JP2016090922A - Ｅｌ表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＬ表示装置の消費電力を低減する技術を提供すること。
【解決手段】本発明は、発光素子に供給する電流値によって輝度を制御するＥＬ表示装置であって、前記発光素子へ電流を供給する電源と、前記電源の出力電位を可変とする制御部とを有し、前記電源は、第１可変電源と、前記第１可変電源より低い電位を出力する第２可変電源とを含み、前記制御部は、取得した最大輝度情報に応じて、前記第１可変電源の出力電位及び前記第２可変電源の出力電位を変化させることを特徴とする。さらに、ゲート信号出力部と、データ信号出力部と、を有し、前記制御部は、前記最大輝度情報に応じて、前記ゲート信号出力部の電源電位、又は、前記データ信号出力部の電源電位を変化させてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、エレクトロルミネセンス素子等の発光素子で構成される画素を有するＥＬ表示装置に関する。特に、ＥＬ表示装置の電源回路に関する。

エレクトロルミネセンス（Electroluminescence：EL）現象を利用した発光素子として、エレクトロルミネセンス素子（以下「ＥＬ素子」という）が知られている。ＥＬ素子は、アノード（陽極）とカソード（陰極）の間に発光材料となるＥＬ材料を挟んだ構造の素子であり、ＥＬ材料の種類に応じた波長の光を発する。

ＥＬ素子のアノードとカソードとの間に所定の電圧を印加すると、両者の間に電流が流れ、その電流値に応じた輝度でＥＬ材料が発光する。したがって、ＥＬ素子に供給する電流値を制御することにより、所望の輝度でＥＬ素子を発光させることが可能である。

図１０は、従来のＥＬ表示装置の概略を説明するための図である。従来のＥＬ表示装置１３には、ＥＬ素子に電流を供給するための２つの電源が設けられていた。具体的には、高電位側の電位を出力する第１電源１１と、第１電源１１よりも低電位側の電位を出力する第２電源１２とが設けられ、それら２つの電源から電圧を印可することによってＥＬ表示装置１３を制御する構成となっていた。

図１１は、ＥＬ表示装置１３の概略の回路構成を示す図である。図１１のＥＬ表示装置１３の内部には、画素回路１４と駆動回路１５とが配置され、両者は、第１電源線１６、ゲート信号（走査信号）線１７及びデータ信号線１８によって電気的に接続される。第１電源１１及び第２電源１２には、それぞれ第１電源線１６及び第２電源線１９が接続される。これにより、第１電源１１及び第２電源１２がそれぞれ画素回路１４と電気的に接続される。

画素回路１４は、ＥＬ表示装置１３の画素部を構成する複数の画素にそれぞれ設けられる回路であり、画像データに応じてＥＬ素子を発光させるための制御を行う。基本的には、第１トランジスタ１４ａ、第２トランジスタ１４ｂ、容量素子１４ｃ及びＥＬ素子１４ｄを含む構成となっている。第１トランジスタ１４ａ及び第２トランジスタ１４ｂは、典型的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で形成される。

駆動回路１５は、画素回路１４に供給されるゲート信号やデータ信号を生成する論理回路であり、典型的には駆動用ＩＣとして設けられる。基本的には、ゲート信号線１７に対してゲート信号を供給するロジックバッファ１５ａと、データ信号線１８に対してデータ信号を供給するアナログバッファ１５ｂを含む構成となっている。

図１１に示す従来のＥＬ表示装置では、第１電源１１は、第１電源線１６を介してロジックバッファ１５ａ、アナログバッファ１５ｂ、容量素子１４ｃ及び第２トランジスタ１４ｂのソース端子に接続される。第２電源１２は、第２電源線１９を介してＥＬ素子１４ｄのカソード端子に接続される。また、ロジックバッファ１５ａは、ゲート信号線１７を介して第１トランジスタ１４ａのゲート端子に接続され、アナログバッファ１５ｂは、データ信号線１８を介して第１トランジスタ１４ａのソース／ドレイン端子に接続される。

実際には、ＥＬ表示装置１３の画素部に配置された複数の画素ごとに画素回路１４が設けられ、それぞれの画素回路１４が対応するゲート信号線１７やデータ信号線１８に接続される。第１電源線１６及び第２電源線１９は、すべての画素に共通に接続される。

