JP2011053554A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品位の良好な２次元表示及び３次元表示が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の発光／非発光を制御する出力スイッチを含む画素回路と、２次元画像を表示する第１表示モードが選択された場合に単位時間当たり前記有機ＥＬ素子を第１合計発光時間で発光させる第１制御信号を前記出力スイッチに出力し、３次元画像を表示する第２表示モードが選択された場合に単位時間当たり前記有機ＥＬ素子を第１合計発光時間より長い第２合計発光時間で発光させる第２制御信号を前記出力スイッチに出力する輝度切替部と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置に関する。
近年、自発光型で、高速応答、広視野角、高コントラストの特徴を有し、かつ、更に薄型軽量化が可能な有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いた表示装置の開発が盛んに行われている。有機ＥＬ素子は、水分の影響により劣化しやすい薄膜を含んで構成されている。
例えば、特許文献１によれば、２Ｄ（２次元）及び３Ｄ（３次元）イメージが選択的に切替えて表示される表示手段を備えた電子機器であって、３Ｄイメージ表示時に、強制的に２Ｄイメージ表示に切替える表示機能を備えた電子機器が開示されている。
特開２００４−１６３４４７号公報
本発明の目的は、表示品位の良好な２次元表示及び３次元表示が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の発光／非発光を制御する出力スイッチを含む画素回路と、２次元画像を表示する第１表示モードが選択された場合に単位時間当たり前記有機ＥＬ素子を第１合計発光時間で発光させる第１制御信号を前記出力スイッチに出力し、３次元画像を表示する第２表示モードが選択された場合に単位時間当たり前記有機ＥＬ素子を第１合計発光時間より長い第２合計発光時間で発光させる第２制御信号を前記出力スイッチに出力する輝度切替部と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
また、本発明の一態様によれば、
有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子の駆動を制御する駆動トランジスタを含む画素回路と、２次元画像を表示する第１表示モードが選択された場合に前記有機ＥＬ素子を第１輝度で発光させる第１映像信号を前記駆動トランジスタに出力し、３次元画像を表示する第２表示モードが選択された場合に前記有機ＥＬ素子を前記第１輝度よりも高い第２輝度で発光させる第２映像信号を前記駆動トランジスタに出力する輝度切替部と、を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
本発明によれば、表示品位の良好な２次元表示及び３次元表示が可能な有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
図１は、この発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の構成を概略的に示す平面図である。 図２は、２次元（２Ｄ）画像を表示する第１表示モードと、３次元（３Ｄ）画像を表示する第２表示モードとを切り替え可能に構成された本実施形態の有機ＥＬ表示装置のシステム構成例を示す図である。 図３は、図２に示した制御回路の構成例を示すブロック図である。 図４は、図３に示した制御回路による第１表示モードと第２表示モードとを切り替える輝度切替手法を説明するためのタイミングチャートである。 図５は、図３に示した制御回路による第１表示モードと第２表示モードとを切り替える他の輝度切替手法を説明するためのタイミングチャートである。 図６は、電圧書込方式の画素回路の一例を示す回路図である。 図７は、図６に示した画素回路における基本動作を説明するタイミングチャートである。 図８は、デューティ比と有機ＥＬ素子の発光輝度との関係を説明するための図である。 図９は、第１表示モードが選択された場合のデューティ比と、第２表示モードが選択された場合のデューティ比との関係を説明するための図である。 図１０は、映像信号線を介して画素回路に供給される駆動電圧と有機ＥＬ素子の発光輝度との関係を説明するための図である。 図１１は、階調と駆動電圧との関係を説明するための図である。 図１２は、電圧書込方式の画素回路を駆動する制御回路の構成例を示す図である。 図１３は、階調と駆動電圧との他の関係を説明するための図である。 図１４は、電流書込方式の画素回路の一例を示す回路図である。 図１５は、図１４に示した画素回路における基本動作を説明するタイミングチャートである。 図１６は、映像信号線を介して画素回路に供給される駆動電流と有機ＥＬ素子の発光輝度との関係を説明するための図である。 図１７は、階調と駆動電流との関係を説明するための図である。 図１８は、電圧書込方式の画素回路を駆動する制御回路の構成例を示す図である。
以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、有機ＥＬ表示装置の一例として、アクティブマトリクス駆動方式を採用した有機ＥＬ表示装置の構成を概略的に示す平面図である。
すなわち、有機ＥＬ表示装置は、表示パネル１を備えている。この表示パネル１は、アレイ基板１００及び封止基板２００を備えている。アレイ基板１００は、画像を表示する略矩形状のアクティブエリア１０２を有している。アクティブエリア１０２は、マトリクス状に配置された（ｍ×ｎ）個の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数である）。つまり、第１方向Ｄ１に並んだｍ個の画素ＰＸは、アクティブエリア１０２の１ラインを構成する。アクティブエリア１０２は、第２方向Ｄ２に並んだｎ本のラインによって構成されている。
