JP2009244342A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度表示と低消費電力を両立することができる表示装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子３０を有する複数の表示画素Ｐｘをマトリクス状に配列すると共にそれら有機ＥＬ素子を駆動するドライバ回路１４を備えるディスプレイモジュールにおいて、表示データが最高階調であるときに表示画素Ｐｘの有機ＥＬ素子に設定される最高輝度が比較的高い高輝度表示状態と、最高階調での最高輝度が比較的低い低輝度表示状態とを有し、ドライバ回路１４が、有機ＥＬ素子を高輝度表示状態での最高輝度で発光させることができる電圧値の電源電圧を生成する電源回路Ａ４２と、有機ＥＬ素子を低輝度表示状態での最高輝度で発光させることができる電圧値の電源電圧を生成する電源回路Ｂ４４と、使用する電源回路を前記電源回路Ａと前記電源回路Ｂの何れかに切り替えるロジック回路３８と、を備え、表示状態に応じて２種類の電源回路を切り替えて使用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示画素に発光素子を用いた表示装置に関し、特に、発光素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた表示装置に関する。

発光素子である有機ＥＬ素子は、基板上にアノード、ＥＬ層、カソードの順に積層した積層構造となっており、アノードとカソードとの間に電圧が印加されるとＥＬ層に正孔及び電子が注入され、ＥＬ層で電界発光する。ＥＬ層の発光が有機ＥＬ素子の設けられている基板を光透過して出射するように設計したＥＬ素子をボトムエミッション型といい、一方、有機ＥＬ素子が設けられている基板と反対側から外部に出射するように設計したＥＬ素子をトップエミッション型という。

一方、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイは、大きく分けて、パッシブ駆動方式のものと、アクティブマトリクス駆動方式のものに分類することができる。アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬディスプレイは、非常に高いコントラストや広視野角特性さらには優れた動画特性など、極めて優れた表示特性を有している。

また、消費電力に関しても、有機ＥＬディスプレイは自発光デバイスであり、表示点灯率（Average Picture Level）を制御することで低消費電力化を図ることが可能である。さらに、ディマー機能（自動調光機能）を持たせることにより、例えば使用時と待機状態時によって最大輝度を変化させるような処理（ABC: Automatic Brightness Control）をすると、有機ＥＬ素子の発光に消費される電力を抑えることができる。

アクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬディスプレイでは、一画素につき一又は複数の薄膜トランジスタが設けられており、薄膜トランジスタによって有機ＥＬ素子を発光させる。例えば、特許文献１に記載されたディスプレイパネルにおいては、表示データに応じた信号電圧がゲート電極に印加されて有機ＥＬ素子に電流を流す駆動トランジスタと、この駆動トランジスタのゲート電極に表示データに応じた信号電圧を供給するためのスイッチングを行う選択トランジスタとの、２つの薄膜トランジスタが画素ごとに設けられている。
特開２００２−１５６９２３号公報

