JP4355846B2 - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及びその駆動方法に関し、特に、消費電力を低減することが可能な表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）は、例えば、カソード電極側に形成された電子輸送性発光層と、アノード電極側に形成された正孔輸送層と、から構成されている。有機ＥＬは、電極間への電圧印加によって、カソード電極側からは電子を、アノード電極側からは正孔を注入されて発光する。
有機ＥＬは、図６、図７、及び、図８に示すような特性を有する。図６は電圧−電流特性の時間変化を、図７は異なる温度下での電圧−電流密度特性を、図８は異なる温度下での電流密度−輝度特性をそれぞれ示している。
【０００３】
図６では、有機ＥＬへの電圧印加を開始した時（初期時）と、ある一定の時間以上が経過した後（一定時間経過後）、例えば、電圧印加を開始してから５００時間後の電圧−電流特性を示している。図６に示すように、有機ＥＬは電圧を印加されて発光し続けると、その特性が変化する。具体的には、一定の電圧を有機ＥＬに印加すると、時間の経過と共に流れる電流が小さくなる。即ち、時間の経過と共に有機ＥＬの抵抗値が大きくなる。また、図７に示すように、有機ＥＬは、温度によって電圧−電流密度特性が異なる。具体的には、一定の電圧を有機ＥＬに印加した場合、温度が高いほど流れる電流が大きい。即ち、温度が高いほど有機ＥＬの抵抗値が小さい。さらに、図８に示すように、有機ＥＬは、温度が０℃〜４０℃の範囲ではほぼ同一の電流密度−輝度特性を有する。具体的には、温度が変化しても、有機ＥＬに流れる電流密度が一定であれば、ほぼ一定の輝度を示す。
【０００４】
以上のような有機ＥＬを複数配置した表示装置の駆動方法には、有機ＥＬに一定の電圧を印加して発光させる定電圧駆動と、有機ＥＬに一定の電流を流して発光させる定電流駆動の２種類がある。
定電圧駆動では、図６に示した有機ＥＬの特性から、時間の経過と共に有機ＥＬに流れる電流が小さくなり、輝度が低下してしまうという問題がある。また、定電圧駆動では、図７に示した有機ＥＬの特性から、温度変化によって輝度が変化してしまうという問題がある。さらに、定電圧駆動では、表示装置の配線抵抗等によって、画素（有機ＥＬ）毎に輝度が異なってしまう場合があるという問題がある。
【０００５】
一方、定電流駆動では、図８に示した有機ＥＬの特性から、有機ＥＬに流れる電流の大きさを制御することによって、時間の経過や温度変化に関わらず、高精度で輝度を制御することができる。この定電流駆動の表示装置は、例えば、図９（ａ）に示すような構成となっている。
表示装置は、図９（ａ）に示すように、表示部５００と、駆動Ｔｒ（トランジスタ）６００と、コントロール部７００と、から構成されている。
【０００６】
表示部５００には、所定間隔で縦に形成されたデータ電極Ｒ１〜Ｒｍと、所定間隔で横に形成された選択電極Ｌ１〜Ｌｎとの間の、各交点（画素）に対応する位置に有機ＥＬ５１０が形成されている。また、データ電極Ｒ１〜Ｒｍの一端は、それぞれ駆動Ｔｒ６００に接続されている。一方、選択電極Ｌ１〜Ｌｎの一端は、スイッチ５２０の切り替えによって、グランド又は電源Ｖｄｄに接続される。
駆動Ｔｒ６００は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍに対して１つずつ設けられており、そのソース・ドレインの一方は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍに接続され、他方は電源Ｖｄｄに接続されている。そして、駆動Ｔｒ６００のゲートは、コントロール部７００に接続されている。
【０００７】
コントロール部７００は、駆動Ｔｒ６００のゲートに所定の電圧を印加して駆動Ｔｒ６００をオンする。また、コントロール部７００は、ゲート電圧の印加に同期するようにスイッチ５２０を順に切り替える。なお、コントロール部７００は、１本の選択電極のみがグランドに接続されるように、スイッチ５２０を切り替える。このようにして、コントロール部７００は、選択電極毎に画素（有機ＥＬ５１０）を発光させる。
【０００８】
以下に、以上のような構成の表示装置での定電流駆動について説明する。
上記したように、グランドに接続される選択電極は１本であるので、図９（ａ）に示した回路は、図９（ｂ）に示す回路が並んだものと見なすことができる。図９（ｂ）に示すように、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００とは直列に接続されている。従って、電源電圧Ｖｄｄは、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００に分圧され、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００には、同じ大きさの電流が流れる。
【０００９】
定電流駆動では、有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００に流れる電流の大きさを一定するために、以下に示す駆動Ｔｒ６００の特性を利用する。
駆動Ｔｒ６００は、図１０に示すような、通常のトランジスタ特性を有する。具体的には、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄがある値以下では、電圧Ｖｓｄとドレイン電流Ｉｄが比例関係にあり、電圧Ｖｓｄが一定値を超えると、電流Ｉｄは飽和して一定になる。また、飽和電流Ｉｄの大きさは、ゲート電圧が大きいほど大きい。このような特性のため、駆動Ｔｒ６００に飽和電流が流れるようにすれば、有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００にかかる電圧の大きさが変化しても、一定の大きさの電流を流すことができる。
【００１０】
図１１は、上記有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００の電圧−電流特性の経時変化を表した図である。なお、図１１では、右向きに駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを、左向きに有機ＥＬ５１０にかかる電圧Ｖｅｌを、縦軸に電流Ｉｄ，Ｉｅｌを示している。