次に、従来のＥＬ表示装置における回路動作について説明する。画素回路１４では、ゲート信号線１７を介してアクティブ電位（トランジスタを導通させるような電位）が第１トランジスタ１４ａのゲート端子に印加されると、第１トランジスタ１４ａがオン状態となる。これにより、データ信号線１８を介して供給されたデータ信号が第１トランジスタ１４ａを介して容量素子１４ｃに保持される。

容量素子１４ｃに保持された電位は、第２トランジスタ１４ｂのゲート端子にも印加される。第２トランジスタ１４ｂは、ゲート端子に印加されたデータ信号の電位レベルに応じた電流（ドレイン電流）を流し、ＥＬ素子１４ｄに供給する。ＥＬ素子１４ｄは、第２トランジスタ１４ｂから供給される電流値に応じた輝度で発光する。つまり、第２トランジスタ１４ｂのゲート端子に最大の電位が印加されたとき、ＥＬ素子１４ｄは最大輝度で発光し、ゲート端子に最小の電位が印加されたとき、ＥＬ素子１４ｄは発光しない。

図１２は、第２トランジスタ１４ｂとＥＬ素子１４ｄの負荷特性を示す図である。図１２において、横軸は、第１電源１１と第２電源１２との間の差分（電源電圧）であり、縦軸は、第２トランジスタ１４ｂのソースとドレインとの間を流れる電流（ドレイン電流）である。

図１２において、曲線２１は、ＥＬ素子１４ｄの電圧−電流特性であり、いわゆるダイオード特性を示している。ＥＬ素子１４ｄは、素子を流れる電流値にほぼ比例した輝度で発光する。曲線２２は、第２トランジスタ１４ｂのソース−ドレイン間電圧とドレイン電流との関係を示しており、いわゆるＭＯＳトランジスタ特性を示している。第２トランジスタ１４ｂは、ゲート−ソース間電圧（ソース電位とゲート電位の差分）が所定の閾値以下であるときはドレイン電流を流さず、閾値以上となった場合にドレイン電流を流す特性を備えている。

ここで、図１２を用いて従来のＥＬ表示装置における電源電圧の設定方法について説明する。まず、ＥＬ表示装置として得たい最大輝度を決め、それに応じてＥＬ素子１４ｄに流す電流値を決定する。前述のとおり、ＥＬ素子１４ｄに流れる電流値と第２トランジスタ１４ｂに流れる電流値は同じなので、曲線２１と曲線２２の交点２３が最大輝度を得る場合における動作点となる。他方、最小輝度の場合は、ＥＬ素子１４ｄが電流を流さない点となるため、曲線２１と横軸との交点２７が最小輝度を得る場合における動作点となる。そして、動作点２３と動作点２７との間が任意諧調で表示する際の動作点となる。

最小輝度から最大輝度に亘って、輝度を連続的に表現できるようにするためには、最大輝度を得るための動作点２３は、第２トランジスタ１４ｂの飽和領域にあるように設定する必要があり、消費電力を最小とするために、通常は最大輝度時の動作点２３を第２トランジスタ１４ｂの飽和領域と線形領域の境界付近に設定する。これにより、電源電圧を最小に設定することができ、消費電力を最小化することができる。

ここで、ユーザがＥＬ表示装置の輝度を低くした場合、データ信号の電位を下げて第２トランジスタ１４ｂのゲート端子に印加される電位を下げる。つまり、第２トランジスタ１４ｂのゲート電圧を下げることになる。この場合、第２トランジスタ１４ｂのソース−ドレイン間電圧とドレイン電流との関係は、曲線２４に示す関係に変化する。したがって、最大輝度の動作点も、交点２３から交点２５へと変化する。

ここで、曲線２６は、第２トランジスタ１４ｂの飽和領域と線形領域の境界を、様々なゲート電圧下における電流特性（曲線２２、２４等）についてプロットしたものである。図１２から明らかなように、ユーザが低い輝度でＥＬ表示装置を使用している間、動作点２５は第２トランジスタ１４ｂの飽和領域と線形領域との境界（すなわち、曲線２４と曲線２６の交点）からずれてしまうため、消費電力の最小化が図れていなかった。

また、従来のＥＬ表示装置においては、第１電源１１の出力電位と第２電源１２の出力電位をそれぞれ一定の値としていたため、ユーザが輝度を低くした場合にはＥＬ素子１４ｄを流れる電流値を減じた分のみの電力低減効果しか得られず、十分な低消費電力化とは言えなかった。

