JP2009047778A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光期間変調駆動方式におけるパルス羽バックライト変調特性のバラツキを抑制して人間の視覚特性に合った明るさ表示を実現した画像表示装置を提供する。
【解決手段】高輝度表示モードと低輝度表示モードを有する場合、ＲＧＢ独立で三角波による輝度制御を行う。低輝度表示モード時では高輝度表示モード時に対して、三角波信号のフラット部レベルを高くすることで基準電圧レベルと交差する時間幅を短くすることにより、発光期間を短縮する。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。

陰極線管に代わる平面型の表示装置として種々の表示方式が提案されている。特に、表示素子自体が発光する、所謂自発光型の表示素子として、有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）、電子放出型表示装置（ＦＥＤ、ＳＥＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）などが知られている。

アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の駆動方法の一つに、電源線と有機ＥＬ素子との間に配置された駆動ＴＦＴによって、発光期間をアナログ的に変調する駆動方式（以下、ＡＰＷＭ方式）がある。このＡＰＷＭ方式の有機ＥＬ表示装置は、特許文献１に開示されている。

特許文献１は、映像信号線から映像信号（階調信号）を画素の容量に書き込み、その後、その容量に振幅が基準から時間的に変化する掃きだし波である三角波を入力し、映像信号の大きさに対応して保持された電位差と三角波との大きさにより、有機ＥＬ素子の発光時間を制御する技術である。
特開２０００−２３５３７０号公報

表示装置を使用する際に、最大輝度を変化させたいときがある。通常は、室内の使用環境にあわせて、最大階調の輝度に設定されている（基準モード）ため、昼夜の外光下で画像を表示する場合、基準モードでは昼は暗すぎ夜は明るすぎるので、逆に、昼は明るく、夜は暗くした方が視認性が向上する。

液晶表示装置では、光源となるＬＥＤの発光量を変化させて表示パネル全体を明るくする試みがなされ、展示会でも出品されるようになっている。しかし、従来のＡＰＷＭ方式の有機ＥＬ表示装置では、その機能をどのように実現するべきか検討されてこなかった。

本発明の目的は、人間の視覚特性に合った表示を実現したＡＰＷＭ方式の有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

本発明者らは、高輝度モード、基準モード、低輝度モードをＡＰＷＭ方式の有機ＥＬ表示装置に対して設けることを検討した。本発明者らは、ＡＰＷＭ方式で実現するために、他の方式でもやっているように、電源電圧を制御することを考えた。しかし、これは他の方式と同様に、消費電力が増大し、また、色毎に塗分けた発光層を持っている場合、電流電圧特性や劣化特性が全く色毎で異なるので、この方式だけでは所望の画質を得ることができない場合があった。

そこで、本発明者らはＡＰＷＭ方式の原理に着目した。ＡＰＷＭ方式は、容量に保持する階調信号に対応した電位差と掃き出し信号の大きさとで、有機ＥＬ素子への電流供給時間（発光時間）が決まるので、階調信号の大きさと掃き出し信号の波形の一方又は両方を制御することで、輝度制御が可能になる。

つまり、ＡＰＷＭ方式の有機ＥＬ表示装置において、発光量を調整する他の方法として、次の一つ又は任意の組合せがあることを見出した。
Ａ．掃き出し信号の波形の幅（時間）を変える。例．三角波の時間幅を圧縮する。
Ｂ．掃き出し信号の波形のピーク値を変える。（電圧を加える。）例．基準電位を変えて三角波の波高を大きくする。
Ｃ．掃き出し信号の波形の傾きを変える。例．三角波の波高値を時間的にずらす。

特に、Ａを採用する場合、階調電圧のピーク幅（階調毎の割り当て電圧）を変えるか、Ｂを組み合わせることが好ましい。掃きだし信号である三角波の基準電位からの変化時間を短くして、高階調に発光させる場合、非発光期間において非発光とならない現象（微発光現象）が生じ、三角波信号の時間幅を短くする程、高階調域の輝度に歪み（基準モードにおける輝度比と乖離した輝度比）が発生するからである。基準モードの輝度比と異なる輝度比となる。つまり、ガンマ特性が変わるのである。