【００１１】
上記表示装置で、例えば、電源電圧Ｖｄｄを２１（Ｖ）、駆動Ｔｒ６００のゲート電圧を１０（Ｖ）に設定する。このようにすると、図１１に示すように、時間の経過によって有機ＥＬ５１０の特性が変化し、電源電圧Ｖｄｄの分圧比が変化する。しかし、上記駆動Ｔｒ６００の特性によって、常に一定の電流（図１１では４０（μＡ））を流すことができる。
以上のように、定電流駆動では、駆動Ｔｒ６００に飽和電流が流れるように電源電圧Ｖｄｄ及びゲート電圧Ｖｇを設定することによって、時間経過や温度変化に関わらず、有機ＥＬ５１０（画素）の輝度を一定に保つことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記定電流駆動では、時間が経過しても、有機ＥＬ５１０に一定の電流を流すことによって、輝度を一定に保つことができる。しかし、無駄な消費電力が大きいという問題がある。
【００１３】
説明の簡略化のために、例えば、図９（ａ）の表示装置は、図９（ｂ）の回路が複数並んで構成されたものと見なし、デューティ比が１／４の場合について説明する。なお、デューティ比が１／４とは、１本の選択電極がグランドに接続されている時間（１走査時間）ｔ１と、スイッチ５２０の切り替えによって、全選択電極Ｌ１〜Ｌｎ（１フィールド）を走査する時間ｔ２との比（ｔ１／ｔ２）が１／４ということである。また、図１１に示したように、電源電圧Ｖｄｄは２１（Ｖ）、駆動Ｔｒ６００のゲート電圧は１０（Ｖ）であるとする。
【００１４】
図１１に示すように、初期時に有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１２（Ｖ）、９（Ｖ）である。また、時間Ｔ経過後には有機ＥＬ５１０の特性が変化し、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１５（Ｖ）、６（Ｖ）となる。一方、有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００に流れる電流は、上記したように一定であり、上記設定では４０（μＡ）である。なお、時間Ｔは、有機ＥＬの累積駆動時間である。
【００１５】
図１２及び図１３は、図９（ｂ）に示した１つの回路での上記電圧及び電流の波形図を示している。なお、図１２は、有機ＥＬ５１０の特性が図１１に示した初期時の場合の波形図を、図１３は、有機ＥＬ５１０の特性が図１１に示した時間Ｔ経過後の場合の波形図を示している。また、図１２及び図１３で、（ａ）は有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００に流れる電流（Ｉ＝Ｉｅｌ＝Ｉｄ）の波形図を、（ｂ）は駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄの波形図を、（ｃ）は有機ＥＬ５１０に印加される電圧Ｖｅｌの波形図を示している。
【００１６】
１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ６００及び有機ＥＬ５１０でそれぞれ消費される電力量は、図１２に示すように、初期時には駆動Ｔｒ６００で９０（μＷ）、有機ＥＬ５１０で１２０（μＷ）である。また、時間Ｔ経過後には、駆動Ｔｒ６００で６０（μＷ）、有機ＥＬ５１０で１５０（μＷ）である。なお、１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ６００と有機ＥＬ５１０で消費される電力量は２１０（μＷ）である。
【００１７】
以上に示したように、１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ６００で消費される電力量は、初期時には９０（μＷ）、時間Ｔ経過後には６０（μＷ）である。これらは、それぞれ全体の消費電力量２１０（μＷ）の約４３（％）、約２９（％）を占める。これらの消費電力は、有機ＥＬ５１０の発光に寄与せず、無駄に消費されている電力である。即ち、定電流駆動では、上記したように、無駄な消費電力が大きいという問題がある。
従って、本発明は、消費電力を低減可能な表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる表示装置は、電圧の印加によって注入される電荷量に応じて発光する発光手段と、電源と、前記発光手段に接続されたソース、ドレインの一方と、前記電源に接続された前記ソース、ドレインの他方と、制御端子と、を有し、前記制御端子に制御信号を供給されて前記発光手段に電流を流すトランジスタと、前記発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を、前記発光手段に流れる電流の大きさ及び電流の供給時間から測定する電荷量測定手段と、前記電荷量測定手段で測定された電荷量が一定となるように、前記トランジスタの前記制御端子に制御信号を印加して前記トランジスタを介して前記発光手段に流す電流を時間の経過とともに小さくし、且つ前記トランジスタをオンして前記発光手段に電流を流す時間を時間の経過とともに長くして、該発光手段に注入される総電荷量を制御する制御手段と、から構成されることを特徴とする。
この発明によれば、発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を制御することができ、発光手段の平均輝度（見かけ上の明るさ）を簡単に制御することができる。
【００１９】
前記電荷量測定手段は、前記発光手段に流れる電流の大きさを測定することによって、該発光手段に注入される電荷量を測定し、電荷量を累積して該発光手段に注入された総電荷量を測定してもよい。前記発光手段は、時間の経過と共にその抵抗値が変化してもよい。
【００２０】
前記制御手段は、前記トランジスタに流れる電流が飽和しないような制御信号を該トランジスタの制御端子に印加してもよい。
このようにすると、トランジスタに飽和電流が流れている場合と比較して、トランジスタで消費される電力を小さくすることができる。
前記発光手段は、有機エレクトロルミネッセンス材料から形成されていてもよい。