このアレイ基板１００は、ガラス基板などの絶縁基板ＳＵＢ、絶縁基板ＳＵＢの上方において各画素ＰＸに配置された有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ及び画素回路ＣＴなどを備えている。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、発生した光を封止基板２００の側から出射するトップエミッションタイプとして構成されても良いし、発生した光をアレイ基板１００の側から出射するボトムエミッションタイプとして構成されても良い。
アレイ基板１００は、アクティブエリア１０２の外側において、封止基板２００の端部２００Ｅから外方に向かって延在した延在部１１０を備えている。画素回路ＣＴに対して有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを駆動するのに必要な電源や各種制御信号を供給する駆動ＩＣ１２０は、延在部１１０に実装されている。また、フレキシブル・プリンテッド・サーキット基板（以下、ＦＰＣ基板と称する）１３０は、延在部１１０に接続されている。さらに、モジュール基板１４０は、ＦＰＣ基板１３０に接続されている。
封止基板２００は、アクティブエリア１０２において、アレイ基板１００の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと向かい合っている。この封止基板２００は、ガラス基板などの絶縁基板である。
これらのアレイ基板１００と封止基板２００とは、アクティブエリア１０２を囲むように枠状に配置されたシール部材３００により貼り合わせられている。このシール部材３００は、樹脂材料やフリットガラスなどによって形成されている。
上述した有機ＥＬ表示装置においては、順次送信される画像データを１ライン分蓄積した後に、順に画素ＰＸへの書込みを行い、各画素ＰＸの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを点灯させ、１フレーム期間で１フレーム分の画像をアクティブエリア１０２の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤによって表示している。
図２は、２次元（２Ｄ）画像を表示する第１表示モードと、３次元（３Ｄ）画像を表示する第２表示モードとを切り替え可能に構成された有機ＥＬ表示装置のシステム構成例を示す図である。
本システム構成例においては、上述した構成の表示パネル１、右目側及び左目側に光学的なシャッターを設けたメガネ２、制御回路１０などが含まれる。表示パネル１及びメガネ２は、制御回路１０に接続されている。制御回路１０には、２次元画像または３次元画像の映像データや、３次元画像を表示することを判別するための３Ｄ判別信号、メガネ２のシャッターが動作したことを判別するためのメガネ動作判別信号などが供給される。この制御回路１０は、表示パネル１に２次元画像または３次元画像を表示するのに必要な駆動信号を出力する。
なお、制御回路１０は、表示パネル１に実装されていても良いし、上述したＦＰＣ基板１３０またはモジュール基板１４０に実装されていても良く、さらに、制御回路１０を構成する各部が表示パネル１、ＦＰＣ基板１３０、モジュール基板１４０に分散して配置されていても良い。表示パネル１は、少なくとも、制御回路１０から出力された駆動信号が入力される入力端子ＩＴを備えている。
２次元画像を表示する第１表示モードでは、表示パネル１は、制御回路１０から供給された駆動信号に基づいて、１フレーム期間に画像を表示する。この第１表示モードでは、第１動作周波数（例えば６０Ｈｚ）で動作する。
３次元画像を表示する第２表示モードでは、表示パネル１は、１フレーム期間に右目用の画像と左目用の画像とを切り替えて表示する。つまり、この第２表示モードでは、右目用の画像及び左目用の画像の各々は、第１動作周波数の２倍の第２動作周波数（例えば１２０Ｈｚ）で切り替えられている。
この第２表示モードでは、メガネ２の右目側及び左目側のシャッターは、表示パネル１に表示される画像に同期して切り替わる。すなわち、表示パネル１に右目用の画像が表示された際には、メガネ２の右目側のシャッターが開くとともに左目側のシャッターが閉じる。一方、表示パネル１に左目用の画像が表示された際には、メガネ２の左目側のシャッターが開くとともに右目側のシャッターが閉じる。これにより、左右視差に応じた３次元画像の表示が実現される。
２次元画像を表示した場合には、１フレーム期間に表示された２次元画像を両目で観察可能であるのに対して、３次元画像を表示した場合には、１フレーム期間の約１／２の期間に表示された右目用の画像を右目で観察し、１フレーム期間の約１／２の期間に表示された左目用の画像を左目で観察する。このため、３次元画像を表示した場合には、２次元画像を表示した場合と比較して暗く感じてしまう。
そこで、本実施形態においては、２次元画像を表示する場合の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの輝度の設定に対して、３次元画像を表示する場合の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの輝度を高く設定し、２次元画像と３次元画像とが切り替わった際にユーザが感じる表示画像の明るさの差を低減している。以下に、その具体的な手法の一例について説明する。
図３は、制御回路１０の構成例を示すブロック図である。制御回路１０は、モード選択部１１及び輝度切替部１２を備えている。
モード選択部１１は、先に説明したメガネ２からのメガネ動作判別信号や３Ｄ判別信号がオフの場合には、２次元画像を表示する第１表示モードを選択する。この場合、モード選択部１１は、輝度切替部１２に対して、第１表示モードを選択する第１選択信号（例えばＬｏｗレベル）を出力しても良いし、特別な選択信号を出力しなくても良い。
一方、モード選択部１１は、例えば、ＯＮのメガネ動作判別信号や３Ｄ判別信号が入力された場合には、３次元画像を表示する第２表示モードを選択する。この場合、モード選択部１１は、輝度切替部１２に対して、第２表示モードを選択する第２選択信号（例えばＨｉｇｈレベル）を出力する。
輝度切替部１２は、入力された映像データに基づいて選択された表示モードに応じた駆動信号を図示しない表示パネル１に出力する。例えば、輝度切替部１２は、モード選択部１１から第１選択信号が入力された場合あるいは何ら選択信号が入力されなかった場合には、第１表示モードに応じた第１駆動信号を出力する。一方、輝度切替部１２は、モード選択部１１から第２選択信号が入力された場合には、第２表示モードに応じた第２駆動信号を出力する。輝度切替部１２から出力された第１駆動信号または第２駆動信号は、図示しない表示パネル１の入力端子ＩＴに供給される。
