JP2007286374A - 表示装置および表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスに流れる電流量を抑制するようにした場合、発光輝度が低下し、良好な表示を提供できなく、また温度センサの検出出力だけを用いて発光輝度の制御を行うと、デバイス個々の発光輝度-印加電圧特性の温度に起因する変化の違いに対応できない。
【解決手段】受光素子１９の検出出力に基づいて高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々について発光輝度の変化分を発光輝度変化検出部３０８で検出するとともに、温度センサ２０の検出出力に基づいて画素個々の温度変化分を温度変化検出部３１１で検出し、この画素個々の温度変化分を高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々についての輝度変化分に対応した高輝度表示画素の輝度値Ｌａと低輝度表示画素の輝度値Ｌｂとにデータ規格化処理部３１２で規格化（換算）することによって温度補正を行い、この温度補正によって得られた輝度値Ｌａ，Ｌｂを用いて輝度補正の制御を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置および表示装置の制御方法に関し、特に有機電界発光素子（有機ＥＬ(Electro Luminescence) 素子）等の自発光素子を表示素子として用いた表示装置およびその制御方法に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、有機ＥＬ素子などの自発光素子を表示素子として用いたパネル型の表示装置（ディスプレイ）の開発が為されている。この種の表示装置は、一般に、自発光素子をマトリクス状に多数配置することによって画面部（表示パネル）が構成され、各素子を映像信号に応じて選択的に発光させることにより、映像の表示が行われる。

表示媒体として、テレビジョン受像機、コンピュータモニター、携帯情報端末などに代表されるように、我々の日常生活の中でディスプレイは大きな役割を担っている。インターネットの進展に伴い、ヒューマンインターフェイスとしてのディスプレイの重要性は益々大きくなっている。このような状況下で、目に優しく、高精細な画面で見やすく、かつ動画に遅れなしにくっきりと綺麗に見える高解像度、高速応答のディスプレイが要求されている。

自発光素子を用いた表示装置は、非自発光素子を用いた表示装置、例えば液晶を用いた液晶表示装置（ＬＣＤ；(Liquid Crystal Display)に比べて、バックライトが不要なために、薄型化、軽量化を実現でき、消費電力の点でも有利であるなどの利点がある。特に、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、視野角が広く、視認性が高いこと、素子の応答速度が速いことなどから、近年注目されている。

これに対して、自発光素子、例えば有機ＥＬ素子には、発光に伴う発熱などによって各有機層が劣化し、発光輝度が低下するとともに、発光自体が不安定になるなどの経時的劣化の問題がある。また、有機ＥＬ素子は発光ダイオード特性を示し、温度上昇に伴ってデバイスに流れる電流が比例して大きくなり、結果的に発光輝度と比例関係にあるために、デバイスの劣化を促進する傾向にある。このような問題は、有機ＥＬ表示装置に限らず、他の自発光素子を用いた表示装置、例えばプラズマディスプレイなどでも起こる。

その対策のために、従来は、電流量と発光輝度との比例関係を利用して、デバイスに流れる電流量を抑制することによって温度上昇による輝度劣化を抑えるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

また、走査線とデータ線との交差点の画素近傍に温度センサを配置し、当該温度センサが検出する周囲温度の変化に応じて走査線を駆動する駆動電圧の電圧レベルを制御することにより、周囲温度が変化しても均一で明るい表示を行うようにしていた（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−３２３１５２号公報 特開２００３−１５７０５０号公報

しかしながら、特許文献１記載の従来技術では、デバイスに流れる電流量を抑制するようにしているために、電流量の制御によって発光輝度が低下し、良好な画像表示を提供できないなどの問題があった。

一方、有機ＥＬ素子は発光輝度-印加電圧特性の温度依存性がデバイスごとに異なる。したがって、温度センサの検出出力だけを用いて発光輝度の制御を行う特許文献２記載の従来技術では、デバイス（有機ＥＬ素子）個々の発光輝度-印加電圧特性の温度に起因する変化の違いに対応できないなどの問題がある。

そこで、本発明は、デバイス個々の発光輝度-印加電圧特性の温度に起因する変化の違いの影響を受けることなく、デバイス個々に対して最適な輝度制御を行うことが可能な表示装置および表示装置の制御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に、本発明では、一対の基板間に形成された発光素子を含む画素が複数配置されてなる表示装置において、前記一対の基板のうちの一方の基板に、発光素子の各々に対応して受光素子を配置し、当該受光素子によって発光素子の漏れ光を検出することによって発光素子個々の輝度を検出するとともに、前記発光素子の各々に対応して温度センサを配置し、当該温度センサによって発光素子個々の温度を検出し、前記発光素子への入力信号と受光素子の検出信号と温度センサの検出信号とに基づいて発光素子の発光輝度を制御する構成を採っている。

上記構成の表示装置において、発光素子個々の温度情報のみならず、発光素子個々の輝度情報をも用いて発光素子個々の発光輝度の制御を行うことにより、温度の変化に伴う発光輝度の変化の仕方がデバイスごとに異なっていても、発光素子個々の温度変化に応じた発光輝度の制御に発光素子個々の輝度の変化状況を反映させることができる。

本発明によれば、発光素子個々の温度変化に応じた発光輝度の制御に発光素子個々の輝度の変化状況を反映させることができるために、デバイス個々の発光輝度-印加電圧特性の温度に起因する変化の違いの影響を受けることなく、デバイス個々に対して最適な輝度制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置、例えば上面発光型有機ＥＬ表示装置のパネルモジュールの構成の概略を示す要部断面図である。