そのような問題に対処するために、特許文献１には、ＥＬ素子に対して直列に接続されたトランジスタのゲート電圧を下げた場合に、ＥＬ素子のカソードに接続された電源の出力電位を上げ、ＥＬ素子に加わる電圧（ＣＶマージン）を縮小する技術が開示されている。これにより、特許文献１に記載されたＥＬ表示装置では、ＥＬ素子を流れる電流値の減少による電力低減に加えて、ＣＶマージンの縮小による電力低減を行うことで消費電力の低減が図られている。

特開２００８−１５１９４６号公報

しかし、特許文献１に記載された技術は、ＥＬ素子で消費される電力を低減することのみに着目しており、他の駆動回路で消費される電力については考慮されていなかった。つまり、特許文献１には、ＥＬ表示装置全体の電力低減という観点が欠けており、ＥＬ表示装置の低消費電力化には、さらに改善の余地があった。

そこで発明は、ＥＬ表示装置の消費電力を低減する技術を提供することを目的の一つとする。特に、ＥＬ素子だけでなく、他の駆動回路の消費電力をも低減したＥＬ表示装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様は、発光素子に供給する電流値によって輝度を制御するＥＬ表示装置であって、前記発光素子へ電流を供給する電源と、前記電源の出力電位を可変とする制御部とを有し、前記電源は、第１可変電源と、前記第１可変電源より低い電位を出力する第２可変電源とを含み、前記制御部は、取得した最大輝度情報に応じて、前記第１可変電源の出力電位及び前記第２可変電源の出力電位を変化させることを特徴とする。

本発明の他の態様は、さらに、ゲート信号出力部と、データ信号出力部と、を有し、前記制御部は、前記最大輝度情報に応じて、前記ゲート信号出力部の電源電位、又は、前記データ信号出力部の電源電位を変化させることを特徴とする。

前記制御部は、取得した映像信号に基づいて前記最大輝度情報を取得してもよいし、
取得したユーザの輝度操作情報に基づいて前記最大輝度情報を取得してもよい。

本発明の一態様は、発光素子へ電流を供給する電源と、前記電源の出力電位を可変とする制御部と、を有し、前記発光素子に供給する電流値によって輝度を制御するＥＬ表示装置の制御方法であって、前記電源は、第１可変電源と、前記第１可変電源より低い電位を出力する第２可変電源とを含み、前記制御部が、取得した最大輝度情報に応じて、前記第１可変電源の出力電位及び前記第２可変電源の出力電位を変化させることを特徴とする。

本発明の他の態様は、さらに、前記ＥＬ表示装置は、ゲート信号出力部と、データ信号出力部とを有し、前記制御部が、前記最大輝度情報に応じて、前記ゲート信号出力部の電源電位、又は、前記データ信号出力部の電源電位を変化させることを特徴とする。

前記制御部は、取得した映像信号に基づいて前記最大輝度情報を取得してもよいし、取得したユーザの輝度操作情報に基づいて前記最大輝度情報を取得してもよい。

本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における概観構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における回路構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における表示制御回路の回路構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における第２トランジスタとＥＬ素子の負荷特性を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における正電源回路の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における負電源回路の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における輝度設定信号とＥＬ輝度との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における電源制御回路の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＬ表示装置における電源制御回路が有するルックアップテーブルの構成を示す図である。 従来のＥＬ表示装置における外観構成を示す図である。 従来の係るＥＬ表示装置における表示制御回路の回路構成を示す図である。 従来のＥＬ表示装置における第２トランジスタとＥＬ素子の負荷特性を示す図である。

以下、本発明の各実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１００の全体構成を示す図である。本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、素子形成用の第１基板１０１上に画素部１０２を有している。画素部１０２は、画素１０３がマトリクス状に配列され、各画素１０３に後述する画素回路が組み込まれている。第１基板１０１上には、封止材として第２基板１０４が設けられ、外部からの水分の侵入を防ぐ構造となっている。画素部１０２から出力された光は、矢印の方向に出射されユーザに視認される。

第１基板１０１上には、外付けＩＣとして、駆動用ＩＣ１０５がフリップチップ等のマウント方法で配置される。駆動用ＩＣ１０５は、画素部１０２に配置される薄膜トランジスタ等の能動素子を駆動するための信号を出力する論理回路であり、主にゲート線駆動回路及びデータ線駆動回路として機能する。駆動用ＩＣ１０５への信号の入出力は、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）１０６を介して行われる。

なお、本実施形態では、駆動用ＩＣ１０５にゲート線駆動回路及びデータ線駆動回路としての機能を組み込む例を示したが、ゲート線駆動回路やデータ線駆動回路を第１基板１０１上に薄膜トランジスタで形成することも可能である。ゲート線駆動回路は第１基板１０１上に形成し、データ線駆動回路は駆動用ＩＣ１０５に組み込むといった態様も可能である。

