JP2016109914A - 表示装置、表示方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】疑似輪郭の発生を抑制し、かつ、画素ごとの発光素子の劣化量に応じて、当該発光素子の発光量をより好適な態様で補正する。【解決手段】マトリックス状に配置された画素回路を含む表示装置であって、画素回路は、電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、光センサと、印加された第2の電圧を保持する第1の容量及び第2の容量を含む補償制御回路と、を備え、補償制御回路は、発光素子の発光期間中における、当該発光素子を輝度制御のための第1の電圧に応じた輝度で常時発光させる所定の長さの第1の期間とは異なる第2の期間及び第3の期間のうち、第2の期間において、光センサの検出結果と、第1の容量に保持された第2の電圧とに基づいて、発光素子に供給される電流量を制御し、第3の期間において、光センサの検出結果と、第2の容量に保持された第2の電圧とに基づいて、発光素子に供給される電流量を制御することを特徴とする、表示装置。【選択図】図5
Description
本発明は、表示装置、表示方法、及びプログラムに関する。
近年においては、表示装置として、有機EL(Organic Electro-Luminescence)素子などの自発光素子を含む画素が行列状(マトリクス状)に配置されて成る平面型(フラットパネル型)の表示装置が提供されている。
一方で、有機EL素子のような自発光素子(以降では、単に「発光素子」と記載する場合がある)は、その発光輝度と発光時間とに比例して劣化する特性があることが知られている。表示装置に表示させる画像の内容は一様ではなく、そのため、発光素子(有機EL素子)の劣化にもばらつきがある。例えば、白色等の輝度の高い色を表示している発光素子は、黒色等の輝度の低い色を表示している発光素子に比べて、劣化が進行しやすい傾向にある。
発光素子の劣化が進行すると、当該発光素子の輝度は、劣化の進行が遅い他の発光素子に比べて相対的に低下する傾向にある。その結果、例えば、ある一定のパターンを長時間表示した後に均一な表示を行った場合に、パターンが残存して視認されるという現象が発生する場合がある。このような現象は、一般的に「イメージ・スティッキング(焼き付き)」として知られている。
このような発光素子の劣化に伴う画素間の輝度のばらつきを低減する技術の一例が、特許文献1に開示されている。即ち、特許文献1に開示された技術では、画素回路内に設けられたフォトダイオードにより発光素子からの光の一部を受光し、受光結果に基づき発光素子に供給される電流量を制御することで、当該発光素子の輝度劣化を補償している。しかしながら、特許文献1に係る技術では、発光素子に供給される電流量を制御するためのトランジスタを飽和領域で動作させることになるため、当該トランジスタの特性変動の影響を受け、動作が不安定となる場合がある。
また、他の一例として、特許文献2には、画素回路内に設けられたフォトダイオードにより発光素子からの光の一部を受光し、受光結果に基づき発光素子の発光時間(デューティー比)を制御することで、当該発光素子の輝度劣化を補償する技術が開示されている。しかしながら、特許文献2に係る技術は、発光時のデューティー比を制御することで発光素子の発光量を制御する駆動方式のため、動画像を表示する場合において、本来表示されていない輪郭が観測される、所謂疑似輪郭が発生する場合がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、疑似輪郭の発生を抑制し、かつ、画素ごとの発光素子の劣化量に応じて、当該発光素子の発光量をより好適な態様で補正することが可能な、表示装置、表示方法、及びプログラムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、マトリックス状に配置された画素回路を含む表示装置であって、前記画素回路は、電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、前記発光素子から出射される光の輝度を検出する光センサと、印加された第2の電圧を保持する第1の容量及び第2の容量を含む補償制御回路と、を備え、前記補償制御回路は、前記発光素子の発光期間中における、当該発光素子を輝度制御のための第1の電圧に応じた輝度で常時発光させる所定の長さの第1の期間とは異なる第2の期間及び第3の期間のうち、前記第2の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、前記発光素子に供給される電流量を制御し、前記第3の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、前記発光素子に供給される電流量を制御することを特徴とする、表示装置が提供される。
前記第1の容量は、前記第2の期間に印加された前記第2の電圧を保持し、前記第2の容量は、前記第3の期間に印加された前記第2の電圧を保持してもよい。
前記補償制御回路は、前記第1の容量及び前記第2の容量のうち、少なくともいずれかに保持された前記第2の電圧と、前記光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御する発光制御トランジスタを備えてもよい。
前記画素回路は、前記光センサとして、互いに異なる第1の光センサと、第2の光センサとを備え、前記補償制御回路は、前記発光制御トランジスタとして、互いに異なる第1の発光制御トランジスタ及び第2の発光制御トランジスタを含み、前記第1の光センサの一方の端子と、前記第1の容量の一方の端子との双方は、前記第1の発光制御トランジスタのゲート端子側に接続され、前記第2の光センサの一方の端子と、前記第2の容量の一方の端子との双方は、前記第2の発光制御トランジスタのゲート端子側に接続され、前記第1の発光制御トランジスタは、前記第2の期間において、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧と、前記第1の光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御し、前記第2の発光制御トランジスタは、前記第3の期間において、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧と、前記第2の光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御してもよい。
印加された前記第2の電圧が保持される容量を、前記第1の容量と前記第2の容量との間で切り替えるスイッチング素子を備え、前記発光制御トランジスタは、前記第2の期間において、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧と、前記光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御し、前記第3の期間において、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧と、前記光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御してもよい。
前記第3の期間は、1フレーム期間中において、前記第2の期間よりも前に設定され、
前記第1の容量は、前記第2の容量よりも大きくてもよい。
前記第1の容量は、前記第2の容量よりも大きくてもよい。
前記画素回路は、
ゲート端子に印加される前記第1の電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御する駆動トランジスタを備え、前記発光素子に供給される電流量は、前記駆動トランジスタと、前記補償制御回路とに基づき制御されてもよい。
ゲート端子に印加される前記第1の電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御する駆動トランジスタを備え、前記発光素子に供給される電流量は、前記駆動トランジスタと、前記補償制御回路とに基づき制御されてもよい。
前記駆動トランジスタは、前記補償制御回路の前段に設けられ、前記補償制御回路は、前記駆動トランジスタを介して供給される電流に基づき、前記発光素子に供給される電流量を制御してもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、前記発光素子から出射される光の輝度を検出する光センサと、印加された第2の電圧を保持する第1の容量及び第2の容量を含む補償制御回路と、を含む画素回路が、マトリックス状に配置された表示装置に、画像を表示させるための表示方法であって、前記発光素子の発光期間中における、当該発光素子を輝度制御のための第1の電圧に応じた輝度で常時発光させる所定の長さの第1の期間とは異なる第2の期間及び第3の期間のうち、前記第2の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、前記第3の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、を含むことを特徴とする、表示方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、前記発光素子から出射される光の輝度を検出する光センサと、印加された第2の電圧を保持する第1の容量及び第2の容量を含む補償制御回路と、を含む画素回路が、マトリックス状に配置された表示装置に、画像を表示させるためのプログラムであって、前記発光素子の発光期間中における、当該発光素子を輝度制御のための第1の電圧に応じた輝度で常時発光させる所定の長さの第1の期間とは異なる第2の期間及び第3の期間のうち、前記第2の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、前記第3の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、を実行させることを特徴とする、プログラムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、疑似輪郭の発生を抑制し、かつ、画素ごとの発光素子の劣化量に応じて、当該発光素子の発光量をより好適な態様で補正することが可能な、表示装置、表示方法、及びプログラムを提供される。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<1.第1の実施形態>
[1.1.表示装置の構成]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る表示装置の概略構成の一例について説明する。図1は、本実施形態に係る表示装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、図1において、図面の横方向を行方向(X方向)、縦方向を列方向(Y方向)と称する場合がある。図1に示すように、本実施形態に係る表示装置10は、表示部100と、スキャンドライバ120と、データドライバ130とを有する。
[1.1.表示装置の構成]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る表示装置の概略構成の一例について説明する。図1は、本実施形態に係る表示装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、図1において、図面の横方向を行方向(X方向)、縦方向を列方向(Y方向)と称する場合がある。図1に示すように、本実施形態に係る表示装置10は、表示部100と、スキャンドライバ120と、データドライバ130とを有する。
表示部100は、複数の画素回路110を有し、データ信号に対応する画像を、当該複数の画素回路110により形成される表示画素に表示させる。表示部100には、複数行の走査線112及び補償制御信号線113のそれぞれが、行方向(X方向)に向けて延伸するように設けられている。また、表示部100には、複数列のデータ線114及び補償用電圧信号線115のそれぞれが、列方向(Y方向)に向けて延伸するように設けられている。なお、本説明では、図1に示すように、表示部100には、M(Mは2以上の整数)行の走査線112及び補償制御信号線113と、N(Nは2以上の整数)列のデータ線114及び補償用電圧信号線115とが設けられているものとして説明する。
複数の画素回路110のそれぞれは、行方向(X方向)に延伸する複数の走査線112と、列方向(Y方向)に延伸する複数のデータ線114との交差箇所それぞれに対応して配置されている。なお、画素回路110の詳細な構成については別途後述する。
また、表示部100には、図示しない上位の制御回路から、電源電圧Vddと電源電圧Vssと基準電圧GNDとがそれぞれ供給される。電源電圧Vddと電源電圧Vssとは、例えば、画素回路110が有する発光素子を発光させるための電流を供給する信号である。