（上面発光型有機ＥＬ表示装置）
図１に示すように、有機ＥＬ表示装置１０は、支持基板１１と対向基板１２とを有し、これら基板１１，１２間に挟持される形で発光素子１３が設けられた構成となっている。支持基板１１は、石英、ガラス等の透明基板やシリコン基板などの中から適宜選択されて用いられる。

ここでは、有機ＥＬ表示装置１０の駆動方式としてアクティブマトリクス方式を採用するものとする。ただし、有機ＥＬ表示装置１０の駆動方式としては、アクティブマトリクス方式に限られるものではなく、パッシブマトリクス方式を採用した場合であっても、本発明は適用可能である。

支持基板１１には、発光素子１３を含む画素ごとに、発光素子１３を駆動するトランジスタ、例えばＴＦＴ(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)が形成されている。支持基板１１にはさらに、ここでの図示を省略した駆動回路、具体的には発光素子１３を含む画素が行列状に２次元配置されてなる表示部を駆動するに当たって、当該表示部の各画素を画素行ごとに配線された走査線を介して行単位で選択する行選択回路や、当該行選択回路によって選択された行の各画素に、画素列ごとに配線されたデータ線を介して表示データを供給するデータ線駆動回路などが設けられている。

発光素子１３は、自発光素子である有機ＥＬ素子からなり、支持基板１１の一主面側中央部の表示領域にマトリクス状（行列状）に２次元配置されている。これらの発光素子１３は、それぞれが例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に発光するものであり、所定の配列形式に従って表示領域に配列されている。また、発光素子１３の相互間には、各発光素子１３を分離する素子分離絶縁層１４が形成されている。この素子分離絶縁層１４の部分に、上記走査線が画素行ごとに配線されることになる。

発光素子１３は、支持基板１１上に各発光素子１３ごとに配列形成される下部電極（陽極）１５と、下部電極１５上に形成され、各色に発光する発光層を含む有機層１６と、各有機層１６および素子分離絶縁層１４を覆う状態でベタ膜状に形成され、各発光素子１３の共通電極となる上部電極（陰極）１７とが順次積層されている。

なお、ここでは、下部電極１５を陽極、上部電極１７を陰極としているが、下部電極１５が陰極で、上部電極１７が陽極であってもよい。また、上部電極１７と対向基板１２との間には、例えば窒化シリコンからなる透明材料膜１８が設けられている。

対向基板１２の表面側には、各発光素子１３の間となる位置、即ち走査線が配線される素子分離絶縁層１４の部位と対向する位置に、受光素子１９が発光素子１３に対応した数だけ配置されている。具体的には、受光素子１９は、対向基板１２の表面側に形成された凹部１２ａを埋め込む状態で設けられている。この凹部１２ａは、支持基板１１と対向基板１２とを対向配置させる前に、エッチング等によって形成されることとする。

なお、ここでは、受光素子１９を対向基板１２の表面側に形成された凹部１２ａに埋め込んだ配置構造を採っているが、対向基板１２における発光素子１３側に凹部を形成し、当該凹部に受光素子１９を埋め込む配置構造や、透明材料膜１８の対向基板１２側に凹部を形成し、当該凹部に受光素子１９を埋め込む配置構造を採ることも可能である。

受光素子１９は、例えばアモルファスシリコン半導体によって形成された高感度受光センサ（可視光センサ）であり、対応関係にある発光素子１３の漏れ光を検出して光電変換し、受光量に応じた電気信号を発生する。発光素子１３と受光素子１９との対応関係については後述する。

受光素子１９としては、アモルファスシリコン半導体によって形成された高感度受光センサに限られるものではなく、受光量に応じて電気信号を発生させることができる周知の受光センサを用いることができる。ただし、受光素子１９として高感度受光センサを用いることで、後述するように、発光素子１３の発光強度に対して２０％程度の光量の漏れ光を検出できる利点がある。

また、有機ＥＬ素子には、その構造上受光素子としての機能を持たせることも可能であることから、有機ＥＬ素子を受光素子１９として用いることも可能である。有機ＥＬ素子を受光素子１９として用いることで、有機ＥＬ表示装置にあっては、発光素子１３と受光素子１９とを同じプロセスで形成することができるために、製造プロセス上有利であるという利点がある。

受光素子１９は、画素の配列ピッチや上部電極１７および透明材料膜１８の膜厚などで決まる発光素子１３に対する配置関係から、発光素子１３の発光強度に対して２０％程度の光量の漏れ光を検出することができる。このように、受光素子１９が発光素子１３の発光強度の２０％程度を受光できれば、当該受光素子１９の受光出力に基づく後述する制御を十分に実現できる。

また、図２の平面図に示すように、受光素子１９はスキャン方向において平面視的に隣接する各発光素子１３の間に配置されている。そして、先述した行選択回路による画素行の走査の際に、ある画素行の発光素子１３が選択されたときに、この選択行の発光素子１３に隣接する一方の受光素子１９が当該発光素子１３の漏れ光をモニタリングする対応関係となっている。この対応関係が先述した発光素子１３と受光素子１９との対応関係である。

