JP2009244654A - 表示装置及びその駆動制御方法 - Google Patents

表示装置及びその駆動制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】発光素子の特性変動を測定可能として、発光素子の特性変動を補償する。
【解決手段】制御部15は、アノードラインLaが接地電位となるように、スイッチ121を制御し、画素11_11〜11_m1を選択する。セレクトドライバ14は、セレクトラインLs11にHiレベルの信号を、セレクトラインLs1nにLoレベルの信号を出力する。定電流回路132−1〜132−mは、それぞれ、データラインLd11〜Ld1mを介して、画素11_11〜11_m1の有機EL素子111に定電流を供給し、ADC133−1〜133−mは、各有機EL素子111の電圧VELを測定する。DAC135−1〜135−mは、それぞれ、補正回路134−1〜134−mが測定された電圧VELに基づいて求めた電圧データを、書き込み電圧Vdを用いてトランジスタT3のゲート−ソース間に書き込む。
【選択図】図1

Description

本発明は、表示装置及びその駆動制御方法に関するものであり、特に、画素に発光素子を備える表示装置及びその駆動制御方法に関するものである。
従来、有機EL、無機EL又はLED等のように光学要素として発光素子を有する画素がマトリクス(行列)状に配列されて、各発光素子が発光することによって表示を行う発光素子型ディスプレイが知られている。
特に、アクティブマトリクス駆動方式の発光素子型ディスプレイは、高輝度、高コントラスト、高精細、低電力等の点で、優位性を有しており、特に、有機EL素子が注目されている。
このような有機EL素子を画素に有する表示装置として、有機EL素子への電流を制御することにより供給された画像データの輝度が得られるように、複数のトランジスタを用いて、有機EL素子を駆動するものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、この有機ELアクティブマトリクス駆動方式においては、各画素の画素駆動回路を構成するトランジスタを、アモルファスシリコン又はポリシリコンTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)によって実現するようにしたものがある。
特開2002−156923号公報(第3−6頁、図1)
画素駆動回路を構成するこれらのTFT及び有機EL素子は、表示動作に伴って、特性が次第に変動することが知られており、表示パネルの表示品位を低下させる。
これに対し、画素回路を構成する各TFTの特性変動を補償するためのさまざまな補償回路が提案されている。しかし、有機EL素子の特性変動を測定して、有機EL素子の特性変動を補償するように駆動して、表示品位の低下を抑えるようにすることができなかった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、発光素子の特性変動を測定して、測定した特性変動を補償することが可能な表示装置及びその駆動制御方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る表示装置は、
発光素子を備える画素を有する表示装置であって、
行方向及び列方向に配設された複数の選択ライン及びデータラインの各交点近傍に配列され、前記画素が複数配列された表示領域と、
外部から供給される画像データに応じた駆動信号を生成し、前記データラインを介して前記各画素に供給するデータ駆動部と、
を備え、
前記各画素は、電流路の一端が電源ラインに接続され、電流路の他端が前記発光素子の一端に接続されて、前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御トランジスタと、電流路の一端が前記データラインに接続され、電流路の他端が前記電流制御トランジスタの電流路の他端と前記発光素子との接続点に接続され、制御端子が前記選択ラインに接続された選択制御トランジスタと、を有し、
前記データ駆動部は、前記複数のデータラインの各々に所定の検定電流を供給する複数の定電流回路と、該各定電流回路から前記各画素の前記選択制御トランジスタの電流路を介して前記各発光素子に前記検定電流を流したときの、該各発光素子の端子間の電圧を検定電圧として、前記選択制御トランジスタを介して測定する複数の電圧測定回路を有することを特徴とする。
前記表示装置は、更に、前記表示パネルの前記各選択ラインに選択信号を印加して、各行の前記画素を選択状態に設定する選択駆動部を備え、
前記データ駆動部は、前記選択駆動部により前記選択状態に設定された行の前記画素に対して、前記検定電圧の測定を行うようにしてもよい。
前記データ駆動部は、前記電圧測定回路によって測定した前記検定電圧に基づいて、前記画像データに応じた前記駆動信号を補正する補正部を備えるようにしてもよい。
前記補正部は、前記発光素子に前記検定電流を流したときに該発光素子が初期特性を有しているときの初期輝度に対する輝度の比率を示す発光効率と、該発光素子に前記検定電流を流したときの該発光素子の両端間の電圧との関係を予め記憶しておく記憶回路と、前記記憶回路に記憶された、前記発光効率と前記発光素子の両端間の電圧との関係に基づき、前記電圧測定回路によって測定した前記検定電圧に対応する前記発光効率の値を抽出する発光抽出部と、を有し、
前記駆動信号を、前記発光効率抽出部が抽出した前記発光効率に基づいて補正するようにしてもよい。
前記補正部は、前記補正した駆動信号に対応する書き込み電流が前記電流制御トランジスタの電流路に流れる書き込み電圧を取得する、書き込み電圧取得部を備えるようにしてもよい。
本発明の第2の観点に係る表示装置の駆動制御方法は、
発光素子を備える画素を有する表示装置の駆動制御方法であって、
