JP2010286814A - 表示装置、光検出方法、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】少ない素子数で構成でき、精度良く光検出を行うことができ光検出部を提供する。
【解決手段】発光素子1を有する画素回路10と、発光素子1からの光を検出して光検出情報を出力する光検出部30を備える。この光検出部30には、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともにオフ状態において発光素子1からの光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子T10を設ける。そしてセンサ・スイッチ兼用素子T10のオフ状態で該センサ・スイッチ兼用素子に流れる電流の変動分に応じた光検出情報を出力するようにする。
【選択図】図10
【解決手段】発光素子1を有する画素回路10と、発光素子1からの光を検出して光検出情報を出力する光検出部30を備える。この光検出部30には、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともにオフ状態において発光素子1からの光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子T10を設ける。そしてセンサ・スイッチ兼用素子T10のオフ状態で該センサ・スイッチ兼用素子に流れる電流の変動分に応じた光検出情報を出力するようにする。
【選択図】図10
Description
本発明は、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)等の自発光素子を画素回路に用いた表示装置及び電子機器と、その画素回路に対して設けられる光検出部の光検出方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electroluminescence)発光素子を画素に用いたアクティブマトリクス方式の表示装置では、各画素回路内部の発光素子に流れる電流を、画素回路内部に設けた能動素子(一般には薄膜トランジスタ:TFT)によって制御する。有機ELは電流発光素子のため、EL素子に流れる電流量をコントロールすることで発色の階調を得ている。
即ち有機EL素子を有する画素回路では、与えられた信号値電圧に応じた電流を有機EL素子に流すことで、信号値に応じた階調の発光が行われるようにしている。
即ち有機EL素子を有する画素回路では、与えられた信号値電圧に応じた電流を有機EL素子に流すことで、信号値に応じた階調の発光が行われるようにしている。
このような有機EL素子を用いた表示装置など、自発光素子を用いた表示装置では、画素間の発光輝度のばらつきを無くして画面上に生じるムラを無くすことが重要である。
画素の発光輝度のばらつきは、パネル製造時の初期状態でも生じるが、経時変化によっても生じる。
有機EL素子は時間経過によって発光効率が低下してしまう。つまり同じ電流を流してもその発光輝度が時間と共に低下してしまうこととなる。
その結果、例えば図37(a)のように、黒表示に白いWINDOWパターンを表示した後再び白表示に戻すとWINDOWパターンを表示した部分の輝度が暗くなるという焼き付きが発生してしまう。
このような状況に対処するものとして、上記特許文献1,2では、各画素回路内に光センサを配置して、光センサの検出値をパネル内でフィードバックして発光輝度を補正する方式や、光センサからシステムにフィードバックして補正する方式が開示されている。
画素の発光輝度のばらつきは、パネル製造時の初期状態でも生じるが、経時変化によっても生じる。
有機EL素子は時間経過によって発光効率が低下してしまう。つまり同じ電流を流してもその発光輝度が時間と共に低下してしまうこととなる。
その結果、例えば図37(a)のように、黒表示に白いWINDOWパターンを表示した後再び白表示に戻すとWINDOWパターンを表示した部分の輝度が暗くなるという焼き付きが発生してしまう。
このような状況に対処するものとして、上記特許文献1,2では、各画素回路内に光センサを配置して、光センサの検出値をパネル内でフィードバックして発光輝度を補正する方式や、光センサからシステムにフィードバックして補正する方式が開示されている。
本発明は、画素回路に対して、画素回路の発光素子による光を検出する光検出部を備えた表示装置を対象とする。例えば光検出部で検出された光量情報に応じて信号値を補正することで、上記のような焼き付きが発生しないようにする表示装置を実現する。そして、その場合に、光検出部が精度良く検出を行うことができ、かつ少ない素子数や制御ライン数等で構成できる光検出部を提供することを目的とする。
本発明の表示装置は、信号線と所要数の走査線が交差する部分にマトリクス状に配置され、それぞれが発光素子を有する画素回路と、上記各画素回路に信号値を与えて、各画素回路で信号値に応じた輝度の発光を行わせる発光駆動部と、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともに、オフ状態において上記画素回路の上記発光素子からの光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子を含み、該センサ・スイッチ兼用素子による光検出情報を出力する検出信号出力回路が形成されている光検出部とを備える。
また本発明の光検出方法は、発光素子を有する画素回路と、上記画素回路の上記発光素子からの光を検出して光検出情報を出力する光検出部とを備えた表示装置における光検出方法である。そして、上記光検出部に、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともにオフ状態において上記画素回路の上記発光素子からの光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子を設け、該センサ・スイッチ兼用素子のオフ状態で該センサ・スイッチ兼用素子に流れる電流の変動分に応じた光検出情報を出力する。
本発明の電子機器は、信号線と所要数の走査線が交差する部分にマトリクス状に配置され、それぞれが発光素子を有する画素回路と、上記各画素回路に信号値を与えて、各画素回路で信号値に応じた輝度の発光を行わせる発光駆動部と、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともに、オフ状態において光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子を含み、該センサ・スイッチ兼用素子による光検出情報を出力する検出信号出力回路が形成されている光検出部とを備える。
このような本発明では、光検出素子を、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能し、かつオフ状態において発光素子からの光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子を用いる。これによって光検出部内の検出信号出力回路の所定の検出のための準備動作と検出動作を1つの素子で実現できるようにする。
本発明によれば、光検出素子をセンサ・スイッチ兼用素子を用い、オン状態ではスイッチング素子、オフ状態では光検出素子として用いることで検出信号出力回路の構成を簡略化できる。例えば検出信号出力回路を構成するトランジスタ数を削減することができる。その結果、高歩留まり化が実現可能であり、また精度の高い検出動作が実現できる。さらに、この光検出結果を用いて信号補正等を行うことで、焼き付き等の発光素子の効率劣化による画質不良を対策することができる。
以下、本発明の実施の形態について次の順序で説明する。
<1.表示装置の構成>
<2.本発明に至る過程で考慮された構成>
<3.第1の実施の形態>
[3−1 回路構成]
[3−2 光検出動作期間]
[3−3 光検出動作]
[3−4 第1の実施の形態の変形例]
<4 第2の実施の形態>
[4−1 回路構成]
[4−2 光検出動作]
[4−3 第2の実施の形態の変形例]
<5.応用例>
<1.表示装置の構成>
<2.本発明に至る過程で考慮された構成>
<3.第1の実施の形態>
[3−1 回路構成]
[3−2 光検出動作期間]
[3−3 光検出動作]
[3−4 第1の実施の形態の変形例]
<4 第2の実施の形態>
[4−1 回路構成]
[4−2 光検出動作]
[4−3 第2の実施の形態の変形例]
<5.応用例>
<1.表示装置の構成>
図1に実施の形態の有機EL表示装置の構成を示す。
この有機EL表示装置は、有機EL素子を発光素子とし、アクティブマトリクス方式で発光駆動を行う画素回路10を含むものである。この有機EL表示装置は各種電子機器において表示デバイスとして搭載される。例えばテレビジョン受像器、モニタ装置、記録再生装置、通信機器、コンピュータ機器、オーディオ機器、ビデオ機器、ゲーム機、家電機器等の電子機器である。
図示のように、有機EL表示装置は、多数の画素回路10が列方向と行方向(m行×n列)にマトリクス状に配列された画素アレイ20を有する。なお、画素回路10のそれぞれは、R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかの発光画素となり、各色の画素回路10が所定規則で配列されてカラー表示装置が構成される。
図1に実施の形態の有機EL表示装置の構成を示す。
この有機EL表示装置は、有機EL素子を発光素子とし、アクティブマトリクス方式で発光駆動を行う画素回路10を含むものである。この有機EL表示装置は各種電子機器において表示デバイスとして搭載される。例えばテレビジョン受像器、モニタ装置、記録再生装置、通信機器、コンピュータ機器、オーディオ機器、ビデオ機器、ゲーム機、家電機器等の電子機器である。
図示のように、有機EL表示装置は、多数の画素回路10が列方向と行方向(m行×n列)にマトリクス状に配列された画素アレイ20を有する。なお、画素回路10のそれぞれは、R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかの発光画素となり、各色の画素回路10が所定規則で配列されてカラー表示装置が構成される。
各画素回路10を発光駆動するための構成として、水平セレクタ11、ライトスキャナ12を備える。
また水平セレクタ11により選択され、表示データとしての輝度信号の信号値(階調値)に応じた電圧を画素回路10に供給する信号線DTL(DTL1、DTL2・・・)が、画素アレイ上で列方向に配されている。信号線DTL1、DTL2・・・は、画素アレイ20においてマトリクス配置された画素回路10の列数分だけ配される。
また水平セレクタ11により選択され、表示データとしての輝度信号の信号値(階調値)に応じた電圧を画素回路10に供給する信号線DTL(DTL1、DTL2・・・)が、画素アレイ上で列方向に配されている。信号線DTL1、DTL2・・・は、画素アレイ20においてマトリクス配置された画素回路10の列数分だけ配される。
また画素アレイ20上において、行方向に書込制御線WSL(WSL1,WSL2・・・)が配されている。書込制御線WSLは、画素アレイ20においてマトリクス配置された画素回路10の行数分だけ配される。
書込制御線WSL(WSL1,WSL2・・・)はライトスキャナ12により駆動される。ライトスキャナ12は、設定された所定のタイミングで、行状に配設された各書込制御線WSL1,WSL2・・・に順次、走査パルスWSを供給して、画素回路10を行単位で線順次走査する。
書込制御線WSL(WSL1,WSL2・・・)はライトスキャナ12により駆動される。ライトスキャナ12は、設定された所定のタイミングで、行状に配設された各書込制御線WSL1,WSL2・・・に順次、走査パルスWSを供給して、画素回路10を行単位で線順次走査する。
水平セレクタ11は、ライトスキャナ12による線順次走査に合わせて、列方向に配された信号線DTL1、DTL2・・・に対して、画素回路10に対する入力信号としての信号値電位(Vsig)を供給する。
各画素回路10に対応して、光検出部30が設けられる。光検出部30は、内部に光センサとして機能する素子(後述するセンサ兼用トランジスタT10)と、当該素子を含む検出信号出力回路を有しており、対応する画素回路10の発光素子の発光光量の検出情報を出力する。
また、光検出部30の動作を制御する検出動作制御部21が設けられる。検出動作制御部21からは制御線TLa(TLa1,TLa2・・・)、及び制御線TLb(TLb1,TLb2・・・)が、各光検出部30に対して配されている。
光検出部30内の検出信号出力回路の構成については後述するが、制御線TLaは、光検出部30内のスイッチングトランジスタT3に対して、そのオン/オフ制御のための制御パルスpT3を供給する制御線となる。また制御線TLbは、光検出部30内のセンサ兼用トランジスタT10に対して、そのオン/オフ制御のための制御パルスpT10を供給する制御線となる。
また、光検出部30の動作電源電圧を供給する電源線VL(VL1,VL2・・・)が各光検出部30に対して配されている。この電源線VL(VL1,VL2・・・)に対しては、検出動作制御部21が動作電源電圧Vccと基準電圧Viniから成るパルス電圧を与える。
また、光検出部30の動作を制御する検出動作制御部21が設けられる。検出動作制御部21からは制御線TLa(TLa1,TLa2・・・)、及び制御線TLb(TLb1,TLb2・・・)が、各光検出部30に対して配されている。
光検出部30内の検出信号出力回路の構成については後述するが、制御線TLaは、光検出部30内のスイッチングトランジスタT3に対して、そのオン/オフ制御のための制御パルスpT3を供給する制御線となる。また制御線TLbは、光検出部30内のセンサ兼用トランジスタT10に対して、そのオン/オフ制御のための制御パルスpT10を供給する制御線となる。
また、光検出部30の動作電源電圧を供給する電源線VL(VL1,VL2・・・)が各光検出部30に対して配されている。この電源線VL(VL1,VL2・・・)に対しては、検出動作制御部21が動作電源電圧Vccと基準電圧Viniから成るパルス電圧を与える。
また各光検出部30に対応して、例えば列方向に、光検出線DETL(DETL1、DETL2・・・)が配設されている。この光検出線DETLは、光検出部30が、検出情報としての電圧を出力するラインとされる。
各光検出線DETL(DETL1、DETL2・・・)は、光検出ドライバ22に導入されている。光検出ドライバ22は、各光検出線DETLについての電圧検出を行うことで、各光検出部30による光量検出情報を検出する。
各光検出線DETL(DETL1、DETL2・・・)は、光検出ドライバ22に導入されている。光検出ドライバ22は、各光検出線DETLについての電圧検出を行うことで、各光検出部30による光量検出情報を検出する。
光検出ドライバ22は、各光検出部30による各画素回路10についての光量検出情報を、水平セレクタ11内の信号値補正部11aに与える。
信号値補正部11aは、光量検出情報により、各画素回路10内の有機EL素子の発光効率の劣化具合を判定し、それに応じて、各画素回路10に与える信号値Vsigの補正処理を行う。
信号値補正部11aは、光量検出情報により、各画素回路10内の有機EL素子の発光効率の劣化具合を判定し、それに応じて、各画素回路10に与える信号値Vsigの補正処理を行う。
有機EL素子は時間経過によって発光効率が低下してしまう。つまり同じ電流を流してもその発光輝度が時間と共に低下してしまうこととなる。そこで本例の表示装置は、各画素回路10の発光光量を検出し、これによって発光輝度の劣化を判定する。そして劣化具合に応じて信号値Vsig自体を補正する。例えば或る電圧値V1としての信号値Vsigを与える場合に、発光輝度の低下具合に応じた補正値αを設定し、電圧値V1+αとしての信号値Vsigを与えるように補正する。
このように検出した各画素回路10の発光輝度の劣化を、信号値Vsigにフィードバックする補正を行うことで焼き付きを減少させる。
例えば図37(a)のように焼き付きが発生してしまう状況で、図37(b)のように焼き付きを低減するものである。
このように検出した各画素回路10の発光輝度の劣化を、信号値Vsigにフィードバックする補正を行うことで焼き付きを減少させる。
例えば図37(a)のように焼き付きが発生してしまう状況で、図37(b)のように焼き付きを低減するものである。
なお図1には示していないが、画素回路10及び光検出部30には、所要の固定電位としてのカソード電位Vcatを供給する電位線が接続される(図10に示す)。
また図1は第1の実施の形態の表示装置としての構成を示したもので、第2の実施の形態については図20で説明する。
また図1は第1の実施の形態の表示装置としての構成を示したもので、第2の実施の形態については図20で説明する。
ところで図1では、画素回路10のそれぞれに対して光検出部30が1つ設けられるように図示しているが、必ずしも画素回路10の1つに対応して光検出部30が1つ設けられるようにしなくてもよい。
例えば図2に示すように4つの画素回路10に対して1つの光検出部30を配置するなどのように、1つの光検出部30が複数の画素回路10に対応して光検出を行うような構成も考えられる。例えば、図2の画素回路10a,10b,10c,10dについての光検出を行う場合、画素回路10a,10b,10c,10dを順番に発光させながら順次光検出部30aで光検出を行うなどの手法を用いればよい。また、これら複数の画素回路10について同時に発光させ、例えば画素回路10a,10b,10c,10dから成る画素ブロック単位で光量を検出するという手法をとってもよい。