スキャンドライバ120には、Y方向に複数配された走査線112及び補償制御信号線113が接続されている。スキャンドライバ120は、行ごとに配された走査線112を介して、当該行に対応する各画素回路110にScan信号を供給する。また、スキャンドライバ120は、行ごとに配された補償制御信号線113を介して、当該行に対応する各画素回路110にSW信号を供給する。なお、Scan信号及びSW信号の詳細については別途後述する。
データドライバ130には、X方向に複数配されたデータ線114及び補償用電圧信号線115が接続されている。データドライバ130は、列ごとに配されたデータ線114を介して、当該列に対応する各画素回路110に発光輝度(換言すると、階調)に応じたDT信号を供給する。また、データドライバ130は、列ごとに配された補償用電圧信号線115を介して、当該列に対応する各画素回路110に所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vsoを印加する。なお、DT信号及びセンサ初期電圧Vsoの詳細については別途後述する。
[1.2.画素回路の構成]
次に、図2を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明する。図2は、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明するための説明図である。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明する。図2は、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明するための説明図である。
図2では、図1に示す表示部100を構成する複数の画素回路110のうち、i行j列の交差箇所に対応して配置される画素回路110の一例を示している。また、表示部100を構成する他の画素回路110については、図2に示す画素回路110の構成と同様の構成をとることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
図2に示すように、画素回路110は、有機EL素子OLと、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1と、駆動トランジスタM2と、光センサPsと、センサ容量Csと、発光制御トランジスタM3と、スイッチングトランジスタM4とを有する。
駆動トランジスタM2及び発光制御トランジスタM3は、例えば、Pチャネル型のMOSFET(metal−oxide−semiconductor field−effect transistor)により構成され得る。
図2に示すように、駆動トランジスタM2は、ドレイン端子に発光制御トランジスタM3のソース端子が接続され、ソース端子には電源電圧Vddを供給する信号線が接続される。また、発光制御トランジスタM3のドレイン端子には、有機EL素子OLのアノード側が接続される。また、有機EL素子OLのカソード側には、電源電圧Vssが接続されている。
スイッチングトランジスタM1は、ソース端子がデータ線114に接続され、ドレイン端子が駆動トランジスタM2のゲート端子に接続されており、走査線112を介してゲート端子に伝達されるScan信号に応じて、オンまたはオフする。
保持容量C1は、一方の端子が、駆動トランジスタM2のゲート端子に接続され、他方の端子が、基準電圧GNDに接続されており、駆動トランジスタM2のゲート端子の電位を保持する。
即ち、スイッチングトランジスタM1がオン状態となることで、データドライバ130から、データ線114を介して駆動トランジスタM2のゲート端子に、発光輝度(換言すると、階調)に応じたDT信号が伝達される。次いで、スイッチングトランジスタM1がオフ状態となることで、データ線114を介して伝達されたDT信号が保持容量C1に保持される。
スイッチングトランジスタM4は、ソース端子が補償用電圧信号線115に接続され、ドレイン端子が発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続されており、補償制御信号線113を介してゲート端子に伝達されるSW信号に応じて、オンまたはオフする。
光センサPsは、例えば、フォトダイオードやフォトランジスタ等により構成され得る。また、光センサPsの材料としては、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン等が挙げられる。光センサPsは、一方の端子が、発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続され、他方の端子が、基準電圧GNDに接続されている。光センサPsは、有機EL素子OLからの光の一部が照射されるように設けられている。
また、センサ容量Csの一方の端子は、発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続され、他方の端子は、基準電圧GNDに接続されている。このような構成に基づき、センサ容量Csは、発光制御トランジスタM3のゲート端子の電位Vg3を保持する。
スイッチングトランジスタM4がオン状態になると、データドライバ130から、補償用電圧信号線115を介して発光制御トランジスタM3のゲート端子に、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が印加される。なお、センサ初期電圧Vsoが、「第2の電圧」の一例に相当する。また、センサ初期電圧Vsoは、発光制御トランジスタM3をリニア領域で動作させるために、十分に低い電圧に設定されていることが望ましい。
これにより、発光制御トランジスタM3がオン状態となり、データ線114から伝達されて保持容量C1に保持されたDT信号に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM3を介して、有機EL素子OLに供給され、当該有機EL素子OLの発光状態が制御される。なお、以降では、発光制御トランジスタM3のドレイン−ソース間を流れる電流を、電流Icと明示的に区別する場合には、「電流IL」と記載する場合がある。
次いで、スイッチングトランジスタM4がオフ状態になると、発光制御トランジスタM3のゲート端子がフローティングの状態となる。これにより、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoが、センサ容量Csに保持される。なお、この時点では、発光制御トランジスタM3はオン状態であり、当該発光制御トランジスタM3のドレイン−ソース間を流れる電流IL=Icである。
その後、センサ容量Csに保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPsの検出結果に基づくセンシング電流Isによって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
なお、スイッチングトランジスタM4がオフ状態に制御されてから、発光制御トランジスタM3がオフ状態となるまでの時間は、センシング電流Isとセンサ容量Csとの関係に応じて決定される。具体的には、有機EL素子OLの輝度が高いほど、センシング電流Isの電流量は増大し、センサ容量Csの放電時間は短くなる。換言すると、有機EL素子OLの輝度が低いほど、センシング電流Isの電流量は減少し、センサ容量Csの放電時間は長くなる。
そのため、例えば、有機EL素子OLが劣化して輝度が低下した場合には、劣化前に比べて、センシング電流Isの電流量は減少し、センサ容量Csの放電時間はより長くなる。これにより、有機EL素子OLの劣化後は、劣化前に比べて、発光制御トランジスタM3がオン状態となる期間が長くなるため、有機EL素子OLの実効輝度が上昇し、結果として、当該有機EL素子OLの輝度劣化が補償される。
以上、図2を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明した。
[1.3.駆動タイミング]
次に、図3を参照して、図2に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図3は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための概略的なタイミングチャートである。なお、本説明では、i行j列に位置する画素回路110の場合を例に説明し、他の画素回路110については、同様のため詳細な説明は省略する。
次に、図3を参照して、図2に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図3は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための概略的なタイミングチャートである。なお、本説明では、i行j列に位置する画素回路110の場合を例に説明し、他の画素回路110については、同様のため詳細な説明は省略する。
図3において、参照符号T0は、1フレーム期間中における有機EL素子OLの発光させることで画像を表示させるための発光期間を模式的に示している。なお、図3に示すタイミングチャートでは、説明をわかりやすくするために、有機EL素子OLの発光期間T0を1フレーム期間として示しており、その他の制御のための期間については図示を省略している。そのため、1フレーム期間中に、発光期間T0とは別に、例えば、駆動トランジスタの閾値のばらつきを補償するための制御期間等を別途設けてもよいことは言うまでもない。
図3に示すように、本実施形態に係る画素回路110は、発光期間T0を、常時発光期間T1と、輝度劣化補償発光期間T2とに分けて制御可能に構成されている。常時発光期間T1は、有機EL素子OLを、発光輝度(階調)に応じたDT信号に応じて決定される定電流Icに基づき常時発光させる期間を示している。また、輝度劣化補償発光期間T2は、光センサPsの検出結果に応じて、有機EL素子OLに供給される電流ILの電流量と、当該電流ILが供給される期間とを制御することで、有機EL素子OLの輝度劣化を補償するための期間である。なお、常時発光期間T1が、「第1の期間」の一例に相当する。また、輝度劣化補償発光期間T2が、「第2の期間」の一例に相当する。
ここで、図3に示した各タイミングについて、図2に示した画素回路110の回路構成をあわせて参照しながら説明する。
図3に示すように、i行目の走査線112を介して供給されるLレベルのScan信号(即ち、Scan(i))により、画素回路110内のスイッチングトランジスタM1がオン状態となる。これにより、当該画素回路110内の駆動トランジスタM2のゲート端子に、j列目のデータ線114を介して、発光輝度(換言すると、階調)に応じたDT信号が伝達される。そして、当該Scan信号がHレベルになると、スイッチングトランジスタM1がオフ状態となり、データ線114を介して伝達されたDT信号(即ち、DTj)が保持容量C1に保持される。なお、保持容量C1に保持されるDT信号が、「第1の電圧」の一例に相当する。
このように、Scan信号に同期して、画素回路110内の保持容量C1に、発光輝度に応じたDT信号が保持される。なお、Scan信号がLレベルとなり、保持容量C1にDT信号が保持される(即ち、画素回路110にデータの書き込みを行う)期間は、表示部100を構成する画素回路110の数(即ち、画素数)にもよるが、例えば、数10μsとなる。
また、LレベルのScan信号の供給が開始されるタイミングに同期して、i行目の補償制御信号線113を介してLレベルのSW信号(即ち、SW(i))の供給が開始され、画素回路110内のスイッチングトランジスタM4がオン状態となる。これにより、当該画素回路110内の発光制御トランジスタM3のゲート端子に、j列目の補償用電圧信号線115を介して、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が、ゲート電圧Vg3として印加される。
これにより、発光制御トランジスタM3がオン状態となり、データ線114から伝達されて保持容量C1に保持されたDT信号(即ち、DT(j))に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM3を介して有機EL素子OLに供給される。これにより、有機EL素子OLは、駆動電流Icに応じた輝度で発光する。
なお、有機EL素子OLが駆動電流Icに応じた輝度で発光する期間、即ち、LレベルのSW信号の供給によりスイッチングトランジスタM4がオン状態となり、センサ初期電圧Vsoに基づき発光制御トランジスタM3が駆動する期間が、常時発光期間T1に相当する。
次いで、SW信号がHレベルになると、スイッチングトランジスタM4がオフ状態となり、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoがセンサ容量Csに保持される。
その後、センサ容量Csに保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPsの検出結果に基づくセンシング電流Isによって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
