JP2014077823A - 有機el表示装置 - Google Patents

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【課題】温度変化による輝度変化を小さくすることができる有機EL表示装置を提供する。
【解決手段】制御回路40及び駆動回路20により、複数の走査線35と複数の信号線36の各交点の発光素子34のうちの一発光素子に対して書き込み処理を行うことにより当該一発光素子に電流を流して発光させる。この後、当該一発光素子に対するリセット処理を行う前に、各交点の発光素子34のうちの他の発光素子のリセット処理に同期させて当該一発光素子のリセット処理を行う。これにより当該一発光素子に電流が流れる期間を短くするPWM制御を行う。これによると、PWM制御で発光素子34の見かけの輝度を落とした表示が可能となり、発光素子34の温度変化による輝度変化が小さくなる。
【選択図】図3

Description

本発明は、有機EL表示装置に関する。
従来より、アクティブマトリックスを用いた有機EL表示装置が、例えば特許文献1で提案されている。この従来技術では、記憶コンデンサに電圧を保持し、その保持電圧により有機ELに流れる電流を制御して、100%に近いデューティ係数で有機ELを発光させる技術が示されている。
特開平8−234683号公報
しかしながら、上記従来の技術では、有機EL表示装置におけるアクティブ駆動はDC駆動に近い状態である。DC駆動の場合、有機EL画素を定電流駆動していても環境温度が変化することによって画素の輝度が大きく変化してしまうという問題がある。
これについて、図7〜図9を参照して説明する。まず、図7のように、通常、画素を発光させるためには、1V(垂直同期期間)の間における1H(水平走査期間)の間に選択電圧を選択し、t1時間でリセット電圧により画素のデータの消去を行い、t2時間で書き込み電圧によりデータの書き込みを行う。これにより、発光素子に流れる電流I2はIaとなり、期間t3の間で発光が維持される。
ここで、発光波形は高温時と低温時でその振幅が大きく異なる。つまり、高温時と低温時の輝度比Lha:Llaが大きくなってしまう。発明者らはこの原因について詳しく調べた。
図8には、発光素子に流れる定電流I2[μA/pixel]に対する輝度L[cd/m2]の関係、すなわちDC駆動時のI−L特性が示されている。この図のように、温度がTH℃の場合、定電流I2として電流Iaを流すと画素の輝度LはLhaとなる。一方、温度がTH℃よりも低いTL℃の場合、定電流I2として同じ大きさのIaの電流を流したとしても、その輝度LはLhaよりも小さいLlaとなってしまう。
つまり、高温時も低温時も同じ電流Iaを流しているにも関わらず高温時の輝度はLha、低温時の輝度はLlaとなり、使用する輝度あたりで温度による輝度変化が大きくなってしまう。
図8ではI2が低電流のIa付近を示しているが、大電流であるIb付近の範囲まで見てみると、図9に示されるようにIbのときの輝度はTH℃の高温時はLhb、TL℃の低温時はLlbとなっている。なお、図9において一点鎖線で囲まれた領域は図8に相当する。この図9を見ると、電流Ibのときの温度変化による輝度変化率はLlb/Lhbとなる。一方、図8を見ると、電流Iaのときの温度変化による輝度変化率はLla/Lhaとなる。両方の輝度変化率を比べると、電流がIbのときの輝度変化率が、電流がIaのときの輝度変化率より小さくなる。
したがって、本発明は上記点に鑑み、温度変化による輝度変化を小さくすることができる有機EL表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、マトリクス状に配置された複数の走査線(35)と複数の信号線(36)との各交点に発光素子(34)が形成されている。
また、複数の走査線(35)のうちの一走査線に選択信号を入力すると共に複数の信号線(36)のうち一走査線に交差する一信号線に書き込み信号を入力する書き込み処理を行うことにより一走査線と一信号線の交点に形成された一発光素子に電流を流して発光させ、一走査線に選択信号を入力すると共に一信号線にリセット信号を入力するリセット処理を行うことにより一発光素子に流す電流を停止させる通常制御を行う制御手段(20、40)を備えている。
そして、制御手段(20、40)によって各交点の発光素子(34)を発光させることにより画像表示を行う有機EL表示装置であって、以下の点を特徴としている。
