥＬパネル１の各画素は、有機ＥＬ素子１１、ＴＦＴからなる駆動用トランジスタ１２、及び選択用トランジスタ１３、及びキャパシタＣｐとから構成されていた。しかしながら、有機ＥＬパネルの各画素の構成はこれに限らずＭＩＭのようなスイッチング素子を選択用トランジスタ及び／または駆動用トランジスタに適用してもよい。

また、本実施形態では、駆動用トランジスタ１２と有機ＥＬ素子１１とを直列に接続し、一方をコモンラインＣＬに接続し、他方を接地させたが、接地ラインの代わりに正の電位、或いは負の電位の固定ラインに設定し、コモンラインＣＬに印加される信号Ｚの０以外の階調電圧の最小値をこの固定ラインの電位より正側に図２のＶｔｈの絶対値以上シフトされた電位となるように設定してもよい。

また、本実施形態では、画像信号機億部２ｅに記憶された１フレーム分の画像信号のうち第１行、第２行、……、第ｎ行の第１桁に相当する第１サブフィールド分が、基準クロック生成回路２ｊのタイミングに基づいて第１行、第２行、……、第ｎ行の順に１行毎に発光信号出力部２ｆに読み込まれ、次いで第１行から第ｎ行までの画像信号の第２桁に相当する第２サブフィールド分が１行毎に読み込まれ、最終的に第１行から第ｎ行までの画像信号の第４桁に相当する第４サブフィールド分が１行毎に読み込まれ、１フレーム分のデータが画像信号が読み込まれるように設定され、発光信号出力部２ｆが順次読み込んだ画像信号に応じて基準クロック生成回路に基づいてオン・オフ信号を各行の各サブフィールド毎に出力した。これに対し、図６に示すように、画像信号機億部２ｅが１フレーム分の４桁の画像信号を発光信号出力部２ｆの演算回路２ｆｃに、１行毎もしくは１フレーム毎に出力し、第１、２、３、４サブフィールドに相当する桁をそれぞれ対応したサブフレームメモリ１、２、３、４にふるい分けし、ふるい分けされたデータを読み出し回路２ｆｒに出力し、基準クロック生成回路２ｊの基準クロックに応じて各行の各サブフィールドに対応する発光信号ＩＭＧをドレインドライバに順次出力するように設定してもよい。

図１０は、本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬパネルの１画素分の等価回路図であり、図１１は第２実施の形態の有機ＥＬ表示装置における動作を示すタイミングチャートである。有機ＥＬ素子１１は、アノード電極１１ｃが接地され、カソード電極１１ａが駆動用トランジスタ１２のソースと接続されている。所定行の駆動用トランジスタ１２のドレインは、共通のコモンラインＣＬに接続されている。コモンドライバ５は図１１に示すように各サブフレーム期間に応じて−Ｖｄｄ１、−Ｖｄｄ２、−Ｖｄｄ４、−Ｖｄｄ８の何れかを選択的に印加する。

本実施形態では、駆動用トランジスタ１２と有機ＥＬ素子１１とを直列に接続し、一方を接地させ、他方をコモンラインＣＬに接続させたが、接地ラインの代わりに正の電位、或いは負の電位の固定ラインに設定し、コモンラインＣＬに印加される信号Ｚの０以外の階調電圧の最小値をこの固定ラインの電位より負側に図２のＶｔｈの絶対値以上シフトされた電位となるように設定してもよい。

図１２は、本発明の第３の実施の形態の有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬパネルの１画素分の等価回路図であり、図１３は、図１２の有機ＥＬパネルの１画素分の構成を示す断面図である。これらの図に示すように、本発明の第３の実施の形態の有機ＥＬパネルの１画素は、有機ＥＬ素子５１、駆動用トランジスタ５２、データ保持コンデンサ５３、及び選択用トランジスタ５４とから構成される。図中５４ａ、５４ｂ、５４ｃはそれぞれ選択トランジスタ５４のゲート電極、ドレイン電極、ソース電極であり、５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、駆動用トランジスタ５２のゲート電極、ドレイン電極、ソース電極である。

この有機ＥＬパネルでは、ドレインドライバ４からの駆動信号Ｙ₁〜Ｙ_nは、データ保持コンデンサ５３に保持される。そして、駆動用トランジスタ５２及びデータ保持コンデンサ５３で、上記実施の形態の駆動用トランジスタ１２及びキャパシタＣｐと同様の機能を実現する。