【００２１】
本発明の第２の観点にかかる駆動方法は、電圧の印加によって注入される電荷量に応じて発光する発光手段を備えた表示装置の駆動方法であって、前記発光手段に接続されたトランジスタをオンして前記発光手段に電圧を印加する電圧印加工程と、前記電圧印加工程での電圧印加によって、前記発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を、前記発光手段に流れる電流の大きさ及び電流の供給時間から測定する電荷量測定工程と、測定された電荷量が一定となるように、前記トランジスタの制御端子に制御信号を印加して前記トランジスタを介して前記発光手段に流す電流を時間の経過とともに小さくし、且つ前記トランジスタをオンして前記発光手段に電流を流す時間を時間の経過とともに長くするトランジスタ制御工程と、を備えることを特徴とする。
この発明によっても、発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を制御することができ、簡単に発光手段の平均輝度を制御することができる。
【００２２】
前記電荷量測定工程は、前記発光手段に流れる電流の大きさを測定することによって、該発光手段に注入される電荷量を測定する工程と、電荷量を累積して前記発光手段に注入された総電荷量を測定する工程と、を備えてもよい。前記発光手段は、トランジスタを介して電源に接続されており、時間の経過と共にその抵抗値が変化してもよい。前記電圧印加工程は、前記トランジスタに流れる電流が飽和しないような制御信号を、該トランジスタの制御端子に印加する工程を備えてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態にかかる、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を使用した表示装置について説明する。
この実施の形態にかかる表示装置は、単純マトリックス駆動方式を用いており、図１に示すように、表示部１００と、定電荷駆動回路２００と、コントロール部３００と、から構成されている。
表示部１００は、ｍ本のデータ電極Ｒ１〜Ｒｍと、ｎ本の選択電極Ｌ１〜Ｌｎと、有機ＥＬ１１０と、スイッチ１２０と、から構成されている。
【００２４】
データ電極Ｒ１〜Ｒｍ及び選択電極Ｌ１〜Ｌｎは、それぞれ所定間隔で平行に形成されている。そして、データ電極Ｒ１〜Ｒｍと選択電極Ｌ１〜Ｌｎとは、所定間隔を隔てて、互いに直角となるように形成されている。また、データ電極Ｒ１〜Ｒｍの一端は、それぞれ別々の定電荷駆動回路２００に接続され、有機ＥＬ１１０に印加する電圧を供給される。一方、選択電極Ｌ１〜Ｌｎの一端は、スイッチ１２０によって、グランド又は電源Ｖｄｄに接続される。なお、スイッチ１２０は、１本の選択電極のみがグランドに接続され、それ以外の選択電極が電源Ｖｄｄに接続されるように切り替えられる。
【００２５】
有機ＥＬ１１０は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍと選択電極Ｌ１〜Ｌｎとの間の、各交点（画素）に対応する位置に形成されている。有機ＥＬ１１０は、例えば、データ電極（アノード）側に形成された正孔輸送層と、選択電極（カソード）側に形成された電子輸送性発光層とから構成されている。そして、有機ＥＬ１１０は、電極間に電圧を印加されることによって、データ電極側からは正孔を、選択電極側からは電子を注入されて発光する。この電圧印加は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍへの電圧供給と、スイッチ１２０の切替によって、選択電極Ｌ１〜Ｌｎ毎に制御される。
【００２６】
定電荷駆動回路２００は、有機ＥＬ１１０に注入される電荷（正孔または電子）の総量を制御するための回路であり、図１に示すように、駆動Ｔｒ（トランジスタ）２１０と、電荷検出回路２２０と、制御回路２３０と、から構成されている。また、定電荷駆動回路２００は、各データ電極Ｒ１〜Ｒｍに対して１つずつ設置されている。
【００２７】
駆動Ｔｒ２１０は、そのソース・ドレインの一方がデータ電極に接続され、他方が電荷検出回路２２０を介して、電源Ｖｄｄに接続されている。また、駆動Ｔｒ２１０のゲートは、制御回路２３０に接続されている。この駆動Ｔｒ２１０がオンすることによって、有機ＥＬ１１０を発光させるための電流がデータ電極に供給される。なお、以下では、駆動Ｔｒ２１０をオンするということは、データ電極を介して有機ＥＬ１１０に電流を供給するということを示す。また、駆動Ｔｒ２１０をオフするということは、有機ＥＬ１１０への電流供給を停止するということを示す。
【００２８】
電荷検出回路２２０は、データ電極を介して有機ＥＬ１１０に供給される電流の大きさ及び供給時間を測定し、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量を測定する。有機ＥＬ１１０は、上記したように、電圧を印加されることによって、電荷（正孔と電子）を注入されて発光する。このため、有機ＥＬ１１０に供給される電流の大きさを一定にしなくても、注入される総電荷量を一定にすることによって、平均輝度（見かけ上の明るさ）を一定に保つことができる。例えば、電流の大きさが小さい場合は、長い時間電流を流し、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量が所定値となるようにする。ただし、電流を流す時間は、人間の目の分解能に比べて充分短い時間内で変化させる。
【００２９】
また、有機ＥＬ１１０は、従来の技術（図８）で示したような電流密度−輝度特性を示す。具体的には、図８に示すように、０〜１００（ｍＡ／ｃｍ２）程度の電流密度領域では電流密度と輝度とがほぼ比例関係にある。即ち、この電流密度領域では、有機ＥＬ１１０の量子効率がほぼ一定である。このことから、有機ＥＬ１１０に流れる電流を一定の割合で大きくすると、注入される電荷量も一定の割合で増加し、輝度も一定の割合で増加する。従って、電荷検出回路２２０が、電流の大きさを測定することによって、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量を簡単に求めることができる。
【００３０】