例えば図2に示すように4つの画素回路10に対して1つの光検出部30を配置するなどのように、1つの光検出部30が複数の画素回路10に対応して光検出を行うような構成も考えられる。例えば、図2の画素回路10a,10b,10c,10dについての光検出を行う場合、画素回路10a,10b,10c,10dを順番に発光させながら順次光検出部30aで光検出を行うなどの手法を用いればよい。また、これら複数の画素回路10について同時に発光させ、例えば画素回路10a,10b,10c,10dから成る画素ブロック単位で光量を検出するという手法をとってもよい。
<2.本発明に至る過程で考慮された構成>
ここで、本発明の実施の形態の回路構成及び動作を説明するのに先立って、本実施の形態の理解のため、本発明に至る過程で考慮された光検出部について述べておく。
図3は、画素回路10と、焼き付きの低減のために考えられた光検出部100を示している。
ここで、本発明の実施の形態の回路構成及び動作を説明するのに先立って、本実施の形態の理解のため、本発明に至る過程で考慮された光検出部について述べておく。
図3は、画素回路10と、焼き付きの低減のために考えられた光検出部100を示している。
画素回路10は、駆動トランジスタTd、サンプリングトランジスタTs、保持容量Cs、及び有機EL素子1から成る。このような構成の画素回路10については後述する。
このような画素回路10の有機EL素子1の発光効率の低下を補正するために、固定の電源電圧(Vcc)と光検出線DELT間に光検出素子(光センサ)S1とスイッチングトランジスタT1が挿入された構成の光検出部100を設ける。
このような画素回路10の有機EL素子1の発光効率の低下を補正するために、固定の電源電圧(Vcc)と光検出線DELT間に光検出素子(光センサ)S1とスイッチングトランジスタT1が挿入された構成の光検出部100を設ける。
この場合、例えばフォトダイオードによる光センサS1は、有機EL素子1の発光光量に応じたリーク電流を流すことになる。
一般に光を検出するダイオードは光を検出するとその電流が増加する。また、電流の増加量はダイオードに入射する光量によって変化する。具体的には光量が多ければ電流増加量は大きく、少なければ電流増加量は小さくなる。
この光センサS1を流れる電流は、スイッチングトランジスタT1が導通されることで光検出線DETLに流れる。
光検出線DETLに接続された外部ドライバ101は、光センサS1によって光検出線DETLに与えられた電流量を検出する。
外部ドライバ101が検出した電流値は検出情報信号に変換されて水平セレクタ11に供給される。水平セレクタ11では、検出情報信号から、画素回路10に与えた信号値Vsigに対応する検出電流値となっているか否かを判別する。もし有機EL素子1の発光輝度が劣化していると、検出電流量が減少する。そのような場合は、信号値Vsigを補正するようにする。
一般に光を検出するダイオードは光を検出するとその電流が増加する。また、電流の増加量はダイオードに入射する光量によって変化する。具体的には光量が多ければ電流増加量は大きく、少なければ電流増加量は小さくなる。
この光センサS1を流れる電流は、スイッチングトランジスタT1が導通されることで光検出線DETLに流れる。
光検出線DETLに接続された外部ドライバ101は、光センサS1によって光検出線DETLに与えられた電流量を検出する。
外部ドライバ101が検出した電流値は検出情報信号に変換されて水平セレクタ11に供給される。水平セレクタ11では、検出情報信号から、画素回路10に与えた信号値Vsigに対応する検出電流値となっているか否かを判別する。もし有機EL素子1の発光輝度が劣化していると、検出電流量が減少する。そのような場合は、信号値Vsigを補正するようにする。
図4に光検出動作波形を示す。ここでは、光検出部100が検出電流を外部ドライバ101に出力する期間(光検出期間)を1フレームとしている。
図4の信号書込期間において、画素回路10は走査パルスWSによってサンプリングトランジスタTsがオンとされ、水平セレクタ11によって信号線DTLに与えられている信号値Vsigが入力される。この信号値Vsigは駆動トランジスタTdのゲートに入力され、容量Csに保持される。このため駆動トランジスタTdは、そのゲート・ソース間電圧に応じた電流を有機EL素子1に流し、有機EL素子1を発光させる。例えば現フレームは、白表示のための信号値Vsigが与えられたとすると、有機EL素子1は現フレームにおいて白レベルの発光を行う。
この白レベルの発光が行われるフレームにおいて、光検出部100では制御パルスpT1によってスイッチングトランジスタT1が導通される。このため有機EL素子1の光を受けた光センサS1の電流変化が、光検出線DETLに反映される。
例えばその際の光センサS1に流れる電流量は、本来の発光光量であれば、図4に実線で示すものである場合、有機EL素子1の劣化によって発光光量が低下していれば、例えば点線で示すようになる。
図4の信号書込期間において、画素回路10は走査パルスWSによってサンプリングトランジスタTsがオンとされ、水平セレクタ11によって信号線DTLに与えられている信号値Vsigが入力される。この信号値Vsigは駆動トランジスタTdのゲートに入力され、容量Csに保持される。このため駆動トランジスタTdは、そのゲート・ソース間電圧に応じた電流を有機EL素子1に流し、有機EL素子1を発光させる。例えば現フレームは、白表示のための信号値Vsigが与えられたとすると、有機EL素子1は現フレームにおいて白レベルの発光を行う。
この白レベルの発光が行われるフレームにおいて、光検出部100では制御パルスpT1によってスイッチングトランジスタT1が導通される。このため有機EL素子1の光を受けた光センサS1の電流変化が、光検出線DETLに反映される。
例えばその際の光センサS1に流れる電流量は、本来の発光光量であれば、図4に実線で示すものである場合、有機EL素子1の劣化によって発光光量が低下していれば、例えば点線で示すようになる。
このような発光輝度の劣化に応じた電流変化が光検出線DETLに現れるため、外部ドライバ101では、この電流量を検出し、劣化具合の情報を得ることができる。そしてそれを水平セレクタ11にフィードバックし、信号値Vsigを補正して、輝度劣化の補正を行う。このようにすれば、焼き付きを低減させることができる。
しかしながら、このような光検出方式では、次のような不都合な点が生じた。
光センサS1は、有機EL素子1の発光を受光してその電流を増加させる。この光センサS1としてのダイオードは、電流変化が大きいオフ領域(印加電圧:負で0V付近)を用いるのが望ましい。電流変化を的確に検知するためである。
ところが、このときの電流値は増加しているといっても、オン電流に対しては非常に小さいために精度よく輝度変化を検出するためには光検出線DETLの寄生容量を充電する時間が大きくなってしまう。例えば1フレームで精度良く電流変化を検出することは難しい。
この対策として光センサS1のサイズを大きくして電流量を大きくするということが考えられるが、サイズが大きくなるとそれだけ画素アレイ20内での画素レイアウトに対して光検出部100の占める割合は大きくなってしまう。
光センサS1は、有機EL素子1の発光を受光してその電流を増加させる。この光センサS1としてのダイオードは、電流変化が大きいオフ領域(印加電圧:負で0V付近)を用いるのが望ましい。電流変化を的確に検知するためである。
ところが、このときの電流値は増加しているといっても、オン電流に対しては非常に小さいために精度よく輝度変化を検出するためには光検出線DETLの寄生容量を充電する時間が大きくなってしまう。例えば1フレームで精度良く電流変化を検出することは難しい。
この対策として光センサS1のサイズを大きくして電流量を大きくするということが考えられるが、サイズが大きくなるとそれだけ画素アレイ20内での画素レイアウトに対して光検出部100の占める割合は大きくなってしまう。
そこで、次に図5のような光検出部200が考えられた。
この光検出部200としての検出信号出力回路は、光センサS1と、容量C1と、nチャネルTFTによる検出信号出力用トランジスタT5,スイッチングトランジスタT3,T4、トランジスタのダイオード接続によるダイオードD1を備える。
この光検出部200としての検出信号出力回路は、光センサS1と、容量C1と、nチャネルTFTによる検出信号出力用トランジスタT5,スイッチングトランジスタT3,T4、トランジスタのダイオード接続によるダイオードD1を備える。
光センサS1は、電源電圧Vccと検出信号出力用トランジスタT5のゲートの間に接続されている。
この光センサS1は一般的にはPINダイオードやアモルファスシリコンを用いて作成される。
この光センサS1は、有機EL素子1で発光される光を検出するように配置されている。そして検出光量に応じて、その電流が増減する。具体的には有機EL素子1の発光光量が多ければ電流増加量は大きく、少なければ電流増加量は小さくなる。
この光センサS1は一般的にはPINダイオードやアモルファスシリコンを用いて作成される。
この光センサS1は、有機EL素子1で発光される光を検出するように配置されている。そして検出光量に応じて、その電流が増減する。具体的には有機EL素子1の発光光量が多ければ電流増加量は大きく、少なければ電流増加量は小さくなる。
容量C1は、電源電圧Vccと検出信号出力用トランジスタT5のゲートの間に接続されている。
検出信号出力用トランジスタT5は、ドレインが電源電圧Vccに接続されている。そしてソースがスイッチングトランジスタT3と接続されている。
スイッチングトランジスタT3は、検出信号出力用トランジスタT5のソースと光検出線DETLの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT3のゲートは制御線TLxから与えられる制御パルスpT3によってオン/オフされる。スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のソース電位が光検出線DETLに出力される構成となっている。
ダイオードD1は、検出信号出力用トランジスタT5のソースとカソード電位Vcatの間に接続されている。
スイッチングトランジスタT4は、そのドレイン及びソースが検出信号出力用トランジスタT5のゲートと基準電位Viniの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT4のゲートは、制御線TLyから与えられる制御パルスpT4によってオン/オフされる。
スイッチングトランジスタT4がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電位Viniが入力される構成となっている。
検出信号出力用トランジスタT5は、ドレインが電源電圧Vccに接続されている。そしてソースがスイッチングトランジスタT3と接続されている。
スイッチングトランジスタT3は、検出信号出力用トランジスタT5のソースと光検出線DETLの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT3のゲートは制御線TLxから与えられる制御パルスpT3によってオン/オフされる。スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のソース電位が光検出線DETLに出力される構成となっている。
ダイオードD1は、検出信号出力用トランジスタT5のソースとカソード電位Vcatの間に接続されている。
スイッチングトランジスタT4は、そのドレイン及びソースが検出信号出力用トランジスタT5のゲートと基準電位Viniの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT4のゲートは、制御線TLyから与えられる制御パルスpT4によってオン/オフされる。
スイッチングトランジスタT4がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電位Viniが入力される構成となっている。
光検出ドライバ201には、各光検出線DETLについて、その電位を検出する電圧検出部201aが設けられている。この電圧検出部201aによって、光検出部200が出力した検出信号電圧を検出し、これを有機EL素子1の発光光量情報(輝度劣化の情報)として、水平セレクタ11に供給する。
図6は光検出動作時の動作波形を示している。
ここでは、画素回路10に信号値Vsigを書き込むための走査パルスWS、光検出部200に対する制御パルスpT4,pT3、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧、光検出線DETLに表れる電圧を示している。
ここでは、画素回路10に信号値Vsigを書き込むための走査パルスWS、光検出部200に対する制御パルスpT4,pT3、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧、光検出線DETLに表れる電圧を示している。
光検出部200では、まず検出準備期間として、制御パルスpT4,pT3によってスイッチングトランジスタT3、T4がオンとされる。このときの状態を図7に示す。
スイッチングトランジスタT4がオンとされることで、基準電圧Viniが検出信号出力用トランジスタT5のゲートに入力する。
ここで基準電圧Viniは検出信号出力用トランジスタT5、及びダイオードD1をオンする電圧とされている。つまり基準電圧Viniは、検出信号出力用トランジスタT5の閾値電圧VthT5、ダイオードD1の閾値電圧VthD1、カソード電圧Vcatの和であるVthT5+VthD1+Vcatより大きい。このため図7のように電流Iiniが流れ、スイッチングトランジスタT3もオンとされているため、光検出線DETLに電位Vxが出力される。
検出準備期間は、このような動作で、図6に示すように、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位=Vini,光検出線DETLの電位=Vxとなる。
スイッチングトランジスタT4がオンとされることで、基準電圧Viniが検出信号出力用トランジスタT5のゲートに入力する。
ここで基準電圧Viniは検出信号出力用トランジスタT5、及びダイオードD1をオンする電圧とされている。つまり基準電圧Viniは、検出信号出力用トランジスタT5の閾値電圧VthT5、ダイオードD1の閾値電圧VthD1、カソード電圧Vcatの和であるVthT5+VthD1+Vcatより大きい。このため図7のように電流Iiniが流れ、スイッチングトランジスタT3もオンとされているため、光検出線DETLに電位Vxが出力される。
検出準備期間は、このような動作で、図6に示すように、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位=Vini,光検出線DETLの電位=Vxとなる。
1フレーム期間の表示のために、画素回路10では信号書込が行われる。即ち図6の信号書込期間において、走査パルスWSがHレベルとされ、サンプリングトランジスタTsが導通される。このとき水平セレクタ11は信号線DTLに白表示階調の信号値Vsigを与えている。これによって当該画素回路10において有機EL素子1で信号値Vsigに応じた発光が行われる。図8にこのときの状態を示す。
このとき、光センサS1は有機EL素子1の発光を受光し、そのリーク電流が変化するが、スイッチングトランジスタT4がオンしているため、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電圧Viniのままである。
このとき、光センサS1は有機EL素子1の発光を受光し、そのリーク電流が変化するが、スイッチングトランジスタT4がオンしているため、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電圧Viniのままである。
信号書込終了後、画素回路10ではサンプリングトランジスタTsがオフとされる。
また光検出部200では、制御パルスpT4がLレベルとされて、スイッチングトランジスタT4がオフとされる。この状態を図9に示す。
スイッチングトランジスタT4がオフとなることで、光センサS1が有機EL素子1の発光を受光し、電源電圧Vccからリーク電流を検出信号出力用トランジスタT5のゲートに流す。
この動作によって検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は、図6に示すように基準電圧Viniから上昇してゆき、それに伴って光検出線DETLの電位も電位Vxから増加してゆく。この光検出線DETLの電位変化を、電圧検出部201aが検出する。この検出電位は、有機EL素子1の発光光量に応じたものとなる。換言すれば、特定の階調表示(例えば白表示)を画素回路10で実行させているのであれば、検出電位は、有機EL素子1の劣化具合を表すものとなる。例えば光検出線DETLの電位変化として図6の実線は劣化がないとき、破線は劣化が生じているときとしている。
一定時間経過後、制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフとされて検出動作を終了する。
例えば1フレームでの該当ラインの各画素回路10についての検出が以上のように行われる。
