JP2011039207A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】自発光素子を駆動する駆動素子の書き込み特性の変動や書き込み条件の違いに伴う表示画質の低下を防止することが可能な表示装置とその駆動方法を提供する。
【解決手段】自発光素子がマトリクス状に配列された表示部と、表示データに応じた表示信号電圧をデータ線に出力する第1の期間と、駆動素子を制御し前記自発光素子の発光を制御する制御電圧を前記データ線に出力する第2の期間とを有し、画素へ前記表示信号電圧と前記制御電圧を供給するデータ線駆動回路を有する表示装置で、前記データ線駆動回路は、前記第2の期間の後に、前記駆動素子の制御端子に所定電圧を印可する第3の期間を有し、前記第1の期間による表示データに応じた前記表示信号電圧の出力と、前記第2期間による前記自発光素子の発光を制御する制御電圧の出力と、前記第3の期間による前記駆動素子の制御端子を所定電圧に設定する印可電圧の出力を行う表示装置である。
【選択図】図2

Description

本発明は表示装置及びその駆動方法に係わり、特に、EL(エレクトロルミネッセンス)素子や有機EL素子その他の自発光タイプの表示素子である自発光素子を搭載した自発光表示装置とその駆動方法に関する。
EL(エレクトロルミネッセンス)素子や有機EL素子等に代表される自発光素子において、その発光輝度は自発光素子を流れる電流量に比例するという性質があり、自発光素子を流れる電流量を制御することで階調表示が可能になる。このような自発光素子を複数配置して表示装置を作成することができる。
一方で、このような自発光素子に流れる電流量を制御するための駆動トランジスタは、製造工程での特性ばらつきを持ち、この特性ばらつきにより駆動電流がばらつき、最終的には輝度ばらつきとなり、画質低下の要因となっている。
この問題を解決する一回路として、一水平期間(1ライン期間)の中で駆動トランジスタの特性を基準として表示データ信号を書き込み、その後、発光タイミングを制御する三角波を入力することにより、駆動トランジスタの特性ばらつきをキャンセルしながら発光時間を制御して階調表示を行う技術が特許文献1に開示されている。
特開2003−5709号公報
特許文献1に開示の発明は、データ電圧(信号電圧)と三角波電圧との大小比較によって発光時間を制御する時間変調方式と称する駆動方法であり、表示期間内で信号書き込み期間(信号電圧書き込み期間、データ書き込み期間)と三角波入力期間(三角波電圧入力期間、発光期間、点灯時間)とを分け、例えば一フレーム期間内、あるいは一水平期間内で、信号書き込み期間と発光期間を分けている。
このような駆動において、一フレーム期間内で発光時間を長く確保するためには、フレームメモリを設けることにより表示期間を短縮し、帰線期間を長く確保する必要があるため、周辺回路の規模が大きくなる。また、一水平期間内で発光時間を長く確保するためには、ラインバッファを設けることで実現可能である。しかし、実際には水平帰線期間の全てを発光期間とすることができる訳ではない。後述するように、信号電圧から画素駆動電圧(三角波)に書き換わる間は発光できないため、発光時間を長く確保することができない。さらには、駆動トランジスタの書き込み特性の変動や書き込み条件の違いに伴い、自発光素子の駆動電流がばらつき、最終的には輝度ばらつきとなり、表示画質が低下してしまうことが懸念されている。
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、駆動トランジスタの書き込み特性の変動や書き込み条件の違いに伴う表示画質の低下を防止することが可能な表示装置とその駆動方法を提供することにある。
(1)前記課題を解決すべく、自発光素子と前記自発光素子に電流を供給するための駆動素子とで構成される画素が行方向および列方向にマトリクス状に複数配列され、前記画素へ表示信号電圧を供給する複数のデータ線と前記データ線と交差する複数の走査線とを有する表示部と、表示データに応じた前記表示信号電圧を前記データ線に出力する第1の期間と、前記駆動素子を制御し前記自発光素子の発光を制御する制御電圧を前記データ線に出力する第2の期間とを有し、前記画素へ前記表示信号電圧と前記制御電圧を供給するデータ線駆動回路とを有する表示装置であって、前記データ線駆動回路は、前記第2の期間の後に、前記駆動素子の制御端子に所定電圧を印可する第3の期間を有し、前記第1の期間による表示データに応じた前記表示信号電圧の出力と、前記第2期間による前記自発光素子の発光を制御する制御電圧の出力と、前記第3の期間による前記駆動素子の制御端子を所定電圧に設定する印可電圧の出力とを行う表示装置である。
(2)前記課題を解決すべく、自発光素子と前記自発光素子に電流を供給するための駆動素子とで構成される画素が行方向および列方向にマトリクス状に複数配列され、前記画素へ表示信号電圧を供給する複数のデータ線と前記データ線と交差する複数の走査線とを有する表示装置の駆動方法であって、表示データに応じた前記表示信号電圧を前記データ線に出力する第1の期間と、前記駆動素子を制御し前記自発光素子の発光を制御する制御電圧を前記データ線に出力する第2の期間と、前記駆動素子の制御端子に所定電圧を印可する第3の期間とを順次繰り返す表示装置の駆動方法である。
本発明によれば、ラインメモリで発光時間の確保ができ、フレームメモリを必要としないため、周辺回路の構成が簡素化され、書き込み特性の変動を補正可能とすることで、ラインまとめによる書き込み条件の違いを補正でき、高輝度の画像表示を得ることができる。
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