すなわち、ある画素行の発光素子１３とこれにスキャン方向に隣接する一方の受光素子１９とが対となり、発光素子１３のスキャン周期と同周期で当該発光素子１３と対応関係にある受光素子１９が発光素子１３の漏れ光をモニタリングすることになる。このタイミング関係により、１つの受光素子１９に対してスキャン方向における両側に隣接して発光素子１３が２個存在していても、受光素子１９が一方の発光素子１３からの光漏れ量のみを受光し、他方の発光素子１３からの光漏れ量を受光することを防止できる。ここで、図２のＡ−Ａ′線に沿った矢視断面図が図１の断面構成図となる。

以上により、発光素子１３の有機層１６からの発光光を対向基板１２側から取り出すいわゆる上面発光型有機ＥＬ表示装置１０のパネルモジュールが構成されている。そして、この上面発光型有機ＥＬ表示装置１０のパネルモジュールにおいて、光取り出し方向と反対側、即ち支持基板１１側で、当該支持基板１１の一主面（外面）上の発光素子１３と対向する部位に温度センサ２０が設けられている。

温度センサ２０は、支持基板１１の一主面に密着していることで、当該支持基板１１を挟んで対向する発光素子１３の発熱に伴う温度を確実に検知することができる。この温度センサ２０としては、例えば、アモルファスシリコン半導体などによって形成された周知の温度センサを用いることができる。

ここでは、上面発光型有機ＥＬ表示装置１０を例に挙げたが、本発明は上面発光型有機ＥＬ表示装置１０への適用に限られるものではなく、発光素子１３の有機層１６からの発光光を支持基板１１側から取り出すいわゆる下面（ボトム）発光型有機ＥＬ表示装置に対しても適用可能である。以下に、下面発光型有機ＥＬ表示装置のパネルモジュールの構造について説明する。

（下面発光型有機ＥＬ表示装置）
図３は、本発明の一実施形態に係る下面発光型有機ＥＬ表示装置のパネルモジュールの構成の概略を示す要部断面図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。

図３に示すように、下面発光型の有機ＥＬ表示装置１０′の場合は、有機層１６からの発光光が支持基板１１側から取り出されるため、上部電極１７は反射性材料で形成され、下部電極１５は透明性材料で形成される。ここで、下部電極１５は、支持基板１１に配置されたＴＦＴを覆う状態で設けられた平坦化絶縁膜（図示省略）上に、各発光素子１３に対応する状態で配置されている。

そして、受光素子１９は、下部電極１５間の平坦化絶縁膜上に、隣接する下部電極１５とは離間する状態で配置されている。また、この受光素子１９で発光素子１３の漏れ光を検出するため、上記受光素子１９を覆う状態で配置される素子分離絶縁層１４は、透明材料によって生成される。一方、温度センサ２０は、光取り出し方向と反対側、即ち対向基板１２側で、当該対向基板１２の一主面（外面）上の発光素子１３と対向する部位に設けられている。

以上の点が、下面発光型有機ＥＬ表示装置１０′のパネルモジュールが上面発光型有機ＥＬ表示装置１０のパネルモジュールと構造上相違する点であり、それ以外の構造については上面発光型有機ＥＬ表示装置１０のパネルモジュールと基本的に同じである。

以上説明した、本実施形態に係る上面発光型有機ＥＬ表示装置１０あるいは下面発光型有機ＥＬ表示装置１０′は、パネルモジュールに加えて、以下に説明する制御部を備えており、当該制御部によってパネルモジュールの表示制御（駆動制御）を行う構成となっている。

（制御部）
図４は、先述した構成を持つパネルモジュール１０Ａの制御を行う制御部の構成の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、制御部３０は、レベル制御部３０１、相対レベル調整部３０２、メモリー部３０３、除算部３０４、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部３０５、メモリー部３０６、乗算部３０７、発光輝度変化検出部３０８、Ａ／Ｄ変換部３０９、メモリー部３１０、温度変化検出部３１１、データ規格化処理部３１２、電圧除算部３１３、電圧除算結果比較演算部３１４、電圧除算比率制御部３１５および演算選択制御部３１６を有する構成となっている。

本制御部３０は、入力されるデジタル映像信号に応じてパネルモジュール１０Ａ内の表示部の各画素の表示制御を行う一方、パネルモジュール１０Ａに設けられた受光素子群の各受光素子１９の検出信号に基づいて各画素の発光輝度変化をモニタリングするとともに、パネルモジュール１０Ａに設けられた温度センサ群の各温度センサ２０の検出信号に基づいて各画素の温度変化をモニタリングし、低輝度表示部と高輝度表示部の発光強度の比（コントラスト）が一定になるように発光素子１３の駆動制御を行う。

制御部３０において、デジタル映像信号は、レベル制御部３０１および相対レベル調整部３０２を介してメモリー部３０３に供給され、当該メモリー部３０３に各表示画素の階調値が保存された後パネルモジュール１０Ａに供給される。レベル制御部３０１および相対レベル調整部３０２の各機能については後述する。

パネルモジュール１０Ａにおいては、先述したように、画素が行列状に２次元配置されてなる表示部の各画素を行単位で選択するとともに、この選択行の各画素にデジタル映像信号に応じた表示データを書き込むことにより、デジタル映像信号に応じた階調にて各画素の発光素子１３の発光駆動が行われる。