また光検出部200では、制御パルスpT4がLレベルとされて、スイッチングトランジスタT4がオフとされる。この状態を図9に示す。
スイッチングトランジスタT4がオフとなることで、光センサS1が有機EL素子1の発光を受光し、電源電圧Vccからリーク電流を検出信号出力用トランジスタT5のゲートに流す。
この動作によって検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は、図6に示すように基準電圧Viniから上昇してゆき、それに伴って光検出線DETLの電位も電位Vxから増加してゆく。この光検出線DETLの電位変化を、電圧検出部201aが検出する。この検出電位は、有機EL素子1の発光光量に応じたものとなる。換言すれば、特定の階調表示(例えば白表示)を画素回路10で実行させているのであれば、検出電位は、有機EL素子1の劣化具合を表すものとなる。例えば光検出線DETLの電位変化として図6の実線は劣化がないとき、破線は劣化が生じているときとしている。
一定時間経過後、制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフとされて検出動作を終了する。
例えば1フレームでの該当ラインの各画素回路10についての検出が以上のように行われる。
この光検出部200の検出信号出力回路構成は、ソースフォロワ回路となっており、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が変動すればその変動分がソースに出力される構成となっている。つまり光センサS1のリーク電流変化による検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧の変化がソースから光検出線DETLに出力される。
また、検出信号出力用トランジスタT5のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthよりも大きくなるように設定されている。このため、出力される電流値は先に図3に示した回路構成と比較して非常に大きく、光センサS1の電流値が小さくても検出信号出力用トランジスタT5を介することで、発光光量の検出情報を光検出ドライバ201に出力することが可能となっている。
また、検出信号出力用トランジスタT5のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthよりも大きくなるように設定されている。このため、出力される電流値は先に図3に示した回路構成と比較して非常に大きく、光センサS1の電流値が小さくても検出信号出力用トランジスタT5を介することで、発光光量の検出情報を光検出ドライバ201に出力することが可能となっている。
このため、精度の良い光検出動作が可能であるが、光検出部200は、その素子数が多くなってしまう。即ちセンサS1、4つのトランジスタ(T3,T4,T5,D1)、容量C1が必要であり、画素回路10も含めて、画素当たりの素子数の増大、トランジスタの割合の増大が生じ、低歩留まりの原因となってしまう。
そこで本実施の形態では、このような点を踏まえ、上記光検出部200のように精度良く光検出を行うことができることを維持しながら、光検出部の構成を簡易化し、高歩留まりを実現できるようにする。
<3.第1の実施の形態>
[3−1 回路構成]
図1に示した実施の形態の画素回路10及び光検出部30の構成を図10に示す。
図10の画素回路10は、nチャネルTFTによるサンプリングトランジスタTs、保持容量Cs、pチャネルTFTによる駆動トランジスタTd、有機EL素子1を有する。
図1で示したように画素回路10は、信号線DTLと書込制御線WSLとの交差部に配される。信号線DTLはサンプリングトランジスタTsのドレインに接続され、書込制御線WSLはサンプリングトランジスタTsのゲートに接続されている。
[3−1 回路構成]
図1に示した実施の形態の画素回路10及び光検出部30の構成を図10に示す。
図10の画素回路10は、nチャネルTFTによるサンプリングトランジスタTs、保持容量Cs、pチャネルTFTによる駆動トランジスタTd、有機EL素子1を有する。
図1で示したように画素回路10は、信号線DTLと書込制御線WSLとの交差部に配される。信号線DTLはサンプリングトランジスタTsのドレインに接続され、書込制御線WSLはサンプリングトランジスタTsのゲートに接続されている。
駆動トランジスタTd及び有機EL素子1は、電源電位Vccとカソード電位Vcatの間で直列に接続されている。
またサンプリングトランジスタTs及び保持容量Csは、駆動トランジスタTdのゲートに接続されている。駆動トランジスタTdのゲート・ソース間電圧をVgsで表わしている。
またサンプリングトランジスタTs及び保持容量Csは、駆動トランジスタTdのゲートに接続されている。駆動トランジスタTdのゲート・ソース間電圧をVgsで表わしている。
この画素回路10では、水平セレクタ11が信号線DTLに輝度信号に応じた信号値を印加するときに、ライトスキャナ12が書込制御線WSLの走査パルスWSをHレベルとすると、サンプリングトランジスタTsが導通して信号値が保持容量Csに書き込まれる。保持容量Csに書き込まれた信号値電位が駆動トランジスタTdのゲート電位となる。
ライトスキャナ12が書込制御線WSLの走査パルスWSをLレベルとすると、信号線DTLと駆動トランジスタTdとは電気的に切り離されるが、駆動トランジスタTdのゲート電位は保持容量Csによって安定に保持される。
そして電源電位Vccからカソード電位Vcatに向かって駆動電流Idsが駆動トランジスタTd及び有機EL素子1に流れる。
このとき電流Idsは、駆動トランジスタTdのゲート・ソース間電圧Vgsに応じた値となり、有機EL素子1はその電流値に応じた輝度で発光する。
つまりこの画素回路10では、保持容量Csに信号線DTLからの信号値電位を書き込むことによって駆動トランジスタTdのゲート印加電圧を変化させ、これにより有機EL素子1に流れる電流値をコントロールして発色の階調を得る。
ライトスキャナ12が書込制御線WSLの走査パルスWSをLレベルとすると、信号線DTLと駆動トランジスタTdとは電気的に切り離されるが、駆動トランジスタTdのゲート電位は保持容量Csによって安定に保持される。
そして電源電位Vccからカソード電位Vcatに向かって駆動電流Idsが駆動トランジスタTd及び有機EL素子1に流れる。
このとき電流Idsは、駆動トランジスタTdのゲート・ソース間電圧Vgsに応じた値となり、有機EL素子1はその電流値に応じた輝度で発光する。
つまりこの画素回路10では、保持容量Csに信号線DTLからの信号値電位を書き込むことによって駆動トランジスタTdのゲート印加電圧を変化させ、これにより有機EL素子1に流れる電流値をコントロールして発色の階調を得る。
pチャネルTFTによる駆動トランジスタTdのソースは電源Vccに接続されており、常に飽和領域で動作するように設計されているので、駆動トランジスタTdは次の式1に示した値を持つ定電流源となる。
Ids=(1/2)・μ・(W/L)・Cox・(Vgs−Vth)2・・・(式1)
但し、Idsは飽和領域で動作するトランジスタのドレイン・ソース間に流れる電流、μは移動度、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Coxはゲート容量、Vthは駆動トランジスタTdの閾値電圧を表している。
この式1から明らかな様に、飽和領域ではトランジスタのドレイン電流Idsはゲート・ソース間電圧Vgsによって制御される。駆動トランジスタTdは、ゲート・ソース間電圧Vgsが一定に保持される為、定電流源として動作し、有機EL素子1を一定の輝度で発光させることができる。
Ids=(1/2)・μ・(W/L)・Cox・(Vgs−Vth)2・・・(式1)
但し、Idsは飽和領域で動作するトランジスタのドレイン・ソース間に流れる電流、μは移動度、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Coxはゲート容量、Vthは駆動トランジスタTdの閾値電圧を表している。
この式1から明らかな様に、飽和領域ではトランジスタのドレイン電流Idsはゲート・ソース間電圧Vgsによって制御される。駆動トランジスタTdは、ゲート・ソース間電圧Vgsが一定に保持される為、定電流源として動作し、有機EL素子1を一定の輝度で発光させることができる。
ここで一般的に、有機EL素子1の電流−電圧特性は時間が経過すると劣化してしまう。そして画素回路10においては、有機EL素子1の経時変化とともに、駆動トランジスタTdのドレイン電圧が変化してゆく。ところが画素回路10ではゲート・ソース間電圧Vgsが一定であるので、有機EL素子1には一定量の電流が流れ、発光輝度は変化しない。つまり安定した階調制御ができる。
しかしながら、有機EL素子1は時間変化と共にその駆動電圧だけでなく、発光効率も低下してしまう。つまり同じ電流を流してもその発光輝度が時間と共に低下してしまうこととなる。その結果、上述した図37(a)のように焼き付きが発生してしまう。
そこで光検出部30を設け、発光輝度の劣化に応じた補正が行われるようにしている。
本例の光検出部30としての検出信号出力回路は、図10に示すようにセンサ兼用トランジスタT10と、容量C2と、nチャネルTFTによる検出信号出力用トランジスタT5,スイッチングトランジスタT3を備える。
そこで光検出部30を設け、発光輝度の劣化に応じた補正が行われるようにしている。
本例の光検出部30としての検出信号出力回路は、図10に示すようにセンサ兼用トランジスタT10と、容量C2と、nチャネルTFTによる検出信号出力用トランジスタT5,スイッチングトランジスタT3を備える。
センサ兼用トランジスタT10は、電源線VLと検出信号出力用トランジスタT5のゲートの間に接続されている。
このセンサ兼用トランジスタT10は、上記図5の構成のダイオードによる光センサS1に代えるものであり、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともにオフ状態において光センサとして機能する。
TFTは、その構造としてチャネル層に対してゲートメタル、ソースメタル等が配されて形成される。センサ兼用トランジスタT10は、例えばソース、ドレインを形成するメタル層がチャネル層の上方においてチャネル層を比較的遮光しない構造とすることで形成できる。つまり外光がチャネル層に入射されるようにTFTを形成すればよい。
このセンサ兼用トランジスタT10は、有機EL素子1で発光される光を検出するように配置されている。そしてオフ状態において、受光光量に応じて、そのリーク電流が増減する。具体的には有機EL素子1の発光光量が多ければリーク電流の増加量は大きく、少なければリーク電流の増加量は小さくなる。
またセンサ兼用トランジスタT10のゲートは、制御線TLbに接続されている。従って図1に示した検出動作制御部21の制御パルスpT10によってオン/オフされる。センサ兼用トランジスタT10がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに電源線VLの電位が入力される構成となっている。
なお、上述したように、電源線VLには、電源電圧Vccと基準電圧Viniという2つの値を持つパルス電圧が、検出動作制御部21によって与えられる。
このセンサ兼用トランジスタT10は、上記図5の構成のダイオードによる光センサS1に代えるものであり、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともにオフ状態において光センサとして機能する。
TFTは、その構造としてチャネル層に対してゲートメタル、ソースメタル等が配されて形成される。センサ兼用トランジスタT10は、例えばソース、ドレインを形成するメタル層がチャネル層の上方においてチャネル層を比較的遮光しない構造とすることで形成できる。つまり外光がチャネル層に入射されるようにTFTを形成すればよい。
このセンサ兼用トランジスタT10は、有機EL素子1で発光される光を検出するように配置されている。そしてオフ状態において、受光光量に応じて、そのリーク電流が増減する。具体的には有機EL素子1の発光光量が多ければリーク電流の増加量は大きく、少なければリーク電流の増加量は小さくなる。
またセンサ兼用トランジスタT10のゲートは、制御線TLbに接続されている。従って図1に示した検出動作制御部21の制御パルスpT10によってオン/オフされる。センサ兼用トランジスタT10がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに電源線VLの電位が入力される構成となっている。
なお、上述したように、電源線VLには、電源電圧Vccと基準電圧Viniという2つの値を持つパルス電圧が、検出動作制御部21によって与えられる。
容量C2は、カソード電位Vcatと検出信号出力用トランジスタT5のゲートの間に接続されている。この容量C2は検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧を保持するために設けられる。
検出信号出力用トランジスタT5は、ドレインが電源線VLに接続されている。そしてソースがスイッチングトランジスタT3と接続されている。
スイッチングトランジスタT3は、検出信号出力用トランジスタT5のソースと光検出線DETLの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT3のゲートは制御線TLaに接続され、従って図1に示した検出動作制御部21の制御パルスpT3によってオン/オフされる。スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5を流れる電流が光検出線DETLに出力される構成となっている。
スイッチングトランジスタT3は、検出信号出力用トランジスタT5のソースと光検出線DETLの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT3のゲートは制御線TLaに接続され、従って図1に示した検出動作制御部21の制御パルスpT3によってオン/オフされる。スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5を流れる電流が光検出線DETLに出力される構成となっている。
光検出ドライバ22には、各光検出線DETLについて、その電位を検出する電圧検出部22aが設けられている。この電圧検出部22aによって、光検出部30が出力した検出信号電圧を検出し、これを有機EL素子1の発光光量情報(輝度劣化の情報)として、図1の水平セレクタ11(信号値補正部11a)に供給する。
なお、光検出線DETLには、例えばダイオード接続のトランジスタによるダイオードD1が接続され、固定電位(例えばカソード電位Vcat)への電流経路を設けている。
これは、図5における光検出部200内のダイオードD1を画素アレイ20の外部(光検出ドライバ22側)に配置するものであり、本例の光検出部30の素子数の削減のための一要素となっている。
なお、光検出線DETLには、例えばダイオード接続のトランジスタによるダイオードD1が接続され、固定電位(例えばカソード電位Vcat)への電流経路を設けている。
これは、図5における光検出部200内のダイオードD1を画素アレイ20の外部(光検出ドライバ22側)に配置するものであり、本例の光検出部30の素子数の削減のための一要素となっている。
このように本例の光検出部30では、センサ兼用トランジスタT10を設けること、及びダイオードD1を外部配置することで、3つのトランジスタ(T3,T5,T10)と容量C2によって構成されるようにしている。
[3−2 光検出動作期間]
図10に示した光検出部30によって、画素回路10の有機EL素子1の発光光量を検出する光検出動作が行われるが、まずここで、光検出部30の光検出動作等の実行期間について説明する。
図10に示した光検出部30によって、画素回路10の有機EL素子1の発光光量を検出する光検出動作が行われるが、まずここで、光検出部30の光検出動作等の実行期間について説明する。
図11(a)は、通常映像表示終了後に光検出動作を行う例を示している。
なお、「通常映像表示」とは、表示装置に供給された映像信号に基づく信号値Vsigを各画素回路10に与えて、通常の動画や静止画としての映像表示を行っている状態を言うこととする。
なお、「通常映像表示」とは、表示装置に供給された映像信号に基づく信号値Vsigを各画素回路10に与えて、通常の動画や静止画としての映像表示を行っている状態を言うこととする。
図11(a)の場合、時点t0で表示装置の電源がオンとされたとする。
ここで時点t1までに電源投入時の各種初期動作が行われ、時点t1から通常映像表示を開始するとする。そして時点t1以降、通常映像表示として、映像のフレームF1,F2・・・の表示が実行される。
この間、光検出部30は光検出動作は行わない。
時点t2で通常映像表示が終了されるとする。例えば電源オフ操作が行われた場合などである。
この図11(a)の例の場合、この時点t2以降で光検出部30が光検出動作を実行する。
この場合、例えば1フレーム期間に1ライン分の画素についての光検出動作を行う。
例えば光検出動作を開始する場合、水平セレクタ11は最初のフレームFaでは、図11(b)に示すように1ライン目を白表示とするような表示を各画素回路10に実行させる。つまり1ライン目の画素回路10のみ白表示(高輝度階調表示)を行わせ、他の全ての画素回路10には黒表示を実行させるように、各画素回路10に信号値Vsigを与える。