前記表示装置は、表示領域において、行方向及び列方向に配設された複数の選択ライン及びデータラインの各交点近傍に前記画素が複数配列され、前記画素は、電流路の一端が電源ラインに接続され、電流路の他端が前記発光素子の一端に接続されて、前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御トランジスタと、電流路の一端が前記データラインに接続され、電流路の他端が前記電流制御トランジスタの電流路の他端と前記発光素子との接続点に接続され、制御端子が前記選択ラインに接続された選択制御トランジスタと、を有し、
前記複数のデータラインの各々に所定の検定電流を供給し、選択状態とされた行の前記各画素の前記選択制御トランジスタの電流路を介して前記各発光素子に前記検定電流を流すステップと、
前記各発光素子の端子間の電圧を、検定電圧として、前記選択制御トランジスタを介して測定するステップと、
測定した前記検定電圧に基づいて、外部から供給される画像データに応じた前記駆動信号を補正するステップと、を含むことを特徴とする。
前記駆動信号を補正するステップは、
前記発光素子に前記検定電流を流したときに該発光素子が初期特性を有しているときの初期輝度に対する輝度の比率を示す発光効率と、該発光素子に前記検定電流を流したときの該発光素子の両端間の電圧との関係を予め記憶し、
前記発光効率と前記発光素子の両端間の電圧との関係に基づいて、測定した前記検定電圧に対応する前記発光効率の値を抽出するステップと、
前記画像データに応じた前記駆動信号を、抽出した前記発光効率に基づいて補正するステップと、を含むようにしてもよい。
前記検定電圧を流すステップにおいて、前記選択状態とされた前記表示パネルの何れかの1行の前記各画素の前記発光素子に前記検定電流を同時に流し、
前記検定電圧を測定するステップにおいて、前記表示パネルの当該1行に配列された前記各画素の前記検定電圧の測定を並行して実行するようにしてもよい。
本発明によれば、発光素子の特性変動を測定して、発光素子の特性変動を補償することができる。
以下、本発明の実施形態に係る表示装置を、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る表示装置の構成を図1に示す。
本実施形態に係る表示装置は、複数の画素11_ij(i=1〜m、j=1〜n、m、n;自然数)と、複数の画素11_ijが配列された表示領域10と、アノード回路12と、データドライバ(データ駆動部)13と、セレクトドライバ(選択駆動部)と、制御部15と、によって構成される。
各画素11_ijは、それぞれ、画像の1画素に対応するものであり、行列配置される。各画素11_ijは、有機EL素子111と、トランジスタT1〜T3と、コンデンサ(電圧保持部)C1と、を備える。
有機EL(Organic Electro-Luminescence)素子111は、有機化合物に注入された電子と正孔との再結合によって生じた励起子によって発光する現象を利用した発光素子であり、供給された電流の電流値に対応する輝度で発光する。
有機EL素子111には、画素電極が形成され、この画素電極上に、正孔注入層と発光層と対向電極とが形成される(いずれも図示せず)。正孔注入層は、画素電極上に形成され、発光層に正孔を供給する機能を有する。
画素電極は、透光性を備える導電材料、例えばITO(Indium Tin Oxide)、ZnO等から構成される。各画素電極は隣接する他の画素の画素電極と層間絶縁膜(図示せず)によって絶縁されている。
正孔注入層は正孔(ホール)注入、輸送が可能な有機高分子系の材料から構成される。また、有機高分子系のホール注入・輸送材料を含む有機化合物含有液としては、例えば導電性ポリマーであるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とドーパントであるポリスチレンスルホン酸(PSS)を水系溶媒に分散させた分散液であるPEDOT/PSS水溶液が用いられる。
発光層は、インターレイヤ(図示せず)上に形成される。発光層は、アノード電極とカソード電極との間に所定の電圧を印加することにより光を発生する機能を有する。
発光層は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料、例えばポリパラフェニレンビニレン系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む赤(R)、緑(G)、青(B)色の発光材料から構成される。
また、これらの発光材料は、適宜水系溶媒あるいはテトラリン、テトラメチルベンゼン、メシチレン、キシレン等の有機溶媒に溶解(又は分散)した溶液(分散液)をノズルコート法やインクジェット法等により塗布し、溶媒を揮発させることによって形成される。
尚、3原色の場合、有機EL素子111のRGBの発光材料は、通常、列毎に塗布される。
対向電極は、導電材料、例えばCa,Ba等仕事関数の低い材料からなる層と、Al等の光反射性導電層と、からなる2層構造になっており、接地される。
電流は、画素電極から対極電極方向へと流れ、逆方向には流れず、画素電極、対極電極は、それぞれ、アノード電極、カソード電極となる。
この有機EL素子111は、電流を供給して、長時間、駆動することにより、次第に特性が劣化する。即ち、有機EL素子111の特性が劣化すると、抵抗が増加して電流が流れにくくなるとともに、流れる電流に対する発光輝度が低下し、発光効率が低下する。
すなわち、有機EL素子111の特性が劣化した場合、初期の輝度を得るためには、有機EL素子111に供給する電流を増加させる必要がある。電流を増加させると、有機EL素子111のカソード−アノード間の電圧VELも増加する。
この輝度と、有機EL素子111のカソード−アノード間の電圧VELとの間には、相関がある。図2は、発光効率ηと電圧VELとの関係を示す。発光効率ηは、有機EL素子111に一定の電流(電流初期値Iel_0:検定電流)を流したときの有機EL素子111が初期の特性を有しているときの初期の輝度(値)を1として、輝度の変化を示すパラメータである。従って、この図2は、駆動時間により発光効率ηが変化すると、電圧VELがどれぐらい変化するかを示す。
