JP2009025735A

JP2009025735A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2009025735A
Application number: JP2007191213A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhide Miyamoto; 光秀宮本; Toru Kono; 亨河野; Masahito Ishii; 雅人石井; Shigehiko Kasai; 成彦笠井; Hajime Akimoto; 秋元　　肇
Original assignee: Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-02-05
Also published as: US8643574B2; US20090027313A1

Abstract

【課題】劣化を判定し、正確な補正を施して輝度ムラのない高画質を維持することにある。
【解決手段】画素５の劣化を検出する画素を選択する検出用走査線４と、劣化を検出するために選択された画素の電流を検出する検出線７と、検出線７で検出した電流に対応する電圧に基づいて劣化量を判定する劣化判定手段１６と、劣化判定手段１６の判定結果を当該画素５に供給する画像データ１０に反映させる劣化補正手段（演算回路１１）を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自発光素子をマトリクス配置した表示パネルを用いた画像表示装置に係り、特に該自発光素子の焼き付きを検出し、これを補正することにより画質の維持を可能とした画像表示装置に関する。

画素を有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode、ＯＬＥＤ素子とも称する）などの自発光素子で構成した自発光型の表示パネルを用いた画像表示装置が実用化段階にある。自発光型の表示素子を用いた画像表示装置は、視認性が高く、液晶表示装置におけるバックライトのような補助照明装置を要せず、応答速度が速いという特徴を有する。電流駆動の自発光型の表示素子の典型である有機ＥＬ素子は経年変化や局所での長時間の高輝度表示等で、所謂焼き付きが起って劣化し、局所的に輝度が低下して周囲画素との顕著な輝度差発生の原因となり、表示画像の輝度ムラとなる。有機ＥＬ素子を画素とした画像表示装置では、このような焼き付きによる輝度ムラを補正する必要がある。有機ＥＬ素子の焼き付き検出とその補正に関しては、特許文献１を挙げることができる。なお、以下の説明では、「焼き付き」と「劣化」を同意味で用いる。

特開２００６‐１９５３１２号公報

特許文献１では、焼き付き判定用の基準画素を設け、表示領域の画素と基準画素との間の劣化量差を算出し、入力信号にフィードバックする。しかし、各画素と基準画素との間の劣化量差を算出して焼付き補正を行う場合、画素の初期特性差および温度依存性により正確な補正量の算出が困難になる。特に、有機ＥＬ素子の特性は温度依存性が大きいため、発光時のパネル面内温度傾斜により、各画素と基準画素の特性が大きく異なって劣化判定ミスをもたらす。その結果、補正量の算出が困難となる。

本発明の目的は、劣化判定ミスをなくし、正確な補正を施して輝度ムラのない高画質を維持することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
（１）基準画素を設け、基準画素の電流量に基づく電圧を基準として、表示パネルの表示領域の画素に流れる電流量に基づく電圧との比較で焼き付き量（劣化量）を判定し、判定結果で画素データを補正する。
（２）表示パネルの表示領域を複数の画素を含む領域に分割し、その領域毎に焼付き判定基準を設定する。
（３）表示領域の分割は、分割された領域での温度勾配による輝度変化が１階調に達しない程度に設定する。
（４）分割された領域での焼付き量の判定基準は、分割領域内の画素の焼付き量の最小値、最大値、平均値等を用いる。

本発明の画像表示装置は、表示用走査線と信号線の交差部に自発光素子からなる複数の画素を配置した表示領域と、前記表示用走査線に走査信号を印加する表示用走査回路と、前記信号線に画像データを供給する信号駆動回路と、前記画素に電流を供給する電源回路を有する。

本発明は、上記の画像表示装置に、前記画素の劣化を検出する画素を選択する検出用走査線と、劣化を検出するために選択された画素の電流を検出する検出線と、前記検出線で検出した電流に対応する電圧に基づいて劣化量を判定する劣化判定手段と、前記劣化判定手段の判定結果を当該画素に供給する表示する画像データに反映させる劣化補正手段（演算回路）を具備する。