そして、電荷検出回路２２０が、電流の供給時間を測定することによって電荷量を累積積算し、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を求めることができる。なお、電流の大きさと、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量との関係を示す具体的な関係式等は、図８に示した特性図や理論計算等から求められ、電荷検出回路２２０に予めセットされている。
【００３１】
制御回路２３０は、コントロール部３００からの表示データに従って、駆動Ｔｒ２１０をオンし、電荷検出回路２２０の動作を制御する。また、制御回路２３０は、電荷検出回路２２０の測定結果に従って、駆動Ｔｒ２１０をオフする。なお、上記表示データは、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を示すデータである。
【００３２】
コントロール部３００は、予め提供されたデータや、通信回線等を介して提供されたデータに従って、上記表示データを生成し、各定電荷駆動回路２００に供給する。また、コントロール部３００は、定電荷駆動回路２００への表示データの供給に同期して、スイッチ１２０を１つずつ順に切り替え、発光させる画素（有機ＥＬ１１０）を選択電極毎に切り替える。
以上のように、電荷検出回路２２０が有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を測定し、制御回路２３０がその測定結果に応じて駆動Ｔｒ２１０をオン、オフすることによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を制御することができる。
【００３３】
次に、以上のような構成の表示装置の駆動方法について説明する。
この駆動方法では、上記したように、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を制御して、有機ＥＬ１１０の平均輝度を制御する。また、この駆動方法では、駆動Ｔｒ２１０に飽和電流が流れないように、駆動Ｔｒ２１０のゲート電圧及び電源電圧Ｖｄｄの大きさを設定する。
【００３４】
初めに、コントロール部３００は、有機ＥＬ１１０の平均輝度に応じて、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を示す表示データを生成し、各定電荷駆動回路２００に供給する。そして、コントロール部３００は、スイッチ１２０を切り替えて、選択電極Ｌ１をグランドに接続する。なお、選択電極Ｌ１以外の選択電極Ｌ２〜Ｌｎは、電源Ｖｄｄに接続されている。
【００３５】
各定電荷駆動回路２００の制御回路２３０は、コントロール部３００からの表示データに従って、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を電荷検出回路２２０にセットする。そして、制御回路２３０は、駆動Ｔｒ２１０のゲートに所定の電圧を印加し、駆動Ｔｒ２１０をオンする。これによって、電源から駆動Ｔｒ２１０を介して、選択電極Ｌ１に接続された有機ＥＬ１１０に電流が流れる。
【００３６】
有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０は、それぞれ従来の技術（図６，図１０）で示したような電圧−電流特性を有する。具体的には、有機ＥＬ１１０は、時間の経過と共にその抵抗値が大きくなり、電圧印加開始時（初期時）と、ある一定の時間以上が経過した後（一定時間経過後）とでの電圧−電流特性が異なる。また、駆動Ｔｒ２１０は、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄがある値以下では、電圧Ｖｓｄとドレイン電流Ｉｄが比例関係にあり、電圧Ｖｓｄが一定値を超えると、電流Ｉｄは飽和して一定になる。
【００３７】
図２は、従来の技術で示した図１１と同様の図であり、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０の上記電圧−電流特性を一緒に表している。
この駆動方法では、上記したように、駆動Ｔｒ２１０に飽和電流が流れないように、駆動Ｔｒ２１０のゲート電圧Ｖｇ及び電源電圧Ｖｄｄの大きさを設定している。このような設定では、図２に示すように、有機ＥＬ１１０の特性変化によって、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流の大きさが変化する。具体的には、時間Ｔ経過後に流れる電流は、初期時に流れる電流よりも小さい。なお、時間Ｔは、有機ＥＬ１１０の累積駆動時間である。
【００３８】
電荷検出回路２２０は、上記したように、有機ＥＬ１１０の特性に応じて流れる電流の大きさを測定し、予め与えられた関係式等から、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量を求める。そして、電荷検出回路２２０は、電流が流れている時間を測定し、求めた電荷量を累積積算して、有機ＥＬ１１０に注入された総電荷量を求める。電荷検出回路２２０は、総電荷量が制御回路２３０によってセットされた値に達すると、制御回路２３０に電荷供給停止信号を出力する。
【００３９】
制御回路２３０は、電荷検出回路２２０からの電荷供給停止信号に応答して、駆動Ｔｒ２１０へのゲート電圧の印加を停止し、駆動Ｔｒ２１０をオフする。続けて、制御回路２３０は、電荷検出回路２２０にリセット信号を出力し、電荷検出回路２２０が累積積算した電荷量をリセットする。
以降は、選択電極Ｌ２〜Ｌｎに対して、順に上記動作を繰り返すことによって、１フィールド（選択電極Ｌ１〜Ｌｎ）の有機ＥＬ１１０を、各選択電極毎にそれぞれ所定の平均輝度で発光させることができる。
【００４０】
なお、有機ＥＬ１１０に流れる電流の大きさは、上記したように時間の経過と共に小さくなるので、駆動Ｔｒ２１０をオンしている時間（オン時間）は、時間の経過と共に長くなる。一定時間経過後、１フィールド期間中に１本の選択電極Ｌがグランドに接続されている１走査時間ｔ３は、０＜ｔ３≦ｔ１（従来の１走査時間）であり、一般式、ｔ３＝（初期時に流れる電流の大きさＩ４）×（初期時の１フィールド期間中に１本の選択電極Ｌがグランドに接続されている走査時間ｔ４）／（一定時間経過後に流れる電流の大きさＩ３）で表される。ここで少なくとも走査時間ｔ４は、従来の走査時間ｔ１より短い。なお、上記一定時間は、初期時から時間Ｔまでの間の任意の時間である。