この行走査による表示駆動により、各画素の発光素子１３が行単位で順に発光すると、各受光素子１９が対応関係にある各発光素子１３の漏れ光を受光し、光電変換して受光量に応じた電圧値として出力する。受光素子１９から出力される電圧値は除算部３０４に供給される。

除算部３０４は、乗算部３０７を介してメモリー部３０３から与えられる階調値で、受光素子１９から出力される電圧値を除算する演算処理を行う。ここで、表示画素の発光強度（発光輝度）が強ければ（明るければ）階調が高く、逆に発光強度が弱ければ（暗ければ）階調が低いということであるため、除算部３０４による除算結果から表示画素の輝度の状態（高輝度であるか低輝度であるか）を認識することができる。この除算結果は、Ａ／Ｄ変換部３０５でデジタルデータに変換され、メモリー部３０６に保存される。

乗算部３０７は、メモリー部３０３に保存されている各表示画素の階調値に対して２０％の乗算処理を行う。ここで、表示画素の階調値に対して２０％の乗算処理を行うのは、先述したように、受光素子１９が受光する漏れ光の受光量が発光素子１３の発光量の２０％程度であることから、除算演算の対象となる受光素子１９からの電圧値とメモリー部３０３からの階調値とを対応させる（揃える）ためである。

なお、ここでは、メモリー部３０３からの階調値に対して乗算部３０７で２０％の乗算処理を行うとしたが、受光素子１９からの電圧値に対して５倍の乗算処理を行うことによっても、除算部３０４での除算演算の対象となる受光素子１９からの電圧値とメモリー部３０３からの階調値とを対応させることができる。

発光輝度変化検出部３０８は、メモリー部３０６の保存データから、１表示画面における最高輝度もしくはその近傍の輝度で発光する画素を高輝度表示画素、最低輝度もしくはその近傍の輝度で発光する画素を低輝度表示画素として認識し、高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々について、乗算部３０７を介してメモリー部３０３から与えられる階調値を基に、所定期間（例えば、１フレーム期間）における発光輝度（発光強度）の変化分（電圧値の差分）を検出する。

パネルモジュール１０Ａ内の温度センサ群の各温度センサ２０は、表示画素の非表示期間において画素個々の温度を検出して電圧値として出力する。温度センサ２０から出力される電圧値はＡ／Ｄ変換部３０９でデジタルデータに変換され、メモリー部３１０に保存される。温度変化検出部３１１は、メモリー部３１０に格納されている検出温度についての保存データを基に、所定期間（例えば、１フレーム期間）における温度変化分（電圧値の差分）を画素個々について検出する。

データ規格化処理部３１２は、輝度と温度との対応関係を示す数値相関データテーブルを有し、温度変化検出部３１１で検出された画素個々の温度変化分に、発光輝度変化検出部３０８で検出された高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々についての輝度変化分を反映させ、高輝度表示画素の輝度変化分が反映された温度変化分に応じた第１の電圧値（以下、「高輝度表示画素の輝度値」と記述する）Ｌａと、低輝度表示画素の輝度変化分が反映された温度変化分に応じた第２の電圧値（以下、「低輝度表示画素の輝度値」と記述する）Ｌｂとに規格化（換算）する。

電圧除算演算部３１３は、画素個々について、データ規格化処理部３１２で規格化された高輝度表示画素の輝度値Ｌａを低輝度表示画素の輝度値Ｌｂで除算する。この除算比率Ｌａ／Ｌｂは、高輝度表示画素の明るさと低輝度表示画素の明るさとの比であることから、コントラストを表すことになる。

電圧除算結果比較演算部３１４は、画素個々について、電圧除算演算部３１３での除算結果Ｌａ／Ｌｂを所望のコントラストに対応して設定された一定の比率（基準値）Ｒと比較し、一定の比率Ｒに対する除算結果Ｌａ／Ｌｂの差を算出する。この基準値Ｒに対する除算比率Ｌ１／Ｌ２の差は、所望のコントラストに対する画素個々の温度変化に起因する変動分となる。一定の比率Ｒについては任意に設定可能である。

電圧除算比率制御部３１５は、電圧除算結果比較演算部３１４で算出された一定の比率Ｒに対する除算比率Ｌａ／Ｌｂの差に応じた制御値、具体的には当該差がほぼ０になるような、即ち除算比率Ｌａ／Ｌｂが一定の比率Ｒになるような制御値を画素個々について算出する。この制御値は、画素個々の温度に起因する輝度の変化分を補正する輝度補正値となる。

ここで、電圧除算演算部３１３、電圧除算結果比較演算部３１４および電圧除算比率制御部３１５には、演算される電圧値と輝度との対応関係を示す対応表が組み込まれていることとする。これにより、輝度補正を行う上で、演算される電圧値がどれくらいの輝度値に相当するかを各回路部ごとに照会できるためにスムーズな補正が可能となる。

演算選択制御部３１６は、電圧除算比率制御部３１５で算出された画素個々の輝度補正値（制御値）を基に、デジタル映像信号の画素単位の信号レベル（輝度レベル）を、輝度を上げる方向に制御するか、輝度を下げる方向に制御するかを選択する。そして、この演算選択制御部３１６による選択結果を基に、レベル制御部３０１は、デジタル映像信号の画素単位の信号レベル（輝度レベル）を制御する。