第１表示モードでは、輝度切替部１２は、例えば、入力される映像データの各階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度が第１ガンマとなるような第１駆動信号を表示パネルに出力する。一方、第２表示モードでは、輝度切替部１２は、例えば、入力される映像データの各階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度が第１ガンマよりも大きな第２ガンマとなるような第２駆動信号を表示パネルに出力する。つまり、第２表示モードにおける有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度の輝度レンジは、第１表示モードにおける有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度の輝度レンジより大きい。
このため、輝度切替部１２は、第１表示モードでは、最大階調に対応して有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを第１輝度（第１表示モードでの最大輝度）で発光させる第１駆動信号を出力するのに対して、第２表示モードでは、最大階調に対応して有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを第１輝度よりも高い第２輝度（第２表示モードでの最大輝度）で発光させる第２駆動信号を出力する。第２表示モードでの第２動作周波数が第１表示モードでの第１動作周波数の２倍である場合、第２輝度は、第１輝度の２倍であることが望ましい。
図４は、図３に示した制御回路１０による第１表示モードと第２表示モードとを切り替える輝度切替手法を説明するためのタイミングチャートである。
ここに示した例では、輝度切替部１２では、モード選択部１１からＬｏｗレベルの第１選択信号が入力されている場合には、入力された２次元画像の映像データに基づいて第１動作周波数（６０Ｈｚ）の第１表示モードに対応した第１駆動信号を表示パネル１に出力する。このとき、表示パネル１では、輝度切替部１２から供給された第１駆動信号に基づいて、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、相対的に「０」から「１」までの輝度レンジの輝度で発光する。つまり、第１表示モードでの最大階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの最大輝度（第１輝度）が「１」である。
モード選択部１１は、メガネ動作判別信号がＯＮとなり、かつ、３Ｄ判別信号がＯＮとなったのに基づいて、Ｈｉｇｈレベルの第２選択信号を輝度切替部１２に出力する。輝度切替部１２では、第２選択信号が入力されたのに基づいて、入力された３次元画像の映像データに基づいて第２動作周波数（１２０Ｈｚ）の第２表示モードに対応した第２駆動信号、つまり、右目用画像を表示する駆動信号及び左目用画像を表示するための駆動信号を含む第２駆動信号を表示パネル１に出力する。このとき、表示パネル１では、輝度切替部１２から供給された第２駆動信号に基づいて、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、相対的に「０」から「２」までの輝度レンジの輝度で発光する。つまり、第２表示モードでの最大階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの最大輝度（第２輝度）は、第１表示モードでの最大輝度の２倍に相当する「２」である。また、最大階調のみならず、各階調に対応する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度は、第２表示モードでの発光輝度が第１表示モードでの発光輝度の約２倍となっている。
このような構成によれば、第２表示モードにおいて、１フレーム期間内で右目用画像を表示する表示期間及び左目用画像を表示する表示期間の各々は、第１表示モードにおいて、１フレーム期間内に２次元画像を表示する表示期間と比較して１／２となるが、右目用画像及び左目用画像の各々を形成する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度は、２次元画像を形成する際の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度の２倍となっている。このため、２次元画像を表示する第１表示モードと、３次元画像を表示する第２表示モードとの間で表示モードが切り替わったとしても、表示画像の輝度の変化が緩和され、表示品位の良好な２次元画像及び３次元画像を表示することが可能となる。
図５は、図３に示した制御回路１０による第１表示モードと第２表示モードとを切り替える他の輝度切替手法を説明するためのタイミングチャートである。ここでは、２次元画像を表示する第１表示モードから３次元画像を表示する第２表示モードに切り替わった際に、段階的に輝度を変化させる輝度切替手法の例を示している。
すなわち、輝度切替部１２から第１表示モードに対応した第１駆動信号が表示パネル１に出力されたのに基づいて、表示パネル１では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、相対的に「０」から「１」までの輝度レンジの輝度で発光する。つまり、第１表示モードでの最大階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの最大輝度が「１」である。
輝度切替部１２は、第１表示モードから第２表示モードに切り替わった直後のタイミングでは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの最大輝度を「１」よりも高く「２」よりも低く設定する。なお、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの最大輝度が「２」に設定されるまでの間に、複数のステップで最大輝度が変化しても良い。