本実施形態のＥＬ表示装置１００において、後述する電源制御回路は、駆動用ＩＣ１０５に組み込んでもよいが、別のＩＣ（例えばパワーマネジメントＩＣ）を駆動用ＩＣ１０５とは別に設けることも可能である。

図１に示す画素部１０２には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素には、駆動用ＩＣ１０５から画像データに応じたデータ信号と、所定のタイミングに合わせたゲート信号が与えられる。それらデータ信号及びゲート信号を、各画素に設けられたトランジスタに与えることにより、画像データに応じた画面表示を行うことができる。トランジスタとしては、典型的には、薄膜形成技術を用いた薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）を用いることができる。但し、薄膜トランジスタに限らず、電流量を制御可能な素子であれば、如何なる素子を用いても良い。

図２は、本実施形態におけるＥＬ表示装置１００の概略の構成を示す図である。本実施形態のＥＬ表示装置１００は、ＥＬ素子及び駆動用ＩＣの電源として使用するために２つの可変電源を設けている。具体的には、高電位側の電位を出力する第１可変電源１１１と、第１可変電源１１１よりも低電位側の電位を出力する第２可変電源１１２とを設け、それら２つの電源の出力電位によって表示制御回路１１３を制御する構成となっている。ここで、表示制御回路１１３とは、前述の画素部１１２に含まれる画素回路と、駆動用ＩＣ１０５に含まれる駆動回路とを含む回路群の総称である。

また、本実施形態のＥＬ表示装置１００は、第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２を制御するための電源制御回路１３１を有する。電源制御回路１３１は、外部入力端子１３２から入力される輝度設定信号に応じて第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２の出力電位を調整するための制御回路である。本実施形態では、輝度設定信号として最大輝度情報に基づく信号を用いる。最大輝度情報とは、ＥＬ表示装置で出力しようとする最大の輝度を表す情報であり、映像信号に基づいて取得してもよいし、ユーザの輝度操作情報に基づいて取得してもよい。

なお、図２では、表示制御回路１１３と電源制御回路１３１とを別の回路として記載しているが、電源制御回路１３１の機能を表示制御回路１１３に組み込むことも可能である。その場合、例えば図１に示した駆動用ＩＣ１０５に電源制御回路１３１を組み込んでもよい。

図３は、表示制御回路１１３の内部の回路構成を示す図である。図３に示す表示制御回路１１３の内部には、画素回路１１４と駆動回路１１５とが配置され、両者は、第１電源線１１６、ゲート信号（走査信号）線１１７及びデータ信号（映像信号）線１１８によって電気的に接続される。第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２には、それぞれ第１電源線１１６及び第２電源線１１９が接続される。これにより、第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２がそれぞれ画素回路１１４と電気的に接続される。

画素回路１１４は、図１に示したＥＬ表示装置１００の画素部１０２を構成する複数の画素１０３にそれぞれ設けられる回路であり、画像データに応じてＥＬ素子を発光させるための制御を行う。基本的には、第１トランジスタ１１４ａ、第２トランジスタ１１４ｂ、容量素子１１４ｃ及びＥＬ素子１１４ｄを含む構成となっている。第１トランジスタ１１４ａは、各画素にデータ信号を入力する際のスイッチとして機能する。第２トランジスタ１１４ｂは、ＥＬ素子１１４ｄに供給する電流値を調整するために用いられる。容量素子１１４ｃは、各画素がオフ状態になったとき、第２トランジスタ１１４ｂのゲート端子に印加された電位を保持する機能を有する。

第１トランジスタ１１４ａ及び第２トランジスタ１１４ｂは、典型的には、薄膜トランジスタで形成することができる。本実施形態では、第１トランジスタ１１４ａ及び第２トランジスタ１１４ｂをＰチャネル型トランジスタで形成しているが、Ｎチャネル型トランジスタとしてもよい。ただし、その場合は電流の流れる方向が逆になるため、第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２の出力電位の関係並びにＥＬ素子１１４ｂの向きが逆になる。

駆動回路１１５は、画素回路１１４に供給されるゲート信号やデータ信号を生成する論理回路である。基本的には、ゲート信号線１１７に対してゲート信号を供給するロジックバッファ（ゲート信号出力部）１１５ａと、データ信号線１１８に対してデータ信号を供給するアナログバッファ（データ信号出力部）１１５ｂを含む構成となっている。なお、図３では、回路構成を簡略化しているが、実際には、画素ごとに画素回路１１４が設けられるため、画素部１０２には、複数の第１電源線１１６、複数のゲート信号線１１７及び複数のデータ信号線１１８がマトリクス状に配線される。