本発明の実施形態1の表示装置の概略構成を説明するための図である。 図2は本発明の実施形態1の表示装置における自発光素子ディスプレイの内部構成を説明するための回路である。 本発明の実施形態1の表示装置における駆動インバータの信号電圧の基準電圧設定を説明する図である。 従来の表示装置における一水平期間ごとにデータ書き込みと三角波入力を繰り返す点灯時間制御動作を説明するタイミング図である。 実施形態1の表示装置に係わる複数ラインをまとめて信号電圧の書き込みと三角波電圧の書き込みを繰り返す概念を説明する波形図である。 本発明の実施形態1の表示装置における複数ラインをまとめて信号電圧の書き込みと三角波電圧の書き込みを繰り返す概念を説明する図である。 本発明の実施形態1の表示装置における水平画像格納回路による水平帰線期間すなわち発光期間の確保の動作を説明する波形図である。 本発明の実施形態1の表示装置におけるデータ線駆動回路の内部構成の一例を説明するブロック図である。 本発明の実施形態1の表示装置における三角波期間データ生成回路の内部構成例を説明するブロック図である。 本発明の実施形態1の表示装置におけるデータ駆動回路の動作を説明する波形図である。 本発明の実施形態1の表示装置における駆動インバータの発光直後のゲート電圧変動を説明する図である。 本発明の実施形態1の表示装置における画素の内部構成の他の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態1の表示装置における画素の内部構成のその他の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態2の表示装置におけるデータ駆動回路の動作を説明する波形図である。 本発明の実施形態2の表示装置における画素の内部構成を説明するための図である。
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
〈実施形態1〉
〈全体構成〉
図1は本発明の実施形態1の表示装置の概略構成を説明するための図であり、特に、自発光素子を用いた画像表示装置の一実施形態の構成図である。ただし、図1において、1は垂直同期信号、2は水平同期信号、3はデータイネーブル、4は表示データ、5は同期クロック、6は表示制御部、7はデータ線制御信号、8は走査線制御信号、9は格納回路制御信号、10は格納回路制御アドレス、11は格納データ、12は水平画像格納回路、13は読み出しデータ、14はデータ線駆動回路、15はデータ線駆動信号、16は走査線駆動回路、17は走査線駆動信号、18は発光電圧生成回路、19は自発光素子発光電圧、20は自発光素子ディスプレイである。
垂直同期信号1は表示一画面周期(1フレーム周期)の信号、水平同期信号2は1水平周期の信号、データイネーブル3は表示データ4が有効である期間(表示有効期間)を示す信号であり、全ての信号が同期クロック5に同期して入力される。ただし、本実施形態では、一画面分の表示データ4は、図中左上端の図示しない画素から順次ラスタスキャン形式で転送され、1画素分の情報は6ビットのデジタルデータから成る。
表示制御部6は、自発光素子ディスプレイ(後に詳述する)の少なくとも2水平分(2ライン分)の表示データ4を格納可能な水平画像格納回路12へ一旦格納するための格納回路制御信号9を書き込み制御信号、格納回路制御アドレス10を書き込みアドレスとして生成し、格納データ11と合わせて出力する。また、自発光素子ディスプレイ20の表示タイミングに合わせて格納データ11を読み出しデータ13として読み出すよう、格納回路制御信号9を読み出し制御信号、格納回路制御アドレスを読出しアドレスとして生成し、読出しデータ13と合わせて、データ線制御信号7、走査線制御信号8として出力する。ただし、本実施形態では、水平画像格納回路12は3ライン分の表示データを格納し、順次読み出す構成となっている。
自発光素子ディスプレイ20は、表示素子として発光ダイオードや有機EL等を用いたディスプレイ構成となっており、マトリクス状に配置された複数の図示しない自発光素子(画素)を有する。自発光素子ディスプレイ20の表示動作は、走査線駆動回路16から出力される走査線駆動信号17によって選択されたライン上の画素に、データ線駆動回路14から出力されるデータ線駆動信号15に従った信号電圧、および三角波信号の印加によって発光時間を制御する。自発光素子は制御された時間に応じて、自発光素子発光電圧19が印加されることによって発光する。なお、データ線駆動回路14と走査線駆動回路16は、各々を別のLSIで実現してもよいし、一つのLSIで実現してもよい。また、画素部と同一のガラス基板上に形成してもよい。本実施形態では、自発光素子ディスプレイ20は240×320ドットの解像度を持つ構成である。
〈内部構成〉
図2は本発明の実施形態1の表示装置における自発光素子ディスプレイの内部構成を説明するための回路であり、自発光素子として有機EL素子を用いた場合の構成を示すものである。ただし、図2において、21は第1データ線、22は第2データ線、23は第1走査線、24は第320走査線、25は第1発光制御線、26は第320発光制御線、27は第1補正制御線、28は第320補正制御線、29は第1列発光電圧供給線、30は第2列発光電圧供給線、31は第1行第1列画素、32は第1行第2列画素、33は第320行第1列画素、34は第320行第2列画素であり、各々の走査線によって選択される行の画素に、各々のデータ線を介して信号電圧と三角波を供給し、信号電圧と三角波の関係に従って発光する時間を制御する。ここでは、画素内部の構成を第1行第1列画素31のみ示しているが、第1行第2列画素32をはじめとする他の画素(図示されていない画素も含めて全ての画素)についても同様の構成である。35はリセットスイッチ、36は書き込み容量、37は駆動インバータ、38は補正スイッチ、39は発光制御スイッチ、40は有機ELである。
図2に示すように、実施形態1の自発光素子ディスプレイ20では、第1列発光電圧供給線29に駆動素子である駆動インバータ37の一端が接続され、その他端がスイッチ素子である発光制御スイッチ39の一端に接続される構成となっている。発光制御スイッチ39の他端は発光素子である有機EL40の陽極(アノード)に接続され、ゲート端子が第1発光制御線25に接続される構成となっている。有機EL40の陰極(カソード)はグランドに接続される。
また、駆動インバータ37の他端はリセットスイッチ35の一端に接続される構成となっており、該リセットスイッチ35の他端が駆動インバータ37の制御端子(ゲート端子)に接続される構成となっている。このリセットスイッチ35の他端すなわち駆動インバータ37のゲート端子は書き込み容量36の一端に接続され、該リセットスイッチ35の制御端子(ゲート端子)が第1走査線23に接続され、書き込み容量36の他端が第1データ線21に接続される構成となっている。
