JP2015049335A - Ｅｌ表示装置及びｅｌ表示装置の駆動方法 - Google Patents

Ｅｌ表示装置及びｅｌ表示装置の駆動方法 Download PDF

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誠之 久米田
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武志 奥野
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Eiji Kanda
栄二 神田
石井　良
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良 石井
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大輔 河江
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Abstract

【課題】解像度化に伴い１画素あたりの電流が小さくなっても、低階調ムラ等の画質劣化の発生を抑制可能なＥＬ表示装置及びＥＬ表示装置の駆動方法を提供する。【解決手段】１垂直期間に、データ電圧に応じてＥＬ素子に流す電流を制御する電流階調制御期間と、デューティ制御電圧に応じてＥＬ素子に電流を流す期間を制御するデューティ階調制御期間を有し、画像データに応じたデータ電圧とデューティ制御電圧とは、駆動トランジスタがダイオード接続した状態で駆動トランジスタのソース端子より供給され、デューティ制御電圧はオンとオフの２値の電圧で制御され、低階調時より高階調時のＥＬ素子に電流を流す期間が長い。【選択図】図１

Description

本発明はＥＬ表示装置及びその駆動方法に関する。特に、本発明はアクティブマトリクス型有機ＥＬ（ＡＭＯＬＥＤ）パネルを備えたＥＬ表示装置及びその駆動方法に関する。
近年、有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）など、供給される電流に応じた強度で発光する発光素子を用いた表示装置が開発されている。有機ＥＬ素子は、素子に流れる電流によって発光輝度が変化するが、アクティブマトリクスパネルで用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子の特性ばらつき（ＴＦＴ閾値電圧（ＶＴＨ）ばらつき）によって、画素毎に有機ＥＬ素子に流れる電流が異なり、表示ムラとなって表示品位を低下させる要因となる。このような特性ばらつきを低減させるために、パネルの画素内部でばらつき補償を行っているが、高解像度化に伴い有機ＥＬ素子に供給する電流が小さくなり、特性ばらつきを補償できない問題があった。特に低階調（小電流領域）ではばらつきが顕著に現れ、低階調ムラ等の画質劣化が問題となっている。また、有機ＥＬ素子に供給する最大電流を大きくすると、有機ＥＬ素子の輝度劣化を招くという問題があった。
例えば、特許文献１には、駆動トランジスタをダイオード接続し、駆動トランジスタのゲート電圧を変化させることで閾値補正を行い、同一信号電圧入力に対するドレイン電流ばらつきを抑制する表示装置の駆動方法が記載されている。また、特許文献２には、１つの階調表示データに対して、２種類の輝度レベルで発光させることにより、表示装置の輝度ムラを抑制する表示装置の駆動方法が記載されている。
特開２００９−２５８２２７号公報 特開２０１２−９８７０７号公報
しかし、特許文献１の画素回路及び動作の問題点は、高解像度化に伴い、１画素あたりの電流が小さくなり、低階調（小電流領域）で階調制御が困難になることである。特に、小電流領域におけるＶＴＨばらつきによる画質劣化は、低階調ムラとして大きな問題である。
また、特許文献２では、低階調ムラ改善として基準電圧を可変させて２種類の発光レベルによる発光量の総和で階調表示する案が提示されているが、すべての画素に共通である基準電圧を可変するため、多階調化には不利である。また、特許文献２は視認困難な領域ではあるが、低階調(小電流領域)で微小電流を制御する必要があり、ＶＴＨばらつきによる画質劣化は特許文献１よりもさらに悪化することが推定される。
本発明は、上述の問題を解決するものであって、高解像度化に伴い１画素あたりの電流が小さくなっても、低階調ムラ等の画質劣化の発生を抑制可能なＥＬ表示装置及びＥＬ表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態によると、ゲート端子の電位に応じた電流を供給する駆動トランジスタと、画像データに応じたデータ電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート端子にサンプリングするサンプリングスイッチと、前記駆動トランジスタをダイオード接続するためのスイッチトランジスタと、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子の電位を保持する保持容量と、前記画像データにより制御された電流により発光するＥＬ素子と、を含む画素回路を備え、１垂直期間に、前記データ電圧に応じて前記ＥＬ素子に流す電流を制御する電流階調制御期間と、デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御するデューティ階調制御期間と、を有し、前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とは、前記駆動トランジスタがダイオード接続した状態で前記駆動トランジスタのソース端子より供給され、前記デューティ制御電圧はオンとオフの２値の電圧で制御され、低階調時より高階調時の前記ＥＬ素子に電流を流す期間が長いＥＬ表示装置が提供される。
本実施形態によると、高解像度化に伴い１画素あたりの電流が小さくなっても、低階調ムラ等の画質劣化の発生を抑制することができる。したがって、ＥＬ表示装置を高解像度化しても、高画質化、高寿命化を実現することができる。