このフレームFaの期間において、1ライン目の画素に対応する各光検出部30は、対応する画素の発光光量を検出する。光検出ドライバ22は、各列の光検出線DETLの電圧検出を行い、1ライン目の各画素の発光輝度情報を得る。そして、それを水平セレクタ11にフィードバックする。
ここで時点t1までに電源投入時の各種初期動作が行われ、時点t1から通常映像表示を開始するとする。そして時点t1以降、通常映像表示として、映像のフレームF1,F2・・・の表示が実行される。
この間、光検出部30は光検出動作は行わない。
時点t2で通常映像表示が終了されるとする。例えば電源オフ操作が行われた場合などである。
この図11(a)の例の場合、この時点t2以降で光検出部30が光検出動作を実行する。
この場合、例えば1フレーム期間に1ライン分の画素についての光検出動作を行う。
例えば光検出動作を開始する場合、水平セレクタ11は最初のフレームFaでは、図11(b)に示すように1ライン目を白表示とするような表示を各画素回路10に実行させる。つまり1ライン目の画素回路10のみ白表示(高輝度階調表示)を行わせ、他の全ての画素回路10には黒表示を実行させるように、各画素回路10に信号値Vsigを与える。
このフレームFaの期間において、1ライン目の画素に対応する各光検出部30は、対応する画素の発光光量を検出する。光検出ドライバ22は、各列の光検出線DETLの電圧検出を行い、1ライン目の各画素の発光輝度情報を得る。そして、それを水平セレクタ11にフィードバックする。
次のフレームFbでは、水平セレクタ11は図11(b)に示すように2ライン目を白表示とするような表示を各画素回路10に実行させる。つまり2ライン目の画素回路10のみ白表示(高輝度階調表示)を行わせ、他の全ての画素回路10には黒表示を実行させる。
このフレームFbの期間において、2ライン目の画素に対応する光検出部30は、対応する画素の発光光量を検出する。光検出ドライバ22は、各列の光検出線DETLの電圧検出を行い、2ライン目の各画素の発光輝度情報を得る。そして、それを水平セレクタ11にフィードバックする。
このような動作を、最終ラインまで続けていく。最終ラインの各画素の発光輝度情報を検出し、水平セレクタ11にフィードバックした段階で、光検出動作は終了する。
水平セレクタ11は、各画素の発光輝度情報に基づいて信号値補正処理を行う。
時点t3で以上の光検出動作が完了したら、例えば表示装置の電源をオフにするなど、所要の処理を行う。
このフレームFbの期間において、2ライン目の画素に対応する光検出部30は、対応する画素の発光光量を検出する。光検出ドライバ22は、各列の光検出線DETLの電圧検出を行い、2ライン目の各画素の発光輝度情報を得る。そして、それを水平セレクタ11にフィードバックする。
このような動作を、最終ラインまで続けていく。最終ラインの各画素の発光輝度情報を検出し、水平セレクタ11にフィードバックした段階で、光検出動作は終了する。
水平セレクタ11は、各画素の発光輝度情報に基づいて信号値補正処理を行う。
時点t3で以上の光検出動作が完了したら、例えば表示装置の電源をオフにするなど、所要の処理を行う。
なお、各ラインの光検出動作において、該当ラインの画素に対応する光検出部30が選択されるが、その選択は、検出動作制御部21の制御パルスpT3によって行われる。
即ち該当ラインの画素に対応する光検出部30のみで、スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、光検出線DETLには、他のラインの光検出部30の情報は出力されないため、該当ラインの画素の光量検出が可能となる。
即ち該当ラインの画素に対応する光検出部30のみで、スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、光検出線DETLには、他のラインの光検出部30の情報は出力されないため、該当ラインの画素の光量検出が可能となる。
図12(a)は、通常映像表示実行中に、或る周期で光検出動作を行う例である。
例えば時点t10で通常映像表示が開始されたとする。光検出部30による光検出動作は、この通常映像表示の開始とともに、1フレームの期間に1ライン毎行われる。即ち上記図11の時点t2〜t3で示した動作と同様の検出動作を行う。但し、各画素回路10の表示は通常の映像表示の状態であり、図11(b)のような光検出動作用の表示ではない。
1ライン目〜最終ラインまでについての光検出動作を完了したら、一旦、光検出部30は光検出動作を終了する。
例えば時点t10で通常映像表示が開始されたとする。光検出部30による光検出動作は、この通常映像表示の開始とともに、1フレームの期間に1ライン毎行われる。即ち上記図11の時点t2〜t3で示した動作と同様の検出動作を行う。但し、各画素回路10の表示は通常の映像表示の状態であり、図11(b)のような光検出動作用の表示ではない。
1ライン目〜最終ラインまでについての光検出動作を完了したら、一旦、光検出部30は光検出動作を終了する。
光検出動作は、所定周期毎に行うものとし、ある時点t12で、その検出動作周期のタイミングに至ったとすると、その時点t12から、同様に1ライン目〜最終ラインまでの光検出動作を行う。そして光検出動作を完了したら、その後所定期間、光検出動作を行わない。
例えばこのように、通常映像表示実行中に並行して、所定周期で光検出動作を行うことも考えられる。
例えばこのように、通常映像表示実行中に並行して、所定周期で光検出動作を行うことも考えられる。
図12(b)は、電源オン時に光検出動作を行う例である。
時点t20で表示装置の電源がオンとされたとする。ここで電源投入時の立ち上げ等の各種初期動作が行われた直後、時点t21から光検出動作を行う。即ち上記図11の時点t2〜t3で示した動作と同様の検出動作を行う。各画素回路10についても、図11(b)のように、各フレーム毎に、1ラインのみ白表示とする光検出動作用の表示を実行させる。
時点t20で表示装置の電源がオンとされたとする。ここで電源投入時の立ち上げ等の各種初期動作が行われた直後、時点t21から光検出動作を行う。即ち上記図11の時点t2〜t3で示した動作と同様の検出動作を行う。各画素回路10についても、図11(b)のように、各フレーム毎に、1ラインのみ白表示とする光検出動作用の表示を実行させる。
1ライン目〜最終ラインまでについての光検出動作を完了したら、時点t22で、水平セレクタ11は各画素回路10に対して通常映像表示を開始させる。光検出部30では光検出動作を行わない。
例えば以上のように、通常映像表示終了後、通常映像表示実行中、通常の映像表示開始前などに、光検出動作を行い、その検出に基づいて信号値補正処理を行うことで、発光輝度劣化に対応できる。
なお、例えば通常映像表示終了後と通常の映像表示開始前の両方で光検出動作を行うような例も考えられる。
なお、例えば通常映像表示終了後と通常の映像表示開始前の両方で光検出動作を行うような例も考えられる。
通常映像表示終了後と通常の映像表示開始前の一方、又は両方で光検出動作を行う場合は、図11(b)に示したような光検出動作用の表示を実行できるので、その白表示などの高い階調の発光で検出ができるという利点がある。また任意の階調の表示を実行させて階調毎の劣化具合を検出するようにもできる。
一方、通常映像表示実行中に行う場合、実際に表示中の映像内容は不定であるため、階調を特定して光検出動作を行うことができない。このため、検出値は、発光階調(その際に検出対象画素に与えた信号値Vsig)を考慮したものとして判定し、信号値補正処理を行う必要がある。但し、通常映像表示実行中に繰り返し光検出動作及び補正処理ができることで、有機EL素子1の輝度劣化に対して、ほぼ常時対応できるという利点がある。
一方、通常映像表示実行中に行う場合、実際に表示中の映像内容は不定であるため、階調を特定して光検出動作を行うことができない。このため、検出値は、発光階調(その際に検出対象画素に与えた信号値Vsig)を考慮したものとして判定し、信号値補正処理を行う必要がある。但し、通常映像表示実行中に繰り返し光検出動作及び補正処理ができることで、有機EL素子1の輝度劣化に対して、ほぼ常時対応できるという利点がある。
[3−3 光検出動作]
図13〜図17で本例の光検出部30による光検出動作について説明する。例えば上記図11の通常映像表示終了後などに実行する動作である。
図13〜図17で本例の光検出部30による光検出動作について説明する。例えば上記図11の通常映像表示終了後などに実行する動作である。
図13に光検出部30の動作に関する波形を示す。ここではライトスキャナ12が画素回路10(サンプリングトランジスタTs)に与える走査パルスWSを示している。
また、検出動作制御部21が、制御線TLb,TLaに与える制御パルスpT10,pT3を示している。制御パルスpT10によって光検出部30のセンサ兼用トランジスタT10がオン/オフされる。また制御パルスpT3によって光検出部30のスイッチングトランジスタT3がオン/オフされる。
また図13には、電源線VLの電源パルスも示している。図のように検出動作制御部21は、光検出期間に先立つ検出準備期間に、電源線VLに基準電圧Viniを与え、光検出を実行する期間には電源線VLに電源電圧Vccを与える。
また図13では、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧、光検出線DETLに表れる電圧も示している。
そして1つの光検出部30は、対応する画素回路10についての光量検出を、図13のように1フレームの期間で行う例とする。
また、検出動作制御部21が、制御線TLb,TLaに与える制御パルスpT10,pT3を示している。制御パルスpT10によって光検出部30のセンサ兼用トランジスタT10がオン/オフされる。また制御パルスpT3によって光検出部30のスイッチングトランジスタT3がオン/オフされる。
また図13には、電源線VLの電源パルスも示している。図のように検出動作制御部21は、光検出期間に先立つ検出準備期間に、電源線VLに基準電圧Viniを与え、光検出を実行する期間には電源線VLに電源電圧Vccを与える。
また図13では、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧、光検出線DETLに表れる電圧も示している。
そして1つの光検出部30は、対応する画素回路10についての光量検出を、図13のように1フレームの期間で行う例とする。
光検出部30に対しては、検出動作制御部21は、まず検出準備期間を含む時点tm0〜tm6の間、電源線VLを基準電圧Viniとする。
そして、時点tm1〜tm5で検出準備が行われる。検出動作制御部21は、まず時点tm1で制御パルスpT10をHレベルとし、センサ兼用トランジスタT10をオンとする。また時点tm2で制御パルスpT3をHレベルとしてスイッチングトランジスタT3をオンとする。このときの状態を図14に示す。
電源線VLが基準電圧Viniとされている時点tm1でセンサ兼用トランジスタT10がオンすることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電圧Viniが入力される。そしてスイッチングトランジスタT3がオンされることで検出信号出力用トランジスタT5のソースを光検出線DETLに接続する。
そして、時点tm1〜tm5で検出準備が行われる。検出動作制御部21は、まず時点tm1で制御パルスpT10をHレベルとし、センサ兼用トランジスタT10をオンとする。また時点tm2で制御パルスpT3をHレベルとしてスイッチングトランジスタT3をオンとする。このときの状態を図14に示す。
電源線VLが基準電圧Viniとされている時点tm1でセンサ兼用トランジスタT10がオンすることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電圧Viniが入力される。そしてスイッチングトランジスタT3がオンされることで検出信号出力用トランジスタT5のソースを光検出線DETLに接続する。
ここで基準電圧Viniは検出信号出力用トランジスタT5をオンする電圧とされている。具体的には、基準電圧Viniは、検出信号出力用トランジスタT5の閾値電圧VthT5と、光検出線DETLに接続されたダイオードD1の閾値電圧VthD1と、ダイオードD1のソース電位(例えばカソード電位Vcatとする)の和より大きい。(基準電圧Vini>VthT5+VthD1+Vcat)。
このため図14のように電流Iiniが流れ、光検出線DETLは或る電位Vxとなる。検出準備期間ではこのような動作が行われることで、図13に示すように、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位=Vini,光検出線DETLの電位=Vxとなる。
このため図14のように電流Iiniが流れ、光検出線DETLは或る電位Vxとなる。検出準備期間ではこのような動作が行われることで、図13に示すように、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位=Vini,光検出線DETLの電位=Vxとなる。
図13の時点tm3〜tm4は、1フレーム期間の表示のために、画素回路10に対して信号値Vsigの書込が行われる。
即ち図13の信号書込期間において、走査パルスWSがHレベルとされ、サンプリングトランジスタTsが導通される。このとき水平セレクタ11は信号線DTLに例えば白表示階調の信号値Vsigを与えている。これによって当該画素回路10において有機EL素子1で信号値Vsigに応じた発光が行われる。図15にこのときの状態を示す。
このときセンサ兼用トランジスタT10がオンしているため、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電圧Viniのままである。
即ち図13の信号書込期間において、走査パルスWSがHレベルとされ、サンプリングトランジスタTsが導通される。このとき水平セレクタ11は信号線DTLに例えば白表示階調の信号値Vsigを与えている。これによって当該画素回路10において有機EL素子1で信号値Vsigに応じた発光が行われる。図15にこのときの状態を示す。
このときセンサ兼用トランジスタT10がオンしているため、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電圧Viniのままである。
信号書込終了後、時点tm4で画素回路10ではサンプリングトランジスタTsがオフとされる。
また光検出部30では、時点tm5で制御パルスpT10がLレベルとされて、センサ兼用トランジスタT10がオフとされる。この状態を図16に示す。
センサ兼用トランジスタT10をオフすることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートには、容量C2とセンサ兼用トランジスタT10の寄生容量との容量比に応じたΔVa’というカップリング量が入力される。このため光検出線DETLの電圧もVx−ΔVaという電位に変化する。
カップリングによってセンサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間には電位差が生じ、受光した光量によってそのリーク量を変化させる。しかしこのときのリーク電流によっては、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は殆ど変化しない。これはセンサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間の電位差が小さいのと、次動作である電源線VLを基準電圧Viniから電源電圧Vccへ変化させる動作までの時間が短いことによる。
また光検出部30では、時点tm5で制御パルスpT10がLレベルとされて、センサ兼用トランジスタT10がオフとされる。この状態を図16に示す。
センサ兼用トランジスタT10をオフすることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートには、容量C2とセンサ兼用トランジスタT10の寄生容量との容量比に応じたΔVa’というカップリング量が入力される。このため光検出線DETLの電圧もVx−ΔVaという電位に変化する。
カップリングによってセンサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間には電位差が生じ、受光した光量によってそのリーク量を変化させる。しかしこのときのリーク電流によっては、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は殆ど変化しない。これはセンサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間の電位差が小さいのと、次動作である電源線VLを基準電圧Viniから電源電圧Vccへ変化させる動作までの時間が短いことによる。
一定時間経過した時点tm6で、検出動作制御部21は、電源線VLを基準電圧Viniから電源電圧Vccへと変化させる。
この動作によって、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに電源線VLからのカップリングが入力され、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は上昇する。また、電源線VLが高電位へ変化することで、センサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間に大きな電位差が生じ、受光した光量によって電源線VLから検出信号出力用トランジスタT5のゲートにリーク電流が流れる。