また、この手段は、発光色の毎に独立に輝度を制御する手法、例えば、ガンマ補正手段としても用いることができる。

本発明によれば、見やすい画質を実現した有機ＥＬ表示装置を提供することができる。特に、ピーク輝度を変えた場合でも、見やすい階調比を保持できる。

以下、本発明の最良の実施形態について、実施例により詳細に説明する。

＜画素回路＞
図１は、本発明の実施例を説明する１画素の構成図である。画素回路１５は、第１薄膜トランジスタ１１、容量１２、第２薄膜トランジスタ１３、有機ＥＬ素子１４、第３薄膜トランジスタ２８、第４薄膜トランジスタ２９で構成される。また、この画素回路には、走査信号線１６、映像信号線１７、リセット走査線１８、電源線２４、掃き出し信号線２６、掃き出し走査線２７が配置される。符号２０−１は第１掃き出し信号発生回路（ここでは、三角波発生回路）、２０−２は第２掃き出し信号発生回路、２１は映像信号線駆動回路、２２は走査信号線駆動回路、２３は電源を示す。

映像信号線１７、電源線２４、及び掃き出し信号線２６は、Ｙ方向の各画素回路に、映像信号、電流及び掃き出し信号を供給する。そのため、それらは、それぞれ、映像信号駆動回路２１、電源２３、第１掃き出し信号発生回路２０−１、第１掃き出し信号発生回路２０−２に接続されている。掃き出し信号発生回路が２０−１と２０−２は、異なる波形を出力し、択一的に選択するようになっている。

走査信号線１６、リセット走査信号線１８及び掃き出し走査信号線２７は、Ｘ方向の各画素回路に、走査信号、リセット走査信号及び掃き出し走査信号を供給する。そのため、それらは、それぞれ、走査信号線駆動回路２２に接続されている。
＜駆動＞

リセット走査線１８にリセット走査信号を供給して第４薄膜トランジスタ２９をオンにする。第４薄膜トランジスタ２９をオンにした状態で、走査信号線１６に走査信号を供給し、第１薄膜トランジスタ１１をオンすることにより、映像信号に対応した電位差を容量１２に充電させる。第４薄膜トランジスランジスタ２９をオフすることにより、映像信号に対応した電位差を容量１２に保持する。この状態で、掃き出し走査線２７に走査信号を供給することで、第３薄膜トランジスタ２８をオンにし、容量１２の一方の端子に掃き出し信号を印加する。容量１２の他方の端子からは、掃き出し波に容量１２が保持した電位差が加わった波形が出力され、第２薄膜トランジスタ１３のゲートに入力される。この入力電圧が第２薄膜トランジスタ１３の閾値を越えた時間だけ第２薄膜トランジスタがオンするので、有機ＥＬ素子１４に電流が供給され、その時間、有機ＥＬ素子１４が発光する。

図２ないし図５は、映像信号（階調電圧）と掃き出し波の関係を説明する図である。図中、ＶＲＥＦＨは最大階調電位、ＶＲＥＦＬは最小階調電位、ＶＳＨは掃き出し信号（三角波）の基準電位、ＶＳＬは掃き出し信号（三角波）のピーク電位である。横軸に時間（t）を、縦軸に有機ＥＬ素子の発光強度（相対値）と三角波信号電圧（Ｖ）を示す。また、図６は、掃き出し信号の変化時間を短かくした場合（三角波圧縮）の階調特性の説明図である。

図２は基準モードの説明図である。基準モード時では三角波の基準電位は最大階調電位ＶＲＥＦＨとほぼ同じレベルにある。有機ＥＬ素子１４は１フレーム期間のうち三角波の立下りおよび立上りと最大階調電位ＶＲＥＦＨとが交差する期間に発光する。

図３は、ピーク輝度が低い低輝度モードの説明図である。図３では、矢印に示すように三角波の底辺の長さ（変化時間）を短くする（三角波圧縮）。図６に、通常（基準モード）と単純に三角波の底辺を短くした場合の低輝度モード（三角波圧縮）の２つのモードにおける映像信号と輝度の特性を示すグラフである。横軸は映像信号電位（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃd/ｍ²）を示す。下側のグラフは本発明の適用前（従来）の特性（低輝度モード）を、上側のグラフは通常（基準モード）の特性を示す。この図が示すように、低輝度モードは輝度が基準モードに比べて輝度が数分の１になっており、まぶしくない画像となっていることがわかる。