尚、この関係は、実験によって得られたデータであり、有機EL素子111が初期特性を有しているときに、輝度が5000cd/m2,単位面積当たりの輝度が16cd/Aとなる電流初期値Iel_0を流したときのデータであり、発光部の面積を100μm×300μmとした場合、電流初期値Iel_0の電流値は、5000×(100×300)/16=9.38(μA)である。
本実施形態に係る表示装置は、この発光効率ηと電圧VELとの関係に着目し、有機EL素子111に上記電流初期値Iel_0を流したときの電圧(検定電圧)VELを測定し、電圧VELに基づいて、供給する電流の電流値を補正することにより、供給された画像データの輝度を得るように構成されている。
トランジスタT1〜T3は、nチャンネル型のFET(Field Effect Transistor;電界効果トランジスタ)によって構成されたTFTであり、例えば、アモルファスシリコン又はポリシリコンTFTによって構成されている。
トランジスタT1(書き込み制御トランジスタ)は、トランジスタT3(電流制御トランジスタ)をオン、オフするためのスイッチトランジスタである。
各画素11_ijのトランジスタT1のドレイン(端子)は、アノードライン(電源ライン)Laに接続される。
各画素11_11〜11_m1のトランジスタT1のゲート(端子)は、セレクトラインLs11に接続される。同様に、各画素11_12〜11_m2のトランジスタT1のゲートは、セレクトラインLs12に、・・・、各画素11_1n〜11_mnのトランジスタT1のゲートは、セレクトラインLs1nに、それぞれ、接続される。
画素11_11の場合、セレクトドライバ14からセレクトラインLs1にHi(High;ハイ)レベルの信号が出力されると、トランジスタT1はオンし、トランジスタT3もオンする。
セレクトラインLs1にLo(Low;ロー)レベルの信号が出力されると、トランジスタT1は、オフし、トランジスタT1もオフする。それとともに、トランジスタT1がオフすると、コンデンサC11に充電された電荷は保持される。
トランジスタT2(選択制御トランジスタ)は、セレクトドライバ14によって選択されてオン、オフし、アノード回路12とデータドライバ13との間を導通、遮断するためのスイッチトランジスタである。
各画素11_ijのトランジスタT2の一端としてのドレインは、有機EL素子111のアノード(電極)に接続される。
各画素11_11〜11_m1のトランジスタT2のゲートは、セレクトラインLs11に接続される。同様に、各画素11_21〜11_m2のトランジスタT2のゲートは、セレクトラインLs12に、・・・各画素11_1n〜11_mnのトランジスタT2のゲートは、セレクトラインLs1nに接続される。
また、各画素11_11〜11_1nのトランジスタT2の他端としてのソースは、データラインLd1に接続される。同様に、各画素11_21〜11_2nのトランジスタT2のソースは、データラインLd2に、・・・、各画素11_m1〜11_mnのトランジスタT2のソースは、データラインLdmに接続される。
画素11_11の場合、トランジスタT2は、セレクトドライバ14から、セレクトラインLs11にHiレベルの信号が出力されるとオンして有機EL素子111のアノードとデータラインLd1とを接続する。
また、セレクトラインLs11にLoレベルの信号が出力されると、トランジスタT2はオフして有機EL素子111のアノードとデータラインLd1とを遮断する。
コンデンサC1は、トランジスタT3のゲート−ソース間電圧Vgs(以後、ゲート電圧Vgsと記す。)を保持するコンデンサであり、その一端は、トランジスタT1のソースとトランジスタT3のゲートとに接続され、他端はトランジスタT3のソースと有機EL素子111のアノードに接続される。
コンデンサC1は、トランジスタT1がオンすると、トランジスタT3はゲート−ドレイン間が接続されてダイオード接続されてオンするため、アノードラインLaからトランジスタT2のドレインに向けて電流が流れるとき、トランジスタT3はオン状態となり、対応するトランジスタT3のゲート電圧Vgsで充電され、その電荷が蓄積される。
トランジスタT1及びT2がオフすると、コンデンサC1は、トランジスタT3のゲート電圧Vgsを保持する。
アノード回路12は、電圧VELの測定時及び各画素11_ijへの駆動信号の書き込み時にアノードラインLaを例えば接地電位にし、各画素11_ijを画像データに応じた発光動作させる時にアノードラインLaを所定の電圧(電圧Vsrc)に設定するものであり、スイッチ121と、電圧Vsrcを出力する定電圧電源と、を備える。
スイッチ121は、電圧Vsrc又は接地ラインとアノードラインLaとの接続を切り換えるものである。この電圧Vsrcは、例えば、12V程度に設定される。
データドライバ13は、各画素11_ijの有機EL素子111にデータを書き込むためのものであり、スイッチ131−1〜131−mと、定電流回路132−1〜132−mと、ADC(A/Dコンバータ)133−1〜133−mと、補正回路134−1〜134−mと、DAC(D/Aコンバータ)135−1〜135−mと、スイッチ136−1〜136−mと、を備える。
スイッチ131−1〜131−mは、それぞれ、データラインLd1〜Ldmと、定電流回路132−1〜132−mの入力端及びADC133−1〜133−mの入力端と、の間を接続又は遮断するためのものである。
定電流回路132−1〜132−mは、上記検定電流となる定電流を供給するものである。ADC133−1〜133−mは、それぞれ、スイッチ131−1〜131−mを介して、データラインLd11〜Ld1nに印加されたアナログの電圧VELを測定するためのものであり、測定したアナログの電圧VELをデジタルの電圧VELに変換する。ADC133−1〜133−mは、変換したデジタルの電圧VELを補正回路134−1〜134−mに供給する。
補正回路134−1〜134−mは、それぞれ、供給された画像データに応じた輝度が得られるように、ADC133−1〜133−mから供給された電圧VELに基づいて、画像データに応じた電圧データVdataの値を補正する回路である。