なお、センサ容量Csに保持されたセンサ初期電圧Vsoが、光センサPsの検出結果に基づくセンシング電流Isによって放電されることで、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3が制御される期間が、輝度劣化補償発光期間T2に相当する。また、前述したように、輝度劣化補償発光期間T2の長さは、センサ容量Csの放電時間に相当し、センシング電流Isとセンサ容量Csとの関係に応じて決定される。
このように、図3に示す例では、画素回路110は、(T1+T2)/T0のデューティー比で駆動することとなる。なお、常時発光期間T1が長く設定されるほど(即ち、SW信号がLレベルとなる期間が長いほど)、デューティー比がより高くなる傾向にある。そのため、例えば、常時発光期間T1を比較的長めに設定することで、疑似輪郭の発生を抑止することも可能となる。
なお、上述した一連の動作は、表示装置10の各構成を動作させる装置のCPUを機能させるためのプログラムによって構成することができる。このプログラムは、その装置にインストールされたOS(Operating System)を介して実行されるように構成してもよい。また、このプログラムは、上述した処理を実行する構成が含まれる装置が読み出し可能であれば、記憶される位置は限定されない。例えば、装置の外部から接続される記録媒体にプログラムが格納されていてもよい。この場合には、プログラムが格納された記録媒体を装置に接続することによって、その装置のCPUに当該プログラムを実行させるように構成するとよい。
以上、図3を参照して、図2に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明した。
[1.4.輝度劣化の補償の原理]
次に、上記に説明した本実施形態に係る表示装置10における、有機EL素子OLの輝度劣化の補償に係る動作の原理について、図2に示した画素回路110の回路構成をあわせて参照しながら、簡単なモデル式に基づき説明する。
次に、上記に説明した本実施形態に係る表示装置10における、有機EL素子OLの輝度劣化の補償に係る動作の原理について、図2に示した画素回路110の回路構成をあわせて参照しながら、簡単なモデル式に基づき説明する。
まず、画素回路110中の光センサPsの抵抗をRsとした場合に、当該抵抗Rsが、有機EL素子OLの輝度に反比例する特性に着目した第1のモデルについて説明する。有機EL素子OLの輝度は、発光制御トランジスタM3のドレイン−ソース間電流IL=Icの場合は、当該電流Icに比例し、電流IL=0の場合には0となる。また、劣化前の輝度に対する劣化後の輝度の割合を示す輝度劣化率をaとすると、有機EL素子OLが発光している状態における、光センサPsの抵抗Rsは、a・Icに反比例するため、以下に示す(式1)で表される。なお、以下に示す(式1)におけるKrsは、抵抗Rsと、a・Icとの間の関係を決める定数である。
また、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3と、光センサPsの抵抗Rsとの間には、以下に(式2)として示す関係式が成り立つ。
ここで、上記に示した(式3)に対して、前述した(式1)を代入し、t=T2において、Vg3=Vth3とすると、以下に(式4)として示す関係式が導かれる。なお、以下に示す(式4)におけるK2は、a・Ic及びセンサ容量Csと、時間T2との間の関係を決める定数である。
次に、光センサPsを流れるセンシング電流Isの電流値(以下、単に「電流値Is」と記載する場合がある)が、有機EL素子OLの輝度に比例する特性に着目した第2のモデルについて説明する。有機EL素子OLの輝度は、発光制御トランジスタM3のドレイン−ソース間電流IL=Icの場合は、当該電流Icに比例し、電流IL=0の場合には0となる。また、輝度劣化率をaとした場合には、有機EL素子OLが発光している状態における、光センサPsの電流値Isは、a・Icに比例するため、以下に示す(式5)で表される。
また、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3と、光センサPsの電流値Isとの間には、以下に(式6)として示す関係式が成り立つ。
上記に示した(式6)を、tを0〜t、Vg3をVso〜Vg3の各範囲で積分すると、以下に(式7)で示す関係式が導かれる。
ここで、上記に示した(式7)に対して、前述した(式5)を代入し、t=T2において、Vg3=Vth3とすると、以下に(式8)として示す関係式が導かれる。
以上、(式4)及び(式8)として示したように、第1のモデルと第2のモデルとの双方において、定数K2の定義は異なるものの、時間T2が同様の式で表される。その結果、輝度Lは、当該輝度Lと電流Icとの間の比例関係を示す比例係数K1を用いることで、以下に示す(式9)で表される。
ここで、図3に示すタイミングチャートに基づき説明したデューティー比(T1+T2)/T0は、100%を超えることはないため、以下に(式10)として示す条件式を設けている。
上記に(式9)として示した輝度Lを示す式と、(式10)として示した条件式とに基づき、劣化前の有機EL素子OLの輝度Li(以降では、「初期輝度Li」と称する場合がある)は、輝度劣化率を1(即ち、劣化なし)として、以下に示す(式11)で表される。
また、劣化後の有機EL素子OLの輝度Ldについては、輝度劣化率をa(a<1)として、以下に示す(式12)で表される。
ここで、上記に示した(式11)及び(式12)に基づき、輝度劣化を補償した後の輝度劣化率Ld/Liは、以下に示す(式13)で表される。
なお、ある輝度劣化率a及び電流Icの条件下において、劣化後のデューティー比が100%(即ち、1)となる場合に、補償後の輝度劣化率Ld/Liが最大値をとるものと考えられる。このとき、劣化後のデューティー比が100%(即ち、1)となる場合の条件は、以下に示す(式14)で表される。
また、このときの補償後の輝度劣化率Ld/Liの最大値をLd/Li(max)とした場合に、Ld/Li(max)は、以下に示す(式15)で表される。
ここで、図4に、本実施形態に係る表示装置10における、相対輝度と、補償後の輝度劣化率Ld/Liとの間の関係の一例を示す。図4において、縦軸は、補償後の輝度劣化率Ld/Liを示している。また、横軸は、相対輝度を示している。なお、本説明において、相対輝度とは、全白輝度(即ち、輝度の最大値)が100%となるように規格化された輝度を示すものとする。
図4は、有機EL素子OLの輝度劣化率a=0.95、1フレーム中の発光期間T0における常時発光期間T1が占める割合(即ち、常時発光期間T1のデューティー比)T1/T0=0.5としたとき、相対輝度が10%となる電流値Icにおいて、上記に示した(式14)を満たす場合における、相対輝度と補償後の輝度劣化率Ld/Liとの間の関係の一例を示している。
図4に示す例では、相対輝度が10%となる場合に、上記に示した(式15)に基づき、補償後の輝度劣化率Ld/Liが、最大値(Ld/Li=0.974)となる。
ここで、図4を参照するとわかるように、相対輝度が、補償後の輝度劣化率Ld/Liが最大となる輝度よりも低い輝度においては、補償後の輝度劣化率Ld/Liは、相対輝度の低下に伴い急激に減少し、有機EL素子OLの輝度劣化率a=0.95に収束する。これは、電流Icの低下により、デューティー比が100%以下となる初期輝度Liは大きくなるのに対して、劣化後の輝度Ldについては、デューティー比が前述した(式10)に基づき100%に固定されることに起因する。そして、初期輝度Liについて、デューティー比が100%となる輝度以下の相対輝度においては、補償後の輝度劣化率Ld/Liは、有機EL素子OLの輝度劣化率aに一致して0.95で一定となる。
これに対して、相対輝度が、補償後の輝度劣化率Ld/Liが最大となる輝度よりも高い輝度においては、補償後の輝度劣化率Ld/Liは、相対輝度の上昇に伴い、ゆっくりと減少する。これは、輝度劣化補償発光期間T2が、1−T1/T0=0.5から0に向けてゆっくりと減少していることに起因する。
このように、光センサPsの感度特性に合わせて、光センサPsの設計パラメタ(例えば、センサの大きさ、センサへの照射光量、センサ容量Csの値等)を、目標とする輝度劣化率aを考慮して最適化することにより、輝度劣化補償期間T2を設定することが可能である。一般的には、可能な限り広い輝度範囲において、輝度劣化の補償を可能とすることが望まれるが、補償後の輝度劣化率Ld/Liが最大値をとる相対輝度を低くすると、高輝度における、補償後の輝度劣化率Ld/Liが小さくなる傾向にある。そのため、補償後の輝度劣化率Ld/Liが最大値をとる輝度としては、10%から20%の範囲内に設定することが好ましい。
なお、前述したように、光センサPsは、例えば、フォトダイオードやフォトランジスタ等により構成され得る。一般的に、フォトダイオードは、前述した第2のモデルに近い特性を示す傾向にある。また、フォトランジスタは、前述した第1のモデルと第2のモデルとの中間の特性を示す傾向にある。
また、上記の説明では、図2に示す画素回路110の各トランジスタとして、Pチャネル型のトランジスタを適用した場合を例に説明したが、必ずしも同構成に限定するものではない。具体的な一例として、図2に示す画素回路110の各トランジスタを、Nチャネル型のトランジスタとして構成してもよい。なお、その場合には、各信号の電位の関係を、各トランジスタの特性にあわせて適宜変更すればよいことは言うまでもない。
以上、本実施形態に係る表示装置10における、有機EL素子OLの輝度劣化の補償に係る動作の原理について、図2及び図4を参照しながら、簡単なモデル式に基づき説明した。
[1.5.まとめ]
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置10は、1フレーム中の発光期間T0を、常時発光期間T1と、輝度劣化補償発光期間T2とに分けて制御可能に構成されている。このような構成のもと、表示装置10は、常時発光期間T1において、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御を行う。また、表示装置10は、当該常時発光期間T1に次いで設けられた輝度劣化補償発光期間T2の長さを制御することで、有機EL素子OLの輝度劣化量に応じて、当該有機EL素子OLの発光量を補正する(即ち、輝度劣化を補償する)。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置10は、1フレーム中の発光期間T0を、常時発光期間T1と、輝度劣化補償発光期間T2とに分けて制御可能に構成されている。このような構成のもと、表示装置10は、常時発光期間T1において、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御を行う。また、表示装置10は、当該常時発光期間T1に次いで設けられた輝度劣化補償発光期間T2の長さを制御することで、有機EL素子OLの輝度劣化量に応じて、当該有機EL素子OLの発光量を補正する(即ち、輝度劣化を補償する)。
このような構成により、本実施形態に係る表示装置10は、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御と、有機EL素子OLの輝度劣化の補償とを独立して制御することが可能となる。即ち、本実施形態に係る表示装置10に依れば、より好適な態様で、有機EL素子OLの輝度設定と、当該有機EL素子OLの輝度劣化量に応じた発光量の補正とを実現することが可能となる。
また、本実施形態に係る表示装置10では、常時発光期間T1の長さを適宜変更することが可能である。そのため、本実施形態に係る表示装置10に依れば、常時発光期間T1の長さを、当該表示装置10の運用形態にあわせて適宜設定することで、所謂疑似輪郭の発生を抑制することが可能となる。
また、本実施形態に係る表示装置10では、光センサPsの感度特性に合わせて、光センサPsの設計パラメタ(例えば、センサの大きさ、センサへの照射光量、センサ容量Csの値等)を適宜調整することで、目標とする輝度劣化率aにあわせて輝度劣化補償期間T2を適宜調整することが可能である。即ち、本実施形態に係る表示装置10に依れば、輝度劣化補償期間T2における動作を、当該表示装置10の運用形態にあわせて適宜設定することが可能である。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は、主に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングが、前述した第1の実施形態に係る表示装置と異なる。そこで、本説明では、本実施形態に係る表示装置について、特に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングに着目して説明し、その他の構成については、詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は、主に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングが、前述した第1の実施形態に係る表示装置と異なる。そこで、本説明では、本実施形態に係る表示装置について、特に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングに着目して説明し、その他の構成については、詳細な説明は省略する。