以上のような構成の表示制御回路１１３において、第１可変電源１１１は、第１電源線１１６を介してロジックバッファ１１５ａ、アナログバッファ１１５ｂ、容量素子１１４ｃ及び第２トランジスタ１１４ｂのソース端子に接続される。第２可変電源１１２は、第２電源線１１９を介してＥＬ素子１１４ｄのカソード端子に接続される。また、ロジックバッファ１１５ａは、ゲート信号線１１７を介して第１トランジスタ１１４ａのゲート端子に接続され、アナログバッファ１１５ｂは、データ信号線１１８を介して第１トランジスタ１１４ａのソース／ドレイン端子に接続される。また、第１電源線１１６及び第２電源線１１９は、すべての画素に共通に接続される。

次に、本実施形態のＥＬ表示装置１００における回路動作について説明する。画素回路１１４では、ロジックバッファ１１５ａから出力されたアクティブ電位のゲート信号がゲート信号線１１７を介して第１トランジスタ１１４ａのゲート端子に印加されると、第１トランジスタ１１４ａがオン状態となる。これにより、アナログバッファ１１５ｂから出力されたデータ信号がデータ信号線１１８及び第１トランジスタ１１４ａを介して容量素子１１４ｃに保持される。

容量素子１１４ｃに保持されたデータ信号は、第２トランジスタ１１４ｂのゲート端子にも印加される。第２トランジスタ１１４ｂは、ゲート端子に印加されたデータ信号の電位レベルと、第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２との間の差分電圧（第２トランジスタ１１４ｂのソースとドレインとの間に印加される電圧）とに応じた電流（ドレイン電流）を流し、ＥＬ素子１１４ｄに供給する。ＥＬ素子１１４ｄは、第２トランジスタ１１４ｂから供給される電流値に応じた輝度で発光する。

つまり、第２トランジスタ１１４ｂのゲート端子に最大電位が印加されるとＥＬ素子１１４ｄには最大の電流が流れ、ＥＬ素子１１４ｄは最大輝度で発光する。逆に、ゲート端子に最小電位が印加されるとＥＬ素子１１４ｄには電流が流れないため、ＥＬ素子１１４ｄは発光しない。

図４は、第２トランジスタ１１４ｂとＥＬ素子１１４ｄの負荷特性を示す図である。図４において、横軸は、第１可変電源１１１と第２可変電源１１２との間の差分電圧であり、縦軸は、第２トランジスタ１１４ｂのソースとドレインとの間を流れる電流（ドレイン電流）である。この場合、ドレイン電流は、ＥＬ素子１１４ｄに流れる電流と考えればよい。

図４において、曲線１２１は、ＥＬ素子１１４ｄの電圧−電流特性であり、いわゆるダイオード特性を示している。ＥＬ素子１１４ｄは、素子を流れる電流値にほぼ比例した輝度で発光する。曲線１２２は、第２トランジスタ１１４ｂのソース−ドレイン間電圧とドレイン電流との関係を示しており、ここではＭＯＳトランジスタ特性を示している。つまり、第２トランジスタ１１４ｂは、ゲート−ソース間電圧（ソース電位とゲート電位の差分）が所定の閾値以下であるときはドレイン電流を流さず、閾値以上となった場合にドレイン電流を流す特性を備えている。

ここで、図４を用いて本実施形態におけるＥＬ表示装置１００の電源電圧の設定方法について説明する。まず、ＥＬ表示装置としての最大輝度を決め、それに応じてＥＬ素子１１４ｄに流すべき電流値を決定する。前述のとおり、ＥＬ素子１１４ｄに流れる電流値と第２トランジスタ１１４ｂに流れる電流値は等しいので、曲線１２１と曲線１２２の交点１２３が最大輝度を得る場合における動作点となる。他方、最小輝度の場合は、ＥＬ素子１１４ｄが電流を流さないため、曲線１２１と横軸との交点１２７が最小輝度を得る場合における動作点となる。そして、動作点１２３と動作点１２７との間が任意諧調で表示する際の動作点となる。