前記ＥＬ表示装置において、行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を有し、前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの閾値電圧補償、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタのデューティ制御が線順次で制御され、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングは前記画素回路ごとに異なってもよい。
本実施形態によると、データ電圧とデューティ制御電圧とを共通の信号線を介して画素回路へ供給することができるとともに、駆動トランジスタのゲート端子及び保持容量の電位の初期化、駆動トランジスタの閾値電圧補償、駆動トランジスタのゲート端子へのデータプログラム、及び駆動トランジスタのデューティ制御を線順次で制御し、駆動トランジスタのソース端子に供給する信号線のデータ電圧との組み合わせにより、画素ごとに画像データに応じた電流階調制御とデューティ階調制御を実現することができる。
前記ＥＬ表示装置において、行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を有し、前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの閾値電圧補償はすべての前記画素回路で同時に行い、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタのデューティ制御は線順次で制御され、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングは前記画素回路ごとに異なってもよい。
本実施形態によると、データ電圧とデューティ制御電圧とを共通の信号線を介して画素回路へ供給することができるとともに、駆動トランジスタのゲート端子及び保持容量の電位の初期化をすべての画素で同時に行うため、周辺回路に配置した初期化制御ドライバを削減し、ＥＬ表示装置の狭額縁化を実現することができる。また、駆動トランジスタのゲート端子のＶＴＨ補償をすべての画素で同時に行うため、ＶＴＨ補償時間を十分長い時間取ることが可能となり、ＶＴＨ補償能力を向上させることができる。
前記ＥＬ表示装置において、前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間とが等しくてもよい。
本実施形態によると、電流階調制御期間とデューティ階調制御期間に供給する電流の総和で階調が決まるため、電流階調期制御期間とデューティ階調制御期間を等しい時間に設定することにより、複雑な演算を必要とせずに階調制御を行うことができる。
前記ＥＬ表示装置において、前記デューティ階調制御期間は、複数のサブフレームを有し、前記複数のサブフレームごとに、前記デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御してもよい。
本実施形態によると、デューティ階調制御期間を複数のサブフィールドに分割することにより、低階調時における電流を大きくすることが可能となり、ＶＴＨばらつきによる画質の劣化（低階調ムラ）を改善することができる。
前記ＥＬ表示装置において、前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間にある複数サブフレームのうちの１サブフレーム期間とが等しくてもよい。
本実施形態によると、電流階調制御期間と、デューティ階調制御期間にある複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間を等しくすることにより、複雑な演算を必要とせずに階調制御を行うことができる。
また、本発明の一実施形態によると、ゲート端子の電位に応じた電流を供給する駆動トランジスタと、画像データに応じたデータ電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート端子にサンプリングするサンプリングスイッチと、前記駆動トランジスタをダイオード接続するためのスイッチトランジスタと、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子の電位を保持する保持容量と、前記画像データにより制御された電流により発光するＥＬ素子と、を含む画素回路を備えたＥＬ表示装置の駆動方法であって、１垂直期間に、前記データ電圧に応じて前記ＥＬ素子に流す電流を制御し、デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御し、前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記駆動トランジスタがダイオード接続した状態で前記駆動トランジスタのソース端子より供給し、前記デューティ制御電圧をオンとオフの２値の電圧で制御し、低階調時より高階調時の前記ＥＬ素子に電流を流す期間が長いＥＬ表示装置の駆動方法が提供される。
本実施形態によると、高解像度化に伴い１画素あたりの電流が小さくなっても、低階調ムラ等の画質劣化の発生を抑制することができる。したがって、ＥＬ表示装置を高解像度化しても、高画質化、高寿命化を実現することができる。
前記ＥＬ表示装置の駆動方法において、行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を前記ＥＬ表示装置が備え、前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子の閾値電圧補償、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタの前記ゲート端子のデューティ制御を線順次で制御し、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングが前記画素回路ごとに異なってもよい。
本実施形態によると、データ電圧とデューティ制御電圧とを共通の信号線を介して画素回路へ供給することができるとともに、駆動トランジスタのゲート端子及び保持容量の電位の初期化、駆動トランジスタの閾値電圧補償、駆動トランジスタのゲート端子へのデータプログラム、及び駆動トランジスタのデューティ制御を線順次で制御し、駆動トランジスタのソース端子に供給する信号線のデータ電圧との組み合わせにより、画素ごとに画像データに応じた電流階調制御とデューティ階調制御を実現することができる。
