JP2008026678A - パッシブマトリクス型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のパッシブマトリクス型表示装置では、１走査期間中の点灯時間である点灯率に関わらず最高輝度（点灯率１００％）に必要とされる電圧を常時印加しており、電力消費が大きい。
【解決手段】発光時間検出回路１１は、映像信号の１走査線毎に最大発光輝度を検出する。制御回路１２は、１走査線の最大発光輝度の画素を最大発光時間とするパルス幅とし、その１走査線の他の画素のそれぞれについては、画素毎に最大発光輝度の画素を点灯率１００％としたのに対応した比率のパルス幅に変換した制御信号ｅを生成する。電圧制御回路１３は発光時間検出回路１１にて１走査線内において検出した最大発光輝度の点灯率に対応した電圧値の駆動電圧ｆを生成する。表示パネル１６の走査線電極は、その１走査線において最大輝度の点灯率に対応した駆動電圧が印加される。
【選択図】図１

Description

本発明はパッシブマトリクス型表示装置に係り、特に線順次パルス幅変調された駆動信号により駆動されるパッシブマトリクス方式有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置などのパッシブマトリクス型表示装置に関する。

有機ＥＬ表示装置は、周知のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）現象を利用したＥＬ素子として、有機化合物により構成された有機ＥＬ素子を用いて画像表示を行う表示装置で、有機ＥＬ素子自体が発光するため、液晶表示装置のようなバックライトを必要とせず、軽量小型であり、また、視野角が広く、高コントラストであり、更に低消費電力であるため、近年表示装置として脚光を浴びている。

この有機ＥＬ表示装置で表示素子として用いる有機ＥＬ素子は、図５に示すように、有機ＥＬ素子の印加電圧を高くするにつれて、有機ＥＬ素子に流れる電流が非直線的に増加する電流−電圧特性を有している。

この有機ＥＬ素子の駆動走査方式には、電圧または電流を変化させる電圧変調方式や電流変調方式などの振幅変調方式、電流または電圧の継続時間制御により駆動するパルス幅変調方式がある。このうち、電圧振幅による駆動は各有機ＥＬ素子で図５に示すような電圧−電流特性にばらつきがあるため、輝度のばらつきを生じ、画素を大きく損なう欠点がある。また、電流振幅による駆動においては各データ線に映像信号に応じた電流を供給する必要があり、電流の制御が困難である。

また、有機ＥＬ素子の駆動信号をパルス幅変調して階調を制御する方式も従来知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、各有機ＥＬ素子で図５に示すような電圧−電流特性にばらつきがあるため電圧の時間制御で駆動するのは画質を損なう。これに対し、パルス幅変調の制御における電流時間制御で有機ＥＬ素子を駆動する場合、図５に示した電圧−電流のばらつきに左右されることなく、回路構成も比較的容易で構成できるため、現在主流の駆動方法となっている。

一方、有機ＥＬ表示装置の駆動方式にはパッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。パッシブマトリクス方式では、互いに直交して縦横に配列された複数のデータ線電極と複数の走査線電極との各交差部に各画素を構成する有機ＥＬ素子がこれらの電極と接続して配置され、選択したデータ線電極と走査線電極の交差部に接続された有機ＥＬ素子を発光させる。また、アクティブマトリクス方式では、複数のデータ線電極と複数の走査線電極との各交点の各画素毎にスイッチ素子を設け、そのスイッチ素子を駆動することでそのスイッチ素子に接続された有機ＥＬ素子を発光させる。

有機ＥＬ表示装置では、アクティブマトリクス方式に比べて、量産性、価格面で有利なパッシブマトリクス方式が主に採用される。なお、１本の走査線に接続された複数の画素の有機ＥＬ素子を同時に、かつ、走査線順で順次に駆動するのが線順次駆動方式である。

次に、図６及び図７と共に、上記のパルス幅変調信号で駆動されるパッシブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置（以下、パッシブマトリクス型表示装置ともいう）について説明する。図６はパッシブマトリクス型表示装置の一例の構成図、図７は従来のパルス幅変調方式パッシブマトリクス型表示装置の駆動制御回路の一例のブロック図を示す。

パルス幅変調信号で駆動されるパッシブマトリクス型表示装置は、図６に示すように、データ線駆動回路１に接続され、縦方向に等間隔で配列されたｎ本のデータ線電極２と、走査線駆動回路３に接続され、横方向に等間隔で配列されたｍ本の走査線電極４の各交点に表示画素として有機ＥＬ素子が接続配置されたマトリクス型のパネル構造をもつ。線順次駆動方式の場合には、走査線電極４には走査線駆動回路３から順次１行ずつ選択電圧が印加され、その他の行には非選択電圧が印加される一方、データ線電極２にはデータ線駆動回路１から各画素の有機ＥＬ素子にパルス幅変調された階調信号が供給され、各画素の有機ＥＬ素子が階調信号に応じた時間分の発光を行い画像が表示される。