ここで、実施形態1の自発光素子ディスプレイ20の画素毎に形成される駆動回路に特徴的な構成である補正スイッチ38を備えており、該補正スイッチ38の一端が駆動インバータ37の制御端子に接続されると共に、他端が第1データ線に接続される構成となっている。また、補正スイッチ38の制御端子(ゲート端子)は、第1補正制御線27に接続される構成となっている。
このように、実施形態1の表示装置では、自発光素子ディスプレイ20の表示領域内に図中の縦方向に延在し、図中の横方向に並設して形成されるデータ線と発光電圧供給線との間の領域であり、かつ、図中の横方向に延在し、図中の縦方向に並設して形成される走査線(発光制御線及び補正制御線を含む)で囲まれる領域(図2中に点線で示す領域31〜34)が画素の領域となる。
次に、図2に基づいて、実施形態1の表示装置における表示動作を説明する。ただし、各画素の構成及び動作は同じとなるので、以下の説明では、点線で示す第1行第1列画素31の表示動作のみを詳細に説明する。
リセットスイッチ35は第1走査線23によってオン状態となり、駆動インバータ37の入出力が短絡される。このリセットスイッチ35の“オン”状態により、各々の画素の駆動インバータ37を形成するトランジスタの特性に従った基準電圧が設定され、この基準電圧を基準として第1データ線21からの信号電圧が書き込み容量36に蓄積される、信号電圧書き込みがなされる構成となっている。
駆動インバータ37は、信号電圧書き込み後に入力される三角波が書き込み容量36に蓄積された信号電圧より高いときは出力“ロー”状態、低いときは出力“ハイ”状態となり、発光制御スイッチ39を三角波入力時に全画素“オン”状態とすることにより、有機EL40が発光する。発光後、補正スイッチ38を“オン”状態とし、駆動インバータ37のゲート電圧を第1データ線21からの補正電圧とすることにより、先に説明した信号電圧の書き込み動作を、発光直後の信号電圧書き込みと、連続した信号電圧書き込みを同様の特性で行えるようにする。
また、先に説明したとおり、実施形態1の自発光ディスプレイ20の画素数は、240×320画素となっている。走査線は、水平方向の線が垂直方向に第1走査線23から第320走査線24まで320本並ぶ構成である。データ線は、垂直方向の線が水平方向に第1データ線21、第2データ線22から第720データ線(図示せず)まで720本(R、G、B3ドットで1画素を構成するものとして)並ぶ構成である。さらに、自発光素子電圧19は自発光素子ディスプレイ20の下側から供給される構成となっており、垂直方向(列方向)の線である第1列発光電圧供給線29、第2列発光電圧供給線30から第720列発光電圧供給線まで、水平方向に720本接続される構成である。
図3は本発明の実施形態1の表示装置における駆動インバータの信号電圧の基準電圧設定を説明する図である。ただし、図3において、41は駆動インバータ37の入出力特性、42は入出力短絡条件、43は駆動インバータ37の信号電圧書き込み基準電位を示す。
駆動インバータ37は、データ書き込み時にリセットスイッチ35が2“オン”状態となり、入出力が短絡される。その結果、駆動インバータ37における入力、出力の電位が、入出力特性41とVin=Voutの直線で示す入出力短絡条件42の交点である信号電圧書き込み基準電位43となる。信号電圧の書き込みは、この信号電圧書き込み基準電圧43を基準として行われることとなる。
〈従来の1ライン毎の発光動作〉
図4は従来の表示装置における一水平期間ごとにデータ書き込みと三角波入力を繰り返す点灯時間制御動作を説明するタイミング図であり、特に、図4(a)は1水平期間内における点灯時間制御動作を説明する図であり、図4(b)は1フレーム期間における自発光素子の点消灯動作を説明するための図である。以下、図4(a)(b)に基づいて、従来の自発光素子ディスプレイの基本的な回路動作を説明する。
図4(a)に示すように、1水平ライン分のデータ書き込みでは、一水平期間をデータ書き込み期間と三角波書き込み期間に分割する。データ書き込み期間では、リセットパルスを“ハイ”状態としてリセットスイッチ35を“オン”状態とし、発光制御パルスを“ハイ”状態として発光制御スイッチ39を“オン”状態とする。次の三角波書き込み期間では、三角波電圧に書き換えるための時間となる書き込み期間を設け、その後、発光制御パルスのみ“ハイ”状態とする。
駆動インバータ入力は、データ電圧書き込み期間で信号電圧(Vsig)とし、リセットパルス、発光制御パルスを“ハイ”状態とすることにより、駆動インバータ37、および有機EL40の特性を基準とした駆動インバータ閾値電圧となる。三角波電圧書き込み期間では、書き込む三角波の電圧が複数ライン分かけて三角波のハイ電圧から三角波のロー電圧まで降下し、再び三角波のハイ電圧まで上昇する。
図4(a)(b)に示す従来の表示装置では、三角波が1フレーム期間の周期で三角波ハイ電圧から三角波ロー電圧、三角波ハイ電圧へと変化する。1フレーム期間とは周波数60Hzの1周期(約16.7ms)であるものとして以下説明する。ここで、三角波書き込み期間では、三角波のレベルが駆動インバータの閾値電圧を下回る期間では駆動インバータ出力が“1(発光期間)”となり、上回る期間では“0(非発光期間)”となる。このとき、発光制御パネルが三角波書き込み期間において、“ハイ”状態となり、発光制御スイッチ39が“オン”状態となるため、発光期間の三角波書き込み期間において有機EL40が発光することになる。なお、従来の表示装置では、補正スイッチ38とこれに関係する制御線は存在しない。
〈2以上の複数ライン毎の発光動作〉
図5は実施形態1の表示装置に係わる複数ラインをまとめて信号電圧の書き込みと三角波電圧の書き込みを繰り返す概念を説明する波形図であり、特に、図5(a)は1水平期間内における点灯時間制御動作を説明する図であり、図5(b)は1フレーム期間における自発光素子の点消灯動作を説明するための図である。以下、図5(a)(b)に基づいて、本実施形態1の自発光素子ディスプレイの基本動作である複数ラインをまとめて信号電圧の書き込みと三角波電圧の書き込みを繰り返す回路動作を説明する。従って、図5(a)(b)に示す動作は、後述する実施形態1の動作とは異なり、補正スイッチ38の動作を除いた形で記載している。ここでは、3ラインをまとめるものとして説明する。