前記ＥＬ表示装置の駆動方法において、行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を前記ＥＬ表示装置が備え、前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの閾値電圧補償をすべての前記画素回路で同時に行い、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタのデューティ制御を線順次で制御し、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングが前記画素回路ごとに異なってもよい。
本実施形態によると、駆動トランジスタのゲート端子及び保持容量の電位の初期化をすべての画素で同時に行うため、周辺回路に配置した初期化制御ドライバを削減し、ＥＬ表示装置の狭額縁化を実現することができる。また、駆動トランジスタのゲート端子のＶＴＨ補償をすべての画素で同時に行うため、ＶＴＨ補償時間を十分長い時間取ることが可能となり、ＶＴＨ補償能力を向上させることができる。
前記ＥＬ表示装置の駆動方法において、前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間とが等しくてもよい。
本実施形態によると、電流階調制御期間とデューティ階調制御期間に供給する電流の総和で階調が決まるため、電流階調期制御期間とデューティ階調制御期間を等しい時間に設定することにより、複雑な演算を必要とせずに階調制御を行うことができる。
前記ＥＬ表示装置の駆動方法において、前記デューティ階調制御期間は、複数のサブフレームを有し、前記複数のサブフレームごとに、前記デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御してもよい。
本実施形態によると、デューティ階調制御期間を複数のサブフィールドに分割することにより、低階調時における電流を大きくすることが可能となり、ＶＴＨばらつきによる画質の劣化（低階調ムラ）を改善することができる。
前記ＥＬ表示装置の駆動方法において、前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間にある複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間とが等しくてもよい。
本実施形態によると、電流階調制御期間と、デューティ階調制御期間にある複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間を等しくすることにより、複雑な演算を必要とせずに階調制御を行うことができる。
本発明によると、高解像度化に伴い１画素あたりの電流が小さくなっても、低階調ムラ等の画質劣化の発生を抑制可能なＥＬ表示装置及びＥＬ表示装置の駆動方法が提供される。また、電流階調制御と発光デューティ階調制御の両制御で階調制御を行い、低階調時の電流を大きな電流で制御することにより、低階調ムラ改善に大きな効果が期待できる。さらに、駆動トランジスタをダイオード接続した状態でデューティ制御データプログラムを行うことにより、電流階調制御でサンプリングした階調電圧に依存せず、２値の電圧のみでデューティ制御を実現し、高速な画素回路ごとのデューティ制御を実現することができる。したがって、本発明によれば、高画質化、高寿命化を図りつつ、ＥＬ表示装置を高解像度化することができる。
本発明の実施形態１におけるＥＬ表示装置５００の構成図である。 本発明の実施形態１におけるＥＬ表示装置の画素回路１００の構成図である。 本発明の実施形態１における駆動方法を示す図である。 本発明の実施形態１における１画素のタイミングチャートである。 本発明の実施形態１における複数の行に配置された複数の画素のタイミングチャートである。 本発明の実施形態１における画素回路１００の基本動作を示した図である。 本発明の実施形態１におけるデューティ制御プログラム１を示した図である。 本発明の実施形態１におけるデューティ制御プログラム２を示した図である。 本発明の実施形態１におけるＥＬ電流と輝度を示した図である。 本発明の実施形態１におけるＥＬ電流と階調を示した図である。 本発明の実施形態２における駆動方法を示す図である。 本発明の実施形態２における複数の行に配置された複数の画素のタイミングチャートである。 本発明の実施形態２におけるＥＬ電流と輝度を示した図である。 本発明の実施形態２におけるＥＬ電流と階調を示した図である。 本発明の実施形態３におけるＥＬ表示装置６００の構成図である。 本発明の実施形態３における駆動方法を示す図である。 本発明の実施形態３における１画素のタイミングチャートである。 本発明の実施形態３における複数の行に配置された複数の画素のタイミングチャートである。 本発明の実施形態３における基本動作を示した図である。
以下、図面を参照して本発明に係るＥＬ表示装置及びその駆動方法について説明する。但し、本発明のＥＬ表示装置及びその駆動方法は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
本発明は、低階調と高階調で発光デューティを可変することを特徴とする。低階調（小電流領域）では発光デューティを下げることでＥＬ素子に供給する電流を大きくして特性ばらつきによる画質劣化を改善し、高階調（大電流領域）では発光デューティを上げることでＥＬ素子に供給する電流を小さくしてＥＬ素子の輝度劣化が改善可能となり、高画質化、高寿命化を図りつつ、高解像度化を実現可能とするものである。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるＥＬ表示装置５００の構成図である。ＥＬ表示装置５００はテレビの他、例えば、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、などの電子機器の表示部を構成する。表示装置５００は、行列状（マトリクス状）に配置された画素毎に画素回路１００を有する。表示装置５００は、各画素回路１００に配置されたＥＬ（Electroluminescence）素子ＥＬを発光させて画像を表示する。本実施形態において、ＥＬ素子ＥＬは、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を用いた発光素子であるものとするが、整流性を有する発光素子（発光ダイオード）であれば、ＯＬＥＤに限られない。