[2.1.画素回路の構成]
まず、図5を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明する。図5は、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明するための説明図である。
まず、図5を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明する。図5は、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明するための説明図である。
なお、図5では、図1に示す表示部100を構成する複数の画素回路110のうち、i行j列の交差箇所に対応して配置される画素回路110の一例を示している。また、表示部100を構成する他の画素回路110については、図5に示す画素回路110の構成と同様の構成をとることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態に係る画素回路110は、前述した第1の実施形態に係る画素回路110(図2参照)における、光センサPsと、センサ容量Csと、発光制御トランジスタM3と、スイッチングトランジスタM4とを含む輝度劣化補償のための制御回路が、2系統設けられている。
即ち、本実施形態に係る画素回路110は、有機EL素子OLと、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1と、駆動トランジスタM2と、光センサPs1及びPs2と、センサ容量Cs1及びCs2と、発光制御トランジスタM3及びM5と、スイッチングトランジスタM4及びM6とを有する。
駆動トランジスタM2と、発光制御トランジスタM3及びM5とは、例えば、Pチャネル型のMOSFET(metal−oxide−semiconductor field−effect transistor)により構成され得る。
駆動トランジスタM2は、ソース端子に電源電圧Vddを供給する信号線が接続され、ドレイン端子には発光制御トランジスタM3及びM5それぞれのソース端子が接続される。また、発光制御トランジスタM3及びM5それぞれのドレイン端子には、有機EL素子OLのアノード側が接続される。また、有機EL素子OLのカソード側には、電源電圧Vssが接続されている。即ち、発光制御トランジスタM3及びM5は、駆動トランジスタM2と有機EL素子OLとの間に介在するように、並列に接続されることとなる。
なお、駆動トランジスタM2と、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1とのそれぞれは、前述した第1の実施形態に係る画素回路110(図2参照)の、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1と、駆動トランジスタM2とに対応している。駆動トランジスタM2と、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1との間の接続関係についても、前述した第1の実施形態に係る画素回路110と同様のため、詳細な説明は省略する。
また、本実施形態に係る表示装置10は、前述した第1の実施形態に係るSW信号として、SW1信号及びSW2信号を、画素回路110に対してそれぞれ別々に供給可能に構成されている。図5に示す補償制御信号線113aは、画素回路110に対してSW1信号を供給するための信号線である。同様に、補償制御信号線113bは、画素回路110に対してSW2信号を供給するための信号線である。なお、SW1信号及びSW2信号については、前述した第1の実施形態に係るSW信号と同様に、例えば、スキャンドライバ120が、各画素回路110に対して供給すればよい。
スイッチングトランジスタM4は、ソース端子が補償用電圧信号線115に接続され、ドレイン端子が発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続されており、補償制御信号線113aを介してゲート端子に伝達されるSW1信号に応じて、オンまたはオフする。
同様に、スイッチングトランジスタM6は、ソース端子が補償用電圧信号線115に接続され、ドレイン端子が発光制御トランジスタM5のゲート端子に接続されており、補償制御信号線113bを介してゲート端子に伝達されるSW2信号に応じて、オンまたはオフする。
光センサPs1及びPs2は、例えば、フォトダイオードやフォトランジスタ等により構成され得る。また、光センサPs1及びPs2の材料としては、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン等が挙げられる。
光センサPs1は、一方の端子が、発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続され、他方の端子が、基準電圧GNDに接続されている。光センサPs1は、有機EL素子OLからの光の一部が照射されるように設けられている。
同様に、光センサPs2は、一方の端子が、発光制御トランジスタM5のゲート端子に接続され、他方の端子が、基準電圧GNDに接続されている。光センサPs2は、有機EL素子OLからの光の一部が照射されるように設けられている。
また、センサ容量Cs1の一方の端子は、発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続され、他方の端子は、基準電圧GNDに接続されている。このような構成に基づき、センサ容量Cs1は、発光制御トランジスタM3のゲート端子の電位Vg3を保持する。なお、センサ容量Cs1が、「第1の容量」の一例に相当する。
同様に、センサ容量Cs2の一方の端子は、発光制御トランジスタM5のゲート端子に接続され、他方の端子は、基準電圧GNDに接続されている。このような構成に基づき、センサ容量Cs2は、発光制御トランジスタM5のゲート端子の電位Vg5を保持する。なお、センサ容量Cs2が、「第2の容量」の一例に相当する。
このように、本実施形態に係る画素回路110は、輝度劣化補償のための制御回路として、光センサPs1、センサ容量Cs1、発光制御トランジスタM3、及びスイッチングトランジスタM4を含む系と、光センサPs2、センサ容量Cs2、発光制御トランジスタM5、及びスイッチングトランジスタM6を含む系との2系統を含む。なお、各系それぞれの動作は、前述した第1の実施形態に係る画素回路110(図2参照)における、光センサPs、センサ容量Cs、発光制御トランジスタM3、及びスイッチングトランジスタM4を含む制御回路の動作と同様である。
即ち、スイッチングトランジスタM4が、オン状態になると、データドライバ130から、補償用電圧信号線115を介して発光制御トランジスタM3のゲート端子に、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が印加される。なお、センサ初期電圧Vsoは、前述した第1の実施形態と同様に、発光制御トランジスタM3をリニア領域で動作させるために、十分に低い電圧に設定されていることが望ましい。
これにより、発光制御トランジスタM3がオン状態となり、データ線114から伝達されて保持容量C1に保持されたDT信号に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM3を介して、有機EL素子OLに供給され、当該有機EL素子OLの発光状態が制御される。
次いで、スイッチングトランジスタM4が、オフ状態になると、発光制御トランジスタM3のゲート端子がフローティングの状態となる。これにより、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoが、センサ容量Cs1に保持される。なお、この時点では、発光制御トランジスタM3はオン状態であり、当該発光制御トランジスタM3のドレイン−ソース間を流れる電流IL=Icである。
その後、センサ容量Cs1に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs1の検出結果に基づくセンシング電流Is1によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
同様に、スイッチングトランジスタM6が、オン状態になると、データドライバ130から、補償用電圧信号線115を介して発光制御トランジスタM5のゲート端子に、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が印加される。なお、この場合には、センサ初期電圧Vsoは、発光制御トランジスタM5をリニア領域で動作させるために、十分に低い電圧に設定されていることが望ましい。
これにより、発光制御トランジスタM5がオン状態となり、データ線114から伝達されて保持容量C1に保持されたDT信号に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM5を介して、有機EL素子OLに供給され、当該有機EL素子OLの発光状態が制御される。
次いで、スイッチングトランジスタM6が、オフ状態になると、発光制御トランジスタM5のゲート端子がフローティングの状態となる。これにより、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoが、センサ容量Cs2に保持される。なお、この時点では、発光制御トランジスタM5はオン状態であり、当該発光制御トランジスタM5のドレイン−ソース間を流れる電流IL=Icである。
その後、センサ容量Cs2に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs2の検出結果に基づくセンシング電流Is2によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM5のゲート電圧Vg5は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg5が、発光制御トランジスタM5の閾値電圧Vth5に到達すると、当該発光制御トランジスタM5はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
ここで、スイッチングトランジスタM4がオフ状態に制御されてから、発光制御トランジスタM3がオフ状態となるまでの時間は、センシング電流Is1とセンサ容量Cs1との関係に応じて決定される。同様に、スイッチングトランジスタM6がオフ状態に制御されてから、発光制御トランジスタM5がオフ状態となるまでの時間は、センシング電流Is2とセンサ容量Cs2との関係に応じて決定される。具体的には、有機EL素子OLの輝度が高いほど、センシング電流Is1及びIs2それぞれの電流量は増大し、センサ容量Cs1及びCs2それぞれの放電時間は短くなる。換言すると、有機EL素子OLの輝度が低いほど、センシング電流Is1及びIs2それぞれの電流量は減少し、センサ容量Cs1及びCs2それぞれの放電時間は長くなる。
そのため、例えば、有機EL素子OLが劣化して輝度が低下した場合には、劣化前に比べて、センシング電流Is1及びIs2それぞれの電流量は減少し、センサ容量Cs1及びCs2それぞれの放電時間はより長くなる。これにより、有機EL素子OLの劣化後は、劣化前に比べて、発光制御トランジスタM3及びM5がオン状態となる期間が長くなるため、有機EL素子OLの実効輝度が上昇し、結果として、当該有機EL素子OLの輝度劣化が補償される。
なお、センサ容量Cs1及びCs2それぞれの放電に係る期間は、各素子の容量値によっても異なる。そのため、例えば、センサ容量Cs1及びCs2として、互いに容量値の異なる素子を適用してもよい。このような構成とすることで、センサ容量Cs1の放電に基づく制御と、センサ容量Cs2の放電に基づく制御とで、有機EL素子OLの輝度劣化補償時の特性を変更することが可能となる。
また、上記の説明では、図5に示す画素回路110の各トランジスタとして、Pチャネル型のトランジスタを適用した場合を例に説明したが、必ずしも同構成に限定するものではない。具体的な一例として、図5に示す画素回路110の各トランジスタを、Nチャネル型のトランジスタとして構成してもよい。なお、その場合には、各信号の電位の関係を、各トランジスタの特性にあわせて適宜変更すればよいことは言うまでもない。
以上、図5を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明した。
[2.2.駆動タイミング]
次に、図6を参照して、図5に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図6は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、i行j列に位置する画素回路110の場合を例に説明し、他の画素回路110については、同様のため詳細な説明は省略する。
