JP2011081043A - 自発光素子パネル、画像表示装置、および、自発光素子のパッシブ駆動方法 - Google Patents

自発光素子パネル、画像表示装置、および、自発光素子のパッシブ駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】画素アレイのサイズが大きくなるに伴って表示輝度を上げようとすると、行方向配線ピッチが急激に小さくなる。
【解決手段】カラム線ＣＬが、行方向においては対応色ごとに異なる割合、例えば、可視感度特性（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝４：８：３）に近い（３：６：２）で周期的に配置され、それぞれが、同一列に配置された前記画素トリオのカラム内において対応する色を発光する複数の発光素子２２の一方端に接続されている。複数の行走査線ＲＳＬは、画素アレイ部対応色ごとに分離して配置され、それぞれが、対応色を発光する発光素子２２の他方端に接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、３原色の光を色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有する画素トリオが行方向と列方向にマトリクス配置されている自発光素子パネルに関する。また、本発明は、当該自発光素子パネルを駆動するデータドライバとスキャンドライバを含む画像表示装置に関する。さらに本発明は、列方向に長い駆動線の行配線ピッチを緩和することが可能な自発光素子のパッシブ駆動方法に関する。
３原色（ＲＧＢ）のＬＥＤ発光素子（自発光素子）をマトリクスに配列した画像表示装置が知られている。ＲＧＢの各色のサブ画素から１画素が構成される。あるいは、ＲＧＢの３つの画素から１つの画素トリオが構成される。以下、本発明の明細書では、後者の表記を採用する。
画像表示装置では、画素ごとにスイッチを設けてアクティブ駆動（マトリクス駆動ともいう）が可能な方式と、画素がＬＥＤとそれに電流を流す配線のみから構成されて単純マトリクス駆動が可能な方式がある。単純マトリクス駆動は、画素ごとのスイッチを介さない駆動方式であることからパッシブ駆動の一種である。
また、画素アレイの縦方向をカラム（Column）方向、横方向をロウ（Row）方向としたときに、カラム方向の配線をカラム線、ロウ方向の配線を行走査線と呼ぶ。単純マトリクス駆動方式では、カラム線と行走査線との交点ごとに１つずつ発光素子が接続されている。
画像表示装置は、通常、データドライバとスキャンドライバとを、表示パネル内にあるいは外付けで有する。
データドライバは、表示画面の水平方向画素数に対応するＮ本のカラム線の各々をデータ値に応じた輝度が得られるように電流駆動または電圧駆動する。
スキャンドライバは、垂直方向画素数に対応するＭ本の行走査線の各々を線順次で走査することで、データドライバによって自発光素子に流す電流経路の形成を選択的に行う。
パッシブ駆動方式の画像表示装置は、一般に、任意のカラム線と行走査線の間に自発光素子が直接接続されている。データドライバは、例えば、ロウ方向に等間隔で並ぶＮ本のカラム線に一斉に、画素階調に応じた電流を流すことが可能な電圧値を印加する。そのとき、スキャンドライバが、任意の１本の行走査線を、これを通して電流を流すことが可能な状態（アクティブ状態）にし、この状態を線順次でカラム方向に繰り返すことで走査する。
そのとき、このパッシブ駆動ではＬＥＤを線順次で駆動するため、１行（以下、単に、画素ラインという）のＬＥＤは、最大でも、１画面の走査期間（Ｖ周期）をカラム（垂直）方向の画素数で割った時間しか点灯することができない。たとえばＦＨＤ（Full High Definition）対応の画素をもつ、１９２０×１０８０の画像表示装置では、１つの画素ラインが点灯するのは、Ｖ周期の１／１０８０の時間である。
このため、必要な輝度を得るために、ＬＥＤを瞬時点灯させる時のピーク輝度を高くするなどの方法が考えられる。しかし、この方法では、ＬＥＤに投入できる電流が種々の理由で制限され、特に大画面では必要な表示輝度（表示画面の単位面積あたりの明るさ）が得られない。
一方、アクティブ型の駆動方式では、ＬＥＤごとに駆動回路を付加して、点灯時間をより長い時間にして輝度を稼ぐことができるため、大画面の画像表示装置では、一般に、アクティブ型の駆動方式が採用される。
但し、アクティブ型の駆動方式では、点灯時間を制御するための回路が複雑になり、コストがかかる。
そこで、コストの安いパッシブ型の駆動方式の利点を生かしながら、輝度を上げる方法として、線順次ではあるが、複数の画素ラインを同時に光らせる方法が提案されている（特許文献１,２参照）。
特許文献１では、表示画面を複数に分割して同時駆動する方法を開示しており、この方法の適用によって表示画面全体で見れば、ある時間に複数の画素ラインが駆動されることで表示輝度の向上を図っている。
一方、特許文献２では、カラム方向で隣接する複数の画素ラインを同時に駆動し、一部の画素ラインが重複するようにしてシームレスに複数画素ラインの駆動を走査する。
このいずれの方法でも、パッシブ駆動の欠点である低い表示輝度を改善することに効果がある。
特開２００３−２８０５８６号公報 特開２００９−０３７１６５号公報