この状態を図17に示す。この動作によって、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧はVini−ΔVa’から、Vini−ΔVa’+ΔV’となる。図13には、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が、時点tm6以降、Vini−ΔVa’から、Vini−ΔVa’+ΔV’に上昇していく様子を示している。
また、それに伴って光検出線DETLの電位も電位Vx−ΔVaから上昇していき、V0+ΔVとなる。なお、V0とは、低階調表示(黒表示)のときの光検出線DETLの電位としている。センサ兼用トランジスタT10が受光する光量が多いほど、そこに流れる電流量は多くなるため、高階調表示時における光検出線DETLの電圧は、低階調表示時における電圧よりも大きくなる。
この動作によって、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに電源線VLからのカップリングが入力され、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は上昇する。また、電源線VLが高電位へ変化することで、センサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間に大きな電位差が生じ、受光した光量によって電源線VLから検出信号出力用トランジスタT5のゲートにリーク電流が流れる。
この状態を図17に示す。この動作によって、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧はVini−ΔVa’から、Vini−ΔVa’+ΔV’となる。図13には、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が、時点tm6以降、Vini−ΔVa’から、Vini−ΔVa’+ΔV’に上昇していく様子を示している。
また、それに伴って光検出線DETLの電位も電位Vx−ΔVaから上昇していき、V0+ΔVとなる。なお、V0とは、低階調表示(黒表示)のときの光検出線DETLの電位としている。センサ兼用トランジスタT10が受光する光量が多いほど、そこに流れる電流量は多くなるため、高階調表示時における光検出線DETLの電圧は、低階調表示時における電圧よりも大きくなる。
この光検出線DETLの電位変化を、電圧検出部22aが検出する。この検出電圧は、有機EL素子1の発光光量に応じたものとなる。換言すれば、特定の階調表示(例えば白表示)を画素回路10で実行させているのであれば、検出電位は、有機EL素子1の劣化具合を表すものとなる。
一定時間経過後、時点tm7で制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフとされて検出動作を終了する。これにより光検出線には電流が供給されることがなくなり、その電位はVcat+VthD1という電位になる。なおVthD1はダイオードD1の閾値電圧である。
例えば1フレームでの該当ラインの各画素回路10についての検出が以上のように行われる。
一定時間経過後、時点tm7で制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフとされて検出動作を終了する。これにより光検出線には電流が供給されることがなくなり、その電位はVcat+VthD1という電位になる。なおVthD1はダイオードD1の閾値電圧である。
例えば1フレームでの該当ラインの各画素回路10についての検出が以上のように行われる。
以上のような光検出動作を行う本実施の形態の光検出部30では、図5で述べた光検出部200と同様に精度の良い光検出動作が可能である。
つまり光検出部30の検出信号出力回路構成は、ソースフォロワ回路となっており、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が変動すればその変動分がソースに出力される。このためセンサ兼用トランジスタT10のリーク電流変化による検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧の変化がソースから光検出線DETLに出力される。
また、検出信号出力用トランジスタT5のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthよりも大きくなるように設定されている。このため、出力される電流値は先に図3に示した回路構成と比較して非常に大きく、センサ兼用トランジスタT10の電流値が小さくても検出信号出力用トランジスタT5を介することで、発光光量の検出情報を適切に光検出ドライバ22に出力できる。
つまり光検出部30の検出信号出力回路構成は、ソースフォロワ回路となっており、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が変動すればその変動分がソースに出力される。このためセンサ兼用トランジスタT10のリーク電流変化による検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧の変化がソースから光検出線DETLに出力される。
また、検出信号出力用トランジスタT5のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthよりも大きくなるように設定されている。このため、出力される電流値は先に図3に示した回路構成と比較して非常に大きく、センサ兼用トランジスタT10の電流値が小さくても検出信号出力用トランジスタT5を介することで、発光光量の検出情報を適切に光検出ドライバ22に出力できる。
その上で、光検出部30を構成するトランジスタ数を削減することができ、高歩留まり化が実現可能である。
また画素アレイ20上の素子の配置にも余裕が生じ、設計に好適である。
そして、光検出ドライバ22が、検出した光量情報を水平セレクタ11に対して、信号値Vsigの補正のための情報としてフィードバックすることで、焼き付き等の画質不良を対策することができる。
また画素アレイ20上の素子の配置にも余裕が生じ、設計に好適である。
そして、光検出ドライバ22が、検出した光量情報を水平セレクタ11に対して、信号値Vsigの補正のための情報としてフィードバックすることで、焼き付き等の画質不良を対策することができる。
[3−4 第1の実施の形態の変形例]
以上、第1実施の形態として、センサ兼用トランジスタT10を用いる構成について説明してきたが、この第1の実施の形態の変形例について述べる。
以上、第1実施の形態として、センサ兼用トランジスタT10を用いる構成について説明してきたが、この第1の実施の形態の変形例について述べる。
図18に変形例としての構成を示す。図18は、光検出ドライバ22内において光検出線DETLに接続されたダイオードD1をスイッチSWと固定電源(例えばカソード電位Vcat)に置き換えたものである。
スイッチSWは、例えば検出動作制御部21からの制御信号pSWによってオン/オフされる。
この構成の場合も、同様に光量検出を行うことができる。
スイッチSWは、例えば検出動作制御部21からの制御信号pSWによってオン/オフされる。
この構成の場合も、同様に光量検出を行うことができる。
図18に示す構成の場合の動作の一例を図19で説明する。
まず検出準備期間(時点tm10〜tm11)として、電源線VLが基準電圧Viniとされている状態で、制御パルスpT10によりセンサ兼用トランジスタT10をオンして検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電圧Viniを入力する。
さらに時点tm11で制御パルスpT3でスイッチングトランジスタT3をオンとし、また制御信号pSWによってスイッチSWをオンとする。
ここまでの動作によって検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位をViniへ、光検出線DETLの電位をカソード電位Vcatへ初期化する。
そして時点tm12でセンサ兼用トランジスタT10をオフした後、時点tm13で電源線VLを基準電圧Viniから電源電圧Vccとして光検出を行う。
一定期間経過後の時点tm14を光検出期間開始時とし、スイッチSWをオフして電圧検出部22aが光検出を開始する。
まず検出準備期間(時点tm10〜tm11)として、電源線VLが基準電圧Viniとされている状態で、制御パルスpT10によりセンサ兼用トランジスタT10をオンして検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電圧Viniを入力する。
さらに時点tm11で制御パルスpT3でスイッチングトランジスタT3をオンとし、また制御信号pSWによってスイッチSWをオンとする。
ここまでの動作によって検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位をViniへ、光検出線DETLの電位をカソード電位Vcatへ初期化する。
そして時点tm12でセンサ兼用トランジスタT10をオフした後、時点tm13で電源線VLを基準電圧Viniから電源電圧Vccとして光検出を行う。
一定期間経過後の時点tm14を光検出期間開始時とし、スイッチSWをオフして電圧検出部22aが光検出を開始する。
この図18に示す構成では、センサ兼用トランジスタT10をオンすることで検出信号出力用トランジスタT5のゲートに固定の電位(基準電圧Vini)を入力し、閾値電圧補正動作を行う方式となっている。
本方式においても光検出線DETLには有機EL素子1の発光に応じた電圧が出力される。
本方式においても光検出線DETLには有機EL素子1の発光に応じた電圧が出力される。
さらに次のような例が考えられる。
異なる波長の光を検出する光検出部30において、光検出線DETLに出力される電圧レベルを一定とするために、光検出部30内におけるセンサ兼用トランジスタT10の感度を変えることも好適である。
異なる波長の光を検出する光検出部30において、光検出線DETLに出力される電圧レベルを一定とするために、光検出部30内におけるセンサ兼用トランジスタT10の感度を変えることも好適である。
具体的にはエネルギーが高い光を検出するセンサ兼用トランジスタT10の感度を低く、逆にエネルギーが低い光を検出するセンサ兼用トランジスタT10の感度を高く設定する。一例として、光感度を変えるにはセンサ兼用トランジスタT10としてのトランジスタのチャネル長、チャネル幅で決定されるトランジスタサイズや、チャネル材料の膜厚を変更すればよい。
即ち、エネルギーの強い光(例えばB光)を検出する光検出部30におけるセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は薄く、トランジスタのチャネル幅は小さいものとする。また逆にエネルギーの弱い光を検出する光検出部30におけるセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は厚く、トランジスタのチャネル幅は大きくする。
例えばB光画素、G光画素、R光画素に対応する各光検出部30において、B光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は最も薄く、R光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は最も厚くする。或いはB光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル幅は最も小さく、R光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル幅は最も大きくする。或いはこの両方を行う。
即ち、エネルギーの強い光(例えばB光)を検出する光検出部30におけるセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は薄く、トランジスタのチャネル幅は小さいものとする。また逆にエネルギーの弱い光を検出する光検出部30におけるセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は厚く、トランジスタのチャネル幅は大きくする。
例えばB光画素、G光画素、R光画素に対応する各光検出部30において、B光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は最も薄く、R光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル膜厚は最も厚くする。或いはB光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル幅は最も小さく、R光を検出するセンサ兼用トランジスタT10のチャネル幅は最も大きくする。或いはこの両方を行う。
一般的には光検出素子は受光する光の波長が短いほど、つまり光のエネルギーが大きいほど多くのリーク電流を流すこととなる。このため、受光する光の波長に応じて、センサ兼用トランジスタT10の感度設定を行っておくことで、受光する光のエネルギーによらず、各光検出部30についての検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位の変化を一定値とすることができる。その結果、光検出線DETLに出力される電圧を同じ電圧(発光波長によっては異ならない電圧)とすることができる。それによって、光検出ドライバ22の簡略化が可能となる。
なお、このような考え方は、後述する第2の実施の形態においても同様に適用できるものである。
なお、このような考え方は、後述する第2の実施の形態においても同様に適用できるものである。
また、画素回路10の構成については全く上記例に限定されず、他にも多様な構成が採用できる。即ち図10に示した画素回路10の構成にかかわらず、発光動作を行う画素回路を採用する表示装置であって、画素回路の外部に、その画素回路の発光光量を検出する光検出部を設ける表示装置に、第1の実施の形態は広く採用できる。この点も、第2の実施の形態についても同様である。
<4 第2の実施の形態>
[4−1 回路構成]
第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態の有機EL表示装置の構成を図20に示しているが、上述した図1の構成と異なる点を述べる。図1と同一部分は同一符号を付し、各部の詳細な説明は省略する。
図20の場合、検出動作制御部21から各光検出部30に導入される電源線VLが存在しないことが、図1と異なる。
[4−1 回路構成]
第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態の有機EL表示装置の構成を図20に示しているが、上述した図1の構成と異なる点を述べる。図1と同一部分は同一符号を付し、各部の詳細な説明は省略する。
図20の場合、検出動作制御部21から各光検出部30に導入される電源線VLが存在しないことが、図1と異なる。
上述した第1の実施の形態では、検出動作制御部21が電源線VLによって各光検出部30に対して電源電圧Vccと基準電圧Viniとしてのパルス電圧を与えていた。これに対し、第2の実施の形態では、各光検出部30に対しては固定の電位とされた電源線(図21で後述)が導入される構成とされる。つまり電源として検出動作制御部21からパルス電源が供給されるものではない。これは、検出動作制御部21内において電源パルスを発生させるドライバは不要となることを意味する。
図21に画素回路10及び光検出部30の構成を示す。
なお、ここでは同じ信号線DTLに接続される2つの画素回路10(10−1、10−2)、及び各画素回路10−1、10−2に対応し、同じ光検出線DETLに接続される2つの光検出部30(30−1、30−2)を示している。以下、特に区別が必要な場合を除いては、まとめて「画素回路10」「光検出部30」と表記する。
画素回路10の回路構成は図3と同様としている。先に述べたように、画素回路10の構成は図示の例に限定されるものではない。
なお、ここでは同じ信号線DTLに接続される2つの画素回路10(10−1、10−2)、及び各画素回路10−1、10−2に対応し、同じ光検出線DETLに接続される2つの光検出部30(30−1、30−2)を示している。以下、特に区別が必要な場合を除いては、まとめて「画素回路10」「光検出部30」と表記する。
画素回路10の回路構成は図3と同様としている。先に述べたように、画素回路10の構成は図示の例に限定されるものではない。
第2の実施の形態の光検出部30としての検出信号出力回路は、センサ兼用トランジスタT10と、容量C2、C3と、nチャネルTFTによる検出信号出力用トランジスタT5,スイッチングトランジスタT3を備える。つまり、構成素子としては第1の実施の形態の場合と比べて容量C3が追加されている。
センサ兼用トランジスタT10は、固定の基準電位Viniとされている電源線(以下、単に「基準電位Vini」という)と検出信号出力用トランジスタT5のゲートの間に接続されている。このセンサ兼用トランジスタT10は、上記第1の実施の形態と同様、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともにオフ状態において光センサとして機能する。