ところで、有機ＥＬ素子を発光させる電流に関しては、有機ＥＬディスプレイ全面最大発光時に必要な電流値とディマー時に必要な電流値との間に例えば２桁以上の差異がある。従って、高輝度表示を可能にするように駆動回路を設計すると、ディマー時の駆動回路の消費電力が最適化されないという問題が生じる。ディマー時の低輝度側使用の方が常態であるようなアプリケーションにおいては、この問題は重大である。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、高輝度表示と低消費電力を両立できる表示装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の請求項１記載の発明による表示装置は、
発光素子を有する表示画素を有し、該表示画素を表示データに応じて駆動する表示装置であって、
前記表示データが最高階調であるときに前記表示画素の前記発光素子に設定される最高輝度が異なる複数の表示状態の各々に対応し、各々が、前記各表示状態における前記各最高輝度に前記発光素子を設定するための異なる電圧値の発光駆動電圧を生成する複数の電源回路と、
前記発光素子を前記表示データに応じた輝度で発光させる駆動信号を前記各表示画素に供給し、前記複数の電源回路の何れかから供給される前記発光駆動電圧を前記各表示画素に印加する駆動回路と、
前記駆動回路に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える切替回路と、
を備えることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明による表示装置において、
前記表示装置は、行方向に配設された複数の選択ラインと、列方向に配設された複数のデータラインと、前記複数の表示画素に共通に接続された電源ラインと、を有し、前記各データラインと前記各選択ラインとの各交点近傍に前記複数の表示画素が２次元配列された表示エリアを有し、
前記駆動回路は、前記複数の電源回路の何れかから前記発光駆動電圧が供給され、前記電源ラインに該発光駆動電圧を印加する電源駆動回路を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明による表示装置において、
前記各表示画素は、少なくとも、前記発光素子と、電流路の一端に前記発光素子が接続され、前記電流路の他端又は前記発光素子の他端の一方が前記電源ラインに接続されて、前記電流路の他端と前記発光素子の他端との間に前記発光駆動電圧が印加され、前記電流路を介して前記発光素子に前記表示データに応じた駆動電流を供給する駆動トランジスタと、を備えることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明による表示装置において、
前記切替回路は、前記表示データに応じて前記各表示画素の前記各発光素子に設定される発光輝度の最高値に応じて、前記駆動回路に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替えることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明による表示装置において、
前記表示装置は、前記複数の表示状態として、前記表示データが最高階調であるときの前記最高輝度が異なる複数の表示モードを有し、
前記切替回路は、前記表示モードの切り替えに対応して、前記駆動回路に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替えることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明による表示装置において、
前記表示装置は、前記複数の表示モードとして、前記最高輝度が第１の輝度に設定される第１の表示モードと、前記最高輝度が、前記第１の輝度より低い第２の輝度に設定される第２の表示モードと、を有し、
前記電源回路として、前記発光素子を前記第１の輝度に設定するための第１の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成する第１の電源回路と、前記発光素子を前記第２の輝度に設定するための第２の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成する第２の電源回路と、を有することを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明による表示装置において、
前記第１の電源回路は、前記発光素子の駆動用に外部より供給される電圧に基づいて、前記第１の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成し、
前記第２の電源回路は、前記駆動回路のロジック回路の駆動用に外部より供給される電圧に基づいて、前記第２の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成することを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明による表示装置において、
前記第１の電源回路及び前記第２の電源回路は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧を有する前記発光駆動電圧の他、前記表示画素の駆動用の複数の電圧値を有する複数の駆動用電圧を生成することを特徴とする。

また、前記の目的を達成するために、本発明の請求項９記載の発明による表示装置の駆動方法は、
発光素子を有する表示画素を表示データに応じて駆動する表示装置の駆動方法であって、
前記表示装置は、前記表示データが最高階調であるときに前記表示画素の前記発光素子に設定される最高輝度が異なる複数の表示状態の各々に対応し、各々が、前記各表示状態における前記各最高輝度に前記各発光素子を設定するための異なる電圧値の発光駆動電圧を生成する、複数の電源回路を有し、
前記表示装置の表示状態に応じて、前記表示画素に印加する前記発光駆動電圧を供給する前記電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替えることを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明による表示装置の駆動方法において、
前記表示画素に印加する前記発光駆動電圧を供給する前記電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作は、
前記表示データに応じて前記各表示画素の前記発光素子に設定される発光輝度の最高値に応じて、前記表示画素に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作を含むことを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、請求項９記載の発明による表示装置の駆動方法において、
前記表示装置は、前記複数の表示状態として、前記表示データが最高階調であるときの前記最高輝度が異なる複数の表示モードを有し、
前記表示画素に印加する前記発光駆動電圧を供給する前記電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作は、
前記表示モードの切り替えに対応して、前記表示画素に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作を含むことを特徴とする。

本発明によれば、複数の電源回路を切り替えて使用することにより、高輝度表示と低消費電力を両立できる表示装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる一実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス駆動方式のディスプレイモジュール１０の概略構成を示す図である。

該ディスプレイモジュール（表示装置）１０は、複数の画素をマトリクス状に配列した表示エリア１２と、該表示エリア１２近傍に配置されたドライバ回路（駆動回路部）１４とを備える。

表示エリア１２は、互いに平行となるように配列されたｎ本（複数本）のデータライン１６と、該データライン１６に対して直交し且つ互いに平行となるように配列されたｍ本（複数本）のゲートライン１８と、該ゲートライン１８のそれぞれの間においてゲートライン１８と平行となるように配列されたｍ本（複数本）のアノードライン２０と、前記データライン１６及びゲートライン１８に沿ってマトリクス状となるよう配列された複数（ｍ×ｎ）の表示画素Ｐｘと、所定の電位（例えば、アナロググランドＶＳＳＡ）が印加される共通配線２２と、を備える。なお、前記ｍ，ｎは２以上の自然数である。

