JP2007323083A - デジタル駆動型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
デジタル駆動型の表示装置において、電流測定によって画面全体の平均輝度に応じたデータを得ることを可能とし、簡易な構成によってＡＣＬ制御等の画像表示制御を実現する。
【解決手段】
電流の供給を受けて発光する有機エレクトロルミネッセンス素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネル２と、デジタル映像信号に応じて表示パネル２を駆動するデジタル駆動回路５と、１画面の表示期間に有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流の電流総量積算値を算出すると共に、算出された電流総量積算値が予め定められた閾値を超えたとき、電流総量積算値の増加に伴って減少する係数を導出する演算処理手段８と、係数をデジタル映像信号に乗じてデジタル駆動回路５へ供給する表示制御手段４と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の如く、複数の画素をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを具えた表示装置に関するものである。

近年、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（以下、有機ＥＬディスプレイという）の開発が進んでおり、例えば携帯電話機に有機ＥＬディスプレイを採用することが検討されている。

図６及び図７に示す如く、有機ＥＬディスプレイ（１）は、ガラス基板（１１）上に、有機発光層（１４）の両側に有機正孔輸送層（１５）及び有機電子輸送層（１６）を配置して有機層（１３）を形成すると共に、該有機層（１３）の両側に陽極（１２）及び陰極（１７）を配置して構成されており、陽極（１２）と陰極（１７）の間に所定の電圧を印加することによって、有機発光層（１４）を発光させるものである。

陽極（１２）は透明なＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）を材料とし、陰極（１７）は例えばＡｌ−Ｌｉ合金を材料として、それぞれストライプ状に形成され、互いに交叉する方向にマトリクス配置されている。

例えば、陽極（１２）はデータ電極、陰極（１７）は走査電極として用いられ、水平方向に伸びる１本の走査電極が選ばれた状態で、垂直方向に伸びる各データ電極に、入力データに応じた電圧を印加することによって、該走査電極と各データ電極の交叉点で有機層（１３）を発光させて、１ライン分の表示を行なう。そして、走査電極を順次垂直方向へ切り替えることによって垂直方向に走査し、１フィールド分の表示を行なう。

この様な有機ＥＬディスプレイの駆動方式としては、上述の如く走査電極とデータ電極を用いて時分割駆動するパッシブマトリクス駆動型の他に、各画素の発光を１垂直走査期間に亘って維持するアクティブマトリクス駆動型が知られている。

アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬディスプレイにおいては、図８に示す如く、各画素（５２）に、有機層の一部によって構成される有機ＥＬ素子（５０）と、有機ＥＬ素子（５０）に対する通電を制御する駆動用トランジスタＴＲ２と、走査電極による走査電圧ＳＣＡＮの印加に応じて導通状態となる書込み用トランジスタＴＲ１と、該書込み用トランジスタＴＲ１が導通状態となることによってデータ電極からのデータ電圧ＤＡＴＡが印加されて電荷を蓄積する容量素子Ｃとが配備され、該容量素子Ｃの出力電圧が駆動用トランジスタＴＲ２のゲートに印加されている。

先ず、各走査電極に順次電圧を印加し、同一走査電極に繋がっている複数の第１トランジスタＴＲ１を導通状態にし、この走査に同期して各データ電極にデータ電圧（入力信号）を印加する。このとき、第１トランジスタＴＲ１が導通状態であるので、該データ電圧は容量素子Ｃに蓄積される。

次に、この容量素子Ｃに蓄積されたデータ電圧の電荷量によって第２トランジスタＴＲ２の動作状態が決まる。例えば、第２トランジスタＴＲ２がオンになったときは、該第２トランジスタＴＲ２を経て有機ＥＬ素子（５０）にデータ電圧に応じた大きさの電流が供給される。この結果、データ電圧に応じた明るさで該有機ＥＬ素子（５０）が点灯する。この点灯状態は、１垂直走査期間（１フィールド期間）に亘って保持されることになる。

上述の如く、有機ＥＬ素子（５０）にデータ電圧に応じた大きさの電流を供給して、該有機ＥＬ素子（５０）をデータ電圧に応じた明るさで点灯させるアナログ駆動方式の有機ＥＬディスプレイに対し、有機ＥＬ素子（５０）にはデータ電圧に応じたデューティ比を有するパルス電流を供給することによって多階調を表現する、デジタル駆動型の有機ＥＬディスプレイが提案されている（例えば特開平１０−３１２１７３号）。

