JP2015043030A - 表示装置、および、表示方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光素子に駆動電流を供給する画素回路でのパネル温度上昇による有機EL素子およびトランジスタ素子特性の変化によって画質が変化するのを抑えることが可能な表示装置の提供。
【解決手段】発光素子に駆動電流を供給するトランジスタを含む複数の画素回路と、画素回路と同一構成でかつ発光素子に駆動電流供給動作を行わない複数のダミー画素と、複数の走査線のいずれか1つを選択対象として選択する選択ドライバと、選択ドライバの駆動を制御する制御部とを備える。階調表示動作と、非階調表示動作と、トランジスタの特性を検出する検出動作とをこの順に繰り返し、検出動作によって得られた検出結果を用いて階調表示電圧を補正する。
【選択図】図1
【解決手段】発光素子に駆動電流を供給するトランジスタを含む複数の画素回路と、画素回路と同一構成でかつ発光素子に駆動電流供給動作を行わない複数のダミー画素と、複数の走査線のいずれか1つを選択対象として選択する選択ドライバと、選択ドライバの駆動を制御する制御部とを備える。階調表示動作と、非階調表示動作と、トランジスタの特性を検出する検出動作とをこの順に繰り返し、検出動作によって得られた検出結果を用いて階調表示電圧を補正する。
【選択図】図1
Description
本開示の技術は、トランジスタを通じて駆動電流が供給される発光素子を備える表示装置、および、表示方法に関する。
マトリクス状に配置された複数のエレクトロルミネッセンス素子(EL素子)を走査線の走査によって順次駆動する表示装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1に記載の表示装置では、1つの走査線に接続される複数の有機EL素子への駆動電流の供給が、有機EL素子ごとの2つのトランジスタである電流制御トランジスタとサンプリングトランジスタとによって制御される。そして、サンプリングトランジスタが導通状態に切り替わるごとに、電流制御トランジスタのゲート‐ソース間には、表示データに応じたレベルで電圧が印加される。これによって、電流制御トランジスタのゲート‐ソース間電圧に基づくドレイン電流が駆動電流として有機EL素子に供給され、発光輝度の階調が有機EL素子ごとに制御される。
しかしながら、有機EL表示装置のような発光素子は環境温度および自らの発光による発熱も伴いパネル温度が上昇することで有機EL素子の特性劣化が加速されてしまうという問題が生じる。またアクティブマトリクス駆動をおこなう場合は、この温度上昇によるトランジスタの特性劣化も加速されてしまうという問題がある。
本開示の技術は、発光素子に駆動電流を供給する画素回路でのパネル温度上昇による有機EL素子およびトランジスタ素子特性の変化によって画質が変化することを抑えることが可能な表示装置を提供することを目的とする。
本開示の技術は、発光素子に駆動電流を供給する画素回路でのパネル温度上昇による有機EL素子およびトランジスタ素子特性の変化によって画質が変化することを抑えることが可能な表示装置を提供することを目的とする。
本開示における表示装置の一態様は、発光素子に駆動電流を供給するトランジスタを含む複数の画素回路と、パネル温度制御用途で前記画素回路と同一構成のダミー画素回路と、複数の走査線のいずれか1つを選択対象として選択する選択ドライバと、前記選択ドライバの駆動を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、階調表示動作と非階調表示動作と検出動作とをこの順に繰り返す。前記階調表示動作では、各走査線を順に選択させ、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて階調表示電圧を印加して前記発光素子を階調表示状態にする。前記非階調表示動作では、各走査線を順に選択させ、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて非階調表示電圧を印加して前記発光素子を非階調表示状態にする。前記検出動作では、前記非階調表示状態にて前記複数の走査線の一部を選択させ、前記選択対象に接続された前記画素回路に対しデータ線を通じて前記トランジスタの特性を検出する。そして、前記検出動作による検出結果を用いて前記階調表示電圧を補正する。
本開示における表示方法の一態様は、発光素子に駆動電流を供給するトランジスタを含む複数の画素回路が接続された複数の走査線のいずれか1つを選択対象として設定する。そして、階調表示動作と非階調表示動作と検出動作とを、この順に繰り返す。階調表示動作では、各走査線を順に選択し、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて階調表示電圧を印加して前記発光素子を階調表示状態にする。非階調表示動作では、各走査線を順に選択し、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて非階調表示電圧を印加して前記発光素子を非階調表示状態にする。検出動作では、前記非階調表示状態にて前記複数の走査線の一部を選択させ、前記選択対象に接続された前記画素回路に対しデータ線を通じて前記トランジスタの特性を検出する。この際に、表示画素用の画素回路に対しては前記検出動作によって得られた検出結果を用いて前記階調表示電圧を補正する。ダミー画素に関しても同様の検出動作を行うが表示のための駆動動作は行わない。駆動によるバイアス負荷による測定変動が生じないようにする。
上記構成によれば、各表示用画素回路においてはトランジスタの特性が検出動作によって検出され、画素回路に供給される階調表示電圧が検出結果に基づいて補正される。それゆえに、トランジスタの特性が変動したときに、トランジスタの特性の変動に合わせて階調表示電圧が補正される。結果として、トランジスタの特性が変動することによって画質が変動すること、ひいては、トランジスタの特性が変動することによって画質が劣化することが抑えられるとともに、温度制御用の画素回路においてトランジスタの温度特性を測定することになるためその測定値から温度制御としてのデータ電圧補正動作も可能となる。
また、階調表示動作と非階調表示動作と検出動作とがこの順に繰り返されるため、環境温度変化が大きい移動体に組み込まれるディスプレイなどの場合など階調表示動作のタイミングと検出動作のタイミングとの時間差が短くなる。したがって、トランジスタの温度特性が短い期間で大きく変るときに、効果的な温度制御が可能となる。
上記構成によれば、ダミー画素の配置は、例えば表示画素の走査線の上下に測定用走査線として追加してもよいし、表示外のデータ線を配置してそのデータ線には表示データを印加しない以外は全く表示画素と同様の駆動を行ってもよい。さらには、ダミー画素にはEL素子を形成していてもよいし形成していなくてもよい。
また、トランジスタの特性の変動が、トランジスタの製造過程やトランジスタの動作温度に依存するとき、その変動の程度は、相互に異なる複数の画素回路間において近くなる場合がある。そのため、1つの画素回路に対してそれの階調表示電圧が補正される際には、他の画素回路における検出結果が用いられる場合もある。この点で、上述の構成であれば、検出対象の範囲が広がるため、1つの画素回路に対してそれの階調表示電圧が補正される際には、その補正に用いられる検出結果の候補が増える。結果として、トランジスタの特性の変動が相互に近しいと想定される画素回路間での検出結果の共有が可能にもなるため、階調表示電圧の補正の精度を高めることが可能にもなる。トランジスタの温度特性変化は環境温度によるのでひとつの画素回路に対する測定結果ではなくダミー画素全ての測定結果を平均した値を代表値として検出することができる。また、エリア毎に複数の測定データを検出値とすることもできる。
本開示における表示装置の他の態様では、前記制御部は、1回の前記検出動作における前記選択対象の本数を1本に設定する。
本開示における表示装置の他の態様では、前記制御部は、1回の前記検出動作における前記選択対象の本数を1本に設定する。
本開示の表示装置における他の態様では、前記選択ドライバは、前記複数の走査線の中で前記選択対象の候補を順に切り替える。そして、前記制御部は、前記階調表示動作における前記切り替えの周期、および、前記非階調表示動作における前記切り替えの周期よりも、前記検出動作における前記切り替えの周期を短くする。
上記構成によれば、1本の走査線が選択対象として選択される際に、選択対象の候補の切り替えが複数の走査線の中で順に進められる。この際に、検出動作における切り替えの周期は、他の動作における切り替えの周期よりも短いため、特定の選択対象が選択されるまでに必要とされる時間は、他の動作と比較して短くなる。結果として、1回の検出動作に必要とされる時間が短くなるため、検出動作に必要とされる時間によって非表示状態が必要以上に長くなることがさらに抑えられる。
本開示の表示装置によれば、発光素子に駆動電流を供給する画素回路での素子特性の変化によって画質が変化することが抑えられるとともに発光素子に駆動電流を供給する画素回路でのパネル温度上昇による有機EL素子およびトランジスタ素子特性の変化によって画質が変化することを抑えることができる。
(第1の実施形態)
図1〜図20を参照して第1の実施形態における表示装置について説明する。
図1〜図20を参照して第1の実施形態における表示装置について説明する。
本実施形態の表示装置は、アクティブマトリクス駆動方式を用い、発光素子としての有機EL素子を発光させる。表示装置における1つのフレームの表示動作は、表示データに基づく画像が表示される階調表示動作と、黒色の画像が表示される非階調表示動作とから構成される。この際に、非階調表示動作が行われる期間では、特定の走査線に接続される複数の画素の各々に対し、画素回路に含まれる電流制御トランジスタのしきい値電圧に関する電圧が検出され、表示データに基づいて印加される画素回路への表示用電圧は、しきい値電圧およびその温度依存性に関する検出結果を用いて補正される。すなわち、1つのフレームが表示される期間には、階調表示動作と非階調表示動作とが交互に繰り返される表示動作と、しきい値電圧に関する電圧を検出するしきい値検出動作とが含まれる。以下では、これらの表示動作としきい値検出動作とを中心に説明する。
[表示装置の構成]
図1を参照して、表示装置の全体構成について説明する。
図1に示されるように、表示パネル10には、複数の画素Pxがm行×n列のマトリクス状に配置されている。mは1以上の整数であり、また、nも1以上の整数である。複数の画素Pxの各々には、1つの有機EL素子とその有機EL素子に駆動電流を供給する1つの画素回路とが配置されている。
図1を参照して、表示装置の全体構成について説明する。
図1に示されるように、表示パネル10には、複数の画素Pxがm行×n列のマトリクス状に配置されている。mは1以上の整数であり、また、nも1以上の整数である。複数の画素Pxの各々には、1つの有機EL素子とその有機EL素子に駆動電流を供給する1つの画素回路とが配置されている。
複数の画素Pxの各々は、行方向に沿って延びるm本の走査線Lsと、列方向に沿って延びるn本のデータ線Ldとが平面視にて交わる点(交点)付近に配置されている。行方向に沿って並ぶn個の画素Pxの各々は、共通する1本の走査線Lsと、共通する1本の電源線Laとに接続されている。列方向に沿って並ぶm個の画素Pxの各々は、共通する1本のデータ線Ldに接続されている。
m本の走査線Lsの各々は選択ドライバ回路20に接続され、m本の電源線Laの各々は電源ドライバ30に接続され、n本のデータ線Ldの各々はデータドライバ回路40に接続されている。選択ドライバ回路20、電源ドライバ30、および、データドライバ回路40の各々は、制御部50によって駆動される。制御部50は、中央処理装置や記憶部を有するマイクロコンピューターを中心に構成され、制御部50に入力される画像データを用いて表示データを生成する。
選択ドライバ回路20は、例えば、シフトレジスタやバッファ等から構成される。選択ドライバ回路20は、制御部50からの制御信号に応じ、ハイレベルである選択電圧VgHとローレベルである非選択電圧VgLとのいずれかを走査線Lsごとに印加する。選択ドライバ回路20は、選択電圧VgHの印加される走査線Lsを選択対象として設定し、選択対象の候補を1行目の走査線Lsから最終行であるm行目の走査線Lsまで順に切り替える。