次に、図6を参照して、図5に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図6は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、i行j列に位置する画素回路110の場合を例に説明し、他の画素回路110については、同様のため詳細な説明は省略する。
図6において、参照符号T0は、1フレーム期間中における有機EL素子OLの発光させることで画像を表示させるための発光期間を模式的に示している。なお、図6に示すタイミングチャートでは、説明をわかりやすくするために、有機EL素子OLの発光期間T0を1フレーム期間として示しており、その他の制御のための期間については図示を省略している。そのため、1フレーム期間中に、発光期間T0とは別に、例えば、駆動トランジスタの閾値のばらつきを補償するための制御期間等を別途設けてもよいことは言うまでもない。
図6に示すように、本実施形態に係る画素回路110は、発光期間T0を、常時発光期間T11及びT12と、輝度劣化補償発光期間T21及びT22とに分けて制御可能に構成されている。なお、参照符号T21m及びT22mは、それぞれ輝度劣化補償発光期間T21及びT22の最大値を示している。また、常時発光期間T11及びT12は、有機EL素子OLを、発光輝度(階調)に応じたDT信号に応じて決定される定電流Icに基づき常時発光させる期間を示している。
また、輝度劣化補償発光期間T21は、光センサPs1の検出結果に応じて、有機EL素子OLに供給される電流ILの電流量と、当該電流ILが供給される期間とを制御することで、有機EL素子OLの輝度劣化を補償するための期間を示している。具体的には、輝度劣化補償発光期間T21の長さは、センサ容量Cs1の放電時間(換言すると、光センサPs1の検出結果に応じたセンシング電流Is1)に基づき変化し、有機EL素子OLの発光輝度が高いほど(即ち、駆動電流Icが増加するほど)、より短くなる傾向にある。
同様に、輝度劣化補償発光期間T22は、光センサPs2の検出結果に応じて、有機EL素子OLに供給される電流ILの電流量と、当該電流ILが供給される期間とを制御することで、有機EL素子OLの輝度劣化を補償するための期間を示している。即ち、輝度劣化補償発光期間T22の長さは、センサ容量Cs2の放電時間(換言すると、光センサPs2の検出結果に応じたセンシング電流Is2)に基づき変化し、有機EL素子OLの発光輝度が高いほど(即ち、駆動電流Icが増加するほど)、より短くなる傾向にある。
なお、図6において、参照符号P11〜P17は、駆動電流Icに応じた(即ち、有機EL素子OLの発光輝度に応じた)、常時発光期間T11及びT12と、輝度劣化補償発光期間T21及びT22との関係の一例を示している。
次に、図5及び図7を参照して、本実施形態に係る画素回路110の各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図7は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための概略的なタイミングチャートである。
なお、図7に示す例では、図6において、参照符号P15で示したケースにおける、SW1信号及びSW2信号と、発光制御トランジスタM3及びM5ぞれぞれのゲート電圧Vg3及びVg5の時系列に沿った変化との関係の一例を示している。また、Scan信号、DT信号、及びセンサ初期電圧Vsoについては、前述した第1の実施形態(図3参照)と同様のため、図7では図示を省略している。また、図7に示す例では、センサ容量Cs1は、センサ容量Cs2よりも容量値が大きくなるように設けられているものとする。
図7に示すように、SW1信号は、発光期間T0中の期間T11において、Lレベルとなる。即ち、スイッチングトランジスタM4は、当該SW1信号に基づき、期間T11においてオン状態となる。また、SW2信号は、発光期間T0中の期間T12において、Lレベルとなる。即ち、スイッチングトランジスタM6は、当該SW2信号に基づき、期間T12においてオン状態となる。
具体的には、図7に示すように、まず期間T12において、i行目の補償制御信号線113bを介してLレベルのSW2信号の供給が開始され、画素回路110内のスイッチングトランジスタM6がオン状態となる。これにより、当該画素回路110内の発光制御トランジスタM5のゲート端子に、j列目の補償用電圧信号線115を介して、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が、ゲート電圧Vg5として印加される。
これにより、発光制御トランジスタM5がオン状態となり、データ線114から伝達されて保持容量C1に保持されたDT信号(即ち、DT(j))に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM5を介して有機EL素子OLに供給される。これにより、有機EL素子OLは、駆動電流Icに応じた輝度で発光する。
なお、LレベルのSW2信号の供給によりスイッチングトランジスタM6がオン状態となり、センサ初期電圧Vsoに基づき発光制御トランジスタM5が駆動する期間(即ち、有機EL素子OLが駆動電流Icに応じた輝度で発光する期間)が、常時発光期間T12に相当する。
次いで、SW2信号がHレベルになると、スイッチングトランジスタM6がオフ状態となり、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoがセンサ容量Cs2に保持される。
その後、センサ容量Cs2に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs2の検出結果に基づくセンシング電流Is2によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM5のゲート電圧Vg5は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg5が、発光制御トランジスタM5の閾値電圧Vth5に到達すると、当該発光制御トランジスタM5はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
なお、センシング電流Is2によるセンサ容量Cs2の放電に伴い、ゲート電圧Vg5が上昇を開始し、当該ゲート電圧Vg5が閾値電圧Vth5に到達するまでの期間が、輝度劣化補償発光期間T22に相当する。また、前述したように、輝度劣化補償発光期間T22の長さは、センサ容量Cs2の放電時間に相当し、センシング電流Is2とセンサ容量Cs2との関係に応じて決定される。
次に、期間T11において、i行目の補償制御信号線113aを介してLレベルのSW1信号の供給が開始され、画素回路110内のスイッチングトランジスタM4がオン状態となる。これにより、当該画素回路110内の発光制御トランジスタM3のゲート端子に、j列目の補償用電圧信号線115を介して、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が、ゲート電圧Vg3として印加される。
これにより、発光制御トランジスタM3がオン状態となり、保持容量C1に保持されたDT信号に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM3を介して有機EL素子OLに供給される。これにより、有機EL素子OLは、駆動電流Icに応じた輝度で発光する。
なお、LレベルのSW1信号の供給によりスイッチングトランジスタM4がオン状態となり、センサ初期電圧Vsoに基づき発光制御トランジスタM3が駆動する期間(即ち、有機EL素子OLが駆動電流Icに応じた輝度で発光する期間)が、常時発光期間T11に相当する。
次いで、SW1信号がHレベルになると、スイッチングトランジスタM4がオフ状態となり、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoがセンサ容量Cs1に保持される。
その後、センサ容量Cs1に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs1の検出結果に基づくセンシング電流Is1によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
なお、センシング電流Is1によるセンサ容量Cs1の放電に伴い、ゲート電圧Vg3が上昇を開始し、当該ゲート電圧Vg3が閾値電圧Vth3に到達するまでの期間が、輝度劣化補償発光期間T21に相当する。また、前述したように、輝度劣化補償発光期間T21の長さは、センサ容量Cs1の放電時間に相当し、センシング電流Is1とセンサ容量Cs1との関係に応じて決定される。
このように、図7に示す例では、画素回路110は、(T11+T21+T12+T22)/T0のデューティー比で駆動することとなる。なお、常時発光期間T11及びT12が長く設定されるほど(即ち、SW1信号及びSW2信号がLレベルとなる期間が長いほど)、デューティー比がより高くなる傾向にある。そのため、例えば、常時発光期間T11及びT12を比較的長めに設定することで、疑似輪郭の発生を抑止することも可能となる。
以上、図6及び図7を参照して、図5に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明した。
[2.3.輝度劣化の補償の原理]
次に、上記に説明した本実施形態に係る表示装置10における、有機EL素子OLの輝度劣化の補償に係る動作の原理について、図5に示した画素回路110の回路構成をあわせて参照しながら説明する。
次に、上記に説明した本実施形態に係る表示装置10における、有機EL素子OLの輝度劣化の補償に係る動作の原理について、図5に示した画素回路110の回路構成をあわせて参照しながら説明する。
本実施形態に係る表示装置10では、前述した第1の実施形態において(式11)〜(式13)として示した関係式は、以下に(式16)〜(式19)として示す関係式で表される。
なお、上記に(式16)〜(式19)として示した関係式において、係数K21は、輝度劣化率a、駆動電流Ic及び容量Cs2と、輝度劣化補償期間T21との間の関係を決めるための定数である。同様に、係数K22は、輝度劣化率a、駆動電流Ic及び容量Cs2と、輝度劣化補償期間T22との間の関係を決めるための定数である。
また、輝度劣化補償発光期間T21及びT22のそれぞれにおいて、補償後の輝度劣化率(即ち、輝度劣化補償率)が最大となるための条件は、以下に示す(式20)及び(式21)で表される。
ここで、図8に、本実施形態に係る表示装置10における、相対輝度と、補償後の輝度劣化率Ld/Liとの間の関係の一例を示す。図8において、縦軸は、補償後の輝度劣化率Ld/Liを示している。また、横軸は、相対輝度を示している。
図8に示す例では、有機EL素子OLの輝度劣化率a=0.95、1フレーム中の発光期間T0における常時発光期間T11及びT12が占める割合T11/T0=T12/T0=0.25、発光期間T0における輝度劣化補償発光期間の最大値T21m及びT22mが占める割合T21m/T0=T22m/T0=0.25としている。このような条件のもと、図8に示す例は、相対輝度が10%となる電流値Icにおいて、上記に示した(式20)を満たし、かつ、相対輝度が3%となる電流値Icにおいて、上記に示した(式21)を満たす場合における、相対輝度と補償後の輝度劣化率Ld/Liとの間の関係の一例を示している。
また、図8に示す例では、光センサPs1及びPs2として同等の性能のものを用いており、係数K21及びK22は、K21=K22の関係を示す。また、センサ容量Cs1は、センサ容量Cs2よりも容量値が大きくなるように設けられており(即ち、Cs1>Cs2)、相対輝度が10%となる場合の駆動電流Icは、相対輝度が3%となる場合の駆動電流Icよりも大きくなる。
ここで、図4を参照するとわかるように、第1の実施形態に係る表示装置10では、相対輝度10%の未満の範囲において、補償後の輝度劣化率Ld/Liが、相対輝度の低下に伴い急激に減少し、有機EL素子OLの輝度劣化率a=0.95にただちに収束する。これに対して本実施形態に係る表示装置10に依れば、図8に示すように、相対輝度10%の未満の範囲においても、相対輝度が3%未満となるまでは、補償後の輝度劣化率Ld/Liが、a=0.95よりも高い値に維持される。
なお、前述した第1の実施形態に係る表示装置10のように、輝度劣化補償のための制御回路が1系統の構成においても、より低い相対輝度まで(例えば、相対輝度が3%以上の範囲において)補償後の輝度劣化率Ld/Liを、補償後の輝度劣化率Ld/Liが、a=0.95よりも高い値に維持することも可能である。この場合には、例えば、相対輝度が3%となる電流値Icにおいて、前述した(式14)を満たすように、画素回路110に対して調整を施すことで、相対輝度が3%未満となるまでの範囲において、補償後の輝度劣化率Ld/Liを、a=0.95よりも高い値に維持することも可能となる。