3ライン分連続して(1ライン毎に順次に3ライン分)表示電圧の書き込み期間(データ書き込み期間)とし、リセットパルスを“ハイ”状態としてリセットスイッチ33を“オン”状態とする。続いて3ライン分まとめて三角波期間(三角波電圧の書き込み期間)とし、発光制御パルスのみ“ハイ”状態とする。このときの駆動インバータ35の動作は図4と同様なので説明は省略する。ここで、三角波電圧の書き込み期間において、2度目の三角波電圧の書き込みからは三角波電圧の書き換えなので、表示電圧からの書き換え期間(図5(a)中の点線の部分501、502)は不要となり、発光制御パルスが“ハイ”状態となる発光期間を図4の場合と比べて長く確保できることとなる。
〈補正を含む2以上の複数ライン毎の発光動作〉
図6は本発明の実施形態1の表示装置における複数ラインをまとめて信号電圧の書き込みと三角波電圧の書き込みを繰り返す概念を説明する図であり、特に、図6(a)は1水平期間内における3ライン分の点灯時間制御動作を説明する図であり、図6(b)は1フレーム期間における自発光素子の点消灯動作を説明するための図である。ただし、複数ラインをまとめて信号電圧の書き込みと三角波電圧の書き込みを繰り返す概念を説明する図5に対し、図6は補正スイッチ38の動作を記載した本発明の実際の動作を説明する波形図である。
図6(a)(b)に示すように、実施形態3の表示装置では、3ライン分連続して(1ライン毎に順次に3ライン分)表示電圧の書き込み期間(データ書き込み期間、第1の期間)とし、リセットパルスを“ハイ”状態としてリセットスイッチ33を“オン”状態とする。続いて3ライン分まとめて三角波期間(三角波電圧の書き込み期間)とし、発光制御パルスのみ“ハイ”状態とするが、終了直前、つまり次の表示電圧書き込みの前で補正スイッチ38を“オン”状態とするとともに、Vin電圧をGNDとする。この動作により、発光後の駆動インバータ37のゲート電圧変動を常に一定とし、発光直後の表示電圧書き込みと、その後の連続した表示電圧書き込みを、同じ特性で行えるようにする。なお、Vin電圧をGNDにするために、実施形態1では、データ線駆動回路14から表示電圧としてGNDを出力することによって実現可能である。
すなわち、実施形態1の表示装置では、図6(a)に示す3ライン分のデータ書き込み期間では、3ライン分のデータ書き込みに対応するために3個のリセットパルス603が出力されると共に、3個の発光制御パルス(図中では発光パルスと記す)604が出力される。このリセットパルス603と発光制御パルス604により、駆動インバータ37のゲート端子の電圧が信号電圧書き込み基準電位43となる。
この後の3ライン分の書き込み期間、発光割当期間(第2の期間)、補正期間(第3の期間)とからなる三角波期間では、データ書き込み期間の終了から発光制御パルスの立ち上がりまでの期間が書き込み期間であり、この書き込み期間が表示用の信号電圧から三角波電圧への切り替えのための電圧となる。また、書き込み期間の終了後から補正パルスが入力されるまでの期間が発光割当期間であり、補正パルス601の入力期間が補正期間となる。
このように、実施形態1では、3ライン分のデータ書き込み期間と三角波期間とを設けると共に、三角波期間の終了直前に補正期間を設けることによって、駆動インバータ37のゲート電圧変動と、発光直後の有機EL40の寄生容量に伴う発光電圧の保持を補正する。
図11は本発明の実施形態1の表示装置における駆動インバータの発光直後のゲート電圧変動を説明する図であり、特に、図11(a)は駆動インバータにおける発光終了時の電流を示す図であり、図11(b)は駆動インバータにおける発光直後のゲート電圧変動を説明する図である。
図11(a)に示すように、駆動インバータ37には、発光時に電流Idが流れることとなるが、発光が終了した瞬間Idの波形が図11(b)に示すように、ΔId分だけ逆方向に流れることとなるので、その電流が流れなくなるまで(収束するまで)に時間を要する。このΔIdにより駆動インバータ37のゲート電圧が変動することとなり、書き込み容量36に書き込む信号電圧にも変動が生じることとなることを示している。
しかしながら、実施形態1では、図6(a)(b)に示すように、三角波期間の内の補正期間において、補正パルス601を入力すると共に、データ線の電圧を補正電圧であるGNDに設定する構成となっているので、次のデータ書き込み期間の前すなわち発光後に、駆動インバータ37のゲート電圧を一度GND電位(所定の一定電位、補正電圧)とすることができる、すなわち発光後の駆動インバータ37のゲート電圧変動を一定とすることができるので、発光直後の表示電圧書き込みと、その後の連続した表示電圧書き込みを、同じ特性で行うことが可能となる。
図7は本発明の実施形態1の表示装置における水平画像格納回路による水平帰線期間すなわち発光期間の確保の動作を説明する波形図であり、特に、図7(a)は1水平期間における通常のデータ入力タイミングを示す図であり、図7(b)は1水平期間における通常のデータ入力タイミングを示す図であり、図7(c)は1フレーム期間における表示データと表示シリアルデータとの関係を示す図である。図7(a)(b)において、入力される水平同期信号、データクロック信号に対し、データ開始信号(後述)、データクロック(詳細は後述する)が高速化されている。図7(c)から明らかなように、実施形態1では、1.5ライン分の入力期間に3ライン分の書き込みデータを読み出し、残りの1.5ライン分を水平帰線期間、つまり発光割当期間に充てていることを示している。
すなわち、実施形態1の表示装置においても、外部機器からは図7(a)に示すように、時刻t0〜時刻t1の1水平期間に1ライン分の表示データ(図中ではnライン目の表示データ)のデータ入力が行われる構成となっている。このとき、実施形態1の表示装置における水平画像格納回路12では、外部装置から入力される3ライン分の表示データ(例えば、nライン目〜n+2ライン目までの表示データ)を一時的に格納し、3ライン分の表示データが得る。ここで3ライン分の表示データが得られた場合に、表示制御部6がデータ線駆動回路14及び走査線駆動回路16を制御して、該当するラインに1水平期間の半分の期間で、1ライン分の表示データを自発光素子ディスプレイ20の該当画素に書き込む構成となっている。その結果、図7(c)に示すように、3水平期間の半分の期間である1.5水平期間(時刻t0〜時刻t3までの期間)で、3ライン分の表示データの自発光素子ディスプレイ20の該当画素への書き込みが完了することとなる。従って、時刻t3〜時刻t4までの1.5水平期間を三角波期間として、当該3ライン分の画素の発光期間に割り当てることが可能となる。