このセンサ兼用トランジスタT10は、有機EL素子1で発光される光を検出するように配置されている。そしてオフ状態において、受光光量に応じて、そのリーク電流が増減する。具体的には有機EL素子1の発光光量が多ければリーク電流の増加量は大きく、少なければリーク電流の増加量は小さくなる。
またセンサ兼用トランジスタT10のゲートは、制御線TLb(図21ではTLb1,TLb2)に接続されている。従って図20に示した検出動作制御部21の制御パルスpT10によってオン/オフされる。センサ兼用トランジスタT10がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電位Viniが入力される構成となっている。
このセンサ兼用トランジスタT10は、有機EL素子1で発光される光を検出するように配置されている。そしてオフ状態において、受光光量に応じて、そのリーク電流が増減する。具体的には有機EL素子1の発光光量が多ければリーク電流の増加量は大きく、少なければリーク電流の増加量は小さくなる。
またセンサ兼用トランジスタT10のゲートは、制御線TLb(図21ではTLb1,TLb2)に接続されている。従って図20に示した検出動作制御部21の制御パルスpT10によってオン/オフされる。センサ兼用トランジスタT10がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電位Viniが入力される構成となっている。
容量C2は、カソード電位Vcatと検出信号出力用トランジスタT5のゲートの間に接続されている。
また容量C3は検出信号出力用トランジスタT5のゲートと、センサ兼用トランジスタT10のゲートの間に接続されている。
また容量C3は検出信号出力用トランジスタT5のゲートと、センサ兼用トランジスタT10のゲートの間に接続されている。
検出信号出力用トランジスタT5は、ドレインが基準電位Viniに接続されている。そしてソースがスイッチングトランジスタT3と接続されている。
スイッチングトランジスタT3は、検出信号出力用トランジスタT5のソースと光検出線DETLの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT3のゲートは制御線TLa(図21ではTLa1,TLa2)に接続され、従って図20に示した検出動作制御部21の制御パルスpT3によってオン/オフされる。
スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5を流れる電流が光検出線DETLに出力される構成となっている。
スイッチングトランジスタT3は、検出信号出力用トランジスタT5のソースと光検出線DETLの間に接続されている。このスイッチングトランジスタT3のゲートは制御線TLa(図21ではTLa1,TLa2)に接続され、従って図20に示した検出動作制御部21の制御パルスpT3によってオン/オフされる。
スイッチングトランジスタT3がオンとされることで、検出信号出力用トランジスタT5を流れる電流が光検出線DETLに出力される構成となっている。
光検出ドライバ22には、各光検出線DETLについて、その電位を検出する電圧検出部22aが設けられている。この電圧検出部22aによって、光検出部30が出力した検出信号電圧を検出し、これを有機EL素子1の発光光量情報(輝度劣化の情報)として、図20の水平セレクタ11(信号値補正部11a)に供給する。
また図10で説明した場合と同様に、光検出線DETLには、例えばダイオード接続のトランジスタによるダイオードD1が接続され、固定電位(例えばカソード電位Vcat)への電流経路を設けている。
また図10で説明した場合と同様に、光検出線DETLには、例えばダイオード接続のトランジスタによるダイオードD1が接続され、固定電位(例えばカソード電位Vcat)への電流経路を設けている。
[4−2 光検出動作]
第2の実施の形態の光検出動作について説明する。なお、検出期間については、図11,図12で説明したものと同様の例が考えられる。
図22には、画素回路10−1,10−2に対する走査パルスWS、光検出部30−1に対する制御パルスpT3、pT10、光検出部30−2に対する制御パルスpT3、pT10をそれぞれ示している。例えば図11のように、通常映像表示終了後などに1ライン毎に光検出を行うものとし、1回の検出は1フレームで行うとした例である。
即ち、画素回路10−1において、或るタイミングで信号値Vsigの書込が行われ1フレームの発光が行われるが、そのときに光検出部30−1では制御パルスpT3,pT10によって、検出準備及び光検出が行われる。
次のフレーム期間では、画素回路10−2において、或るタイミングで信号値Vsigの書込が行われ1フレームの発光が行われ、そのときに光検出部30−2では制御パルスpT3,pT10によって、検出準備及び光検出が行われる。
第2の実施の形態の光検出動作について説明する。なお、検出期間については、図11,図12で説明したものと同様の例が考えられる。
図22には、画素回路10−1,10−2に対する走査パルスWS、光検出部30−1に対する制御パルスpT3、pT10、光検出部30−2に対する制御パルスpT3、pT10をそれぞれ示している。例えば図11のように、通常映像表示終了後などに1ライン毎に光検出を行うものとし、1回の検出は1フレームで行うとした例である。
即ち、画素回路10−1において、或るタイミングで信号値Vsigの書込が行われ1フレームの発光が行われるが、そのときに光検出部30−1では制御パルスpT3,pT10によって、検出準備及び光検出が行われる。
次のフレーム期間では、画素回路10−2において、或るタイミングで信号値Vsigの書込が行われ1フレームの発光が行われ、そのときに光検出部30−2では制御パルスpT3,pT10によって、検出準備及び光検出が行われる。
画素回路10−1、光検出部30−1側に注目して、図23〜図28により、光検出動作を詳しく述べる。
図23には、光検出部30−1の動作に関する波形として、ライトスキャナ12が画素回路10−1(サンプリングトランジスタTs)に与える走査パルスWSを示している。
また、検出動作制御部21が、制御線TLb1,TLa1に与える制御パルスpT10,pT3を示している。制御パルスpT10によって光検出部30のセンサ兼用トランジスタT10がオン/オフされる。また制御パルスpT3によって光検出部30のスイッチングトランジスタT3がオン/オフされる。
また図23では、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧、光検出線DETLに表れる電圧も示している。
図23には、光検出部30−1の動作に関する波形として、ライトスキャナ12が画素回路10−1(サンプリングトランジスタTs)に与える走査パルスWSを示している。
また、検出動作制御部21が、制御線TLb1,TLa1に与える制御パルスpT10,pT3を示している。制御パルスpT10によって光検出部30のセンサ兼用トランジスタT10がオン/オフされる。また制御パルスpT3によって光検出部30のスイッチングトランジスタT3がオン/オフされる。
また図23では、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧、光検出線DETLに表れる電圧も示している。
光検出部30−1に対しては、検出動作制御部21は、時点tm20で制御パルスpT10をHレベルとし、センサ兼用トランジスタT10をオンとする。また時点tm21で制御パルスpT3をHレベルとしてスイッチングトランジスタT3をオンとする。このときの状態を図24に示す。
センサ兼用トランジスタT10は基準電圧Viniと接続されているため、時点tm20でセンサ兼用トランジスタT10がオンすることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電圧Viniが入力される。そしてスイッチングトランジスタT3がオンされることで検出信号出力用トランジスタT5のソースを光検出線DETLに接続する。
センサ兼用トランジスタT10は基準電圧Viniと接続されているため、時点tm20でセンサ兼用トランジスタT10がオンすることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートに基準電圧Viniが入力される。そしてスイッチングトランジスタT3がオンされることで検出信号出力用トランジスタT5のソースを光検出線DETLに接続する。
このとき、基準電位Viniが検出信号出力用トランジスタT5に電流を流す電位であれば、図24のように電流Iiniが流れ、光検出線DETLは或る電位Vxとなる。
具体的には基準電位Viniは、検出信号出力用トランジスタT5の閾値電圧VthT5と、光検出線DETLに接続されたダイオードD1の閾値電圧VthD1と、ダイオードD1のソースに接続されている電源(例えばVcat)の和よりも大きいという条件で決められる。即ち、Vini>VthT5+VthD1+Vcatであることで、電流Iiniが流れる。
具体的には基準電位Viniは、検出信号出力用トランジスタT5の閾値電圧VthT5と、光検出線DETLに接続されたダイオードD1の閾値電圧VthD1と、ダイオードD1のソースに接続されている電源(例えばVcat)の和よりも大きいという条件で決められる。即ち、Vini>VthT5+VthD1+Vcatであることで、電流Iiniが流れる。
図23の時点tm22〜tm23では、1フレーム期間の表示のために、画素回路10−1に対して信号値Vsigの書込が行われる。
即ち図23の信号書込期間において、走査パルスWSがHレベルとされ、サンプリングトランジスタTsが導通される。このとき水平セレクタ11は信号線DTLに例えば白表示階調の信号値Vsigを与えている。これによって当該画素回路10において有機EL素子1で信号値Vsigに応じた発光が行われる。図25にこのときの状態を示す。
このときセンサ兼用トランジスタT10がオンしているため、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電圧Viniのままである。また光検出線DETLの電位もVxのまま変化しない。
即ち図23の信号書込期間において、走査パルスWSがHレベルとされ、サンプリングトランジスタTsが導通される。このとき水平セレクタ11は信号線DTLに例えば白表示階調の信号値Vsigを与えている。これによって当該画素回路10において有機EL素子1で信号値Vsigに応じた発光が行われる。図25にこのときの状態を示す。
このときセンサ兼用トランジスタT10がオンしているため、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電圧Viniのままである。また光検出線DETLの電位もVxのまま変化しない。
信号書込終了後、時点tm23で画素回路10−1ではサンプリングトランジスタTsがオフとされる。
光検出部30−1では、時点tm24で制御パルスpT10がLレベルとされ、センサ兼用トランジスタT10がオフとされる。この状態を図26に示す。
この場合、センサ兼用トランジスタT10のゲートに与えられる制御パルスpT10の電圧が高電位(H)から低電位(L)へ変化するが、この電圧変化が容量C3を介して検出信号出力用トランジスタT5のゲートに与えられる。これによって、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は基準電位ViniからVini−ΔVa’という電位に変化する。「−ΔVa’」が、制御パルスpT10のH→Lレベルの電圧変化と、容量C3、C2の容量比により生ずるゲート電圧低下分である。
このとき、Vini−ΔVa’が、前述のように検出信号出力用トランジスタT5の閾値電圧VthT5と、ダイオードD1の閾値電圧VthD1と、D1のソースに接続されている電源(Vcat)の和よりも大きくなるようされている。即ち、Vini−ΔVa’>VthT5+VthD1+Vcatとなるように、基準電位Vini、容量C2,C3等が設計されている。これにより電流Iiniが流れ、光検出線DETLの電位はVxからVx−ΔVaという電位へ変化する。「−ΔVa」は、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧の変動「−ΔVa’」に応じた光検出線DETLの電位変動分である。
光検出部30−1では、時点tm24で制御パルスpT10がLレベルとされ、センサ兼用トランジスタT10がオフとされる。この状態を図26に示す。
この場合、センサ兼用トランジスタT10のゲートに与えられる制御パルスpT10の電圧が高電位(H)から低電位(L)へ変化するが、この電圧変化が容量C3を介して検出信号出力用トランジスタT5のゲートに与えられる。これによって、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は基準電位ViniからVini−ΔVa’という電位に変化する。「−ΔVa’」が、制御パルスpT10のH→Lレベルの電圧変化と、容量C3、C2の容量比により生ずるゲート電圧低下分である。
このとき、Vini−ΔVa’が、前述のように検出信号出力用トランジスタT5の閾値電圧VthT5と、ダイオードD1の閾値電圧VthD1と、D1のソースに接続されている電源(Vcat)の和よりも大きくなるようされている。即ち、Vini−ΔVa’>VthT5+VthD1+Vcatとなるように、基準電位Vini、容量C2,C3等が設計されている。これにより電流Iiniが流れ、光検出線DETLの電位はVxからVx−ΔVaという電位へ変化する。「−ΔVa」は、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧の変動「−ΔVa’」に応じた光検出線DETLの電位変動分である。
このような、センサ兼用トランジスタT10のオフ時におけるカップリングによって、センサ兼用トランジスタT10のドレイン・ソース間には、ΔVa’という電位差が生じることになる。
このΔVa’という電位差が大きければ、センサ兼用トランジスタT10は受光した光量によってそのリーク電流を変化させ、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位を変化させる。
これらの動作によって一定時間経過後、図27に示すように検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は、Vini−ΔVa’+ΔV’となる。「+ΔV’」は、オフ状態のセンサ兼用トランジスタT10に流れるリーク電流による、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位の変動分である。それに伴って光検出線DETLの電位もVx−ΔVa+ΔVとなる。
図23には、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が、時点tm24以降、Vini−ΔVa’から、Vini−ΔVa’+ΔV’に上昇していき、また光検出線DETLの電位がVx−ΔVaからVx−ΔVa+ΔVに上昇していく様子を示している。
V0を、低階調表示(黒表示)のときの光検出線DETLの電位とすると、V0=Vx−ΔVaであり、センサ兼用トランジスタT10が受光する光量が多いほど、そこに流れる電流量は多くなるため、高階調表示時における光検出線DETLの電圧は、低階調表示時における電圧よりも大きくなる(V0+ΔV)。
このΔVa’という電位差が大きければ、センサ兼用トランジスタT10は受光した光量によってそのリーク電流を変化させ、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位を変化させる。
これらの動作によって一定時間経過後、図27に示すように検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は、Vini−ΔVa’+ΔV’となる。「+ΔV’」は、オフ状態のセンサ兼用トランジスタT10に流れるリーク電流による、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位の変動分である。それに伴って光検出線DETLの電位もVx−ΔVa+ΔVとなる。
図23には、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が、時点tm24以降、Vini−ΔVa’から、Vini−ΔVa’+ΔV’に上昇していき、また光検出線DETLの電位がVx−ΔVaからVx−ΔVa+ΔVに上昇していく様子を示している。
V0を、低階調表示(黒表示)のときの光検出線DETLの電位とすると、V0=Vx−ΔVaであり、センサ兼用トランジスタT10が受光する光量が多いほど、そこに流れる電流量は多くなるため、高階調表示時における光検出線DETLの電圧は、低階調表示時における電圧よりも大きくなる(V0+ΔV)。
この光検出線DETLの電位変化を、電圧検出部22aが検出する。この検出電圧は、有機EL素子1の発光光量に応じたものとなる。
つまりΔVによって発光輝度を検出できる。また特定の階調表示(例えば白表示)を画素回路10で実行させているのであれば、検出電位は、有機EL素子1の劣化具合を表すものとなる。
一定時間経過後、時点tm25で制御パルスpT3がLレベルとされ、図28に示すように、スイッチングトランジスタT3がオフとされて検出動作を終了する。これにより光検出線には電流が供給されることがなくなり、その電位はVcat+VthD1という電位になる。なおVthD1はダイオードD1の閾値電圧である。
