JP2008129183A - エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法及びエレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents

エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法及びエレクトロルミネッセンス表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】EL表示装置の表示ばらつきをリアルタイムで検出して補正する。
【解決手段】映像信号の水平又は垂直ブランキング期間において、EL素子に供給する駆動電流を制御するための素子駆動トランジスタをその飽和領域で動作させ、かつ、EL素子を発光レベルとしたときのカソード電流を検出する。また、このカソード電流検出値に基づいて、各画素に供給するデータ信号を補正することで、高速の表示ばらつき検査と、高精度の表示ばらつき補正を可能とする。
【選択図】図8

Description

エレクトロルミネッセンス素子を各画素に有する表示装置、特にその表示ばらつきの補正に関する。
自発光素子であるエレクトロルミネッセンス素子(以下EL素子という)を各画素の表示素子に採用したEL表示装置は、次世代の平面表示装置として期待され、研究開発が行われている。
このようなEL表示装置は、ガラスやプラスチックなどの基板上にEL素子及びこのEL素子を画素毎に駆動するための薄膜トランジスタ(TFT)などを形成したELパネルを作成した後、幾度かの検査を経て製品として出荷されることとなる。
各画素にTFTを備える現在のアクティブマトリクス型EL表示装置において、このTFTに起因した表示ムラ、特にTFTのしきい値Vthのばらつきに起因してEL素子の輝度ばらつきが生じ、歩留まり低下の大きな要因となっている。このような製品の歩留まりの向上は、非常に重要であり、素子設計、材料、製造方法等の改良によって表示欠陥や表示ムラ(表示ばらつき)を低減することが要求されると共に、下記特許文献1などにおいて表示ムラなどが発生した場合にはこれを補正することにより良品パネルとする試みがなされている。
特許文献1では、ELパネルを発光させてその輝度のばらつきを測定し、画素に供給するデータ信号(映像信号)を補正している。また、他の方法として、各画素に、EL素子に流す電流を制御する素子駆動トランジスタのVthのばらつきを補正する回路を組み込むことが提案されている。
特開2005−316408号
特許文献1のようにELパネルを発光させ、これをカメラで撮像して輝度ばらつきを測定する方法は、出荷後においては実行することができず、パネルの経時変化などに対応した補正を実行することは不可能である。また、ELパネルが高精細化して画素数が増大すると、各画素毎にその輝度ばらつきを測定するには測定及び補正対象が多く、カメラの高解像度化、補正情報の格納部の容量拡大などが必要となる。
また、Vth補償用の回路素子を画素に組み込まない場合であっても、TFTのVthのばらつきに起因した表示ムラを補正したいという要求は非常に強い。
本発明は、装置出荷後においても正確にかつ効率的にEL表示装置の表示ばらつきを測定し、その表示ばらつきの補正を可能とすることを目的とする。
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法であって、前記表示装置は、表示部にマトリクス配置された画素を備え、各画素は、ダイオード構造のエレクトロルミネッセンス素子と、該エレクトロルミネッセンス素子に接続され、該エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流を制御するための素子駆動トランジスタと、を備え、ブランキング期間において、所定の検査行の画素に、検査用信号として、前記エレクトロルミネッセンス素子を発光レベルとする検査用オン表示信号を供給し、かつ、前記素子駆動トランジスタを該トランジスタの飽和領域で動作させて、前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流を検出し、該カソード電流の値に基づいて、対応する画素に供給する前記データ信号を補正する。
本発明の他の態様では、エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法であって、前記表示装置は、表示部にマトリクス配置された画素を備え、各画素は、ダイオード構造のエレクトロルミネッセンス素子と、該エレクトロルミネッセンス素子に接続され、該エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流を制御するための素子駆動トランジスタと、を備え、ブランキング期間において、所定の検査行の画素に対し、該画素の前記素子駆動トランジスタを該トランジスタの飽和領域で動作させ、かつ、検査用信号として、該画素に、前記エレクトロルミネッセンス素子を発光レベルとする検査用オン表示信号と、前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光レベルとする検査用オフ表示信号と、を供給し、前記検査用オン表示信号に応じた前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流と、前記検査用オフ表示信号に応じた前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流とのオンオフ電流差を検出し、前記オンオフ電流差を基準値と比較して、動作させた画素の特性ばらつきを検出し、前記検出した特性ばらつきに応じて、対応する画素に供給する前記データ信号を補正する。
本発明の他の態様では、上記エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法において、前記ブランキング期間は、水平ブランキング期間又は垂直ブランキング期間であり、所定のブランキング期間中に、前記検査行の各画素に前記検査用信号を供給し、該ブランキング期間が終了する前に、前記検査行の各画素に前記検査用信号が供給される前に保持されていたデータ信号を再書き込みする。
本発明の他の態様では、上記駆動方法において、前記各画素には、表示データに応じて前記素子駆動トランジスタのゲート電位を保持するための保持容量を備え、前記保持容量の第1電極は前記素子駆動トランジスタのゲートに接続され、該保持容量の第2電極は、行毎に設けられた容量ラインに接続されており、前記ブランキング期間において、前記検査行の画素に対し、前記検査用信号の供給後、該ブランキング期間の終了までに、前記検査用信号の供給前における該画素のデータ信号を該画素に供給し、前記検査行の画素の容量ラインの電位は、前記検査用信号の書き込み期間中に、前記素子駆動トランジスタを非動作とする第1電位とし、該ブランキング期間の終了までの前記データ信号の再書き込み期間中に、前記素子駆動トランジスタを動作可能とする第2電位とする。
本発明の他の態様では、上記駆動方法において、前記ブランキング期間、前記表示部の前記検査行以外の全行の容量ラインは、前記第1電位に固定する。
本発明の他の態様では、上記駆動方法において、前記表示装置は、前記各画素の前記エレクトロルミネッセンス素子のアノード電極側に駆動電力を供給するための駆動電源ラインを、行毎に有し、前記検査行の画素に対し、前記検査用信号の供給後、該ブランキング期間の終了までに、前記検査用信号の供給前における該画素の表示信号を該画素に供給し、前記検査行の前記駆動電源ラインのみ、前記ブランキング期間の前記表示信号の再書き込み期間中において、前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光とするための電源電位とする。
本発明の他の態様では、エレクトロルミネッセンス表示装置であって、マトリクス配置された複数の画素を備える表示部と、外部より供給される映像信号に基づいて前記表示部の動作を制御するための駆動部とを備え、前記駆動部は、前記表示部の行方向の駆動及び列方向の駆動を行うドライバと、各画素での表示ばらつきの検査結果を検出するばらつき検出部と、表示ばらつきを補正するための補正部と、を備え、前記表示部の前記複数の画素のそれぞれは、ダイオード構造のエレクトロルミネッセンス素子と、該エレクトロルミネッセンス素子に接続され、該エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流を制御するための素子駆動トランジスタと、を備え、前記ばらつき検出部は、検査行の画素に供給する検査用信号を発生して該画素に供給する検査用信号発生部と、前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流を検出する電流検出アンプを備え、ブランキング期間中に、前記ドライバによって所定の検査行の画素が選択され、かつ、該画素にそのエレクトロルミネッセンス素子を発光レベルとする検査用オン表示信号を、検査用信号として供給した時の前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流を、前記電流アンプが検出し、前記補正部は、前記検出したカソード電流値に応じ、外部から供給される映像信号に対する補正を実行する。