電源ドライバ30は、例えば、シフトレジスタやバッファ等から構成される。電源ドライバ30は、制御部50からの制御信号に応じ、ハイレベルである駆動電圧ELVDDとローレベルである書き込み電圧WDVSSとのいずれかを各電源線Laに印加する。電源ドライバ30は、駆動電圧ELVDDの印加の対象行を1行目の電源線Laから最終行であるm行目の電源線Laまで走査線Lsの選択に合わせて切り替える。
データドライバ回路40は、階調表示動作において、制御部50から入力される制御信号に応じ、階調表示用の表示データに基づく表示用電圧Vdを階調表示電圧としてデータ線Ldごとに生成する。データドライバ回路40は、制御部50から入力される制御信号に応じ、n本のデータ線Ldの各々に対し一斉に階調表示用の表示用電圧Vdを印加する。
データドライバ回路40は、非階調表示動作において、制御部50から入力される制御信号に応じ、表示用電圧Vdを非階調表示電圧としてデータ線Ldごとに生成する。データドライバ回路40は、制御部50から入力される制御信号に応じ、n本のデータ線Ldの各々に対し一斉に非階調表示用の表示用電圧Vdを印加する。
データドライバ回路40は、しきい値検出動作において、制御部50から入力される制御信号に応じ、n本のデータ線Ldの各々に対し一斉に共通する検出用電圧Vmを印加する。データドライバ回路40は、制御部50から入力される制御信号に応じ、n本のデータ線Ldの各々の電圧の検出結果を1本目のデータ線Ldから順に制御部50へ出力する。
[制御部50の構成]
図2を参照して制御部50の構成について説明する。
図2に示されるように、調整部51は、調整部51に入力される画像データを画素Pxごとの階調データとして取り扱う。調整部51は、画素Pxごとの階調データに各種の調整を行うためのルックアップテーブルと、調整部51に入力される画像データとを用い、画素Pxごとの階調データに対し、ガンマ補正、初期輝度調整、色度調整等の各種の調整を行う。
図2を参照して制御部50の構成について説明する。
図2に示されるように、調整部51は、調整部51に入力される画像データを画素Pxごとの階調データとして取り扱う。調整部51は、画素Pxごとの階調データに各種の調整を行うためのルックアップテーブルと、調整部51に入力される画像データとを用い、画素Pxごとの階調データに対し、ガンマ補正、初期輝度調整、色度調整等の各種の調整を行う。
データ記憶部52は、複数の画素Pxの各々に対応づけられたm行×n列の記憶領域を備えている。データ記憶部52は、画素Pxごとのしきい値電圧Vthに関するデータである検出データDoutをデータドライバ回路40から入力する。データ記憶部52は、データ記憶部52に入力された画素Pxごとの検出データDoutをその画素Pxが対応づけられた記憶領域に記憶する。データ記憶部52は、画素Pxごとの検出データDoutが入力されるごとに、その画素Pxに対応づけられた検出データDoutを更新する。
補正部53は、データ記憶部52に記憶された画素Pxごとの検出データDoutと、調整部51から入力される画素Pxごとの階調データとを読み込む。補正部53は、画素Pxごとの階調データに対し、画素Pxごとの検出データDoutに基づく加減演算を施して画素Pxごとの表示データDinとしての出力を生成し、表示データDinをデータドライバ回路40へ出力する。
クロック生成部54は、データシフトクロック信号Clkd、表示用シフトクロック信号Clks、および、検出用シフトクロック信号Clkrを生成する。クロック生成部54は、データシフトクロック信号Clkdをデータドライバ回路40へ出力し、表示用シフトクロック信号Clksと検出用シフトクロック信号Clkrとを相互に異なるタイミングで選択ドライバ回路20へ出力する。
データシフトクロック信号Clkdは、画素Pxごとの表示データDinが補正部53からデータドライバ回路40に入力されるタイミングを定める。データドライバ回路40は、データシフトクロック信号Clkdが立ち上がるごとに、1列目の画素Pxに対応する表示データDin、2列目の画素に対応する表示データDin、…、n列面の画素Pxに対応する表示データDinの順に、画素Pxごとの表示データDinを入力する。データドライバ回路40は、データシフトクロック信号Clkdのクロック周期で、画素Pxごとの表示データDinをその画素Pxの接続されたデータ線Ldに対応づける。
表示用シフトクロック信号Clksは、階調表示動作において、選択対象の候補の切り替わる周期を定める。また、表示用シフトクロック信号Clksは、非階調表示動作において、これもまた選択対象の候補の切り替わる周期を定める。選択ドライバ回路20は、表示用シフトクロック信号Clksが立ち上がるごとに、1行目の走査線Ls、2行目の走査線Ls、…、m行目の走査線Lsの順に、走査線Lsを1本ずつ選択する。表示用シフトクロック信号Clksのクロック周期である表示用クロック周期は、データシフトクロック信号Clkdのクロック周期よりも十分に長い。例えば、表示用クロック周期は、データシフトクロック信号Clkdのクロック周期のn倍である。
検出用シフトクロック信号Clkrは、しきい値検出動作において、選択対象の候補の切り替わる周期を定める。選択ドライバ回路20は、検出用シフトクロック信号Clkrが立ち上がるごとに、1行目の走査線Ls、2行目の走査線Ls、…、m行目の走査線Lsの順に、選択電圧VgHの印加される候補を1本ずつ切り替える。検出用シフトクロック信号Clkmのクロック周期である検出用クロック周期は、表示用クロック周期よりも十分に短い。
例えば、検出用クロック周期は、データシフトクロック信号Clkdのクロック周期と同じである。そして、選択ドライバ回路20は、階調表示動作では、選択電圧VgHの印加される候補を表示用クロック周期で走査し、非階調表示動作でも、選択電圧VgHの印加される候補を表示用クロック周期で走査する。一方で、しきい値検出動作では、表示用クロック周期よりも短い検出用クロック周期で、選択電圧VgHの印加される候補を走査する。
検出用シフトクロック信号Clkrは、ハイレベルとローレベルとが検出用クロック周期で繰り返されるなかに、ローレベルがしきい値検出期間だけ維持されるシフト待機部分を含む。シフト待機部分の出力されるタイミングは、検出用シフトクロック信号Clkrの出力される機会ごとに、すなわち、しきい値検出動作が行われるごとにシフトする。
例えば、今回のしきい値検出動作では、検出用シフトクロック信号Clkrにて、ハイレベルとローレベルとが検出用クロック周期でq回繰り返され(1≦q≦m)、その後に、シフト待機部分が出力される。一方で、次回のしきい値検出動作では、検出用シフトクロック信号Clkrにて、ハイレベルとローレベルとがq+1回繰り返され(1≦q≦m)、その後に、シフト待機部分が出力される。これによって、今回のしきい値検出動作では、1本目の走査線Lsからq本目の走査線Lsまでが、選択対象の候補として検出用クロック周期で順に切り替わる。そして、しきい値検出期間が経過した後に、再び、q+1本目の走査線Lsからm本目の走査線Lsまでが、選択対象の候補として検出用クロック周期で順に切り替わる。また、次回のしきい値検出動作では、1本目の走査線Lsからq+1本目の走査線Lsまでが、選択対象の候補として検出用クロック周期で切り替わる。そして、しきい値検出期間が経過した後に、再び、q+2本目の走査線Lsからm本目の走査線Lsまでが、選択対象の候補として検出用クロック周期で走査される。
パルス生成部55は、スタートパルス信号SP1、ラッチパルス信号LP、スタートパルス信号SP2、および、マスクパルス信号MPを生成する。パルス生成部55は、スタートパルス信号SP1とラッチパルス信号LPとをデータドライバ回路40へ出力する。パルス生成部55は、スタートパルス信号SP2とマスクパルス信号MPとの各々を選択ドライバ回路20とクロック生成部54とへ出力する。
スタートパルス信号SP1は、1行分の表示データDinが補正部53からデータドライバ回路40に入力されるタイミングを制御する制御信号である。データドライバ回路40は、スタートパルス信号SP1が入力されるごとに、1列目の画素Pxに対応する表示データDinからn列目の画素Pxに対応する表示データDinまで、画素Pxごとの表示データDinを1行分だけ入力する。
ラッチパルス信号LPは、1行分の表示データDinがデータドライバ回路40に保持されるタイミングを制御する制御信号である。データドライバ回路40は、ラッチパルス信号LPが入力されるごとに、1列目の画素Pxに対応する表示データDinからn列目の画素Pxに対応する表示データDinまで、1行分の表示データDinを保持する。
スタートパルス信号SP2は、選択対象の候補の切り替えを開始するタイミングを制御する制御信号である。選択ドライバ回路20は、スタートパルス信号SP2が入力されるごとに、選択対象の候補として、1行目の走査線Lsからm行目の走査線Lsまでを順に切り替える。
スタートパルス信号SP2は、選択対象の候補の切り替えに用いられるシフトクロック信号を表示用クロック周期と検出用クロック周期とに切り替える制御信号である。クロック生成部54は、スタートパルス信号SP2を切り替え対象回数だけ入力するごとに、選択対象の候補の切り替えに用いられるシフトクロック信号を表示用クロック周期から検出用クロック周期へ切り替える。
本実施形態では、切り替え対象回数が3回に設定され、クロック生成部54は、スタートパルス信号SP2が3回入力されるごとに、シフトクロック信号のクロック周期を表示用クロック周期から検出用クロック周期へ変更する。これによって、階調表示動作では、m本の走査線Lsが選択対象の候補として表示用クロック周期で順に切り替えられる。非階調表示動作では、まず、m本の走査線Lsが選択対象の候補として表示用クロック周期で順に切り替えられ、その後に、しきい値検出動作では、m本の走査線Lsが選択対象の候補として検出用クロック周期で順に切り替えられる。
マスクパルス信号MPは、選択ドライバ回路20にて生成されるシフト信号の出力を制御する制御信号である。マスクパルス信号MPがハイレベルであるとき、選択ドライバ回路20では、選択ドライバ回路20にて生成されるシフト信号に基づき、走査線Lsのいずれかに選択電圧VgHが印加される。一方で、マスクパルス信号MPがローレベルであるとき、選択ドライバ回路20では、選択ドライバ回路20にて生成されるシフト信号にかかわらず、全ての走査線Lsに非選択電圧VgLが印加される。
マスクパルス信号MPは、通常はハイレベルに設定され、スタートパルス信号SP2が切り替え対象回数だけ出力されるごとに、ハイレベルからローレベルに切り替わり、且つ、ハイレベルがしきい値検出期間だけ維持されるマスク解除部分を含む。マスク解除部分の出力されるタイミングは、上記シフト待機部分の出力と同期され、しきい値検出動作が行われるごとにシフトする。
例えば、今回のしきい値検出動作では、検出用シフトクロック信号Clkrにてハイレベルとローレベルとがq回繰り返され(1≦q≦m)、その後にマスク解除部分が出力される。一方で、次回のしきい値検出動作では、検出用シフトクロック信号Clkrにてハイレベルとローレベルとがq+1回繰り返され(1≦q≦m)、その後にマスク解除部分が出力される。これによって、今回のしきい値検出動作では、まず、1本目の走査線Lsからq本目の走査線Lsまでが、選択対象の候補として、検出用クロック周期で順に切り替えられる。そして、この期間では、走査線Lsに対する選択電圧VgHの印加が禁止される。次いで、選択対象の候補の切り替えが止められるしきい値検出期間にて、そのときの候補であるq行目の走査線Lsに対し、選択電圧VgHが印加される。一方で、次回のしきい値検出動作では、まず、1本目の走査線Lsからq+1本目の走査線Lsまでが、選択対象の候補として、検出用クロック周期で走査される。そして、この期間では、走査線Lsに対する選択電圧VgHの印加が禁止される。次いで、選択対象の候補の切り替えが止められるしきい値検出期間にて、そのときの候補であるq+1行目の走査線Lsに対し、選択電圧VgHが印加される。
[選択ドライバ回路20の構成]