しかしながら、上述した特許文献２の方法では、画面サイズが大きくなるに従って特に行方向の配線ピッチが密になる。つまり、カラム方向で同時駆動される複数の画素ラインの異なる発光素子に異なるデータを入力するためには、この同時駆動される複数ラインの数に応じて、色ごとにカラム線を予め分離しておく必要がある。そのため、輝度をより上げるためにカラム方向で同時駆動される画素ライン数を増やせば増やすほど、増えたカラム線配線を行方向に配置するスペースの余裕がなくなる。
これは、表示画像の精細度は規格で決められている一方で、画面サイズを大きくすると単位面積当たりの明るさ（表示輝度）が急激に低下することと関係している。
同じ精細度の画像を表示する表示装置の画面サイズ（対角のインチ数）が大きくなり表示輝度が低下すると、それだけ画面が暗くなるため商品としては画面を明るくする要請が強くなる。このとき、精細度に応じた数の発光素子から出力される発光輝度が同じで、画像表示面積だけが２次元的に拡がることから、画面が暗くなる割合は、画面サイズ（対角のインチ数）が１次元的に増加する割合よりかなり大きくなる。つまり、何も対策をとらない場合、インチ数が少し増加するだけで画面はかなり暗くなる。
表示輝度を上げるために前記特許文献２の技術を適用するに際して、拡大した画面サイズに比例して横方向（行方向）のサイズは１次元でしか大きくならない。そのため、特許文献２の技術を適用する場合、カラム方向の同時駆動する画素ライン数を、表示輝度を上げたい割合だけ増やすと、それと同じ割合（密度）で増えるカラム線を、１次元でしか拡大しない横方向のスペースに収めることが困難になる。このことは、画面サイズが大きくなるにしたがって益々困難になる。
この困難性は、基本的に、特許文献１を適用して画面を上限に２分割して同時駆動する場合でも同じである。
また、特許文献１では、表示画面の輝度（表示輝度）を上げるためにＲＧＢで同じ割合だけ発光素子数を増やしているが、この方法は可視感度を考慮していない。つまり、可視感度特性でＲＧＢの色成分が占める割合は異なっており、ＲＧＢをそれぞれ２倍の輝度で増やすと、可視感度で占める割合が大きな色成分ほど全体の比率が低下してしまう。
本発明は、画素アレイのサイズが大きくなって行方向に配置する配線数が多くなるときの配線ピッチの緩和が可能なパッシブ駆動の自発光素子パネルを提供するものである。また、本発明は、当該自発光素子パネルと同様に配線ピッチの緩和が可能な画素アレイとそのドライバを含む画像表示装置を提供するものである。さらに、本発明は、同様に配線ピッチの緩和が可能な自発光素子のパッシブ駆動方法を提供するものである。
本発明に関わる自発光素子パネルは、画素アレイと、複数のカラム線と、複数の行走査線とを有する。
前記画素アレイは、３原色の光を色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有する画素トリオが行方向と列方向にマトリクス配置されている。
前記複数のカラム線は、前記画素アレイの列方向に長く、行方向においては対応色ごとに異なる割合で周期的に配置され、それぞれが、同一列に配置された前記画素トリオのカラム内において対応する色を発光する複数の発光素子の一方端に接続されている。
前記複数の行走査線は、前記画素アレイの行方向に長く少なくとも２色で分離して配置され、それぞれが、対応色を発光する前記発光素子の他方端に接続されている。
上記構成によれば、複数のカラム線が、行方向においては対応色ごとに異なる割合で周期的に配置されている。この場合、カラム線の配置の割合が小さい色ほどカラム線の配置の周期（間隔）が短い。このため、画素トリオの行ライン駆動を行う際に、カラム線の配置の割合が小さい色ほどより多くの数の発光素子が点灯させることも可能である。但し、画素トリオは、色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有するため、同一行で色ごとの点灯数を異ならせるのは好ましくない。
一方、カラム線と行走査線との間に発光素子が接続されるパッシブ駆動では、カラム配線の行方向配置の割合が色で異なることは列方向でみれば以下の作用をもたらす。
行配置でカラム線配置の割合が少ない色に対応した発光素子ほど、行走査時に同時発光する数が制限される。よって、行走査で同時に駆動する複数の行走査線において、１行中のカラム線配線の割合が大きな色の発光素子ほど点灯可能な数が多くなる。つまり、行走査で同時に駆動する行走査線数を適切に選べば、例えば可視感度に占める割合が小さい色ほど、カラム線の配線割合を減らしても、例えば可視感度に応じた割合で点灯する発光素子数を増やすことが可能である。
以上のことを利用すれば、可視感度特性を維持しながら行方向のカラム線の配置数を必要最小限にまで削減可能となる。
本発明に関わる他の自発光素子パネルは、前記画素アレイと、パッシブ駆動配線群とを有する。
前記パッシブ駆動配線群では、前記複数のカラム線と前記複数の行走査線の各々が、対応する発光素子の一方端と他方端に対で接続されている。このとき前記画素アレイの各行において、可視感度における色成分の比率が低い色の発光素子に接続される前記カラム線の本数を当該比率に応じて減らし、その一方で、同時駆動する色ごとの発光素子数を同じにしている。また、当該パッシブ駆動配線群は、前記画素アレイの列方向については、画素カラムの１行内で前記複数のカラム線が行方向で前記色成分の比率に対応して配置された割合と同じ割合で各色の発光素子を複数行で同時に発光させることができるようになっている。そのため、この複数行同時発光を、列方向に順次走査することが可能である。