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記検査用信号発生部は、前記ブランキング期間中、前記検査用信号として、前記検査用オン表示信号と、さらに前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光レベルとする検査用オフ表示信号とを前記検査行の画素に対して供給し、前記電流検出アンプは、前記検査用オン表示信号の印加時のオンカソード電流及び前記検査用オフ表示信号印加時のオフカソード電流を検出し、前記補正部は、検出された前記オンカソード電流と前記オフカソード電流との電流差に応じて補正を行う。
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記表示部には、列毎に、前記各画素の前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電極にカソード電源を供給するためのカソード電源ラインが設けられ、前記電流検出アンプは、前記カソード電源ラインから前記ブランキング期間中に得られるカソード電流を検出する。
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記複数の画素のそれぞれは、さらに、前記素子駆動トランジスタのゲート電位を保持するための保持容量を備え、前記保持容量の第1電極は、前記素子駆動トランジスタのゲートに接続され、該保持容量の第2電極は、行毎に設けられた容量ラインに接続されており、前記駆動部は、容量ライン制御部を備え、該容量ライン制御部は、前記ブランキング期間における前記検査用信号の書き込み期間中に、前記検査行の容量ラインの電位を、前記素子駆動トランジスタのゲート電位を非動作とする第1電位とし、該ブランキング期間の終了までの前記データ信号の再書き込み期間中に、前記検査行の容量ラインの電位を、前記素子駆動トランジスタを動作可能とする第2電位とする。
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記容量ライン制御部は、さらに、前記ブランキング期間、前記表示部の前記検査行以外の全行の容量ラインの電位を前記第1電位に固定する。
本発明の他の態様では、表示装置において、前記表示部には、前記エレクトロルミネッセンス素子のアノード電極側に駆動電力を供給するための駆動電源ラインが、行毎に設けられ、前記駆動部は、駆動電源制御部を備え、該駆動電源制御部は、前記検査行の前記駆動電源ラインのみ、前記ブランキング期間の前記データ信号の再書き込み期間中において、前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光とするための電源電位に制御する。
本発明では、映像信号のブランキング期間において、各画素に設けられEL素子を駆動する素子駆動トランジスタを飽和領域で動作させてEL素子を発光させ、その際のEL素子のカソード電流を測定する。EL素子において、素子に流れる電流と発光輝度には相関関係があり、カソード電流を測定することでEL素子の表示ばらつきを検出することができる。さらに、この検出を通常表示動作の間のブランキング期間に実行するので、表示装置の出荷後における後発的な表示ばらつき(表示ムラ)が発生しても、リアルタイムでこれを補正することができる。
また、測定対象が発光輝度ではなくカソード電流であるため簡易な構成で測定することが可能である。さらに、EL素子をオンオフさせてその時のオンオフ電流値を測定すれば、オフ電流を基準として正確にオン電流を知ることができ、正確で高速な測定及び補正処理が容易となる。
以下、図面を用いてこの発明の最良の実施の形態(以下、実施形態という)について説明する。
[検出原理]
本実施形態において、表示装置は、具体的にはアクティブマトリクス型の有機EL表示装置であり、複数の画素を備える表示部がELパネル100に形成されている。図1は、この実施形態に係るアクティブマトリクス型EL表示装置の等価回路の一例を示す図である。ELパネル100の表示部には、マトリクス状に複数の画素が配置され、マトリクスの水平(H)走査方向(行方向)には、順次選択信号が出力される選択ライン(ゲートラインGL)10が形成されており、垂直(V)走査方向(列方向)には、データ信号(Vsig)が出力されるデータライン12(DL)と、被駆動素子である有機EL素子(以下、単に「EL素子」という)18に、駆動電源PVDDを供給するための電源ライン16(VL)が形成されている。
各画素は、概ねこれらのラインによって区画される領域に設けられており、各画素は、被駆動素子としてEL素子18を備え、また、nチャネルのTFTより構成された選択トランジスタTr1(以下、「選択Tr1」)、保持容量Cs、pチャネルのTFTより構成された素子駆動トランジスタTr2(以下、「素子駆動Tr2」)が設けられている。
選択Tr1は、そのドレインが垂直走査方向に並ぶ各画素にデータ電圧(Vsig)を供給するデータライン12に接続され、ゲートが1水平走査ライン上に並ぶ画素を選択するためのゲートライン10に接続され、そのソースは素子駆動Tr2のゲートに接続されている。
また、素子駆動Tr2のソースは電源ライン16に接続され、ドレインはEL素子18のアノードに接続されている。EL素子のカソードは各画素共通で形成され、カソード電源CVに接続されている。
EL素子18は、ダイオード構造で下部電極と上部電極の間に発光素子層を備える。発光素子層は、例えば少なくとも有機発光材料を含む発光層を備え、発光素子層に用いる材料特性などにより、単層構造や、2層、3層あるいは4層以上の多層構造を採用することができる。本実施形態では、下部電極が画素毎に個別形状にパターニングされ上記アノードとして機能し、素子駆動Tr2に接続されている。また、上部電極が複数の画素に共通でカソードとして機能する。
画素毎に上記のような回路構成を備えるアクティブマトリクス型EL表示装置において、素子駆動Tr2の動作しきい値Vthがばらつくと、同一のデータ信号を各画素に供給しても、EL素子には駆動電源PVDDから同一の電流が供給されず、これが輝度ばらつき(表示ばらつき)の原因となる。
図2は、素子駆動Tr2の特性ばらつき(電流供給特性のばらつき、例えば、動作しきい値Vthのばらつき)が生じた場合の画素の等価回路と、素子駆動Tr2及びEL素子のVds−Ids特性とを示している。素子駆動Tr2の動作しきい値Vthがばらついた場合、回路的には、図2(b)に示すように、素子駆動Tr2のドレイン側に正常よりも大きな抵抗又は小さな抵抗が接続されたことと見なすことができる。よって、EL素子が流す電流(本実施形態では、カソード電流Icv)特性は、正常画素と変わらないが、実際にEL素子に流れる電流は素子駆動Tr2の特性ばらつきに応じて変化することとなる。
素子駆動Tr2への印加電圧がVgs−Vth<Vdsを満たす場合、素子駆動Tr2は飽和領域で動作する。素子駆動Tr2の動作しきい値Vthが正常画素より高い画素においては、図2(a)に示すように、該トランジスタのドレインソース間電流Idsが、正常のトランジスタよりも小さくなり、EL素子への供給電流量、つまり、EL素子の流す電流は、正常画素よりも小さく(ΔI大)、その結果、この画素の発光輝度は、正常画素の発光輝度よりも低くなり、表示ばらつきとなる。
逆に、素子駆動Tr2の動作しきい値Vthが正常画素より低い画素においては、該トランジスタのドレインソース間電流Idsが、正常のトランジスタよりも大きくなり、EL素子の流す電流は、正常画素より多くなり、発光輝度は高くなる。
なお、素子駆動Tr2への印加電圧が、Vgs−Vth>Vdsを満たす場合、この素子駆動Tr2は線形領域で動作し、この線形領域では、しきい値Vthが高い素子駆動Tr2と低い素子駆動Tr2とで、Vds−Ids特性の差が小さいため、EL素子への供給電流量の差(ΔI)も小さい。このため、EL素子は、素子駆動Tr2の特性ばらつきの有無によらず、概ね同様の発光輝度を示し、線形領域においては特性ばらつきに起因した表示ばらつきを検出することは難しいが、上記のように、素子駆動Tr2を飽和領域で動作させることで、この素子駆動Tr2の特性ばらつきに起因した表示ばらつきを検出することができる。
また、検出した電流値に基づいて、各画素に供給するデータ信号を補正すれば、確実に表示ばらつきを補正することができる。例えば素子駆動Tr2のしきい値の絶対値|Vth|が正常より低い場合、基準のデータ信号を供給したときのEL素子の発光輝度は通常より高くなる。したがって、この場合、しきい値の絶対値|Vth|の基準に対するずれに応じてデータ信号の絶対値|Vsig|を小さくすることにより輝度ばらつきを補正することができる。素子駆動Tr2のしきい値の絶対値|Vth|が正常より高い場合には、しきい値の絶対値|Vth|の基準に対するずれに応じてデータ信号の絶対値|Vsig|を大きくすることにより輝度ばらつきを補正することができる。
なお、以上の画素回路では、素子駆動トランジスタとして、pチャネルのTFTを採用したが、nチャネルのTFTを用いてもよい。さらに、以上の画素回路では、1画素について、トランジスタとして、選択トランジスタと駆動トランジスタの2つのトランジスタを備える構成を採用した例を説明したが、トランジスタが2つのタイプ及び上記回路構成には限られない。