相対レベル調整部３０２は、静止画判定部３０２１、切り替えスイッチ３０２２およびレベル調整部３０２３によって構成されている。

静止画判定部３０２１は、例えば図５に示すように、フレームメモリ３０２１１、演算回路３０２１２および判定回路３０２１３からなり、Ｎフレーム目の映像信号レベルＶ１Ｎと、フレームメモリ３０２１１に格納された１フレーム前のＮ−１フレーム目の映像信号レベルＶ１（Ｎ−１）とを用いて、演算回路３０２１２で
［｛Ｖ１Ｎ−Ｖ１（Ｎ−１）｝／Ｖ１（Ｎ−１）］×１００
なる演算処理を行い、その演算結果がＮ−１フレーム目の映像信号レベルＶ１（Ｎ−１）の例えば７０％以下であるか否かを判定回路３０２１３で判定し、７０％以下であるときに静止画であると判定する。当然のことながら、７０％を越えるときは動画となる。

切り替えスイッチ３０２２は、通常は、入力されるデジタル映像信号を直接メモリー部３０３へ供給し、静止画判定部３０２１の判定結果が静止画であるときは入力されるデジタル映像信号を、レベル調整部３０２３を介してメモリー部３０３へ供給する。レベル調整部３０２３は、静止画と判定されたときの映像信号の信号レベルを例えば１００倍に乗算処理を行う。

ここで、静止画と判定されたときに映像信号の信号レベルを１００倍するのは次の理由による。すなわち、先述したように、発光輝度変化検出部３０８において所定期間（例えば、１フレーム期間）における発光輝度（輝度レベル）の変化分の検出が行われるが、静止画であっても、デバイスの温度変化などに起因してフレーム間において輝度レベルに変動が生じる。そして、１フレーム期間における静止画の輝度レベルの変化分は、１フレーム期間における動画の輝度レベルの変化分に比べて１／１００程度と極めて微小である。

したがって、静止画と判定したときに、映像信号の信号レベルに対して１００倍程度の乗算処理を施すことにより、発光輝度変化検出部３０８において、前後のフレーム間での微弱な信号レベルの推移（輝度変化）の検出処理を容易に行うことができる。ただし、１００倍という数値は一例に過ぎず、これに限られるものではなく、少なくとも、前後のフレーム間での微弱な信号レベルの推移を検出できる程度の倍率であれば良い。

また、静止画と判定したときに、映像信号の信号レベルに対して１００倍程度の乗算処理を施すことにより、１フレーム期間における輝度レベルの変化分を静止画時と動画時で同程度の電圧値にすることができる。このように、輝度レベルの変化分を静止画時と動画時で同程度の電圧値にすることで、データ規格化処理部３１２→電圧除算部３１３→電圧除算結果比較演算部３１４→電圧除算比率制御部３１５→演算選択制御部３１６→レベル制御部３０１の補正制御系を静止画時と動画時とで共通にできる（分けなくて済む）。この場合は、１００倍という数値が有効に作用する。

なお、静止画時の信号レベルの調整については、静止画時の信号レベルとそれに対応した輝度値との対応表をレベル調整部３０２３にあらかじめ組み込んでおき、この対応表を用いて静止画時の信号レベルをそれに対応した輝度値に設定する構成を採ることも可能である。

上記構成の本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０（１０′）において、発光素子１３として用いられる有機ＥＬ素子は、発光に伴う発熱などによって有機層１６（図１参照）が劣化し、発光輝度が低下するとともに、発光自体が不安定になるなどの経時的劣化の問題を抱えている。また、有機ＥＬ素子は発光ダイオード特性を示し、温度上昇に伴ってデバイスに流れる電流が比例して大きくなり、結果的に発光輝度と比例関係にある。

図６に、有機ＥＬ素子の発光輝度−印加電圧特性の温度依存性の一例を示す。具体的には、ある電圧値の印加電圧をデバイス（有機ＥＬ素子）に印加し、当該デバイスの温度が３０℃のときに発光輝度がＬ１で発光している状態において、温度が４５℃へ、さらに６０℃へ上昇すると、この温度の上昇に伴って発光輝度がＬ２（Ｌ１＜Ｌ２）へ、さらにＬ３（Ｌ２＜Ｌ３）へと変化する。

このように、有機ＥＬ素子を発光素子１３として用いた表示装置では、有機ＥＬ素子が自発光素子であるが故に、特に同じ表示状態が長く続けばそれだけ温度が上昇する。そして、デバイスの温度の上昇に伴って発光輝度が変化し、しかもその変化の仕方がデバイスごとに異なるという現状において、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０（１０′）では次のような構成を採ることを特徴としている。

すなわち、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０（１０′）では、一対の基板１１，１２のうちの一方の基板、具体的には光取り出し側の対向基板１２側に、発光素子１３の各々に対応して受光素子１９を配置し、当該受光素子１９によって発光素子１３の漏れ光を検出することによって発光素子１３個々の輝度を検出するとともに、温度センサ２０によって発光素子１３を含む画素の各々の温度を検出し、制御部３０による制御の下に、入力デジタル信号と受光素子１９の検出信号と温度センサ２０の検出信号とを用いて、所定期間における発光輝度の変化分を検出し、当該発光輝度の変化分を基に発光素子１３の発光輝度を制御する構成を採っている。