図５に示した例では、最大輝度が「１」から「２」に変化するまでの間に、２ステップで最大輝度が変化している。まず、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの最大輝度が「１．３」に設定される。つまり、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、相対的に「０」から「１．３」までの輝度レンジの輝度で発光する。続くタイミングでは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの最大輝度が「１．６」に設定される。つまり、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、相対的に「０」から「１．６」までの輝度レンジの輝度で発光する。図５に示した例において、各ステップの保持時間が明示していないが、０．２〜１．０ｓｅｃ程度で変化しても良く、さらにステップを増やして、最大輝度が徐々に変化するように設定することも可能である。
上述した例では、第１表示モードでの最大輝度を「１」としたときに、第２表示モードでの最大輝度を「２」としたが、この例に限らず、第２表示モードでの最大輝度は、第１表示モードでの最大輝度の１．５倍程度から２．５倍程度で選択しても良く、輝度低下による３次元画像の表示品位の低下が許容できる程度に調整することが望ましい。
また、表示モードを切り替えが頻繁に発生すると、ユーザに不快感を与える場合があることを考慮し、一定期間状態を保持するいわゆるヒステリシスを持たせることも有効である。図４及び図５に示した例では、メガネ動作判別信号及び３Ｄ判別信号の２つの判別信号がＯＮしたのと同時に第１表示モードから第２表示モードに切り替えるための選択信号を出力しているが、例えば、２つの判別信号がＯＮしてから１ｓｅｃ程度保持した後に第１表示モードから第２表示モードに切り替えるように設定しても良い。同様に、２つの判別信号がＯＦＦした状態が一定期間、変化しなかった場合に、第２表示モードから第１表示モードに切り替えるように設定しても良い。
上述したメガネ２のシャッターが動作したことを判別するためのメガネ動作判別信号は、メガネ２の図示しない動作スイッチに連動させても良いし、メガネ２をかけた状態を判別できるようにメガネ２のツルや鼻当てなどに検出装置を設けて、この検出装置からの検出信号に基づいて出力されてもよく、メガネ２の実際の使用状態を反映した信号とすることが望ましい。
上述した輝度切替手法においては、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの単位時間当たりの合計発光時間（ここでは、表示期間Ｔ１に対して有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発光している発光時間Ｔ２の比（Ｔ２／Ｔ１）に相当し、この比をデューティ比と称する）を第１表示モードと第２表示モードとで切り替える手法を適用しても良いし、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの駆動に必要な映像信号（画素回路ＣＴが電圧書込方式の場合には駆動電圧であり、画素回路ＣＴが電流書込方式の場合には駆動電流である）を第１表示モードと第２表示モードとで切り替える手法を適用しても良く、輝度を切り替える具体的手法は特に限定しない。
次に、電圧書込方式の画素回路ＣＴを適用した場合のより具体的な輝度切替手法について説明する。
図６は、電圧書込方式の画素回路ＣＴの一例を示す回路図である。
画素回路ＣＴは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの駆動を制御する駆動トランジスタＤＲＴ、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、２つの蓄積容量素子ＣＳ１、ＣＳ２などを備えて構成されている。ここでは、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、及び、駆動トランジスタＤＲＴは、ｐチャネル薄膜トランジスタによって構成されている。
スイッチＳＷ１のゲート電極は第１ゲート線ＧＬ１に接続され、ソース電極は映像信号線ＳＧに接続されている。この第１ゲート線ＧＬ１には、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号１が供給される。映像信号線ＳＧには、映像信号が供給される。駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極は、蓄積容量素子ＣＳ１を介してスイッチＳＷ１のドレイン電極に接続されている。駆動トランジスタＤＲＴのソース電極は電源線Ｐに接続され、ドレイン電極はスイッチＳＷ３に接続されている。駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極とソース電極との間には蓄積容量素子ＣＳ２が形成されている。
スイッチＳＷ２は、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極とドレイン電極との間に接続され、ゲート電極は、第２ゲート線ＧＬ２に接続されている。この第２ゲート線ＧＬ２には、スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号２が供給される。スイッチＳＷ３のゲート電極は、第３ゲート線ＧＬ３に接続されている。この第３ゲート線ＧＬ３には、スイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号３が供給される。スイッチＳＷ３のソース電極は駆動トランジスタＤＲＴに接続され、ドレイン電極は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに接続されている。スイッチＳＷ３は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光／非発光を制御する出力スイッチに相当する。
次に、上記した画素回路ＣＴに適用可能な輝度切替手法として、デューティ比を第１表示モードと第２表示モードとで切り替える輝度切替手法について説明する。