表示装置５００は、行状に配され、画素回路１００に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、画像データを供給する信号線ＤＴと、を有し、画素回路１００は制御線と信号線とが交差する位置に行列状に配置される。なお、図１において、画素回路１００は、マトリクス状に配置されているが、この配置でなくてもよい。以下の説明では、画素回路１００は、ｎ行ｍ列のマトリクス状に配置されるものとする。
表示装置５００において、初期化制御ドライバ５１０に接続した制御線ＳＩＬ、スキャンドライバ５３０に接続した走査線ＳＣＬ、エミッションドライバ５５０に接続した発光制御線ＥＭＬが行状に配され、画素回路１００に配置した各トランジスタを制御する。また、列状に配された信号線を介して、画像データに応じたデータ電圧と、デューティ制御電圧とをスイッチにより切り替えて供給する。初期化制御ドライバ５１０は、初期化制御信号ＩＮＩＴを制御する。また、スキャンドライバ５３０は、走査信号ＳＣＡＮを制御する。エミッションドライバ５５０は、発光制御信号ＥＭを制御する。
図示しないが、表示装置５００は、さらに制御部及び電源を有する。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリなどを有し、表示装置５００の動作を制御するコントローラである。制御部は、初期化制御ドライバ５１０、スキャンドライバ５３０、エミッションドライバ５５０、データ電圧及びデューティ制御電圧を制御する。電源は、表示装置５００及び表示装置５００を備えた電子機器の各部へ電力を供給する。表示装置５００における各画素回路１００のＥＬ素子ＥＬのアノードからカソードへの電流は、この電源から供給される。このとき、電源は、アノード電圧ＥＬＶＤＤ、カソード電圧ＥＬＶＳＳを印加する。
図２は本発明の実施形態１における画素回路１００を示す。画素回路１００は、ゲート端子の電位に応じた電流を供給する駆動トランジスタＭ１と、画像データに応じたデータ電圧を駆動トランジスタＭ１のゲート端子にサンプリングするサンプリングスイッチＭ２と、駆動トランジスタＭ１をダイオード接続するためのスイッチトランジスタＭ５と、駆動トランジスタＭ１のゲート端子の電位を保持する保持容量Ｃｓｔと、画像データにより制御された電流により発光するＥＬ素子ＥＬを含む。なお、本発明において、各トランジスタは、ｐ型のＴＦＴを示すものとする。
また、一方の端子が初期化電圧線ＶＩＬに接続され、他方の端子が駆動トランジスタＭ１のゲート端子及び保持容量Ｃｓｔに接続するスイッチトランジスタＭ６は、ゲートに接続した初期化制御信号ＩＮＩＴにより制御され、駆動トランジスタＭ１のゲート端子及び保持容量Ｃｓｔの電位を初期化電圧ＶＩＮＩＴで初期化する。駆動トランジスタＭ１のソース端子には、一方の端子が信号線ＤＴに接続したスイッチングトランジスタＭ２及び一方の端子が発光素子用電源線ＧＬに接続したスイッチングトランジスタＭ３が排他的に接続される。スイッチングトランジスタＭ２のゲートは走査線ＳＣＬが接続され、走査信号ＳＣＡＮにより制御される。また、スイッチングトランジスタＭ３のゲートは発光制御線ＥＭＬが接続され、発光制御信号ＥＭにより制御される。これにより、データ電圧ＶＤＡＴＡ又はデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹと、発光素子用電源電圧ＥＬＶＤＤとを駆動トランジスタＭ１のソース端子に排他的に供給する。なお、信号線ＤＴには、データ電圧ＶＤＡＴＡ又はデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹが排他的に供給される。
また、走査線ＳＣＬはスイッチトランジスタＭ５のゲートに接続し、走査信号ＳＣＡＮでスイッチトランジスタＭ５を制御する。また、駆動トランジスタＭ１のドレインとＥＬ素子ＥＬに接続するスイッチトランジスタＭ４は発光制御線ＥＭＬから供給される発光制御信号ＥＭにより制御される。
図３は、本発明の実施形態１における駆動方法を示す図である。本発明においては、発光期間は電流階調制御期間とデューティ階調制御期間に分かれる。電流階調制御期間では、画像データに応じたデータ電圧ＶＤＡＴＡを線順次でデータプログラムして、ＥＬ素子ＥＬに流す電流が制御される。また、デューティ階調制御期間では、デューティ制御電圧ＶＤＵＴＹに応じて発光停止又は発光継続（電流階調制御でサンプリングしたデータ電圧を保持）に制御されることで、ＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間が制御される。具体的にはデューディ階調制御期間では、低階調時には発光停止に制御され、高階調時には発光継続に制御される。このように、本発明においては、電流階調制御とデューティ階調制御を用いることにより、階調制御を実現している。また、実施形態１においては、電流階調制御とデューティ階調制御を線順次で行なっている。
図４は本発明の実施形態１における１画素のタイミングチャートであり、図５は本発明の実施形態１における隣接する行に配置された複数の画素のタイミングチャートである。上述したように、本実施形態に係るＥＬ表示装置５００の駆動方法においては、（ａ）駆動トランジスタＭ１のゲート端子及び保持容量Ｃｓｔを初期化する初期化期間、（ｂ）駆動トランジスタＭ１のＶＴＨ補償及び駆動トランジスタＭ１のゲート端子へのデータプログラム期間、（ｃ）デューティ制御期間、（ｄ）ＥＬ素子ＥＬの発光期間の４つの期間により構成される。各制御はパネル周辺回路で生成された制御信号（ＩＮＩＴ、ＳＣＡＮ、ＥＭ）により線順次で制御され、駆動トランジスタＭ１のソース端子に供給する信号線ＤＴのデータ電圧ＶＤＡＴＡ及びデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹにより、画素ごとに画像データに応じた電流階調制御とデューティ階調制御を実現する。