パルス幅変調方式パッシブマトリクス型表示装置の駆動制御回路は図７に示す構成になっている。同図中、図６と同一構成部分には同一符号を付してある。図７において、入力端子５に入力された映像信号及び入力端子６に入力された制御信号に基づいて、制御回路７が表示状態を制御するデータ制御信号ａと走査制御信号ｂとをそれぞれ生成し、データ制御信号ａをデータ線駆動回路１に供給する一方、走査制御信号ｂを走査線駆動回路３に供給する。

これにより、データ線駆動回路１と走査線駆動回路３は、図６に示したように、縦方向に等間隔で配列されたｎ本のデータ線電極２と、横方向に等間隔で配列されたｍ本の走査線電極４の各交点に表示画素として有機ＥＬ素子が接続配置されたマトリクス型の表示パネル８を所定のタイミングで、かつ、入力映像信号に対応した交点位置の各有機ＥＬ素子を駆動し、表示パネル８の各表示画素（各有機ＥＬ素子）により映像信号による画像を表示する。

特開平６−３０１３５５号公報

しかしながら、上記の従来のパッシブマトリクス型表示装置では、図６に示したｎ本のデータ線電極２に、データ線駆動回路１から各ＥＬ素子（各画素）を、入力映像信号に対応した階調で発光させるためのパルス幅変調された駆動信号が供給され、電流の継続時間制御により駆動するパルス幅変調の制御を行っているため、図８の特性図に示すように、１走査期間中の点灯時間である点灯率に関わらず最高輝度（点灯率１００％）に必要とされる電圧（図８では１２Ｖ）を常時印加しており、電力消費が大きいという欠点を有している。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、電力消費を低減し得るパッシブマトリクス型表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、互いに直交して縦横に配列された複数のデータ線電極と複数の走査線電極との各交差部に各画素を構成する有機ＥＬ素子がこれらの電極と接続して配置され、複数の走査線電極に選択電圧を走査線電極単位で順次に供給すると共に、複数のデータ線電極に表示する映像信号の各画素の輝度に対応してパルス幅変調された階調信号を供給し、選択電圧と階調信号が同時に供給されたデータ線電極と走査線電極の交差部に接続された有機ＥＬ素子を発光させる線順次パルス幅変調方式のパッシブマトリクス型表示装置において、上記映像信号を入力として受け、１走査線毎にその１走査線における最大発光輝度を検出する最大発光輝度検出手段と、検出された最大発光輝度に対応した、１走査線期間内での有機ＥＬ素子による画素の点灯期間を示す点灯率の駆動電圧を生成し、その駆動電圧を最大発光輝度が検出された走査線の走査線電極に印加する駆動電圧生成・印加手段と、検出された最大発光輝度の画素の点灯率を、予め定めた所定の点灯率とするために、パルス幅変調された信号のパルス幅を変更する点灯率制御手段とを有することを特徴とする。

この発明では、１走査線毎にその走査線内の最大発光輝度に対応した点灯率の駆動電圧をその走査線の各画素に共通に印加すると共に、その走査線内の最大発光輝度の画素の点灯率を１００％等の所定の点灯率とするようにしたため、常に最大点灯率の駆動電圧を印加するのではなく、１走査線における最大輝度の点灯率に対応した駆動電圧を印加することができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、点灯率制御手段は、検出された最大発光輝度の画素の点灯率を所定の点灯率に変更すると共に、最大発光輝度の画素と同じ走査線の他の複数の画素の各点灯率を、最大発光輝度の画素の点灯率を所定の点灯率に変更したときと同じ割合で変更することを特徴とする。この発明では、最大発光輝度の画素と同じ走査線の他の複数の画素の各点灯率を、最大発光輝度の画素の点灯率を所定の点灯率に変更したときと同じ割合で変更するので、同じ走査線において階調にばらつきが生じないようにできる。

本発明によれば、１走査線毎にその走査線内の最大発光輝度に対応した点灯率の駆動電圧をその走査線の各画素に共通に印加すると共に、その走査線内の最大発光輝度の画素の点灯率を１００％等の所定の点灯率とすることにより、常に最大点灯率の駆動電圧を印加するのではなく、１走査線における最大輝度の点灯率に対応した駆動電圧を印加するようにしたため、画質の劣化を招くことなく消費電力の低減を実現できる。