最小輝度から最大輝度に亘って輝度を連続的に表現できるようにするためには、最大輝度を得るための動作点１２３を、第２トランジスタ１１４ｂの飽和領域にあるように設定する必要がある。本実施形態のＥＬ表示装置１００では、消費電力を最小とするために、最大輝度時の動作点１２３を第２トランジスタ１１４ｂの飽和領域と線形領域の境界付近に設定する。これにより、第１可変電源１１１と第２可変電源１１２との間の差分電圧を最小に設定することができ、消費電力を最小化することができる。

ここで、ユーザがＥＬ表示装置１００の輝度を低く設定する場合、設定された輝度に基づく最大輝度情報に従ってアナログバッファ１１５ｂから出力されるデータ信号の電位を下げ、第２トランジスタ１１４ｂのゲート端子に印加される電位を下げる。つまり、第２トランジスタ１１４ｂのゲート電圧を下げることになる。この場合、第２トランジスタ１１４ｂのソース−ドレイン間電圧とドレイン電流との関係は、曲線１２４に示す関係に変化する。したがって、最大輝度の動作点も、動作点１２３から動作点１２５へと変化する。

さらに、本実施形態のＥＬ表示装置１００では、図２に示した電源制御回路１３１が、輝度設定信号として入力される最大輝度情報に応じて第１可変電源１１１と第２可変電源１１２の両方の出力電位を変更し、曲線１２１の位置を矢印で示すように曲線１２８の位置へとずらすように動作する。すなわち、曲線１２４上の動作点１２５が第２トランジスタ１４ｂの飽和領域と線形領域の境界を示す曲線１２６上の点１２９へと移動するように、第１可変電源１１１の出力電位を下げ、第２可変電源１１２の出力電位を上げる。

この場合、ＥＬ素子１１４ｂは、動作点１２９で動作する際に最大輝度で発光し、動作点１３０で動作する際に最小輝度となるとともに、動作点１２９と動作点１３０との間の動作点で動作することにより任意諧調を表現する構成となる。

これにより、本実施形態のＥＬ表示装置１００では、第１可変電源１１１と第２可変電源１１２との間の差分電圧（すなわち、電源電圧）を、動作点１２７から動作点１３０に低下させることができる。したがって、従来のＥＬ表示装置に比べ、ＥＬ素子に流れる電流値の低減による電力低減効果に加えて、電源電圧の低下による電力低減効果を得ることができる。

また、第１可変電源１１１の出力電位を下げることにより、ロジックバッファ１１５ａ及びアナログバッファ１１５ｂに供給される電源電位が下がる。したがって、ロジックバッファ１１５ａ及びアナログバッファ１１５ｂで消費される電力をも低減することが可能となる。これにより、本実施形態のＥＬ表示装置１００では、駆動用ＩＣ１０５の負荷が容量性負荷であれば電源電圧の２乗に比例した電力低減効果が得られ、負荷が電流負荷であれば電源電圧に比例した電力低減効果が得られる。

次に、本実施形態におけるＥＬ表示装置１００の電源回路の構成及び電源制御回路の構成について説明する。

図５は、第１可変電源（正電源）１１１の回路構成の一例を示す図である。本実施形態における第１可変電源１１１は、入力端子１４１から３．０〜３．３Ｖの電圧を入力し、出力端子１４２から４．０〜５．０Ｖの電圧を出力する昇圧型スイッチングレギュレータである。出力電圧を可変とするために、制御端子１４３からは入力制御信号が入力される。勿論、この例に限らず、入力制御信号によって出力電圧が可変である構成であればよい。

図５に示すように、第１可変電源１１１は、インダクタ１４４、ダイオード１４５、出力平滑用コンデンサ１４６、スイッチングトランジスタ１４７、制御回路１４８、抵抗１４９、可変抵抗１５０、ＤＡコンバータ１５１を備える。抵抗１４９と可変抵抗１５０とで出力電圧が分圧され、可変抵抗１５０の出力が制御回路１４８に入力される。そして、制御回路１４８の出力がスイッチングトランジスタ１４７のゲート端子に入力されて、スイッチングトランジスタ１４７のオン／オフ制御がなされる。これにより、出力電圧のフィードバック制御が行われ、負荷変動による出力電圧の変動を安定化させることができる。

出力端子１４２から出力される電圧の値は、可変抵抗１５０の抵抗値を変化させることによって変化させることができる。可変抵抗１５０の抵抗値は、制御端子１４３から入力された入力制御信号をＤＡコンバータ１５１でデコードし、そのデコードされた情報に基づいて可変抵抗１５０を制御することにより、必要な低抗値とすることができる。具体的には、入力制御信号が符号０のときに第１可変電源１１１の出力電圧が最小となり、符号２５５のときに最大となるように設定する。