本発明に関わる画像表示装置は、前記画素アレイと、前記複数のカラム線と、前記複数の行走査線に加え、データドライバと、スキャンドライバとを有する。
前記データドライバは、前記複数のカラム線を、入力データに応じて電流駆動する。
前記スキャンドライバは、前記データドライバによって発光素子を流れる電流の経路を前記画素トリオの複数行で同時形成するために、色ごとに異なる数の行走査線を同時駆動し、当該同時駆動の動作を、行方向に順次繰り返す。
本発明に関わる自発光素子のパッシブ駆動方法は、３原色の光を色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有する画素トリオが行方向と列方向にマトリクス配置されている画素アレイの発光素子を、画素ごとのスイッチを介することなくパッシブ駆動する。その際に、可視感度における色成分の比率が低い色の発光素子に接続される行方向に長いカラム線の本数を当該比率に応じて減らす。その一方で、色ごとに同時駆動する発光素子の割合は同じとし、複数列の前記画素トリオに対し、可視感度における前記比率に応じた割合で、同時駆動する発光素子の数を異ならせる。これによって、列方向に長い駆動線の行配線ピッチを緩和する。
本発明によれば、画素アレイのサイズが大きくなって行方向に配置する配線数が多くなるときの配線ピッチの緩和が可能なパッシブ駆動の自発光素子パネルを提供することができる。また、本発明によれば、当該自発光素子パネルと同様に配線ピッチの緩和が可能な画素アレイとそのドライバを含む画像表示装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、同様に配線ピッチの緩和が可能な自発光素子のパッシブ駆動方法を提供することができる。
実施形態に関わるパッシブ駆動方式の画像表示装置のブロック構成図である。 実施形態に関わるデータドライバの基本構成を示す図である。 実施形態に関わるスキャンドライバの基本構成を示す図である。 実施形態において、画素アレイ部内のカラム線と行走査線の詳細な配置例を示す説明図である。 第１比較例の基本的な画素アレイの構成図である。 第２比較例の基本的な画素アレイの構成図である。
本発明の実施形態を、画像表示装置を例として図面を参照して、以下の手順で説明する。なお、本発明の自発光素子パネルの実施形態は、画素アレイ部（図１参照）の構成によって開示されるものであり、以下の説明に包含される。
１．画像表示装置の全体構成。
２．ドライバ構成例。
３．詳細な発光素子の接続構成例。
４．色ごとのカラム線配置割合。
５．第１および第２比較例。
６．比較例に対する本実施形態の効果。
＜１．画像表示装置の全体構成＞
図１は、本実施形態に関わるパッシブ駆動方式の画像表示装置のブロック構成図である。
図１に図解される画像表示装置１は、コントローラ（ＣＯＮＴ）１１、画素アレイ部（ＰＩＸ＿Ａｒｒａｙ）１２、データドライバ（Ｄａｔａ＿ＤＲＶ）１３、および、色ごとのスキャンドライバ１４Ｇ,１４Ｂ,１４Ｒ（Ｇ＿ＳＣＮ,Ｂ＿ＳＣＮ,Ｒ＿ＳＣＮ）を含んで構成されている。
コントローラ１１は、画素アレイ部１２に表示させる画像に対応する画像データの入力を受け、データドライバ１３およびスキャンドライバ１４を制御する。
画素アレイ部１２は、画素部（ＰＩＸ）２１がマトリクス配置されている。画素部２１（画素トリオ）の行方向（水平方向）の配置数は、表示画面の水平方向の精細度に対応している。画素部２１のカラム方向（垂直方向）の配置数は、表示画面の垂直方向の精細度に対応している。
マトリクス配置された複数の画素部２１は、それぞれ、ＲＧＢの光を発光する３つの発光素子を含む。
複数の画素部２１に対し、発光素子ごとにデータドライバ１３に接続するためのカラム線ＣＬが接続されている。また、複数の画素部２１に対し、色ごとに３つのスキャンドライバ１４Ｇ,１４Ｂ,１４Ｒのいずれかによって対応色の発光素子を駆動するための行走査線ＲＳＬが接続されている。
なお図１では、画素アレイ部１２内において、１つの画素部２１に対し、カラム線ＣＬと行走査線ＲＳＬが１本ずつ接続されているように図示している。但し、実際には、画素部２１の３つの発光素子を色ごとに駆動可能に、カラム線ＣＬと行走査線ＲＳＬは、それぞれ３本ずつ、１つの画素部２１に接続されている。
すなわち、画素アレイ部１２はフルカラー表示のために、各画素部２１においてＲ(赤)Ｇ(緑)Ｂ(青)の３色分の信号を供給することが必要であるので、１フレームにおいて水平方向に並べられた画素数の３倍のカラム線ＣＬが列状に設けられ、これにデータドライバ１３の出力が接続されている。各色を発光する発光素子がＬＥＤの場合、そのアノードがカラム線ＣＬを介してデータドライバ１３によって駆動される。