前記データライン１６には、ドライバ回路１４のデータドライバ（データ駆動回路）２４から、表示データに応じた信号電圧である駆動電圧（駆動信号）が印加される。また、前記ゲートライン１８には、ドライバ回路１４のゲートドライバ（ゲート駆動回路）２６から、ハイレベルがゲート選択電圧ＶＧＨで、ローレベルがゲート非選択電圧ＶＧＬの電位を持つ走査電圧であるゲート出力が印加される。そして、前記アノードライン２０には、ドライバ回路１４のアノードドライバ（電源駆動回路）２８から、ハイレベルが発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ又はＶｓｃ＿Ｈで、ローレベルが例えばアナロググラウンドＶＳＳＡの電位を持つアノード出力が印加される。なお、この発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ，Ｖｓｃ＿Ｈについては後述する。

前記表示画素Ｐｘは何れも同一に構成されているので、図１では代表して１つのみを示している。

表示画素Ｐｘは、発光素子としての有機ＥＬ素子３０と、有機ＥＬ素子３０の近傍に配置された、例えば２つのＮチャネル型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（以下単にトランジスタと記述する。）Ｍ１，Ｍ２と、キャパシタＣ_sと、を備えて構成された画素駆動回路と、を備える。以下では、トランジスタＭ１を選択トランジスタＭ１と、トランジスタＭ２を駆動トランジスタＭ２と称する。また、キャパシタＣ_sを保持容量Ｃ_sと称する。

選択トランジスタＭ１においては、そのソース電極がデータライン１６に接続され、ドレイン電極が駆動トランジスタＭ２のゲート電極及び保持容量Ｃ_sの一方の電極に接続され、ゲート電極がゲートライン１８に接続されている。

駆動トランジスタＭ２においては、そのドレイン電極が有機ＥＬ素子３０のカソード電極に接続され、ゲート電極が保持容量Ｃ_sの一方の電極に接続され、ソース電極が共通配線２２に接続されている。

有機ＥＬ素子３０においては、そのカソード電極が駆動トランジスタＭ２のドレイン電極に接続され、アノード電極がアノードライン２０に接続されている。

一方、ドライバ回路１４においては、前述したデータドライバ２４、ゲートドライバ２６及びアノードドライバ２８に加え、インターフェイス（以下、Ｉ／Ｆと略記する。）ブロック３２、ロジック電源生成回路３４、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧと略記する。）３６、ロジック回路３８及び駆動電源生成回路４０を備える。

Ｉ／Ｆブロック３２は、外部から供給されるインターフェイス発光駆動ＶＤＤＩＯによって動作するもので、デジタルデータとして外部から送られてくる映像信号データ入力や制御コマンド等を受けて、ロジック回路３８に供給する。ロジック電源生成回路３４は、外部から供給されるロジック電源電圧ＶＤＤＤを基に前記ロジック回路３８を動作させるためのロジック電圧を生成する。ＴＧ３６は、外部から供給されるドットクロックＤＣＬＫに基づいて、ロジック回路３８及び駆動電源生成回路４０の動作タイミングを制御する。

ロジック回路３８は、前記Ｉ／Ｆブロック３２からのデジタルデータに従って、前記データドライバ２４、ゲートドライバ２６及びアノードドライバ２８の制御を行う。

即ち、前記ゲートドライバ２６は、駆動電源生成回路４０で生成されたゲート選択電圧ＶＧＨ及びゲート非選択電圧ＶＧＬを用いて、前記表示エリア１２における各ゲートライン１８に順次走査信号電圧（ゲート出力）を印加して、各行の各表示画素Ｐｘを順次選択状態に設定する走査駆動手段であり、前記ロジック回路３８は、その走査タイミングを制御する。

また、前記データドライバ２４は、駆動電源生成回路４０で生成されたデータドライバ駆動電源電圧ＶＥＥを用いて、前記ゲートドライバ２６によって選択状態に設定された表示エリア１２の行の各表示画素Ｐｘに対して表示データに応じた信号電圧である駆動電圧を生成して供給する信号駆動手段であり、前記ロジック回路３８は、外部からの映像信号データ入力に基づいて表示データを生成する。なお、データドライバ２４は、特に図示はしていないが、予め設定された複数の階調電圧に基づいて表示信号の階調値に応じた信号電圧を生成するＤ／Ａコンバータと、駆動電圧の階調毎の値（γ特性と呼ぶ）を適宜設定するγ回路と、を有しており、前記複数の階調電圧が前記駆動電源生成回路４０からのデータドライバ駆動電源電圧ＶＥＥを基に生成される。

前記アノードドライバ２８は、駆動電源生成回路４０で生成された発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ，Ｖｓｃ＿Ｈを用いて、アノード出力をアノードライン２０に印加するものであり、前記ロジック回路は、その印加タイミングを制御する。