すなわち、制御手段(20、40)は、各交点の発光素子(34)のうちの一発光素子に対して書き込み処理を行うことにより当該一発光素子に電流を流して発光させた後、当該一発光素子に対するリセット処理を行う前に、各交点の発光素子(34)のうちの他の発光素子のリセット処理に同期させて当該一発光素子のリセット処理を行うことにより当該一発光素子に電流が流れる期間を短くするPWM制御を行うことを特徴とする。
これによると、PWM制御で発光素子(34)の見かけの輝度を落とした表示を行うことができる。このため、発光素子(34)の温度変化による輝度変化を小さくすることができる。
請求項2に記載の発明では、一発光素子によって構成された画素の温度の範囲がTL℃からTH℃であり、TL℃のときの画素の輝度をLlcとすると共にTH℃のときの画素の輝度をLhcとしたときの輝度変化率をLlc/Lhcとする。そして、輝度変化率Llc/Lhcが許容輝度変化率以下となるように一発光素子に流れる電流が設定され、さらにデューティをkとすると画素の実際の見かけの輝度がLhc/kとなるようにデューティkが設定されていることを特徴とする。
これにより、画素において、温度変化による輝度変化率を許容量以下に抑えることができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態に係る有機EL表示装置のブロック図である。 有機ELパネルにおける発光素子を駆動する回路を示した図である。 他の発光素子に係るリセット処理に同期させてPWM制御する動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第2実施形態に係るデューティ比を説明するための図である。 第2実施形態において、発光素子に流れる電流と温度の違いによる輝度との関係を示した図である。 第2実施形態において、調光率とデューティ比との関係を示した図である。 課題を説明するための図である。 課題を説明するための図である。 課題を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1に示されるように、有機EL表示装置は、電源回路10と、駆動回路20と、有機ELパネル30と、制御回路40と、を備えて構成されている。
電源回路10は、駆動回路20および制御回路40をそれぞれ駆動するための一定電圧を生成するものである。すなわち、電源回路10は、外部電源から入力した電圧から、駆動回路20や制御回路40で必要となる一定電圧を生成し、駆動回路20および制御回路40にそれぞれ出力する。
駆動回路20は、制御回路40から入力される指令に基づいて有機ELパネル30に画像表示を行うものであり、有機ELパネル30に所定の信号を与えるカラムドライバ21および所定の信号を与えるロウドライバ22を備えて構成されている。駆動回路20は、1フレームを所定の周期で駆動表示する。
有機ELパネル30は、画像表示のための画面となるものであり、上記駆動回路20のカラムドライバ21およびロウドライバ22の駆動によって画像表示を行うものである。このような有機ELパネル30には、マトリクス状に配置された複数本ずつ(例えばM本×N本:M、Nは2以上の整数、Mは走査線数、Nは信号線数)の信号線および走査線の各交点に発光素子が形成されている。走査線にはロウドライバ22から信号が与えられ、信号線にはカラムドライバ21から信号が与えられる。
図2に示されるように、有機ELパネル30における1画素は、第1トランジスタ31(T1)、第2トランジスタ32(T2)、キャパシタ33(C)、及び発光素子34(OLED)で構成されている。
第1トランジスタ31及び第2トランジスタ32はそれぞれP型のMOSトランジスタである。第1トランジスタ31のゲートは走査線35(Vscan1)に接続され、ソース(S)は信号線36(Vsig)に接続され、ドレイン(D)は第2トランジスタ32のゲート(G)に接続されている。
第2トランジスタ32のソースは電源(Vcc)に接続され、ドレインは発光素子34に接続されている。発光素子34は陰極電圧(Vcath)に接続されている。また、キャパシタ33は第2トランジスタ32のゲートとソースの間に接続されている。
図2では2つの発光素子34が示されているが、実際には上述のようにマトリクス状に配置された走査線35および信号線36の各交点に発光素子34が形成されている。
上記のような有機ELパネル30の駆動時には、M本の走査線を駆動回路20内のロウドライバ22により周期的に走査しながら、N本の信号線のうち所望の信号線に駆動回路20内のカラムドライバ21から電圧信号を与え、それら走査線および信号線の交点位置に形成された発光素子34を発光させることにより画像表示を行う。