補正回路134−1〜134−mは、それぞれ、図3に示すように、発光効率抽出部137−1〜137−mと、メモリ138−1〜138−mと、演算部139−1〜139−mと、を備える。
発光効率抽出部137−1〜137−mは、それぞれ、測定によって得られた電圧VELに対応する発光効率ηを抽出するものであり、図4に示すようなLUT(ルックアップテーブル)を記憶する。
このLUTは、電圧VELと輝度と発光効率ηとの関係を示すテーブルであり、図2に示す発光効率ηと電圧VELとの関係に基づいて作成されたものである。
このLUTは、有機EL素子111に電流初期値Iel_0の電流を流した場合の輝度の変化と、発光効率ηと電圧VELとの関係を示すものである。
このLUTは、有機EL素子111が初期特性を有しているときに輝度5000cd/m2を得るために必要な電流初期値Iel_0の電流を流して、輝度が3000cd/m2になったとき、発光効率はη=3000/5000=0.60となり、電圧VELは、初期値7.85Vから、8.30Vに増加することを示している。
なお、本実施形態において、上記LUTは、1つの電流初期値Iel_0(検定電流)に対応し、定電流回路132−1〜132−mからは、これに対応した1種類の検定電流を供給するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、LUTを2レベル以上の複数の異なる電流値の検定電流に対応するものとし、定電流回路132−1〜132−mから、これに対応した複数レベルの異なる電流値の検定電流を供給する構成としてもよい。この場合、電圧VELの測定を、各レベルの検定電流に応じて、複数回行うこととなる。
発光効率抽出部137−1〜137−mは、それぞれ、このLUTを参照して、電圧VELに対応する発光効率ηを抽出する。
メモリ138−1〜138−mは、それぞれ、発光効率抽出部137−1〜137−mが抽出した発光効率ηを記憶するためのメモリ(記憶回路)である。
演算部139−1〜139−mは、それぞれ、画像データが供給されて、画像データに応じた輝度を得るための電圧データVdataを取得するものである。
演算部139−1〜139−mは、それぞれ、電圧データVdataで書き込みを行うときに、メモリ138−1〜138−mから発光効率ηを読み出す。
演算部139−1〜139−mは、それぞれ、有機EL素子111が初期特性を有しているとしたときに、供給された画像データに応じた輝度を得るために必要な電流値Ielf_0と、メモリ138−1から読み出した発光効率ηの逆数と、を乗算して電流補正値Ielf_1を取得する。
そして、演算部139−1〜139−mは、各画素11_ijのトランジスタT3のゲート電圧に対するドレイン−ソース間電流の特性と、この電流補正値Ielf_1と、に基づいて電圧データVdataを求める。
DAC135−1〜135−mは、それぞれ、演算部139−1〜139−mが求めたデジタルの電圧データVdataをアナログの書き込み電圧Vd(駆動信号:負電圧)に変換するものである。
DAC135−1〜135−mは、それぞれ、この書き込み電圧Vdを、データラインLd11〜Ld1mを介して、各画素11_1j〜11_mjのトランジスタT2の他端に印加することにより、トランジスタT2を介して、トランジスタT3から電流を引き込む。
スイッチ136−1〜136−mは、それぞれ、データラインLd1〜Ldmと、DAC135−1〜135−mの出力端とを、接続、遮断するものである。
セレクトドライバ14は、制御部15に制御されて、行毎に画素11_ijを選択するためのものであり、例えば、シフトレジスタを備える。セレクトドライバ14は、それぞれ、セレクトラインLs11〜Ls1nに、Hiレベル又はLoレベルの信号を出力する。
制御部15は、各部を制御するものである。制御部15は、有機EL素子111の電圧VELの変動に基づいて、駆動信号の書き込み時に供給する電流の電流値を補正することにより、必要な輝度を得るように各部を制御する。
このため、制御部15は、キャリブレーションステップ、画像表示ステップを実行する。
キャリブレーションステップは、各画素11_ijの有機EL素子111の電圧VELを測定し、予め測定しておいた図2に示すような電圧VELと発光効率ηとの関係から、測定した電圧VELに対応する発光効率ηを抽出するステップである。
画像表示ステップは、画像データが供給されたときに、発光効率ηに基づいて、供給された画像データに応じた輝度が得られるように電流値を補正して、対応する電圧データVdataを各画素11_ijのゲート−ソース間に書き込んで、各有機EL素子111を発光させるステップである。
尚、表示装置は、この電圧VELの測定を、例えば、電源立ち上げ時、1日毎、あるいは、一定時間使用する毎に行う。
電圧VELの測定を行う場合、制御部15は、定電流が定電流回路132−1〜132−mから、各画素11_ijの有機EL素子111を経由して接地ラインへと流れるように、アノード回路12とデータドライバ13とセレクトドライバ14とを制御する。
電圧データVdataの書き込みを行う場合、制御部15は、電流がアノード回路12から各画素11_ijの有機EL素子111に流れず、データドライバ13に流れるように、アノード回路12とデータライン13とセレクトドライバ14とを制御する。
有機EL素子111を発光させる場合、制御部15は、各画素11_ijの各トランジスタT3のゲート電圧Vgsに基づいて、電流が有機EL素子111に供給されるように、アノード回路12とデータライン13とセレクトドライバ14とを制御する。
次に本実施形態に係る表示装置の動作を説明する。
まず、各画素11_ijの有機EL素子111の電圧VELを測定する際の動作について説明する。
表示装置の制御部15は、各行の各画素11_ijを選択して、選択した行の各有機EL素子111の電圧VELの測定を行うように各部を制御する。制御部15は、電圧VELを測定するため、図5に示すように、アノードラインLaと接地ラインとが接続されるように、アノード回路12のスイッチ121を制御する。制御部15がこのように制御することにより、アノードラインLaと有機EL素子111のカソードとが同電位となる。