このように、発光素子１３個々の温度情報のみならず、発光素子１３個々の輝度情報をも用いて発光輝度の変化分を検出し、当該発光輝度の変化分を基に発光素子１３個々の発光輝度の制御を行う、具体的にはコントラストが一定になるように発光素子１３個々の発光輝度の制御を行うことにより、温度の変化に伴う発光輝度の変化の仕方がデバイスごとに異なっていても、画素個々の温度変化に応じた発光輝度の制御に発光素子１３個々の輝度の変化状況を反映させることができるために、デバイス個々の発光輝度-印加電圧特性の温度に起因する変化の違いの影響を受けることなく、デバイス個々に対して最適な輝度制御を行うことができる。

制御部３０による輝度制御では、その具体的な制御として、高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々について発光輝度の変化分を発光輝度変化検出部３０８で検出するとともに、画素個々の温度変化分を温度変化検出部３１１で検出し、この画素個々の温度変化分を、高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々についての輝度変化分に対応した高輝度表示画素の輝度値Ｌａと低輝度表示画素の輝度値Ｌｂとにデータ規格化処理部３１２で規格化（換算）することによって温度補正を行い、この温度補正によって得られた輝度値Ｌａ，Ｌｂを用いて輝度補正の制御を行うようにしている。

このような輝度補正の制御により、高輝度表示画素と低輝度表示画素との輝度比（明るさの比）、即ちコントラストが常に一定になるように補正制御を行うことができるとともに、自発光素子特有の発光輝度-印加電圧特性の影響を受けることなく、しかもデバイス個々で特性の変化の仕方が違ったとしてもその違いの影響を受けることなく、デバイス個々に最適な輝度制御を行うことができるために、常に均一なコントラストにて画像表示を行うことができる。

また、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０（１０′）においては、画素個々の温度を検出する温度センサ２０を、上面発光型、下面発光型に関わらず、一対の基板１１，１２のうち、光取り出し方向と反対側の支持基板１１に配置した構成を採っていることにより、パネルモジュール１０Ａ上において平面視的に温度センサ２０を配置するための余分なスペースを確保する必要がないために、表示エリアを抑制したり、パネルサイズの縮小化を妨げたりすることがない。

しかも、図１や図３から明らかなように、発光素子１３の各々に対して支持基板１１を挟んで温度センサ２０の各々を配向配置していることにより、発光素子１３を含む画素の開口率の低下を招くことがないために、多画素化に伴う高解像度化に有利な構造となり、さらに、温度センサ２０を支持基板１１に密着させているために、当該温度センサ２０によって発光素子１３個々の温度を確実に検出することができる。

なお、上記構成の制御部３０については、画素が行列状に配置されてなる表示部やその周辺の駆動回路と共に、パネルモジュール１０Ａ上に搭載する構成を採っても良いし、あるいは、パネルモジュール１０Ａ外に設ける構成を採っても良い。

ここで、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０（１０′）における制御部３０の各構成要素、即ちレベル制御部３０１、相対レベル調整部３０２、メモリー部３０３、除算部３０４、Ａ／Ｄ変換部３０５、メモリー部３０６、乗算部３０７、発光輝度変化検出部３０８、Ａ／Ｄ変換部３０９、メモリー部３１０、温度変化検出部３１１、データ規格化処理部３１２、電圧除算部３１３、電圧除算結果比較演算部３１４、電圧除算比率制御部３１５および演算選択制御部３１６については、パーソナルコンピュータのように、所定プログラムを実行することによって情報記憶処理、信号処理、演算処理等の各機能を実行するコンピュータ機器を利用してソフトウェア構成によって実現することが考えられる。ただし、ソフトウェア構成による実現に限られるものではなく、ハードウェア構成、あるいはハードウェアとソフトウェアの複合構成によって実現することも可能である。

（制御方法）
次に、上記構成の本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０（１０′）の制御方法（本発明による表示装置の制御方法）の処理手順について、図７のフローチャートを用いて具体的に説明する。この制御方法による処理は、図４の制御部３０の処理に相当する。なお、この一連の処理は、スキャン周期に同期して画素単位で実行されることとする。

ここでは、一例として、発光素子１３の初期温度が３０℃であったときに、高輝度表示画素の輝度値をＬａ、低輝度表示画素の輝度値をＬｂとし、所定期間経過後の表示状態での高輝度表示画素の温度が６０℃に上昇し、このときの高輝度表示画素の輝度値が初期値Ｌａよりも１１０％変化（Ｌａ×１１０％）しており、低輝度表示画素の温度が４５℃に上昇し、このときの低輝度表示画素の輝度値が初期値Ｌｂより１０５％変化（Ｌｂ×１０５％）している場合の輝度補正制御を例に挙げて説明する。

なお、静止画の場合も動画の場合も制御方法は同じであるために、ここでは、静止画／動画の共通の制御として説明する。

先ず、画像表示のためのデジタル映像信号を取り込み（ステップＳ１１）、当該映像信号の信号レベルで示される階調値を保存し（ステップＳ１２）、しかる後デジタル映像信号をパネルモジュール１０Ａに対して入力する（ステップＳ１３）。これにより、パネルモジュール１０Ａでは、デジタル入力信号に基づいて画素の表示駆動が行われ、各画素の発光素子１３が発光する。

発光素子１３が発光することにより、対応関係にある受光素子１９が当該発光素子１３の漏れ光を受光し、その受光量に応じた電気信号、即ち発光輝度に応じた電圧値を出力するとともに、発光素子１３に対して支持基板１１を挟んで対向配置された温度センサ２０が当該発光素子１３の温度を検出してその温度に応じた電圧値を出力する。

