JP3966333B2 - 電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、及び電子機器 - Google Patents
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Description
画素回路を備えたアクティブ駆動型電気光学装置は、高品位な表示装置として好適である(例えば、特許文献1を参照)。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、輝度のばらつきを抑制し、画素の輝度値を高精度に制御するのに好適な電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、及び電子機器を提供することを目的としている。
上記の電気光学装置の駆動方法において、前記少なくとも1つの第2の副期間は、当該画素回路セット以外の他の画素回路セットのうち少なくとも1つの画素回路セットとは、異なる時間に開始することが好ましい。
以下、本発明の第1の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1ないし図9は、本発明に係る電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、及び電子機器、の第1の実施の形態を示す図である。
電気光学装置100は、図1に示すように、発光素子がマトリクス状に配置された表示パネル部101(「画素領域」とも呼ぶ。)と、表示パネル部101のデータ線を駆動するデータ線駆動回路102と、表示パネル部101の走査線を駆動する走査線駆動回路103(「ゲートドライバ」とも呼ぶ。)と、コンピュータ110から供給される表示データを記憶するメモリ104と、基準動作信号を他の構成要素に供給するタイミング生成回路106と、電源回路107と、電気光学装置100内の各構成要素を制御するための制御回路105とで構成されている。
表示パネル部101は、図2に示すように、マトリクス状に配列された複数の画素回路200を有しており、各画素回路200は、有機EL素子220をそれぞれ有している。画素回路200のマトリクスには、その列方向に沿って伸びる複数のデータ線Xm(m=1〜M)と、行方向に沿って伸びる複数の走査線Yn(n=1〜N)とがそれぞれ接続されている。なお、データ線は「ソース線」とも呼ばれ、また、走査線は「ゲート線」とも呼ばれる。また、本実施の形態では、画素回路200を「単位回路」または「画素」とも呼ぶ。画素回路200内のトランジスタは、通常はTFTで構成される。
データ線駆動回路102は、各データ線Xmをそれぞれ駆動するための複数の単一ラインドライバ300と、ゲート電圧を生成するゲート電圧生成回路400と、制御回路105から与えられた表示データを変換するデータ変換回路500とを有している。
単一ラインドライバ300は、各データ線Xmを介して画素回路200にデータ信号を供給するようになっている。このデータ信号に応じて画素回路200の内部状態(後述)が設定されると、これに応じて有機EL素子220に流れる電流値が制御され、その結果、有機EL素子220の発光の階調が制御される。単一ラインドライバ300の内部構成の詳細については後述する。
制御回路105は、図1に示すように、表示パネル部101の表示状態を表す表示データを、各有機EL素子220の発光の階調を表すマトリクスデータに変換するようになっている。マトリクスデータは、1行分の画素回路200群を順次選択するための走査線駆動信号と、選択された画素回路200群の有機EL素子220に供給するデータ線信号のレベルを示すデータ線駆動信号とを含んでいる。走査線駆動信号とデータ線駆動信号は、走査線駆動回路103とデータ線駆動回路102にそれぞれ供給される。また、制御回路105は、走査線とデータ線の駆動タイミングのタイミング制御を行う。
画素回路200は、図3に示すように、m番目のデータ線とn番目の走査線Ynとの交点に配置されている回路である。なお、走査線Ynは、2本のサブ走査線V1,V2を含んでいる。
第1および第2のトランジスタ211,212のゲートは、第1のサブ走査線V1に共通に接続されている。また、第3のトランジスタ213のゲートは、第2のサブ走査線V2に接続されている。
発光期間Telでは、第1のゲート信号V1をローレベルに維持して第1および第2のトランジスタ211,212をオフ状態に保ったまま、第2のゲート信号V2をハイレベルに設定して第3のトランジスタ213をオン状態に設定する。保持キャパシタ230には、プログラミング電流値Imに対応した電圧があらかじめ記憶されているので、第4のトランジスタ214には、プログラミング電流値Imとほぼ同じ電流が流れる。したがって、有機EL素子220にもプログラミング電流値Imとほぼ同じ電流が流れ、電流値Imに応じた階調で発光する。このように、保持キャパシタ230の電圧(すなわち電荷)が電流値Imによって書き込まれるタイプの画素回路200は、「電流プログラム回路」と呼ばれている。