例えば1フレームでの該当ラインの各画素回路10についての検出が以上のように行われる。
また、スイッチングトランジスタT3をオフした後、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は徐々に上昇を続け、最終的に基準電位Viniとなる。
つまりΔVによって発光輝度を検出できる。また特定の階調表示(例えば白表示)を画素回路10で実行させているのであれば、検出電位は、有機EL素子1の劣化具合を表すものとなる。
一定時間経過後、時点tm25で制御パルスpT3がLレベルとされ、図28に示すように、スイッチングトランジスタT3がオフとされて検出動作を終了する。これにより光検出線には電流が供給されることがなくなり、その電位はVcat+VthD1という電位になる。なおVthD1はダイオードD1の閾値電圧である。
例えば1フレームでの該当ラインの各画素回路10についての検出が以上のように行われる。
また、スイッチングトランジスタT3をオフした後、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は徐々に上昇を続け、最終的に基準電位Viniとなる。
このような第2の実施の形態では、光検出部30を、3つのトランジスタ(T3,T5,T10)と2つの容量(C2,C3)、更に2つの制御線(TLa,TLb)と1つの固定電源(基準電位Vini)で構成することができる。
特に電源ラインを基準電位Vini/電源電位Vccのパルス電源とはせずに、固定の基準電位Viniをセンサ兼用トランジスタT10に与える構成である。
第1の実施の形態では、電源線VLを基準電位Vini/電源電位Vccのパルス電源とすることで、センサ兼用トランジスタT10のオフ時に、センサ兼用トランジスタT10のドレイン・ソース間の電位差が生じ、リーク電流が発生するようにした。これに対し第2の実施の形態では、容量C2,C3によって上記の「−ΔVa’」を生じさせてセンサ兼用トランジスタT10のドレイン・ソース間の電位差を生じさせ、リーク電流が発生するようにしたものである。
特に電源ラインを基準電位Vini/電源電位Vccのパルス電源とはせずに、固定の基準電位Viniをセンサ兼用トランジスタT10に与える構成である。
第1の実施の形態では、電源線VLを基準電位Vini/電源電位Vccのパルス電源とすることで、センサ兼用トランジスタT10のオフ時に、センサ兼用トランジスタT10のドレイン・ソース間の電位差が生じ、リーク電流が発生するようにした。これに対し第2の実施の形態では、容量C2,C3によって上記の「−ΔVa’」を生じさせてセンサ兼用トランジスタT10のドレイン・ソース間の電位差を生じさせ、リーク電流が発生するようにしたものである。
この第2の実施の形態の場合、第1の実施の形態の場合と同様に、焼き付き等の画質不良を対策することができるのに加えて、光検出部30に対する制御線数を削減することができる。つまり電源として基準電位Viniを与えるのみで、パルス電源電圧を与える必要はない。従って検出動作制御部21は、制御線TLa,TLbへの制御パルスpT3,pT10のドライバを備えるのみでよく、第1の実施の形態における電源線VLのドライバは不要である。これにより構成の簡略化や低コスト化が実現できる。
また光検出部30における2つの容量C2、C3は、第1の実施の形態における容量C2と同様に検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位を保持する役割を持っている。このため、それぞれの容量を大きくする必要はなく、容量C2、C3の合計値を第1の実施の形態の容量C2と同程度とすればよい。このため容量の数が増えても大きく歩留まりが低下するということは無い。
なお実施の形態の一例として、映像信号書き込みと同時に有機EL素子1が発光する画素回路10を示しているが、発光/非発光をスイッチや電源ラインで制御する画素回路に対しても適用可能である。この場合、非発光時に光検出準備動作を行い、センサ兼用トランジスタT10をオフした後に発光動作を開始し、光検出動作を行っても問題なく光検出を行うことができる。
[4−3 第2の実施の形態の変形例]
上記第2の実施の形態の変形例として、各種の変形例を述べる。
まず変形例Iを図29,図30で説明する。なお、この変形例Iは回路構成は図21と同様であり、制御タイミングが異なる例である。
図29、図30は、上記図21,図22と同様に各信号波形を示したものである。
図22の場合は、制御パルスpT3がHレベルとなる期間の一部が、制御パルスpT10がHレベルとなる期間の一部とオーバラップしていた。これに対して図29では、制御パルスpT3がHレベルとなる期間と制御パルスpT10がHレベルとなる期間は時間的に重ならないものとしている。
即ちセンサ兼用トランジスタT10がオン状態とされる期間(検出準備期間)と、スイッチングトランジスタT3がオン状態とされる期間(光検出期間)は、時間的に重ならない異なる期間とされる。
上記第2の実施の形態の変形例として、各種の変形例を述べる。
まず変形例Iを図29,図30で説明する。なお、この変形例Iは回路構成は図21と同様であり、制御タイミングが異なる例である。
図29、図30は、上記図21,図22と同様に各信号波形を示したものである。
図22の場合は、制御パルスpT3がHレベルとなる期間の一部が、制御パルスpT10がHレベルとなる期間の一部とオーバラップしていた。これに対して図29では、制御パルスpT3がHレベルとなる期間と制御パルスpT10がHレベルとなる期間は時間的に重ならないものとしている。
即ちセンサ兼用トランジスタT10がオン状態とされる期間(検出準備期間)と、スイッチングトランジスタT3がオン状態とされる期間(光検出期間)は、時間的に重ならない異なる期間とされる。
図30で光検出動作を説明する。
時点tm20で制御パルスpT10がHレベルとされ、センサ兼用トランジスタT10がオンとなることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電位Viniとなる。
時点tm22〜tm23で走査パルスWSがオンとされ、画素回路10に信号値Vsigが書き込まれる。
その後時点tm24で制御パルスpT10がLレベルとされ、センサ兼用トランジスタT10がオフとされる。この際、センサ兼用トランジスタT10のオフのタイミングで発生する容量C3を介したカップリングによって、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電位Vini−ΔVa’に低下する。
このときに発生したセンサ兼用トランジスタT10のドレイン・ソース間の電位差ΔVa’によって、基準電位Viniラインからセンサ兼用トランジスタT10を介して光リーク電流が流れる。従って検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は、センサ兼用トランジスタT10が受光した光量に応じて変化する。
時点tm20で制御パルスpT10がHレベルとされ、センサ兼用トランジスタT10がオンとなることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電位Viniとなる。
時点tm22〜tm23で走査パルスWSがオンとされ、画素回路10に信号値Vsigが書き込まれる。
その後時点tm24で制御パルスpT10がLレベルとされ、センサ兼用トランジスタT10がオフとされる。この際、センサ兼用トランジスタT10のオフのタイミングで発生する容量C3を介したカップリングによって、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は基準電位Vini−ΔVa’に低下する。
このときに発生したセンサ兼用トランジスタT10のドレイン・ソース間の電位差ΔVa’によって、基準電位Viniラインからセンサ兼用トランジスタT10を介して光リーク電流が流れる。従って検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧は、センサ兼用トランジスタT10が受光した光量に応じて変化する。
一定時間経過後の時点tm26で制御パルスpT3がHレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオンする。
スイッチングトランジスタT3がオンすることで、光検出線DETLには、検出信号出力用トランジスタT5に流れる電流に応じて変化する。即ち図30に示すように、時点tm26以降、光検出線DETLの電位は、そのときの検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位に応じて上昇する。
このときの検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位の値は前述のようにセンサ兼用トランジスタT10が受光した光量によって変化しているため、基準電位Viniラインから検出信号出力用トランジスタT5を介して流れる電流もその影響を受ける。つまり、有機EL素子1の輝度が高い時の検出電圧の方が低い時の検出電圧よりも大きくなる。
従って電圧検出部22aでは、光検出線DETLの電位の低階調表示時の電位V0からの変動分ΔVによって、有機EL素子1の発光光量を検出できる。
その後、時点tm27で制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフされ、光検出を終了する。
スイッチングトランジスタT3がオンすることで、光検出線DETLには、検出信号出力用トランジスタT5に流れる電流に応じて変化する。即ち図30に示すように、時点tm26以降、光検出線DETLの電位は、そのときの検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位に応じて上昇する。
このときの検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位の値は前述のようにセンサ兼用トランジスタT10が受光した光量によって変化しているため、基準電位Viniラインから検出信号出力用トランジスタT5を介して流れる電流もその影響を受ける。つまり、有機EL素子1の輝度が高い時の検出電圧の方が低い時の検出電圧よりも大きくなる。
従って電圧検出部22aでは、光検出線DETLの電位の低階調表示時の電位V0からの変動分ΔVによって、有機EL素子1の発光光量を検出できる。
その後、時点tm27で制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフされ、光検出を終了する。
この変形例Iの場合、基準電位Viniラインから光検出線DETLを介してダイオードD1のソース電位(例えばカソード電圧Vcatライン)に貫通電流が流れる期間を光検出期間tm26〜tm27の間のみと、短くすることができる。その結果、光検出部30の低消費電力化が実現できる。
次に図31に変形例IIの構成を示す。
図31は、光検出ドライバ22内において光検出線DETLに接続されたダイオードD1をスイッチSWと固定電源(例えばカソード電位Vcat)に置き換えたものである。
スイッチSWは、例えば検出動作制御部21からの制御信号pSWによってオン/オフされる。この構成の場合も、同様に光量検出を行うことができる。
図32,図33には、上記図22,図23と同様の各信号波形を示すとともに、制御信号pSWを示している。
そして一例として光検出動作周期を1Fとしている。図32に示すように各ライン毎に1フレームの期間で光検出動作が実行される。
図31は、光検出ドライバ22内において光検出線DETLに接続されたダイオードD1をスイッチSWと固定電源(例えばカソード電位Vcat)に置き換えたものである。
スイッチSWは、例えば検出動作制御部21からの制御信号pSWによってオン/オフされる。この構成の場合も、同様に光量検出を行うことができる。
図32,図33には、上記図22,図23と同様の各信号波形を示すとともに、制御信号pSWを示している。
そして一例として光検出動作周期を1Fとしている。図32に示すように各ライン毎に1フレームの期間で光検出動作が実行される。
図33で光検出動作を説明する。
時点tm30で制御パルスpT10によりセンサ兼用トランジスタT10がオンとされ、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が基準電位Viniとされる。
時点tm31で制御パルスpT3でスイッチングトランジスタT3がオンとされる。また制御信号pSWがオンとされることで、光検出線DETLがカソード電圧Vcatに充電される。このとき、スイッチSWのオン抵抗は無視できるくらい小さいと仮定している。また、ここでは一例として光検出線DETLの初期化電位を有機EL素子1のカソード電位Vcatとしているが、これに限定するものではなく、例えば別電源としてもよい。
また時点tm32〜tm33の期間で、画素回路10における信号値Vsigの書込が行われ、以降、画素回路10での発光が行われる。
時点tm30で制御パルスpT10によりセンサ兼用トランジスタT10がオンとされ、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧が基準電位Viniとされる。
時点tm31で制御パルスpT3でスイッチングトランジスタT3がオンとされる。また制御信号pSWがオンとされることで、光検出線DETLがカソード電圧Vcatに充電される。このとき、スイッチSWのオン抵抗は無視できるくらい小さいと仮定している。また、ここでは一例として光検出線DETLの初期化電位を有機EL素子1のカソード電位Vcatとしているが、これに限定するものではなく、例えば別電源としてもよい。
また時点tm32〜tm33の期間で、画素回路10における信号値Vsigの書込が行われ、以降、画素回路10での発光が行われる。
このとき、検出信号出力用トランジスタT5のゲート・ソース間電圧は、その閾値電圧よりも大きく設定されている。
この状態から時点tm34で制御パルスpT10によりセンサ兼用トランジスタT10がオフされる。これにより検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧はVini−ΔVa’となる。またセンサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間電位はΔVa’となる。
センサ兼用トランジスタT10はオフするため、基準電位Viniラインからセンサ兼用トランジスタT10を介して光リーク電流が流れ、センサ兼用トランジスタT10が受光した光量に応じて検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は変化し始める。
この状態から時点tm34で制御パルスpT10によりセンサ兼用トランジスタT10がオフされる。これにより検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧はVini−ΔVa’となる。またセンサ兼用トランジスタT10のソース・ドレイン間電位はΔVa’となる。
センサ兼用トランジスタT10はオフするため、基準電位Viniラインからセンサ兼用トランジスタT10を介して光リーク電流が流れ、センサ兼用トランジスタT10が受光した光量に応じて検出信号出力用トランジスタT5のゲート電位は変化し始める。
その後時点tm35で制御信号pSWによりスイッチSWをオフする。
このとき、検出信号出力用トランジスタT5のゲート・ソース間電圧Vgsがその閾値電圧よりも大きければ、光検出線DETLの電位は、検出信号出力用トランジスタT5の閾値補正を行う方向に徐々に上昇を開始する。
一定時間経過後、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧はVini−ΔVa’からVini−ΔVa’+ΔV’となり、それに伴って検出線の電位もV0+ΔVとなる。この時、光検出素子であるT10が受光する光量が多いほどそこに流れる電流量は多くなるため、高階調表示時における検出電圧が低階調表示時における電圧よりも大きくなる。この電圧変化を光検出部22aで検出する。
時点tm36では制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフとなり、光検出期間が終了する。
このとき、検出信号出力用トランジスタT5のゲート・ソース間電圧Vgsがその閾値電圧よりも大きければ、光検出線DETLの電位は、検出信号出力用トランジスタT5の閾値補正を行う方向に徐々に上昇を開始する。
一定時間経過後、検出信号出力用トランジスタT5のゲート電圧はVini−ΔVa’からVini−ΔVa’+ΔV’となり、それに伴って検出線の電位もV0+ΔVとなる。この時、光検出素子であるT10が受光する光量が多いほどそこに流れる電流量は多くなるため、高階調表示時における検出電圧が低階調表示時における電圧よりも大きくなる。この電圧変化を光検出部22aで検出する。
時点tm36では制御パルスpT3がLレベルとされ、スイッチングトランジスタT3がオフとなり、光検出期間が終了する。
変形例IIIを図34に示す。これは図21と比較して、各電源を独立とした点が異なるのみである。
検出信号出力用トランジスタT5のドレインは第1の電源V1に接続されている。検出信号出力用トランジスタT5のゲートは容量C2を介して第2の電源V2に接続されている。