このように、パネルモジュール１０Ａが表示駆動状態にあるときに、受光素子１９から出力される発光輝度に応じた電圧値（輝度電圧値）を取り込み（ステップＳ１４）、この輝度電圧値をステップＳ１２で保存した階調値で除算し（ステップＳ１５）、デジタルデータ化した後保存する（ステップＳ１６）。

次に、高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々について、ステップＳ１２で保存した階調値を基に、所定期間における発光輝度の変化分（電圧値の差分）を検出する（ステップＳ１７）。

なお、ステップＳ１５での除算処理や、ステップＳ１７での輝度変化の検出に用いられる階調値は、実際には、受光素子１９が受光する漏れ光の受光量が発光素子１３の発光量の２０％程度であり、受光素子１９からの電圧値に対応させるために、２０％の除算処理が行われたものとなる。

次いで、温度センサ２０から出力される、発光素子１３を含む画素の温度に応じた電圧値（温度電圧値）を取り込み（ステップＳ１８）、画素個々について温度変化分（電圧値の差分）を検出する（ステップＳ１９）。

なお、高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々について輝度変化分を検出するためのステップＳ１４〜Ｓ１７の各処理と、画素個々について温度変化分を検出するためのステップＳ１８，Ｓ１９の各処理については、その処理の順番が逆であっても良く、また双方の検出処理を並行して行うようにしても良い。

次に、輝度と温度との対応関係を示す数値相関データテーブルを基に、画素個々の温度変化分を、発光強度変化検出部３０８で検出された高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々についての輝度変化分に対応した電圧値（高輝度表示画素の輝度値）Ｌａと、低輝度表示画素の温度変化分に応じた電圧値（低輝度表示画素の輝度値）Ｌｂとに規格化（換算）する（ステップＳ２０）。

ここで、所定期間経過後の３０℃から６０℃への温度変化に伴う高輝度表示画素の輝度値の変化が１１０％のとき、高輝度表示画素の輝度値Ｌａは例えば４．０Ｖの電圧値に規格化され、所定期間経過後の３０℃から４５℃への温度変化に伴う低輝度表示画素の輝度値の変化が１０５％のとき、低輝度表示画素の輝度値Ｌｂは例えば１．５Ｖの電圧値として規格化されるものとする。

次に、高輝度表示画素の輝度値Ｌａを低輝度表示画素の輝度値Ｌｂで除算し（ステップＳ２１）、次いで、除算結果Ｌａ／Ｌｂを所望のコントラストに対応して設定された一定の比率（基準値）Ｒと比較し、一定の比率Ｒに対する除算結果Ｌａ／Ｌｂの差を、所望のコントラストに対する画素個々の温度変化に起因する変動分として算出する（ステップＳ２２）。

ここでは、一定の比率ＲをＲ＝２．０に設定する。ただし、この数値は一例であり、任意に設定可能である。ここでの例では、Ｒ＝２．０に対して、除算結果Ｌａ／Ｌｂが４．０Ｖ／１．５Ｖであるために、温度変化に起因する変動分が発生する。この場合、高輝度表示画素の輝度値Ｌａを３．０Ｖにできれば、除算結果Ｌａ／ＬｂがＬａ／Ｌｂ＝３．０Ｖ／１．５Ｖとなり、一定の比率Ｒ（＝２．０）と一致するために輝度変化が発生しないことになる。すなわち、高輝度表示画素に対して映像信号レベルから１．０Ｖを差し引く制御を行えば良いことになる。

このような処理をステップＳ２３〜Ｓ２５の各処理ステップで実行することになる。すなわち、一定の比率Ｒに対する除算比率Ｌａ／Ｌｂの差がほぼ０になるような、即ち除算比率Ｌａ／Ｌｂが一定の比率Ｒになるような制御値を画素個々について算出する（ステップＳ２３）。この制御値は、画素個々の温度に起因する輝度の変化分を補正する輝度補正値となる。ここでの例では、高輝度表示画素に対する輝度補正値が−１．０Ｖということになる。

次に、画素個々の輝度補正値（制御値）を基に、デジタル映像信号の画素単位の信号レベル（輝度レベル）を、輝度を上げる方向に制御するか、輝度を下げる方向に制御するかを選択し（ステップＳ２４）、次いで、この選択結果に基づいてデジタル映像信号の画素単位の信号レベル（輝度レベル）を制御することによって輝度補正を行う（ステップＳ２５）。ここでの例では、高輝度表示画素に対して映像信号レベルから１．０Ｖを差し引く制御を行うことになる。

上述した一連の処理により、高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々について発光輝度の変化分を検出し、画素個々の温度変化分を高輝度表示画素および低輝度表示画素の各々についての輝度変化分に対応した高輝度表示画素の輝度値Ｌａと低輝度表示画素の輝度値Ｌｂとに換算することによって温度補正を行い、この温度補正によって得られた輝度値Ｌａ，Ｌｂを用いて輝度補正が行われるために、コントラストが常に一定になるように補正制御を行うことができるとともに、自発光素子特有の発光輝度-印加電圧特性の影響を受けることなく、しかもデバイス個々で特性の変化の仕方が違ったとしてもその違いの影響を受けることなく、デバイス個々に最適な輝度制御を行うことができる。その結果、常に均一なコントラストにて画像表示を行うことができる。