デジタル駆動型の有機ＥＬディスプレイにおいては、図２に示す如く、１画面の表示周期である１フィールド（若しくは１フレーム）を複数（Ｎ）のサブフィールド（若しくはサブフレーム）ＳＦに分割し、各サブフィールドＳＦは、走査期間と発光期間によって構成する。ここで、１つのフィールドに含まれる走査期間は全て同じ長さを有しているが、発光期間は、２のｎ乗（ｎ＝０，１，２，・・・Ｎ−１）の長さに変化している。図示する例（Ｎ＝４）では４つの発光期間がそれぞれ８，４，２，１の長さに設定されており、各発光期間のオン／オフによって１６階調の表現が可能となっている。従って、入力信号としては４ビットのデータを供給すればよい。

上述のサブフィールド駆動においては、各サブフィールドＳＦにおいて、走査期間内に、図９に示す如く各画素（５３）を構成する書込み用トランジスタＴＲ１に走査電圧を印加して、容量素子Ｃにそのサブフィールドの２値データを書き込み、その後の発光期間に、駆動用トランジスタＴＲ２により、有機ＥＬ素子（５０）に対して２値データに応じて電流を供給する。

尚、サブフィールド駆動においては、図９に示す如く各画素（５３）を構成する駆動用トランジスタＴＲ２に電流を供給するラインに、オン／オフスイッチＳＷを設けることによって、各画素のＥＬ素子（５０）の各サブフィールドにおける発光開始時刻及び発光終了時刻を揃えることが出来る。
特開平１０−３１２１７３号公報 特開２００１−０７５５３０号公報 特開平０９−１８５３４３号公報

ところで、有機ＥＬディスプレイにおいては、消費電力を節減するために、あるフィールドの映像信号が画面全体を高い輝度で発光させるものである場合には、画面全体の輝度を低下させる制御（ＡＣＬ制御）方法が検討されている。

具体的には、アナログ駆動型の有機ＥＬディスプレイにおいて、１画面を構成する全ての有機ＥＬ素子（５０）を流れた電流が流れ込むこととなる有機ＥＬパネルの電流収束端に、電流測定器を接続して、１画面の表示のために消費された総電流量を測定し、該測定値が画面全体の平均輝度を表わしているものとして、該測定値が所定の閾値を上回ったとき、ＡＣＬ制御をオンとすることが検討されている。

尚、アナログ駆動型の有機ＥＬディスプレイにおいては、１フィールド期間内のある時点で、有機ＥＬパネルの電流収束端に流れ込む電流の瞬時値と、画面全体の発光輝度とは、互いに対応関係にあるので、電流の測定は、１フィールド期間内の任意の１時点でよい。

しかしながら、デジタル駆動型の有機ＥＬディスプレイにおいては、図２に示す如く、１フィールド内の各サブフィールドの発光をオン／オフ制御して、多階調表現を行なうため、１フィールド期間内のある時点で有機ＥＬパネルの電流収束端に流れ込む電流の瞬時値と画面全体の平均発光輝度との間には、一定の関係が成立しない。

例えば、図４に示す如く、１画面内に円Ａ、四角形Ｂ及び三角形Ｃが表示されており、入力データは４ビットであって、円Ａのデータが（１０１１）、四角形Ｂのデータが（０１００）、三角形Ｃのデータが（１０１１）で表わされる場合、第１サブフィールド、第３サブフィールド、及び第４サブフィールドでは、図５（ａ）の如く円Ａと三角形Ｃのみが表示され、第２サブフィールドでは、図５（ｂ）の如く四角形Ｂのみが表示されることになる。従って、第１サブフィールド、第３サブフィールド又は第４サブフィールドにて電流を測定する場合と、第２サブフィールドにて電流を測定する場合では、測定値が異なり、何れの測定値も、図４の画面全体の輝度を表わすものとはならない。

そこで本発明の目的は、デジタル駆動型の表示装置において、電流測定によって画面全体の平均輝度に応じたデータを得ることを可能とし、簡易な構成によってＡＣＬ制御等の画像表示制御を実現することである。

本発明に係るデジタル駆動型表示装置は、電流の供給を受けて発光する有機エレクトロルミネッセンス素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルと、デジタル映像信号に応じて前記表示パネルを駆動するデジタル駆動回路と、１画面の表示期間に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流の電流総量積算値を算出すると共に、算出された前記電流総量積算値が予め定められた閾値を超えたとき、前記電流総量積算値の増加に伴って減少する係数を導出する演算処理手段と、前記係数を前記デジタル映像信号に乗じて前記デジタル駆動回路へ供給する表示制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記本発明のデジタル駆動型表示装置において、表示制御手段は、電流総量積算値に応じて、１画面を構成する画像のコントラストのレベルを制御（ＡＣＬ制御）するものである。具体的には、電流総量積算値が所定の閾値を越えている場合には、電流総量積算値に応じた補正係数によって、デジタル映像信号に補正を施す。