しかしながら、第1の実施形態に係る表示装置10では、前述した(式14)を満たす条件を、より低輝度側に設定した場合には、高輝度側において、補償後の輝度劣化率Ld/Liが、相対的により低くなる傾向にある。
例えば、図9は、前述した第1の実施形態に係る表示装置10と、本実施形態に係る表示装置10との間における、相対輝度に応じた補償後の輝度劣化率Ld/Liの比較結果の一例を示す。即ち、図9は、図8に対して、比較例として、第1の実施形態に係る表示装置10において、前述した(式14)を満たす条件を、より低輝度側に設定した場合の、相対輝度に応じた補償後の輝度劣化率Ld/Liのグラフを追加した図である。なお、図9において、「2系統構成」として示されたグラフは、本実施形態に係る表示装置10に対応し、「1系統構成」として示されたグラフは、比較例に対応している。
図9を参照するとわかるように、1系統構成の場合には、前述した(式14)を満たす条件を、より低輝度側に設定することで、より広い相対輝度の範囲において、補償後の輝度劣化率Ld/Liを、a=0.95よりも高い値に維持することが可能となる。しかしながら、1系統構成の場合には、(式14)を満たす条件を、より低輝度側に設定することにより、高輝度側において、補償後の輝度劣化率Ld/Liが、相対的に低くなっている。
これに対して、本実施形態に係る表示装置10では、より広い相対輝度の範囲(特に、低輝度側)において補償後の輝度劣化率Ld/Liを、a=0.95よりも高い値に維持し、かつ、高輝度側においても、補償後の輝度劣化率Ld/Liを、より高い値に維持することが可能となる。
なお、上記では、画素回路110が、輝度劣化補償のための制御回路(即ち、光センサPsとセンサ容量Csとを用いた放電回路)を2系統備える場合の一例について説明したが、必ずしも同構成には限定されない。具体的な一例として、画素回路110は、輝度劣化補償のための制御回路を、3系統以上備えてもよい。
以上、図8及び図9を参照して、本実施形態に係る表示装置10における、有機EL素子OLの輝度劣化の補償に係る動作の原理について、図5に示した画素回路110の回路構成をあわせて参照しながら説明した。
[2.4.変形例]
次に、本実施形態に係る表示装置10の変形例として、画素回路110の駆動タイミングの他の一例について説明する。
次に、本実施形態に係る表示装置10の変形例として、画素回路110の駆動タイミングの他の一例について説明する。
図6及び図7に示す駆動タイミングの例では、発光制御トランジスタM3の駆動に基づく常時発光期間T11の長さと、発光制御トランジスタM5の駆動に基づく常時発光期間T12の長さとがほぼ等しい場合の一例について説明した。一方で、輝度劣化補償発光期間T21m及びT22mの長さが維持されていれば、常時発光期間T11及びT12の長さの比率は、想定される表示装置10の運用形態に応じて適宜変更してもよい。
例えば、図10は、本実施形態の変形例に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための説明図である。なお、図10における参照符号P11’〜P17’で示されたケースそれぞれは、図6に示す例において、参照符号P11〜P17で示されたケースに対応している。
図10に示す例では、図6に示した常時発光期間T11を、必要最低限の長さに短縮することで、常時発光期間T12の長さを延長した場合の一例を示している。なお、このとき、常時発光期間T11の必要最低限の長さとは、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3を、センサ容量Cs1に保持するために要する時間に相当し、具体的には、数10μs程度となる。
また、図11は、本実施形態の変形例に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための概略的なタイミングチャートである。即ち、図11は、図5に示した本実施形態に係る画素回路110を、図10に示すように、常時発光期間T12の長さが延長されるように駆動した場合における、当該画素回路110の駆動タイミングの一例を示している。なお、図11に示す例では、図10において、参照符号P15’で示したケースにおける、SW1信号及びSW2信号と、発光制御トランジスタM3及びM5ぞれぞれのゲート電圧Vg3及びVg5の時系列に沿った変化との関係の一例を示している。
なお、前述したように、常時発光期間T11は、スイッチングトランジスタM4がオン状態に制御される期間、即ち、SW1信号がLレベルとなる期間に相当する。また、常時発光期間T12は、スイッチングトランジスタM6がオン状態に制御される期間、即ち、SW2信号がLレベルとなる期間に相当する。そのため、図10及び図11に示すように、画素回路110を駆動する場合には、SW1信号がLレベルとなる期間を必要最低限の長さに短縮し、当該短縮分だけ、SW2信号がLレベルとなる期間を延長すればよい。
なお、図10及び図11に示す例では、常時発光期間T11の長さを0に近似した場合に、変形例に係る画素回路110は、(T21+T12+T22)/T0のデューティー比で駆動しているとみなすことが可能であることは言うまでもない。
以上、本実施形態に係る表示装置10の変形例として、図10及び図11を参照して、画素回路110の駆動タイミングの他の一例について説明した。
[2.5.まとめ]
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置10は、輝度劣化補償のための制御回路を複数系統備え、1フレーム中の発光期間T0を、当該系統ごとに、常時発光期間と、輝度劣化補償発光期間とに分けて制御可能に構成されている。このような構成のもと、表示装置10は、常時発光期間において、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御を行う。また、表示装置10は、複数系統設けられた輝度劣化補償のための制御回路ごとに、対応する輝度劣化補償発光期間の長さを制御することで、有機EL素子OLの輝度劣化量に応じて、当該有機EL素子OLの発光量を補正する(即ち、輝度劣化を補償する)。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置10は、輝度劣化補償のための制御回路を複数系統備え、1フレーム中の発光期間T0を、当該系統ごとに、常時発光期間と、輝度劣化補償発光期間とに分けて制御可能に構成されている。このような構成のもと、表示装置10は、常時発光期間において、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御を行う。また、表示装置10は、複数系統設けられた輝度劣化補償のための制御回路ごとに、対応する輝度劣化補償発光期間の長さを制御することで、有機EL素子OLの輝度劣化量に応じて、当該有機EL素子OLの発光量を補正する(即ち、輝度劣化を補償する)。
このような構成により、本実施形態に係る表示装置10は、前述した第1の実施形態に係る表示装置10と同様に、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御と、有機EL素子OLの輝度劣化の補償とを独立して制御することが可能となる。即ち、本実施形態に係る表示装置10に依れば、より好適な態様で、有機EL素子OLの輝度設定と、当該有機EL素子OLの輝度劣化量に応じた発光量の補正とを実現することが可能となる。
また、本実施形態に係る表示装置10では、常時発光期間T11及びT12の長さを適宜変更することが可能である。そのため、本実施形態に係る表示装置10に依れば、常時発光期間T11及びT12の長さを、当該表示装置10の運用形態にあわせて適宜設定することで、所謂疑似輪郭の発生を抑制することが可能となる。
また、本実施形態に係る表示装置10では、光センサPs1及びPs2の感度特性に合わせて、光センサPs1及びPs2の設計パラメタ(例えば、センサの大きさ、センサへの照射光量、センサ容量Cs1及びCs2の値等)を適宜調整することで、目標とする輝度劣化率aにあわせて輝度劣化補償期間T21及びT22を適宜調整することが可能である。即ち、本実施形態に係る表示装置10に依れば、輝度劣化補償期間T21及びT22における動作を、当該表示装置10の運用形態にあわせて適宜設定することが可能である。
また、本実施形態に係る表示装置10に依れば、より広い相対輝度の範囲(特に、低輝度側)において補償後の輝度劣化率Ld/Liを、あらかじめ決められた輝度劣化率aよりも高い値に維持し、かつ、高輝度側においても、当該輝度劣化率Ld/Liを、より高い値に維持することが可能となる。
<3.第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は、主に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングが、前述した各実施形態に係る表示装置と異なる。そこで、本説明では、本実施形態に係る表示装置について、特に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングに着目して説明し、その他の構成については、詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は、主に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングが、前述した各実施形態に係る表示装置と異なる。そこで、本説明では、本実施形態に係る表示装置について、特に、画素回路110の構成や、当該画素回路110の駆動タイミングに着目して説明し、その他の構成については、詳細な説明は省略する。
[3.1.画素回路の構成]
まず、図12を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明する。図12は、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明するための説明図である。
まず、図12を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明する。図12は、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明するための説明図である。
なお、図12では、図1に示す表示部100を構成する複数の画素回路110のうち、i行j列の交差箇所に対応して配置される画素回路110の一例を示している。また、表示部100を構成する他の画素回路110については、図12に示す画素回路110の構成と同様の構成をとることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
図12に示すように、本実施形態に係る画素回路110は、有機EL素子OLと、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1と、駆動トランジスタM2と、光センサPs1と、センサ容量Cs11及びCs12と、発光制御トランジスタM3と、スイッチングトランジスタM4及びM7とを有する。
駆動トランジスタM2と、発光制御トランジスタM3とは、例えば、Pチャネル型のMOSFET(metal−oxide−semiconductor field−effect transistor)により構成され得る。
駆動トランジスタM2は、ソース端子に電源電圧Vddを供給する信号線が接続され、ドレイン端子には発光制御トランジスタM3のソース端子が接続される。また、発光制御トランジスタM3のドレイン端子には、有機EL素子OLのアノード側が接続される。また、有機EL素子OLのカソード側には、電源電圧Vssが接続されている。
なお、駆動トランジスタM2と、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1とのそれぞれは、前述した第1の実施形態に係る画素回路110(図2参照)の、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1と、駆動トランジスタM2とに対応している。駆動トランジスタM2と、保持容量C1と、スイッチングトランジスタM1との間の接続関係についても、前述した第1の実施形態に係る画素回路110と同様のため、詳細な説明は省略する。
また、本実施形態に係る表示装置10は、前述した第1の実施形態に係るSW信号として、SW1信号及びSW2信号を、画素回路110に対してそれぞれ別々に供給可能に構成されている。図12に示す補償制御信号線113aは、画素回路110に対してSW1信号を供給するための信号線である。同様に、補償制御信号線113bは、画素回路110に対してSW2信号を供給するための信号線である。なお、SW1信号及びSW2信号については、前述した第1の実施形態に係るSW信号と同様に、例えば、スキャンドライバ120が、各画素回路110に対して供給すればよい。
スイッチングトランジスタM4は、ソース端子が補償用電圧信号線115に接続され、ドレイン端子が発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続されており、補償制御信号線113aを介してゲート端子に伝達されるSW1信号に応じて、オンまたはオフする。