図8は本発明の実施形態1の表示装置におけるデータ線駆動回路の内部構成の一例を説明するブロック図である。図8において、44はデータシフト回路、45はデータ開始信号、46はデータクロック、47は表示シリアルデータ、48は表示シフトデータ、49は1ラインラッチ回路、50は水平ラッチクロック、51は1ラインラッチデータ、52は水平帰線期間信号、53は階調電圧選択回路、54は1ライン表示データ、55は三角波期間データ生成回路、56は三角波信号、57は補正電圧、58は三角波切替信号、59は補正電圧切替信号、60は階調電圧/三角波/補正電圧切替回路である。
図8において、データシフト回路44は、データクロック46に従い、1ライン分の表示シリアルデータ47を、データ開始信号45を取り込み開始の基準として1水平期間中に取り込み、表示シフトデータ48として出力する。
1ラインラッチ回路49は表示シフトデータ48を1ライン分ラッチし、水平ラッチクロック50に同期して1ラインラッチデータ51として出力するとともに、1ラインラッチデータ51を出力しない期間を示す水平帰線期間信号52を出力する。
階調電圧選択回路53は、1ラインラッチデータに従って64レベルの階調電圧のうちの1レベルを選択し、1ライン表示データ54として出力する。
三角波期間データ生成回路55は、1フレーム期間を1周期とする三角波信号56と、発光期間の最後で補正スイッチを介して入力される補正電圧57を生成するとともに、生成した三角波信号56を出力するタイミングを示す三角波切替信号58と、生成した補正電圧57を出力するタイミングを示す補正電圧切替信号59を生成する。
階調電圧/三角波/補正電圧切替回路60は、三角波切替信号58、補正電圧切替信号59に従って、1ライン表示データ54と三角波信号56と補正電圧57を切り替えてデータ線駆動信号15として出力する。
すなわち、実施形態1のデータ線駆動回路14では、例えば、図7(a)〜(c)に示す、データ開始信号45、データクロック46、及び表示シリアルデータ47がデータシフト回路44に入力されると、データクロック46に従って1ライン分の表示シリアルデータ47がデータ開始信号45を取り込み開始の基準として取り込まれ、1ライン分の表示シリアルデータが揃う毎に、当該データシフト回路44から表示シフトデータ48として1ラインラッチ回路49に出力される。該表示シフトデータ48は1ライン分毎に1ラインラッチ回路49でラッチされ、例えばデータ開始信号45とデータクロック46に基づいて生成される水平ラッチクロック50に同期して、当該1ラインラッチ回路49から1ラインラッチデータ51として階調電圧選択回路53に出力される。このとき、1ラインラッチ回路49からは、1ラインラッチデータ51を出力しない期間を示す水平帰線期間信号52が三角波期間データ生成回路55に出力される。
1ラインラッチデータ51は階調電圧選択回路53で1ライン分の画素毎に64レベルの階調電圧のうちの1レベルが選択され、この1ライン分の画素毎の選択レベルの電圧値が1ライン表示データ54として階調電圧/三角波/補正電圧切替回路60に出力される。
一方、 三角波期間データ生成回路55では、前述するように、1フレーム期間を1周期とする三角波信号56と、発光期間の最後で補正スイッチを介して入力される補正電圧57と、生成した三角波信号56を出力するタイミングを示す三角波切替信号58と、生成した補正電圧57を出力するタイミングを示す補正電圧切替信号59とが生成される。この三角波信号56、補正電圧57、三角波切替信号58、及び補正電圧切替信号59は階調電圧/三角波/補正電圧切替回路60に出力される。
階調電圧/三角波/補正電圧切替回路60では、三角波切替信号58、補正電圧切替信号59に従って、1ライン表示データ54と三角波信号56と補正電圧57が切り替えてデータ線駆動信号15として出力される。
図9は本発明の実施形態1の表示装置における三角波期間データ生成回路の内部構成例を説明するブロック図である。図9において、61は基準クロック生成回路、62は基準クロック、63はアップダウンカウント回路、64はカウント出力、65はデジタル/アナログ変換回路、66は補正電圧格納回路、67は補正電圧データ、68は三角波切替信号生成回路、69は補正電圧切替信号生成回路である。
図9に示す基準クロック生成回路61は、三角波信号56を生成するための基準クロック62を生成する。アップダウンカウント回路63は、基準クロック62に同期して任意の初期値からカウントダウンし“0”となった後、再び初期値に戻るまでカウントアップを行い、カウント出力64を出力する。デジタル/アナログ変換回路65はカウント出力64をデジタル/アナログ変換し、三角波信号56として出力する。
補正電圧格納回路66は、先に説明した駆動インバータ37のゲート電圧変動を補正するための電圧レベルを格納しておく場所となり、かつその値を補正電圧データ67として出力している。補正電圧データ67も、デジタル/アナログ変換回路65によりデジタル/アナログ変換し、補正電圧57として出力する。ここで、本実施形態では、任意の初期値を表示データと同様の6ビットデータの最大値である“63”とし、カウント出力64、補正電圧データ67も6ビットのデジタルデータとして以下説明する。
三角波切替信号生成回路68と補正電圧切替信号生成回路69は、各々、三角波信号56を出力するタイミング、補正電圧の出力タイミングを示す三角波切替信号58、補正電圧切替信号59を生成する。
すなわち、実施形態1の三角波期間データ生成回路55では、1ラインラッチ回路49から入力された水平帰線期間信号52に基づいて、基準クロック生成回路61で三角波信号56を生成するための基準クロック62が生成され、アップダウンカウンタ回路63に出力される。水平帰線期間信号52と基準クロック62が入力されたアップダウンカウンタ回路63では、水平帰線期間信号52を動作開始の基準とし、基準クロック62に同期して任意の初期値からカウントダウンし“0”となった後、再び初期値に戻るまでカウントアップを行い、そのカウント出力64がデジタル/アナログ変換回路65に出力される。