図2を参照して選択ドライバ回路20の構成について説明する。
図2に示されるように、シフトレジスタ回路21は、制御部50からスタートパルス信号SP2、表示用シフトクロック信号Clks、および、検出用シフトクロック信号Clkrを入力する。シフトレジスタ回路21は、スタートパルス信号SP2を入力するごとに、1つの選択対象ビットが含まれるmビットのパラレル信号をシフト信号として生成する。シフトレジスタ回路21は、表示用シフトクロック信号Clksを入力するごとに、シフト信号における1つの選択対象ビットを1行目からm行目まで1行ずつ順にシフトさせる。シフトレジスタ回路21は、検出用シフトクロック信号Clkrを入力するごとに、これもまた、シフト信号における1つの選択対象ビットを1行目からm行目まで1行ずつ順にシフトさせる。
図2を参照して選択ドライバ回路20の構成について説明する。
図2に示されるように、シフトレジスタ回路21は、制御部50からスタートパルス信号SP2、表示用シフトクロック信号Clks、および、検出用シフトクロック信号Clkrを入力する。シフトレジスタ回路21は、スタートパルス信号SP2を入力するごとに、1つの選択対象ビットが含まれるmビットのパラレル信号をシフト信号として生成する。シフトレジスタ回路21は、表示用シフトクロック信号Clksを入力するごとに、シフト信号における1つの選択対象ビットを1行目からm行目まで1行ずつ順にシフトさせる。シフトレジスタ回路21は、検出用シフトクロック信号Clkrを入力するごとに、これもまた、シフト信号における1つの選択対象ビットを1行目からm行目まで1行ずつ順にシフトさせる。
シフトレジスタ回路21は、シフトレジスタ回路21に入力されるマスクパルス信号MPがハイレベルであるとき、シフトレジスタ回路21で生成されるシフト信号を出力する。一方で、シフトレジスタ回路21は、シフトレジスタ回路21に入力されるマスクパルス信号MPがローレベルであるとき、シフトレジスタ回路21で生成されたシフト信号にかかわらず、選択対象ビットが含まれないシフト信号を出力する。そして、シフトクロック信号が表示用シフトクロック信号Clksであるとき、シフトレジスタ回路21は、ハイレベルのマスクパルス信号MPの入力に基づいて、選択対象ビットが含まれるシフト信号を出力する。一方で、シフトクロック信号が検出用シフトクロック信号Clkrであるとき、シフトレジスタ回路21は、しきい値検出期間以外において、ローレベルのマスクパルス信号MPの入力に基づいて、選択対象ビットが含まれないシフト信号を出力する。こうしたシフト信号の出力の制御は、例えば、シフトレジスタ回路21の出力端にシフト信号の各ビットに対応するm個の論理積回路が備えられ、m個の論理積回路の各々にマスクパルス信号MPが入力されることによって実現される。
レベルシフタ回路22は、低耐圧回路から高耐圧回路への電圧調整回路であり、シフトレジスタ回路21からシフト信号を入力してシフト信号の電圧をバッファ回路23の駆動レベルに調整する。バッファ回路23は、電圧の調整されたシフト信号をレベルシフタ回路22から入力してシフト信号の電圧を画素の駆動レベルに調整する。
[データドライバ回路40の構成]
図3を参照して、データドライバ回路40の構成について説明する。
図3に示されるように、シフトレジスタ回路41と、データレジスタ回路42およびデータラッチ回路43は、低耐圧回路として構成され、これらの回路には、ロジック電源60から、ハイレベルのロジック電源電圧LVDDおよびローレベルのロジック基準電圧LVSSが印加される。DAC/ADC回路44およびバッファ回路45は、高耐圧回路として構成され、これらの回路には、アナログ電源70から、ハイレベルのアナログ電源電圧DVSSおよびローレベルのアナログ基準電圧VEEが印加される。アナログ電源電圧DVSSは、書き込み電圧WDVSSおよび基準電圧ELVSSと等電位に設定される。
図3を参照して、データドライバ回路40の構成について説明する。
図3に示されるように、シフトレジスタ回路41と、データレジスタ回路42およびデータラッチ回路43は、低耐圧回路として構成され、これらの回路には、ロジック電源60から、ハイレベルのロジック電源電圧LVDDおよびローレベルのロジック基準電圧LVSSが印加される。DAC/ADC回路44およびバッファ回路45は、高耐圧回路として構成され、これらの回路には、アナログ電源70から、ハイレベルのアナログ電源電圧DVSSおよびローレベルのアナログ基準電圧VEEが印加される。アナログ電源電圧DVSSは、書き込み電圧WDVSSおよび基準電圧ELVSSと等電位に設定される。
シフトレジスタ回路41は、制御部50からスタートパルス信号SP1とデータシフトクロック信号Clkdとを入力する。シフトレジスタ回路41は、スタートパルス信号SP1を入力するごとに、1つの選択対象ビットが含まれるnビットのパラレル信号としてシフト信号を出力する。シフトレジスタ回路41は、データシフトクロック信号Clkdを入力するごとに、シフト信号における1つの選択対象ビットを順にシフトさせて出力する。
データレジスタ回路42は、シフト信号の各ビットに対応づけられたn個のレジスタを備え、1つのレジスタは、例えば8ビットの階調データを制御部50から入力する。データレジスタ回路42は、1つの選択対象ビットによって選択される1つのレジスタに階調データを入力する。データレジスタ回路42では、1つの選択対象ビットのシフトにより全てのレジスタが選択されて、1行分の表示データDinが制御部50から取り込まれる。
データラッチ回路43は、データレジスタ回路42の各レジスタに対応づけられたn個のデータラッチ43aを備え、n個のデータラッチ43aの各々に対し共通するラッチパルス信号LPを制御部50から入力する。
n個のデータラッチ43aの各々の入力端は、階調表示動作および非階調表示動作において、データレジスタ回路42における対応するレジスタに接続される。n個のデータラッチ43aの各々は、対応するレジスタに記憶された階調データを保持し、その保持をラッチパルス信号LPに同期させる。n個のデータラッチ43aの各々は、そのデータラッチ43aに保持される階調データをDAC/ADC回路44へ出力する。これによって、データラッチ回路43は、データレジスタ回路42に取り込まれた1行分の表示データDinをラッチパルス信号LPの入力ごとに保持し、保持された1行分の表示データDinをDAC/ADC回路44へ出力する。
n個のデータラッチ43aの各々の入力端は、しきい値検出動作において、表示用DAC/ADC44における対応する検出用ADC44bに接続される。n個のデータラッチ43aの各々は、対応する検出用ADC44bから出力されるデータを検出データDoutとして保持し、その保持をラッチパルス信号LPに同期させる。
p列目(1≦p≦n)のデータラッチ43aの入力端は、しきい値検出動作において、p+1列目のデータラッチ43aの出力端に接続される。p列目のデータラッチ43aの各々は、p+1列目のデータラッチ43aに保持されるデータを検出データDoutとして保持し、その保持をラッチパルス信号LPに同期させる。
1列目のデータラッチ43aの出力端は、しきい値検出動作において、制御部50に接続され、1列目のデータラッチ43aに保持される検出データDoutを制御部50へ出力する。これによって、1列目のデータラッチ43aは、p+1列目のデータラッチ43aに保持される全てデータを2列目のデータラッチ43aから順に保持し、その保持されたデータを順に制御部50へ出力する。
データラッチ回路43は、n個のデータラッチ43aと、n個のデータラッチ43aの各々の入力端に接続されたn個の入力スイッチSW1と、n個のデータラッチ43aの各々の出力端に接続されたn個の出力スイッチSW2とを備えている。また、データラッチ回路43は、1列目の出力スイッチSW2と制御部50とに接続された転送スイッチSWtrsとを備えている。
入力スイッチSW1は、制御部50からの制御信号に基づいて駆動され、p列目のデータラッチ43aの入力端を、データレジスタ回路42におけるp列目のレジスタと、p列目の検出用ADC44bと、p+1列目のデータラッチ43aの出力端とのいずれか1つに接続する。
データラッチ43aの入力端とデータレジスタ回路42とが接続されるとき、データラッチ43aは、ラッチパルス信号LPに同期したタイミングで、データレジスタ回路42に記憶される表示データDinを保持する。
データラッチ43aの入力端と検出用ADC44bとが接続されるとき、データラッチ43aは、ラッチパルス信号LPに同期したタイミングで、検出用ADC44bから出力されるデータを検出データDoutとして保持する。
p列目のデータラッチ43aの入力端とp+1列目のデータラッチ43aの出力端とが接続されるとき、p列目のデータラッチ43aは、ラッチパルス信号LPに同期したタイミングで、p+1列目のデータラッチ43aが保持する検出データDoutを保持する。なお、最後列であるn列目のデータラッチ43aは、ロジック電源60に接続され、n列目のデータラッチ43aにはロジック基準電圧LVSSが印加される。
出力スイッチSW2は、制御部50からの制御信号に基づいて駆動され、p+1列目のデータラッチ43aの出力端を、DAC/ADC回路44の表示用DAC44aと、p列目のデータラッチ43aの入力端とのいずれか1つに接続する。
データラッチ43aの出力端とDAC/ADC回路44の表示用DAC44aとが接続されるとき、データラッチ43aに保持された表示データDinは、ラッチパルス信号LPに同期したタイミングで、表示用DAC44aに入力される。
p+1列目のデータラッチ43aの出力端とp列目のデータラッチ43aの入力端とが接続されるとき、p+1列目のデータラッチ43aの保持する検出データDoutは、ラッチパルス信号LPに同期したタイミングで、p列目のデータラッチ43aに保持される。
転送スイッチSWtrsは、制御部50からの制御信号に基づいて駆動され、1列目のデータラッチ43aと制御部50との接続と切断とを切り替える。1列目のデータラッチ43aと制御部50とが接続されるとき、1列目のデータラッチ43aに保持された検出データDoutは制御部50へ出力される。
DAC/ADC回路44は、リニア電圧デジタル−アナログ変換回路であるn個の表示用DAC44aと、アナログ−デジタル変換回路であるn個の検出用ADC44bとを備えている。n個の表示用DAC44aの各々は、その表示用DAC44aに接続されるデータラッチ43aに保持された表示データDinをアナログ信号電圧に変換し、その表示用DAC44aに接続されるバッファ回路45へ出力する。n個の検出用ADC44bの各々は、その検出用ADC44bに接続されるバッファ回路45から出力されるアナログ信号電圧を例えば8ビットの検出データDoutに変換し、その検出用ADC44bに接続されるデータラッチ43aに検出データDoutを出力する。
表示用DAC44aにおいては、入力されるデジタルデータに対して出力されるアナログ信号電圧の入出力特性が線形性を有している。変換されるアナログ信号電圧は、アナログ電源70から印加されるアナログ電源電圧DVSSからアナログ基準電圧VEEの範囲内で設定される。また、検出用ADC44bにおいても、入力されるアナログ信号電圧に対して出力されるデジタルデータの入出力特性が線形性を有している。表示用DAC44aと検出用ADC44bとでは、電圧変換時のデジタルデータのビット長が同一のビット長である例えば8ビットに設定されている。
出力スイッチSW2と表示用DAC44aとの間には、低耐圧回路から高耐圧回路への電圧調整回路であるレベルシフタ46aが設けられている。また、検出用ADC44bと入力スイッチSW1との間には、高耐圧回路から低耐圧回路への電圧調整回路であるレベルシフタ46bが設けられている。
バッファ回路45は、データ線Ldに表示用電圧Vdを印加するデータ線Ldごとのバッファ45aと、データ線Ldの電圧を取り込むデータ線Ldごとのバッファ45bと、データ線Ldとバッファ45aとの接続と切断とを切り替えるデータ線Ldごとの表示用スイッチSWdとを備えている。また、バッファ回路45は、データ線Ldとバッファ45bとの接続と切断とを切り替えるデータ線Ldごとの検出用スイッチSWmと、データ線Ldとアナログ電源70との接続と切断とを切り替えるデータ線Ldごとの検出用電圧スイッチSWsとを備えている。