単一ラインドライバ300は、図5に示すように、8ビットのD/Aコンバータ部310と、オフセット電流生成回路320とを有している。
ゲート電圧生成回路400の駆動トランジスタ73のゲートに所定の電圧レベルの制御信号VRINが入力されると、第1の配線401上に、制御信号VRINの電圧レベルに応じた一定の基準電流Iconstが発生する。2つのトランジスタ71,72は、カレントミラー回路部を構成しているので、第2の配線402上にも同じ基準電流Iconstが流れる。ただし、2つの配線401,402に流れる電流が同一である必要はなく、一般には、第2の配線402上に第1の配線401の基準電流Iconstに比例する電流が流れるように、第1および第2のトランジスタ71,72が構成されていればよい。
(1)VRIN:ゲート電圧生成回路400の駆動トランジスタ73のゲート信号の電圧値。
(2)VDREF:ゲート電圧生成回路400のカレントミラー回路部の電源電圧。
(3)Ka:ゲート電圧生成回路400の定電圧発生用トランジスタ31の利得数βの相対値。
(4)Kb:オフセット電流生成回路320の駆動トランジスタ32の利得係数βの相対値。
。
データ変換回路500は、図7および図8に示すように、周期T1ごとに、メモリ104から表示データとして10ビットのディジタルデータInを入力し、入力したディジタルデータInを、上位8ビットの第1のディジタルデータDABと、下位2ビットの第2のディジタルデータSUBとに分離し、周期T2ごとに、ディジタルデータSUBの値に基づいて8ビットのディジタルデータOutを単一ラインドライバ300に出力するようになっている。
Iout = K ×DAB ×4 /4 …(1)
Iout = K ×{(DAB+1)+DAB×3}/4 …(2)
Iout = K ×{(DAB+1)×2+DAB×2}/4 …(3)
Iout = K ×{(DAB+1)×3+DAB}/4 …(4)
まず、制御回路105では、走査線駆動回路103の制御が行われる。その結果、走査線駆動回路103により、走査線Ynが駆動し、表示パネル部101における画素マトリクスの1つの行が選択される。これにより、画素マトリクスの行方向に沿って配列された画素回路200群が選択される。
期間設定用のデータ数と輝度レベルの設定用のデータ数は適宜選択することにより、時間軸の分解能及び輝度レベルの分解能のうちいずれかを優先することが可能となる。
次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図10は、本発明に係る電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、及び電子機器の第2の実施の形態を示す図である。以下、上記第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明をし、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
データ変換回路500は、図10に示すように、周期T1ごとに、制御回路105から表示データとして8ビットのディジタルデータInを入力し、入力したディジタルデータInを、上位4ビットのディジタルデータDABと、下位4ビットのディジタルデータSUBとに分離し、周期T2ごとに、ディジタルデータSUBの値に基づいて4ビットのディジタルデータOutを単一ラインドライバ300に出力するようになっている。具体的には、周期T1が周期T2のちょうど16倍で構成されていることから、ディジタルデータSUBを「0」から「15」までの数値と見なし、図10に示すように、周期T1の先頭から、ディジタルデータSUBの値に周期T2を乗じた時間が経過するまでの間、ディジタルデータDABに「1」を加算したものをディジタルデータOutとして単一ラインドライバ300に出力し、周期T1のうち残りの時間が経過するまでの間、ディジタルデータDABをディジタルデータOutとして単一ラインドライバ300に出力する。
表示パネル部101における画素回路200を発光させる場合、制御回路105では、タイミング生成回路106からのタイミング信号REQ_Aにより、走査線がN本の場合、周期T1/Nごとに動作し、データ線駆動回路102および走査線駆動回路103がそれぞれ制御される。
一方、制御回路105では、これとは独立にデータ線駆動回路102の制御が行われる。データ線駆動回路102の制御では、タイミング生成回路106からのタイミング信号REQ_Aにより、周期T1/Nごとに、表示データが8ビット単位でメモリ104から読み出され、読み出された表示データを示すディジタル信号がデータ線駆動回路102に入力される。