制御部15は、例えば第1行目の画素11_11〜11_m1を選択する。画素11_11〜11_m1を選択するため、制御部15は、それぞれ、セレクトラインLs11にHiレベルの信号を出力し、セレクトラインLs12〜Ls1nにLoレベルの信号を出力するようにセレクトドライバ14を制御する。
セレクトドライバ14がLs12〜Ls1nにLoレベルの信号を出力すると、画素11_12〜11_m2、・・・、11_1n〜11_mnの各トランジスタT1,T2はオフする。
画素11_12〜11_m2、・・・、11_1n〜11_mnの各トランジスタT1がオフすると、各トランジスタT3もオフし、画素11_12〜11_m2、・・・、11_1n〜11_mnに電流は流れない。
また、画素11_12〜11_m2、・・・、11_1n〜11_mnの各トランジスタT2がオフすると、画素11_12〜11_m2、・・・、11_1n〜11_mnは、データラインLd11〜Ldm1から遮断される。
セレクトドライバ14がセレクトラインLs11にHiレベルの信号を出力すると、画素11_11〜11_m1の各トランジスタT1,T2はオンする。各トランジスタT1がオンすると、各トランジスタT3はゲート−ドレイン間が接続されてダイオード接続されてオンする。
制御部15は、それぞれ、データラインLd1〜Ldmと、DAC135−1〜135−mと、が遮断されるように、スイッチ136−1〜136−mを制御する。
制御部15は、それぞれ、データラインLd1とデータドライバ13の定電流回路132−1及びADC133−1、・・・、データラインLdmと定電流回路132−1及びADC133−mとが接続されるように、スイッチ131−1〜131−mを制御する。
また、画素11_11〜11_m1において、各有機EL素子111のカソードが接地され、アノードラインLaが接地電位となっている。
このため、データラインLd1と定電流回路132−1及びADC133−1とが接続されて定電流回路132−1から定電流が供給されると、画素11_11のトランジスタT3のソース電極がドレイン電極より高い電位となるため、トランジスタT3のドレイン−ソース間には電流は流れず、定電流回路132−1から供給される定電流は、データドライバ13の定電流回路132−1から、データラインLd11、各画素11_11のトランジスタT2、有機EL素子111を経由して接地ラインへと流れる。ここで、定電流回路132−1から供給される定電流の電流値は、上記電流初期値Iel_0(検定電流)に等しい値に設定されている。
同様に、それぞれ、データラインLd2と定電流回路132−2及びADC133−2,・・・,データラインLdmと定電流回路132−2及びADC133−2とが接続されると、定電流は、それぞれ、データドライバ13の定電流回路132−1から、各画素11_11〜11_m1の有機EL素子111を経由して接地ラインへと流れる。
データドライバ13のADC133−1〜133−mは、それぞれ、画素11_11〜11_m1の各トランジスタT2、データラインLd11〜Ld1m、スイッチ131−1〜131−mを介して、トランジスタT2のドレインと有機EL素子111のアノードとの接続点の電圧を測定する。
この電圧は、有機EL素子111の電圧VELになる。このようにしてADC133−1〜133−mは、それぞれ、有機EL素子111の電圧VELを測定する。
尚、各画素11_11_11〜11_m1の各トランジスタT2のオン抵抗は、ゲート電圧Vgsが高いため、ほぼ無視できる程度の値になる。
ADC133−1〜133−mは、それぞれ、バッファ132−1〜132−mから供給されたアナログの電圧VELをデジタルの電圧VELに変換する。
補正回路134−1〜134−mの発光効率抽出部137−1〜137−mは、それぞれ、LUTを参照して、ADC133−1〜133−mが変換したデジタルの電圧VELに対応する発光効率ηを抽出する。発光効率抽出部137−1〜137−mは、それぞれ、抽出した発光効率ηをメモリ138−1〜138−mに記憶する。
発光効率抽出部137−1〜137−mが、それぞれ、抽出した発光効率ηをメモリ138−1〜138−mに記憶すると、制御部15は、2行目の画素11_12〜11_m2を選択する。
2行目の画素11_12〜11_m2を選択するため、制御部15は、それぞれ、セレクトラインLs12にHiレベルの信号を出力し、セレクトラインLs11,Ls13〜Ls1nにLoレベルの信号を出力するようにセレクトドライバ14を制御する。
セレクトドライバ14がLs11,Ls13〜Ls1nにLoレベルの信号を出力すると、画素11_11〜11_m1、11_13〜11_m3、・・・、11_1n〜11_mnの各トランジスタT1,T2はオフする。
各トランジスタT1,T2がオフすると、画素11_11〜11_m1、11_13〜11_m3、・・・、11_1n〜11_mnには電流が流れず、それぞれ、データラインLd11〜Ldm1から遮断される。
また、セレクトドライバ14がセレクトラインLs12にHiレベルの信号を出力すると、画素11_12〜11_m2の各トランジスタT1,T2はオンする。トランジスタT1がオンすると、トランジスタT3もオンする。
電流は、それぞれ、データドライバ13の定電流回路132−1〜132−mから、データラインLd11〜Ld1m、各画素11_12〜11_m2のトランジスタT2を介して、有機EL素子111に流れる。
データドライバ13のADC133−1〜133−mは、それぞれ、画素11_12〜11_m2の各トランジスタT2、データラインLd11〜Ld1m、スイッチ131−1〜131−mを介して、有機EL素子111の電圧VELを測定し、デジタルの電圧VELに変換する。
補正回路134−1〜134−mの発光効率抽出部137−1〜137−mは、それぞれ、LUTを参照して、ADC133−1〜133−mが変換したデジタルの電圧VELに対応する発光効率ηを抽出し、抽出した発光効率ηをメモリ138−1〜138−mに記憶する。