【００４１】
以上のようにして、流れる電流の大きさが変化しても、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を制御することによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を簡単に制御することができる。
また、以上のように表示装置を駆動することによって、無駄な消費電力を低減することができる。
【００４２】
説明の簡略化のために、例えば、図１に示した表示装置は、図３の回路が複数並んで構成されたものと見なし、デューティ比が実質的に１／４の場合について説明する。また、例えば図２に示すように、電源電圧Ｖｄｄを１８（Ｖ）、駆動Ｔｒ２１０のゲート電圧Ｖｇを１５（Ｖ）に設定する。
【００４３】
図２に示すように、初期時に有機ＥＬ１１０と駆動Ｔｒ２１０のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１２．５（Ｖ）、５．５（Ｖ）である。また、時間Ｔ経過後には有機ＥＬ１１０の特性が変化し、有機ＥＬ１１０と駆動Ｔｒ２１０のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１５（Ｖ）、３（Ｖ）となる。また、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流も時間の経過と共に変化し、初期時には６５（μＡ）であるが、時間Ｔ経過後には４０（μＡ）と徐々に減衰される。
【００４４】
図４及び図５は、図３に示した１つの回路での上記電圧及び電流の波形図をそれぞれ示している。なお、図４は、有機ＥＬ１１０の特性が図２に示した初期時の場合の波形図を、図５は、有機ＥＬ１１０の特性が図２に示した時間Ｔ経過後の場合の波形図を示している。また、図４及び図５で、（ａ）は有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流（Ｉ＝Ｉｅｌ＝Ｉｄ）の波形図を、（ｂ）は駆動Ｔｒ２１０のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄの波形図を、（ｃ）は有機ＥＬ１１０に印加される電圧Ｖｅｌの波形図を示している。
【００４５】
上記したように、時間の経過と共に有機ＥＬ１１０の特性が変化し、流れる電流の大きさが変化する。このため、１フィールドを走査する時間ｔ２中に１本の選択電極Ｌに接続された有機ＥＬ１１０を発光するために駆動Ｔｒ２１０をオンしている時間（オン時間）ｔ３は、時間の経過と共に長くなる。上記したように、ｔ３＝ｔ４×Ｉ４／Ｉ３で表されるので時間Ｔ経過後のオン時間ｔ３は、ｔ４×６５／４０＝１．６３×ｔ４である。
【００４６】
ここで、時間Ｔ経過後で駆動Ｔｒ２１０オン時に駆動Ｔｒ２１０のドレイン電流Ｉｄ及び有機ＥＬ１１０を流れる電流Ｉｅｌが４０（μＡ）となる走査時間ｔ３を最長のｔ１（従来の１走査時間）と等しく設定すると、このときの１フィールドを走査する間に駆動Ｔｒ２１０及び有機ＥＬ１１０でそれぞれ消費される電力量は、図５に示すように、駆動Ｔｒ２１０で３０（μＷ）、有機ＥＬ１１０で１５０（μＷ）である。ここで１走査時間に流れる電荷は常に一定なので、１走査時間ｔ４は、ｔ４＝ｔ１×４０／６５となり、初期時に１フィールドを走査する間に駆動Ｔｒ２１０及び有機ＥＬ１１０でそれぞれ消費される電力量は、図４に示すように、駆動Ｔｒ２１０で５５（μＷ）、有機ＥＬ１１０で１２５（μＷ）である。なお、１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ２１０と有機ＥＬ１１０で消費される全電力量は、１８０（μＷ）である。
【００４７】
以上のように、有機ＥＬ１１０の発光に寄与せずに駆動Ｔｒ２１０で消費される上記電力量を、従来の定電力駆動の場合よりも小さくすることができる。具体的には、初期時には定電力駆動の約６０％、時間Ｔ経過後には定電力駆動の約５０％にまで、無駄な消費電力を抑えることができる。
また、駆動Ｔｒ２１０での消費電力量が全体の消費電力量に占める割合も、初期時には約２６％、時間Ｔ経過後には約１４％であり、従来の定電力駆動よりも小さい。
【００４８】
以上のように、有機ＥＬ１１０を経時変化に関わらず一定の明るさで発光するために（電荷量）×（電荷供給時間）を一定にしたときに発生する有機ＥＬ１１０と駆動Ｔｒ２１０との分圧比の経時変化に合わせて駆動Ｔｒ２１０に流れる電流を、少なくとも有機ＥＬ１１０の初期発光時における単位時間あたり最も高い電流値以下の範囲において、飽和しないようにゲート電圧Ｖｇを設定したので、駆動Ｔｒ２１０での消費電力を低減することができるとともに、従来の有機ＥＬ１１０の消費電力とほぼ変わることなく、つまり従来の有機ＥＬ１１０と同じ明るさで発光することができる。そして、電源電圧を従来の２１（Ｖ）から１８（Ｖ）に低減したので、電圧発生回路を縮小できる。また、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を制御することによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を簡単に制御することができる。上記実施の形態では、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流を６５（μＡ）と４０（μＡ）の２点のみを説明しているが、有機ＥＬ１１０の経時変化に伴い６５（μＡ）から徐々に４０（μＡ）まで低減する範囲において、総電荷量を制御することはいうまでもない。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、１走査時間ｔ３内に駆動Ｔｒ２１０を１度だけオンして、有機ＥＬ１１０に電荷を注入しているが、１走査時間内に駆動Ｔｒ２１０のオン、オフを複数回繰り返し、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量が所定の値となるようにしてもよい。