図７は、図６に示した画素回路ＣＴにおける基本動作を説明するタイミングチャートである。１水平期間には、リセット期間、このリセット期間に続くキャンセル期間、このキャンセル期間の後の書込期間が含まれる。
リセット期間は、第１ゲート線ＧＬ１に供給される制御信号１がＯＦＦであり第２ゲート線ＧＬ２に供給される制御信号２及び第３ゲート線ＧＬ３に供給される制御信号３がＯＮの期間（つまり、スイッチＳＷ１がＯＦＦしており、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３がＯＮした期間）に相当する。
キャンセル期間は、制御信号１がＯＦＦであり制御信号３がＯＦＦとなり且つ制御信号２がＯＮの期間（つまり、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ３がＯＦＦしており、スイッチＳＷ２がＯＮしている期間）に相当する。書込期間は、制御信号２及び制御信号３がＯＦＦとなり且つ制御信号１がＯＮの期間（つまり、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３がＯＦＦしており、スイッチＳＷ１がＯＮした期間）に相当し、画素回路ＣＴには映像信号が書き込まれる。その後、制御信号１、制御信号２、及び、制御信号３がＯＦＦとなり、画素回路ＣＴに書き込まれた映像信号は一定期間保持される。
その後、制御信号１及び制御信号２がＯＦＦであり且つ制御信号３がＯＮとなった期間では、駆動トランジスタＤＲＴによって制御された電流が有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに供給され、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが所定の輝度で発光する。図７に示した例では、表示期間Ｔ１において、制御信号３は常時ＯＮとなっており、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが常時発光している。つまり、表示期間Ｔ１は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発光している発光時間Ｔ２と同一であり、デューティ比が１００％の場合に相当する。
このように、デューティ比は、表示期間Ｔ１において、制御信号３がＯＮとなる時間（つまり、発光時間Ｔ２）によって制御可能である。すなわち、制御信号３は、発光時間Ｔ２を制御する信号に相当するため、この制御信号３のＯＮ／ＯＦＦによる表示期間Ｔ１内での有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光時間Ｔ２を調整することにより、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの実効的な輝度の調整が可能である。このような制御信号３や画素回路ＣＴに書き込まれる映像信号は、輝度切替部１２から表示モードに対応した駆動信号として、表示パネル１に出力される。
図８は、デューティ比と有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度との関係を説明するための図である。図の横軸はデューティ比（％）であり、縦軸はデューティ比が５０％の場合の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度を１としたときの相対輝度である。図に示したように、デューティ比と輝度とは略比例の関係にあり、デューティ比が１００％の場合には有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの相対輝度は２となり、デューティ比が２５％の場合には有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの相対輝度は０．５となり、デューティ比が７５％の場合には有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの相対輝度は１．５となる。
図９は、第１表示モードが選択された場合のデューティ比と、第２表示モードが選択された場合のデューティ比との関係を説明するための図である。ここでは、デューティ比が５０％の場合での有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度を第１表示モードでの発光輝度とし、デューティ比が１００％の場合での有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度を第２表示モードでの発光輝度とする場合を図示している。
第１表示モードが選択されている場合には、輝度切替部１２は、例１または例２に示したように、表示期間Ｔ１に対して、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発光する発光時間Ｔ２の総和（つまり、制御信号３のＯＮの期間）である合計発光時間が１／２となるように、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光／非発光を制御する制御信号３（第１制御信号）を第３ゲート線ＧＬ３からスイッチＳＷ３に出力する。
第２表示モードが選択されている場合には、輝度切替部１２は、表示期間Ｔ１において、常時ＯＮとなる制御信号３（第２制御信号）を第３ゲート線ＧＬ３からスイッチＳＷ３に出力する。
なお、図９において、例３及び例４は、デューティ比が７５％の場合に相当する。すなわち、図５を参照して説明した輝度切替手法を適用する場合には、デューティ比が５０％の第１表示モードと、デューティ比が１００％の第２表示モードとの間で表示モードの切り替えが行われる際に、一時的にデューティ比を７５％に設定することにより、輝度を段階的に変化させることができる。
次に、上記した画素回路ＣＴに適用可能な輝度切替手法として、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの駆動に必要な映像信号として映像信号線ＳＧに供給される駆動電圧を第１表示モードと第２表示モードとで切り替える輝度切替手法について説明する。