なお、階調制御は電流階調制御期間とデューティ階調制御期間に流す電流の総和で階調が決まるため、電流階調期制御期間とデューティ階調制御期間を等しい時間に設定することにより、複雑な演算を必要とせずに階調制御を行うことが可能である。
４つの制御期間についてさらに説明する。図６は、本発明の実施形態１における画素回路１００の基本動作を示した図である。
（ａ）初期化期間：初期化制御信号ＩＮＩＴによりスイッチングトランジスタＭ６をオンにし、駆動トランジスタＭ１のゲート端子及び保持容量Ｃｓｔの電位を初期化電圧ＶＩＮＩＴに初期化する。
（ｂ）ＶＴＨ補償期間＋データプログラム期間：スイッチングトランジスタＭ６をオフにし、走査信号ＳＣＡＮによりスイッチングトランジスタＭ２及びスイッチングトランジスタＭ５をオンにする。信号線ＤＴからデータ電圧ＶＤＡＴＡを供給し、駆動トランジスタＭ１をダイオード接続する。駆動トランジスタＭ１のソース端子から画像データに応じたデータ電圧ＶＤＡＴＡを供給することにより、保持容量Ｃｓｔにデータ電圧ＶＤＡＴＡ−駆動トランジスタ閾値電圧ＶＴＨをサンプリングする。
（ｃ）デューティ制御期間：信号線ＤＴからデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹを供給し、表示階調に応じて２値の電圧を駆動トランジスタＭ１のソース端子から供給し、発光停止（High Level）と発光継続（Low Level）を制御する。
（ｄ）発光期間：走査信号ＳＣＡＮによりスイッチングトランジスタＭ２及びスイッチングトランジスタＭ５をオフにする。発光制御信号ＥＭによりスイッチングトランジスタＭ３及びＭ４をオンにし、駆動トランジスタＭ１で制御された電流をＥＬ素子ＥＬに供給することにより発光制御する。
ここで、本実施形態に係るデューティ制御について説明する。図７は本発明の実施形態１におけるデューティ制御プログラム１を示した図であり、図８は本発明の一実施形態に係るデューティ制御プログラム２を示した図である。ダイオード接続により駆動トランジスタＭ１のＶＴＨ補償を行う画素回路１００はダイオード特性を有するため、充電方向（もしくは放電方向）の一方向にしかデータプログラムできない特徴がある。すなわち、ダイオード接続により駆動トランジスタＭ１のＶＴＨ補償を行う画素回路１００では、駆動トランジスタＭ１のソース端子から電圧を供給することにより、駆動トランジスタＭ１をオフにすることはできるが、オンにすることはできない。
本発明はこの特性を踏まえて、デューティ制御電圧ＶＤＵＴＹのオンとオフの２値電圧を最も低階調（表示が暗い）時の電圧よりも高くし、最も高階調（表示が明るい）時の電圧よりも低く設定することにより、発光停止と発光継続（電流階調制御でサンプリングしたデータ電圧を保持）を制御する点で、従来技術とは大きく異なる。
図７において、初期化後にデータ電圧ＶＤＡＴＡ−駆動トランジスタ閾値電圧ＶＴＨがサンプリングされた駆動トランジスタＭ１はソース端子からＶＤＡＴＡ−ＶＴＨよりもHigh Levelのデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹが供給されると、駆動トランジスタＭ１のゲートの電圧が上書きされ、駆動トランジスタＭ１はオフとなり、ＥＬ素子ＥＬへの電流供給は停止し、スイッチングトランジスタＭ４をオンにしても発光しない。一方、図８において、初期化後にデータ電圧ＶＤＡＴＡ−駆動トランジスタ閾値電圧ＶＴＨがサンプリングされた駆動トランジスタＭ１はソース端子からＶＤＡＴＡ−ＶＴＨよりもLow Levelのデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹが供給されても、駆動トランジスタＭ１のゲート端子の電圧は上書きされず、ＶＤＡＴＡ−ＶＴＨが保持され、スイッチングトランジスタＭ４をオンにすると、ＥＬ素子ＥＬへ電流が供給され、発光は継続することとなる。
図９は本発明の実施形態１におけるＥＬ電流と輝度を示した図であり、図１０は本発明の実施形態１におけるＥＬ電流と階調を示した図である。本発明は階調により発光デューティ（ＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間）を可変とすることにより、低階調（表示が暗い）より高階調（表示が明るい）の発光デューティを大きく（ＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間を長く）することを特徴とする。低階調時では、ＥＬ素子ＥＬに流す電流が小さくなることにより、ＶＴＨばらつきによる画質劣化が生じ、ムラが目立つ。したがって、本発明においては、低階調時には発光デューティが小さくなるように制御することにより、ＥＬ素子ＥＬに流す電流を大きくし、ＶＴＨばらつきによる画質劣化を抑制する。一方、高階調時には、ＥＬ素子ＥＬに流す最大電流が大きくなることにより、ＥＬ素子の輝度劣化が問題となる。したがって、本発明においては、高階調時には発光デューティが大きくなるように制御することにより、ＥＬ素子ＥＬに流す最大電流を抑制し、ＥＬ素子の長寿命化を実現することができる。
図１０はＥＬ電流と階調との関係をγ曲線で示す。上述したように、高階調時にはＥＬ素子ＥＬに流す最大電流を抑制することが望ましいが、低階調時にはＶＴＨばらつきを抑制するために電流を大きくすることが好ましい。本実施形態においては、これらの問題をデューティ制御により解決することができる。
以上に説明したように、本実施形態によると、高解像度化に伴い１画素あたりの電流が小さくなっても、低階調ムラ等の画質劣化の発生を抑制することができる。したがって、高画質化、高寿命化を図りつつ、ＥＬ表示装置を高解像度化することができる。
（実施形態２）
実施形態２においては、デューティ階調制御期間が複数のサブフレームを有し、複数のサブフレームごとに、デューティ制御電圧ＶＤＵＴＹに応じてＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間を制御する。また、電流階調制御期間と、デューティ階調制御期間にある複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間とを等しくする。