バッファ45aは、表示用DAC44aから入力されたアナログ信号電圧を画素回路の駆動レベルに増幅して表示用電圧Vdを生成する。表示用スイッチSWdは、制御部50からの制御信号に基づいて駆動され、バッファ45aとデータ線Ldとを接続してバッファ45aからデータ線Ldへ表示用電圧Vdを印加する。
バッファ45bは、データ線Ldの電圧を取り込み、取り込まれた電圧を検出用ADC44bの駆動レベルに増幅して検出用ADC44bへ出力する。検出用スイッチSWmは、制御部50からの制御信号に基づいて駆動され、バッファ45bとデータ線Ldとを接続してデータ線Ldの電圧をバッファ45bへ取り込む。
検出用電圧スイッチSWsは、アナログ電源70からデータ線Ldへの検出用電圧Vmの印加を制御する。
検出用電圧スイッチSWsは、アナログ電源70からデータ線Ldへの検出用電圧Vmの印加を制御する。
[画素回路PCCの構成]
図3を参照して、画素回路PCCの構成について説明する。
図3に示されるように、画素Pxは、有機EL素子OELと、有機EL素子OELを発光させる画素回路PCCとを備えている。画素回路PCCは、薄膜トランジスタである3つのトランジスタTr1〜Tr3と保持容量Csとを備えている。トランジスタTr1〜Tr3は、アモルファス薄膜トランジスタでもよく、ポリシリコン薄膜トランジスタでもよい。本実施形態では、トランジスタTr1〜Tr3は、nチャネル型のアモルファス薄膜トランジスタである。
図3を参照して、画素回路PCCの構成について説明する。
図3に示されるように、画素Pxは、有機EL素子OELと、有機EL素子OELを発光させる画素回路PCCとを備えている。画素回路PCCは、薄膜トランジスタである3つのトランジスタTr1〜Tr3と保持容量Csとを備えている。トランジスタTr1〜Tr3は、アモルファス薄膜トランジスタでもよく、ポリシリコン薄膜トランジスタでもよい。本実施形態では、トランジスタTr1〜Tr3は、nチャネル型のアモルファス薄膜トランジスタである。
サンプリングトランジスタTr1では、ソース端子がデータ線Ldに接続され、ドレイン端子が有機EL素子OELのアノードに接続され、ゲート端子が走査線Lsに接続されている。サンプリングトランジスタTr1は、走査線Lsにハイレベルの選択電圧VgHが印加されるときに導通状態になり、走査線Lsにローレベルの非選択電圧VgLが印加されるときに非導通状態になる。
スイッチングトランジスタTr2では、ソース端子が電流制御トランジスタTr3のゲート端子に接続され、ドレイン端子が電源線Laに接続され、ゲート端子がサンプリングトランジスタTr1のゲート端子に接続されている。スイッチングトランジスタTr2は、走査線Lsにハイレベルの選択電圧VgHが印加されるときに導通状態になり、走査線Lsにローレベルの非選択電圧VgLが印加されるときに非導通状態になる。
電流制御トランジスタTr3では、ソース端子が有機EL素子OELのアノードに接続され、ドレイン端子がスイッチングトランジスタTr2のドレイン端子に接続され、ゲート端子がスイッチングトランジスタTr2のソース端子に接続されている。本実施形態では、電流制御トランジスタTr3におけるドレイン電流のしきい値電圧Vthが、しきい値検出動作における検出の対象となる。
保持容量Csは、電流制御トランジスタTr3のゲート端子とソース端子との間に接続されている。保持容量Csは、電流制御トランジスタTr3のゲート端子とソース端子との間に形成される寄生容量であってもよく、寄生容量に加えて他の容量素子が並列に接続されてもよい。
有機EL素子OELのカソード端子には、基準電圧ELVSSが印加され、基準電圧ELVSSは、アナログ基準電圧VEEよりも高電位である例えば接地電位である。なお、画素Pxでは、有機EL素子OELに画素容量Cdが含まれ、データ線Ldに寄生容量Cpが含まれている。
表示動作において、q行目の電源線Laに書き込み電圧WDVSSが印加され、q行目の走査線Lsにハイレベルの選択信号が供給されるとき、q行目のサンプリングトランジスタTr1とq行目のスイッチングトランジスタTr2とが導通状態になる。q行目のサンプリングトランジスタTr1とq行目のスイッチングトランジスタTr2とが導通状態であるとき、q行目の電流制御トランジスタTr3は飽和領域で駆動する。この状態にてn本のデータ線Ldの各々に表示用電圧Vdが印加されると、書き込み電圧WDVSSと表示用電圧Vdとの差に応じ、q行目の電流制御トランジスタTr3の各々のゲート‐ソース間電圧Vgsは、書き込み電圧として保持容量Csに保持される。
q行目の保持容量Csに書き込み電圧が保持された後に、q行目の走査線Lsに非選択電圧VgLが印加されるとき、q行目のサンプリングトランジスタTr1とq行目のスイッチングトランジスタTr2とが非導通状態になる。q行目のサンプリングトランジスタTr1とq行目のスイッチングトランジスタTr2とが非導通状態であるとき、q行目の電源線Laに駆動電圧ELVDDが印加されると、q行目の電流制御トランジスタTr3は、そのゲート‐ソース間電圧Vgsに基づいて、ドレイン電流を有機EL素子OELに流す。この際に、q行目の電流制御トランジスタTr3におけるドレイン電流は、その飽和領域において、ゲート‐ソース間電圧Vgsと、電流制御トランジスタTr3におけるしきい値電圧Vthとの差に応じて変る。すなわち、保持容量Csに保持された書き込み電圧と、電流制御トランジスタTr3におけるしきい値電圧Vthとの差に応じたドレイン電流が、有機EL素子OELに流れる。
そして、階調表示用の表示データに基づく表示用電圧Vdがデータ線Ldに印加された場合には、その表示用電圧Vdに相当するドレイン電流が有機EL素子OELに流れて、有機EL素子OELが階調表示状態になる。また、非階調表示用の表示データに基づく表示用電圧Vdがデータ線Ldに印加された場合には、ドレイン電流の流れが有機EL素子OELにて抑えられ、有機EL素子OELが非階調表示状態になる。なお、電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthとは、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流が流れ始めるときの電流制御トランジスタTr3におけるゲート‐ソース間電圧Vgsを示す。
[表示装置の作用]
図4〜図8を参照して、しきい値検出動作と表示動作とについて説明する。
まず、図4を参照して、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流に対する表示用電圧Vdの依存性について説明する。なお、図4では、電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthが相互に異なる2つの場合を例示する。
図4〜図8を参照して、しきい値検出動作と表示動作とについて説明する。
まず、図4を参照して、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流に対する表示用電圧Vdの依存性について説明する。なお、図4では、電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthが相互に異なる2つの場合を例示する。
図4にて実線で示される曲線L1は、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流Idに対する表示用電圧Vdの依存性を示し、電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthと、画素回路PCCにおける電流増幅率βとが初期値であるときを示す。しきい値電圧Vthの初期値をVth0とすると、初期状態での画素回路PCCを流れるドレイン電流Idは、下記式(1)で示される。なお、V0は、書き込み電圧WDVSSである。
Id=β(V0−Vd−Vth0)2 ・・・(1)
Id=β(V0−Vd−Vth0)2 ・・・(1)
図4にて破線で示される曲線L2は、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流Idに対する表示用電圧Vdの依存性を示し、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流Idが経時によって初期状態から変動したときを示す。しきい値電圧VthをVth1(=Vth0+ΔVth)とすると、この状態での画素回路PCCを流れるドレイン電流Idは、下記式(2)で示される。
Id=β(V0−Vd−Vth1)2 ・・・(2)
Id=β(V0−Vd−Vth1)2 ・・・(2)
図4および上記式(1),(2)に示されるように、曲線L2は、曲線L1がシフト量ΔVthだけ並進された形状を示し、しきい値電圧Vthの変動の前後では、これら曲線L1と曲線L2との形状はほぼ変わらない。これは、しきい値電圧Vthの変動に比べて電流増幅率βのバイアス負荷に起因する変動が無視される程度であること、そして、電流制御トランジスタTr3におけるシフト量ΔVthを用いて表示用電圧Vdが補正されることによって、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流Idが補正されることを示唆する。本実施形態では、しきい値電圧Vth検出動作においてこうした電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthを検出し、データ線Ldを介して画素回路PCCに印加される表示用電圧Vdの補正を行う。
図5にて実線で示される曲線L3は、曲線L1に対して画素回路温度が高い場合の電流制御トランジスタTr3のドレイン電流Idに対する表示用電圧Vdの依存性を示している。図5は、このときの電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vth(T)と、画素回路PCCにおける電流増幅率β(T)とが温度Tにおける初期値であるときを示す。しきい値電圧Vth(T)の初期状態での画素回路PCCを流れるドレイン電流Idは、下記式(1)で示される。なお、V0は、書き込み電圧WDVSSである。
Id=β(T)(V0−Vd−Vth0(T))2 ・・・(3)
Id=β(T)(V0−Vd−Vth0(T))2 ・・・(3)
電流制御トランジスタTr3のドレイン電流Idが経時によって初期状態から変動したときの温度依存性は、しきい値電圧VthをVth1(T)とすると、この状態での画素回路PCCを流れるドレイン電流Idは、下記式(4)で示される。
Id=β(T)(V0−Vd−Vth1(T))2 ・・・(4)
ここでも、しきい値電圧Vthの変動に比べて電流増幅率βのバイアス負荷に起因する変動が無視される程度であることを利用している。
Id=β(T)(V0−Vd−Vth1(T))2 ・・・(4)
ここでも、しきい値電圧Vthの変動に比べて電流増幅率βのバイアス負荷に起因する変動が無視される程度であることを利用している。
図5および上記式(3)に示されるように、曲線L3は、曲線L1に対する電流増幅率の温度変化に応じて表示用電圧Vdを補正することによって、電流制御トランジスタTr3のドレイン電流Idが温度変化に応じて補正されることを示唆する。
βの温度変化はほぼ線形なので(5)式で表せる。
β(T)=β0+Kβ(T−T0)・・・(5)
T0は基準温度、Tがパネル内の画素回路温度、β0は基準温度における電流増幅率である。Kβが温度変化を特徴付ける定数とである。(5)式はさらに
β(T)=β0・Δβ, ここで Δβ=1+Kβ(T−T0))/β0・・・(6)
と記述できる。
このΔβを使って温度補正パラメータの電圧補正は、V0−Vdを
(V0―Vd)/(Δβ)0.5・・・(7)
に置き換えれば、結果として電流増幅率βの温度依存性を補正できる。
本実施形態では、ダミー画素(表示領域の周囲にあるフレーム領域に配置した表示素子と同一の構造を有する画素)のしきい値電圧Vth検出動作においてこうした電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthを検出し、このしきい値電圧の温度依存性データから算出された乗算補正パラメータを用いて、データ線Ldを介して画素回路PCCに印加される表示用電圧Vdに乗算補正を行うことによって、パネル内の画素回路の電流増幅率の温度依存性を補正する。