次に、本発明のパッシブマトリクス型表示装置の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になるパッシブマトリクス型表示装置の一実施の形態のブロック図を示す。図１に示すように、本実施の形態は、映像信号と制御信号が入力される発光時間検出回路１１と、映像信号及び制御信号と発光時間検出回路１１からの階調変換信号ｃとが入力される制御回路１２と、発光時間検出回路１１からの電圧制御信号ｄが入力される電圧制御回路１３と、制御回路１２及び電圧制御回路１３の各出力信号が供給されるデータ線駆動回路１４と、走査線駆動回路１５と、表示パネル１６とからなる。表示パネル１６は従来の表示パネル８と同様に、図６に示したように、縦方向に等間隔で配列されたｎ本のデータ線電極２と、横方向に等間隔で配列されたｍ本の走査線電極４の各交差部に表示画素として有機ＥＬ素子が接続配置されたマトリクス型の表示パネルである。また、本実施の形態は、複数の走査線電極４に選択電圧を走査線電極単位で順次に供給すると共に、複数のデータ線電極２に表示する映像信号の各画素の輝度に対応してパルス幅変調された階調信号を供給し、選択電圧と階調信号が同時に供給されたデータ線電極と走査線電極の交差部に接続された有機ＥＬ素子を発光させる線順次パルス幅変調方式の表示装置である。

次に、本実施の形態の動作について説明する。発光時間検出回路１１は表示パネル１６の１走査線分以上のメモリを搭載しており、入力端子５から入力される映像信号の少なくとも１走査線分の映像信号を、入力端子６から入力される制御信号に同期してそのメモリに蓄積する。１走査線分の映像信号の上記メモリへの蓄積完了時に、発光時間検出回路１１は、その１走査線内の最大発光輝度を検出し、検出した最大発光輝度を示す階調変換信号ｃを生成して制御回路１２に供給する。また、これと同時に、発光時間検出回路１１は、上記の検出最大発光輝度に対応した電圧制御信号ｄを生成して電圧制御回路１３に供給する。発光時間検出回路１１は上記の動作を、入力映像信号の１走査線期間単位で繰り返す。

制御回路１２は、発光時間検出回路１１から供給された階調変換信号ｃに基づいて、発光時間検出回路１１で検出された１走査線の最大発光輝度の画素を最大発光時間（すなわち、点灯率１００％）とするパルス幅とし、それに伴い、その１走査線の他の画素のそれぞれについては、画素毎に最大発光輝度の画素を点灯率１００％としたのに対応した比率のパルス幅に変換した制御信号ｅを生成してデータ線駆動回路１４に供給すると共に、１走査線期間毎の制御信号ｇを走査線駆動回路１５に供給する。データ線駆動回路１４は、上記の制御信号ｅにより、走査線毎にデータ線電極の最大瞬時電流が変化し、それに伴い各走査線において階調にばらつきが生じないように、各走査線の最大発光輝度に応じて各画素に対応したデータ線電極の瞬時電流が制御される。

一方、電圧制御回路１３では発光時間検出回路１１から供給された電圧制御信号ｄに基づいて、図２に示した点灯率対電圧特性に従った電圧制御を行う。すなわち、上記の電圧制御信号ｄは、１走査線内において検出した最大発光輝度に対応した点灯率を示しており、電圧制御回路１３は、図２に示した特性から上記最大輝度の点灯率に対応した電圧値の駆動電圧ｆを生成して、データ線駆動回路１４及び走査線駆動回路１５に供給する。これにより、１走査線の各画素に接続された表示パネル１６の走査線電極は、その１走査線において最大輝度の点灯率に対応した駆動電圧が印加される。

例えば、表示パネル１６が、６本（ｎ＝６）のデータ線電極２と、６本（ｍ＝６）の走査線電極４とからなるものとし、図３に示すように、そのうちの３本目の走査線電極の走査時（走査ラインが「走査３」の時）に、６本のデータ線電極２に接続された各画素に別々に印加される輝度データがそれぞれ「５」、「４」、「１２」、「１５」、「７」、「３」であるものとすると、この１走査線では、最大発光輝度が「１５」である。

ここで、表示パネル１６の各画素は、発光輝度が「１５」の場合は、図４（Ａ）に示すリセット信号の後、同図（Ｂ）に示す階調信号に同期して、同図（Ｃ）に模式的に示すように、リセット信号の直後から階調信号の１５パルス目の直前までの期間点灯するように、瞬時電流１００％でパルス幅制御される。この場合の点灯率は５０％である。因みに、点灯率１００％は、リセット信号入力直後から次のリセット信号が入力される直前までの期間点灯される場合であり、点灯率０％は点灯されない場合であり、点灯率は１走査線期間中の点灯時間である。