また、１フレームの水平ライン（行）数の３倍の行走査線ＲＳＬが行状に設けられている。本実施形態では、このように色ごとに行走査線ＲＳＬが分離されている。赤(Ｒ)を発光する発光素子がＬＥＤの場合、そのカソードがＲ専用の行走査線ＲＳＬｒを介してＲスキャンドライバ１４Ｒに接続されている。同様に、緑(Ｇ)を発光する発光素子がＬＥＤの場合、そのカソードがＧ専用の行走査線ＲＳＬｇを介してＧスキャンドライバ１４Ｇに接続されている。さらに、青(Ｂ)を発光する発光素子がＬＥＤの場合、そのカソードがＢ専用の行走査線ＲＳＬｂを介してＢスキャンドライバ１４Ｂに接続されている。
このように行走査線ＲＳＬが色ごとに分離されて色ごとに３つの回路で駆動可能な点が、本実施形態の回路構成における特徴である。なお、１つのスキャンドライバが、上記色ごとのスキャンドライバの機能を統合したものでもよい。
本実施形態に関わるパッシブ駆動方式の画像表示装置１は、詳細は後述するが色ごとの配線数が等価本数から意図的に変えてある。また、駆動可能な発光素子数が色ごとに異なる場合がある。この点で、単純マトリクス配置とは異なる。
画素部２１の画素トリオを構成する３つの自発光素子として、例えば化合物半導体を主材料とするＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。また、この自発光素子としては、このほか、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ：有機発光ダイオード）、その他の発光ダイオードを用いることもできる。
なお、図１に示す画素アレイ部１２は、アクティブ駆動方式と異なって画素ごとにＴＦＴトランジスタなどのアクティブ素子が不要である。このため、ベースに半導体層を積層させて形成されるＬＥＤ素子と、その接続配線のみで画素部２１が形成できる。つまり、画素部２１を表示パネルとすると、その表示パネルは非常に低コストでシンプルな工程で安く製造できる。
この利点を生かすと、画素アレイ部１２と、その駆動回路とは別に製造し、画像表示装置１の部品実装段階で電気的に結合することが望ましい。
＜２．ドライバ構成例＞
次に、駆動回路のうち、ドライバ構成例を説明する。
図２に、データドライバ１３の基本構成を示す。
図２に示す、データドライバ１３は、図１に示す１本のカラム線ＣＬを駆動する構成（図２の破線で囲む部分）として、シフトレジスタ４１と、ラッチ４２と、コンパレータ４３と、ドライバ４４とを有する。そして、この構成が、駆動すべきＣＬの数だけ設けられている。つまり、図２の破線で囲む構成が、通常は、１フレームにおいて水平方向に並べられた画素数の３倍の数である。但し、本実施形態では、詳細は後述するが、その表示画素数の３倍より少ない数にカラム線数を削減できる、基本構成をデータドライバ１３の数も削減可能である。
必要な数のシフトレジスタ４１は、ここでは３個だけ表示されているが、その全てが直列接続される。
コントローラ１１から供給された画像データ信号を、シフトレジスタ４１が順次シフトする。そして、ある行の画像データ信号が、所定箇所の複数のシフトレジスタ４１に全て伝送されたとき、これらのシフトレジスタ４１は、その信号を対応する複数のラッチ４２に供給して格納（ラッチ）させる。
複数のラッチ４２は、データラッチクロックの供給を受け、格納されたデータ信号を所定のタイミングで同時に、対応する所定数のコンパレータ４３に供給する。
コンパレータ４３は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、画素部２１を駆動するドライバ４４を制御する。すなわち、コンパレータ４３は、ラッチ４２から供給されたデータ信号に基づいて、所定期間内（ＰＷＭ周期）のうちドライバ４４がＯＮになる時間を制御することにより、画素部２１の発光期間を制御する。ドライバ４４は、コンパレータ４３の制御に基づいて、画素部２１を駆動する。また、コンパレータ４３およびドライバ４４により画素部２１が駆動されている間に、シフトレジスタおよびラッチ４２は、次のラインのデータ伝送およびラッチを実行する。
なお、図２には、コンパレータ４３によるＰＷＭ制御に用いられるクロック数を計数するカウンタ４５が備えられている。
図２に３つ示すデータドライバの基本構成は、例えば、表示画素数の３倍を想定してもかなりの数となる。この数は表示画像の精細度に応じて増えるが、本実施形態では、後述するようにカラム線ＣＬの数が削減できるものの、それでも合計で数百〜数千のデータドライバ基本構成が必要となる。
通常、数百〜千数百の基本構成（チャンネルｃｈとも言う）を１つのＩＣに集積化したＩＣドライバでデータドライバ１３が構成される。その場合でも、ＩＣドライバは、数十〜数百必要となる。そのような実施態様では、ＩＣドライバの同期制御が不可欠となる。また、ＩＣドライバは同一の構成、例えば色ごとに駆動能力が異なるようなことは製造コストを上昇させるので避ける必要がある。つまり、データドライバの能力は対応色が異なっても一定とすることが望ましい。
図３に、スキャンドライバ１４Ｇ,１４Ｂ,１４Ｒの１つの基本構成を示す。
図３に示す基本構成は、スキャンドライバ１４Ｇ,１４Ｂ,１４Ｒでも同じであるが、同時駆動する数がスキャンドライバ１４Ｇ,１４Ｂ,１４Ｒで異なる。
スキャンドライバの基本構成は、画素アレイ部１２（図１）で色ごとに設けられて行走査線ＲＳＬの数に対応する数のシフトレジスタ６１と、走査ドライバ（ＤＲＶ）６２を有する。