本実施形態では、以上のように各画素の素子駆動Trの特性ばらつきに起因したEL素子の輝度ばらつきをEL素子のカソード電流から検出し、これを補正する。そして、この電流検出(ばらつき検出)及び補正を、表示装置の通常動作時において、映像信号の1ブランキング期間中に実行する。
より具体的には、カソード電流の検出処理は、映像信号の1ブランキング期間中において、表示部の所定の1行を検査行として選択し、対応する画素に検査用信号を供給し、その画素のEL素子のカソード電極からカソード端子に流れ出るカソード電流Icvを検出する。ブランキング期間は、垂直ブランキング期間又は水平ブランキング期間である。駆動方式としては、詳しくは後述するが、以下のような方式が採用可能である。
(駆動方式1)カソード電極が全画素共通の共通電極で、水平ブランキング期間中にカソード電流検出を実行する場合
y行x列マトリクスのELパネル100に対し、1水平ブランキング期間に所定の1検査行(n行目)を選択し、かつ所定の1列(k列目)の画素に検査用信号を供給してそのときのカソード電流を検出する。この作業を順次選択行を変更して繰り返すことで1フレーム(1垂直(V)走査)期間でk列目の全画素についてのカソード電流検出を実行することができる。この処理を全列に対して実行することで、ELパネル100の全画素に対する検出処理が完了する。ELパネル100がVGA型のサイズである場合、480行×640列の画素が存在し、上記方式では、1フレーム60Hzで、合計約10.7秒(=1/60秒×640列)で全画素についてのカソード電流検出が実行できる。
(駆動方式2)カソード電極が全画素共通で、垂直ブランキング期間中にカソード電流検出を実行した場合
1垂直ブランキング期間中、所定の1検査行(n行目)に属する全画素に、順次、検査用信号を供給し、そのときのカソード電流を検出する。この手順を垂直ブランキング期間毎に検査行を変更して実行し全行に対して行うことで、全画素のカソード電流を得る。この方式では、上記同様のVGAパネルの場合、合計約8秒(=1/60秒×480行)で全画素についてのカソード電流検出が実行できる。
(駆動方式3)カソード電極が列毎に分割され、垂直ブランキング期間中にカソード電流の検出を実行した場合
1垂直ブランキング期間中に所定の1検査行(n行目)の全画素に、それぞれ検査用信号を供給し、各列におけるカソード電流を検出する。この手順を垂直ブランキング期間毎に検査行を変更して実行し全行に対して行うことで、全画素のカソード電流を得る。この方式では、上記同様のVGAパネルの場合、合計約8秒(=1/60秒×480行)で全画素についてのカソード電流検出が実行できる。
なお、ドライバ部分の駆動能力(駆動速度)が十分であれば、水平ブランキング期間中に所定の1行に属する全画素に対して検査用信号を供給し、各列のカソード電極からその電流を検出することも可能である。この場合には、1フレーム期間で全画素についてのカソード電流を測定することができる。
[装置構成例]
次に、本実施形態に係るばらつき補正機能を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置の構成例について図3及び図4を参照して説明する。図3は、エレクトロルミネッセンス表示装置の全体的な構成の一例を示している。この表示装置は、上述のような画素を備える表示部が形成されたELパネル100と、表示部での表示及び動作を制御する駆動部200を備え、駆動部200は、概略して、表示制御部210と、ばらつき検出部300を備える。
また、表示制御部210は、信号処理部230、ばらつき補正部250、タイミング信号作成(T/C)部240、ドライバ220等を有する。
信号処理部230は、外部からのカラー映像信号をELパネル100における表示に適した表示データ信号を作成し、タイミング信号作成部240は、外部から供給されるドットクロック(DOTCLK)、同期信号(Hsync、Vsync)などに基づいて、H方向、V方向のクロックCKH、CKV、水平、垂直スタート信号STH、STV等、表示部で必要な各種タイミング信号を作成する。ばらつき補正部250は、ばらつき検出部300から供給される補正データを利用して映像信号を駆動対象であるELパネルの特性に合わせて補正する。
ドライバ220は、タイミング信号作成部240から得られる各種タイミング信号に基づいてELパネル100をH方向、V方向に駆動する信号を作成して画素に供給すると共に、ばらつき補正部250から供給される補正後の映像信号を対応する各画素にデータ信号(Vsig)を供給する。なお、ドライバ220は、図1に例示するように表示部のH(行)方向の駆動を制御するHドライバ220H及びV(列)方向の駆動を制御するVドライバ220Vを備える。図1に示すように、このHドライバ220H及びVドライバ220Vは、ELパネル100の表示領域の周辺に、図1の画素回路と同様にパネル基板上に内蔵させることもできるし、ELパネル100とは別に図3の駆動部200と一緒又は別の集積回路(IC)によって構成することも可能である。
ばらつき検出部300は、ELパネル100の通常使用環境下におけるブランキング期間に表示ばらつきを検出して補正値を得るための動作をしており、図3の例では、ばらつき検査を制御する検査制御部310、検査用信号を発生しELパネルの検査行の画素に供給するための検査用信号発生回路320、上記検査用信号を供給した際にカソード電極から得られるカソード電流を検出するカソード電流検出部330、カソード電流検出結果を記憶するメモリ340、検出されたカソード電流に基づいて補正データを作成する補正データ作成部350等を備える。また、検査時において、検査行の画素を選択し、検査するために必要な選択信号の作成や、後述するような所定ラインの電位制御のための制御信号発生回路は、ドライバ220内に組み込んで検査制御部310の制御に応じて実行させることができる。なお、この構成は、専用の検査用の制御信号発生回路によって実行しても良いし、検査制御部310が実行しても良い。
図4は、図3の駆動部200のより具体的な構成の一部を示す。カソード電流検出部330は、電流検出アンプ332とアナログデジタル(AD)変換部334を有する。電流検出アンプ332は、図4の例では、アンプの出力と電流入力側との間に抵抗Rを備え、ELパネルのカソード電極端子Tcvから得られるカソード電流Icvを、このカソード電流Icvが抵抗Rに流れて生ずる電圧[IR]と基準電圧Vrefとに基づき、[Vref+IR]で表される電流検出データ(電圧データ)として得る。AD変換部334は、電流検出アンプ332で得られた電流検出データを所定ビット数のデジタル信号に変換する。
この検出データは、メモリ340に供給されて記憶される。ここで、上記AD変換部334は、カソード電流の検出については必須の構成ではないが、メモリ340において検出データをデジタル信号に変換することにより、この検出データのメモリ340への書き込みと、この検出データを利用した補正データの作成を迅速に実行することを可能とする。
検査用信号としては、EL素子の発光を発光レベルとする検査用オン表示信号を供給することで、原理的に素子駆動Tr2のしきい値ばらつきに応じた表示ムラを検出することができる。しかし、後述するように、検査用信号として、上記検査用オン表示信号と、さらにEL素子を非発光レベルとする検査用オフ表示信号とを検査行の画素に対して供給し、検査用オン表示信号の印加時のオンカソード電流及び前記検査用オフ表示信号印加時のオフカソード電流を検出し、その差ΔIcvを求めることで、検査の高速化及び検査の高精度化を図ることが可能となる。これは、オフカソード電流Icvoffを測定し、このIcvoffを基準としてオン表示信号の時のオンカソード電流Icvonを相対的に把握できるため、オンカソード電流Icvonの絶対値を正確に判断する必要や、別途基準となるオフカソード電流Icvoffを測定する必要がないからである。つまり、オンカソード電流とオフカソード電流との差分(カソード電流差)を用いることで、上記電流検出アンプ332の特性ばらつきなどの影響をこのカソード電流差からキャンセルすることができ、また、オンカソード電流値の絶対値を判定するための基準値を必要としないためである。具体的には、Vref+Icvon*R と、Vref+Icvoff*Rをそれぞれ読み取り、AD変換部334でデジタル変換し、両者を引き算することで、最終的に(Icvon−Icvoff)*Rを求め、ΔIcv=Icvon−Icvoffを得ることができる。
メモリ340には、上記(駆動方式1)〜(駆動方式3)に説明したように、例えば10秒程度で全画素についてのカソード電流検出データが蓄積され、メモリ340はこの全画素についてのカソード電流検出データを少なくとも次に全画素について新しいカソード電流検出データを得るまで格納しておく。
補正データ作成部350は、メモリ340に蓄積された画素毎のカソード電流検出データに基づいて、映像信号に対し、各画素の素子駆動Tr2の特性ばらつきに起因した表示ばらつきを補正するための補正データを作成する。
例えば、図5に示すように、EL素子を発光状態とする同一の検査用信号を印加した場合、測定対象の画素の素子駆動Tr2のしきい値Vthが正常の素子駆動Tr2のしきい値Vthよりも高圧側にシフトしている場合(図中の一点鎖線)、得られるカソード電流は、正常画素がIcvaであるのに対し、シフトした画素ではIcvbとなる。