光センサPs1は、例えば、フォトダイオードやフォトランジスタ等により構成され得る。また、光センサPs1の材料としては、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン等が挙げられる。光センサPs1は、一方の端子が、発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続され、他方の端子が、基準電圧GNDに接続されている。光センサPs1は、有機EL素子OLからの光の一部が照射されるように設けられている。
また、センサ容量Cs11の一方の端子は、発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続され、他方の端子は、基準電圧GNDに接続されている。また、センサ容量Cs12の一方の端子は、発光制御トランジスタM3のゲート端子に接続され、他方の端子は、スイッチングトランジスタM7を介して基準電圧GNDに接続されている。スイッチングトランジスタM7は、補償制御信号線113bを介してゲート端子に伝達されるSW2信号に応じて、オンまたはオフする。
即ち、スイッチングトランジスタM7がオフ状態の場合には、センサ容量Cs11及びCs12のうち、センサ容量Cs11のみが、発光制御トランジスタM3のゲート端子と基準電圧GNDとの間に接続される。また、スイッチングトランジスタM7がオン状態の場合には、発光制御トランジスタM3のゲート端子と基準電圧GNDとの間に、センサ容量Cs11及びCs12が並列に接続されることとなる。
このような構成により、スイッチングトランジスタM7がオフ状態の場合には、発光制御トランジスタM3のゲート端子の電位Vg3が、センサ容量Cs11に保持される。また、スイッチングトランジスタM7がオン状態の場合には、発光制御トランジスタM3のゲート端子の電位Vg3が、センサ容量Cs11及びCs12に保持されることとなる。
即ち、スイッチングトランジスタM4がオン状態になると、データドライバ130から、補償用電圧信号線115を介して発光制御トランジスタM3のゲート端子に、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が印加される。
これにより、発光制御トランジスタM3がオン状態となり、データ線114から伝達されて保持容量C1に保持されたDT信号に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM3を介して、有機EL素子OLに供給され、当該有機EL素子OLの発光状態が制御される。
次いで、スイッチングトランジスタM4がオフ状態になると、発光制御トランジスタM3のゲート端子がフローティングの状態となる。
このとき、スイッチングトランジスタM7がオフ状態の場合には、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoが、センサ容量Cs11に保持される。なお、この時点では、発光制御トランジスタM3はオン状態であり、当該発光制御トランジスタM3のドレイン−ソース間を流れる電流IL=Icである。
その後、センサ容量Cs11に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs1の検出結果に基づくセンシング電流Is1によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
また、スイッチングトランジスタM7がオン状態の場合には、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoが、センサ容量Cs11及びCs12に保持される。なお、この時点では、発光制御トランジスタM3はオン状態であり、当該発光制御トランジスタM3のドレイン−ソース間を流れる電流IL=Icである。
その後、センサ容量Cs11及びCs12に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs1の検出結果に基づくセンシング電流Is1によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。なお、このときゲート電圧Vg3は、スイッチングトランジスタM7がオフ状態の場合とは異なる特性で変化することとなる。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
また、上記の説明では、図12に示す画素回路110の各トランジスタとして、Pチャネル型のトランジスタを適用した場合を例に説明したが、必ずしも同構成に限定するものではない。具体的な一例として、図12に示す画素回路110の各トランジスタを、Nチャネル型のトランジスタとして構成してもよい。なお、その場合には、各信号の電位の関係を、各トランジスタの特性にあわせて適宜変更すればよいことは言うまでもない。
以上、図12を参照して、本実施形態に係る画素回路の構成の一例について説明した。
[3.2.駆動タイミング]
次に、図13を参照して、図12に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図13は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、i行j列に位置する画素回路110の場合を例に説明し、他の画素回路110については、同様のため詳細な説明は省略する。
次に、図13を参照して、図12に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図13は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、i行j列に位置する画素回路110の場合を例に説明し、他の画素回路110については、同様のため詳細な説明は省略する。
図13において、参照符号T0は、1フレーム期間中における有機EL素子OLの発光させることで画像を表示させるための発光期間を模式的に示している。なお、図13に示すタイミングチャートでは、説明をわかりやすくするために、有機EL素子OLの発光期間T0を1フレーム期間として示しており、その他の制御のための期間については図示を省略している。そのため、1フレーム期間中に、発光期間T0とは別に、例えば、駆動トランジスタの閾値のばらつきを補償するための制御期間等を別途設けてもよいことは言うまでもない。
図13に示すように、本実施形態に係る画素回路110は、発光期間T0を、常時発光期間T11及びT12と、輝度劣化補償発光期間T21及びT22とに分けて制御可能に構成されている。なお、参照符号T21m及びT22mは、それぞれ輝度劣化補償発光期間T21及びT22の最大値を示している。また、常時発光期間T11及びT12は、有機EL素子OLを、発光輝度(階調)に応じたDT信号に応じて決定される定電流Icに基づき常時発光させる期間を示している。
また、輝度劣化補償発光期間T21は、有機EL素子OLの輝度劣化を補償するための期間に相当し、当該輝度劣化補償発光期間T21では、スイッチングトランジスタM7がオン状態に制御される。即ち、輝度劣化補償発光期間T21は、センサ容量Cs11及びCs12の放電時間に基づき変化し、有機EL素子OLの発光輝度が高いほど(即ち、駆動電流Icが増加するほど)、より短くなる傾向にある。
同様に、輝度劣化補償発光期間T22は、有機EL素子OLの輝度劣化を補償するための期間に相当し、当該輝度劣化補償発光期間T22では、スイッチングトランジスタM7がオフ状態に制御される。即ち、輝度劣化補償発光期間T22は、センサ容量Cs11の放電時間に基づき変化し、有機EL素子OLの発光輝度が高いほど(即ち、駆動電流Icが増加するほど)、より短くなる傾向にある。
なお、スイッチングトランジスタM7がオン状態において、センサ初期電圧Vsoが保持される容量(即ち、センサ容量Cs11及びCs12の合成容量)が、「第1の容量」の一例に相当する。また、スイッチングトランジスタM7がオフ状態において、センサ初期電圧Vsoが保持される容量(即ち、センサ容量Cs11)が、「第2の容量」の一例に相当する。
図13において、参照符号P21〜P27は、駆動電流Icに応じた(即ち、有機EL素子OLの発光輝度に応じた)、常時発光期間T11及びT12と、輝度劣化補償発光期間T21及びT22との関係の一例を示している。
次に、図12及び図14を参照して、本実施形態に係る画素回路110の各素子の駆動タイミングの一例について説明する。図14は、本実施形態に係る画素回路110の駆動タイミングの一例について説明するための概略的なタイミングチャートである。なお、図14に示す例では、図13において、参照符号P25で示したケースにおける、SW1信号及びSW2信号と、発光制御トランジスタM3及びM5ぞれぞれのゲート電圧Vg3及びVg5の時系列に沿った変化との関係の一例を示している。なお、Scan信号、DT信号、及びセンサ初期電圧Vsoについては、前述した第1の実施形態(図3参照)と同様のため、図14では図示を省略している。
図14に示すように、SW1信号は、発光期間T0中の期間T11及びT12において、Lレベルとなる。即ち、スイッチングトランジスタM4は、当該SW1信号に基づき、期間T11及びT12においてオン状態となる。また、SW2信号は、発光期間T0中の期間T11及びT21mにおいて、Lレベルとなる。即ち、スイッチングトランジスタM7は、当該SW2信号に基づき、期間T11及びT21mにおいてオン状態となる。
具体的には、図14に示すように、まず期間T12において、i行目の補償制御信号線113aを介してLレベルのSW1信号の供給が開始され、画素回路110内のスイッチングトランジスタM4がオン状態となる。これにより、当該発光制御トランジスタM3のゲート端子に、j列目の補償用電圧信号線115を介して、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が、ゲート電圧Vg3として印加される。
これにより、発光制御トランジスタM3がオン状態となり、データ線114から伝達されて保持容量C1に保持されたDT信号(即ち、DT(j))に応じて駆動トランジスタM2が選択的にオン状態となる。そして、保持容量C1に保持されたDT信号に応じた駆動電流Icが、発光制御トランジスタM3を介して有機EL素子OLに供給される。これにより、有機EL素子OLは、駆動電流Icに応じた輝度で発光する。
なお、期間T12及びT22mでは、SW2信号はHレベルのため、スイッチングトランジスタM7はオフ状態となる。即ち、期間T12及びT22mにおいては、画素回路110内における、発光制御トランジスタM3のゲート端子と、基準電位GNDとの間には、容量Cs11及びCs12のうち、容量Cs11のみが介在する状態となる。
次いで、SW1信号がHレベルになると、スイッチングトランジスタM4がオフ状態となり、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoがセンサ容量Cs11に保持される。
その後、センサ容量Cs11に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs1の検出結果に基づくセンシング電流Is1によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
なお、センシング電流Is1によるセンサ容量Cs11の放電に伴い、ゲート電圧Vg3が上昇を開始し、当該ゲート電圧Vg3が閾値電圧Vth3に到達するまでの期間が、輝度劣化補償発光期間T22に相当する。また、輝度劣化補償発光期間T22の長さは、センサ容量Cs11の放電時間に相当し、センシング電流Is1とセンサ容量Cs11との関係に応じて決定される。
次に、期間T11において、i行目の補償制御信号線113aを介してLレベルのSW1信号の供給が開始され、画素回路110内のスイッチングトランジスタM4がオン状態となる。これにより、当該画素回路110内の発光制御トランジスタM3のゲート端子に、j列目の補償用電圧信号線115を介して、所定の電位にあらかじめ調整されたセンサ初期電圧Vso(Vso<0)が、ゲート電圧Vg3として印加される。
また、期間T11において、i行目の補償制御信号線113bを介してLレベルのSW2信号の供給が開始され、画素回路110内のスイッチングトランジスタM7がオン状態となる。これにより、画素回路110内における、発光制御トランジスタM3のゲート端子と、基準電位GNDとの間には、並列に接続された容量Cs11及びCs12が介在する状態となる。
次いで、SW1信号がHレベルになると、スイッチングトランジスタM4がオフ状態となり、補償用電圧信号線115を介して印加されたセンサ初期電圧Vsoがセンサ容量Cs11及びCs12(換言すると、センサ容量Cs11及びCs12の合成容量)に保持される。