前記駆動電源生成回路４０は、外部から供給されるアナログ電源Ｖｓｃ，ＶＤＤＡを基に、当該ディスプレイモジュール１０の各部に供給する各種電圧を生成する。即ち、前記データドライバ２４に供給するデータドライバ駆動電源電圧ＶＥＥ、前記ゲートドライバ２６に供給するゲート選択電圧ＶＧＨ及びゲート非選択電圧ＶＧＬ、前記アノードドライバ２８に供給する発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ，Ｖｓｃ＿Ｈ、等を生成する。

以上のような構成を有するディスプレイモジュール１０では、表示エリア１２の各表示画素Ｐｘにおいて、画素駆動回路の２個のトランジスタＭ１，Ｍ２をオン、オフ制御することにより、以下に示すように、有機ＥＬ素子３０を発光制御するように構成されている。

即ち、表示画素の選択期間においては、前記ドライバ回路１４のゲートドライバ２６から特定の行のゲートライン１８に対して、ハイレベル（ゲート選択電圧ＶＧＨ）のゲート出力が印加されると共に、前記ドライバ回路１４のアノードドライバ２８から当該行のアノードライン２０に対して、ハイレベルの発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ又はＶｓｃ＿Ｈが印加される。また、このタイミングに同期して、データドライバ２４により取り込まれた当該行の各表示画素に対応する表示データの輝度階調に応じた電圧値を有する駆動電圧が各データライン１６に供給される。

これにより、表示画素Ｐｘの画素駆動回路を構成する選択トランジスタＭ１がオン動作して、データライン１６を介して駆動電圧が駆動トランジスタＭ２のゲート電極及び保持容量Ｃ_sの一方の電極に印加されることにより、保持容量Ｃ_sには、駆動電圧と共通配線２２の電位（例えば、アナロググランドＶＳＳＡ）間の電位差に相当する駆動トランジスタＭ２のゲート・ソース間の電圧Ｖｇｓに対応する電荷が蓄積され（書き込まれ）、電圧成分として保持される（充電される）とともに、駆動トランジスタＭ２のゲート・ソース間の電圧Ｖｇｓが上記の保持容量Ｃ_sの両端間の電圧となることにより、駆動トランジスタＭ２がオン動作して、アノードライン２０から、有機ＥＬ素子３０を介して、駆動トランジスタＭ２のドレイン・ソース間に、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓと上記ゲート・ソース間の電圧Ｖｇｓに応じた電流（ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ；駆動電流）が流れ、この駆動電流に応じて有機ＥＬ素子３０が発光する。

次いで、表示画素の非選択期間においては、前記ドライバ回路１４のゲートドライバ２６から特定の行のゲートライン１８に対して、ローレベル（ゲート非選択電圧ＶＧＬ）のゲート出力が印加されて、画素駆動回路を構成する選択トランジスタＭ１がオフ動作して、保持容量Ｃ_sは、上述した選択期間において保持された電荷を保持する。これにより、駆動トランジスタＭ２のオン動作は継続され、駆動トランジスタＭ２のソース・ドレイン間には上記駆動電流が継続して流れ、有機ＥＬ素子３０の発光動作は継続される。

これにより、書き込まれた表示データの輝度階調に応じた駆動電圧の電圧値に基づいて、駆動トランジスタＭ２を介して駆動電流が継続的に供給されて、有機ＥＬ素子３０は表示データに対応する輝度階調で発光する動作を継続する。

そして、上述した一連の動作を、表示エリア１２を構成する全ての行の表示画素について順次繰り返し実行することにより、表示エリア１２の各表示画素が表示データに応じた輝度階調で発光し、所望の画像情報が表示される。

そして、本一実施形態においては、前記駆動電源生成回路４０は、電源回路Ａ４２及び電源回路Ｂ４４の２種類の電源回路を備えている。ここで、電源回路Ａ４２は、表示データが最高階調であるときに表示画素Ｐｘの有機ＥＬ素子３０に設定される最高輝度が比較的高く、出力電流が大きいときに機能させる電源回路であり、アナログ電源Ｖｓｃを基に、データドライバ駆動電源電圧ＶＥＥ、ゲート選択電圧ＶＧＨ及びゲート非選択電圧ＶＧＬ、高輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｈ、等を生成する。また、電源回路Ｂ４４は、表示データが最高階調であるときに表示画素Ｐｘの有機ＥＬ素子３０に設定される最高輝度が比較的低く、出力電流値が小さいときに機能させる電源回路であり、アナログ電源ＶＤＤＡを基に、データドライバ駆動電源電圧ＶＥＥ、ゲート選択電圧ＶＧＨ及びゲート非選択電圧ＶＧＬ、低輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ、等を生成する。なお、アナログ電源Ｖｓｃと高輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｈ、低輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ及びアナログ電源ＶＤＤＡは、Ｖｓｃ≧Ｖｓｃ＿Ｈ＞Ｖｓｃ＿Ｌ≧ＶＤＤＡという関係にある。