そこで、補正データ作成部350は、図5に示すように、素子駆動Tr2の動作しきい値Vthが正常なTFTよりもずれている場合、カソード電流検出データからその動作しきい値Vthのずれを補償する補正データを求める。概念的には、この補正データにより、図5において点線で示す特性のように動作しきい値Vthのずれ分に応じて各画素に供給するデータ信号の電圧をシフトさせることとなる。
ここで、データ信号の電圧をシフトさせるための補正データの作成方法の一例を説明する。まず、各画素の動作しきい値の基準からのずれは、下記式(1)によって求めることができる。
Figure 2008129183
式(1)において、Vth(i)、V(Icv) 、Vsigonおよびγは、以下のように定義される。
Vth(i):検査対象画素の動作しきい値ずれ
V(ΔIcv):検査対象画素のオンオフカソード電流値(電圧データ)
V(ΔIcvref):基準オンオフカソード電流値(電圧データ)
Vsigon:検査用オン表示信号の階調レベル
γ:表示パネルの発光効率特性(定数値)
検査用オン表示信号の階調レベル[Vsigon]を、例えば240(0〜255)に設定した場合、この階調レベル240、検査対象画素のオンオフカソード電流値[V(ΔIcv)]、基準のオンオフカソード電流値[V(ΔIcvref)]、定数の発光効率特性γに基づいて、上記式(1)から各画素の基準に対する動作しきい値ずれVth(i)を求めることができる。例えば、A〜Eの画素について、以下のようにそれぞれ基準からのしきい値ずれ量Vth(i)が得られたとする。
Vth(A)=0
Vth(B)=13.4
Vth(C)=17.0
Vth(D)=3.2
Vth(E)=20.7
上記例では、画素Eのしきい値Vthずれが最大であり、各画素に同一階調レベルのデータ信号を供給すると、画素Eが表示部の中で最も低輝度で発光することとなる。一方で、各画素に供給できるデータ信号の最大値には限度がある。そこで、このVth(i)maxの画素Eを基準にデータ信号の最大値Vsigmaxを決定する。つまり、得られた各画素のVth(i)の中から、最大値Vth(i)maxを求め、このVth(i)maxに対する他の画素のVthの差ΔVth(i)をそれぞれ得る。さらに、その画素に供給すべきデータ信号の最大値Vsigmax(i)として、Vsigmaxから得られたΔVth(i)を減算することで求め[Vsigmax−ΔVth(i)]、後述する式(2)の補正値を反映した初期補正データRSFT(init)としてばらつき補正部250に供給する。
なお、以上のようにして補正データ作成部350で作成された各画素の初期補正データは、例えば図3に示す補正値記憶部280などに記憶される。
ばらつき補正部250は、新しい補正データが得られるまでは、この記憶されている補正データを用い、信号処理部230から供給される映像信号に対して、各画素毎にばらつき補正を実行する(2次元表示ムラ補正)。
信号処理部230は、外部からのカラー映像信号をELパネル100での表示に適した表示信号にするための信号処理回路であり、一例として図4に示すような構成を有する。シリアル・パラレル変換部232は、外部から供給される映像信号をパラレルデータに変換し、得られたパラレル映像信号は、マトリクス変換部236に供給される。マトリクス変換部236において、外部から供給される映像信号がYUV形式の場合には、ELパネルの表示する色調に応じたオフセット処理が行われる。なお、Yは輝度信号、Uは輝度信号と青色成分の差、Vは輝度信号と赤色成分の差であり、YUV形式は、この3つの情報で色を表している。また、マトリクス変換部236は、パラレル映像信号をこのELパネル100に適した形式への間引きなどの変換処理を行う。また、併せて、色空間補正、ブライト・コントラスト補正なども実行する。さらにガンマ値設定部238が、マトリクス変換部236からの映像信号に対し、ELパネル100に応じたγ値の設定(ガンマ補正)を行い、ガンマ補正後の映像信号が上記ばらつき補正部250に供給される。
ここで、ばらつき補正部250では、一例として下記式(2)
Figure 2008129183
を用いて二次元表示ムラ補正を実行する。式(2)において、RSFT(init)は、補正データ作成部350において求められた補正値を反映した初期補正データである(工場出荷前に各画素についての補正データが存在する場合にはその補正データも反映した値である)。Rinは、信号処理部230から供給される入力映像信号で、ここでは、9ビットデータであり、0〜511のいずれかの値を備える。ADJ_SFTは、補正値調整(重み付け)パラメータであり、R_SFTは、二次元表示ムラ補正後の表示データである。
図5から理解できるように、素子駆動Tr2の動作しきい値Vthにずれが生じた場合、このTFTの特性カーブの傾きβは、正常なTFTの特性カーブの傾きとは異なる。したがって、図6に示したようにデータ信号を単純にVthのずれ分だけシフトするのみでは、正確な階調表現をすることができない。そこで、ばらつき補正部250では、上記式(2)等を用いて、傾きβ、つまり、上記式(2)の重み付けパラメータを考慮して実映像信号の値(輝度レベル)に応じて最適な補正を施し、正常のTFT特性に合ったカソード電流がEL素子に流れるように調整する。このような補正により、単純なΔVthのシフト補正だけの場合にTFT特性の傾きの違いに起因して生ずる低階調側の白うき(高階調側へのずれ)等を、確実に防止できる。
以上のようにして二次元表示ムラ補正が施された映像信号は、デジタルアナログ(DA)変換部260に供給され、ここで各画素に供給するためのアナログデータ信号に変換される。このアナログデータ信号は、表示部の対応するデータライン12に出力すべきデータであり、パネル100に設けられたビデオ線に出力され、Vドライバ220Vの制御に従って対応するデータライン12に供給される。なお、ばらつき補正部250は、信号処理部230から供給されるデータ信号から消費電力を推測し、ELパネル100のピーク電流を最適制御するためのACL信号を発生し、DA変換部260に供給している。これによりパネル100での過大な消費電流の発生が抑制される。
[駆動方式]
次に、上記原理に基づくカソード電流の検査を実行する表示装置の駆動方法について説明する。以下の駆動方法では、検査行の画素に対し、検査用表示信号Vsigとして、検査用オン表示信号(EL発光)と検査用オフ表示信号(EL非発光)とを連続して印加する高速検査方式を採用した場合を例に説明する。なお、検査用のオン表示信号とオフ表示信号の順番は特に限定されないが、以下の例では、オフ、オンの順番としている。
(駆動方式1)
駆動方式1では、上述のようにカソード電極を全画素共通とし、水平ブランキング期間中にカソード電流の検出を実行する。図7は、y行x列のマトリクスのELパネル100を概念的に示し、図8は、駆動方式1におけるタイミングチャートを示している。
駆動方式1では、1水平ブランキング期間中に所定の1行のk列の画素に検査用信号を供給し、1フレーム期間かけてk列について全行(n行)の画素の検査を行い、さらにこれをy回繰り返すことで全画素についてのカソード電流の検出を行う。
水平スタート信号STHは、1水平走査(1H)期間の開始を示しており、図8に示すようにn行目のSTHの立ち上がりから次行(n+1)目のSTHの立ち上がりまでがn行目の1H期間である。1H期間の最後には、水平(H)ブランキング期間が設けられ、n行目のSTHの立ち上がりからHブランキング期間開始までの間には、通常通りn行目の全画素が選択され、各画素に表示データVsigが書き込まれ、データに応じてEL素子が発光して表示が行われる。なお、EL素子の発光は、基本的に、次のフレームで同じ画素に次フレームのデータ信号が書き込まれるまで維持される。
本方式では、このn行目の1H期間のHブランキングにおいて、所定の1列(k列目)の画素に、データライン12から検査用信号(検査用オフ・オン表示信号)Vsigが供給される。
検査用信号は上述のように対応する画素の素子駆動Tr2を飽和領域で動作させ、かつEL素子を非発光状態及び発光状態とするための所定の振幅の信号であり、カソード電極CVからは図8のカソード電流Icvに示されるような電流が得られ、カソード電流検出部330がこの電流がオンオフカソード電流差ΔIcvとして読み取る。
本方式では、以上のようにしてΔIcvを測定した後、測定対象画素についてこの画素に測定直前まで保持されていたデータ信号Vsigを再度書き込む。これは、1Hブランキング期間にn行目のk列画素に対して検査用信号を書き込むことで、この画素への通常の書き込みデータVsigが失われるため、そのままでは、n行目の1H期間の後、次のフレームでこのn行k列目の画素に新たなデータ信号Vsigが書き込まれるまでの表示ができなくなってしまうためである。
ここで、行毎に設けられている容量ライン14(SC)の電位は、本方式では、ブランキング期間中におけるカソード電流検出を妨げないように、このブラキング期間中、素子駆動Tr2のゲートソース電圧|Vg−PVDD|が、その動作しきい値|Vth|を超えないように、つまり素子駆動Tr2を自発的に動作しない非動作レベルとする第1電位に固定する。これにより、素子駆動Tr2に接続されたEL素子18は非点灯で、カソード電流は発生しない。