実施形態２について詳細に説明する。図１１は本発明の実施形態２における駆動方法を示す図であり、図１２は本発明の実施形態２における複数の行に配置された複数の画素のタイミングチャートである。実施形態１と同様に発光期間は電流階調制御期間とデューティ階調制御期間に分かれるが、実施形態２においては、デューティ階調制御期間を複数のサブフレームに分割し、サブフレーム毎にデューティ階調制御を行っている。電流階調制御期間では、画像データに応じたデータ電圧ＶＤＡＴＡを線順次でデータプログラムして、ＥＬ素子ＥＬに流す電流が制御される。複数のサブフレームを有するデューティ階調制御期間では、サブフレーム毎にデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹに応じて発光停止及び発光継続（電流階調制御でサンプリングしたデータ電圧を保持）に制御されることで、ＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間が制御される。具体的にはデューディ階調制御期間において、低階調ほど発光期間が短くなるように制御される。この例では、発光停止に制御されると再度データプログラムがされるまで発光できない。したがって、低階調ほどデューティ階調制御期間の初期の段階で発光停止に制御される。デューティ階調制御は線順次で行う。また、実施形態２においては、電流階調制御期間と、デューティ階調制御期間にある複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間を等しくすることにより、複雑な演算を必要とせずに階調制御を行うことが可能である。なお、図１１においては、３つのサブレームを有する例を示したが、任意にサブレーム数を設定することができ、また、サブフレームの少なくとも１つが他のサブフレームのいずれかと長さが異なっていてもよい。
図１３は実施形態２におけるＥＬ電流と輝度を示した図であり、図１４は実施形態２におけるＥＬ電流と階調を示した図である。実施形態２においては、デューティ制御を２５％、５０％、７５％及び１００％の４つの値で制御する方法を示す。実施形態２においては、階調により発光デューティ（ＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間）を可変とすることにより、低階調（表示が暗い）より高階調（表示が明るい）の発光デューティを大きく（ＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間を長く）することを特徴とする。低階調時では、ＥＬ素子ＥＬに流す電流が小さくなることにより、ＶＴＨばらつきによる画質劣化が生じ、ムラが目立つ。したがって、本発明においては、低階調時には発光デューティが小さくなるように制御することにより、ＥＬ素子ＥＬに流す電流を大きくし、ＶＴＨばらつきによる画質劣化を抑制する。一方、高階調時には、ＥＬ素子ＥＬに流す最大電流が大きくなることにより、ＥＬ素子の輝度劣化が問題となる。したがって、本発明においては、高階調時には発光デューティが大きくなるように制御することにより、ＥＬ素子ＥＬに流す最大電流を抑制し、ＥＬ素子の長寿命化を実現することができる。実施形態２においては、さらに高階調時には発光デューティがさらに大きくなるように制御することにより、ＥＬ素子ＥＬに流す最大電流を抑制し、ＥＬ素子の長寿命化を実現することができる。
図１４はＥＬ電流と階調との関係をγ曲線で示す。上述したように、高階調時にはＥＬ素子ＥＬに流す最大電流を抑制することが望ましいが、低階調時にはＶＴＨばらつきを抑制するために電流を大きくすることが好ましい。本実施形態においては、これらの問題をデューティ制御により解決することができる。本実施形態においては、これらの制御を実施形態１よりも細かく設定することが可能である。
（実施形態３）
実施形態３においては、初期化、閾値電圧補償はすべての画素同時に行い、データプログラム、デューティ制御は線順次で制御され、発光と非発光のタイミングは画素ごとに異なる。
図１５は実施形態３におけるＥＬ表示装置６００の構成図である。ＥＬ表示装置６００は、行状に配され、画素回路１００に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、画像データを供給する信号線ＤＴと、を有し、画素回路１００は制御線と信号線とが交差する位置に行列状に配置される。なお、図１５において、画素回路１００は、マトリクス状に配置されているが、この配置でなくてもよい。実施形態３においては、初期化制御信号ＩＮＩＴがすべての画素共通制御となるため、制御線ＳＩＬは共通であり、初期化制御ドライバは周辺回路から削減される。走査線ＳＣＬはスキャンドライバ６３０に接続し、スキャンドライバ６３０により、走査信号ＳＣＡＮが制御される。発光制御線ＥＭＬはエミッションドライバ６５０に接続し、エミッションドライバ６５０により、発光制御信号ＥＭが制御される。
また、ＥＬ表示装置６００においては、信号線ＤＴからデータ電圧ＶＤＡＴＡ及びデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹ以外にＶＴＨ補償時に使用する基準電圧ＶＲＥＳを供給するための切り替えスイッチを追加している。
図１６は実施形態３におけるＥＬ表示装置６００の駆動方法を示す図である。実施形態３においては、１垂直期間に、駆動トランジスタＭ１のゲート端子及び保持容量Ｃｓｔの電位の初期化、駆動トランジスタＭ１の閾値電圧補償はすべての画素同時に行い、駆動トランジスタＭ１のゲート端子へのデータプログラム、駆動トランジスタＭ１のデューティ制御及びＥＬ素子ＥＬの発光停止は線順次で制御する。
図１７は実施形態３における１画素のタイミングチャートであり、図１８は実施形態３における複数の行に配置された複数の画素のタイミングチャートである。実施形態３においては、実施形態２と同様に発光期間は電流階調制御期間とデューティ階調制御期間に分かれ、デューティ階調制御期間が複数のサブフレームを有し、複数のサブフレームごとに、デューティ制御電圧ＶＤＵＴＹに応じてＥＬ素子ＥＬに電流を流す期間を制御する。一方、実施形態３においては、他の実施形態とは異なり、初期化を行う初期化期間、閾値電圧補償を行うためのＶＴＨ補償期間はすべての画素同時に制御する。