このカウント出力64はデジタル/アナログ変換回路65でデジタル/アナログ変換され、変換されたアナログ電圧が三角波信号56として出力される。このときデジタル/アナログ変換回路65では、補正電圧格納回路66から入力されるゲート電圧変動を補正するための電圧レベルもデジタル/アナログ変換され、補正電圧57として出力される。
また、水平帰線期間信号52に基づいて、三角波切替信号生成回路68では補正電圧の出力タイミングを示す三角波切替信号58が生成され、出力される。水平帰線期間信号52に基づいて、補正電圧切替信号生成回路69では補正電圧切替信号59が生成され、出力される。
図10は本発明の実施形態1の表示装置におけるデータ駆動回路の動作を説明する波形図であり、特に、図10(a)は1水平期間における波形を示す図であり、図10(b)は1フレーム期間における波形を示す図である。
図10(a)に示すように、表示シリアルデータ47は書き込みデータ開始信号45が“ハイ”状態となるタイミングを基準にデータクロック46に従って取り込まれる。例えば、nライン目表示シリアル47は、nライン目データ取り込み開始の次の書き込みデータクロック46の立ち上がりで取り込みを開始する。1ライン分のデータを全て取り込んだ後、水平ラッチクロック50の立ち上がりから立ち下がりまで1ラインラッチデータ51が出力されることを示している。例えば、nライン目書き込みデータは、全データ取り込み終了後の次のラインの水平ラッチクロック50の立ち上がりでnライン目ラッチデータとして出力されることを示している。
また、図10(b)に示すように、三角波切換え信号58は、3ライン分の1ラインラッチデータの出力後、例えば1ライン目〜3ライン目までの1ラインラッチデータの出力後に“ハイ”状態となり、三角波信号56が出力される。発光期間の最後には、補正電圧切替信号59を“ハイ”状態とし、補正電圧57を出力する。したがって、データ線駆動信号15は、データ書き込み期間では1ライン表示データ54を出力し、三角波書き込み期間では三角波信号56と補正電圧57が出力されることになる。また、本実施形態では、1フレーム期間内の垂直帰線期間も、三角波信号を出力する垂直帰線三角波書き込み期間とし、この期間の最後には補正電圧57を出力する期間を設けることとする。
以上説明したように、実施形態1の表示装置では、自発光素子ディスプレイ20の画素毎に形成される駆動回路に、該駆動回路を構成する駆動インバータ37の制御端子であるゲート端子をデータ線に接続するための補正スイッチ38を設け、発光期間である三角波期間の終わりに補正期間を設け、該補正期間においてデータ線の電位を予め設定した所定電位である補正電位にすると共に、補正スイッチ38を制御して“オン“状態とすることによって、駆動インバータ37のゲート端子の電位を一端補正電位に設定した後に、次のデータ書き込みを行う構成となっているので、発光後の駆動インバータ37のゲート電圧変動を一定とすることができ、発光直後の表示電圧書き込みと、その後の連続した表示電圧書き込みを、同じ特性で行うことが可能となる。
なお、実施形態1の表示装置では、図2に示すように、補正スイッチ38の一端を第1データ線21に接続すると共に、該補正スイッチ38の他端を駆動インバータ37の制御端子であるゲート端子に接続すると共に、補正スイッチ38の“オン”時に第1データ線22の電位(補正電圧)をGNDとすることによって、駆動インバータ37のゲート電圧変動を一定としたが、補正スイッチ38の形成個所はこれに限定されることはない。例えば、後述する図12及び図13に示すような形成位置でもよい。
図12は本発明の実施形態1の表示装置における画素の内部構成の他の構成を説明するための図である。図12から明らかなように、前述する図2における第1行第1列画素31の内部構成例の補正スイッチ38の接続位置が異なる構成となっている。すなわち、図12に示す構成では、補正スイッチ38の他端は駆動インバータ37の他端、リセットスイッチ35の一端、及び発光制御スイッチ39の一端に接続される構成となっている。また、補正スイッチ38の一端は、データ線(図12中では第1データ線21)に接続される構成となっている。
また、図12に示す構成の補正スイッチ38を用いた場合、図6(a)に示す補正スイッチ38の制御端子へ補正パルス601が入力される際には、リセットスイッチ35の制御端子も“オン”状態とすると共に、Vin電圧をGNDとする。この動作により、発光後の駆動インバータ37のゲート電圧を一度GND電位(所定の一定電位、補正電圧)とすることができる、すなわち発光後の駆動インバータ37のゲート電圧変動を一定とすることができるので、発光直後の表示電圧書き込みと、その後の連続した表示電圧書き込みを、同じ特性で行うことが可能となる。
図13は本発明の実施形態1の表示装置における画素の内部構成のその他の構成を説明するための図である。
図13から明らかなように、前述する図2における第1行第1列画素31の内部構成例の補正スイッチ38の接続位置が異なる構成となっている。すなわち、図13に示す構成では、補正スイッチ38の他端は発光制御スイッチ39の他端すなわち発光素子である有機EL40の陽極(アノード)に接続される構成となっている。また、補正スイッチ38の一端は、データ線(図12中では第1データ線21)に接続される構成となっている。
また、図12に示す構成の補正スイッチ38を用いた場合、図6(a)に示す補正スイッチ38の制御端子へ補正パルス601が入力される際には、リセットスイッチ35及び発光制御スイッチ39の制御端子も“オン”状態とすると共に、Vin電圧を補正電圧であるGNDとする。この動作により、発光後の駆動インバータ37のゲート電圧を一度GND電位(所定の一定電位、補正電圧)とすることができる、すなわち発光後の駆動インバータ37のゲート電圧変動を一定とすることができるので、発光直後の表示電圧書き込みと、その後の連続した表示電圧書き込みを、同じ特性で行うことが可能となる。
さらには、実施形態1の表示装置では、補正パルスの入力タイミングでデータ線の電圧をGNDレベルにする際は、デジタル/アナログ変換回路の出力アンプからGNDレベルの電圧を出力する構成としたが、これに限定されることはない。例えば、データ線をGNDの信号線に接続するためのスイッチを設け、補正パルスの入力タイミングで該スイッチを“オン”させてデータ線の電位をGNDレベルにする構成であってもよい。