図1のように、素子駆動Tr2としてp−ch型TFTが採用されている場合、上記第1電位は所定のHighレベル(例えば、PVDDと同レベル、又は、ゲートライン10のHighレベル)とする。
ここで、以上では、容量ライン14の第1電位について素子駆動Tr2の「非動作レベル」と説明しているが、データライン12から選択Tr1を介して検査用オン信号が素子駆動Tr2のゲートに供給された際、この素子駆動Tr2のゲートには保持容量Csが接続されているから、そのゲート電位Vgは、検査用オン信号の電位と、上記容量ライン14[n]の第1電位によって固定された所定ゲート電位との電位差分だけ変動する。よって、検査用オン信号によって素子駆動Tr2のゲート電位をそのソース電位(PVDD)より十分低くするなるようにすると(Tr2がp−ch型の場合)、素子駆動Tr2は検査用オン信号に応じてEL素子に対応する電流を供給することができる。
容量ライン14のレベルは、Hブランキング期間において、全行について同様に素子駆動Tr2の非動作レベルとすることもできる。しかし、本方式では、検査行であるn行の容量ライン14[n]については、データ信号の再書き込み期間において、その電位を通常書き込み時と同じ第2電位(ここではLowレベル:一例としてGND)に変更し、再書き込みをより確実に行っている。
また、後述する図12のように電源ライン16(PVDD)を行毎に形成し、行毎にその電位を制御可能な回路構成を採用した場合には、図8のように、検査対象であるn行目の電源ライン16[n](PVDDn)について、対応するHブランキング期間中のデータ信号再書き込み期間中に所定のLowレベルに変更することも可能である。検査用信号の書き込み後、この行のPVDD電位をLowレベルとすることで、データ信号再書き込み期間中に、データ信号の書き込みはするが、そのEL素子を非点灯とすることができ、検査の対象でない全画素はHブランキング期間中に非点灯であるのに、検査対象の画素(列)が発光し、検査対象でない画素よりも、その発光期間の分だけ明るく視認されることを防止することができる。
なお、容量ライン14と電源ライン16(PVDD)の電位を上記のように検査行について制御する場合において、少なくともデータ信号の再書き込み期間中には容量ライン14の電位を固定しておくことが好適である。容量ライン14の第1電位から通常の第2電位への変更タイミングは、再書き込み開始前とする。電源ラインの電位の変更は、上述の通り、通常電位から低電位へ変更することで検査用信号の供給によるEL素子の発光を停止させる効果を持つため、表示には無関係な発光期間を短縮する観点からは、やはり再書き込み開始前とすることが好適であるが、再書き込み開始後とすることもできる。
以上、駆動方式1によれば、既に説明したように、VGAパネルの場合に、11秒弱で全画素についてのカソード電流(ΔIcv)を検出することができる。
(駆動方式2)
図9は、駆動方式2に係るタイミングチャートを示している。駆動方式2では、上記図7に示すようにカソード電極が各画素共通で、1垂直ブランキング期間中に1検査行に属する全画素に対するカソード電流検出を実行する。
図9において、垂直スタート信号STVは、1垂直走査(1V)期間の開始を示しており、n回目のSTVの立ち上がりからn+1回目のSTVの立ち上がりまでがnフレーム目の1V期間である。1V期間の最後には、垂直(V)ブランキング期間が設けられている。
STVの立ち上がりからVブランキング開始までの間には、通常通りy行x列のパネルの全画素が選択され、各画素に表示データ信号Vsigが書き込まれ、そのデータ信号に応じてEL素子が発光して表示が行われる。
本方式2では、1Vブランキング期間の開始からn行目の全画素を選択し、n行目の全画素(1列目〜x列目)に対し、データライン12から、順次、検査用信号(オンオフ表示信号)Vsigを供給し、各列選択期間(該当列への検査用信号供給期間)におけるカソード電流検出結果(ΔIcv)を順次得る。全列についての検査用信号の書き込みが終了すると、ブランキング期間の終了までの間に、n行目の全列画素に対し、検査前まで各画素に書き込まれていた表示データ信号を再書き込みする。なお、データライン12が列毎に設けられているので、データ信号再書き込みについては、n行目の全列の画素に対し、同時にそれぞれ表示データ信号を書き込むことが可能である。
また、Vブランキング期間には、上記方式1のHブランキング期間と同様、全行の容量ライン14を素子駆動Tr2の非動作電位に相当する第1電位とし、検査行の容量ライン14[n]についてのみ、検査ブランキング期間の再書き込み期間には、書き込みを容易とするため、第2電位とすることが好適である。
また、方式1と同様に、電源ライン16(PVDD)を行毎に設けた場合には、図9に例示するように検査行の電源ラインPVDDnについては、データ信号の再書き込み期間中のみ所定のLowレベルに変更する制御をしても良い。検査用信号の書き込み後、検査行nの電源ラインPVDDnの電位をLowレベルとすることで、検査用信号の供給によるEL素子の瞬間的な発光期間をより短時間に抑えることができるからである。
以上の駆動方式2によれば、既に説明したように、VGAパネルの場合に、約8秒で全画素についてのカソード電流(ΔIcv)を検出することができる。
(駆動方式3)
次に、図10及び図11を参照して駆動方式3について説明する。本方式では、図10に示すパネル構成例のように、カソード電極を列毎に分割しており、カソード電極ラインCVLがCVL[1]〜CVL[x]だけ設けられている。また、カソード電流の検出は、図11に示すように、n回目の1垂直走査期間の1Vブランキング期間に、1検査行(n行目)を選択し、このn行目の全画素(1列目〜x列目の画素)について、上記列毎のカソード電極ラインCVLを利用して、同時にそれぞれのカソード電流(ΔIcv)を検出する。
また、検査用信号書き込み期間の終了後、上記駆動方式2と同様に、対応するVブランキング期間の終了までの間に、n行目の全画素に対し、それぞれ検査用信号が供給される前に書き込まれていた表示データ信号の書き込みを行う。
また、上記方式2と同様に、容量ライン14の電位制御、及び、電源ライン16(PVDD)を行毎に設けた場合の電源電位制御については、これを実行することが好適である。つまり、容量ライン14については、Vブランキング期間中は第1電位(素子駆動Tr2の非動作電位)とし、検査行の容量ライン14[n]のみ、その検査時のVブランキング期間のデータ信号再書き込み時に第2電位とする。電源ラインについては、検査行の電源ラインPVDDnについてのみ、上記データ信号再書き込み期間中に所定Lowレベルとして検査用信号の供給によるEL素子の発光を停止させる。また、容量ライン14[n]と電源ラインPVDDnの電位変化タイミング、特に容量ライン14[n]の電位変化は、データ信号再書き込み期間中には行わないようにする。
以上の駆動方式3によれば、1V期間に1行分のカソード電流検出が実行でき、上述のように約8秒間で全画素についてのカソード電流検出を実行することができる。なお、本方式では、カソード電極を列毎に分割しているため、駆動方式2と異なり、1列当たりの検査期間は、データ信号再書き込み期間以外を全て用いることができ、各データライン12に検査用信号を出力するための駆動回路の負荷や、電力消費を削減することができる。
ここで、本方式で分割したカソード電極ラインCVL[1]〜CVL[x]は、図10に示すように、それぞれ個別に、COG(Chip On Glass)方式でパネル基板上に搭載された集積化駆動回路(駆動部)200に接続されている。この駆動部200では、例えば、図4に示したような電流検出アンプ332を、各カソード電極ラインCVL[1]〜CVL[x]に1対1で設けることにより、全カソード電極ライン(全列)について同時に、カソード電流を検出することができる。
また、1つの電流検出アンプ332を複数ライン(例えば10ライン)に対応付けることにより、電流検出アンプ数の削減を図ることもでき、アンプ数を削減することで、駆動部の面積削減に貢献することが可能となる。このように複数電源ライン毎に1つの電流検出アンプ332を設けた場合、1アンプに対応付けた電源ライン数(例えば10)だけ、1行に対する画素のカソード電流検出処理を繰り返すことで、図11の動作を実行する駆動部と同じドライバ構成により検査を実行することができる。
もちろん、1Vブランキング期間の検出信号書き込み期間を、1アンプに対する電源ライン数に応じて分割し、1アンプで、対応付けた各電源ラインCVLからのカソード電流を順次検出することで、図11と同様の期間で全画素についてのカソード電流検出を実行することができる。
なお、図10の駆動部200は、カソード電極ラインCVLからのカソード電極の個別検出を行うだけではなく、上述の図3及び図4に示したような機能を備えており、表示部の駆動、ばらつき検出、ばらつき補正等を実行する。さらに、図10には示していないが、図3に示す駆動部200内のドライバ220については、その機能の一部又は全てを、このCOGとは別に、Hドライバ、Vドライバとして、表示部の画素回路と同様にパネル基板上に内蔵形成することも可能である。
さらに、既に説明したが、このようなカソード電極ラインを列毎に設ける駆動方式3は、1水平走査期間内の水平ブランキング期間内にカソード電流検出を実行する方法に採用することも可能である。