このようにしても、１走査時間内に有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量は変わらないので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、上記実施の形態では、コントロール部３００は、選択電極Ｌ１〜Ｌｎ毎に有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を示す表示データを生成していたが、さらにデータ電極Ｒ１〜Ｒｍ毎に総電荷量を変えた表示データを生成してもよい。即ち、表示データは、データ電極と総電荷量とが対応づけられたデータであり、画素（有機ＥＬ１１０）毎に異なる総電荷量を示す。この場合、制御回路２３０は、表示データから、自己が接続されたデータ電極と対応づけられている総電荷量を取り出し、この総電荷量を電荷検出回路２２０にセットする。これによって、選択電極Ｌ１〜Ｌｎ毎ではなく、画素毎に平均輝度を制御することができる。また、１つの画像を構成するのに要する１フレーム期間を複数のフィールドに分割して多階調表示を行うこともできる。
【００５１】
また、上記駆動Ｔｒ２１０としてユニポーラートランジスタの代わりに、バイポーラートランジスタを使用してもよい。この場合、バイポーラートランジスタのベース電流（制御信号）の供給を制御し、上記と同様に、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を制御することによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を制御することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によって、発光手段に注入される総電荷量を制御することができ、簡単に発光手段の平均輝度を制御することができる。また、本発明では、トランジスタに流れる電流が飽和しないので、電圧の大きさによって流れる電流の大きさが変化し、無駄な消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）及び駆動Ｔｒ（トランジスタ）の電圧−電流特性を一緒に示した図である。
【図３】図１の表示装置を構成する最小単位であると見なすことのできる回路を示す図である。
【図４】有機ＥＬが初期時の特性を有する場合に、図３の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【図５】有機ＥＬが所定時間経過後の特性を有する場合に、図３の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【図６】有機ＥＬが有する電圧−電流特性を示す図である。
【図７】異なる温度下での、有機ＥＬの電圧−電流密度特性を示す図である。
【図８】異なる温度下での、有機ＥＬの電流密度−輝度特性を示す図である。
【図９】（ａ）は、従来の定電流駆動を用いた表示装置の構成を示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）の表示装置を構成する最小単位であると見なすことのできる回路を示す図である。
【図１０】駆動Ｔｒの電圧−電流特性を示す図である。
【図１１】有機ＥＬ及び駆動Ｔｒの電圧−電流特性を一緒に示した図である。
【図１２】有機ＥＬが初期時の特性を有する場合に、図９（ｂ）の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【図１３】有機ＥＬが所定時間経過後の特性を有する場合に、図９（ｂ）の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【符号の説明】
１００・・・表示部、１１０・・・有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、１２０・・・スイッチ、２００・・・定電荷駆動回路、２１０・・・駆動Ｔｒ（トランジスタ）、２２０・・・電荷検出回路、２３０・・・制御回路、３００・・・コントロール部、Ｒ１〜Ｒｍ・・・データ電極、Ｌ１〜Ｌｎ・・・選択電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及びその駆動方法に関し、特に、消費電力を低減することが可能な表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）は、例えば、カソード電極側に形成された電子輸送性発光層と、アノード電極側に形成された正孔輸送層と、から構成されている。有機ＥＬは、電極間への電圧印加によって、カソード電極側からは電子を、アノード電極側からは正孔を注入されて発光する。
有機ＥＬは、図６、図７、及び、図８に示すような特性を有する。図６は電圧−電流特性の時間変化を、図７は異なる温度下での電圧−電流密度特性を、図８は異なる温度下での電流密度−輝度特性をそれぞれ示している。
【０００３】
図６では、有機ＥＬへの電圧印加を開始した時（初期時）と、ある一定の時間以上が経過した後（一定時間経過後）、例えば、電圧印加を開始してから５００時間後の電圧−電流特性を示している。図６に示すように、有機ＥＬは電圧を印加されて発光し続けると、その特性が変化する。具体的には、一定の電圧を有機ＥＬに印加すると、時間の経過と共に流れる電流が小さくなる。即ち、時間の経過と共に有機ＥＬの抵抗値が大きくなる。また、図７に示すように、有機ＥＬは、温度によって電圧−電流密度特性が異なる。具体的には、一定の電圧を有機ＥＬに印加した場合、温度が高いほど流れる電流が大きい。即ち、温度が高いほど有機ＥＬの抵抗値が小さい。さらに、図８に示すように、有機ＥＬは、温度が０℃〜４０℃の範囲ではほぼ同一の電流密度−輝度特性を有する。具体的には、温度が変化しても、有機ＥＬに流れる電流密度が一定であれば、ほぼ一定の輝度を示す。
【０００４】
以上のような有機ＥＬを複数配置した表示装置の駆動方法には、有機ＥＬに一定の電圧を印加して発光させる定電圧駆動と、有機ＥＬに一定の電流を流して発光させる定電流駆動の２種類がある。