シフトレジスタ６１は、コントローラ１１（図１）から各フレームの色ごとに異なるパターン信号を受け取り、このパターン信号をシフトレジスタで順送りする。パターン信号が、所定位置のシフトレジスタ６１に入力されると、コントローラ１１の制御により、所定数の行走査線ＲＳＬごとに設けられたスキャンドライバ６２が起動される。
スキャンドライバ６２は、接地電位に行走査線ＲＳＬの電位を落とすスイッチＳＷを含んで構成されている。
コントローラ１１の制御でスキャンドライバ６２が起動されると、そのとき対応する複数（ここでは４つ）のシフトレジスタ６１に保持されているパターン信号に応じてシフトレジスタ６１のスイッチのオンとオフが決定される。
図示例では、パターン信号が“Ｈ”のときスイッチＳＷがオンして行走査線ＲＳＬを接地する。それ以外では、行走査線ＲＳＬはハイインピーダンスに制御される。
なお、この構成も色ごとに所定数行を駆動するＩＣを組み合わせて実現される。
図２のデータドライバ１３によりカラム線ＣＬにデータ信号が与えられ、かつ、図３のスイッチＳＷにより行走査線ＲＳＬが接地されると、その両者に接続されている発光素子に、データ信号に応じた電流が流れる。そのため、当該発光素子は、データ信号に応じた輝度（発光輝度）で点灯する。点灯時間は、例えばパターン信号のパルス幅、あるいは、当該パルス幅よりデータ信号の画素駆動パルス幅が小さい場合はその画素駆動パルス幅で決まる。
スキャンドライバ１４は、起動されているスキャンドライバ６２より先に同じパターン信号を予め送っておき、起動するスキャンドライバ６２を切り換えることで行方向のスキャン動作ができる。なお、時間的な余裕があれば、スキャンクロックで同じパターン信号を次に送って次の行走査線ＲＳＬの組を駆動してもよい。
＜３．詳細な発光素子の接続構成例＞
図４に、図１で不正確にしか示さなかった画素アレイ部１２内のカラム線ＣＬと行走査線ＲＳＬの詳細な配置例を示す。
図４において、画素部２１が“Ｇ”“Ｒ”“Ｂ”の記号で示す発光素子２２Ｇ,２２Ｒ,２２Ｂの画素トリオから構成されている。発光素子２２Ｇ,２２Ｒ,２２Ｂは同一サイズ、例えば同一の発光面積を有する。図示のように行方向（横方向）は多数のカラム線ＣＬが配置されるため、発光素子２２Ｇ,２２Ｒ,２２Ｂは縦列配置されて、カラム線ＣＬの配置を邪魔しないようにしている。ここでは、４つの画素トリオを示すが、実際には、行方向に数百〜一千強の画素部２１が等間隔で配置されている。
カラム線ＣＬは、緑(Ｇ)を対応色とするＧカラム線ＣＬｇと、赤(Ｒ)を対応色とするＲカラム線ＣＬｒと、青(Ｂ)を対応色とするＢカラム線ＣＬｂとを、それぞれ所定の割合で周期的に配置したものである。これらの配線の割合は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝９：１８：６（＝３：６：２）となっている。
図４で４つ配置された画素部２１の左の２つについてはカラム線と発光素子との接続が示されている。左上の画素部２１は、その発光素子２２Ｇが１番目のＧカラム線ＣＬｇ１に内部線によって接続されている。同様に、発光素子２２Ｒが、１番目のＲカラム線ＣＬｒ１に内部線によって接続されている。また、発光素子２２Ｂが、１番目のＢカラム線ＣＬｂ１に内部線によって接続されている。
画素トリオ（画素部２１）の１行目の行配列においては、他の画素部２１も同様な接続となっている。よって、色ごとの発光素子の発光可能な数（割合）は、同じ行では一定となっている。
２行目では、接続先のカラム線ＣＬが２番目（ＣＬｇ２,ＣＬｒ２,ＣＬｂ２）となっているが、これが同一行内で繰り返され、色ごとに発光可能な素子数の割合は一定となっている。
緑(Ｇ)赤(Ｒ)青(Ｂ)でカラム線ＣＬ数が異なると、列方向において独立したデータ信号に応じて発光可能な素子数が異なってくる。つまり、緑(Ｇ)のカラム線の数が１８で最も大きいため、その割合と同じ割合で同一列（カラム）内で発光可能な素子数が最も多い。一方、青(Ｂ)のカラム線の数が６で最も小さいため、その割合と同じ割合で同一列（カラム）内で発光可能な素子数が最も少ない。赤(Ｒ)については両者の間の数で発光可能な素子数が決められる。
一方、図４において、行走査線ＲＳＬは、便宜上太い配線で示しているが、これらは実際の配線が太いこととは無関係である。図４における配線の太さは配線数の粗密を表している。つまり、行走査線ＲＳＬは、カラム線ＣＬに比べて配線スペースに余裕があることを示す。
発光素子２２ＧはＧ用のＲＳＬｇ１に接続され、発光素子２２ＲはＲ用のＲＳＬｒ１に接続され、発光素子２２ＢはＢ用のＲＳＬｂ１に接続されている。これら３本の行走査線ＲＳＬは同一行で共用されるが、異なる行では共用されない（別の配線が用いられる）。
図３のドライバ構成で、所定のパルス幅Ｗｐのパターン信号が活性化して、色ごとの行走査線ＲＳＬを接地するように制御する。この制御は、図１に示す色ごとに３つのスキャンドライバ１４Ｇ,１４Ｂ,１４Ｒで同時に行われる。このとき、例えば、後述するように必要な点灯時間がＲＧＢ＝４：８：３の場合、このパルス幅Ｗｐもスキャンドライバ１４Ｇ,１４Ｂ,１４Ｒで４：８：３の割合となる。この点灯時間は、例えばクロックの倍数で規定され、上記例では、赤(Ｒ)のパルス幅が４クロック分、緑(Ｇ)のパルス幅が８クロック分、青(Ｂ)のパルス幅が２クロック分となる。
＜４．色ごとのカラム線配置割合＞
このＲＧＢ＝４：８：３の割合は、以下の意味をもつ。