また、この有機ＥＬパネルでは、有機ＥＬ素子５１は、カソード電極５１、発光層５１ｂ、アノード電極５１ａから構成され、各画素について基板５５上の駆動用トランジスタ５２、データ保持コンデンサ５３及び選択用トランジスタ５４が形成されていない部分に形成されている。アノード電極５１ａは、上記の実施の形態の有機ＥＬパネルのように行毎に共通のものが構成されているのではなく、各有機ＥＬ素子５１毎に独立に形成されている。そして、有機ＥＬ素子５１のアノード電極５１ａは、データライン（図示せず）の上に絶縁膜を介して形成されたコモンライン（図示せず）に接続されている。駆動用トランジスタ５２のソース電極５２ｂは、固定電圧Ｖｄｓ（＝Ｖｔｈ）が常時印加されている。

この有機ＥＬパネルを上記の場合と同様に駆動する場合、有機ＥＬ素子５１が上述の図２に示すような特性を有しているとすると、コモンラインＣＬに印加する電圧は、第１〜第４サブフレームにおいて、それぞれ１／８Ｖｘ、１／４Ｖｘ、１／２Ｖｘ、Ｖｘとなる。

なお、この有機ＥＬパネルでは、図１３に示すように、カソード電極５１ｃは、透明の絶縁膜５６を介してガラス基板５５側に形成されている。このカソード電極５１ｃは、透明のＩＴＯ層、もしくは発光層５１ｂとの界面側に設けられた発光層５１ｂの材料にＭｇ等の低仕事関数の材料を分散させてなる層とガラス基盤５５側に設けられたＩＴＯ層の透明２層構造によって構成されてもよい。このため、有機ＥＬ層５１ｂで発した光は、透明のガラス基板５５を透過し、ガラス基板１５の側に画像が表示される。

上記の実施の形態の有機ＥＬパネル１では、カソード電極５１ｃを駆動用トランジスタ５２に、アノード電極５１ａをコモンラインＣＬに接続していた。これに対し、この電極５１ａ、５１ｃの接続を逆にしてもよい。この場合は、コモンドライバからカソード電極に印加する電圧を固定電圧Ｖｄｓより負側にすればよい。また、コモンラインＣＬと固定電圧Ｖｄｓを印加するラインの接続を逆にしても良い。

上記の実施の形態においては、駆動用トランジスタ５２のソース電極５２ｂは、正の電位、０Ｖ、負の電位のいずれでも良く、コモンラインＣＬがその電位より正側にシフトしていればよい。

上記の実施の形態においては、有機ＥＬ素子１１はアノード−カソード間に印加する電圧が閾値電圧を越えると、直線的に有機ＥＬ素子１１の発光輝度が増していった。このため、有機ＥＬ素子１１のカソード電極１１ａに閾値電圧の極性を負とした電圧−Ｖｄｄを印加し、アノード電極１１ｃに印加する電圧の値を各サブフレームにおける発光輝度に比例して制御することで、有機ＥＬ素子１１の発光輝度を制御してもよく、さらに閾値電圧以上の電圧での発光輝度の増加の仕方が直線的でない有機ＥＬ素子にも本発明を適用することができる。この場合は、有機ＥＬ素子の発光輝度が所定のサブフレーム毎に所定の比率となるように、有機ＥＬ素子のアノード−カソード間に印加する電圧を制御すればよい。

上記の実施の形態においては、１フレームを発光輝度の比を１：２：４：８とする４つのサブフレームに分割し、各サブフレームを選択することによって１６階調の表示を得ていた。しかしながら、本発明の有機ＥＬ表示装置は、３階調以上の任意の階調数の画像を表示することができる。例えば、２ⁿ階調を表示する場合には、１フレームをｎ個のサブフレームに分割し、各サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光量の比を１：２：４：・・・：２^n-1とすればよい（ｎは１以上の整数）。また、各サブフレームにおいてその画素を選択発光させるかどうかは、上記の実施の形態と同様に、２進表示されたその画素の階調値に基づいて決定すればよい。

上記の実施の形態においては、１フレーム中において第１サブフレームから順に有機ＥＬ素子１１の発光量を順々に大きくしていった。しかしながら、発光量の大きいサブフレームを先に表示してもよく、発光量が最も小さいサブフレームの次に発光量が最も大きいサブフレームを表示してもよい。