これら２種類の電源回路Ａ４２，Ｂ４４は、前記ロジック回路３８の選択により切り替えることで、何れか一方が選択的に使用される。即ち、本実施形態では、高輝度表示時（第１の表示モード）と低輝度表示時（第２の表示モード）に使用するアナログ電源の供給元そのものを切り替えるようにしている。

このことにより、高輝度表示が可能なモジュールでありながら、低輝度側使用が常態の場合にアナログ電源Ｖｓｃ経路からの電源供給をストップすることで、アナログ電源ＶＤＤＡ経路での消費電力を最小に抑えることが可能となる。

さらに、低輝度表示時には、アノードライン２０に印加する発光駆動電圧の電圧値を、高輝度発光時のＶｓｃ＿Ｈよりも小さいＶｓｃ＿Ｌとすることで、さらに消費電力を抑えることが可能になる。

なお、ロジック回路３８による２種類の電源回路Ａ４２，Ｂ４４の選択は、例えば、当該ディスプレイモジュール１０を備える機器の動作状態に応じて、該ディスプレイモジュール１０の外部からデジタルデータとして与えられる制御コマンドに応じて行うものであっても良いし、図示しない照度センサ等によって検出した周囲光の明るさに応じて行うようにしても良い。

次に、前記発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ，Ｖｓｃ＿Ｈの電圧値について説明する。

図２は、表示画素Ｐｘの画素駆動回路中の発光駆動電圧を決定する要因部分を抜き出した回路図である。図２に示すように、共通配線２２がアナロググランドＶＳＳＡであるとき、アノードライン２０と共通配線２２間に発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ又はＶｓｃ＿Ｈが印加される。このとき、駆動トランジスタＭ２のドレイン・ソース間の電圧がＶｄｓであり、有機ＥＬ素子３０のアノード・カソード電極間の電圧がＶｏｌｅｄである。

上述の有機ＥＬ素子３０の発光制御において、表示データが最高輝度階調で、駆動トランジスタＭ２のドレイン・ソース間と有機ＥＬ素子３０に最大駆動電流が流れるときに、駆動トランジスタＭ２が飽和領域で動作するように設定される。この場合、例えば有機ＥＬ素子３０の特性変動による抵抗増加によって駆動トランジスタＭ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓがある程度変動した場合でも、駆動電流の電流値が変化しないようにすることができる。このとき、発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ及びＶｓｃ＿Ｈの電圧値は、この発光制御を行う際に駆動トランジスタＭ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓが、駆動トランジスタＭ２が飽和領域で動作するのに必要な電圧となる値に設定される。

図３（Ａ）は、表示データが最高輝度階調であって、駆動トランジスタＭ２のドレイン・ソース間に流れる最大駆動電流を１μＡとした、高輝度表示の駆動での、駆動トランジスタＭ２のドレイン・ソース間電圧対ドレイン・ソース間電流特性（以下、Ｖｄｓ−Ｉｄｓ特性：太実線）と有機ＥＬ素子３０の電圧対電流特性（以下、Ｖ−Ｉ特性：負荷特性；一点鎖線）の実測例を示す図であり、図３（Ｂ）は、同じく表示データが最高輝度階調であって、最大駆動電流を図３（Ａ）の場合の１／１０の１００ｎＡとした、低輝度表示の駆動での、駆動トランジスタＭ２のＶｄｓ−Ｉｄｓ特性（実線）と有機ＥＬ素子３０のＶ−Ｉ特性（負荷特性；一点鎖線）の実測例を示す図である。なお、各図において、Ｖｄｓ−Ｉｄｓ特性線上の点Ｐ１、Ｐ１’はピンチオフ電圧を示し、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが０Ｖからピンチオフ電圧までの領域は線形領域であり、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓがピンチオフ電圧以上の領域は飽和領域である。

各図において、２つのカーブの交差点Ｐ２、Ｐ２’が駆動トランジスタＭ２の動作点となる。図３（Ａ）は、Ｖｓｃ＝１２Ｖで飽和領域上に動作点Ｐ２があるが、図３（Ｂ）では、Ｖｓｃ＝７Ｖにしても動作点Ｐ２’が飽和領域上に位置していることが分かる。このように、発光電流の最大値の変化に伴い、発光駆動電圧の電圧値を、高輝度表示状態又は低輝度表示状態での最大駆動電流を流すのに必要なだけの電圧値に変えることができる。従って、図３（Ａ）に示した高輝度表示時においては、電源回路Ａ４２による高輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｈとしては例えば１２Ｖとし、図３（Ｂ）に示した低輝度表示時においては、電源回路Ｂ４４による低輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌとしては例えば７Ｖとすれば良い。