制御部15は、同様にして、画素11_13〜11_m3、・・・、11_1n〜11_mnを選択して、有機EL素子111の電圧VELの測定を行毎に行うように各部を制御する。
次に、画像データに基づいて各各画素11_ijの有機EL素子111を表示駆動する際の動作について説明する。
画像データが供給されると、表示装置は、各画素11_11〜11_mnに対して電圧データVdataの書き込みを行う。制御部15は、電圧VELの測定時と同様、図6に示すように、アノードラインLaと接地ラインとを接続してアノードラインLaが接地電位となるように、アノード回路12のスイッチ121を制御する。
制御部15は、それぞれ、データラインLaと、データドライバ13の定電流回路132−1〜132−m及びADC133−1〜133−mと、が遮断されるようにスイッチ131−1〜131−mを制御する。
次いで、制御部15は、1行目の画素11_11〜11_m1を選択する。画素11_11〜11_m1を選択するため、制御部15は、それぞれ、セレクトラインLs12〜Ls1nにLoレベルの信号を出力し、セレクトラインLs11にHiレベルの信号を出力するようにセレクトドライバ14を制御する。
また、セレクトドライバ14がLs12〜Ls1nにLoレベルの信号を出力すると、画素11_12〜11_m2、・・・、11_1n〜11_mnの各トランジスタT1,T2はオフする。
各トランジスタT1,T2がオフすると、各トランジスタT3もオフし、画素11_12〜11_m2、・・・、11_1n〜11_mnには電流は流れず、それぞれ、データラインLd11〜Ld1m〜遮断される。
セレクトドライバ14がセレクトラインLs11にHiレベルの信号を出力すると、画素11_11〜11_m1の各トランジスタT1,T2はオンする。トランジスタT1がオンすると、トランジスタT3もオンする。
補正回路134−1〜134−mのそれぞれの演算部139−1〜139−mは、メモリ138−1〜138−mから、画素11_11_11〜11_11_m1の発光効率ηを読み出す。
そして、演算部139−1〜139−mは、それぞれ、供給された画像データに応じた輝度が得られるように、読み出した発光効率ηに基づいて電流値を補正し、この電流補正値に基づいて電圧データVdataを求める。
データドライバ13のDAC135−1〜135−mは、それぞれ、演算部139−1〜139−1が求めた電圧データVdataをアナログの負電圧の書き込み電圧Vdに変換する。
制御部15は、それぞれ、データラインLd1〜Ldmと、DAC135−1〜135−mと、が接続されるようにスイッチ136−1〜136−mを制御する。
データラインLd1〜Ldmと、DAC135−1〜135−mと、それぞれ、が接続されると、DAC135−1〜135−mは、それぞれ、負電圧の書き込み電圧VdをデータラインLs11〜Ls1nに印加する。
画素11_11〜11_m1において、各有機EL素子111のカソードが接地され、アノードラインLaも接地電位となっているため、アノード回路12から有機EL素子111に電流は流れない。
また、書き込み電圧Vdが負電圧であるため、電流は、アノード回路12から、アノードラインLa,画素11_11〜11_m1の各トランジスタT3,T2,データラインLs11〜Ls1nを介して、DAC135−1〜135−mへと流れる。
画素11_11〜11_m1の各トランジスタT1はオンしているため、各トランジスタT3は、ダイオード接続される。このため、トランジスタT3は、図7の動作点P2で示すように、飽和領域内で動作し、トランジスタT3には、ダイオード特性に応じたドレイン電流Idが流れる。
トランジスタT1がオンし、トランジスタT3にドレイン電流Idが流れるため、トランジスタT3のゲート電圧Vgsは、ドレイン電流Idに対応した電圧に設定され、コンデンサC1は、このゲート電圧Vgsで充電される。
このようにして、供給された画像データに応じた輝度が得られるように、画素11_11〜11_m1の各トランジスタT3のゲート−ソース間に、電圧VELによって補正された電流値で書き込みが行われる。
次に、制御部15は、2行目の画素11_12〜11_m2を選択する。画素11_12〜11_m2を選択するため、制御部15は、それぞれ、セレクトラインLs11,Ls13〜Ls1nにLoレベルの信号を出力し、セレクトラインLs12にHiレベルの信号を出力するようにセレクトドライバ14を制御する。
セレクトドライバ14がLs11,Ls13〜Ls1nにLoレベルの信号を出力すると、画素11_11〜11_m1、11_13〜11_m3、・・・、11_1n〜11_mnの各トランジスタT1,T2はオフする。
画素11_11〜11_m1の各トランジスタT1,T2がオフすると、トランジスタT3のゲート電圧VgsはコンデンサC1に書き込まれた電圧に保持される。
セレクトドライバ14がセレクトラインLs12にHiレベルの信号を出力すると、画素11_12〜11_m2の各トランジスタT1,T2はオンする。トランジスタT1がオンすると、トランジスタT3もオンする。
補正回路134−1〜134−mのそれぞれの演算部139−1〜139−1は、メモリ138−1〜138−mから、画素11_11_12〜11_11_m2の発光効率ηを読み出して、供給された画像データに応じた輝度が得られるように電流値を補正し、補正した電流値に基づいて電圧データVdataを求める。
データドライバ13のDAC135−1〜135−mは、それぞれ、演算部139−1〜139−1が求めた電圧データVdataをアナログの負電圧の書き込み電圧Vdに変換する。
そして、データドライバ13は、書き込み電圧Vdで、選択された画素11_12〜11_m2のトランジスタT3のゲート−ソース間に電圧データVdataの書き込みを行う。
このようにして、制御部15は、順次、画素11_13〜11_m3,・・・,11_1n〜11_mnを選択する。
すべての画素11_ijについて、このような書き込みが行われると、制御部15は、各画素11_ijの有機EL素子111が発光するように各部を制御する。