基準画素を表示領域外に設ける構成では、表示領域内の全画素に対して標準的な補正を施すことができる。また、判定基準の設定を表示領域内で場所毎に設定するものでは、焼付きの判定に表示領域内の温度勾配、初期特性差の影響が影響するのを除くことができる。本発明により、有機ＥＬ素子を用いた表示パネルの表示品質が向上し、かつ長寿命化が可能になる。

以下、本発明の最良の実施形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる画素の焼付き補正機能を搭載した有機ＥＬ素子を用いた表示パネルの実施例１を説明する図である。表示パネル１には、複数の画素５をマトリクスは位置した表示領域２を有し、その両側に表示用走査回路３と劣化すなわち焼き付き量を検出する際に画素を走査して選択する検出用走査回路４が設けられている。画素５にはデータ線６と検出線７が設けられている。表示用走査回路３から表示用走査線が、検出用走査回路４から検出用走査線が、それぞれ画素５を通して配線されているが、図示は省略した。なお、表示信号である画像データ１０を画素に供給する信号駆動回路、電源線等も図示を省略した。

表示パネル１の他の部分には、電源８、タイミングコンバータ（Ｔcon）９、演算回路１１、アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）１２、検出回路（電圧検出回路）１４、第１メモリ（メモリ１）１５、判定回路１６、第２メモリ（メモリ２）１７、ラッチ回路１８が搭載されている。タイミングコンバータ（Ｔcon）９は外部信号源（ホスト）から入力するタイミング信号に基づいて表示に必要なクロック、その他の各種タイミング信号を生成する。

図１では、表示パネル１の表示領域２内に各画素５を構成する有機ＥＬ素子の特性を外部に取り出す検出線７が設けられている。この検出線７から出力される有機ＥＬ素子の電気的特性（電圧値）を検出し、その検出データを第１メモリ１５に保存する。その後、判定回路１６で焼付きの有無の判定とその焼付き量を検出し、焼付き量を第２メモリ１７に保存する。この焼付き量のデータを、演算回路１１で外部信号源（ホスト）から入力される画像データ１０に加算等して補正を施し、補正を加えた画像データをラッチ回路１８に格納し、ＡＤＣ１２を介して画素５に書き込む。

図２は、図１における画素の構成例を示す要部回路図である。この画素はデータ線６からの表示データを取り込む書き込みスイッチ（ＳＡ）２０、容量２１、有機ＥＬ駆動薄膜トランジスタ（駆動ＴＦＴ）２２、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）２３、点灯スイッチ（ＳＢ）２５を有する。そして、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）２３の特性を検出するためのスイッチ（ＳＣ）２４を有機ＥＬ素子に設け、検出用走査回路４で選択された画素の特性データを検出線７へ出力する。なお、図1の走査回路３，４で駆動される走査線は図示を省略した。

図３は、有機ＥＬ素子の焼き付きによる劣化の様子を示した図である。横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は電流（Ｉ）を取って示す。図３に示された劣化前と劣化後の特性変化のように、有機ＥＬ素子は、劣化すると所定の輝度で発光するための電流を流すために必要な電圧が上昇する。

図４は、本発明の実施例１における検出回路の構成例の説明図である。実施例１は表示領域２の外に基準画素５０を設けたものである。基準画素５０は有機ＥＬ素子のみで示し、表示領域２の画素５は図２の有機ＥＬ素子２３とスイッチ（ＳＣ）２４で示してある。検出回路１４は電流源５４とバッファアンプ５６から構成されており、基準画素５０や非領域２の選択した任意の画素１０に電流源５４から定電流を印加した時に当該画素の有機ＥＬ素子にかかる電圧を検出する。検出した電圧はバッファアンプ５６を通してメモリ１５に格納される。