センサ兼用トランジスタT10のドレインは第3の電源V3に接続されている。
このように電源V1,V2,V3は、それぞれ固定の異なる電源とされていてもよい。あくまで上述した光検出動作が実行できるように各電源電位が設計されればよい。
検出信号出力用トランジスタT5のドレインは第1の電源V1に接続されている。検出信号出力用トランジスタT5のゲートは容量C2を介して第2の電源V2に接続されている。
センサ兼用トランジスタT10のドレインは第3の電源V3に接続されている。
このように電源V1,V2,V3は、それぞれ固定の異なる電源とされていてもよい。あくまで上述した光検出動作が実行できるように各電源電位が設計されればよい。
なお、第2の実施の形態として図21〜図28で説明した例は、電源V1=V3=Vini、電源V2=Vcatとした例である。
つまり、第1の電源と第3の電源が共に固定の基準電位Viniとされており、センサ兼用トランジスタT10がオン状態とされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートノードに、基準電位Viniが供給される構成である。
また例示しないが、第1の電源V1、第2の電源V2、第3の電源V3が、共に同一の固定の基準電位とされてもよい。その場合もセンサ兼用トランジスタT10がオン状態とされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートノードに、電源V3(基準電位)が供給される構成とする。
つまり、第1の電源と第3の電源が共に固定の基準電位Viniとされており、センサ兼用トランジスタT10がオン状態とされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートノードに、基準電位Viniが供給される構成である。
また例示しないが、第1の電源V1、第2の電源V2、第3の電源V3が、共に同一の固定の基準電位とされてもよい。その場合もセンサ兼用トランジスタT10がオン状態とされることで、検出信号出力用トランジスタT5のゲートノードに、電源V3(基準電位)が供給される構成とする。
変形例IVとして、複数ラインでの光検出を同一タイミングで行ったり、若しくは複数ラインの光検出期間をオーバーラップさせることが挙げられる。このようなタイミングを採る事で光検出素子数を増加させることができるため、光検出精度を増加させ、更に光検出期間を短くすることが可能となる。
図35(a)は、それぞれ2つのラインに対する制御パルスpT3,pT10のみを示している。例えば光検出部30−1、30−2に対して、図示のように制御パルスpT3,pT10を与えることで、光検出部30−1、30−2で同時に光検出動作が行われる。仮に、画素回路10−1を発光させた際に、その発光輝度についての検出動作を、2つの光検出部30−1、30−2で実行させる。
このように複数の光検出部30で検出することで、光検出精度を増加させることができ、また電流Iiniによる光検出線DETLに対する充電時間を早くすることができるため、光検出期間を短縮することも可能となる。
図35(b)は、光検出期間をオーバーラップさせた例である。完全に同時でなく、このように光検出期間をオーバラップさせても、同様に、検出精度の向上や検出期間の短縮を実現できる。
このように複数の光検出部30で検出することで、光検出精度を増加させることができ、また電流Iiniによる光検出線DETLに対する充電時間を早くすることができるため、光検出期間を短縮することも可能となる。
図35(b)は、光検出期間をオーバーラップさせた例である。完全に同時でなく、このように光検出期間をオーバラップさせても、同様に、検出精度の向上や検出期間の短縮を実現できる。
以上のように複数の光検出部が同時もしくは時間的にオーバラップして光検出情報を出力する例としては、もちろん3ライン以上の光検出部30に適用しても良い。
そして、ある特定のラインにおいてEL素子の発光輝度を検出する際に複数ラインで光検出期間をオーバーラップさせることで、光検出感度を増加させることができ、光検出期間を短くしたり光検出素子を小さくしたりすることが可能となる。その結果、高歩留まり化が実現可能であり、尚且つ焼き付き等の発光素子の効率劣化による画質不良を対策することができる。
そして、ある特定のラインにおいてEL素子の発光輝度を検出する際に複数ラインで光検出期間をオーバーラップさせることで、光検出感度を増加させることができ、光検出期間を短くしたり光検出素子を小さくしたりすることが可能となる。その結果、高歩留まり化が実現可能であり、尚且つ焼き付き等の発光素子の効率劣化による画質不良を対策することができる。
<5.応用例>
本発明の応用例について述べる。
これは画面に対して外部から光を照射して情報入力を行う電子機器としての例である。
例えば図36(a)は、ユーザがレーザポインタ100によって表示パネル101に光を当てている状態を示している。
表示パネル101は、上述した図1,図20の有機EL表示パネルである。
表示パネル101上で、例えば全画面を黒表示している状態で、レーザポインタ100の光で例えば円形を描く。すると、その円形が表示パネル101の画面上に表示されるような装置である。
つまり、レーザポインタ100の光を、画素アレイ20上の光検出部30で検出する。そして光検出部30はレーザ光の検出情報を水平セレクタ11(信号補正部11a)に伝達する。
水平セレクタ11はレーザ光を検出した光検出部30に対応する画素回路10に対して、所定の輝度の信号値Vsigを与えるようにする。
すると、表示パネル101の画面上でのレーザ光の照射位置のみ、高輝度の発光を行わせることができ、つまりレーザ照射によりパネル上に図形、文字、記号等の描画を行うような表示が可能となる。
本発明の応用例について述べる。
これは画面に対して外部から光を照射して情報入力を行う電子機器としての例である。
例えば図36(a)は、ユーザがレーザポインタ100によって表示パネル101に光を当てている状態を示している。
表示パネル101は、上述した図1,図20の有機EL表示パネルである。
表示パネル101上で、例えば全画面を黒表示している状態で、レーザポインタ100の光で例えば円形を描く。すると、その円形が表示パネル101の画面上に表示されるような装置である。
つまり、レーザポインタ100の光を、画素アレイ20上の光検出部30で検出する。そして光検出部30はレーザ光の検出情報を水平セレクタ11(信号補正部11a)に伝達する。
水平セレクタ11はレーザ光を検出した光検出部30に対応する画素回路10に対して、所定の輝度の信号値Vsigを与えるようにする。
すると、表示パネル101の画面上でのレーザ光の照射位置のみ、高輝度の発光を行わせることができ、つまりレーザ照射によりパネル上に図形、文字、記号等の描画を行うような表示が可能となる。
また図36(b)は、レーザポインタ100による方向の入力を検出する例である。
レーザポインタ100によってレーザ光を例えば右から左に移動するように照射する。表示パネル101内の各光検出部30による検出結果として、画面上のレーザ照射位置の変化を検出できるため、ユーザがどのような方向性でレーザ光を当てたかが検出できる。
この方向を操作入力として認識するようにし、例えば表示内容の切り換えなどを行う。
もちろん画面上に表示させた操作アイコン等にレーザを当てることで、操作内容を認識するといったことも可能である。
レーザポインタ100によってレーザ光を例えば右から左に移動するように照射する。表示パネル101内の各光検出部30による検出結果として、画面上のレーザ照射位置の変化を検出できるため、ユーザがどのような方向性でレーザ光を当てたかが検出できる。
この方向を操作入力として認識するようにし、例えば表示内容の切り換えなどを行う。
もちろん画面上に表示させた操作アイコン等にレーザを当てることで、操作内容を認識するといったことも可能である。
これらのように、外部からの光を表示パネル101上の座標入力の形で認識し、各種の動作、アプリケーションに適用することが可能である。
また、このような描画や操作入力に適用する場合、上述した変形例IVのように、複数の光検出部30が同時もしくは時間的にオーバラップして光検出情報を出力するようにすると、外部光の検出能力を上げることができ、好適である。
例えば外部から与えられる光を検出する際に複数ラインで光検出期間をオーバーラップさせることで光検出感度を増加させることができ、光検出期間を短くしたり光検出素子を小さくしたりすることが可能となる。その結果、高歩留まり化が実現可能であり、尚且つ焼き付き等の発光素子の効率劣化による画質不良を対策することができる。
また、このような描画や操作入力に適用する場合、上述した変形例IVのように、複数の光検出部30が同時もしくは時間的にオーバラップして光検出情報を出力するようにすると、外部光の検出能力を上げることができ、好適である。
例えば外部から与えられる光を検出する際に複数ラインで光検出期間をオーバーラップさせることで光検出感度を増加させることができ、光検出期間を短くしたり光検出素子を小さくしたりすることが可能となる。その結果、高歩留まり化が実現可能であり、尚且つ焼き付き等の発光素子の効率劣化による画質不良を対策することができる。
1 有機EL素子、10 画素回路、11 水平セレクタ、11a 信号値補正部、12 ライトスキャナ、20 画素アレイ、21 検出動作制御部、22 光検出ドライバ、22a 電圧検出部、30 光検出部、T10 センサ兼用トランジスタ、C2,C3 容量、T5 検出信号出力用トランジスタ、T3 スイッチングトランジスタ、DETL 光検出線、VL 電源線
Claims (18)
- 信号線と所要数の走査線が交差する部分にマトリクス状に配置され、それぞれが発光素子を有する画素回路と、
上記各画素回路に信号値を与えて、各画素回路で信号値に応じた輝度の発光を行わせる発光駆動部と、
オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともに、オフ状態において上記画素回路の上記発光素子からの光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子を含み、該センサ・スイッチ兼用素子による光検出情報を出力する検出信号出力回路が形成されている光検出部と、
を備えた表示装置。 - 上記光検出部を構成する上記検出信号出力回路は、
上記センサ・スイッチ兼用素子のオフ状態での電流の変動分に応じた光検出情報を出力する検出信号出力用トランジスタを有する請求項1に記載の表示装置。 - 上記光検出部を構成する上記検出信号出力回路は、
上記センサ・スイッチ兼用素子がオン状態とされることで、上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに、所定の基準電位を供給し、
上記センサ・スイッチ兼用素子がオフ状態とされているときに、上記発光素子からの光を受光することに応じた電流を上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに与えて上記検出信号出力用トランジスタのゲート電位を変化させ、上記検出信号出力用トランジスタが上記ゲート電位の変化に応じた光検出情報を出力する構成とされている請求項2に記載の表示装置。 - 上記光検出部を構成する上記検出信号出力回路に対しては、所定の動作電源電位と、上記基準電位が切り換えられる電源線が導入され、
上記電源線に、上記センサ・スイッチ兼用素子及び上記検出信号出力用トランジスタが接続されており、
上記電源線が上記基準電位とされているときに上記センサ・スイッチ兼用素子がオン状態とされることで、上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに、上記基準電位が供給され、
上記センサ・スイッチ兼用素子がオフ状態とされ、また上記電源線が上記動作電源電位とされることで、上記センサ・スイッチ兼用素子が上記発光素子からの光を受光することに応じた電流を上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに与えて上記検出信号出力用トランジスタのゲート電位を変化させ、上記検出信号出力用トランジスタが上記ゲート電位の変化に応じた光検出情報を出力する請求項3に記載の表示装置。 - 上記光検出部を構成する上記検出信号出力回路は、
上記検出信号出力用トランジスタの検出信号出力端を光検出線に接続するスイッチングトランジスタをさらに備え、
上記スイッチングトランジスタがオン状態とされる期間に、上記検出信号出力用トランジスタが上記光検出情報を光検出線に出力する請求項4に記載の表示装置。 - 上記光検出部を構成する上記検出信号出力回路は、
上記検出信号出力用トランジスタが第1の電源に接続され、
上記検出信号出力用トランジスタのゲートと第2の電源の間に第1の容量が接続され、
上記センサ・スイッチ兼用素子は、上記検出信号出力用トランジスタのゲートと第3の電源の間に接続され、
上記センサ・スイッチ兼用素子のゲートと上記検出信号出力用トランジスタのゲートの間に第2の容量が接続されており、
上記センサ・スイッチ兼用素子がオン状態とされることで、上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに、上記第3の電源の電圧を供給し、
上記センサ・スイッチ兼用素子がオフ状態とされているときに、上記発光素子からの光を受光することに応じた電流を上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに与えて上記検出信号出力用トランジスタのゲート電位を変化させ、上記検出信号出力用トランジスタが上記ゲート電位の変化に応じた光検出情報を出力する構成とされている請求項2に記載の表示装置。 - 上記光検出部を構成する上記検出信号出力回路は、
上記検出信号出力用トランジスタの検出信号出力端を光検出線に接続するスイッチングトランジスタをさらに備え、
上記スイッチングトランジスタがオン状態とされる期間に、上記検出信号出力用トランジスタが上記光検出情報を光検出線に出力する請求項6に記載の表示装置。 - 上記センサ・スイッチ兼用素子がオフ状態とされたとき、上記第2の容量を介して上記センサ・スイッチ兼用素子としてのトランジスタのソース・ドレイン間電圧に電位差を発生させる構成である請求項6に記載の表示装置。
- 上記第1の電源と上記第3の電源は、共に固定の基準電位とされており、
上記センサ・スイッチ兼用素子がオン状態とされることで、上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに、上記基準電位が供給される請求項6に記載の表示装置。 - 上記第1の電源、上記第2の電源、及び上記第3の電源は、共に同一の固定の基準電位とされており、
上記センサ・スイッチ兼用素子がオン状態とされることで、上記検出信号出力用トランジスタのゲートノードに、上記基準電位が供給される請求項6に記載の表示装置。 - 上記センサ・スイッチ兼用素子がオン状態とされる期間と、上記スイッチングトランジスタがオン状態とされる期間は、時間的に重ならない異なる期間とされる請求項7に記載の表示装置。
- 上記各画素回路に対応する上記各光検出部においては、上記センサ・スイッチ兼用素子を形成するトランジスタのチャネル膜厚もしくはトランジスタサイズは、対応する画素回路が発光する光の波長に応じて設定されている請求項1に記載の表示装置。
- 上記光検出部から出力された光検出情報を、上記信号値の補正のための情報として上記発光駆動部に供給する補正情報生成部を、さらに備えた請求項1に記載の表示装置。
- 上記光検出部は、上記画素回路による通常映像表示開始前若しくは通常映像表示終了後に光検出動作を行う請求項1に記載の表示装置。
- 上記光検出部は、通常映像表示期間において、間欠的な期間に光検出動作を行う請求項1に記載の表示装置。
- 複数の上記光検出部が同時もしくは時間的にオーバラップして光検出情報を出力するように、複数の上記光検出部のそれぞれが駆動制御される請求項1に記載の表示装置。
- 発光素子を有する画素回路と、上記画素回路の上記発光素子からの光を検出して光検出情報を出力する光検出部とを備えた表示装置における光検出方法として、
上記光検出部に、オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともにオフ状態において上記画素回路の上記発光素子からの光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子を設け、該センサ・スイッチ兼用素子のオフ状態で該センサ・スイッチ兼用素子に流れる電流の変動分に応じた光検出情報を出力する光検出方法。 - 信号線と所要数の走査線が交差する部分にマトリクス状に配置され、それぞれが発光素子を有する画素回路と、
上記各画素回路に信号値を与えて、各画素回路で信号値に応じた輝度の発光を行わせる発光駆動部と、
オン状態及びオフ状態とされてスイッチ素子として機能するとともに、オフ状態において光を検出する光センサとして機能するセンサ・スイッチ兼用素子を含み、該センサ・スイッチ兼用素子による光検出情報を出力する検出信号出力回路が形成されている光検出部と、
を備えた電子機器。
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---|---|---|---|
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