制御部15は、図8に示すように、アノードラインLaと電圧Vsrcの電源とが接続されるように、アノード回路12のスイッチ121を制御する。
制御部15は、継続して、それぞれ、データラインLs11〜Ls1nと、データドライバ13の定電流回路132−1〜132−m及びADC132−1〜132−mと、が遮断されるようにスイッチ131−1〜131−mを制御する。
制御部15は、それぞれ、データラインLs11〜Ls1nと、DAC136−1〜136−mと、が遮断されるようにスイッチ136−1〜136−mを制御する。
セレクトドライバ14は、セレクトラインLs11〜Ls1nにLoレベルの信号を出力する。セレクトドライバ14がセレクトラインLs11〜Ls1nにLoレベルの信号を出力すると、すべての画素11_ijの各トランジスタT1,T2はオフする。
すべての画素11_ijは、各トランジスタT2がオフしているため、データラインLd1〜Ldmから遮断される。
しかし、すべての画素11_ijの各トランジスタT3のゲート−ソース間には、電圧データVdataが書き込まれているので、各トランジスタT3に電流は流れる。
従って、電圧Vsrcが印加されると、電流は、アノード回路12から、アノードラインLa、各画素11_ijの各トランジスタT3を介して、有機EL素子111へと流れる。
図7はトランジスタT3のドレイン・ソース間電圧Vds対ドレイン・ソース間電流Ids特性と有機EL素子111の負荷線SPe1を示す図である。各画素11_ijのトランジスタT3のゲート電圧VgsがコンデンサC1によって保持されているため、トランジスタT3の動作点は、図7に示すように、保持されたゲート電圧Vgsの動作線と有機EL素子111の負荷線SPelとの交点である動作点P3となる。電圧Vsrcの電圧値は、この動作点P3が、トランジスタT3が飽和領域で動作する状態となる電圧値に設定される。
尚、この図7において、P0はピンチオフ点、Vthは閾値電圧であり、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。
そして、トランジスタT3のドレイン−ソース間には、電圧データVdataを書き込んだときの書き込み電流と同じ電流値のドレイン電流Idが流れる。トランジスタT2がオフし、有機EL素子111のアノード側の電位がカソード側の電位より高い状態となっているため、このドレイン電流Idは、有機EL素子111に供給される。
このとき、各画素11_ijの有機EL素子111に流れる電流は、測定した電圧VELに基づいて補正されている。
例えば、画素11_11の有機EL素子111に対し、供給された画像データに応じた輝度が5000cd/m2であり、有機EL素子111の計測された電圧VELが8.30Vであった場合、補正しなければ、輝度は3000cd/m2に低下する。
この場合、発光効率抽出部137−1は、電圧VEL=8.30Vから、図4に示すLUTを参照して、発光効率η=0.6を取得する。
演算部139−1は、メモリ138−1を参照してη=0.6を取得し、発光効率5000cd/m2を得るための電流値として、電流初期値Iel_0を1/η=1.67倍して電流補正値Iel_1を取得する。
即ち、画素11_11の有機EL素子111には、電流初期値Iel_0の1.67倍の電流が流れるように補正され、その結果、有機EL素子111は、輝度5000cd/m2で発光する。
以上説明したように、本実施形態によれば、制御部15は、行毎に、各画素11_ijのトランジスタT1,T2がオンするように制御し、データドライバ13から、各画素11_ijの有機EL素子111に定電流を供給し、有機EL素子111の電圧VELを測定するように各部を制御した。
また、データドライバ13は、供給された画像データに応じた輝度が得られるように、測定した電圧VELに基づいて電流値を補正し、各画素11_ijのトランジスタT3のゲート−ソース間に、電圧データVdataを書き込むようにした。
従って、各画素11_ijの有機EL素子111の特性変動を補償することができる。
また、表示駆動装置は、RGBの有機EL素子111が列毎に配置され、列毎に電圧VELを測定するようにした。
前述のように、RGBの3原色の場合、RGBの発光材料は、通常、列毎に塗布される。有機EL素子111は、材料が異なれば劣化の程度も異なる。しかし、列毎に電圧VELの測定を行うことにより、このような材料の相違を考慮することなく、同じ材料で生成された有機EL素子111の電圧VELを測定できる。
また、発光材料の塗布ムラにより特性のバラツキが生じた場合でも、各画素回路11_ijの有機EL素子111の特性のバラツキを補償することができる。
発光材料の抵抗値は、金属とは異なり、半導体と同程度に高い。発光材料の塗布ムラがあった場合、塗布された発光材料の厚さのバラツキは、有機EL素子111の特性にも影響してくる。
しかし、製造時、出荷時等に各有機EL素子111の電圧VELを測定し、供給された画像データの輝度が得られるように、測定した電圧VELに基づいて電流値を補正することにより、各画素回路11_ijの有機EL素子111の特性のバラツキを補償することができる。
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、発光素子を有機EL素子として説明した。しかし、発光素子は、有機EL素子に限られるものではなく、例えば、無機EL素子又はLEDであってもよい。
図2に示す有機EL素子の発光効率と電圧との関係は、有機EL素子の発光材料等によって変わるものであり、必ずしも、このものに限られるものではない。また、図3に示すLUTも、同様に、このものに限られるものではない。
本発明の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 有機EL素子の発光効率と電圧との関係を示す図である。 図1に示す補正回路の構成を示す図である。 図3に示す発光効率抽出部が記憶するLUT(ルックアップテーブル)を示す図である。 図1に示す有機EL素子の電圧測定動作を示す図である。 図1に示す表示装置の書き込み動作を示す図である。 図1に示すトランジスタの動作領域(ドレイン電圧とドレイン電流との関係)を示す図である。 図1に示す表示装置の発光動作を示す図である。