先ず、最初に、スイッチ５２をオンとして基準画素５０に電流源５４から所定の定電流を流す。このとき、表示領域の画素５に対応するスイッチ５３はオフとなっている。この電流による基準画素５０の電圧降下を検出電圧としてバッファアンプ５６を通してメモリ１５に格納する。次に、スイッチ５２をオフとし、表示領域の画素５に対応するスイッチ５３を順次オンとして電流源５４から所定の定電流を流す。画素５の選択は図1の検出用走査回路４での走査線の順次選択とスイッチ５３とで行う。この電流による画素５の電圧降下を検出電圧としてバッファアンプ５６を通してメモリ１５に格納する。

図５は、焼き付きが発生した画素を有する表示パネルにおける課題の一例を示す平面図である。表示パネル１の大部分は表示領域２が占める。表示パネル１を構成する基板の一部には駆動回路チップ３０が搭載され、端縁に引き出された端子に外部信号源（ホスト）に接続するフレキシブルプリント基板３１が取り付けられている。

図６は、図５に示した表示パネルの表示領域に点線で示した走査線上の画素の有機ＥＬ特性を検出した例を示す波形図である。図６において、横軸は表示領域２における図５の矢印で示す検出走査線Ｌｓの方向での位置（検出順序の位置）Ｐを、縦軸は検出電圧Ｖｓを取って示す。点線は基準画素の検出電圧Ｖｒである。劣化した画素は定電流を流した時にかかる電圧が上昇するため、検出電圧Ｖｐは図６中に矩形の波形で示される。この波形の電圧値Ｖｐを検出し、基準画素を測定した電圧値Ｖｒと比較することにより、劣化の有無を判定する。

以上説明した実施例１は表示領域の画素５の温度依存性の考慮を要求されない表示パネルに本発明を適用したものである。以下では、温度依存性を考慮した実施例を説明する。図７は、本発明の温度依存特性を考慮した場合の課題を説明する図５と同様の表示パネルを示す平面図である。図８は、有機ＥＬ素子の温度依存特性を説明する電圧―電流特性図である。また、図９は、有機ＥＬ素子の温度依存特性で変化する図６と同様の波形図である。有機ＥＬ表示を用いた表示パネルが発光するとパネル温度が上昇する。特に、表示パネル２の中央部（高温部）３２で昇温が激しいため、図７に示したように、表示パネルの端部に低温部３３として示したように、表示パネル２の面内に温度勾配が生じる。

例えば、３インチ程度のモバイル用の有機ＥＬ素子を用いた表示パネル（有機ＥＬパネル）を数百ｃｄ/ｍ²の輝度で点灯させると、表示パネルの端部（低温部３３）とパネル中央部（高温部３２）とでは１０℃以上温度差が生じる（なお、この値は表示パネルの熱設計により異なる）。ここで、有機ＥＬ素子特性の温度依存性について考察すると、図８のように、高温時には有機ＥＬ素子に一定の電流を流すのに必要な電圧値が低くなる。この割合は、材料により異なるが、マイナス数十ｍＶ／℃に達する。表示パネル１の面内に１０℃の温度差が生じると、画素の有機ＥＬ素子の特性を検出した電圧値に数百ｍＶの電圧差が生じてしまう。この電圧差により。焼付き検出の電圧値の場所依存は、図９に示したように中央部が低くなり、正確な焼付き検出が困難になる。

図１０は、焼き付きが発生した画素を有する表示パネルにおける課題の他例を示す平面図である。図１１は、図１０に示した表示パネルの表示領域に点線で示した検出用走査線上の画素の有機ＥＬ特性を検出した例を示す波形図である。例えば、有機ＥＬ薄膜の膜厚分布にむらがあり、表示パネルの輝度の初期特性が図１０に湾曲した点線で示したような表示領域の上側で高輝度Ｂ_H、下側で低輝度Ｂ_Lとなる勾配を示すものとする。このような表示パネルについて、矢印で示した検出走査線Ｌｓに沿って焼き付きの検出をした場合、図１１に示したように、基準電圧Ｖｒよりも検出電圧Ｖｐが下がり、正確な焼付き検出が困難になる。