制御回路40は、外部から入力される画像データを処理して有機ELパネル30の駆動指令を上記駆動回路20に出力する回路である。また、制御回路40は、駆動回路20を動作させて有機ELパネル30の発光素子34を発光させるに際し、発光素子34の温度変化による輝度変化を小さくするために電流値を大きくしつつPWM制御をする。これにより、発光素子34の見かけの輝度を落として温度変化による輝度変化を小さくする。制御回路40は、例えばマイクロコンピュータ等で構成されている。
以上が、本実施形態に係る有機EL表示装置の全体構成である。なお、有機ELパネル30、駆動回路20、制御回路40、および電源回路10は例えばモジュール化されている。
次に、1画素の発光素子34を発光させるための動作について、図2及び図3を参照して説明する。発光素子34の発光動作は図1の駆動回路20が制御回路40から受けた指令に基づいて行う。さらに、第2トランジスタ32に流れる電流I2をIbとする。ここで、Lhb/k=Lhaとなるように、電流Ibを設定する。また、図3の時点Ti(i=0,1,..)とTi+1の間の時間はすべて等しく設定する。
まず、信号線36(Vsig)にリセット電圧(V2)と書き込み電圧(V’3)とを所定の周期で印加する。例えば、時点T0から時点T1まではリセット電圧(V2)を印加し、時点T1から時点T2までは書き込み電圧(V’3’)を印加し、これを繰り返す。また、走査線35(Vscan)に選択電圧を印加しているときに、信号線36(Vsig)に印加するリセット電圧/書き込み電圧が有効になる。なお、以下ではリセット電圧をリセット信号とも言う。また、書き込み電圧を書き込み信号とも言う。
最初に、Vscan1の走査線35に係る発光素子34を発光させる。時点T0では、発光素子34に対して走査線35(Vscan1)に選択電圧(0[V])を印加する。これにより、第1トランジスタ31がONし、キャパシタ33に記憶されたデータがリセットされる。また、第2トランジスタ32のゲート−ソース間の電圧差は小さくなるので第2トランジスタ32はOFFし、Vscan1に係る発光素子34に流れる電流I2はI2=0になる。なお、陰極電圧(Vcath)は例えば0[V]、V2は例えばVccと同じ電圧である。
続いて、時点T1で信号線36(Vsig)に書き込み電圧(V’3)を印加すると、当該書き込み電圧(V’3)がキャパシタ33にデータとして書き込まれる。また、第2トランジスタ32がONし、発光素子34にI2=Ibの電流が流れる。これにより、発光波形は所定の輝度となる。このように、一走査線に選択信号を入力すると共に一信号線に書き込み信号を入力することで発光素子34を発光させる処理が書き込み処理である。
この後、時点T2で発光素子34に係る走査線35(Vscan1)に対して非選択電圧(V1)を印加する。これにより、第1トランジスタ31がOFFする一方、第2トランジスタ32のONが継続することで発光素子34が発光し続ける。時点T0から時点T2までの期間が1H(水平走査期間)である。なお、V’3は例えば0[V]≦V’3≦Vcc[V]、V1は例えばVccと同じ電圧である。
ここで、通常制御の発光の場合、時点T2から一定時間経過時すなわち時点T0から1V(垂直同期期間)経過時の時点T(2M)で発光素子(34)に流れる電流を停止し、発光を止める。この場合、一走査線に選択信号を入力すると共に一信号線にリセット信号を入力する。この時点T(2M)におけるリセット処理が通常制御のリセット処理である。
同様に、Vscan2の走査線35に係る発光素子34を発光させる。時点T2では、発光素子34に対して走査線35(Vscan2)に選択電圧(0[V])を印加することで、Vscan2に係る第1トランジスタ31がONし、キャパシタ33のデータがリセットされる。また、時点T3で信号線36(Vsig)に書き込み電圧(V’3)を印加してキャパシタ33にデータを書き込むことで第2トランジスタ32がONし、Vscan2に係る発光素子34にI2=Ibの電流が流れる。これにより、当該発光素子34が発光する。
この後、時点T4でVscan2の走査線35に対して非選択電圧(V1)を印加することでVscan2に係る第1トランジスタ31がOFFし、第2トランジスタ32がONし続けるため、Vscan2に係る発光素子34が発光し続ける。なお、図3では、Vscan2に係る発光素子34の電流波形及び発光波形は省略している。
多数の画素を発光させて有機ELパネル30に画像を表示する場合は、複数の走査線35及び複数の信号線36にそれぞれ所望のタイミングで所望の信号を入力することにより有機ELパネル30の画面全体に所望の画像を表示する。