実施形態３におけるＥＬ表示装置の駆動方法においては、（ａ）駆動トランジスタＭ１のゲート端子及び保持容量Ｃｓｔを初期化する初期化期間、（ｂ）駆動トランジスタＭ１のＶＴＨ補償、（ｃ）駆動トランジスタＭ１のゲート端子へのデータプログラム期間、（ｄ）デューティ制御期間、（ｅ）ＥＬ素子ＥＬの発光停止制御期間、（ｆ）ＥＬ素子ＥＬの発光期間の６つの期間により構成される。実施形態３においては、初期化及びＶＴＨ補償をすべての画素同時に行い、その他の制御はパネル周辺回路で生成された制御信号（ＳＣＡＮ、ＥＭ）により線順次で制御され、駆動トランジスタＭ１のソース端子に供給する信号線ＤＴのデータ電圧ＶＤＡＴＡ及びデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹにより、画素ごとに画像データに応じた電流階調制御とデューティ階調制御を実現する。
図１９は実施形態３における基本動作を示した図である。実施形態１との違いは、初期化とＶＴＨ補償をすべての画素同時に行うこと、及び電流階調制御データプログラム前にＶＴＨ補償を実施することにより、保持容量ＣｓｔにＶＲＥＳ−ＶＴＨを保持した状態で電流階調制御データプログラムを実施することである。
（ａ）初期化期間：共通の制御線ＳＩＬから供給される初期化制御信号ＩＮＩＴによりスイッチングトランジスタＭ６をオンにし、駆動トランジスタＭ１のゲート端子及び保持容量Ｃｓｔの電位を初期化電圧ＶＩＮＩＴに初期化する。
（ｂ）ＶＴＨ補償期間：走査信号ＳＣＡＮによりスイッチングトランジスタＭ２及びスイッチングトランジスタＭ５をオンにし、信号線ＤＴから基準電圧ＶＲＥＳを供給し、駆動トランジスタＭ１をダイオード接続する。駆動トランジスタＭ１のソース端子から基準電圧ＶＲＥＳを供給することにより、保持容量Ｃｓｔに基準電圧ＶＲＥＳ−駆動トランジスタ閾値電圧ＶＴＨによりＶＴＨ補償を行う。実施形態３においては、基準電圧ＶＲＥＳはデータ電圧ＶＤＡＴＡよりも低い電圧である。
（ｃ）データプログラム期間：信号線ＤＴから画像データに応じたデータ電圧ＶＤＡＴＡを供給し、駆動トランジスタＭ１のソース端子から画像データに応じたデータ電圧ＶＤＡＴＡを供給することにより、保持容量Ｃｓｔにデータ電圧ＶＤＡＴＡ−駆動トランジスタ閾値電圧ＶＴＨをサンプリングする。
（ｄ）デューティ制御期間：信号線ＤＴからデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹを供給し、表示階調に応じて２値の電圧を駆動トランジスタＭ１のソース端子から供給し、発光停止（High Level）と発光継続（Low Level）を制御する。
（ｅ）発光停止制御期間：信号線ＤＴからHigh Levelのデューティ制御電圧ＶＤＵＴＹを供給し、ＥＬ素子ＥＬの発光を停止する。
（ｆ）発光期間：及び発光制御信号ＥＭによりスイッチングトランジスタＭ３及びＭ４をオンにし、駆動トランジスタＭ１で制御された電流をＥＬ素子ＥＬに供給することにより発光制御する。
図１６に示したように、実施形態３においては、発光を停止して、初期化及びＶＴＨ補償を全画素同時に行う。データプログラム期間においては、データ電圧ＶＤＡＴＡが書き込まれた行から線順次に発光を開始する。その後、デューティ制御も線順次に行い、発光を停止していく。実施形態３においては、ＶＴＨ補償をすべての画素同時に行うため、ＶＴＨ補償時間を十分長い時間取ることが可能となり、ＶＴＨ補償能力を向上させることができる。
以上説明したように、本実施形態においては、初期化をすべての画素同時に行うため、周辺回路（パネル表示エリアの額縁）に配置した初期化制御ドライバを削減することが可能であり、狭額縁化を実現することができる。また、ＶＴＨ補償をすべての画素同時に行うため、ＶＴＨ補償時間を十分長い時間取ることが可能となり、ＶＴＨ補償能力を向上させることができる。
なお、上述した各実施形態においては、複雑な演算を必要とせずに階調制御を行うため、電流階調期制御期間とデューティ階調制御期間（又は複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間）を等しい時間に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意に変更してもよい。
１００：画素回路、５００：ＥＬ表示装置、５１０：初期化制御ドライバ、５３０：スキャンドライバ、５５０：エミッションドライバ、６００：ＥＬ表示装置、６３０：スキャンドライバ、６５０：エミッションドライバ

Claims (12)

  1. ゲート端子の電位に応じた電流を供給する駆動トランジスタと、画像データに応じたデータ電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート端子にサンプリングするサンプリングスイッチと、前記駆動トランジスタをダイオード接続するためのスイッチトランジスタと、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子の電位を保持する保持容量と、前記画像データにより制御された電流により発光するＥＬ素子と、を含む画素回路を備え、
    １垂直期間に、前記データ電圧に応じて前記ＥＬ素子に流す電流を制御する電流階調制御期間と、デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御するデューティ階調制御期間と、を有し、
    前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とは、前記駆動トランジスタがダイオード接続した状態で前記駆動トランジスタのソース端子より供給され、
    前記デューティ制御電圧はオンとオフの２値の電圧で制御され、
    低階調時より高階調時の前記ＥＬ素子に電流を流す期間が長いことを特徴とするＥＬ表示装置。
  2. 行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を有し、
    前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、
    前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、