図１０は、映像信号線ＳＧを介して画素回路ＣＴに供給される駆動電圧と有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度との関係を説明するための図である。図の横軸は駆動電圧であり、縦軸は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度である。画素回路ＣＴが電圧書込方式の場合、画素回路ＣＴにより電圧−電流変換が行われ、結果として、駆動電圧と発光輝度とが略比例する。
駆動電圧がＶ０の場合には有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度がＬ０となり、駆動電圧がＶ１（＝２＊Ｖ０）の場合には有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度がＬ１（＝２＊Ｌ０）となる。ここでは、例えば、第１表示モードが選択された場合の最大階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度をＬ０とし、第２表示モードが選択された場合の最大階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度をＬ１とする。
図１１は、階調と駆動電圧との関係を説明するための図である。図の横軸は階調であり、縦軸は駆動電圧である。なお、最小階調での駆動電圧は、低電位電圧ＶＳＳまたは接地電位ＧＮＤである。この図においては、最大階調での駆動電圧がＶ０となるガンマの第１階調特性Ａと、最大階調での駆動電圧がＶ１となるガンマの第２階調特性Ｂとが図示されている。ここでは、第１階調特性Ａにおける最大階調と、第２階調特性Ｂにおける最大階調とは、同一である。
第１表示モードが選択された場合には、最小階調での駆動電圧ＶＳＳまたはＧＮＤから最大階調での駆動電圧Ｖ０までの第１電圧レンジが使用可能であり、各階調に対応して第１電圧レンジの駆動電圧が駆動トランジスタＤＲＴに出力される。また、第２表示モードが選択された場合には、最小階調での駆動電圧ＶＳＳまたはＧＮＤから最大階調での駆動電圧Ｖ１までの第２電圧レンジが使用可能であり、各階調に対応して第２電圧レンジの駆動電圧が駆動トランジスタＤＲＴに出力される。
図１２は、制御回路１０の構成例を示す図である。
この制御回路１０は、上述した通り、モード選択部１１及び輝度切替部１２などを備えて構成されている。輝度切替部１２は、入力されたデジタル形式の映像データをアナログ形式の電圧に変換するＤ／Ａ変換器２１、分圧回路２２、増幅器２３、第１基準電圧源ＰＶ０、第２基準電圧源ＰＶ１などによって構成されている。第１基準電圧源ＰＶ０は、低電位電圧ＶＳＳまたは接地電位ＧＮＤに対して高電位の第１基準電圧Ｖ０を供給する。第２基準電圧源ＰＶ１は、第１基準電圧Ｖ０よりもさらに高電位の第２基準電圧Ｖ１を供給する。分圧回路２２は、低電位電圧ＶＳＳまたは接地電位ＧＮＤに対して高電位の第１基準電圧Ｖ０あるいは第２基準電圧Ｖ１との間のレンジで電圧を分圧する。
このような輝度切替部１２は、モード選択部１１により第１表示モードが選択されている場合には、最大階調での駆動電圧として第１基準電圧Ｖ０を選択する。これにより、低電位電圧ＶＳＳまたは接地電位ＧＮＤから第１基準電圧Ｖ０までの第１電圧レンジが使用可能となり、輝度切替部１２は、映像データの階調に対応した第１電圧レンジの駆動電圧を第１映像信号として映像信号線ＳＧを介して駆動トランジスタＤＲＴに出力する。最大階調に対応した駆動電圧Ｖ０が駆動トランジスタＤＲＴに出力された場合には、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、発光輝度Ｌ０で発光する。
また、輝度切替部１２は、モード選択部１１により第２表示モードが選択されている場合には、最大階調での駆動電圧として第２基準電圧Ｖ１を選択する。これにより、低電位電圧ＶＳＳまたは接地電位ＧＮＤから第２基準電圧Ｖ１までの第２電圧レンジが使用可能となり、輝度切替部１２は、映像データの階調に対応した第２電圧レンジの駆動電圧を第２映像信号として映像信号線ＳＧを介して駆動トランジスタＤＲＴに出力する。最大階調に対応した駆動電圧Ｖ１が駆動トランジスタＤＲＴに出力された場合には、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、発光輝度Ｌ１で発光する。このように、最大の駆動電圧を調整することにより、駆動電圧のダイナミックレンジの圧縮や伸張が可能となる。
なお、図５を参照して説明した輝度切替手法を適用する場合には、最大階調に対応した駆動電圧がＶ０の第１表示モードと、最大階調に対応した駆動電圧がＶ１の第２表示モードとの間で表示モードの切り替えが行われる際に、Ｖ０とＶ１との間で最大階調に対応した駆動電圧を段階的に変更する。
図１３は、階調と駆動電圧との他の関係を説明するための図である。図の横軸は階調であり、縦軸は駆動電圧である。この図においては、最大階調ｔ０での駆動電圧がＶ０となるガンマの第１階調特性Ａと、ｔ０よりも大きな最大階調ｔ１での駆動電圧がＶ０より大きいＶ１となるガンマの第３階調特性Ｃとが図示されている。第３階調特性Ｃの最大階調ｔ１が第１階調特性Ａの最大階調ｔ０の２倍に相当する場合、駆動電圧Ｖ１が駆動電圧Ｖ０の略２倍となる。この第３階調特性Ｃは、第１階調特性Ａと階調の刻みが同一であれば、図１１に示した第２階調特性Ｂと同一である。
このような第３階調特性Ｃで示したように、駆動電圧のダイナミックレンジの伸張に伴って階調数を増加させることにより、より高画質の画像を表示することができる。
次に、電流書込方式の画素回路ＣＴを適用した場合のより具体的な輝度切替手法について説明する。なお、上記した電圧書込方式の場合と重複する説明については省略する。
図１４は、電流書込方式の画素回路ＣＴの一例を示す回路図である。
画素回路ＣＴは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの駆動を制御する駆動トランジスタＤＲＴ、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、蓄積容量素子ＣＳなどを備えて構成されている。ここでは、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、及び、駆動トランジスタＤＲＴは、ｐチャネル薄膜トランジスタによって構成されている。