例えば、最大輝度（輝度１００％）でＥＬ素子を発光させる場合、図４における曲線１２２に示されると特性で第２トランジスタ１１４ｂが動作するように可変抵抗１５０の抵抗値を設定する。また、中間輝度（輝度５０％）でＥＬ素子を発光させる場合、図４における曲線１２４に示される特性で第２トランジスタ１１４ｂが動作するように可変抵抗１５０の抵抗値を設定する。

図６は、第２可変電源（負電源）１１２の回路構成の一例を示す図である。本実施形態における第２可変電源１１２は、入力端子１６１から３．０〜３．３Ｖの電圧を入力し、出力端子１６２から−５．０〜１５Ｖの電圧を出力する反転型スイッチングレギュレータである。出力電圧を可変とするために、制御端子１６３からは入力制御信号が入力される。勿論、この例に限らず、入力制御信号によって出力電圧が可変である構成であればよい。

図６に示すように、第２可変電源１１２は、スイッチングトランジスタ１６４、インダクタ１６５、ダイオード１６６、出力平滑用コンデンサ１６７、制御回路１６８、抵抗１６９、可変抵抗１７０、ＤＡコンバータ１７１を備える。抵抗１６９と可変抵抗１７０とで出力電圧が分圧され、可変抵抗１７０の出力が制御回路１６８に入力される。そして、制御回路１６８の出力がスイッチングトランジスタ１６４のゲート端子に入力されて、スイッチングトランジスタ１６４のオン／オフ制御がなされる。これにより、出力電圧のフィードバック制御が行われ、負荷変動による出力電圧の変動を安定化させることができる。

出力端子１６２から出力される電圧の値は、可変抵抗１７０の抵抗値を変化させることによって変化させることができる。可変抵抗１７０の抵抗値は、制御端子１６３から入力された入力制御信号をＤＡコンバータ１７１でデコードし、そのデコードされた情報に基づいて可変抵抗１７０を制御することにより、必要な低抗値とすることができる。具体的には、入力制御信号が符号０のときに第２可変電源１１２の出力電圧が最小となり、符号２５５のときに最大となるように設定する。

例えば、最大輝度（輝度１００％）でＥＬ素子を発光させる場合、第１可変電源１１１と第２可変電源１１２との差分電圧が、図４における動作点１２７の電圧を満足するように可変抵抗１７０の抵抗値を設定する。すなわち、ＥＬ素子１１４ｄの電圧−電流特性が曲線１２１となるように可変抵抗１７０の抵抗値を設定する。また、中間輝度（輝度５０％）でＥＬ素子を発光させる場合、第１可変電源１１１と第２可変電源１１２との差分電圧が図４における動作点１３０の電圧を満足するように可変抵抗１７０の抵抗値を設定すればよい。すなわち、ＥＬ素子１１４ｄの電圧−電流特性が曲線１２８となるように可変抵抗１７０の抵抗値を設定すればよい。

図７は、電源制御回路１３１に入力される輝度設定信号とＥＬ表示装置１００の輝度との関係を示す図である。本実施形態では、輝度設定信号を８ビットのデジタル信号とし、０のときを最小輝度、２５５のときを最大輝度とする。図７に示すように、最小輝度（５０％）と最大輝度（１００％）との間に、輝度設定信号として０〜２５５の値を割り付けている。

なお、本実施形態では、実使用を考慮して、最大輝度の５０％の輝度を最小輝度として設定したが、通常２０〜５０％の間で設定すればよい。勿論、これに限らず、０％〜１００％の間で設定することも可能である。また、輝度設定信号１１５を８ビットのデジタル信号としているが、このフォーマットに限定するものではない。

図８は、電源制御回路１３１の回路構成の一例を示す図である。入力端子１１５から入力された輝度設定信号は、第１のＬＵＴ（ルックアップテーブル）１８１と第２のＬＵＴ（ルックアップテーブル）１８２に入力される。第１のＬＵＴ１８１及び第２のＬＵＴ１８２には、各々入出力変換のためのデータが記憶されている。第１のＬＵＴ１８１による変換結果は、出力端子１８３から出力され、図５に示した第１可変電源１１１の制御端子１４３に入力される。また、第２のＬＵＴ１８２による変換結果は、出力端子１８４から出力され、図５に示した第２可変電源１１２の制御端子１６３に入力される。