なお、上記実施形態では、ＲＧＢ各色を発光する発光素子１３を備えた有機ＥＬ表示装置１０，１０′を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、白色光を発光する発光素子を備えた有機ＥＬ表示装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、発光素子１３の各々の光漏れ量を、それぞれ対応する受光素子１９によって一様にモニタリングすることを前提として説明を行ったが、赤色光、緑色光、青色光あるいは白色光を発光する発光素子ごとに発光強度（発光輝度）が異なることから、各発光色ごとにレベル制御を行って相対的なレベルを揃えるようにしたり、あるいは、光漏れ量をモニタリングする対象となる発光色の種類を初期設定で限定したりすることも可能である。

また、上記実施形態では、有機ＥＬ表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は有機ＥＬ表示装置への適用に限られるものではなく、有機ＥＬ素子と同様に、デバイスの温度変化に応じて発光輝度が変化する特性を持つＰＤＰ(Plasma Display Panel)等の自発光素子を備えた表示装置全般に適用可能である。

本発明が適用される上面発光型有機ＥＬ表示装置のパネルモジュールの構成の概略を示す要部断面図である。 上面発光型有機ＥＬ表示装置のパネルモジュールの構成の概略を示す平面図である。 本発明が適用される下面発光型有機ＥＬ表示装置のパネルモジュールの構成の概略を示す要部断面図である。 制御部の構成の一例を示すブロック図である。 静止画判定部の構成の一例を示すブロック図である。 有機ＥＬ素子の発光輝度−印加電圧特性の温度依存性の一例を示す特性図である。 本発明による表示装置の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０，１０′…有機ＥＬ表示装置、１０Ａ…パネルモジュール、１１…支持基板、１２…対向基板、１３…発光素子（有機ＥＬ素子）、１４…素子分離絶縁層、１５…下部電極、１６…有機層、１７…上部電極、１８…透明材料膜、１９…受光素子、２０…温度センサ、３０…制御部、３０１…レベル制御部、３０２…相対レベル調整部、３０３，３０６，３１０…メモリー部、３０４…除算部、３０５，３０９…Ａ／Ｄ変換部、３０７…乗算部、３０８…発光輝度変化検出部、３１１…温度変化検出部、３１２…データ規格化処理部、３１３…電圧除算部、３１４…電圧除算結果比較演算部、３１５…電圧除算比率制御部、３１６…演算選択制御部

Claims (7)

1. 一対の基板間に形成された発光素子を含む画素が複数配置されてなる表示部と、
   前記一対の基板のうちの一方の基板に前記発光素子の各々に対応して配置され、当該発光素子の漏れ光を検出して光電変換する受光素子群と、
   前記発光素子の各々に対応して配置され、当該発光素子の温度を検出する温度センサ群と、
   前記発光素子への入力信号と前記受光素子群の各受光素子の検出信号と前記温度センサ群の各温度センサの検出信号とに基づいて前記発光素子の発光輝度を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記温度センサ群の各温度センサは、前記一対の基板のうちの光取り出し方向と反対側の基板に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記温度センサ群の各温度センサは、前記反対側の基板を挟んで前記発光素子の各々と対向配置されている
   ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記制御部は、
   前記受光素子群の各受光素子の検出信号に基づいて高輝度表示画素と低輝度表示画素とを識別し、前記高輝度表示画素および前記低輝度表示画素の各々について所定期間における輝度変化分を検出する発光輝度変化検出部と、
   前記温度センサ群の各温度センサの出力に基づいて画素個々の所定期間における温度変化分を検出する温度変化検出部と、
   前記温度変化検出部が検出した画素個々についての温度変化分に対して前記発光輝度変化検出部が検出した前記高輝度表示画素および前記低輝度表示画素の各々についての輝度変化分を反映させる規格化処理部とを有し、
   前記規格化処理部の処理結果に基づいてコントラストが一定になるように前記発光素子の発光輝度を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
5. 前記制御部は、
   前記規格化処理部で前記高輝度表示画素の輝度変化分が反映された温度変化分に応じた第１の電圧値を前記低輝度表示画素の輝度変化分が反映された温度変化分に応じた第２の電圧値で除算する除算演算部と、
   前記除算演算部の除算結果を所定のコントラストに対応して設定された一定の比率と比較してその差を算出する比較演算部と、
   前記比較演算部が算出した差に応じた輝度補正値を算出する除算比率制御部と、
   前記除算比率制御部が算出した画素個々の輝度補正値を基に前記入力信号の信号レベルを制御するレベル制御部とをさらに有する
   ことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 前記入力信号に基づいて静止画か動画かを判定する判定部を有し、
   前記判定部が静止画と判定したとき、前記入力信号の信号レベルに対して所定の倍率を乗算する
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
7. 一対の基板間に形成された発光素子を含む画素が複数配置されてなる表示装置の制御方法であって、
   前記一対の基板のうちの一方の基板に前記発光素子の各々に対応して配置された発光素子群の各発光素子によって前記発光素子の漏れ光を検出する漏れ光検出ステップと、
   前記発光素子の各々に対応して配置された温度センサ群の各温度センサによって前記発光素子の温度を検出する温度検出ステップと、
   前記発光素子への入力信号と前記漏れ光検出ステップでの検出信号と前記温度検出ステップでの検出信号とに基づいて前記発光素子の発光輝度を制御する制御ステップと
   を有することを特徴とする表示装置の制御方法。
   

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