図１２は、本発明の焼付き判定方法を説明する図９と同様の波形図である。例えば、図９のような温度勾配のあるパネルの検出信号では、一定の基準で判定すると、誤判定を起こす。そこで、図１２のように、検出信号を検出位置に応じて複数のブロックに分割し、各ブロックにおいて判定基準を設定する。これにより、温度勾配や初期特性ばらつきによる検出信号の変化の影響を除くことができる。すなわち、温度勾配や初期特性ばらつきによる検出信号の変化は、焼付きによる検出信号に比べ緩やかに変化するため、図１２のブロックを細かく設定し、ブロック間の基準電圧の変化を1階調以下にすることにより、検出信号の変化から急峻な成分のみを検出し、温度勾配の影響をなくすことができる。

図１３は、表示パネルの表示領域を分割した一例を説明する平面図である。ここでは、縦８ブロック×横６ブロックの４８ブロックに分割した。図１２の例では、判定基準の設定を１走査線内で複数設けた例である。図１３では、面内で２次元的にブロックを設定することで、ブロック５７を大きく設定でき、基準の設定回数を少なくし、基準のずれの影響を抑えることができる。

図１４は、本発明の実施例２にかかる各画素の焼付き検出および判定を行う機能を備えた画像表示装置を説明する要部構成図である。図１４中にハッチングを付した領域を１つのブロック５７とし、このブロック単位で焼付きの検出と判定を行う。その手順は次のとおりである。先ず、検出用走査回路４により走査線Ｇ１を選択する。この走査線Ｇ１の選択中に信号線Ｄ１、Ｄi、・・Ｄi＋１、・・・Ｄｊに接続するスイッチＳ１、Ｓi、・・Ｓｉ＋１、・・・Ｓiを順次選択してオンする。

これにより、ブロック５７内のすべての画素５が順次選択される。この時、各画素１０の有機ＥＬ素子に電流源から一定の電流が印加され、その電圧がバッファアンプ５６に入力される。この電圧をバッファアンプ５６が低インピーダンスで出力し、アナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１２でデジタルデータに変換し、第１メモリ１５に記憶する。全画素の検出データを第１メモリ１５に記憶させた後、データの中の最小値を基準値として設定する。なお、この基準値としては、最小値に限らず、ブロック５７内のデータの中の最大値もしくは平均値に設定することも可能である。判定回路１６は、この基準値と各画素の検出値を比較することで、劣化の度合いを判定する。続いて、次のブロックの焼付き判定を順次行うことで、全画面の焼付き判定を行う。

判定結果は図１の第２メモリ１７に格納される。この焼付き量のデータを演算回路１１で外部信号源（ホスト）から入力される画像データ１０に加算して補正し、補正を加えた画像データをラッチ１８に記憶し、ＡＤＣ１２を介して画素５に書込みする。

実施例１により、焼付きの判定に表示領域内の温度勾配、初期特性差の影響を排除して判定ミスの無い焼付き補正が可能となり、高品質で長寿命の画像表示装置を提供できる。

図１５は、本発明の実施例３にかかる各画素の焼付き検出および判定を行う機能を備えた画像表示装置を説明する要部構成図である。本実施例でも、図１５中にハッチングを付した複数の画像１０の領域５７を１つのブロック５７とし、このブロック単位で焼付きの検出と判定を行う。先ず、検出用走査回路４により、領域５７の走査線Ｇ１からＧｍを順次選択し、１本の走査線が選択されている間にスイッチＳ１からＳiを順次選択する。これにより、ブロック５７内の全ての画素１０が順次選択される。