ここで、１画面の表示期間内の各発光期間に測定された電流総量瞬時値は、各発光期間に亘って略一定の値を維持するので、各発光期間の電流総量瞬時値に各発光期間の長さ（重み付け係数）を乗算し、その結果を合計することによって、１画面の表示期間に亘る画面全体の平均的な輝度を表わすデータ（電流総量積算値）を得ることが出来る。

さらに、具体的構成において、デジタル駆動回路は、１画面の表示期間内の各発光期間に、電流測定手段及び演算処理手段へタイミング信号を供給するものである。演算処理手段はタイミング信号を受けて、１画面の表示期間内の各発光期間に測定された電流総量瞬時値を取り込み、各発光期間の長さによる重み付けを施す。また、電流測定手段はタイミング信号を受けて、表示パネルを構成する全ての表示素子を流れる電流の総量の瞬時値を測定する。

本発明に係るデジタル駆動型表示装置によれば、表示パネルを構成する全ての表示素子を流れる電流の総量の瞬時値を測定することによって、１画面の表示期間に亘る画面全体の平均的な輝度を表わすデータを得ることが出来るので、該データに基づき、簡易な構成でＡＣＬ制御等の画像表示制御を実現することが出来る。

以下、本発明をデジタル駆動型有機ＥＬディスプレイに実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。

図１は、本発明に係るデジタル駆動型有機ＥＬディスプレイの構成を示しており、有機ＥＬパネル（２）は、図９に示す回路構成の画素（５３）をマトリクス状に配列して構成されている。図１に示す如く、有機ＥＬパネル（２）にはデジタル駆動回路（５）が接続されており、デジタル駆動回路（５）から供給されるデジタル駆動信号によって有機ＥＬパネル（２）が駆動される。有機ＥＬパネル（２）に表示すべき画像は、外部回路からアナログの映像信号として入力され、該映像信号はＡ／Ｄコンバータ（３）を経てデジタル映像信号に変換され、更に映像信号変換回路（４）を経て後述のＡＣＬ制御が施された後、デジタル駆動回路（５）へ供給される。

デジタル駆動回路（５）は、図２に示すサブフィールド駆動方式によって有機ＥＬパネルを駆動するものであり、１フィールドを複数（図ではＮ＝４）のサブフィールドＳＦに分割し、各サブフィールドＳＦに含まれる発光期間のオン／オフによって、多階調の表現を実現する。尚、デジタル駆動回路（５）は、複数のサブフィールドＳＦの各発光期間内にオンとなるタイミング信号を作成し、後述する電流測定器（６）及び演算処理回路（８）へ出力する。

有機ＥＬパネル（２）には、全ての画素の有機ＥＬ素子を流れた電流が流れ込む電流収束端（図示省略）が設けられており、該電流収束端には、周知の電流測定器（６）が接続されている。電流測定器（６）は、前記タイミング信号の供給を受けた時点で有機ＥＬパネル（２）の電流収束端に流れる電流を測定し、該測定値（電流総量瞬時値）を後段のＡ／Ｄコンバータ（７）へ供給する。これによってデジタルデータに変換された電流総量瞬時値は、演算処理回路（８）へ供給される。

演算処理回路（８）は、１フィールド期間内にて前記タイミング信号の供給を受けた時点でＡ／Ｄコンバータ（７）から得られる複数（Ｎ個）の電流総量瞬時値Ｉ_１〜Ｉ_ＮにそれぞれサブフィールドＳＦの発光期間Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ（重み付け係数）を乗算して、１フィールドにおける電流総量積算値ΣＩを算出する（下記数１）。

〔数１〕
ΣＩ＝Ｉ_１Ｔ_１＋Ｉ_２Ｔ_２＋・・・＋Ｉ_ＮＴ_Ｎ

この様にして算出された電流総量積算値ΣＩは、１フィールド期間内の画面全体の平均的な輝度を表わすデータとなる。

例えば図２に示す例では、時点１、２、３及び４の電流総量瞬時値Ｉ_１〜Ｉ_４がサブフィールドＳＦの発光期間Ｔ_１〜Ｔ_４により重み付けされて、１フィールドにおける電流総量積算値ΣＩが算出されるので、図４に示す画像表示例においては、第１サブフィールド、第３サブフィールド、及び第４サブフィールドにおける図５（ａ）の画面全体の輝度を表わすデータと、第２フィールドにおける図５（ｂ）の画面全体の輝度を表わすデータとが加算されて、図４に示す画面全体の輝度を表わすデータ（電流総量積算値ΣＩ）が得られることになる。