定電圧駆動では、図６に示した有機ＥＬの特性から、時間の経過と共に有機ＥＬに流れる電流が小さくなり、輝度が低下してしまうという問題がある。また、定電圧駆動では、図７に示した有機ＥＬの特性から、温度変化によって輝度が変化してしまうという問題がある。さらに、定電圧駆動では、表示装置の配線抵抗等によって、画素（有機ＥＬ）毎に輝度が異なってしまう場合があるという問題がある。
【０００５】
一方、定電流駆動では、図８に示した有機ＥＬの特性から、有機ＥＬに流れる電流の大きさを制御することによって、時間の経過や温度変化に関わらず、高精度で輝度を制御することができる。この定電流駆動の表示装置は、例えば、図９（ａ）に示すような構成となっている。
表示装置は、図９（ａ）に示すように、表示部５００と、駆動Ｔｒ（トランジスタ）６００と、コントロール部７００と、から構成されている。
【０００６】
表示部５００には、所定間隔で縦に形成されたデータ電極Ｒ１〜Ｒｍと、所定間隔で横に形成された選択電極Ｌ１〜Ｌｎとの間の、各交点（画素）に対応する位置に有機ＥＬ５１０が形成されている。また、データ電極Ｒ１〜Ｒｍの一端は、それぞれ駆動Ｔｒ６００に接続されている。一方、選択電極Ｌ１〜Ｌｎの一端は、スイッチ５２０の切り替えによって、グランド又は電源Ｖｄｄに接続される。
駆動Ｔｒ６００は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍに対して１つずつ設けられており、そのソース・ドレインの一方は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍに接続され、他方は電源Ｖｄｄに接続されている。そして、駆動Ｔｒ６００のゲートは、コントロール部７００に接続されている。
【０００７】
コントロール部７００は、駆動Ｔｒ６００のゲートに所定の電圧を印加して駆動Ｔｒ６００をオンする。また、コントロール部７００は、ゲート電圧の印加に同期するようにスイッチ５２０を順に切り替える。なお、コントロール部７００は、１本の選択電極のみがグランドに接続されるように、スイッチ５２０を切り替える。このようにして、コントロール部７００は、選択電極毎に画素（有機ＥＬ５１０）を発光させる。
【０００８】
以下に、以上のような構成の表示装置での定電流駆動について説明する。
上記したように、グランドに接続される選択電極は１本であるので、図９（ａ）に示した回路は、図９（ｂ）に示す回路が並んだものと見なすことができる。図９（ｂ）に示すように、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００とは直列に接続されている。従って、電源電圧Ｖｄｄは、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００に分圧され、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００には、同じ大きさの電流が流れる。
【０００９】
定電流駆動では、有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００に流れる電流の大きさを一定するために、以下に示す駆動Ｔｒ６００の特性を利用する。
駆動Ｔｒ６００は、図１０に示すような、通常のトランジスタ特性を有する。具体的には、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄがある値以下では、電圧Ｖｓｄとドレイン電流Ｉｄが比例関係にあり、電圧Ｖｓｄが一定値を超えると、電流Ｉｄは飽和して一定になる。また、飽和電流Ｉｄの大きさは、ゲート電圧が大きいほど大きい。このような特性のため、駆動Ｔｒ６００に飽和電流が流れるようにすれば、有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００にかかる電圧の大きさが変化しても、一定の大きさの電流を流すことができる。
【００１０】
図１１は、上記有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００の電圧−電流特性の経時変化を表した図である。なお、図１１では、右向きに駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを、左向きに有機ＥＬ５１０にかかる電圧Ｖｅｌを、縦軸に電流Ｉｄ，Ｉｅｌを示している。
【００１１】
上記表示装置で、例えば、電源電圧Ｖｄｄを２１（Ｖ）、駆動Ｔｒ６００のゲート電圧を１０（Ｖ）に設定する。このようにすると、図１１に示すように、時間の経過によって有機ＥＬ５１０の特性が変化し、電源電圧Ｖｄｄの分圧比が変化する。しかし、上記駆動Ｔｒ６００の特性によって、常に一定の電流（図１１では４０（μＡ））を流すことができる。
以上のように、定電流駆動では、駆動Ｔｒ６００に飽和電流が流れるように電源電圧Ｖｄｄ及びゲート電圧Ｖｇを設定することによって、時間経過や温度変化に関わらず、有機ＥＬ５１０（画素）の輝度を一定に保つことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記定電流駆動では、時間が経過しても、有機ＥＬ５１０に一定の電流を流すことによって、輝度を一定に保つことができる。しかし、無駄な消費電力が大きいという問題がある。
【００１３】
説明の簡略化のために、例えば、図９（ａ）の表示装置は、図９（ｂ）の回路が複数並んで構成されたものと見なし、デューティ比が１／４の場合について説明する。なお、デューティ比が１／４とは、１本の選択電極がグランドに接続されている時間（１走査時間）ｔ１と、スイッチ５２０の切り替えによって、全選択電極Ｌ１〜Ｌｎ（１フィールド）を走査する時間ｔ２との比（ｔ１／ｔ２）が１／４ということである。また、図１１に示したように、電源電圧Ｖｄｄは２１（Ｖ）、駆動Ｔｒ６００のゲート電圧は１０（Ｖ）であるとする。
【００１４】
図１１に示すように、初期時に有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１２（Ｖ）、９（Ｖ）である。また、時間Ｔ経過後には有機ＥＬ５１０の特性が変化し、有機ＥＬ５１０と駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１５（Ｖ）、６（Ｖ）となる。一方、有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００に流れる電流は、上記したように一定であり、上記設定では４０（μＡ）である。なお、時間Ｔは、有機ＥＬの累積駆動時間である。