スイッチＳＷ１のゲート電極は第１ゲート線ＧＬ１に接続され、ソース電極は映像信号線ＳＧに接続されている。この第１ゲート線ＧＬ１には、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号１が供給される。映像信号線ＳＧには、映像信号が供給される。駆動トランジスタＤＲＴのソース電極は電源線Ｐに接続され、ドレイン電極はスイッチＳＷ３に接続されている。駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極とソース電極との間には蓄積容量素子ＣＳが形成されている。
スイッチＳＷ１と駆動トランジスタＤＲＴのゲート電極との間にはスイッチＳＷ２が接続されている。スイッチＳＷ２のゲート電極は、第１ゲート線ＧＬ１に接続されている。スイッチＳＷ３のゲート電極は、第３ゲート線ＧＬ３に接続されている。この第３ゲート線ＧＬ３には、スイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号３が供給される。スイッチＳＷ３のソース電極は駆動トランジスタＤＲＴに接続され、ドレイン電極は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに接続されている。スイッチＳＷ３は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光／非発光を制御する出力スイッチに相当する。
次に、上記した画素回路ＣＴに適用可能な輝度切替手法として、デューティ比を第１表示モードと第２表示モードとで切り替える輝度切替手法について説明する。
図１５は、図１４に示した画素回路ＣＴにおける基本動作を説明するタイミングチャートである。１水平期間には、書込期間が含まれる。この書込期間は、第３ゲート線ＧＬ３に供給される制御信号３がＯＦＦであり第１ゲート線ＧＬ１に供給される制御信号１がＯＮの期間（つまり、スイッチＳＷ３がＯＦＦしており、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２がＯＮした期間）に相当し、画素回路ＣＴに映像信号が書き込まれる。その後、制御信号１及び制御信号３がＯＦＦとなり、画素回路ＣＴに書き込まれた映像信号は一定期間保持される。
その後、制御信号１がＯＦＦであり且つ制御信号３がＯＮとなった期間では、駆動トランジスタＤＲＴによって制御された電流が有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに供給され、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが所定の輝度で発光する。図１５に示した例では、表示期間Ｔ１において、制御信号３は常時ＯＮとなっており、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが常時発光している。つまり、表示期間Ｔ１は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発光している発光時間Ｔ２と同一であり、デューティ比が１００％の場合に相当する。
上述した通り、デューティ比と有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度とは略比例の関係にあるため、デューティ比が５０％の場合での有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度を第１表示モードでの発光輝度とし、デューティ比が１００％の場合での有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度を第２表示モードでの発光輝度とすることにより、電圧駆動方式の場合と同様の輝度切替が可能となる。
次に、上記した画素回路ＣＴに適用可能な輝度切替手法として、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの駆動に必要な映像信号として映像信号線ＳＧに供給される駆動電流を第１表示モードと第２表示モードとで切り替える輝度切替手法について説明する。
図１６は、映像信号線ＳＧを介して画素回路ＣＴに供給される駆動電流と有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度との関係を説明するための図である。図の横軸は駆動電流であり、縦軸は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度である。画素回路ＣＴが電流書込方式の場合、駆動電流と発光輝度とが略比例する。
駆動電流がＩ０の場合には有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度がＬ０となり、駆動電流がＩ１（＝２＊Ｉ０）の場合には有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度がＬ１（＝２＊Ｌ０）となる。ここでは、例えば、第１表示モードが選択された場合の最大階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度をＬ０とし、第２表示モードが選択された場合の最大階調に対応した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光輝度をＬ１とする。
図１７は、階調と駆動電流との関係を説明するための図である。図の横軸は階調であり、縦軸は駆動電流である。この図においては、最大階調での駆動流がＩ０となるガンマの第４階調特性Ｄと、最大階調での駆動電流がＩ１となるガンマの第５階調特性Ｅとが図示されている。ここでは、第４階調特性Ｄにおける最大階調と、第５階調特性Ｅにおける最大階調とは、同一である。
第１表示モードが選択された場合には、最大階調での駆動電流Ｉ０までの第１電流レンジが使用可能であり、各階調に対応して第１電流レンジの駆動電流が駆動トランジスタＤＲＴに出力される。また、第２表示モードが選択された場合には、最大階調での駆動電流Ｉ１までの第２電流レンジが使用可能であり、各階調に対応して第２電流レンジの駆動電流が駆動トランジスタＤＲＴに出力される。
図１８は、制御回路１０の構成例を示す図である。