上記の実施の形態においては、駆動用トランジスタ１２のゲートに発光信号ＩＭＧの書き込みを終了してから、次のサブフレームの発光信号ＩＭＧの書き込みを開始するまで、コモンドライバ５からコモン信号Ｚ１〜Ｚｎを有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃに印加していた。すなわち、１サブフレームにおける有機ＥＬ素子１１の発光期間は、ほぼ１サブフレーム期間であった。しかしながら、有機ＥＬ素子１１の発光期間は、任意に設定することができる。また、ユーザが有機ＥＬ素子１１の発光期間を設定できるようにして、有機ＥＬパネル１に表示される画像の明るさを調整してもよい。

上記の実施の形態においては、インターレース走査を行わず、１フレームを１フィールドで構成していた。しかしながら、本発明は、１フレームが複数フィールドで構成される場合にも適用することができる。この場合は、上記の実施の形態のフレームをフィールドに置き換え、サブフレームをサブフィールドに置き換えて、動作させればよい。

上記の実施の形態においては、１フレームをサブフレームに分割した画像信号を間引かずにそのまま表示していた。しかしながら、本発明において表示画像の階調数が大きくなると、ドレインドライバから駆動用トランジスタのゲートへのデータの書き込みの期間、及びコモンドライバによる有機ＥＬ素子の選択発光の期間が十分に得られない場合がある。このような場合には、所定の規則に基づいて画像信号を間引いて有機ＥＬパネルに表示してもよい。また、このとき、１フレームを複数フィールドに分割してもよい。

上記の実施の形態においては、各サブフレームにおける画素毎の発光信号ＩＭＧに対応する電圧は、キャパシタＣｐ或いはデータ保持コンデンサ５３に保持されていた。これに対し、ゲート絶縁膜に不純物をドープしたメモリトランジスタを駆動用トランジスタとして使用し、キャパシタ或いはデータ保持コンデンサを設けない構成としてもよい。

上記の実施の形態においては、有機ＥＬパネル１上にＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色の発光層を有する有機ＥＬ素子１１を所定の順序で配置することによって、フルカラー画像を表示する有機ＥＬ表示装置を構成していた。このように３種類の有機ＥＬ素子を用いる代わりに、Ｒ、Ｇ、Ｂのすべての光を含む白色光を発する発光層を有する有機ＥＬ素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルタを用いてもよい。また、同一色の発光層を有する有機ＥＬ素子をマトリクス状に配置し、色の濃淡でモノクローム画像を表示する有機ＥＬ表示装置にも用いることができる。この場合は、ビデオ信号中の輝度信号のみに基づいて画像信号を抽出すればよい。

上記の実施の形態においては、各画素の発光素子として有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置に本発明を適用した場合について説明した。しかしながら、本発明は、無機ＥＬ表示装置など、各画素が選択用トランジスタと、駆動用トランジスタ（及びデータ保持コンデンサ）と、発光素子とで構成されるすべての種類の表示装置に適用することができる。なお、発光素子が交流駆動型無機ＥＬ素子で構成される場合には、１フレーム毎に極性を反転してもよい。

本発明の実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。 図１の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬパネルに用いられる有機ＥＬ素子の特性図である。 図１の有機ＥＬパネルの１画素分の構造を平面的に示す図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図１の有機ＥＬ表示装置のコントローラの構成を示すブロック図である。 図１の有機ＥＬ表示装置のコントローラの構成を示すブロック図である。 図１の有機ＥＬ表示装置のドレインドライバの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の有機ＥＬ表示装置における動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の有機ＥＬ表示装置における動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬパネルの等価回路図である。 本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ表示装置における動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施の形態の有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬパネルの１画素分の等価回路である。 図１２の有機ＥＬパネルの１画素分の構成を示す断面図である。 従来例の有機ＥＬパネルの１画素分の構成を示す断面図である。 図１４の有機ＥＬパネルに用いられる駆動用トランジスタの特性図である。