βの温度変化はほぼ線形なので(5)式で表せる。
β(T)=β0+Kβ(T−T0)・・・(5)
T0は基準温度、Tがパネル内の画素回路温度、β0は基準温度における電流増幅率である。Kβが温度変化を特徴付ける定数とである。(5)式はさらに
β(T)=β0・Δβ, ここで Δβ=1+Kβ(T−T0))/β0・・・(6)
と記述できる。
このΔβを使って温度補正パラメータの電圧補正は、V0−Vdを
(V0―Vd)/(Δβ)0.5・・・(7)
に置き換えれば、結果として電流増幅率βの温度依存性を補正できる。
本実施形態では、ダミー画素(表示領域の周囲にあるフレーム領域に配置した表示素子と同一の構造を有する画素)のしきい値電圧Vth検出動作においてこうした電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthを検出し、このしきい値電圧の温度依存性データから算出された乗算補正パラメータを用いて、データ線Ldを介して画素回路PCCに印加される表示用電圧Vdに乗算補正を行うことによって、パネル内の画素回路の電流増幅率の温度依存性を補正する。
[しきい値検出動作]
図6を参照して、しきい値検出動作のうち上記しきい値検出期間での各ドライバ回路20,30,40の駆動状態の推移について説明する。しきい値検出動作では、電圧保持動作と、電圧飽和動作と、電圧測定動作と、電圧出力動作とがこの順に行われる。なお、図6は、q行目の各画素Pxがしきい値電圧Vthの検出対象行であるときの各ドライバ回路20,30,40の駆動の状態を示すタイミングチャートである。
図6を参照して、しきい値検出動作のうち上記しきい値検出期間での各ドライバ回路20,30,40の駆動状態の推移について説明する。しきい値検出動作では、電圧保持動作と、電圧飽和動作と、電圧測定動作と、電圧出力動作とがこの順に行われる。なお、図6は、q行目の各画素Pxがしきい値電圧Vthの検出対象行であるときの各ドライバ回路20,30,40の駆動の状態を示すタイミングチャートである。
図6の下側に示されるように、しきい値検出動作がq行目の各画素Pxに対して行われる期間では、q行目の電源線Laには書き込み電圧WDVSSが印加され続ける。また、表示用スイッチSWdはオフに維持され、q行目の各画素回路PCCは、データドライバ回路40におけるシフトレジスタ回路41およびデータレジスタ回路42から切断される。また、出力スイッチSW2は隣接する他のデータラッチ43aに接続され続ける。
まず、タイミングt1では、入力スイッチSW1は検出用ADC44bに接続され、転送スイッチSWtrsはオフに維持される。この状態にて、q行目の走査線Lsに選択電圧VgHが印加されることによって、q行目の各スイッチングトランジスタTr2とq行目の各サンプリングトランジスタTr1とが導通状態になり、q行目の各電流制御トランジスタTr3が飽和領域で駆動する。また、検出用電圧スイッチSWsがオンに切り替えられることによって、アナログ電源70から各データ線Ldに対し一斉に検出用電圧Vmが印加される。
この際に、電流制御トランジスタTr3のゲート‐ソース間に想定されるしきい値電圧Vthよりも大きい電圧が印加されるように、検出用電圧Vmは設定される。すなわち、電流制御トランジスタTr3のゲート‐ソース間には、書き込み電圧WDVSSと検出用電圧Vmとの差が想定されるしきい値電圧Vthよりも大きくなるように、検出用電圧Vmは設定される。なお、検出用電圧Vmの印加される各データ線Ldの電位は、書き込み電圧WDVSSの印加される電源線Laの電位よりも低く、且つ、有機EL素子OELのカソード端子よりも低い。
検出用電圧Vmが各データ線Ldに印加されると、検出用電圧Vmと書き込み電圧WDVSSとの差に応じた画素Pxごとの電流が、q行目の各電流制御トランジスタTr3とq行目の各サンプリングトランジスタTr1とを介してアナログ電源70へ流れる。これに伴い、q行目の各保持容量Csには、それが接続される電流制御トランジスタTr3のゲート‐ソース間電圧Vgsが保持され、これによって電圧保持動作が終了する。なお、有機EL素子OELのアノードの電位がカソード側の電位以下であるため、有機EL素子OELは発光しない。
タイミングt2では、q行目の走査線Lsに対する選択電圧VgHの印加が維持され、また、検出用スイッチSWmがオフに維持された状態で、検出用電圧スイッチSWsのみがオフに切り替えられる。これによって、各データ線Ldでは、サンプリングトランジスタTr1と接続される部位よりもデータドライバ回路40側の部位がハイインピーダンス状態に切り替えられる。
この際に、q行目の各電流制御トランジスタTr3のゲート‐ソース間電圧Vgsが、q行目の各保持容量Csに保持されている。そのため、q行目の各電流制御トランジスタTr3におけるソース端子の電位が、q行目の各電流制御トランジスタTr3のドレイン端子の電位に近づくように、q行目の各電流制御トランジスタTr3にてドレイン電流は流れ続ける。そして、タイミングt2から経過した時間である緩和時間tが進むほど、q行目の各保持容量Csに蓄積された電荷は放電され、各保持容量Csの両端子間の電圧は、すなわち、q行目の各電流制御トランジスタTr3におけるゲート‐ソース間電圧Vgsは、ドレイン電流が流れなくなるしきい値電圧Vthまで低下する。そして、q行目の各電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthに相当する電圧がq行目の各保持容量Csに保持されて、電圧飽和動作が終了する。なお、各データ線Ldに検出用電圧Vmを印加するための検出用電圧スイッチSWsは、タイミングt2以降においてオフに維持される。
タイミングt3では、q行目の走査線Lsに対する選択電圧VgHの印加が維持され、また、検出用スイッチSWmのみがオンに切り替えられる。これによって、各データ線Ldと各検出用ADC44bとが接続され、ハイインピーダンス状態であった各データ線Ldの電位が各検出用ADC44bに取り込まれる。
この際に、q行目の各保持容量Csには、q行目の各電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthに相当する電圧が保持されている。それゆえに、各検出用ADC44bに取り込まれる電位と書き込み電圧WDVSSとの電位差から、q行目の各電流制御トランジスタTr3におけるゲート‐ソース間電圧Vgs、すなわち、q行目の各電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthに対応する電圧が検出される。検出された各データ線Ldの電位は、各検出用ADC44bによってデジタルデータである検出データDoutに変換されて、レベルシフタ46bを介して各データラッチ43aへ出力される。そして、各データラッチ43aは、出力された検出データDoutを保持し、これによって、電圧測定動作が終了する。
タイミングt4では、q行目の走査線Lsに非選択電圧VgLが印加され、q行目の各スイッチングトランジスタTr2とq行目の各サンプリングトランジスタTr1とが非導通状態に切り替わる。この状態で、各検出用スイッチSWmがオフに切り替えられ、転送スイッチSWtrsがオンに切り替えられる。さらに、入力スイッチSW1は隣接するデータラッチ43aに接続されて各データラッチ43aが直列に接続される。
この際に、制御部50からデータドライバ回路40にラッチパルス信号LPが出力され、各データラッチ43aに保持されている検出データDoutは、ラッチパルス信号LPのタイミングに同期して制御部50に順に転送される。これによって、q行目に並ぶn個の電流制御トランジスタTr3の各々のしきい値電圧Vthに関するデータが制御部50に順に転送される。なお、図6では、説明の便宜上、ラッチパルス信号LPの繰り返される回数が省略されている。
タイミングt5では、q行目の走査線Lsに対する非選択電圧VgLの印加が維持され、且つ、転送スイッチSWtrsがオフに切り替えられ、また、入力スイッチSW1は、データラッチ43aの入力端をデータレジスタ回路42におけるレジスタに接続する。これによって、電圧出力動作が終了し、q行目に並んだn個の電流制御トランジスタTr3に対し、しきい値検出動作が終了する。
図7を参照して、上記タイミングt2から上記タイミングt3までの期間におけるデータ線Ldの電位であるデータ線電位VLdの推移について説明する。
図7を参照して、上記タイミングt2から上記タイミングt3までの期間におけるデータ線Ldの電位であるデータ線電位VLdの推移について説明する。
図7に示されるように、タイミングt2から経過した時間である緩和時間tが進むと、データ線電位VLdは、そのデータ線Ldに接続された保持容量Csでの蓄積電荷の放電に従って、検出用電圧Vmから書き込み電圧WDVSSに近づく。そして、緩和時間tが飽和時間tsまで進むと、データ線電位VLdは、飽和電圧VLdsにて飽和し、ドレイン電流が流れなくなる。この際に、書き込み電圧WDVSSと飽和電圧VLdsとの差がしきい値電圧Vthとして設定される。なお、飽和時間tsは、例えば、3nsecから10nsecであって、タイミングt2からタイミングt3までの期間は、こうした飽和時間ts以上に設定されている。
図8は図7で説明した測定シーケンスのデータ線電位の温度依存性を示している。図8に示されるように、温度が高くなるとタイミングt2から経過した時間である緩和時間tが経過した後のデータ線電位がより短期間にWDVSSに近づく。緩和時間tをt0に設定すると、この時間におけるデータ電圧VLDの温度依存性は図9のように線形になる。(5)式で表せるようにβの温度変化が線形で表せると同時に、しきい値電圧測定値が線形で表せることから、基準温度をT0として表すと、β(T)/β(T0)=1+Kβ’(Vth(T)−Vth(T0))となり、しきい値電圧測定結果から電流増幅率の温度依存性が算出できる。ここでKβ’は定数である。すなわち、しきい値電圧測定によってパネル内の画素回路温度が測定でき、そのデータに基づき画素回路の電流増幅率の温度依存性を補正することができる。
図10に、毎画素のVth補正および画素回路の電流増幅率の温度変動補正の流れを示す。ダミー画素を使って測定されたしきい値電圧測定値から電流増幅率の乗算補正値が算出される。この補正値を画像データに乗算して、電流増幅率の温度依存性を補正する。その後、各画素において測定されたしきい値電圧を加算する。このしきい値電圧は既に温度依存性を含めて測定されているので、しきい値シフトと電流増幅率の温度変化の補正を行うことになる。
[表示動作]
図11を参照して、階調表示動作における各ドライバ回路20,30,40の駆動状態の推移について説明する。階調表示動作では、書き込み動作と発光動作とがこの順に行われる。なお、非階調表示動作における各ドライバ回路20,30,40の駆動状態の推移は、その開始からしきい値検出動作が行われるまでの期間において階調表示動作と同様である。
図11を参照して、階調表示動作における各ドライバ回路20,30,40の駆動状態の推移について説明する。階調表示動作では、書き込み動作と発光動作とがこの順に行われる。なお、非階調表示動作における各ドライバ回路20,30,40の駆動状態の推移は、その開始からしきい値検出動作が行われるまでの期間において階調表示動作と同様である。
図11の下側に示されるように、階調表示動作が行われる期間では、各検出用スイッチSWm、各検出用電圧スイッチSWs、および、転送スイッチSWtrsは、オフに維持される。また、各出力スイッチSW2の各々は、データラッチ43aと表示用DAC44aとを接続する状態に維持され、各入力スイッチSW1の各々は、データラッチ43aとデータレジスタ回路42とを接続する状態に維持される。
まず、タイミングtd1では、各表示用スイッチSWdがオンに切り替えられることによって、シフトレジスタ回路41、データレジスタ回路42、データラッチ43a、表示用DAC44a、バッファ45a、および、データ線Ldが直列に接続される。次いで、スタートパルス信号SP1がデータドライバ回路40に入力されることによって、シフト信号がシフトレジスタ回路41からデータレジスタ回路42に入力され、これによって、1行目の表示データDinが制御部50からデータレジスタ回路42へ取り込まれる。