この制御回路１０は、上述した通り、モード選択部１１及び輝度切替部１２などを備えて構成されている。輝度切替部１２は、入力されたデジタル形式の映像データをアナログ形式の電圧に変換するＤ／Ａ変換器２１、分圧回路２２、増幅器２３、第１基準電流源ＰＩ０、第２基準電流源ＰＩ１などによって構成されている。第１基準電流源ＰＩ０は、第１基準電流Ｉ０を供給する。第２基準電流源ＰＩ１は、第１基準電流Ｉ０よりもさらに高位の第２基準電流Ｉ１を供給する。分圧回路２２は、低電位電圧ＶＳＳまたは接地電位ＧＮＤから高電位電圧ＶＤＤまでの間のレンジで電圧を分圧する。
このような輝度切替部１２は、モード選択部１１により第１表示モードが選択されている場合には、第１基準電流源Ｐ０を選択する。これにより、第１基準電流源Ｐ０の最大電流Ｉ０までの第１電流レンジが使用可能となり、輝度切替部１２は、映像データの階調に対応した第１電流レンジの駆動電流を第１映像信号として映像信号線ＳＧを介して駆動トランジスタＤＲＴに出力する。最大階調に対応した駆動電流Ｉ０が駆動トランジスタＤＲＴに出力された場合には、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、発光輝度Ｌ０で発光する。
また、輝度切替部１２は、モード選択部１１により第２表示モードが選択されている場合には、第２基準電流源Ｐ１を選択する。これにより、第２基準電流源Ｐ１の最大電流Ｉ１までの第２電流レンジが使用可能となり、輝度切替部１２は、映像データの階調に対応した第２電流レンジの駆動電流を第２映像信号として映像信号線ＳＧを介して駆動トランジスタＤＲＴに出力する。最大階調に対応した駆動電流Ｉ１が駆動トランジスタＤＲＴに出力された場合には、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、発光輝度Ｌ１で発光する。このように、最大の駆動電流を調整することにより、駆動電流のダイナミックレンジの圧縮や伸張が可能となる。
なお、図５を参照して説明した輝度切替手法を適用する場合には、最大階調に対応した駆動電流がＩ０の第１表示モードと、最大階調に対応した駆動電流がＩ１の第２表示モードとの間で表示モードの切り替えが行われる際に、Ｉ０とＩ１との間で最大階調に対応した駆動電流を段階的に変更することにより、輝度の急激な変化を緩和することができる。
また、図１３を参照して説明したように、駆動電流のダイナミックレンジの伸張に伴って階調数を増加させても良い。
上述したように、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの輝度の切り替えは、液晶表示パネルの輝度の切り替えと比較して簡略な構成によって実現できる。すなわち、液晶表示パネルについては、液晶分子の応答速度を考慮し、液晶分子の特性に合わせた駆動方式（例えば黒挿入駆動など）を適用しつつ、液晶表示パネルを照明するバックライトとの同期が必要となる。一方、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤについては、自発光式であるため、バックライト等の照明ユニットが不要であるため、照明ユニットとの同期が不要である。また、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤのデューティ比や画素回路ＣＴに書き込まれる映像信号（駆動電流または駆動電圧）によって容易に有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの輝度を調整することが可能である。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
１…表示パネル
ＰＸ…画素 ＣＴ…画素回路 ＩＴ…入力端子
ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子
ＤＲＴ…駆動トランジスタ
ＳＷ３…スイッチ（出力スイッチ）
１０…制御回路 １１…モード選択部 １２…輝度切替部

Claims (5)

  1. 有機ＥＬ素子と、
    前記有機ＥＬ素子の発光／非発光を制御する出力スイッチを含む画素回路と、
    ２次元画像を表示する第１表示モードが選択された場合に単位時間当たり前記有機ＥＬ素子を第１合計発光時間で発光させる第１制御信号を前記出力スイッチに出力し、３次元画像を表示する第２表示モードが選択された場合に単位時間当たり前記有機ＥＬ素子を第１合計発光時間より長い第２合計発光時間で発光させる第２制御信号を前記出力スイッチに出力する輝度切替部と、
    を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
  2. 有機ＥＬ素子と、
    前記有機ＥＬ素子の駆動を制御する駆動トランジスタを含む画素回路と、
    ２次元画像を表示する第１表示モードが選択された場合に前記有機ＥＬ素子を第１輝度で発光させる第１映像信号を前記駆動トランジスタに出力し、３次元画像を表示する第２表示モードが選択された場合に前記有機ＥＬ素子を前記第１輝度よりも高い第２輝度で発光させる第２映像信号を前記駆動トランジスタに出力する輝度切替部と、
    を備えたことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
  3. 前記第１表示モードにおいては第１動作周波数で２次元画像を表示し、前記第２表示モードにおいては第１動作周波数の２倍の第２動作周波数で３次元画像を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
  4. 前記輝度切替部は、前記第１表示モードから前記第２表示モードに切り替わった直後に、第１表示モードにおける第１最大輝度よりも高く第２表示モードにおける第２最大輝度よりも低い第３最大輝度に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
  5. さらに、前記第１表示モード及び前記第２表示モードのいずれかを選択するモード選択部と、右目側及び左目側に光学的なシャッターを備えるとともに前記シャッターが動作したことを判別するためのメガネ動作判別信号を前記モード選択部に出力するメガネと、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
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