(実施形態2)
図14は本発明の実施形態2の表示装置におけるデータ駆動回路の動作を説明する波形図であり、図15は本発明の実施形態2の表示装置における画素の内部構成を説明するための図である。特に、図14(a)は1水平期間における波形を示す図であり、図14(b)は1フレーム期間における波形を示す図である。ただし、補正スイッチを設けない構成及び書き込み容量を介して駆動インバータの制御端子を補正電圧に設定する構成を除く他の構成は、実施形態1の表示装置と同様の構成となる。従って、以下の説明では、補正スイッチを必要としない構成及び書き込み容量を介した補正電圧の制御端子への印加方法について、詳細に説明する。
図15に示すように、実施形態2の画素は、図示しない発光電圧供給線に駆動インバータ37の一端が接続され、その他端がスイッチ素子である発光制御スイッチ39の一端に接続される構成となっている。発光制御スイッチ39の他端は発光素子である有機EL40の陽極(アノード)に接続され、ゲート端子が図示しない発光制御線に接続される構成となっている。有機EL40の陰極(カソード)はグランドに接続される構成となっている。
また、駆動インバータ37の他端はリセットスイッチ35の一端に接続される構成となっており、該リセットスイッチ35の他端が駆動インバータ37のゲート端子に接続される構成となっている。このリセットスイッチ35の他端すなわち駆動インバータ37のゲート端子は書き込み容量36の一端に接続され、該リセットスイッチ35のゲート端子が図示しない走査線に接続され、書き込み容量36の他端がデータ線34に接続される構成となっている。このように、実施形態2の表示装置における画素構成は、従来の表示装置における画素構成と同じ構成となっている。
次に、図14(a)(b)及び図8に基づいて、実施形態2の表示装置におけるデータ駆動回路の動作を説明する。
図14(a)に示すように、実施形態2のデータ駆動回路においても、データシフト回路44によるnライン目のデータの取り込み時には、n−1ライン目のデータは1ラインラッチにラッチされている状態となっている。従って、図14(b)に示すデータ書き込み期間におけるデータ駆動回路の動作は、実施形態1のデータ駆動回路の動作と同じ動作となる。
図14(b)に示すように、データ書き込み期間が終了すると、次の三角波書き込み期間となる。この三角波書き込み期間では、まず、所定期間の書き込み期間が設けられた後に、発光割当期間が確保される。以上の動作は、実施形態1のデータ駆動回路と同じ動作となる。
実施形態2のデータ駆動回路では、発光割当期間が終了した後に、補正期間1401が設けられる構成となっている。この補正期間1401では、三角波切替信号58が“ハイ”から“ロー”になり、データ線にはデータ線駆動信号15として、予め設定された電圧レベルの信号を複数回連続して出力させる。すなわち、実施形態2のデータ駆動回路では、補正期間1401に、データ線に交流電圧を出力する構成としている。
このデータ線駆動信号15によって、実施形態2の表示装置では、書き込み容量36のカップリングによって、発光直後の駆動インバータ37のゲート電圧を所定の電位とし、補正期間1401の終了後にデータ書き込み期間を設ける構成とすることにより、発光直後の駆動インバータ37のゲート電圧変動を一定とする。その結果、発光直後の表示電圧書き込みと、その後の連続した表示電圧書き込みとを、同じ特性で行うことを可能とする。
以上説明したように、実施形態2の表示装置でも、発光期間である三角波期間の終わりに補正期間を設け、該補正期間において、予め設定された電圧レベルの信号を複数回連続して出力させることにより、容量カップリングにより駆動インバータ37のゲート端子の電位を補正電位に設定した後に、次のデータ書き込みを行う構成となっているので、実施形態1の表示装置と同様の効果を得ることができる。
さらには、実施形態2の表示装置では、データ線駆動回路14の出力のみで駆動インバータ37のゲート端子の電位を補正電位に設定できるので、有機ELを駆動する駆動回路すなわち画素の構成を簡易な構成とすることができるという格別の効果を得ることができる。
なお、実施形態1、2の表示装置では、任意の周期で増減する電圧(制御電圧)として三角波を用いる場合について説明したが、これに限定されることはない。例えば、三角波の代わりに、表示直線で漸増、または漸減する非線形波となる電圧を用いることで階調の変化を強調あるいは弱調して表示することも可能である。さらには、三角波による時間変調に限定するものではなく、駆動インバータのゲート電圧レベルで有機ELに流れる電流を制御する構成の表示装置にも適用可能である。
また、実施形態1、2の表示装置における動作により、フレームメモリを必要としない、水平帰線発光による階調制御を行う自発光素子ディスプレイにおいて、発光時間を長くして高輝度の画像表示を得ることが可能となる。
本発明は、携帯電話やDSC、PDAといった情報処理端末の表示装置から、TVや情報掲示板といった大型表示装置まで利用可能な技術である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
6…表示制御部、12…水平画像格納回路、14…データ線駆動回路
16…走査線駆動回路、18…発光電圧生成回路、20…自発光素子ディスプレイ
35…リセットスイッチ、36…書き込み容量、37…駆動インバータ
38…補正スイッチ、39…発光制御スイッチ、40…有機EL
41…駆動インバータ入出力特性、42…入出力短絡条件
43…駆動インバータ信号電圧書き込み基準電位、44…データシフト回路
49…1ラインラッチ回路、53…階調電圧選択回路、55…三角波期間データ生成回路
60…階調電圧/三角波/補正電圧切替回路、61…基準クロック生成回路
63…アップダウンカウント回路、65…デジタル/アナログ変換回路
66…補正電圧格納回路、68…三角波切替信号生成回路
69…補正電圧切替信号生成回路

Claims (14)

  1. 自発光素子と前記自発光素子に電流を供給するための駆動素子とで構成される画素が行方向および列方向にマトリクス状に複数配列され、前記画素へ表示信号電圧を供給する複数のデータ線と前記データ線と交差する複数の走査線とを有する表示部と、