次に、上記のように各発光素子34を発光させる動作において、1個の発光素子34の発光の際に、他の発光素子34のリセットに同期させることにより当該1個の発光素子34の輝度を落とす動作について説明する。
上述のように、Vscan1の走査線35に係る発光素子34を発光させた後、時点T(2j)から時点T(2j+1)の間に他の発光素子34のリセットに同期させてVscan1の走査線35に選択電圧(0[V])を印加する。これにより、時点T(2j)で選択電圧(0[V])によって第1トランジスタ31がONし、キャパシタ33のデータがリセットされ、第2トランジスタ32はOFFする。このため、時点T(2j)後はVscan1に係る発光素子34に電流が流れず、図3に示すように発光波形も0となる。
このように、Vscan1に係る発光素子34に対する通常制御すなわち1V(垂直同期期間)経過時の時点T(2M)時のリセット処理を行う前に、他の発光素子34のリセット処理に同期させてVscan1に係る発光素子34のリセット処理を行う。このような前倒しのリセット処理によって、発光素子34に電流が流れる期間を短くするPWM制御を行うことができる。
ここで、Vscan1に係る発光素子34の発光は時点T2から時点T(2j)の間は維持される。すなわち、このリセット動作は発光素子34をPWM制御する動作であり、電流大で発光素子34を駆動しながらPWM制御で見かけの輝度を{T(2j)−T1}/{T(2M)−T1}に落としている。ここで、{T(2M)−T1}/{T(2j)−T1}をkと表すと、このリセット動作により輝度を1/kに落としていることとなる。このような駆動方法によると、発光素子34を発光させている時間が短くなるので、温度変化による輝度変化を小さくすることができる。つまり、発光素子34の高温時の輝度Lhbと低温時の輝度Llbとの輝度比がLhb:Llbとなるため、見かけの輝度はLhb/k:Llb/kとなる。電流Iaが有機ELに流れるようにして、1Vほとんどを光らせる従来の発光方法を用いた場合、TH℃からTL℃へ変化した場合の輝度変化は、Lha:Llaとなる。本発明のLhb/k(=Lha):Llb/kと従来方法のLha:Llaを比べた場合、同じ温度変化に対する相対的な輝度変化を小さくすることができる。
また、従来の駆動方法では、有機ELパネル30に長時間同じ表示が出ている状態では、発光画素の温度が上がり、非発光画素の温度と差がつく。このような状態になった後に表示が切り替わると、切り替わり後に同じ輝度で光るべき発光素子のうち、切り替わり前の表示によって温度が高かった画素が明るく光り、切り替わり前の表示によって温度が低かった画素が暗く光ってしまう。しかし、本実施形態に係る駆動方法を用いれば、このような発光素子34の温度変化による輝度の差を小さくすることができる。
そして、時点T(2j+1)の後、Vscan2の走査線35に係る発光素子34についても、他の発光素子34のリセットに同期させてキャパシタ33のデータをリセットすることにより、電流波形を0にする。このように、Vscan2に係る発光素子34についてもPWM制御を行う。
例えば、走査線35の全体がM=480ライン、1行目発光開始後のリセット動作を時点T(240)から時点T(241)のリセット期間と同期させた場合、すなわち、122行目の発光開始前リセット動作と同期させた場合、k=(960−1)/(240−1)≒4.0とすることができる。もちろんこれは一例であり、どのタイミングでリセットを同期させるかについては適宜設定すれば良い。
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、駆動回路20及び制御回路40が特許請求の範囲の「制御手段」に対応する。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、有機ELパネル30に長時間同じ表示をしていて、その後に画像表示が切り替わる場合、画像表示が切り替わった瞬間に複数の発光素子34に対する制御をPWM制御に一時的に変更する。「画像表示の切り替え」とは、現在表示している画像から別の画像に表示を変更することである。これにより、温度変化による輝度変化を小さくすることができる。
そして、画像表示切り替えから所定時間が経過したとき、他の発光素子34のリセットに同期させない通常制御に戻す。言い換えると、発光素子34に電流が流れて発光素子34の温度が一定になったとき、PWM制御から通常制御に制御方法を切り替える。
この例では、「通常制御」は次のような制御をすることを言う。すなわち、期間t3において発光素子34に流れる電流をIa=Ib/kに設定し、走査信号のVscan1における時点T(2j)から時点T(2j+1)の間の選択電圧(0[V])印加をしない図7のような制御方法である。PWM制御は、第1実施形態で述べた方法と同じである。