その後、センサ容量Cs11及びCs12に保持されたセンサ初期電圧Vsoは、光センサPs1の検出結果に基づくセンシング電流Is1によって放電され、当該放電に伴い、発光制御トランジスタM3のゲート電圧Vg3は、電位Vsoから上昇する。そして、当該ゲート電圧Vg3が、発光制御トランジスタM3の閾値電圧Vth3に到達すると、当該発光制御トランジスタM3はオフ状態となり、電流IL=0となる(即ち、有機EL素子OLは消灯する)。
なお、センシング電流Is1によるセンサ容量Cs11及びCs12の放電に伴い、ゲート電圧Vg3が上昇を開始し、当該ゲート電圧Vg3が閾値電圧Vth3に到達するまでの期間が、輝度劣化補償発光期間T21に相当する。また、輝度劣化補償発光期間T21の長さは、センサ容量Cs11及びCs12(換言すると、センサ容量Cs11及びCs12の合成容量)の放電時間に相当し、センシング電流Is1とセンサ容量Cs11及びCs12との関係に応じて決定される。
このように、図14に示す例では、画素回路110は、(T11+T21+T12+T22)/T0のデューティー比で駆動することとなる。なお、常時発光期間T11及びT12が長く設定されるほど(即ち、SW1信号がLレベルとなる期間が長いほど)、デューティー比がより高くなる傾向にある。そのため、例えば、常時発光期間T11及びT12を比較的長めに設定することで、疑似輪郭の発生を抑止することも可能となる。
以上、図13及び図14を参照して、図12に示した、本実施形態に係る画素回路110を構成する各素子の駆動タイミングの一例について説明した。
なお、本実施形態に係る表示装置10における、有機EL素子OLの輝度劣化の補償に係る動作の原理は、前述した第2の実施形態に係る表示装置10と同様のため、詳細な説明は省略する。また、本実施形態に係る表示装置10において、センサ容量Cs11及びCs12の合成容量が、第2の実施形態に係る表示装置10(図5参照)における、センサ容量Cs1に相当する。また、本実施形態に係る表示装置10において、センサ容量Cs11が、第2の実施形態に係る表示装置10(図5参照)における、センサ容量Cs2に相当する。
また、前述した例では、画素回路110が容量Cs11及びCs12の2つの容量素子を備える例について説明したが、当該容量素子の数は必ずしも2つに限定されないことは言うまでもない。即ち、本実施形態に係る画素回路110は、3つ以上の容量素子を備えてもよい。この場合には、画素回路110に対して、当該3つ以上の容量素子の接続関係を切り替えるためのスイッチンストランジスタを適宜設ければよい。
[3.3.まとめ]
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置10において、画素回路110中の輝度劣化補償のための制御回路は、スイッチングトランジスタM7により、第1の容量(センサ容量Cs11及びCs12の合成容量)と第2の容量(センサ容量Cs11)とを切り替え可能に構成されている。このような構成のもと、表示装置10は、常時発光期間において、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御を行う。また、表示装置10は、第1の容量の放電に基づく輝度劣化補償発光期間の長さの制御と、第2の容量の放電に基づく輝度劣化補償発光期間の長さの制御とのそれぞれにより、有機EL素子OLの輝度劣化量に応じて、当該有機EL素子OLの発光量を補正する(即ち、輝度劣化を補償する)。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置10において、画素回路110中の輝度劣化補償のための制御回路は、スイッチングトランジスタM7により、第1の容量(センサ容量Cs11及びCs12の合成容量)と第2の容量(センサ容量Cs11)とを切り替え可能に構成されている。このような構成のもと、表示装置10は、常時発光期間において、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御を行う。また、表示装置10は、第1の容量の放電に基づく輝度劣化補償発光期間の長さの制御と、第2の容量の放電に基づく輝度劣化補償発光期間の長さの制御とのそれぞれにより、有機EL素子OLの輝度劣化量に応じて、当該有機EL素子OLの発光量を補正する(即ち、輝度劣化を補償する)。
このような構成により、本実施形態に係る表示装置10は、前述した第1の実施形態に係る表示装置10と同様に、発光輝度(階調)に応じた有機EL素子OLの輝度制御と、有機EL素子OLの輝度劣化の補償とを独立して制御することが可能となる。即ち、本実施形態に係る表示装置10に依れば、より好適な態様で、有機EL素子OLの輝度設定と、当該有機EL素子OLの輝度劣化量に応じた発光量の補正とを実現することが可能となる。
また、本実施形態に係る表示装置10では、常時発光期間T11及びT12の長さを適宜変更することが可能である。そのため、本実施形態に係る表示装置10に依れば、常時発光期間T11及びT12の長さを、当該表示装置10の運用形態にあわせて適宜設定することで、所謂疑似輪郭の発生を抑制することが可能となる。
また、本実施形態に係る表示装置10では、光センサPs1及びPs2の感度特性に合わせて、光センサPs1及びPs2の設計パラメタ(例えば、センサの大きさ、センサへの照射光量、センサ容量Cs1及びCs2の値等)を適宜調整することで、目標とする輝度劣化率aにあわせて輝度劣化補償期間T21及びT22を適宜調整することが可能である。即ち、本実施形態に係る表示装置10に依れば、輝度劣化補償期間T21及びT22における動作を、当該表示装置10の運用形態にあわせて適宜設定することが可能である。
また、本実施形態に係る表示装置10に依れば、より広い相対輝度の範囲(特に、低輝度側)において補償後の輝度劣化率Ld/Liを、あらかじめ決められた輝度劣化率aよりも高い値に維持し、かつ、高輝度側においても、当該輝度劣化率Ld/Liを、より高い値に維持することが可能となる。
また、図5及び図12を比較するとわかるように、本実施形態に係る表示装置10は、前述した第2の実施形態に係る表示装置10に比べて、画素回路110の回路規模をより縮小することが可能となる。
<4.まとめ>
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
10 表示装置
100 表示部
110 画素回路
112 走査線
113 補償制御信号線
114 データ線
115 補償用電圧信号線
120 スキャンドライバ
130 データドライバ
100 表示部
110 画素回路
112 走査線
113 補償制御信号線
114 データ線
115 補償用電圧信号線
120 スキャンドライバ
130 データドライバ
Claims (10)
- マトリックス状に配置された画素回路を含む表示装置であって、
前記画素回路は、
電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、
前記発光素子から出射される光の輝度を検出する光センサと、
印加された第2の電圧を保持する第1の容量及び第2の容量を含む補償制御回路と、
を備え、
前記補償制御回路は、
前記発光素子の発光期間中における、当該発光素子を輝度制御のための第1の電圧に応じた輝度で常時発光させる所定の長さの第1の期間とは異なる第2の期間及び第3の期間のうち、
前記第2の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、前記発光素子に供給される電流量を制御し、
前記第3の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、前記発光素子に供給される電流量を制御する
ことを特徴とする、表示装置。 - 前記第1の容量は、前記第2の期間に印加された前記第2の電圧を保持し、
前記第2の容量は、前記第3の期間に印加された前記第2の電圧を保持する
ことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。 - 前記補償制御回路は、前記第1の容量及び前記第2の容量のうち、少なくともいずれかに保持された前記第2の電圧と、前記光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御する発光制御トランジスタを備えることを特徴とする、請求項2に記載の表示装置。
- 前記画素回路は、前記光センサとして、互いに異なる第1の光センサと、第2の光センサとを備え、
前記補償制御回路は、前記発光制御トランジスタとして、互いに異なる第1の発光制御トランジスタ及び第2の発光制御トランジスタを含み、
前記第1の光センサの一方の端子と、前記第1の容量の一方の端子との双方は、前記第1の発光制御トランジスタのゲート端子側に接続され、
前記第2の光センサの一方の端子と、前記第2の容量の一方の端子との双方は、前記第2の発光制御トランジスタのゲート端子側に接続され、
前記第1の発光制御トランジスタは、前記第2の期間において、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧と、前記第1の光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御し、
前記第2の発光制御トランジスタは、前記第3の期間において、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧と、前記第2の光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御する
ことを特徴とする、請求項3に記載の表示装置。 - 印加された前記第2の電圧が保持される容量を、前記第1の容量と前記第2の容量との間で切り替えるスイッチング素子を備え、
前記発光制御トランジスタは、
前記第2の期間において、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧と、前記光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御し、
前記第3の期間において、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧と、前記光センサの検出結果とに応じて決定されるゲート電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御する
ことを特徴とする、請求項3に記載の表示装置。 - 前記第3の期間は、1フレーム期間中において、前記第2の期間よりも前に設定され、
前記第1の容量は、前記第2の容量よりも大きい
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記画素回路は、
ゲート端子に印加される前記第1の電圧に基づき、ソース−ドレイン間を流れる電流量を制御する駆動トランジスタを備え、
前記発光素子に供給される電流量は、前記駆動トランジスタと、前記補償制御回路とに基づき制御される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記駆動トランジスタは、前記補償制御回路の前段に設けられ、
前記補償制御回路は、前記駆動トランジスタを介して供給される電流に基づき、前記発光素子に供給される電流量を制御する、請求項7に記載の表示装置。 - 電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、前記発光素子から出射される光の輝度を検出する光センサと、印加された第2の電圧を保持する第1の容量及び第2の容量を含む補償制御回路と、を含む画素回路が、マトリックス状に配置された表示装置に、画像を表示させるための表示方法であって、
前記発光素子の発光期間中における、当該発光素子を輝度制御のための第1の電圧に応じた輝度で常時発光させる所定の長さの第1の期間とは異なる第2の期間及び第3の期間のうち、
前記第2の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、
前記第3の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、
を含むことを特徴とする、表示方法。 - 電流量に応じた輝度で発光する発光素子と、前記発光素子から出射される光の輝度を検出する光センサと、印加された第2の電圧を保持する第1の容量及び第2の容量を含む補償制御回路と、を含む画素回路が、マトリックス状に配置された表示装置に、画像を表示させるためのプログラムであって、
前記発光素子の発光期間中における、当該発光素子を輝度制御のための第1の電圧に応じた輝度で常時発光させる所定の長さの第1の期間とは異なる第2の期間及び第3の期間のうち、
前記第2の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第1の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、
前記第3の期間において、前記光センサの検出結果と、前記第2の容量に保持された前記第2の電圧とに基づいて、当該発光素子に供給される電流量を制御することと、
を実行させることを特徴とする、プログラム。
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