次に、本発明の第3の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図11および図12は、本発明に係る電気光学装置、電気光学装置の駆動方法、及び電子機器の第3の実施の形態を示す図である。以下、上記第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明をし、重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
タイミング生成回路106は、周期T1のタイミング信号REQ_Aを制御回路105に、周期T1の1/16の周期T2のタイミング信号REQ_Tをデータ線駆動回路102にそれぞれ出力するようになっている。これにより、制御回路105は周期T1で動作し、データ線駆動回路102はその1/16の周期である周期T2で動作する。
データ変換回路500は、図11に示すように、ディジタルデータInとメモリ104内の前回のディジタルデータOutを加算する加算部501と、加算部501の加算結果であるディジタルデータ(8ビット)の下位4ビットを「0」に設定する演算部502と、加算部501の加算結果であるディジタルデータから演算部502の演算結果であるディジタルデータ(8ビット)を減算する減算部503とで構成されており、演算部502の演算結果であるディジタルデータ(8ビット)をディジタルデータOutとして単一ラインドライバ300に出力するとともに、減算部503の減算結果であるディジタルデータをメモリ104に格納するようになっている。
表示パネル部101における画素回路200を発光させる場合、制御回路105では、タイミング生成回路106からのタイミング信号REQ_Aにより周期T1ごとに動作し、データ線駆動回路102および走査線駆動回路103がそれぞれ制御される。
一方、制御回路105では、これとは独立にデータ線駆動回路102の制御が行われる。データ線駆動回路102の制御では、タイミング生成回路106からのタイミング信号REQ_Aにより、周期T1ごとに、表示データが8ビット単位でメモリ104から読み出され、読み出された表示データを示すディジタル信号がデータ線駆動回路102に入力される。
ディジタルデータInのうちの一部分のディジタルデータに基づいて直接的に期間制御の信号を生成することもできる。
例えば、図13に示すようにディジタルデータInをデータ分離回路600でディジタルデータInを第1のディジタルデータDABと第2のディジタルデータSUBに分離し、第1のディジタルデータDABをデータ変換回路500に入力する。ここで、データ変換回路500は、入力された第1のディジタルデータDABのビット数を変更する機能を備えていてもよい。また、データ線へのデータ信号の伝送形式に対応して、パラレルをシリアルに変換し、あるいは逆にシリアルをパラレルに変換するようにしてもよい。
ディジタルデータInは、図14に示したように各データ線に供給すべきデータ信号X1〜Xmに対応するデータからなる第1のディジタルデータDABとタイミング制御信号の基となる第2のディジタルデータSUBとから構成されている。上述のように第1のディジタルデータDABがデータ線駆動回路に供給され、データ線に供給されるデータ信号が生成し、第2のディジタルデータSUBに基いて走査線駆動回路を介して供給される発光期間の期間制御用信号あるいはタイミング制御信号が生成する。
動画特性の向上のためには、複数の走査線に対して設けられた画素回路が同時に黒表示を行う、あるいは輝度0と設定することが好ましい場合がある。
本実施形態では、図17に示したように、複数の走査線に対応する画素回路に対して、同時に輝度0(Offとして図示)の副期間を設定している。
以下、複数の走査線に対応する画素回路に対して、同時に輝度0(Offとして図示)の期間を設定する方法について具体的に説明する。
今、説明を容易にするために、4本の走査線があり、一つの走査線を選択し、データ信号を書き込みを行うまでの時間が第2の周期(T2)に等しいとして説明する。図18に示した第2のディジタルデータSUBにおいて、「1」はトランジスタ214と有機EL素子220とがトランジスタ213を介して電気的に接続されている状態に相当し、「0」はトランジスタ214と有機EL素子220とが電気的に切断されている状態に相当する。なお、図18において、理解を容易にするために、第2のディジタルデータSUBの最初の位置をずらすように示している。
走査線Y1を介して第1のゲート信号V1(Y1)が供給されると同時に、走査線Y1に対応する第2のディジタルデータSUB(Y1)に基いて生成した第2のゲート信号V2(Y1)の供給が開始される。上述のように第2のディジタルデータSUB(Y1)の左端の「0」に対応して、トランジスタ213をオフ状態とする第2のゲート信号V2(Y2)、次の「1」に対応して、トランジスタ213をオン状態とする第2のゲート信号V2(Y2)・・・、というように第2のディジタルデータSUB(Y1)に基いて第2のゲート信号V2(Y1)が供給される。