例えば、１８インチで同時に２ラインを点灯した場合、ＲＧＢのＬＥＤ各画素に流す適正電流は、ＲＧＢ＝４：８：２程度である。これは、“Ｇ”“Ｂ”のＬＥＤ（発光素子２２）を構成するＩｎＧａＮ系素子の発光波長と効率に起因するものである。似たようなチップサイズでの青(Ｂ)に対する緑(Ｇ)の効率の改善は難しく、また緑(Ｇ)の輝度不足を投入電流で増やそうとしても、電流対輝度の飽和特性があるため、効率の低下や信頼性の低下を招くために好ましくない。ここでＲＧＢ＝４：８：２の割合をカラム線ＣＬの配線数の割合としてもよいが、さらに望ましくは、例えば可視感度に適合するように、この割合を微調整するとよい。
緑(Ｇ)に対して青(Ｂ)に投入する電流が半分以下であるが、青(Ｂ)には緑(Ｇ)と同レベルの電流を流すことが可能である。赤(Ｒ)に関しては、ＧａＡｓ系素子で直接の関係はないが、パッシブ駆動でパルス的点灯であるため、電流を増やすことは可能である。
この様な素子の特性を利用して、ＲＧＢ全てを同じ電流で駆動した場合、夫々の電流対輝度特性から、必要な点灯時間は、ＲＧＢ＝４：８：３となる。ここで必要な点灯時間とは、視感度特性を損ねないように適合する相対時間のことを意味する。
つまり、従来（特許文献２や後述する比較例）は、画面サイズが大きくなって表示輝度が下がる（画面が暗くなる）場合に、ＲＧＢ比率を同じ比率だけ大きくするように表示輝度を変化させているが、これでは視感感度のＲＧＢの割合と、表示画像のＲＧＢ比率のバランスが崩れて色品質が保てない。そのような観点から、ＲＧＢ＝４：８：３の割合が決められる。
前述したように、このＲＧＢ＝４：８：３の割合に対応して、同一列（カラム）内で、データ信号に応じて固有の輝度で点灯可能な発光素子数もＲＧＢ＝４：８：３と同じ割合になる。一方、同一行で点灯する色ごとの素子数は一定であるため、例えば図４の場合の最大の色ごとのカラム配線数１８と同じ１８行ごとの行走査駆動を行うとする。そのとき、データ信号に応じて固有の輝度で点灯可能な発光素子数もＲＧＢ＝４：８：３となる。行走査は、これを繰り返して１フレーム画面を表示する制御であるため、１画面内の色の割合もＲＧＢ＝４：８：３が保たれたままとなる。しかも、この比率を保ったままカラム数の本数を増減することで画面全体の輝度が変えられる。
このようにカラム線ＣＬの色ごとの割合を変化させることの効果を、以下、比較例との対比で示すと分かりやすい。
＜５．比較例＞
線順次で複数ラインを同時に光らせる方法で、本発明が非適用な比較例を説明する。この比較例は、基本的に前述した特許文献２の駆動方法に対応する。
［第１比較例］
図５に、第１比較例の基本的な画素アレイの構成図を示す。
たとえば、１８インチ型のＦＨＤパネルで、ＲＧＢのＬＥＤを１９２０×１０８０＝２０７万キット並べたパッシブ駆動の画像表示装置を例とする。図６では、ＲＧＢに対応する３キットのサブ画素からなる画素（画素トリオ）が３×４だけ配列された部分を示している。
このＲＧＢの各色を発光する１つのＬＥＤチップの大きさが、例えば５０[μｍ□]程度である。第１比較例では、ＬＥＤチップや駆動電流の大きさにもよるが、必要な輝度を得るために、同時に２ラインを点灯する場合を示す。
このようにパッシブ駆動でＬＥＤを同時複数ライン点灯する場合、ＲＧＢ画素トリオごとに複数ライン駆動のために独立なカラム配線が必要である。すなわち、ＲＧＢ（３本）と同時ライン点灯数（たとえば２本）を掛けた数字（３×２＝６）分、カラム配線が必要になる。この場合、１８インチのＦＨＤの画素では、画素ピッチ間距離が、２０８[μｍ]程度であり、５０[μｍ□]のサイズのＲＧＢのＬＥＤを縦方向に密接配列して、画素サイズを幅で７０[μｍ]、高さで１５０[μｍ]とした場合、同一平面上に配線できる横方向のスペースは、１３８[μｍ]以下となる。そこに６本分のカラムラインを配線する場合、ライン＆スペース（Ｌ／Ｓ）数が１１（ライン６本、スペース５個）で、１３８を１１で割ると、（Ｌ／Ｓ）＝１２.５[μｍ]となるため、これ以下の配線となる。
［第２比較例］
図６に、第１比較例の基本的な画素アレイの構成図を示す。
第２比較例では、同じＬＥＤ画素サイズで、大型サイズのパネルを作製するとする。たとえば１８インチの３倍の５４インチを作製する場合、ＬＥＤの駆動電流を同じにして輝度を得ようとすると、画サイズは３倍だが面積が９倍となるため、同時点灯ライン数を、１８インチの９倍（３×２×９＝５４）のカラム配線が必要になる。
５４インチの画素ピッチは３倍の６２３[μｍ]であり、画素サイズが同じであれば、同一平面上に配線できるスペースは画素サイズ比率よりは幾分広がるが、面積比率では拡大しない。
実際に、画素トリオ（画素部２１）のサイズが幅７０[μｍ]×高さ１５０[μｍ]のままだとしても、横方向の配線スペースは、５５３[μｍ]以下となり、そこに５４本のカラム配線を引こうとすると、ライン＆スペース（Ｌ／Ｓ）が５.１[μｍ]以下の配線にする必要がある。
５４インチの有効画面幅である１１９５[ｍｍ]全体にわたって、（Ｌ／Ｓ）を５.１[μｍ]以下の配線パターンを形成するためには、製造装置も限定され、装置自体も高価なものになるばかりでなく、製造歩留まりなどの点でも不利である。