符号の説明
11_ij(i=1〜m,j=1〜n)・・・画素、12・・・アノード回路、13・・・データドライバ、14・・・セレクトドライバ、15・・・制御部、132−1〜132−m・・・定電流回路、133−1〜133−m・・・ADC、134−1〜134−m・・・補正回路、135−1〜135−m・・・DAC、137−1〜137−m・・・発光効率抽出部、138−1〜138−m・・・メモリ、139−1〜139−m・・・演算部

Claims (8)

  1. 発光素子を備える画素を有する表示装置であって、
    行方向及び列方向に配設された複数の選択ライン及びデータラインの各交点近傍に配列され、前記画素が複数配列された表示領域と、
    外部から供給される画像データに応じた駆動信号を生成し、前記データラインを介して前記各画素に供給するデータ駆動部と、
    を備え、
    前記各画素は、電流路の一端が電源ラインに接続され、電流路の他端が前記発光素子の一端に接続されて、前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御トランジスタと、電流路の一端が前記データラインに接続され、電流路の他端が前記電流制御トランジスタの電流路の他端と前記発光素子との接続点に接続され、制御端子が前記選択ラインに接続された選択制御トランジスタと、を有し、
    前記データ駆動部は、前記複数のデータラインの各々に所定の検定電流を供給する複数の定電流回路と、該各定電流回路から前記各画素の前記選択制御トランジスタの電流路を介して前記各発光素子に前記検定電流を流したときの、該各発光素子の端子間の電圧を検定電圧として、前記選択制御トランジスタを介して測定する複数の電圧測定回路を有することを特徴とする表示装置。
  2. 前記表示装置は、更に、前記表示パネルの前記各選択ラインに選択信号を印加して、各行の前記画素を選択状態に設定する選択駆動部を備え、
    前記データ駆動部は、前記選択駆動部により前記選択状態に設定された行の前記画素に対して、前記検定電圧の測定を行うことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記データ駆動部は、前記電圧測定回路によって測定した前記検定電圧に基づいて、前記画像データに応じた前記駆動信号を補正する補正部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。
  4. 前記補正部は、前記発光素子に前記検定電流を流したときに該発光素子が初期特性を有しているときの初期輝度に対する輝度の比率を示す発光効率と、該発光素子に前記検定電流を流したときの該発光素子の両端間の電圧との関係を予め記憶しておく記憶回路と、前記記憶回路に記憶された、前記発光効率と前記発光素子の両端間の電圧との関係に基づき、前記電圧測定回路によって測定した前記検定電圧に対応する前記発光効率の値を抽出する発光抽出部と、を有し、
    前記駆動信号を、前記発光効率抽出部が抽出した前記発光効率に基づいて補正することを特徴とする請求項3に記載の表示駆置。
  5. 前記補正部は、前記補正した駆動信号に対応する書き込み電流が前記電流制御トランジスタの電流路に流れる書き込み電圧を取得する、書き込み電圧取得部を備えることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6. 発光素子を備える画素を有する表示装置の駆動制御方法であって、
    前記表示装置は、表示領域において、行方向及び列方向に配設された複数の選択ライン及びデータラインの各交点近傍に前記画素が複数配列され、前記画素は、電流路の一端が電源ラインに接続され、電流路の他端が前記発光素子の一端に接続されて、前記発光素子に流れる電流を制御する電流制御トランジスタと、電流路の一端が前記データラインに接続され、電流路の他端が前記電流制御トランジスタの電流路の他端と前記発光素子との接続点に接続され、制御端子が前記選択ラインに接続された選択制御トランジスタと、を有し、
    前記複数のデータラインの各々に所定の検定電流を供給し、選択状態とされた行の前記各画素の前記選択制御トランジスタの電流路を介して前記各発光素子に前記検定電流を流すステップと、
    前記各発光素子の端子間の電圧を、検定電圧として、前記選択制御トランジスタを介して測定するステップと、
    測定した前記検定電圧に基づいて、外部から供給される画像データに応じた前記駆動信号を補正するステップと、
    を含むことを特徴とする表示装置の駆動制御方法。
  7. 前記駆動信号を補正するステップは、
    前記発光素子に前記検定電流を流したときに該発光素子が初期特性を有しているときの初期輝度に対する輝度の比率を示す発光効率と、該発光素子に前記検定電流を流したときの該発光素子の両端間の電圧との関係を予め記憶し、
    前記発光効率と前記発光素子の両端間の電圧との関係に基づいて、測定した前記検定電圧に対応する前記発光効率の値を抽出するステップと、
    前記画像データに応じた前記駆動信号を、抽出した前記発光効率に基づいて補正するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項6に記載の表示装置の駆動制御方法。
  8. 前記検定電圧を流すステップにおいて、前記選択状態とされた前記表示パネルの何れかの1行の前記各画素の前記発光素子に前記検定電流を同時に流し、
    前記検定電圧を測定するステップにおいて、前記表示パネルの当該1行に配列された前記各画素の前記検定電圧の測定を並行して実行することを特徴とする請求項6又は7に記載の表示装置の駆動制御方法。
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