次の走査線Y2の第1のゲート信号V1(Y2)の供給は、第1のゲート信号V1(Y1)の供給の開始時間から所定の時間を遅れて開始する。ここでは、第2の周期T2だけ遅れて開始する。走査線Y2についても同様に、第2のディジタルデータSUB(Y2)に基いて生成した第2のゲート信号V2(Y2)が供給される。
以降、同様な動作を行い、結果的に、全走査線に対して、同時に有機EL素子220の輝度を0とするOff期間が設定されることになる。
図19は、モバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ1000は、キーボード1020を備えた本体部1040と、有機EL素子を用いた表示ユニット1060とを備えている。
図21は、ディジタルスチルカメラ3000の構成を示す斜視図である。なお、外部機器との接続についても簡易的に示している。通常のカメラは、被写体の光像によってフィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ3000は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子の光電変換によって撮像信号を生成するものである。ここで、ディジタルスチルカメラ3000のケース3020の背面には、有機EL素子を用いた表示パネル3040が設けられており、CCDによる撮像信号に基づいて表示が行われる。このため、表示パネル3040は、被写体を表示するファイダとして機能する。また、ケース3020の観察側(図においては裏面側)には、光学レンズやCCD等を含んだ受光ユニット3060が設けられている。
上記の実施の形態においては、駆動周期Tcと同一の周期として周期T2を設定したが、プログラミング期間Tprと周期T1,T2とは、必ずしも依存関係を有していなくてもよく、例えば、周期T1をプログラミング期間Tprと同一に設定してもよい。この場合、周期T1のパルス幅制御によりプログラミング期間が短い時間間隔で切り換わる。
また、上記の実施の形態では、表示パネル部101が1組の画素回路マトリクスを有するものとしていたが、表示パネル部101が複数組の画素回路マトリクスを有するものとしても良い。例えば、大型パネルを構成する際に、表示パネル部101を隣接する複数の領域に区分し、各領域ごとに1組の画素回路マトリクスをそれぞれ設けるようにしても良い。また、1つの表示パネル部101内にRGBの3つの色に相当する3組の画素回路マトリクスを設けるようにしても良い。複数の画素回路マトリクスが存在する場合には、各マトリクスごとに上記実施の形態を適用することが可能である。
また、上記第1ないし第3の実施の形態においては、所定の周期で信号を供給するように構成したが、これに限らず、必ずしも周期的ではない場合も考えられる。
31 定電圧発生用トランジスタ
32 駆動トランジスタ
41〜48 抵抗用トランジスタ
51 抵抗用トランジスタ
52 抵抗用トランジスタ
71,72 トランジスタ
73 駆動トランジスタ
81〜88 スイッチングトランジスタ
100 電気光学装置
101 表示パネル部
102 データ線駆動回路
103 走査線駆動回路
104 メモリ
105 制御回路
106 タイミング生成回路
107 電源回路
110 コンピュータ
200 画素回路
211〜214 トランジスタ
220 有機EL素子
230 保持キャパシタ
300 単一ラインドライバ
301 信号入力線
302 出力信号線(データ線)
303 第1の共通ゲート線
304 第2の共通ゲート線
310 D/Aコンバータ部
320 オフセット電流生成回路
400 ゲート電圧生成回路
401 第1の配線
402 第2の配線
500 データ変換回路
1000 パーソナルコンピュータ
1020 キーボード
1040 本体部
1060 表示ユニット
2000 携帯電話
2020 操作ボタン
2040 受話口
2060 送話口
2080 表示パネル
3000 ディジタルスチルカメラ
3020 ケース
3040 表示パネル
3060 受光ユニット
3080 シャッタボタン
3100 回路基板
3120 ビデオ信号出力端子
3140 入出力端子
4300 テレビモニタ
4400 パーソナルコンピュータ
Claims (8)
- 複数の走査線と、
複数のデータ線と、
前記走査線と前記データ線との交差に対応してマトリクス状に配列された電気光学素子を含む複数の画素回路と、
前記複数の走査線のいずれかを選択する走査線駆動回路と、
第1のディジタルデータと第2のディジタルデータとから構成されるディジタルデータのうち、前記第1のディジタルデータに基づいて、前記電気光学素子の発光階調に応じた電流値を有するデータ信号を生成し、生成したデータ信号を前記複数のデータ線を介して対応する画素回路に供給するデータ線駆動回路と、