    前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの閾値電圧補償、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタのデューティ制御が線順次で制御され、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングは前記画素回路ごとに異なることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
  3. 行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を有し、
    前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、
    前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの閾値電圧補償はすべての前記画素回路で同時に行い、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタのデューティ制御は線順次で制御され、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングは前記画素回路ごとに異なることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
  4. 前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間とが等しいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のＥＬ表示装置。
  5. 前記デューティ階調制御期間は、複数のサブフレームを有し、
    前記複数のサブフレームごとに、前記デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のＥＬ表示装置。
  6. 前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間にある複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間とが等しいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のＥＬ表示装置。
  7. ゲート端子の電位に応じた電流を供給する駆動トランジスタと、画像データに応じたデータ電圧を前記駆動トランジスタの前記ゲート端子にサンプリングするサンプリングスイッチと、前記駆動トランジスタをダイオード接続するためのスイッチトランジスタと、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子の電位を保持する保持容量と、前記画像データにより制御された電流により発光するＥＬ素子と、を含む画素回路を備えたＥＬ表示装置の駆動方法であって、
    １垂直期間に、前記データ電圧に応じて前記ＥＬ素子に流す電流を制御し、デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御し、
    前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記駆動トランジスタがダイオード接続した状態で前記駆動トランジスタのソース端子より供給し、
    前記デューティ制御電圧をオンとオフの２値の電圧で制御し、
    低階調時より高階調時の前記ＥＬ素子に電流を流す期間が長いことを特徴とするＥＬ表示装置の駆動方法。
  8. 行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を前記ＥＬ表示装置が備え、
    前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、
    前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、
    前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの閾値電圧補償、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタのデューティ制御を線順次で制御し、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングが前記画素回路ごとに異なることを特徴とする請求項７に記載のＥＬ表示装置の駆動方法。
  9. 行状に配され、前記画素回路に配置したトランジスタを制御する制御信号を供給する制御線と、列状に配され、前記データ電圧を供給する信号線と、を前記ＥＬ表示装置が備え、
    前記画素回路は前記制御線と前記信号線とが交差する位置に行列状に配置され、
    前記データ電圧と前記デューティ制御電圧とを、前記信号線を介して供給し、
    前記駆動トランジスタの前記ゲート端子及び前記保持容量の電位の初期化、前記駆動トランジスタの閾値電圧補償をすべての前記画素回路で同時に行い、前記駆動トランジスタの前記ゲート端子へのデータプログラム、及び前記駆動トランジスタのデューティ制御を線順次で制御し、前記ＥＬ素子の発光と非発光のタイミングが前記画素回路ごとに異なることを特徴とする請求項７に記載のＥＬ表示装置の駆動方法。
  10. 前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間とが等しいことを特徴とする請求項７乃至９の何れか一に記載のＥＬ表示装置の駆動方法。
  11. 前記デューティ階調制御期間は、複数のサブフレームを有し、
    前記複数のサブフレームごとに、前記デューティ制御電圧に応じて前記ＥＬ素子に電流を流す期間を制御することを特徴とする請求項７乃至９の何れか一に記載のＥＬ表示装置の駆動方法。
  12. 前記電流階調制御期間と、前記デューティ階調制御期間にある複数のサブフレームのうちの１サブフレーム期間とが等しいことを特徴とする請求項７乃至９の何れか一に記載のＥＬ表示装置の駆動方法。
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