上記の実測例において発光電流値が一桁異なるということは、アノードドライバ２８の出力電流の差は最大−最小でさらに差が開くことになる。つまりは、高輝度側は全面点灯駆動が可能な電源回路を準備する必要があるが、ディマー調整時には全点灯ではなく実質の点灯状態で（５％から１０％程度）最大効率になるように電源回路を設計することが可能である。

このように、高輝度表示が可能でありながら、実使用時に最も効率が良くなるように電源回路を適宜切り替えることにより、低消費電力駆動と高輝度表示を兼ね備えたディスプレイモジュールが１０実現可能となる。

例えば、全画素数が１．６万画素（１２８×１２８）あるとする。１画素の電流が１μＡのとき全点灯時に、アノードライン２０に流れる電流値は１６ｍＡになる。これに対して、１００ｎＡの１０％点灯だと１６０μＡとなる。この際、電源回路Ａ４２は１桁分の電流出力範囲で高い変換効率が得られるように設計すればよい。逆に、電源回路Ｂ４４側は、小出力電流で高い変換効率が得られるように設計すればよい。

また、電源回路として電源回路Ａ４２を使用して、高輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｈを印加して使用しているときに、表示データに応じて各表示画素Ｐｘの有機ＥＬ素子３０に設定される発光輝度の最高輝度が、上記低輝度表示時における最高輝度に相当するものとなったときに、自動的に、使用する電源回路を電源回路Ｂ４４に切り替えて、低輝度表示用の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌを印加して使用するようにしてもよい。これによってパワーセーブを行うことができる。

図４は、前述したような１２Ｖの発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｈを生成する電源回路Ａ４２及び７Ｖの発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌを生成する電源回路Ｂ４４の具体的な構成例を示す図である。これは、コンデンサベースのチャージポンプコンバータ（チャージポンプ回路）による昇圧型のスイッチング電源を用いた例である。

即ち、電源回路Ａ４２は、スイッチ（以下、ＳＷと略記する）４６、−１倍チャージポンプ回路４８を備える。ＳＷ４６は、前記ロジック回路３８からの制御信号による選択に応じて、外部から供給されたアナログ電源Ｖｓｃを後段に伝達するか否かを切り替える。なお、その切替タイミングは、前記ＴＧ３６から与えられるスイッチング同期クロックＣＬＫに同期して更に正確にタイミング調整される。−１倍チャージポンプ回路４８は、前記ＳＷ４６を介して供給されたアナログ電源Ｖｓｃを−１倍昇圧する。

例えば、前記アナログ電源Ｖｓｃは、当該ディスプレイモジュール１０が組み込まれる機器の図示しない電源回路で生成された１２ＶのＥＬ駆動電源である。そこで、電源回路Ａ４２では、その１２Ｖをそのままゲート選択電圧ＶＧＨ、データドライバ駆動電源電圧ＶＥＥ及び発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｈとして出力する。また、−１倍チャージポンプ回路４８により−１倍昇圧して−１２Ｖ（実際には変換効率分のロスが存在する）のゲート非選択電圧ＶＧＬとして出力する。

また、電源回路Ｂ４４は、ＳＷ５２と、ロードロップアウトレギュレータ（以下、ＬＤＯレギュレータと略記する。）５４と、３倍チャージポンプ回路５６と、５倍チャージポンプ回路５８と、−１倍チャージポンプ回路６０，とを備える。ＳＷ５２は、前記ロジック回路３８からの制御信号による選択に応じて、外部から供給されたアナログ電源ＶＤＤＡを後段に伝達するか否かを切り替える。なお、その切替タイミングは、前記ＴＧ３６から与えられるスイッチング同期クロックＣＬＫに同期して更に正確にタイミング調整される。ＬＤＯレギュレータ５４は、入力された所定の電圧範囲内の電圧を一定のアナログ電圧にレギュレートして出力するものであって、前記ＳＷ５２を介して供給されたアナログ電源電圧ＶＤＤＡを所定の一定のアナログ電圧にレギュレートして出力する。３倍チャージポンプ回路５６は、前記ＬＤＯレギュレータ５４から出力された所定のアナログ電圧を３倍昇圧する。５倍チャージポンプ回路５８は、前記ＬＤＯレギュレータ５４から出力された所定のアナログ電圧を５倍昇圧する。−１倍チャージポンプ回路６０は、前記５倍チャージポンプ回路５８で昇圧されたアナログ電圧を−１倍昇圧する。