また、１１９５[ｍｍ]の画面幅で１画素あたり５４本の線を取り出すには５４×１９２０＝１０３６８０本の引き出し線が必要となり、１列配置の接続パッドの場合、１１.５[μｍ]ピッチとなる。そのため、実際には、４列配置以上にしてＡＣＦ（異方性導電膜）により取出し構造が必要となる。その場合、４６[μｍ]ピッチ以上のパッド配列とする必要があるが、列間の幅を取る必要から、有効画面外の幅、所謂「額縁」がかなり大きなものになってしまう。
また、上記第１および第２比較例では、可視感度バランスから崩れた表示輝度の向上となってしまう。
＜６．比較例に対する本実施形態の効果＞
本実施形態では、前述したＲＧＢ＝４：８：２の割合を基に、例えば表示画面の輝度を２倍にしたい場合は、パネルの必要な輝度を得るために緑(Ｇ)は同時点灯ライン数を２×９＝１８本のままとし、赤(Ｒ)は２×９×(４／８)＝９本、青(Ｂ)は２×９×（３／８)＝６本となり、１８＋９＋６＝３３本のカラム線があればよく、５４本（前記比較例参照）から大幅に減らすことができる。
この場合、５５３[μｍ]の横方向配線スペースに３３本引くためには（Ｌ／Ｓ）＝８.５[μｍ]あればよく、配線プロセス作成の方法を幾つか選択することが可能となる。また、引き出し線についても、３３×１９２０＝６３３６０本となり、１列配置の接続パッドの場合に１８.９[μｍ]で、２列配置で３９[μｍ]ピッチパッドとなり量産可能なレベルとなる。
ＲＧＢで同時駆動ライン数を変えるためには、同じ駆動ライン数ではＲＧＢ共に共通であった行走査線ＲＳＬを、ＲＧＢそれぞれに分離する必要がある。
同じ駆動ライン数の場合には、水平ライン数と同じ、１０８０本の行走査線ＲＳＬが必要だったが、ＲＧＢを分離する場合にはその３倍の行走査線ＲＳＬが必要になる。
しかしながら、行走査線ＲＳＬの増加数はカラム線ＣＬの削減数に比べると、無視できる程度であり、また配線ピッチ、パッドピッチも十分対応できる範囲の増加である。
たとえば、５４インチにおいて、行走査線ＲＳＬが色間で共通の場合のパッドピッチは６２３[μｍ]で、３倍になっても２０８[μｍ]であり全く問題ない。
このように、ＲＧＢ素子の各特性に合わせて同時駆動ライン数を最適化すると、配線ルールが容易になるばかりでなく、カラムドライバ（図２のドライバ４４）の数も減らすことができる。
ドライバ４４は、１つのドライバ当たり９６０ｃｈで同時にカラム駆動できる場合に、必要なドライバ数が１０８から、本実施形態では６６に減らすことができる。一方でロウドライバ（図３のスキャンドライバ６２）は大きな電流を扱うため、１つのドライバ当たり１８０ｃｈで行走査線を駆動できるとする。この場合、必要なドライバ数が６から１８に増加することになる。しかし、全体としてはドライバ数が１１４（＝１０８＋６）個が８４（＝６６＋１８）個で済むことになりコストも削減できる。
なお、ＲＧＢ＝４：８：２の割合は、ＬＥＤの材料等に依存したものであり、多種の変更はあり得る。これを可視感度のＲＧＢ比率としたが、その色成分の割合をどのように定義するかで多少の変動はあり得る。
また、ＬＥＤの材料等である色については入力パワーを未だ入れる余裕があり、可視感度も大きく崩れない限り許容範囲がある場合は、ドライバに電流を流す余力があるＲやＢの割合をＧに比べて増やすことができる。その場合、ドライバのオーバヘッド（能力に対する実使用の上限が低く、無駄に生じている余力）が削減でき、その分、コスト低減につながる。
また、色ごとに行走査線ＲＳＬを分離したが、流す電流が小さい赤(Ｒ)と青(Ｂ)に対応する行走査線を共通としてもよい。
以上の構成によれば、ＲＧＢの発光素子を用いて、簡単なパッシブ型の駆動回路で十分な輝度を確保しながら、少ない配線数でパネルを製作する方法を提供することが可能となる。
特に配線数を減らすために、効率の低い緑(Ｇ)のカラム配線数を基準にして、赤(Ｒ)と青(Ｂ)の駆動電流を上げ、その分、赤(Ｒ)と青(Ｂ)のカラム配線数を減らす。また、そのために、緑(Ｇ)と赤(Ｒ)または緑(Ｇ)と青(Ｂ)の間で、もしくは、ＲＧＢともに別々の行走査線ＲＳＬとして、ＲＧＢの同時点灯ライン数を別々とする。
これにより、配線ルールが簡単になり、パネル作製のプロセスや設備が簡略化できると共に、カラムドライバの数を減らすことも可能となり、外部との接続パッドのルール、接続数も減らすことができ、比較的安価に製造可能な画像表示装置を提供することが可能となる。
１…画像表示装置、１１…コントローラ、１２…画素アレイ部（自発光素子パネル）、１３…データドライバ、１４（１４Ｒ,１４Ｇ,１４Ｂ）…スキャンドライバ、２１…画素部、２２Ｒ,２２Ｇ,２２Ｂ…発光素子、４４…データドライバ、６２…スキャンドライバ、ＣＬ…カラム線、ＲＳＬ…行走査線

Claims (13)

  1. ３原色の光を色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有する画素トリオが行方向と列方向にマトリクス配置されている画素アレイと、
    前記画素アレイの列方向に長く、行方向においては対応色ごとに異なる割合で周期的に配置され、それぞれが、同一列に配置された前記画素トリオのカラム内において対応する色を発光する複数の発光素子の一方端に接続されている複数のカラム線と、
    前記画素アレイの行方向に長く少なくとも２色で分離して配置され、それぞれが、対応色を発光する前記発光素子の他方端に接続されている複数の行走査線と、
    を有する自発光素子パネル。