図12は、上記駆動方式3を実現可能な画素回路の概略回路構成図を示している。図1に示す回路構成と相違する点は、電源ライン16(PVDD)が、列方向ではなく行方向に、行毎に設けられていること、カソード電極ラインCVLが列毎に設けられていることである。なお、カソード電極ラインCVLは、ELパネル100において、カソード電極が上部電極、アノード電極が下部電極として構成されている場合には、EL層の上に形成するカソード電極を、列毎に分離した形状に形成することで実現することができる。なお、駆動方式1及び2においても、説明したように電源ライン16(PVDD)の電位を行毎に制御する場合には、図12のように電源ライン16を行方向に形成する。
[検査用制御信号発生回路]
図13は、上述の駆動方式3において、カソード電流検査時に、行方向に設けられる各ライン(ゲートライン10、容量ライン14、電源ライン16)を制御するための検査用の制御信号発生回路222を示しており、この回路222は、例えばVドライバ220V等に内蔵することが可能である。また、図14は、図13に示す回路の動作を説明するタイミングチャートである。
検査用制御信号発生のためのシフトレジスタ30は表示部の行数に応じたレジスタFSRを備え、このレジスタFSRには、垂直スタート信号STV、ドットクロック信号などから図示しない回路構成によって作成したフレームスタート信号STF及びフレームクロック信号CKFが供給される。フレームスタート信号STFは、各行の検査開始タイミングを決める信号であり、駆動方式3のように、1Vのブランキング期間に1行のみ選択して検査する場合、パネルの行数(y)フレーム周期で立ち上がる。またフレームクロック信号CKFは、フレームの2倍周期の信号である。
カソード電流検出のシフトレジスタ30は、フレームクロック信号SKFに応じてフレームスタート信号STFを順次次段のレジスタFSRに転送し、各レジスタFSR1、FSR2・・は、対応する行毎の制御信号作成部40[1]、40[2]、、、40[y]に対し、レジスタ出力FSRP1、FSP2、・・・を出力する。
以下、信号作成論理部40の構成及び動作について、信号作成論理部40−1を例に説明する。まず、アンドゲート42[1]には、自段のレジスタFSR1出力と次段のレジスタFSR2の出力が供給され、その論理積FSP1をアンドゲート44[1]の第1入力端子に供給する。このアンドゲート44[1]の第2入力端子には、Vブランキング期間のデータ信号再書き込み期間を示す再書き込み制御信号RWPが供給されており、この再書き込み制御信号RWPは、上記再書き込み期間のみHighレベルとなる。よって、アンドゲート44[1]は、再書き込み制御信号RWPがHighの期間にアンドゲート42[1]からHighレベルの論理積FSP1が出力されると、再書き込み行を選択するための再書き込み用選択信号RW1を発生する。
この再書き込み用選択信号RW1は、オアゲート48[1]の第1入力端子に供給される。オアゲート48[1]の第2入力端子には、通常動作時等に順次ゲートライン10に出力される選択信号が供給されており、この選択信号と、カソード電流検出時において検査行に出力される再書き込み用選択信号RW1との論理和を求め、対応するゲートライン10に選択信号(GL1又はRW1)を出力する。なお、検査用信号(検査用オンオフ信号)Vsigの出力時においては、検査行のゲートライン10に対して選択信号が出力される。よって、例えば1行目が検査行の場合、検査用信号書き込み時にはオアゲート48[1]からHighレベルのGL1が出力され、かつ再書き込み期間には、HighレベルのRW1が出力される。
アンドゲート44[1]の出力RW1は、インバータを介してアンドゲート46[1]の第1入力端子に供給されている。このアンドゲート46[1]は、その第2入力端子には、アンドゲート42[1]の出力FSP1が供給され、第3入力端子にはフレームイネーブル信号FENBの反転信号(容量ライン信号SCに等しい)が供給されている。よって、アンドゲート46[1]は、容量ライン信号がHighレベルで、検査行となった場合には、検出用信号書き込み時間のみHighレベル(第1電位)となる容量ライン信号SC1を発生し、容量ライン14[1]に出力する。
また、アンドゲート44[1]の出力RW1は、電源ライン16(VL)に出力する電源PVDDの電位を制御する駆動電源制御部に供給され、この駆動電源制御部はCMOSゲート50[1]及び52[1]を備える。CMOSゲート50[1]には、そのn−chTFTのゲートに上記RW1が供給され、p−ch型TFTのゲートには、RW1の反転出力が供給されている。よって、このCMOSゲート50[1]は、RW1がHighレベルの時にオン動作し、その入力側端子に接続されているGND電源が出力側端子を介して電源ライン16に接続される。
一方、CMOSゲート52[1]には、そのp−chTFTのゲートに上記RW1が供給され、n−chTFTのゲートには、上記RW1の反転信号が供給されている。したがって、CMOSゲート52[1]は、RW1がLowレベルの時のみオン動作し、その入力端子に供給されているPVDD電源が出力端子を介して電源ライン16に接続される。
ここで、図14に示すようにRW1は、検査行に対してのみ、そのデータ信号再書き込み期間に選択的にHighレベルとなる。よって、対応する電源ライン16[1]に出力される電源電位は、データ信号再書き込み期間中はGND電位、それ以外の期間はPVDD電位に制御される。このように図13の検査用制御信号発生回路222によって、Vブランキング期間における行毎の検査用信号書き込み及びその期間制御、容量ライン電位及び電源ライン電位を制御することができる。
なお、図15は、上記図13に示す検査用の制御信号発生回路222の具体例を示している。図13の信号作成論理部40に示した論理積は、IC内においては、ノアゲートで実現することが好適であり、図15では、ノアゲートとインバータを利用して図13と同等の論理積を実行している。信号作成論理部40[1]を例に説明すると、ノアゲート42[1]がFSR1とFSR2の反転論理和SFP1’を求め、これがノアゲート44[1]及びノアゲート46[1]の1入力端子に供給される。
ノアゲート44[1]は、FSP1’とRWPの反転入力との反転論理和を求め、再書き込み用選択信号RW1を出力する。この再書き込み用選択信号RW1は、図13と同様、CMOSゲート50[1]、52[1]及びオアゲート48[1]に供給されている。またノアゲート46には、上記RW1と、FSP1’及びフレームイネーブル信号FENBの反転信号の反転信号(つまりFENBと同相信号)が供給され、この3つの信号の反転論理和を求め、容量ライン信号SC1を出力する。
[電流検出アンプ]
次に、電流検出アンプ332の構成例について説明する。図4に示す電流検出アンプ332に代えて、図16に示すようなアンプを採用することによってもカソード電流を検出することができる。図16のアンプは、いわゆるインスツルメンテーション・アンプ型の構成を有しており、3つのオペアンプA1、A2、A3を備える。オペアンプA1とA2とによって差動回路が構成され、オペアンプA3がオペアンプA1、A2の差動出力を増幅する差動増幅回路として機能している。このようなインスツルメンテーションアンプを電流検出アンプに用いることで、ノイズの影響を受けに難く、カソード電流を高い精度で検出することが容易となる。
オペアンプA1、A2の出力端P1、P2の間には抵抗R2,R1,R3が直列に接続され、抵抗R2とR1の接続点がアンプA1の負入力端子に接続されている。また、抵抗R3とR1の接続点はオペアンプA2の負入力端子に接続されている。
一方、オペアンプA1,A2の正入力端子の間には、電流検出抵抗R0が接続され、オペアンプA1の正入力端子にはカソード電流Icvが供給される。また、オペアンプA2の正入力端子には入力信号Vi2として負電源電圧VEEが供給されている。オペアンプA1の正入力端子への入力信号Vi1(Vin)は、カソード電流Icvが電流検出抵抗R0に流れて生ずる電圧(Icv・R0)と、負電源電圧VEEに応じた値となり、VEE+Icv*R0で表される。
オペアンプA1の出力をVo1、オペアンプA2の出力をVo2で表すと、
Figure 2008129183
上記式(3),(4)で示される。
この2つの出力の差が差動回路部の出力であり、
Figure 2008129183
上記式(5)で表される。
ここで、オペアンプA3の負入力端子側に接続された抵抗R6と、正入力端子側に接続された抵抗R4の抵抗値は等しく、オペアンプA3の負帰還路に設けられた抵抗R7と、接地(GND)と、オペアンプA3の正入力端子との間に設けられた抵抗R5との抵抗値が等しい。このようなオペアンプA3からの出力Voは、接地電位に対して、下記式(6)
Figure 2008129183
で表される。
ここで、図16に示す例では、インスツルメンテーションアンプのオペアンプA2の正入力端子への入力信号として、上記の通り負電源電圧VEEを供給している。ELパネルを素子駆動Tr2が飽和状態で動作する条件(通常表示動作に等しい条件)で、カソード電流を正確に検出することを目的とした場合、カソード電源は0Vよりも低い電位で、例えば−3V等に設定されるため、そのような電位におけるカソード電流を検出するには、比較用の入力信号Vo2として、Vcvと同程度の電位(−3V等)の負電源VEEが必要となる。また、各オペアンプA1〜A3の動作電源としては、正動作電源Vdd、負動作電源Veeが必要で、その内の負動作電源Veeには、VEEより低い電圧が必要となり、Vdd、Veeは、例えば±15Vが採用される。