符号の説明

１ 有機ＥＬパネル
２ コントローラ
２ａ Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路
２ｂ Ａ／Ｄ変換器
２ｃ 補正回路
２ｄ テーブル記憶部
２ｅ 画像信号記憶部
２ｆ 発光信号出力部
２ｇ 同期信号抽出回路
２ｉ 水晶パルス発振器
２ｊ 基準クロック生成回路
２ｋ ゲート制御信号生成回路
２ｌ ドレイン制御信号生成回路
２ｍ コモン制御信号生成回路
３ ゲートドライバ
４ ドレインドライバ
５ コモンドライバ
１１ 有機ＥＬ素子
１１ａ カソード電極
１１ｂ 有機ＥＬ層
１１ｃ アノード電極
１２ 駆動用トランジスタ
１２ａ ゲート電極
１２ｂ ソース電極
１２ｃ ドレイン電極
１３ 選択用トランジスタ
１３ａ ゲート電極
１３ｂ ドレイン電極
１３ｃ ソース電極
４１ シフトレジスタ
４２ ラッチ回路
４３ ラッチ回路
４４ レベル変換回路
５１ 有機ＥＬ素子
５１ａ アノード電極
５１ｂ 有機ＥＬ層
５１ｃ カソード電極
５２ 駆動用トランジスタ
５３ データ保持コンデンサ
５４ 選択用トランジスタ
Ｃｐ キャパシタ
ＧＬ ゲートライン
ＤＬ ドレインライン
ＣＬ コモンライン
ＳＬ 基準電圧ライン

Claims (11)

1. マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこの発光素子の各々の一方の電極に接続され、他端に基準電圧が印加されている複数の第１のスイッチと、各第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、を備える表示パネルと、
   １フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
   前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
   前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチを介して前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
   前記マトリクスの行毎の前記発光素子の他方の電極に接続され、前記選択駆動手段が選択した行の前記第２のスイッチに対応する前記発光素子の他方の電極に、前記サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する電圧駆動手段と、
   を備え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、一対の電極のうちの一方の電極に基準電位が印加された複数の発光素子と、一端がこの発光素子の各々の他方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、各第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、を備える表示パネルと、
   １フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれ階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
   前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
   前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチを介して前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
   前記マトリクスの行毎の前記複数の第１のスイッチの他端にそれぞれ接続され、前記選択駆動手段が選択した行の第２のスイッチに対応する前記第１のスイッチの他端に、前記サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する電圧駆動手段と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
3. 前記第１のスイッチは、データに従ってオン・オフ駆動されるトランジスタから構成され、前記トランジスタのオン抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に小さく、前記トランジスタのオフ抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に大きい、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記１フィールドの画像は、２ⁿ階調の像であり、
   前記画像処理手段は、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
   前記電圧駆動手段は、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおいて前記発光素子の発光量の比が２⁰：２¹：・・・：２^n-1となる所定の電圧を前記発光素子の前記他方の電極に印加するものであり、
   ｎは１以上の整数である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記画像処理手段は、
   前記１フィールド中での前記発光素子毎の画像をその階調に応じて、前記各サブフィールドに対応する複数の桁からなるデータに変換する画像変換手段と、
   前記複数の桁からなるデータの各桁の値によって、前記各サブフィールドに前記第２のスイッチをオン・オフするためのデータを前記データ駆動手段に供給する画像決定手段と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記画像変換手段で変換される複数の桁からなるデータは、２進数である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記画像決定手段が供給するデータは、各サブフィールド単位で前記行分毎に前記データ駆動手段へ供給される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
8. 前記電圧駆動手段は、各行の前記発光素子の前記他方の電極毎に、前記選択駆動手段が次のサブフィールドで前記発光素子に対応する行の前記第２のスイッチを再び選択するまで、前記所定の電圧を印加するものである、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記複数の発光素子の各前記他方の電極は、前記マトリクスの各行単位で、前記行方向に同じ幅で共通して形成されたものである、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 各前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子によって構成される、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこの発光素子の各々の一方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、この複数の第１のスイッチの各々をオン・オフする複数の第２のスイッチとを備え、前記複数の発光素子の他方の電極或いは前記複数の第１のスイッチの他端のうちの一方に基準電圧が印加され、前記複数の発光素子の他方の電極或いは前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方が、各行毎に接続されている表示パネルを有する表示装置の駆動方法であって、
    前記表示パネルに表示される１フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理ステップと、
    前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動ステップと、
    前記画像処理ステップで分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動ステップと、
    各行毎に接続されている、前記複数の発光素子の他方の電極或いは前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方に、前記サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する電圧駆動ステップと、
    を含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。

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