    表示データに応じた前記表示信号電圧を前記データ線に出力する第1の期間と、前記駆動素子を制御し前記自発光素子の発光を制御する制御電圧を前記データ線に出力する第2の期間とを有し、前記画素へ前記表示信号電圧と前記制御電圧を供給するデータ線駆動回路とを有する表示装置であって、
    前記データ線駆動回路は、前記第2の期間の後に、前記駆動素子の制御端子に所定電圧を印可する第3の期間を有し、
    前記第1の期間による表示データに応じた前記表示信号電圧の出力と、前記第2期間による前記自発光素子の発光を制御する制御電圧の出力と、前記第3の期間による前記駆動素子の制御端子を所定電圧に設定する印可電圧の出力とを行うことを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置において、
    前記駆動素子は、少なくとも一端が発光用電源を供給する電源供給線に接続され、他端が前記自発光素子に接続され、制御端子が容量素子を介して前記データ線に接続される半導体素子からなり、
    前記データ線駆動手段は、前記第3の期間に交流電圧を出力し、前記容量素子を介して前記半導体素子の制御端子を所定電位に設定することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項1に記載の表示装置において、
    前記駆動素子への前記表示信号電圧の書き込みを制御する走査線制御手段を備え、
    前記駆動素子は、少なくとも一端が発光用電源を供給する電源供給線に接続され、他端が前記自発光素子に接続され、制御端子が容量素子を介して前記データ線に接続される半導体素子と、前記半導体素子の制御端子と前記データ線との電気的な接続を制御する1つ以上のスイッチング素子とを有し、
    前記データ線駆動手段は、前記第3の期間に所定の定電圧を出力し、
    前記走査線制御手段が前記スイッチ素子を制御し、前記半導体素子の制御端子に前記定電圧を印加させることを特徴とする表示装置。
  4. 請求項1乃至3の内の何れかに記載の表示装置において、
    前記走査線は、複数本の走査線からなる複数のグループにグループ分けされており、
    前記データ線駆動回路は、前記グループ分けされた走査線グループ毎に、前記第1の期間による表示データに応じた前記表示信号電圧の出力と、前記第2期間による前記自発光素子の発光を制御する制御電圧の出力と、前記第3の期間による前記駆動素子の制御端子を所定電圧に設定する印可電圧の出力とを行うことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項4に記載の画像表示装置において、
    前記走査線は、2本以上の走査線からなる複数のグループにグループ分けされることを特徴とする画像表示装置。
  6. 請求項1乃至5の内の何れかに記載の表示装置において、
    前記データ線駆動回路は、前記第3の期間に前記データ線をGND信号線に接続するスイッチを備えることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項1乃至6の内の何れかに記載の表示装置において、
    前記制御電圧が、1フレーム周期で増減する三角波であることを特徴とする表示装置。
  8. 自発光素子と前記自発光素子に電流を供給するための駆動素子とで構成される画素が行方向および列方向にマトリクス状に複数配列され、前記画素へ表示信号電圧を供給する複数のデータ線と前記データ線と交差する複数の走査線とを有する表示装置の駆動方法であって、
    表示データに応じた前記表示信号電圧を前記データ線に出力する第1の期間と、
    前記駆動素子を制御し前記自発光素子の発光を制御する制御電圧を前記データ線に出力する第2の期間と、
    前記駆動素子の制御端子に所定電圧を印可する第3の期間と
    を順次繰り返すことを特徴とする表示装置の駆動方法。
  9. 請求項8に記載の表示装置の駆動方法において、
    前記駆動素子は、少なくとも一端が発光用電源を供給する電源供給線に接続され、他端が前記自発光素子に接続され、制御端子が容量素子を介して前記データ線に接続される半導体素子からなり、
    前記第3の期間は、交流電圧が出力され、前記容量素子を介して前記半導体素子の制御端子が所定電位に設定される工程からなることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  10. 請求項8に記載の表示装置の駆動方法において、
    前記駆動素子への前記表示信号電圧の書き込みを制御する走査線制御手段を備え、
    前記駆動素子は、少なくとも一端が発光用電源を供給する電源供給線に接続され、他端が前記自発光素子に接続され、制御端子が容量素子を介して前記データ線に接続される半導体素子と、前記半導体素子の制御端子と前記データ線との電気的な接続を制御する1つ以上のスイッチ素子とを有し、
    前記第3の期間は所定の定電圧を出力する工程と、前記スイッチ素子を制御し、前記半導体素子の制御端子に前記定電圧を印加させる工程とからなることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  11. 請求項8乃至10の内の何れかに記載の表示装置の駆動方法において、
    前記走査線は、複数本の走査線からなる複数のグループにグループ分けされており、
    前記グループ分けされた走査線グループ毎に、
    前記第1の期間と、前記第2の期間と、前記第3の期間とを順次繰り返すことを特徴とする表示装置の駆動方法。
  12. 請求項11に記載の表示装置の駆動方法において、
    前記走査線は、2本以上の走査線からなる複数のグループにグループ分けされることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  13. 請求項8乃至12の内の何れかに記載の表示装置において、
    前記データ線駆動回路は、前記第3の期間に前記データ線をGND信号線に接続するスイッチを備えることを特徴とする表示装置。
  14. 請求項8乃至13の内の何れかに記載の表示装置の駆動方法において、
    前記制御電圧が、1フレーム周期で増減する三角波であることを特徴とする表示装置の駆動方法。
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