この場合、制御回路40が所定時間をカウントし、所定時間に達したら駆動回路20に対する制御方法を切り替えることとなる。これにより、表示切り替え後の表示ムラを防止することができ、かつ、省電力化することができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、調光率100%のときのPWM制御のデューティ比(図4参照)を図5及び図6のように決める。
まず、デューティ比は、1周期に対してゼロでない期間の割合である。図4に示されるように、1周期をAとし、Aの期間においてゼロでない期間をBとすると、デューティ比はB/Aである。つまり、Aという1周期におけるBはパルス幅である。
そして、図5に示されるように、TH℃〜TL℃の範囲で許容される輝度変化率をRacとすると、発光素子34に流れる電流I2[μA/pixel]がIcのとき、IcはRac=Llc/Lhcとなる電流値である。また、図6に示されるように、調光率100%のときの目標表示輝度をLrとすると、PWMデューティ比上限値Bc/AcはBc/Ac=Lr/Lhcとなる。
上記のように、発光素子34に流れる電流、目標表示輝度、及び、調光率100%のときのPWM制御のデューティ比を決めると、それ以下の調光率を、PWM制御のデューティ比を下げていくことで達成でき、かつ、0〜100%の調光率すべてにおいて有機ELパネル30における表示切替後の表示ムラを防止することができる。また、温度による輝度変化を許容される輝度変化率以下にすることができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された有機EL表示装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、制御回路40及び駆動回路20は上述のように通常制御を行うことができるが、PWM制御のみを行っても良い。
10 電源回路
20 駆動回路(制御手段)
30 有機ELパネル
34 発光素子
35 走査線
36 信号線
40 制御回路(制御手段)

Claims (3)

  1. マトリクス状に配置された複数の走査線(35)と複数の信号線(36)との各交点に発光素子(34)が形成されており、
    前記複数の走査線(35)のうちの一走査線に選択信号を入力すると共に前記複数の信号線(36)のうち前記一走査線に交差する一信号線に書き込み信号を入力する書き込み処理を行うことにより前記一走査線と前記一信号線の交点に形成された一発光素子に電流を流して発光させ、前記一走査線に前記選択信号を入力すると共に前記一信号線にリセット信号を入力するリセット処理を行うことにより前記一発光素子に流す電流を停止させる通常制御を行う制御手段(20、40)を備え、
    前記制御手段(20、40)によって前記各交点の発光素子(34)を発光させることにより画像表示を行う有機EL表示装置であって、
    前記制御手段(20、40)は、前記各交点の発光素子(34)のうちの一発光素子に対して前記書き込み処理を行うことにより当該一発光素子に電流を流して発光させた後、当該一発光素子に対する前記リセット処理を行う前に、前記各交点の発光素子(34)のうちの他の発光素子のリセット処理に同期させて当該一発光素子のリセット処理を行うことにより当該一発光素子に電流が流れる期間を短くするPWM制御を行うことを特徴とする有機EL表示装置。
  2. 前記一発光素子によって構成された画素の温度の範囲がTL℃からTH℃であり、前記TL℃のときの前記画素の輝度をLlcとすると共に前記TH℃のときの前記画素の輝度をLhcとしたときの輝度変化率をLlc/Lhcとすると、
    前記輝度変化率Llc/Lhcが許容輝度変化率以下となるように前記一発光素子に流れる電流が設定され、さらにデューティをkとすると前記画素の実際の見かけの輝度がLhc/kとなるように前記デューティkが設定されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置。
  3. 前記制御手段(20、40)は前記画像表示を切り替える場合、前記複数の発光素子(34)に対して、当該画像表示の切り替え前は前記通常制御を行い、当該画像表示の切り替え後は前記PWM制御を行い、さらに、前記画像表示の切り替えから所定時間の経過後は前記通常制御に戻す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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