上記の例のように、１走査線の最大発光輝度が「１５」の画素に対しては、点灯率５０％のパルス幅制御が行われるのであるが、本実施の形態では、この最大発光輝度が「１５」の画素に対しては点灯率１００％、瞬時電流５０％にするようにパルス幅制御する。これにより、最大発光輝度が「１５」の画素は、図４（Ｄ）に示すリセット信号の後、同図（Ｅ）に示す階調信号に同期して、同図（Ｆ）に模式的に示すように、リセット信号入力直後から次のリセット信号が入力される直前までの期間点灯される。

なお、この点灯率の変換により、最大発光輝度が「１５」の画素以外の同じ走査線の他の５つの画素に対しても、各画素の点灯率に対して同じ割合での点灯率の変換が行われ、同じ走査線において階調にばらつきが生じないようにされる。

一方、この走査ライン「走査３」の１走査線期間では、最大発光輝度が「１５」で、その変換前の点灯率が５０％であるので、図２に示した特性から１０.５Ｖ程度の駆動電圧が走査ライン「走査３」の６画素に共通に印加される。

このように、本実施の形態では、１走査線毎にその走査線内の最大発光輝度に対応した点灯率の駆動電圧をその走査線の各画素に共通に印加すると共に、その走査線内の最大発光輝度の画素の点灯率を１００％とすると共に他の画素についても同じ割合で点灯率を可変するようにしたため、常に最大点灯率の駆動電圧を印加するのではなく、１走査線における最大輝度の点灯率に対応した駆動電圧を印加することができ、これにより消費電力を低減できる。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図２の電圧曲線は各有機ＥＬ素子の電流−電圧特性により異なる。また、上記の実施の形態では、走査線内の最大発光輝度の画素の点灯率を１００％としたが、予め設定した１００％以外の所定の点灯率でもよい。

本発明のパッシブマトリクス型表示装置の一実施の形態のブロック図である。 本発明において用いられる有機ＥＬ素子の点灯率と駆動電圧との関係の一例を示す特性図である。 本発明における表示パネルの走査ラインと輝度データとの関係の一例を示す図である。 本発明の要部の動作を説明するタイミングチャートである。 有機ＥＬ素子の電流−電圧特性の一例を示す図である。 パッシブマトリクス型表示パネルの構成の一例を示す図である。 従来のパッシブマトリクス型表示装置の一例のブロック図である。 従来装置における輝度に対する電圧制御を説明する特性図である。

符号の説明

５ 映像信号入力端子
６ 制御信号入力端子
１１ 発光時間検出回路
１２ 制御回路
１３ 電圧制御回路
１４ データ線駆動回路
１５ 走査線駆動回路
１６ 表示パネル

Claims (2)

1. 互いに直交して縦横に配列された複数のデータ線電極と複数の走査線電極との各交差部に各画素を構成する有機ＥＬ素子がこれらの電極と接続して配置され、前記複数の走査線電極に選択電圧を走査線電極単位で順次に供給すると共に、前記複数のデータ線電極に表示する映像信号の各画素の輝度に対応してパルス幅変調された階調信号を供給し、前記選択電圧と前記階調信号が同時に供給された前記データ線電極と前記走査線電極の交差部に接続された前記有機ＥＬ素子を発光させる線順次パルス幅変調方式のパッシブマトリクス型表示装置において、
   前記映像信号を入力として受け、１走査線毎にその１走査線における最大発光輝度を検出する最大発光輝度検出手段と、
   検出された前記最大発光輝度に対応した、１走査線期間内での前記有機ＥＬ素子による画素の点灯期間を示す点灯率の駆動電圧を生成し、その駆動電圧を前記最大発光輝度が検出された走査線の前記走査線電極に印加する駆動電圧生成・印加手段と、
   検出された前記最大発光輝度の画素の前記点灯率を、予め定めた所定の点灯率とするために、前記パルス幅変調された信号のパルス幅を変更する点灯率制御手段と
   を有することを特徴とするパッシブマトリクス型表示装置。
2. 前記点灯率制御手段は、検出された前記最大発光輝度の画素の前記点灯率を前記所定の点灯率に変更すると共に、該最大発光輝度の画素と同じ走査線の他の複数の画素の各点灯率を、前記最大発光輝度の画素の点灯率を前記所定の点灯率に変更したときと同じ割合で変更することを特徴とする請求項１記載のパッシブマトリクス型表示装置。
   

Images