を備える電気光学装置であって、
前記複数の画素回路の各々は、
前記データ信号に応じた電荷を保持する保持キャパシタと、
前記保持キャパシタに保持された電荷に基づき制御された前記電流値により前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、
前記電気光学素子と前記駆動トランジスタとの電気的接続を制御する発光制御トランジスタと、を含み、
画素回路毎に供給される前記ディジタルデータを前記第1のディジタルデータと前記第2のディジタルデータとに分離するデータ分離回路と、
画素回路毎の前記第2のディジタルデータに基づいて、前記走査線単位で、前記電気光学素子各々の発光期間の長さと前記発光期間の開始と終了のタイミングを規定する期間制御用信号を生成するタイミング制御回路と、を備え、
前記期間制御用信号を前記発光制御トランジスタに供給することにより、前記走査線単位で、前記電気光学素子各々の発光期間の長さを制御する
ことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1に記載の電気光学装置において、
前記第1のディジタルデータには、前記ディジタルデータのうち上位ビットのデータを割り当て、前記第2のディジタルデータには、前記ディジタルデータのうち下位ビットのデータを割り当てたことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1または2に記載の電気光学装置において、
前記データ線駆動回路は、前記第1のディジタルデータの各ビットに対応して生成された複数の電流を加算して、前記電気光学素子の発光階調に応じた電流値を有するデータ信号を生成する電流生成回路を備えることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の電気光学装置において、
前記データ線駆動回路は、前記電気光学素子の発光階調と前記データ信号との比例関係に対して、一定の電流値を加算するオフセット電流生成回路をさらに備えることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の電気光学装置において、
前記データ線駆動回路は、前記第1のディジタルデータの各ビットに対応してそれぞれ電流を生成する複数のトランジスタのゲートに共通して印加される基準電圧を生成するゲート電圧生成回路をさらに備え、前記ゲート電圧生成回路は、入力される所定電圧に応じて前記基準電圧を発生するカレントミラー回路を含むことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項5に記載の電気光学装置において、
前記電流生成回路に入力される前記基準電圧に基づいて、前記データ線に出力される前記電流値の出力範囲が決定されることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の電気光学装置を実装してなることを特徴とする電子機器。
- 複数の走査線と、
複数のデータ線と、
前記走査線と前記データ線との交差に対応してマトリクス状に配列された電気光学素子を含む複数の画素回路と、
前記複数の走査線のいずれかを選択する走査線駆動回路と、
第1のディジタルデータと第2のディジタルデータとから構成されるディジタルデータのうち、前記第1のディジタルデータに基づいて、前記電気光学素子の発光階調に応じた電流値を有するデータ信号を生成し、生成したデータ信号を前記複数のデータ線を介して対応する画素回路に供給するデータ線駆動回路と、
を備える電気光学装置の駆動方法であって、
前記複数の画素回路の各々は、
前記データ信号に応じた電荷を保持する保持キャパシタと、
前記保持キャパシタに保持された電荷に基づき制御された前記電流値により前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、
前記電気光学素子と前記駆動トランジスタとの電気的接続を制御する発光制御トランジスタと、を含み、
前記ディジタルデータは画素回路毎に前記第1のディジタルデータと前記第2のディジタルデータとに分離され、前記画素回路毎の前記第2のディジタルデータに基づいて、前記走査線単位で、前記電気光学素子各々の発光期間の長さと前記発光期間の開始と終了のタイミングを規定する期間制御用信号が生成され、
前記期間制御用信号を前記発光制御トランジスタに供給することにより、前記走査線単位で、前記電気光学素子各々の発光期間の長さを制御する
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
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