ELパネル100等を用いる表示装置において、大きな負電源が必要な場合、ICが電源として使用する比較的小さな負電圧(例えば−1V)程度から、チャージポンプ回路やスイッチングレギュレータ回路などを利用して作成することが通常であるが、チャージポンプ回路などによって作成した負電源VEE、Veeには、リップル成分が重畳されることが多い。一方、本発明の各実施形態において、検出するカソード電流は微少であるため、高感度の電流検出アンプの基準電源として上記のような負電源VEE、Veeを採用する場合、検出結果に負電源のリップルなどのノイズが影響を及ぼす可能性がある。
しかし、図16のような構成のインスツルメンテーションアンプの出力は、各オペアンプの電源Vdd、Veeに影響を受け難い。また、オペアンプA1への入力信号Vinは、上記の通り、VEE+Icv*R0で表され、出力信号Voは上記(6)で示されるから、最終的な出力信号Voから負電源電圧VEEがキャンセルされる。したがって、電流検査を通常表示と同様の電源条件で実施しても、電流検出アンプとして図16に示すような構成のインスツルメンテーションアンプを採用することでノイズの重畳を受けずに微弱なカソード電流を精度良く検出することができる。
なお、負電源電圧VEEは、カソード電源電圧Vcvと同程度の電圧であることが好適で、電流検査時に駆動電源PVDDとして通常動作時と同一の駆動電源PVDDを採用する場合には、VEE及びVcvは例えば−3V程度の電位とする。
一方、電流検出時にPVDDの電位を通常動作時よりΔVだけ高く設定する場合には、カソード電源電圧Vcv及び負電源電圧VEEもΔVだけ高くすることができ、0V(GND)程度の電位を採用することができる。この場合、アンプA1〜A3の駆動電源Vdd、Veeとしても、少なくともΔV小さい電圧(例えば±10、又は±5V程度)を採用することが可能となる。このためチャージポンプ回路などなどの影響をより受けにくくなり、また、電流検出アンプでの電力消費を低減することが可能となる。さらに、EL素子のEL材料のIV特性が十分に急峻であれば、小さい電圧振幅差で所望の所望の電流Icvが得られる。よって、この場合にもインスツルメンテーションアンプの電源電圧範囲を小さく設定でき、低消費電力化、GND電位を用いることによる検出精度の正確性の向上などを実現することができる。
[その他]
なお、以上において説明した各方式、構成においては、リアルタイムで各画素のカソード電流検出を行う場合について説明したが、この電流検出と補正処理は、表示装置の起動時においても実行しても良いし、もちろん、工場出荷時に各画素のカソード電流(ΔIcv)を測定し、予め補正データを記憶しておき、随時更新する又は特性の経時変化を検出しながらリアルタイムで補正をしても良い。
さらに、以上において説明したばらつき補正部250における補正に関しては、最終的に表示ばらつきの生ずる画素に供給するデータ信号が、適切なレベルに調整され、EL素子の発光輝度が補正されれば、その演算処理や補正処理方法は、特に限定されない。
また、以上に説明したばらつき検出部300は、パネル制御部210と共に集積化することにより非常に小型の駆動部によって表示ばらつきの検出及び補正及び表示部の制御(表示)を実行可能な表示装置を提供することができる。さらに、ばらつき検出部300内の構成、例えばAD変換部、メモリ等について、これらをパネル制御部210の回路に兼用させることも可能であり、兼用により駆動部200をIC化した場合、このICチップサイズを低減することに寄与できる。
本発明の実施形態に係るEL表示装置の概略回路構成の一例を説明する等価回路図である。 本発明の実施形態に係る素子駆動トランジスタの特性ばらつき測定原理を説明する図である。 本発明の実施形態に係る表示ばらつき補正機能を備えたEL表示装置の構成例を示す図である。 図3の駆動部のより具体的な構成の一部を示す図である。 素子駆動Tr2の動作しきい値のずれとそのずれの補正方法について説明する図である。 動作しきい値のずれに応じた補正データの求め方を説明する図である。 本発明の実施形態に係るパネルに対する検査の方法を説明する図である。 本発明の実施形態に係る駆動方式1を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係る駆動方式2を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係る駆動方式3を実行するパネルの概略構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る駆動方式3を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係るEL表示装置の概略回路構成の図1とは別の例を説明する概略回路図である。 本発明の実施形態に係る検査用制御信号の発生回路例を示す図である。 図13の回路構成の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係る検査用制御信号発生回路の具体例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電流検出アンプの例を示す図である。
符号の説明
100 ELパネル、200 駆動部(パネル駆動装置)、220 ドライバ、222 検査用制御信号発生回路、230 信号処理部、240 タイミング信号作成(T/C)部、250 ばらつき補正部、280 補正パラメータ設定部(補正値記憶部)、300 ばらつき検出部、310 検査制御部、320 検査用信号発生回路、330 カソード電流検出部、332 電流検出アンプ、334 AD変換部、340 メモリ、350 補正データ作成部。

Claims (14)

  1. エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法であって、
    前記表示装置は、表示部にマトリクス配置された画素を備え、
    各画素は、ダイオード構造のエレクトロルミネッセンス素子と、該エレクトロルミネッセンス素子に接続され、該エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流を制御するための素子駆動トランジスタと、を備え、
    ブランキング期間において、
    所定の検査行の画素に、検査用信号として、前記エレクトロルミネッセンス素子を発光レベルとする検査用オン表示信号を供給し、かつ、前記素子駆動トランジスタを該トランジスタの飽和領域で動作させて、前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流を検出し、
    該カソード電流の値に基づいて、対応する画素に供給する前記データ信号を補正することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  2. エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法であって、
    前記表示装置は、表示部にマトリクス配置された画素を備え、
    各画素は、ダイオード構造のエレクトロルミネッセンス素子と、該エレクトロルミネッセンス素子に接続され、該エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流を制御するための素子駆動トランジスタと、を備え、
    ブランキング期間において、
    所定の検査行の画素に対し、該画素の前記素子駆動トランジスタを該トランジスタの飽和領域で動作させ、かつ、検査用信号として、該画素に、前記エレクトロルミネッセンス素子を発光レベルとする検査用オン表示信号と、前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光レベルとする検査用オフ表示信号と、を供給し、
    前記検査用オン表示信号に応じた前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流と、前記検査用オフ表示信号に応じた前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流とのオンオフ電流差を検出し、
    前記オンオフ電流差を基準値と比較して、動作させた画素の特性ばらつきを検出し、
    前記検出した特性ばらつきに応じて、対応する画素に供給する前記データ信号を補正することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法において、
    前記ブランキング期間は、水平ブランキング期間であり、
    所定の水平ブランキング期間中に、前記検査行の画素に前記検査用信号を供給し、該水平ブランキング期間が終了する前に、前記検査行の画素に前記検査用信号が供給される前に保持されていたデータ信号を再書き込みすることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  4. 請求項1又は請求項2に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法において、