前記アナログ電源電圧ＶＤＤＡとしては、例えば、当該ディスプレイモジュール１０が組み込まれる機器で使用しているロジック電圧を利用する。このロジック電圧は、組み込まれる機器により電圧値が異なり、例えば２．５Ｖ〜３．３Ｖ程度の電圧が供給されることとなる。そこで、電源回路Ｂ４４では、その２．５Ｖ〜３．３ＶをＬＤＯレギュレータ５４でレギュレートして、２．５Ｖの一定のアナログ電圧を得る。そして、その２．５Ｖのアナログ電圧を３倍チャージポンプ回路５６で３倍昇圧して７．５Ｖ（実際には変換効率分のロスが存在する）の発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌとして出力する。また、前記２．５Ｖのアナログ電圧を５倍チャージポンプ回路５８で５倍昇圧して１２．５Ｖ（実際には変換効率分のロスが存在する）のゲート選択電圧ＶＧＨ及びデータドライバ駆動電源電圧ＶＥＥとして出力する。さらに、この５倍チャージポンプ回路５８で５倍昇圧して得た１２．５Ｖ（実際には変換効率分のロスが存在する）のアナログ電圧を、−１倍チャージポンプ回路６０により−１倍昇圧して−１２．５Ｖ（実際には変換効率分のロスが存在する）のゲート非選択電圧ＶＧＬとして出力する。

なお、電源回路の構成はこれに限定されるものではなく、例えばインダクタベースのブーストコンバータによる昇圧型のスイッチング電源等、半導体プロセスでディスプレイモジュールに組み込み可能な電源であれば、どのようなものであっても構わない。

以上のような本一実施形態によれば、最大輝度のダイナミックレンジが大きなディマー処理が施されたアクティブマトリックス型ディスプレイモジュールにおいても、駆動トランジスタＭ２の飽和領域内で発光駆動電圧Ｖｓｃ＿Ｌ，Ｖｓｃ＿Ｈを制御すると共に、電源回路を２つ持つことで効率の最適な電源回路を選択することができるようにしたことによって、高輝度表示と低消費電力を両立できるようになる。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、上記一実施形態では、電流制御方式の場合を説明したが、各表示画素に印加する電圧を調整することにより有機ＥＬ素子３０に流す電流を制御して、所定の輝度階調で発光駆動させる電圧駆動方式を採る場合でも、同様に適用可能である。

また、表示画素Ｐｘの画素駆動回路において、選択トランジスタＭ１と駆動トランジスタＭ２の２つのトランジスタを用いた場合を説明したが、３つ以上のトランジスタを用いる構成であっても構わない。

更に、表示モードを高輝度表示と低輝度表示の２段階として、これに対応して電源回路を２種類設け、発光駆動電圧を高輝度表示と低輝度表示とに応じて２段階に切り替えるものとしたが、表示モードを３段階以上として、これに対応して電源回路を３種類以上設け、表示モードに応じて発光駆動電圧を３段階以上に切り替えるものとしてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス駆動方式のディスプレイモジュールの概略構成を示す図である。 図２は、表示画素の画素駆動回路中の発光駆動電圧を決定する要因部分を抜き出した回路図である。 図３（Ａ）は、最大発光電流が１μＡの駆動でのトランジスタのＶｄ−Ｉｄ特性と有機ＥＬ素子のＶ−Ｉ特性の実測例を示す図であり、図３（Ｂ）は、最大発光電流が図３（Ａ）の場合の１／１０（１００ｎＡ）の駆動でのトランジスタのＶｄ−Ｉｄ特性と有機ＥＬ素子のＶ−Ｉ特性の実測例を示す図である。 図４は、駆動電源生成回路における２つの電源回路の具体的な構成例を示す図である。

符号の説明

１０…ディスプレイモジュール
１２…表示エリア
１４…ドライバ回路
１６…データライン
１８…ゲートライン
２０…アノードライン
２２…共通配線
２４…データドライバ
２６…ゲートドライバ
２８…アノードドライバ
３０…有機ＥＬ素子
３２…インターフェイスブロック（Ｉ／Ｆブロック）
３４…ロジック電源生成回路
３６…タイミングジェネレータ（ＴＧ）
３８…ロジック回路
４０…駆動電源生成回路
４２…電源回路Ａ
４４…電源回路Ｂ
４６，５２…スイッチ（ＳＷ）
４８，６０…−１倍チャージポンプ回路
５４…ロードロップアウトレギュレータ（ＬＤＯレギュレータ）
５６…３倍チャージポンプ回路
５８…５倍チャージポンプ回路
Ｃ_s…保持容量
Ｍ１…選択トランジスタ
Ｍ２…駆動トランジスタ
Ｐｘ…表示画素