第１のＬＵＴ１８１及び第２のＬＵＴ１８２に記憶されるデータは、入力される輝度設定信号に応じて、ＥＬ表示装置１００が適切な輝度で発光するように、第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２に対して制御信号を出力する。例えば、８ビットデジタル信号で構成される輝度設定信号が２５５のとき最大輝度で発光し、輝度設定信号が０のとき最小輝度で発光するように制御信号を出力する。

図９は、第１のＬＵＴ１８１及び第２のＬＵＴ１８２の入出力関係を示す図である。電源制御回路１３１としてルックアップテーブルを使用することで、線形関係だけでなく、非線形関係など多様な入出力関係を実現することが可能である。つまり、ルックアップテーブルを使用すれば、輝度設定信号に応じて、様々な変換出力を可変電源用の制御信号として出力できるため、輝度の補正や調整の自由度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、電源制御回路１３１に入力された輝度設定信号をルックアップテーブルにより変換し、第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２を制御する制御信号として出力する例を示した。しかし、これに限らず、電源制御回路１３１をアナログ論理回路やデジタル論理回路を用いて構成し、入力された輝度設定信号を演算により第１可変電源１１１及び第２可変電源１１２を制御する制御信号として出力することも可能である。

本発明の実施形態として説明したＥＬ表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１００ ＥＬ表示装置
１０１ 第１基板（素子形成基板）
１０２ 画素部
１０３ 画素
１０４ 第２基板（封止基板）
１０５ 駆動用ＩＣ
１０６ ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）
１１１ 第１可変電源
１１２ 第２可変電源
１１３ 表示制御回路
１３１ 電源制御回路
１３２ 外部入力端子
１１４ 画素回路
１１４ａ 第１トランジスタ
１１４ｂ 第２トランジスタ
１１４ｃ 容量素子
１１４ｄ ＥＬ素子
１１５ 駆動回路
１１５ａ ロジックバッファ
１１５ｂ アナログバッファ
１１６ 第１電源線
１１７ ゲート信号線
１１８ データ信号線
１１９ 第２電源線

Claims (11)

1. 発光素子に供給する電流値によって輝度を制御するＥＬ表示装置であって、
   前記発光素子へ電流を供給する電源と、
   前記電源の出力電位を可変とする制御部とを有し、
   前記電源は、第１可変電源と、前記第１可変電源より低い電位を出力する第２可変電源とを含み、
   前記制御部は、取得した最大輝度情報に応じて、前記第１可変電源の出力電位及び前記第２可変電源の出力電位を変化させることを特徴とするＥＬ表示装置。
2. さらに、ゲート信号出力部と、データ信号出力部と、を有し、
   前記制御部は、前記最大輝度情報に応じて、前記ゲート信号出力部の電源電位、又は、前記データ信号出力部の電源電位を変化させることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
3. 前記制御部は、取得した映像信号に基づいて前記最大輝度情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
4. 前記制御部は、取得したユーザの輝度操作情報に基づいて前記最大輝度情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
5. 前記第１可変電源が前記発光素子のアノード側に接続され、前記第２可変電源が前記発光素子のカソード側に接続されることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
6. 前記制御部は、外付けＩＣに配置されることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
7. 前記制御回路は、前記第１可変電源及び前記第２可変電源を制御する制御信号と前記最大輝度情報に応じた輝度設定信号とを対応付けたルックアップテーブルを備えることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ表示装置。
8. 発光素子へ電流を供給する電源と、前記電源の出力電位を可変とする制御部と、を有し、前記発光素子に供給する電流値によって輝度を制御するＥＬ表示装置の制御方法であって、
   前記電源は、第１可変電源と、前記第１可変電源より低い電位を出力する第２可変電源とを含み、
   前記制御部が、取得した最大輝度情報に応じて、前記第１可変電源の出力電位及び前記第２可変電源の出力電位を変化させることを特徴とするＥＬ表示装置の制御方法。
9. さらに、前記ＥＬ表示装置は、ゲート信号出力部と、データ信号出力部とを有し、
   前記制御部が、前記最大輝度情報に応じて、前記ゲート信号出力部の電源電位、又は、前記データ信号出力部の電源電位を変化させることを特徴とする請求項８に記載のＥＬ表示装置の制御方法。
10. 前記制御部が、取得した映像信号に基づいて前記最大輝度情報を取得することを特徴とする請求項８に記載のＥＬ表示装置の制御方法。
11. 前記制御部が、取得したユーザの輝度操作情報に基づいて前記最大輝度情報を取得することを特徴とする請求項８に記載のＥＬ表示装置の制御方法。

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