タイミングtd2では、1行目の走査線Lsに選択電圧VgHが印加され、且つ、1行目の電源線Laに書き込み電圧WDVSSが印加されて、1行目の各サンプリングトランジスタTr1と1行目の各スイッチングトランジスタTr2とが導通状態になる。また、1行目の各電流制御トランジスタTr3の各々が飽和領域で駆動できる状態となる。
この際に、ラッチパルス信号LPがデータドライバ回路40へ出力されることによって、各データラッチ43aに1行目の表示データDinが一斉に保持される。n個のデータラッチ43aに保持された1行目の表示データDinは、n個のレベルシフタ46aを介してn個の表示用DAC44aによりアナログ信号電圧に変換されて、各列の表示用電圧Vdとして各データ線Ldへ出力される。そして、1行目の各電流制御トランジスタTr3のゲート‐ソース間電圧Vgsは、書き込み電圧WDVSSと表示用電圧Vdとの差に応じた値となり、書き込み電圧として保持容量Csに保持される。これによって、1行目の各画素Pxに対する書き込み動作が終了する。なお、各データ線Ldに印加される表示用電圧Vdは、1行目の各画素Pxに対応づけられた検出データDoutと基準となるしきい値電圧Vthとの差分が、調整後の階調データに加減演算されることによって得られる電圧値である。
なお、この際に、スタートパルス信号SP1が再びデータドライバ回路40へ出力されることによって、シフト信号がシフトレジスタ回路41からデータレジスタ回路42へ出力される。これによって、2行目の表示データDinが制御部50からデータレジスタ回路42へ取り込まれる。
タイミングtd3では、1行目の走査線Lsに非選択電圧VgLが印加され、且つ、1行目の電源線Laに駆動電圧ELVDDが印加されて、1行目の各サンプリングトランジスタTr1と1行目の各スイッチングトランジスタTr2とが非導通状態となる。そして、1行目の各電流制御トランジスタTr3の各々は、1行目の各保持容量Csに保持された書き込み電圧と、それが接続された電流制御トランジスタTr3におけるしきい値電圧Vthとの差に応じたドレイン電流を、対応する有機EL素子OELに供給する。この際に、各データ線Ldに印加される表示用電圧Vdでは、しきい値電圧Vthの変動分が補正されているため、有機EL素子OELに供給されるドレイン電流も、しきい値電圧Vthの変動分が補正されたものとなる。これによって、1行目の各画素Pxに対する発光動作が行われる。
なお、この際に、2行目の走査線Lsに選択電圧VgHが印加され、且つ、2行目の電源線Laに書き込み電圧WDVSSが印加されて、2行目の各サンプリングトランジスタTr1と2行目の各スイッチングトランジスタTr2とが導通状態になる。また、2行目の各電流制御トランジスタTr3は、飽和領域で駆動できる状態となる。また、ラッチパルス信号LPが再びデータドライバ回路40へ出力されることによって、各データラッチ43aに2行目の表示データDinが保持される。各データラッチ43aに保持された2行目の表示データDinは、各レベルシフタ46aを介して各表示用DAC44aによりアナログ信号電圧に変換されて、各列の表示用電圧Vdとして各データ線Ldへ出力される。そして、2行目の各電流制御トランジスタTr3のゲート‐ソース間電圧Vgsは、書き込み電圧WDVSSと表示用電圧Vdとの差に応じた値となり、2行目の各保持容量Csに書き込み電圧として保持される。これによって、2行目の各画素Pxに対する書き込み動作が終了する。
書き込み動作と発光動作とが行ごとにこの順で行われ、こうした階調表示動作が1行目からn行目まで順に表示用クロック周期で行われる。これによって、1つのフレームとして画像が表示される。なお、表示動作として、黒色の画像を表示する非階調表示が行われる場合には、電源ドライバ30による印加電圧をWDVSSの状態にする。
[検出動作タイミング]
図12〜図14を参照して、非階調表示動作のなかで行われるしきい値検出動作のタイミングについて説明する。なお、以下では、1つの例として、画素Pxが540行×960列に配置され、フレームレートが60fpsである場合について説明する。また、図12は、第1フレームでの非階調表示動作におけるしきい値検出動作のタイミングを示し、図13は、第2フレームでの非階調表示動作におけるしきい値検出動作のタイミングを示し、図14は、第540フレームでの非階調表示動作におけるしきい値検出動作のタイミングを示す。
図12〜図14を参照して、非階調表示動作のなかで行われるしきい値検出動作のタイミングについて説明する。なお、以下では、1つの例として、画素Pxが540行×960列に配置され、フレームレートが60fpsである場合について説明する。また、図12は、第1フレームでの非階調表示動作におけるしきい値検出動作のタイミングを示し、図13は、第2フレームでの非階調表示動作におけるしきい値検出動作のタイミングを示し、図14は、第540フレームでの非階調表示動作におけるしきい値検出動作のタイミングを示す。
図12に示されるように、まず、タイミングTf1aでは、階調表示動作における書き込み動作が1行目の各画素Pxにて開始される。階調表示動作における書き込み動作が1行目の各画素Pxにて終了すると、階調表示動作における発光動作が1行目の各画素Pxにて開始されるとともに、階調表示動作における書き込み動作が2行目の各画素Pxにて開始される。こうして、階調表示動作における書き込み動作が1行目から540行目まで順に表示用クロック周期で開始され、階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、階調表示動作における発光動作が開始される。
タイミングTf1bでは、階調表示動作における書き込み動作が最終行である540行目まで終了して、非階調表示動作における書き込み動作が1行目の各画素Pxにて開始される。非階調表示動作における書き込み動作が1行目の各画素Pxにて終了すると、非階調表示動作における非発光動作が1行目の各画素Pxにて開始されるとともに、非階調表示動作における書き込み動作が2行目の各画素Pxにて開始される。こうして、非階調表示動作における書き込み動作が1行目から540行目まで順に表示用クロック周期で開始され、非階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、非階調表示動作における非発光動作が開始される。
タイミングTf1cでは、非階調表示動作における非発光動作の開始が最終行である540行目まで終了し、選択電圧VgHの印加される候補が1行目から540行目まで順に検出用クロック周期で走査される。この際に、まず、選択電圧VgHの印加される候補、すなわち、しきい値電圧Vthの検出される検出対象行として1行目が設定され、1行目の各画素Pxに対するしきい値検出動作がしきい値検出期間に行われる。
これによって、1行目の各電流制御トランジスタTr3に関する検出データDoutが制御部50のデータ記憶部52に記憶される。そして、1行目の各画素Pxに対するしきい値検出動作が終了すると、検出用クロック周期での選択対象ビットのシフトが、2行目から540行目まで順に繰り返される一方で、全ての走査線Lsに対しては非選択電圧VgLが印加される。結果として、全ての画素Pxは非階調表示の状態で待機する。
タイミングTf2aでは、検出用クロック周期での選択対象ビットのシフトが検出用シフトクロック信号Clkrの入力によって最終行である540行目まで進み、1行目の各画素Pxに対して、再び、階調表示動作における書き込み動作が開始される。
図13に示されるように、タイミングTf2aでは、階調表示動作における書き込み動作が1行目から540行目まで順に再び開始され、階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、階調表示動作における発光動作が開始される。
タイミングTf2bでは、階調表示動作における書き込み動作が最終行である540行目まで表示用クロック周期で進められ、階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、階調表示動作における発光動作が開始される。次いで、非階調表示動作における書き込み動作が1行目から540行目まで順に表示用クロック周期で再び進められ、非階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、非階調表示動作における非発光動作が開始される。
タイミングTf2cでは、非階調表示動作における非発光動作の開始が最終行である540行目まで終了して、選択電圧VgHの印加される候補が1行目から540行目まで順に検出用クロック周期で走査される。この際に、しきい値電圧Vthの検出される検出対象行として2行目が設定され、まず、検出用クロック周期での選択対象ビットのシフトが、2行目まで進められる。なお、選択電圧VgHの印加される候補が1行目であるとき、走査線Lsに対しては非選択電圧VgLが印加される。そして、選択電圧VgHの印加される候補が2行目であるとき、2行目の各画素Pxに対するしきい値検出動作がしきい値検出期間に行われる。
これによって、2行目の各電流制御トランジスタTr3に関する検出データDoutが制御部50のデータ記憶部52に記憶される。そして、2行目の各画素Pxに対するしきい値検出動作が終了すると、検出用クロック周期での選択対象ビットのシフトが、3行目から540行目まで順に繰り返される一方で、全ての走査線Lsに対しては非選択電圧VgLが印加される。結果として、全ての画素Pxは非階調表示の状態で待機する。
タイミングTf3aでは、検出用クロック周期での選択対象ビットのシフトが検出用シフトクロック信号Clkrの入力によって最終行である540行目まで進み、1行目の各画素Pxに対して、再び、階調表示動作における書き込み動作が開始される。
図14に示されるように、タイミングTfmaでは、階調表示動作における書き込み動作が1行目から540行目まで順に再び開始され、階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、階調表示動作における発光動作が開始される。
タイミングTfmbでは、階調表示動作における書き込み動作が最終行である540行目まで表示用クロック周期で進められ、階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、階調表示動作における発光動作が開始される。次いで、非階調表示動作における書き込み動作が1行目から540行目まで順に表示用クロック周期で再び進められ、非階調表示動作における書き込み動作が終了した行から順に、非階調表示動作における非発光動作が開始される。
タイミングTfmcでは、非階調表示動作における非発光動作の開始が最終行である540行目まで終了して、選択電圧VgHの印加される候補が1行目から540行目まで順に検出用クロック周期で走査される。この際に、しきい値電圧Vthの検出される検出対象行として540行目が設定され、選択電圧VgHの印加される候補が1行目から539目であるとき、走査線Lsに対しては非選択電圧VgLが印加される。そして、選択電圧VgHの印加される候補が540行目であるとき、540行目の各画素Pxに対するしきい値検出動作がしきい値検出期間に行われる。これによって、540行目の各電流制御トランジスタTr3に関する検出データDoutが制御部50のデータ記憶部52に記憶される。
タイミングTfmeでは、540行目の各画素Pxに対するしきい値検出動作が終了し、1行目の各画素Pxに対して、再び、階調表示動作における書き込み動作が開始される。
このように、1つのフレームが表示される期間では、540行目まで非階調表示動作における非発光動作が開始された後に、特定の行の画素Pxに対してしきい値検出動作が行われる。しきい値電圧Vthの検出対象行は、フレームごとに、1行目の画素Pxから走査方向に沿って順に1行ずつずらされる。すなわち、第kフレーム(kは1以上の整数)において、q行目(1≦q≦539)の画素Pxに対するしきい値検出動作が行われると、第k+1フレームでは、q+1行目の画素Pxに対するしきい値検出動作が行われる。検出対象行が最終行まで到達すると、検出対象行は1行目に戻る。