Claims (11)

1. 発光素子を有する表示画素を有し、該表示画素を表示データに応じて駆動する表示装置であって、
   前記表示データが最高階調であるときに前記表示画素の前記発光素子に設定される最高輝度が異なる複数の表示状態の各々に対応し、各々が、前記各表示状態における前記各最高輝度に前記発光素子を設定するための異なる電圧値の発光駆動電圧を生成する複数の電源回路と、
   前記発光素子を前記表示データに応じた輝度で発光させる駆動信号を前記各表示画素に供給し、前記複数の電源回路の何れかから供給される前記発光駆動電圧を前記各表示画素に印加する駆動回路と、
   前記駆動回路に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える切替回路と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記表示装置は、行方向に配設された複数の選択ラインと、列方向に配設された複数のデータラインと、前記複数の表示画素に共通に接続された電源ラインと、を有し、前記各データラインと前記各選択ラインとの各交点近傍に前記複数の表示画素が２次元配列された表示エリアを有し、
   前記駆動回路は、前記複数の電源回路の何れかから前記発光駆動電圧が供給され、前記電源ラインに該発光駆動電圧を印加する電源駆動回路を有することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記各表示画素は、少なくとも、前記発光素子と、電流路の一端に前記発光素子が接続され、前記電流路の他端又は前記発光素子の他端の一方が前記電源ラインに接続されて、前記電流路の他端と前記発光素子の他端との間に前記発光駆動電圧が印加され、前記電流路を介して前記発光素子に前記表示データに応じた駆動電流を供給する駆動トランジスタと、を備えることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記切替回路は、前記表示データに応じて前記各表示画素の前記各発光素子に設定される発光輝度の最高値に応じて、前記駆動回路に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記表示装置は、前記複数の表示状態として、前記表示データが最高階調であるときの前記最高輝度が異なる複数の表示モードを有し、
   前記切替回路は、前記表示モードの切り替えに対応して、前記駆動回路に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記表示装置は、前記複数の表示モードとして、前記最高輝度が第１の輝度に設定される第１の表示モードと、前記最高輝度が、前記第１の輝度より低い第２の輝度に設定される第２の表示モードと、を有し、
   前記電源回路として、前記発光素子を前記第１の輝度に設定するための第１の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成する第１の電源回路と、前記発光素子を前記第２の輝度に設定するための第２の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成する第２の電源回路と、を有することを特徴とする請求項５記載の表示装置。
7. 前記第１の電源回路は、前記発光素子の駆動用に外部より供給される電圧に基づいて、前記第１の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成し、
   前記第２の電源回路は、前記駆動回路のロジック回路の駆動用に外部より供給される電圧に基づいて、前記第２の電圧を有する前記発光駆動電圧を生成することを特徴とする請求項６記載の表示装置。
8. 前記第１の電源回路及び前記第２の電源回路は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧を有する前記発光駆動電圧の他、前記表示画素の駆動用の複数の電圧値を有する複数の駆動用電圧を生成することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 発光素子を有する表示画素を表示データに応じて駆動する表示装置の駆動方法であって、
   前記表示装置は、前記表示データが最高階調であるときに前記表示画素の前記発光素子に設定される最高輝度が異なる複数の表示状態の各々に対応し、各々が、前記各表示状態における前記各最高輝度に前記各発光素子を設定するための異なる電圧値の発光駆動電圧を生成する、複数の電源回路を有し、
   前記表示装置の表示状態に応じて、前記表示画素に印加する前記発光駆動電圧を供給する前記電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替えることを特徴とする表示装置の駆動方法。
10. 前記表示画素に印加する前記発光駆動電圧を供給する前記電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作は、
    前記表示データに応じて前記各表示画素の前記発光素子に設定される発光輝度の最高値に応じて、前記表示画素に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作を含むことを特徴とする請求項９記載の表示装置の駆動方法。
11. 前記表示装置は、前記複数の表示状態として、前記表示データが最高階調であるときの前記最高輝度が異なる複数の表示モードを有し、
    前記表示画素に印加する前記発光駆動電圧を供給する前記電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作は、
    前記表示モードの切り替えに対応して、前記表示画素に前記発光駆動電圧を供給する電源回路を、前記複数の電源回路の何れかに切り替える動作を含むことを特徴とする請求項９記載の表示装置の駆動方法。

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