  2. 対応色が異なる前記複数のカラム線に同一の電流を流したときに同時発光される複数行の画素トリオで３原色の発光輝度が、色ごとの発光素子がもつ電流対輝度の特性差に基づいて、前記複数のカラム線の各々が前記画素トリオのカラム内で接続される発光素子の色ごとの数が決められている
    請求項１に記載の自発光素子パネル。
  3. 前記画素トリオにおいて前記発光素子の色ごとの発光面積が同じである
    請求項２に記載の自発光素子パネル。
  4. 前記３原色の赤(Ｒ)を発光する前記発光素子がＧａＡｓ系の化合物半導体ＬＥＤであり、緑(Ｇ)と青(Ｂ)を発光する前記発光素子がＩｎＧａＮ系の化合物半導体ＬＥＤである
    請求項３に記載の自発光素子パネル。
  5. 色ごとの発光素子がもつ電流対輝度の特性差に応じて、対応色が異なる前記複数のカラム線に同一の電流を流したときに同時発光される複数行の画素トリオで３原色の発光輝度が可視感度における色成分の比率と適合するように、前記複数のカラム線の各々が前記画素トリオのカラム内で接続される発光素子の色ごとの数が決められている
    請求項３に記載の自発光素子パネル。
  6. ３原色の光を色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有する画素トリオが行方向と列方向にマトリクス配置されている画素アレイと、
    前記画素アレイの各行において、可視感度における色成分の比率が低い色の発光素子に接続される前記カラム線の本数を当該比率に応じて減らす一方で、同時駆動する色ごとの発光素子数を同じとし、かつ、前記画素アレイの列方向については、画素カラムの１行内で前記複数のカラム線が行方向で前記色成分の比率に対応して配置された割合と同じ割合で各色の発光素子を複数行で同時に発光させる複数行同時発光を、列方向に順次走査することが可能に、前記複数のカラム線と前記複数の行走査線の各々が、対応する発光素子の一方端と他方端に対で接続されたパッシブ駆動配線群と
    を有する自発光素子パネル。
  7. ３原色の光を色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有する画素トリオが行方向と列方向にマトリクス配置されている画素アレイと、
    前記画素アレイの列方向に長く、行方向においては色ごとに異なる割合で周期的に配置され、それぞれが、同一列に配置された前記画素トリオのカラム内において対応する色を発光する複数の発光素子の一方端に接続されている複数のカラム線と、
    前記画素アレイの行方向に長く少なくとも２色で分離して配置され、それぞれが、対応色を発光する前記発光素子の他方端に接続されている複数の行走査線と、
    前記複数のカラム線を、入力データに応じて電流駆動するデータドライバと、
    前記データドライバによって発光素子を流れる電流の経路を前記画素トリオの複数行で同時形成するために、色ごとに異なる数の行走査線を同時駆動し、当該同時駆動の動作を、行方向に順次繰り返すスキャンドライバと、
    を有する画像表示装置。
  8. 前記スキャンドライバは、前記画素アレイの各行において各色同じ割合で前記発光素子を同時発光させ、かつ、画素カラムの１行内で前記複数のカラム線が行方向に配置された前記割合と同じ割合で各色の発光素子を、前記複数の画素トリオの行で同時発光させる複数行同時発光を、列方向に順次走査する
    請求項７に記載の画像表示装置。
  9. 色ごとの発光素子がもつ電流対輝度の特性差に応じて、対応色が異なる前記複数のカラム線に同一の電流を流したときに同時発光される複数行の画素トリオで３原色の発光輝度が可視感度における色成分の比率と適合するように、前記複数のカラム線の各々が前記画素トリオのカラム内で接続される発光素子の色ごとの数が決められている
    請求項８に記載の画像表示装置。
  10. 前記データドライバが、各カラム線を電流駆動する能力が一定である
    請求項９に記載の画像表示装置。
  11. 色ごとの発光素子がもつ電流対輝度の特性差に応じて、対応色が異なる前記複数のカラム線に同一の電流を流したときに同時発光される複数行の画素トリオで３原色の発光輝度が可視感度における色成分の比率と適合するように、前記複数のカラム線の各々が前記画素トリオのカラム内で接続される発光素子の色ごとの数が決められている
    請求項７に記載の画像表示装置。
  12. 前記データドライバが、各カラム線を電流駆動する能力が一定である
    請求項７に記載の画像表示装置。
  13. ３原色の光を色ごとに発光する３つの発光素子を１セット有する画素トリオが行方向と列方向にマトリクス配置されている画素アレイの発光素子を、画素ごとのスイッチを介することなくパッシブ駆動する際に、可視感度における色成分の比率が低い色の発光素子に接続される行方向に長いカラム線の本数を当該比率に応じて減らす一方で、色ごとに同時駆動する発光素子の割合は同じとし、複数列の前記画素トリオに対し、可視感度における前記比率に応じた割合で、同時駆動する発光素子の数を異ならせることで、列方向に長い駆動線の行配線ピッチを緩和する
    自発光素子のパッシブ駆動方法。
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