図１に示す如く、演算処理回路（８）には、ルックアップテーブル（９）が接続されており、前述の如く算出された電流総量積算値ΣＩに基づいて、ＡＣＬ制御のための補正係数αが導出される。該補正係数αは、例えば図３に示す如く、電流総量積算値ΣＩが所定の閾値Ｉ_ｔｈ以下ではα＝１を維持し、電流総量積算値ΣＩが所定の閾値Ｉ_ｔｈを越えると、電流総量積算値ΣＩに反比例して減少するものである。

演算処理回路（８）によって導出された補正係数αは映像信号変換回路（４）へ供給される。この結果、映像信号変換回路（４）では、Ａ／Ｄコンバータ（３）から供給される１フィールド分のデジタル映像信号に補正係数が乗算されて、コントラストのレベル調整が施される。この様にしてＡＣＬ制御が施されたデジタル映像信号はデジタル駆動回路（５）へ供給される。この結果、有機ＥＬパネル（２）に表示される画像は、画面全体の輝度が一定レベルを越えると、外部から供給される映像信号本来の輝度よりも低い輝度で画面全体が表示されることとなって、消費電力の節減が図られる。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、演算処理回路（８）によって導出される補正係数は図３に示すものに限らず、目的に応じた種々の補正係数を採用することが出来る。又、映像信号変換回路（４）による信号変換は、ＲＧＢ毎、或いは階調毎にゲインを変える方式を採用することが可能である。

更に、電流測定器（６）によって測定すべき電流総量瞬時値は、有機ＥＬパネルの電流収束端に流れ込む出力電流に限らず、有機ＥＬパネルの電流供給源から供給される入力電流を測定することによって得ることも出来る。

更に又、演算処理回路（８）による電流総量積算値ΣＩの算出においては、１フィールドを構成する全てのサブフィールドについて積算を行なう方式に限らず、期間が最も短い下位のサブフィールドについては、電流総量積算値に及ぼす影響が小さいことから、積算を省略することも可能である。

本発明に係るデジタル駆動型有機ＥＬディスプレイの構成を表わすブロック図である。 サブフィールド駆動方式を説明するタイムチャートである。 電流総量積算値と補正係数の関係を表わすグラフである。 画面表示例を表わす図である。 異なるサブフィールドにおける画像を表わす図である。 有機ＥＬディスプレイの基本的なパネル構造を示す図である。 同上のパネル構造を表わす一部破断斜視図である。 アナログ駆動型有機ＥＬディスプレイを構成する画素の回路図である。 デジタル駆動型有機ＥＬディスプレイを構成する画素の回路図である。

符号の説明

（２） 有機ＥＬパネル
（３） Ａ／Ｄコンバータ
（４） 映像信号変換回路
（５） デジタル駆動回路
（６） 電流測定器
（７） Ａ／Ｄコンバータ
（８） 演算処理回路
（９） ルックアップテーブル

Claims (3)

1. 電流の供給を受けて発光する有機エレクトロルミネッセンス素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルと、
   デジタル映像信号に応じて前記表示パネルを駆動するデジタル駆動回路と、
   １画面の表示期間に前記有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流の電流総量積算値を算出すると共に、算出された前記電流総量積算値が予め定められた閾値を超えたとき、前記電流総量積算値の増加に伴って減少する係数を導出する演算処理手段と、
   前記係数を前記デジタル映像信号に乗じて前記デジタル駆動回路へ供給する表示制御手段と、
   を備えることを特徴とするデジタル駆動型表示装置。
2. 請求項１記載のデジタル駆動型表示装置において、
   前記デジタル駆動回路は、１画面の表示期間内における複数の発光期間に、前記演算処理手段へタイミング信号を供給し、
   前記演算処理手段は、前記タイミング信号に応じて所定の処理を行なうことを特徴とするデジタル駆動型表示装置。
3. 請求項１または２記載のデジタル駆動型表示装置において、
   １画面の表示期間に含まれる複数の発光期間のそれぞれにて、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流の瞬時値を測定する電流測定手段をさらに備え、
   前記デジタル駆動回路は、１画面の表示期間内における複数の発光期間に、前記電流測定手段へタイミング信号を供給し、
   前記電流測定手段は、前記タイミング信号に応じて所定の処理を行なうことを特徴とするデジタル駆動型表示装置。