    前記ブランキング期間は、垂直ブランキング期間であり、
    前記垂直ブランキング期間中に、前記検査行の各画素に、順次、前記検査用信号を供給し、該垂直ブランキング期間が終了する前に、前記検査行の各画素に対し、前記検査用信号が供給される前に保持されていたデータ信号を再書き込みすることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  5. 請求項1又は請求項2に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法において、
    前記表示装置は、前記各画素の前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電極にカソード電源を供給するためのカソード電源ラインを、列毎に有し、
    前記ブランキング期間は、垂直ブランキング期間であり、
    前記垂直ブランキング期間中に、前記検査行の各画素に、前記検査用信号を供給し、前記カソード電源ラインから、対応する画素の前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流を検出し、
    前記垂直ブランキング期間が終了する前に、前記検査行の各画素に対し、前記検査用信号が供給される前に保持されていたデータ信号を再書き込みすることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  6. 請求項3〜請求項5のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法において、
    前記各画素には、表示データに応じて前記素子駆動トランジスタのゲート電位を保持するための保持容量を備え、前記保持容量の第1電極は前記素子駆動トランジスタのゲートに接続され、該保持容量の第2電極は、行毎に設けられた容量ラインに接続されており、
    前記ブランキング期間において、
    前記検査行の画素に対し、前記検査用信号の供給後、該ブランキング期間の終了までに、前記検査用信号の供給前における該画素の表示信号を該画素に供給し、
    前記検査行の画素の容量ラインの電位は、前記検査用信号の書き込み期間中に、前記素子駆動トランジスタを非動作とする第1電位とし、該ブランキング期間の終了までの前記データ信号の再書き込み期間中に、前記素子駆動トランジスタを動作可能とする第2電位とすることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  7. 請求項6に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法において、
    前記ブランキング期間、前記表示部の前記検査行以外の全行の容量ラインは、前記第1電位に固定することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  8. 請求項3〜請求項7のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法において、
    前記表示装置は、前記各画素の前記エレクトロルミネッセンス素子のアノード電極側に駆動電力を供給するための駆動電源ラインを、行毎に有し、
    前記検査行の画素に対し、前記検査用信号の供給後、該ブランキング期間の終了までに、前記検査用信号の供給前における該画素の表示信号を該画素に供給し、
    前記検査行の前記駆動電源ラインのみ、前記ブランキング期間の前記表示信号の再書き込み期間中において、前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光とするための電源電位とすることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法。
  9. エレクトロルミネッセンス表示装置であって、
    マトリクス配置された複数の画素を備える表示部と、外部より供給される映像信号に基づいて前記表示部の動作を制御するための駆動部とを備え、
    前記駆動部は、前記表示部の行方向の駆動及び列方向の駆動を行うドライバと、各画素での表示ばらつきの検査結果を検出するばらつき検出部と、表示ばらつきを補正するための補正部と、を備え、
    前記表示部の前記複数の画素のそれぞれは、ダイオード構造のエレクトロルミネッセンス素子と、該エレクトロルミネッセンス素子に接続され、該エレクトロルミネッセンス素子に流れる電流を制御するための素子駆動トランジスタと、を備え、
    前記ばらつき検出部は、検査行の画素に供給する検査用信号を発生して該画素に供給する検査用信号発生部と、前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流を検出する電流検出アンプを備え、
    ブランキング期間中に、前記ドライバによって所定の検査行の画素が選択され、かつ、該画素に、前記検査用信号として、そのエレクトロルミネッセンス素子を発光レベルとする検査用オン表示信号を供給した時の前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電流を、前記電流アンプが検出し、
    前記補正部は、前記検出したカソード電流値に応じ、外部から供給される映像信号に対する補正を実行することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
  10. 請求項9に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記検査用信号発生部は、前記ブランキング期間中、前記検査用信号として、前記検査用オン信号と、さらに前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光レベルとする検査用オフ信号とを前記検査行の画素に対して供給し、
    前記電流検出アンプは、前記検査用オン信号の印加時のオンカソード電流及び前記検査用オフ信号印加時のオフカソード電流を検出し、
    前記補正部は、検出された前記オンカソード電流と前記オフカソード電流との電流差に応じて補正を行うことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
  11. 請求項9又は請求項10に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記表示部には、列毎に、前記各画素の前記エレクトロルミネッセンス素子のカソード電極にカソード電源を供給するためのカソード電源ラインが設けられ、
    前記電流検出アンプは、前記カソード電源ラインから前記ブランキング期間中に得られるカソード電流を検出することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
  12. 請求項9〜請求項11のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記複数の画素のそれぞれは、さらに、前記素子駆動トランジスタのゲート電位を保持するための保持容量を備え、前記保持容量の第1電極は、前記素子駆動トランジスタのゲートに接続され、該保持容量の第2電極は、行毎に設けられた容量ラインに接続されており、
    前記駆動部は、容量ライン制御部を備え、
    該容量ライン制御部は、前記ブランキング期間における前記検査用信号の書き込み期間中に、前記検査行の容量ラインの電位を、前記素子駆動トランジスタのゲート電位を非動作とする第1電位とし、該ブランキング期間の終了までの前記データ信号の再書き込み期間中に、前記検査行の容量ラインの電位を、前記素子駆動トランジスタを動作可能とする第2電位とすることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
  13. 請求項12に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記容量ライン制御部は、さらに、前記ブランキング期間、前記表示部の前記検査行以外の全行の容量ラインの電位を前記第1電位に固定することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
  14. 請求項9〜請求項13のいずれか一項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置において、
    前記表示部には、前記エレクトロルミネッセンス素子のアノード電極側に駆動電力を供給するための駆動電源ラインが、行毎に設けられ、
    前記駆動部は、駆動電源制御部を備え、
    該駆動電源源制御部は、前記検査行の前記駆動電源ラインのみ、前記ブランキング期間の前記データ信号の再書き込み期間中において、前記エレクトロルミネッセンス素子を非発光とするための電源電位に制御することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
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