この際に、検出対象行がq行目であるときに得られた検出データDoutは、制御部50におけるデータ記憶部52にて、q行目の各画素Pxが対応づけられた記憶領域に記憶されて更新される。それゆえに、第k+1フレームでは、制御部50は、表示動作において表示データDinを生成する際に、q行目の検出データDoutとして最新の検出データDoutが用いられる。そして、制御部50は、q行目以外の検出データDoutについては第kフレームで用いられた以前の検出データDoutを用いる。これによって、各行の検出データDoutは、フレームの表示が540回繰り返されるごとに更新される。
ダミー画素を実表示するデータ線以外に設ける場合は図12〜図13のシーケンスで温度変化測定データも取得できる。この際ダミーデータ(ダミー画素回路に入力されるデータ)は画素回路にバイアス負荷が生じないように黒表示データを印加する。ここで、ダミー画素回路とは、ダミー画素のうちEL素子を含まないTFT画素回路部分を意味する。
ダミー画素を実表示するデータ線以外に設ける場合は図12〜図13のシーケンスで温度変化測定データも取得できる。この際ダミーデータ(ダミー画素回路に入力されるデータ)は画素回路にバイアス負荷が生じないように黒表示データを印加する。ここで、ダミー画素回路とは、ダミー画素のうちEL素子を含まないTFT画素回路部分を意味する。
ダミー画素測定用に表示と別に走査線を設ける場合の実施例を図15〜図17に示す。図15は、走査線の1行目の前にダミー画素を設ける場合、図16は走査線の最終行の後にダミー画素を設ける場合、図17は走査線1本目の前および最終行の後の両方にダミー画素を設ける場合のしきい値電圧測定タイミングを示す。パネル温度を代表する値として算出するので、各ダミー画素の測定値の平均値を補正データ算出パラメータとして用いる。
図18、19を参照して、1つのフレームが表示される期間における各制御信号の推移について詳しく説明する。なお、以下では、第kフレームにおける検出対象行がq行目の各画素Pxである場合について説明する。
選択ドライバ回路20では、まず、スタートパルス信号SP2の入力に応じ、表示用クロック周期でシフト信号が生成され、シフト信号に基づくタイミングで各走査線Lsに順に選択電圧VgHが印加される。この際に、1行目の走査線Lsから540行目の走査線Lsまで順に、表示用クロック周期で選択電圧VgHが印加される。また、1行目の電源線Laから540行目の電源線Laまで順に、これもまた表示用クロック周期で、書き込み電圧WDVSSが各電源線Laに印加される。そして、q行目の走査線Lsに選択電圧VgHが印加され、q行目の電源線Laに書き込み電圧WDVSSが印加されているとき、q行目の各画素回路PCCには、階調表示用の表示データDinに基づく表示用電圧Vdが、各データ線Ldを介して印加され、ダミー画素回路にはバイアス負荷がない黒表示データに基づく電圧Vdが印加される。また、選択電圧VgHが印加された行から順に、走査線Lsに非選択電圧VgLが印加され、書き込み電圧WDVSSが印加された行から順に、電源線Laに駆動電圧ELVDDが印加される。そして、q行目の走査線Lsに非選択電圧VgLが印加され、q行目の電源線Laに駆動電圧ELVDDが印加されているとき、q行目の各画素回路PCCでは、階調表示用の表示データDinに基づくドレイン電流が有機EL素子OELに供給される。
最終行である540行目まで書き込み動作が終了すると、スタートパルス信号SP2の入力に応じ、再び、1行目の走査線Lsから540行目の走査線Lsまで順に、表示用クロック周期で選択電圧VgHが各走査線Lsに印加される。また、1行目の電源線Laから540行目の電源線Laまで順に、これもまた表示用クロック周期で書き込み電圧WDVSSが各電源線Laに印加される。そして、q行目の走査線Lsに選択電圧VgHが印加され、q行目の電源線Laに書き込み電圧WDVSSが印加されているとき、q行目の各画素回路PCCには、非階調表示用の表示データDinに基づく表示用電圧Vdが各データ線Ldを介して印加される。また、選択電圧VgHが印加された行から順に、走査線Lsに非選択電圧VgLが印加され、書き込み電圧WDVSSが印加された行から順に、電源線Laに駆動電圧ELVDDが印加される。そして、q行目の走査線Lsに非選択電圧VgLが印加され、q行目の電源線Laに駆動電圧ELVDDが印加されているとき、q行目の各画素回路PCCでは、非階調表示用の表示データDinに基づき、有機EL素子OELに対しドレイン電流の供給が抑えられる。
最終行である540行目まで非階調表示動作の開始が進められると、各電源線Laに書き込み電圧WDVSSが印加される。また、スタートパルス信号SP2の入力が切り替え対象回数になり、走査線Lsの走査に用いられるシフトクロック信号が表示用クロック周期から検出用クロック周期へ切り替えられる。そして、選択ドライバ回路20のシフトレジスタ回路21では、検出用クロック周期でシフト信号が生成され、シフト信号における選択対象ビットがq−1行目までシフトされる。この期間では、マスクパルス信号MPがローレベルに維持されて、選択ドライバ回路20のシフトレジスタ回路21では、生成されたシフト信号にかかわらず、選択対象ビットの含まれないシフト信号が出力され続ける。
選択対象ビットがq行目までシフトされるタイミングで、マスクパルス信号MPがハイレベルに切り替えられて、q行目の走査線Lsに選択電圧VgHが印加される。そして、q行目の各画素Pxに対し、しきい値電圧Vthの検出が開始される。q行目の各画素Pxに対する検出データDoutがデータドライバ回路40から出力され、マスクパルス信号MPのハイレベルへの切り替わりからしきい値検出期間が経過すると、マスクパルス信号MPが、再び、ローレベルに切り替えられる。そして、選択ドライバ回路20のシフトレジスタ回路21では、検出用クロック周期でシフト信号が生成され、シフト信号における選択対象ビットが540行目までシフトされる。この期間では、マスクパルス信号MPがローレベルに維持されるため、選択ドライバ回路20のシフトレジスタ回路21では、生成されたシフト信号にかかわらず、選択対象ビットの含まれないシフト信号が出力され続ける。
シフト信号における選択対象ビットが540行目までシフトされると、スタートパルス信号SP2の入力に応じ、再び、マスクパルス信号MPがハイレベルに切り替えられる。そして、1行目の走査線Lsから540行目の走査線Lsまで順に、表示用クロック周期で選択電圧VgHが各走査線Lsに印加されて、1行目の画素Pxから順に、再び、階調表示動作における書き込み動作が開始される。
図19は、最終行の後にダミー行を配置した場合の制御シーケンスを表す。この場合、ダミー行に関してはしきい値電圧測定シーケンス以外は行う必要がないため走査線LsのVGH設定はしきい値電圧測定を行うときのみでよく、電源線もWDVSSのままでよい。上記第1の実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
(1)しきい値検出動作によって、画素回路およびダミー画素回路PCCにおける電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthとその温度依存性が測定される。そして、測定されたしきい値電圧Vthに基づく検出データDoutを用いて画像データが補正されて、表示データDinが生成される。画素回路PCCには、表示データDinに基づく表示用電圧Vdが印加される。したがって、電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthが変動するとしても、変動後のしきい値電圧Vthに応じて画像データが補正されるため、表示される画質の劣化を抑えることが可能となる。
(2)1つのフレームが表示される期間にしきい値検出動作が行われるため、しきい値検出動作が表示装置の起動時や休止状態からの復帰時等にのみ行われる場合と比較して、検出データDoutの更新される周期が短くなる。すなわち、検出データDoutの取得時と、補正されたデータである表示データDinの出力時との時間差が短くなる。したがって、コントラストの高い画像を表示する場合等、電流制御トランジスタTr3のしきい値電圧Vthの変動が短い期間で変化する場合(例えば移動体向けディスプレイにおける環境温度変化)であっても、表示される画質の劣化が抑えられる。
(3)1回のしきい値検出動作では、しきい値電圧Vthに関するデータの検出が、1本の走査線Lsに接続されているn個の画素Pxに対してのみ行われる。したがって、しきい値電圧Vthに関するデータの検出が、全ての画素Px、あるいは、複数行の画素Pxに対して1度に行われる場合と比較して、1度のしきい値検出動作に要する時間が短くなる。そのため、1つのフレームが表示される期間にしきい値検出動作が組み込まれたとしても、しきい値検出動作が表示装置としての画像の表示性能に影響を与えることが抑えられる。
(4)特に、動画の表示を鮮明にするために挿入される非階調表示動作が行われている期間にしきい値検出動作が行われるため、しきい値検出動作が画像の表示性能に与える影響が効果的に抑えられる。
(5)また、しきい値検出動作では、検出対象行の候補が、1行目から最終行まで順に切り替えられる。すなわち、しきい値検出動作においても、階調表示動作や非階調表示動作と同様に、選択対象の候補の切り替えは進められる。そのため、選択ドライバ回路20は、1つのフレームが表示されるごとに検出対象行を変える構成としても機能する。
(6)また、しきい値検出動作では、検出対象行の候補の切り替わる周期が、表示用クロック周期よりも短い検出用クロック周期である。それゆえに、検出対象行の候補の切り替わる周期が表示用クロック周期である場合と比較して、しきい値検出動作に要する時間が短くなる。
(7)しきい値電圧Vthの検出対象行は、1つのフレームが表示されるごとに、1行目の画素Pxから走査方向に順に1行ずつずらされる。したがって、しきい値電圧Vthの検出対象行が走査方向に沿って間欠的に設定される構成と比較して、しきい値電圧Vthに基づく表示データDinの補正が、走査方向においてきめ細やかとなる。
(変形例)
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・検出対象行は、1つのフレームが表示されるごとに走査方向に沿って2行以上ずれていてもよい。この場合に、1つのフレームが表示されるごとの検出対象行のシフト量がSfとして設定されるとき、データ記憶部52は、m/Sf行×n列の記憶領域を備え、列方向に沿って並ぶSf個の画素Pxの各々が1つの記憶領域に対応づけられる。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・検出対象行は、1つのフレームが表示されるごとに走査方向に沿って2行以上ずれていてもよい。この場合に、1つのフレームが表示されるごとの検出対象行のシフト量がSfとして設定されるとき、データ記憶部52は、m/Sf行×n列の記憶領域を備え、列方向に沿って並ぶSf個の画素Pxの各々が1つの記憶領域に対応づけられる。
・列方向に沿って並ぶSf個の画素Pxが1つのグループとして設定され、各グループの最初の行のみが検出対象行として設定されてもよい。すなわち、検出対象行は、1行目、11行目、21行目、…、511行目、521行目、531行目の順にフレームごとに繰り返しシフトする構成であってもよい。また、各グループの最初の行に限らず、各グループ内の特定の行が検出対象行として設定され、グループ内の各行の検出データDoutが、常に特定の行の検出データDoutによって代表する構成であってもよい。
・今回のフレームが表示される期間にて得られる検出データDoutが、次回のフレームが表示される期間にて、全ての行の検出データDoutとして取り扱われてもよい。この場合に、データ記憶部52は、1行×n列の記憶領域を備え、列方向に沿って並ぶm個の画素Pxの各々を1つの記憶領域に対応づけている。例えば、電流制御トランジスタTr3の動作温度がしきい値電圧Vthの変動量を支配するときには、全ての電流制御トランジスタTr3においてしきい値電圧Vthの変動量が近くなる。この点で、上述の構成によれば、1つの行に対する検出データDoutが、他の行に対する検出データDoutとしても用いられるため、上記(7)に準ずる効果が顕著になる。