選択された画素５に電流源から定電流を流す。この定電流による有機ＥＬに生成する電圧をバッファアンプ５６に入力され、低インピーダンスでアナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１２に入力する。アナログ／デジタルコンバータＡＤＣ１２はこの電圧をデジタルデータに変換して第１メモリ１５に記憶する。領域５７内の全画素の検出データを第１メモリ１５に記憶させた後、その平均値を基準値として設定する。この基準値としては、平均値に限らず、ブロック５７内のデータの中の最大値もしくは最小値に設定することも可能である。判定回路１６は、この基準値と各画素の検出値を比較することで、劣化の度合いを判定する。続いて、次のブロックの焼付き判定を順次行うことで、全画面の焼付き判定を行う。

判定結果は図１と同様の第２メモリ１７に格納される。以降の手順は図１４の場合と同様で、この焼付き量のデータを演算回路１１で外部信号源（ホスト）から入力される画像データ１０に加算して補正し、補正を加えた画像データをラッチ１８に記憶し、ＡＤＣ１２を介して画素５に書込みする。

実施例３により、焼付きの判定に表示領域内の温度勾配、初期特性差の影響を排除して判定ミスの無い焼付き補正が可能となり、高品質で長寿命の画像表示装置を提供できる。

図１６は、本発明の実施例４にかかる各画素の焼付き検出および判定を行う機能を備えた画像表示装置を説明する要部構成図である。本実施例では、ブロック５７をａ１、ａ２、ａ３、ａ４、・・・で示した走査線方向に隣接する各２個の画素１０により構成し、隣の画素との比較により焼付き判定を行うようにした。検出および判定の手順は以下のとおりである。先ず、検出用走査回路４により一つの走査線、ここでは走査線Ｇ１を選択する。この走査線Ｇ１を選択している期間に、スイッチＳ１からＳｊを順次選択し、電流減５４から定電流を流して、その電圧をバッファ暗譜５６、ＡＤＣ１２を通して第１メモリ１５に記憶する。１走査線内の全ての画素５の有機ＥＬ素子の特性の検出が終了した後、判定回路１６が第１メモリ１５に格納された各画素の電圧値について、その隣の画素との比較を行う。

この判定結果は図１と同様の第２メモリ１７に格納する。以降の手順は図１４、図１５の場合と同様であり、この焼付き量のデータを演算回路１１で外部信号源（ホスト）から入力される画像データ１０に加算して補正し、補正を加えた画像データをラッチ１８に記憶し、ＡＤＣ１２を介して画素５に書込みする。

実施例４によっても、焼付きの判定に表示領域内の温度勾配、初期特性差の影響を排除して判定ミスの無い焼付き補正が可能となり、高品質で長寿命の画像表示装置を提供できる。

本発明にかかる画素の焼付き補正機能を搭載した有機ＥＬ素子を用いた表示パネルの実施例１を説明する図である。図１における画素の構成例を示す要部回路図である。有機ＥＬ素子の焼き付きによる劣化の様子を示した図である。本発明の実施例１における検出回路の構成例の説明図である。焼き付きが発生した画素を有する表示パネルにおける課題の一例を示す平面図である。図５に示した表示パネルの表示領域に点線で示した走査線上の画素の有機ＥＬ特性を検出した例を示す波形図である。本発明の温度依存特性を考慮した場合の課題を説明する図５と同様の表示パネルを示す平面図である。有機ＥＬ素子の温度依存特性を説明する電圧―電流特性図である。有機ＥＬ素子の温度依存特性で変化する図６と同様の波形図である。焼き付きが発生した画素を有する表示パネルにおける課題の他例を示す平面図である。図１０に示した表示パネルの表示領域に点線で示した検出走査線上の画素の有機ＥＬ特性を検出した例を示す波形図である。本発明の焼付き判定方法を説明する図９と同様の波形図である。表示パネルの表示領域を分割した一例を説明する平面図である。本発明の実施例２にかかる各画素の焼付き検出および判定を行う機能を備えた画像表示装置を説明する要部構成図である。本発明の実施例３にかかる各画素の焼付き検出および判定を行う機能を備えた画像表示装置を説明する要部構成図である。本発明の実施例４にかかる各画素の焼付き検出および判定を行う機能を備えた画像表示装置を説明する要部構成図である。