しかし、真ん中の階調では、低輝度モードと高輝度モードとの輝度比が１／１０であるのにかかわらず、高階調では、低輝度モードと高輝度モードとの輝度比が１／２となっている。つまり、低輝度モードと高輝度モードでは、中央の階調における輝度比と、高階調における輝度比が５倍も違い、表示する画像の印象が大分異なるようになることがわかる。各発光色毎で輝度比が異なると、ガンマ特性だけでなく、ピーク輝度における色バランスさえ崩れる可能性がある。

図４は、ピーク輝度が低い低輝度モードの説明図である。図４では最大階調電位ＶＲＥＦＨを制御して三角波の時間幅を短縮する場合を説明する。すなわち、最大階調電位ＶＲＥＦＨレベルを下げることで矢印に示すように三角波の時間幅が短縮し、有機ＥＬ素子１４の発光期間が短くなる。

この三角波の時間幅短縮によれば、上述した現象が改善される。特に、高輝度側の最大階調電圧ＶＲＥＦＨを下げるということは、図４の矢印で示す領域をカットして、階調間の電位を狭くすることで、輝度比の変化の小さい電圧領域を用いるので、明暗のバランスが変化しにくくなる。ガンマ特性の変化や色バランスの変化を抑えることができる。

図５は、ピーク輝度が低い低輝度モードの説明図である。図５では矢印に示すように三角波の基準電位ＶＳＨ（フラット部の電圧）を上げて三角波の時間幅を短縮する場合を説明する。すなわち、三角波のフラット部の電圧を上げて、映像信号電位よりも高くし、三角波の時間幅を短縮させ、有機ＥＬ素子１４の発光期間を短くする。

この方法でも、改善が見られた。具体的には、三角波電圧が負に凸の波形である場合、フラット部（基準電位）が映像信号より１．５Ｖから２．０Ｖ程度高くなれば、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤへの印加電圧がオフ状態にならず、中間状態の出力電圧が印加されることになる。

本発明の実施例を説明する１画素の構成図である。 基準モード時のデータ信号電圧と三角波信号電圧の関係の説明図である。 低輝度モード時のデータ信号電圧と三角波信号電圧の関係の説明図である。 低輝度モード時のデータ信号電圧と三角波信号電圧の関係の説明図である。 低輝度モード時のデータ信号電圧と三角波信号電圧の他の関係の説明図である。 三角波圧縮の階調特性の説明図である。

符号の説明

１１・・・薄膜トランジスタ、１２・・・容量、１３・・・薄膜トランジスタ、１４・・・有機ＥＬ素子、１５・・・画素回路、１６・・・ゲート線、１７・・・信号線、１８・・・リセット走査線、２０・・・掃き出し波発生回路（三角波発生回路）、２１・・・映像信号線駆動回路、２２・・・走査信号線駆動回路、２３・・・電流源、２４・・・電源線、２６・・・駆動信号線、２７・・・掃き出し走査線、２８・・・薄膜トランジスタ、２９・・・薄膜トランジスタ。

Claims (6)

1. 容量と、
   有機ＥＬ素子と、
   前記有機ＥＬ素子に供給する電流量を制御する第１トランジスタと
   前記有機ＥＬ素子に電流を供給する電源線を有し、
   前記容量に階調信号に応じた電位差を保持させた状態で、電圧が時間とともに変化する掃き出し信号として、複数種類供給しうることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 請求項１において、
   第１掃き出し信号が供給される第１配線と、
   第２掃き出し信号が供給される第２配線と、
   を備え、
   前記第１配線と前記第２配線とを択一的に切り替えて、前記画素へ供給するスイッチを備えていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
3. 請求項１において、
   前記切り替えが、外部からの入力に応じてなされることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
4. 請求項１において、
   前記異なる掃き出し信号は、基準電位から変化している時間が異なることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
5. 請求項１又は４において、
   前記異なる掃き出し信号は、異なる基準電位を備えていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
6. 請求項４において、
   最大電位が異なる階調信号を供給しうることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

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