・検出対象行は、フレームごとに同一行に設定されてもよい。また、検出対象行は、フレームごとに不規則に設定されてもよい。なお、検出対象行がフレームごとに不規則に設定される場合には、例えば、1からmまでの間でフレームごとに乱数を発生させるランダム関数が制御部50にて用いられる。そして、検出用シフトクロック信号Clkrにてシフト待機部分の出力されるタイミングと、マスクパルス信号MPにてマスク解除部分の出力されるタイミングとが同期し、且つ、発生された乱数に応じた時間だけこれらがスタートパルス信号SP2から遅れる構成であればよい。
・検出対象行は、フレームごとに2以上設定されてもよい。この際に、検出用シフトクロック信号Clkrでは、相互に異なるタイミングで2つのシフト待機部分が出力され、マスクパルス信号MPでも、相互に異なるタイミングで2つのマスク解除部分が出力される。そして、2つのシフト待機部分の各々が出力されるタイミングと、2つのマスク解除部分の各々が出力されるタイミングとが同期する。
・例えば、表示装置が起動されるとき、表示装置が休止してから復帰するとき等、1つのフレームが表示される期間以外において、全ての行、もしくは、一部の行の各画素回路PCCに対して、しきい値検出動作が行われてもよい。
・1回のしきい値検出動作において印加される検出用電圧Vmは、データ線Ldごとに相互に異なる構成であってもよい。この際に、しきい値検出動作では、複数のデータ線Ldの各々は、相互に異なる配線を通じてアナログ電源70に接続されてもよい。あるいは、検出用電圧Vmは、デジタルデータとしてデータドライバ回路40からデータ線Ldに供給されてもよい。
・1回のしきい値検出動作において検出用電圧Vmの印加されるデータ線Ldは、全てのデータ線Ldにおける一部であってもよい。この際に、1回のしきい値検出動作では、検出用電圧Vmの印加の対象となる一部のデータ線Ldのみが、検出用電圧スイッチSWsを介してアナログ電源70と接続される。
・第1実施形態では、電流制御トランジスタTr3の特性としてしきい値電圧Vthが検出され、検出されたしきい値電圧Vthに基づいて表示用電圧Vdが補正される。これに限らず、電流制御トランジスタTr3の特性として電流増幅率βが検出され、検出された電流増幅率βに基づいて表示用電圧Vdが補正されてもよい。また、電流制御トランジスタTr3の特性としてしきい値電圧Vthと電流増幅率βとの両方が検出されてもよい。要するに、しきい値検出動作における検出対象は、電流制御トランジスタTr3の素子特性のうち、有機EL素子OELに供給される駆動電流に対し影響を与えるパラメータであれよい。
・表示用電圧Vdの補正に際しては、電流制御トランジスタTr3の素子特性に加えて、発光輝度などの有機EL素子OELの発光特性が用いられてもよい。
・表示用電圧Vdの補正に際しては、電流制御トランジスタTr3の素子特性に加えて、発光輝度などの有機EL素子OELの発光特性が用いられてもよい。
・画素回路PCCの構成は、上述の構成に限られない。電流制御トランジスタを通じて有機EL素子OELに駆動電流が供給される回路であれば、画素回路PCCに備えられる素子の種類や回路の構成は任意である。また、発光素子は、有機EL素子に限らず、無機EL素子やLED等であってもよく、電流制御トランジスタを通じて駆動電流の供給によって発光する素子であればよい。
[高温側輝度制御方法]
駆動電流によるパネル発熱によってトランジスタおよび発光素子が劣化することを防止するために、温度による電流制御することが本発明で可能となる。図20にしきい値温度(仮にTc=50℃)以上になった場合に駆動電流を下げるシーケンスを2種類(a),(b)で示した。それぞれは(6)式のΔβを使って温度補正パラメータの電圧補正V0−Vdを次のように変更することで対応できる。
(V0−Vd)/(Δβ)0.5, T<Tc
(V0−Vd)*(1−α(T−Tc))/(Δβ)0.5, T≧Tc・・・(8)
(V0−Vd)/(Δβ)0.5, T<Tc
(V0−Vd)*α/(Δβ)0.5, T≧Tc・・・(9)
αは1より小さい定数で輝度制御パラメータのひとつである。このように、しきい値電圧測定結果が温度に対して線形であることを利用すればパネル温度制御として利用が可能となる。
駆動電流によるパネル発熱によってトランジスタおよび発光素子が劣化することを防止するために、温度による電流制御することが本発明で可能となる。図20にしきい値温度(仮にTc=50℃)以上になった場合に駆動電流を下げるシーケンスを2種類(a),(b)で示した。それぞれは(6)式のΔβを使って温度補正パラメータの電圧補正V0−Vdを次のように変更することで対応できる。
(V0−Vd)/(Δβ)0.5, T<Tc
(V0−Vd)*(1−α(T−Tc))/(Δβ)0.5, T≧Tc・・・(8)
(V0−Vd)/(Δβ)0.5, T<Tc
(V0−Vd)*α/(Δβ)0.5, T≧Tc・・・(9)
αは1より小さい定数で輝度制御パラメータのひとつである。このように、しきい値電圧測定結果が温度に対して線形であることを利用すればパネル温度制御として利用が可能となる。
本発明は、発光素子に駆動電流を供給する画素回路での素子特性の変化によって画質が変化するのを抑えることができる表示装置および表示方法等に利用可能である。
β…電流増幅率、t…緩和時間、Ce…画素容量、Cp…寄生容量、Cs…保持容量、Id…ドレイン電流、L1,L2…曲線、La…電源線、Ld…データ線、LP…ラッチパルス信号、Ls…走査線、MP…マスクパルス信号、Px…画素、t1,t2,t3,t4,t5,td1,td2,td3,td4…タイミング、ts…飽和時間、Vd…表示用電圧、Vm…検出用電圧、Din…表示データ、OEL…有機EL素子、PCC…画素回路、SP1,SP2…スタートパルス信号、SW1…入力スイッチ、SW2…出力スイッチ、SWd…表示用スイッチ、SWm…検出用スイッチ、SWs…検出用電圧スイッチ、Tr1…サンプリングトランジスタ、Tr2…スイッチングトランジスタ、Tr3…電流制御トランジスタ、VEE…アナログ基準電圧、VgH…選択電圧、VgL…非選択電圧、Vgs…ゲート‐ソース間電圧、VLd…データ線電位、Vth…しきい値電圧、ΔVth…シフト量、Clkd…データシフトクロック信号、Clks…表示用シフトクロック信号、Clkr…検出用シフトクロック信号、Dout…検出データ、DVSS…アナログ電源電圧、LVDD…ロジック電源電圧、LVSS…ロジック基準電圧、VLds…飽和電圧、ELVDD…駆動電圧、ELVSS…基準電圧、SWtrs…転送スイッチ、WDVSS…書き込み電圧、10…表示パネル、20…選択ドライバ回路、21…シフトレジスタ回路、22…レベルシフタ回路、23…バッファ回路、30…電源ドライバ、40…データドライバ回路、41…シフトレジスタ回路、42…データレジスタ回路、43…データラッチ回路、43a…データラッチ、44…DAC/ADC回路、45…バッファ回路、46…レベルシフタ、50…制御部、51…調整部、52…データ記憶部、53…補正部、54…クロック生成部、55…パルス生成部、60…ロジック電源、70…アナログ電源。
Claims (11)
- 発光素子に駆動電流を供給するトランジスタを含む複数の画素回路と、
当該画素回路と同一構成でかつ発光素子に駆動電流供給動作を行わない複数のダミー画素と、
複数の走査線のいずれか1つを選択対象として選択する選択ドライバと、
前記選択ドライバの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、発光素子に駆動電流を供給する画素回路に対しては各走査線を順に選択させ、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて階調表示電圧を印加して前記発光素子を階調表示状態にする階調表示動作と、各走査線を順に選択させ、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて非階調表示電圧を印加して前記発光素子を非階調表示状態にする非階調表示動作と、前記非階調表示状態にて前記複数の走査線の一部を選択させ、前記選択対象に接続された前記画素回路に対しデータ線を通じて前記トランジスタの特性を検出する検出動作と、をこの順に繰り返し、前記検出動作によって得られた検出結果を用いて前記階調表示電圧を補正し、発光素子に駆動電流を供給しないダミー画素回路に対しては、前記非階調表示状態にて前記複数の走査線の一部を選択させ、前記選択対象に接続された前記画素回路に対しデータ線を通じて前記トランジスタの特性を検出する検出動作のみを行い前記画素回路の温度特性を補正する表示装置。 - 表示画素に対する走査線とは別に走査線を構成し前記ダミー画素を配置し
前記検出動作における前記選択対象を前記検出動作ごとに変える
請求項1に記載の表示装置。 - 表示画素に対するデータ線とは別にデータ線を構成し前記ダミー画素を配置し
前記検出動作における前記選択対象を前記検出動作ごとに変える
請求項1に記載の表示装置。 - 前記制御部は、
前記検出動作における前記選択対象を前記検出動作ごとに変える
請求項1に記載の表示装置。 - 前記制御部は、
1回の前記検出動作における前記選択対象の本数を1本に設定する
請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記制御部は、
前記検出動作における前記選択対象を前記検出動作ごとに1本ずつ変位させる
請求項3に記載の表示装置。 - 前記制御部は、
前記検出動作における前記選択対象を前記検出動作ごとに複数本ずつ等間隔で変位させる
請求項3に記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記複数の走査線を、相互に隣り合う複数の走査線からなる複数の走査線群に区画し、前記検出結果に関するデータを前記選択対象が含まれる前記走査線群に対応づけて記憶する記憶部を備え、
前記検出動作における前記選択対象を前記検出動作ごとに前記走査線群ずつ変位させ、
前記走査線群に対応づけられた前記データを用いて該走査線群に接続された前記画素回路への前記階調表示電圧を補正する
請求項5に記載の表示装置。 - 前記選択ドライバは、
前記複数の走査線の中で前記選択対象の候補を順に切り替え、
前記制御部は、
前記階調表示動作における前記切り替えの周期、および、前記非階調表示動作における前記切り替えの周期よりも、前記検出動作における前記切り替えの周期を短くする
請求項1から6のいずれか1つに記載の表示装置。 - 発光素子に駆動電流を供給するトランジスタを含む画素回路が接続された複数の走査線のいずれか1つを選択対象として設定し、
各走査線を順に選択し、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて階調表示電圧を印加して前記発光素子を階調表示状態にする階調表示動作と、
各走査線を順に選択し、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて非階調表示電圧を印加して前記発光素子を非階調表示状態にする非階調表示動作と、
前記非階調表示状態にて前記複数の走査線の一部を選択させ、前記選択対象に接続された前記画素回路に対しデータ線を通じて前記トランジスタの特性を検出する検出動作と、
をこの順に繰り返し、
前記検出動作によって得られた検出結果を用いて前記階調表示電圧を補正する
表示方法。 - 発光素子に駆動電流を供給するトランジスタと同等のダミー画素回路が接続された1本ないし複数の走査線のいずれか1つを選択対象として設定し、
当該走査線を選択し、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を、各選択対象に接続される前記画素回路に対しデータ線を通じて非階調表示電圧を印加して、非階調表示状態にて前記走査線の一部もしくは全てを選択させ、前記選択対象に接続された前記画素回路に対しデータ線を通じて前記トランジスタの特性を検出する検出動作をフレーム毎に繰り返し、前記検出動作によって得られた検出結果を用いて前記階調表示電圧を補正することで画素回路の温度特性変化を制御する表示方法。
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