符号の説明

１・・・表示パネル、２・・・表示領域、３・・・表示用走査回路、４・・・検出用走査回路、５・・・画素、６・・・データ線、７・・・検出線、８・・・電源、９・・・タイミングコンバータ（Ｔcon）、１０・・・画像データ、１１・・・演算回路、１２・・・アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）、１３・・・タイミング信号、１４・・・検出回路、１５・・・第１メモリ（メモリ１）、１６・・・判定回路、１７・・・第２メモリ（メモリ２）、１８・・・ラッチ回路。

Claims

表示用走査線と信号線の交差部に自発光素子からなる複数の画素を配置した表示領域と、前記表示用走査線に走査信号を印加する表示用走査回路と、前記信号線に画像データを供給する信号駆動回路と、前記画素に電流を供給する電源回路を有する画像表示装置であって、
前記画素の劣化を検出する画素を選択する検出用走査線と、劣化を検出するために選択された画素の電流を検出する検出線と、
前記検出線で検出した電流に対応する電圧に基づいて劣化量を判定する劣化判定手段と、
前記劣化判定手段の判定結果を当該画素に供給する表示する画像データに反映させる劣化補正手段と、
を具備することを特徴とする画像表示装置。
請求項１において、
前記劣化判定手段は、前記検出線で検出した画素の電流値に対応する電圧値を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路で検出した電圧値データを格納する第１メモリと、前記第１メモリに格納された基準画素および検出対象画素の電圧値データとの比較で劣化量を判定する判定回路とからなり、
前記劣化補正手段は、前記第１メモリに格納された各画素の劣化量データを格納する第２メモリと、外部入力された画像データを第２メモリに格納された劣化量データで補正する演算回路と、演算回路で補正された画像データを保持するラッチ回路と、ラッチ回路に保持された画像データをデジタルデータに変換して前記データ線に供給するアナログ・デジタル・コンバータからなることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記基準画素が、前記表示領域を構成する画素と同様の構成を有して当該表示領域の外に設けられていることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記基準画素が、前記表示領域を構成する画素の同一の走査線で選択される隣接２画素の一方の画素であることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記基準画素が、前記表示領域を構成する画素の同一の走査線で選択される隣接２画素のうち、前記劣化量データが最小値の画素であることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記基準画素が、前記表示領域を構成する画素の同一の走査線で選択される隣接２画素のうち、前記劣化量データが最大値の画素であることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記劣化量データとして、前記前記表示領域を構成する画素の同一の走査線で選択される隣接２画素の劣化量データの平均値を用いることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記劣化量データとして、前記前記表示領域を構成する画素の複数の走査線で選択される隣接する複数画素の劣化量データの最小値を用いることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記劣化量データとして、前記前記表示領域を構成する画素の複数の走査線で選択される隣接する複数画素の劣化量データの最大値を用いることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記劣化量データとして、前記前記表示領域を構成する画素の複数の走査線で選択される隣接する複数画素の劣化量データの平均値を用いることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記劣化量データとして、前記前記表示領域を構成する画素の同一の走査線で選択される隣接２画素毎に選択される複数画素で、かつ当該隣接２画素の一方の画素が次の隣接２画素の一方である複数画素の劣化量データの最小値を用いることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記劣化量データとして、前記前記表示領域を構成する画素の同一の走査線で選択される隣接２画素毎に選択される複数画素で、かつ当該隣接２画素の一方の画素が次の隣接２画素の一方である複数画素の劣化量データの最大値を用いることを特徴とする画像表示装置。
請求項２において、
前記劣化量データとして、前記前記表示領域を構成する画素の同一の走査線で選択される隣接２画素毎に選択される複数画素で、かつ当該隣接２画素の一方の画素が次の隣接２画素の一方である複数画素の劣化量データの平均値を用いることを特徴とする画像表示装置。