【００１５】
図１２及び図１３は、図９（ｂ）に示した１つの回路での上記電圧及び電流の波形図を示している。なお、図１２は、有機ＥＬ５１０の特性が図１１に示した初期時の場合の波形図を、図１３は、有機ＥＬ５１０の特性が図１１に示した時間Ｔ経過後の場合の波形図を示している。また、図１２及び図１３で、（ａ）は有機ＥＬ５１０及び駆動Ｔｒ６００に流れる電流（Ｉ＝Ｉｅｌ＝Ｉｄ）の波形図を、（ｂ）は駆動Ｔｒ６００のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄの波形図を、（ｃ）は有機ＥＬ５１０に印加される電圧Ｖｅｌの波形図を示している。
【００１６】
１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ６００及び有機ＥＬ５１０でそれぞれ消費される電力量は、図１２に示すように、初期時には駆動Ｔｒ６００で９０（μＷ）、有機ＥＬ５１０で１２０（μＷ）である。また、時間Ｔ経過後には、駆動Ｔｒ６００で６０（μＷ）、有機ＥＬ５１０で１５０（μＷ）である。なお、１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ６００と有機ＥＬ５１０で消費される電力量は２１０（μＷ）である。
【００１７】
以上に示したように、１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ６００で消費される電力量は、初期時には９０（μＷ）、時間Ｔ経過後には６０（μＷ）である。これらは、それぞれ全体の消費電力量２１０（μＷ）の約４３（％）、約２９（％）を占める。これらの消費電力は、有機ＥＬ５１０の発光に寄与せず、無駄に消費されている電力である。即ち、定電流駆動では、上記したように、無駄な消費電力が大きいという問題がある。
従って、本発明は、消費電力を低減可能な表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる表示装置は、電圧の印加によって注入される電荷量に応じて発光する発光手段と、電源と、前記発光手段に接続されたソース、ドレインの一方と、前記電源に接続された前記ソース、ドレインの他方と、制御端子と、を有し、前記制御端子に制御信号を供給されて前記発光手段に電流を流すトランジスタと、前記発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を、前記発光手段に流れる電流の大きさ及び電流の供給時間から測定する電荷量測定手段と、前記電荷量測定手段で測定された電荷量が一定となるように、前記トランジスタの前記制御端子に制御信号を印加して前記トランジスタを介して前記発光手段に流す電流を時間の経過とともに小さくし、且つ前記トランジスタをオンして前記発光手段に電流を流す時間を時間の経過とともに長くして、該発光手段に注入される総電荷量を制御する制御手段と、から構成されることを特徴とする。
この発明によれば、発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を制御することができ、発光手段の平均輝度（見かけ上の明るさ）を簡単に制御することができる。
【００１９】
前記電荷量測定手段は、前記発光手段に流れる電流の大きさを測定することによって、該発光手段に注入される電荷量を測定し、電荷量を累積して該発光手段に注入された総電荷量を測定してもよい。前記発光手段は、時間の経過と共にその抵抗値が変化してもよい。
【００２０】
前記制御手段は、前記トランジスタに流れる電流が飽和しないような制御信号を該トランジスタの制御端子に印加してもよい。
このようにすると、トランジスタに飽和電流が流れている場合と比較して、トランジスタで消費される電力を小さくすることができる。
前記発光手段は、有機エレクトロルミネッセンス材料から形成されていてもよい。
【００２１】
本発明の第２の観点にかかる駆動方法は、電圧の印加によって注入される電荷量に応じて発光する発光手段を備えた表示装置の駆動方法であって、前記発光手段に接続されたトランジスタをオンして前記発光手段に電圧を印加する電圧印加工程と、前記電圧印加工程での電圧印加によって、前記発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を、前記発光手段に流れる電流の大きさ及び電流の供給時間から測定する電荷量測定工程と、測定された電荷量が一定となるように、前記トランジスタの制御端子に制御信号を印加して前記トランジスタを介して前記発光手段に流す電流を時間の経過とともに小さくし、且つ前記トランジスタをオンして前記発光手段に電流を流す時間を時間の経過とともに長くするトランジスタ制御工程と、を備えることを特徴とする。
この発明によっても、発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を制御することができ、簡単に発光手段の平均輝度を制御することができる。
【００２２】
前記電荷量測定工程は、前記発光手段に流れる電流の大きさを測定することによって、該発光手段に注入される電荷量を測定する工程と、電荷量を累積して前記発光手段に注入された総電荷量を測定する工程と、を備えてもよい。前記発光手段は、トランジスタを介して電源に接続されており、時間の経過と共にその抵抗値が変化してもよい。前記電圧印加工程は、前記トランジスタに流れる電流が飽和しないような制御信号を、該トランジスタの制御端子に印加する工程を備えてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態にかかる、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を使用した表示装置について説明する。
この実施の形態にかかる表示装置は、単純マトリックス駆動方式を用いており、図１に示すように、表示部１００と、定電荷駆動回路２００と、コントロール部３００と、から構成されている。
表示部１００は、ｍ本のデータ電極Ｒ１〜Ｒｍと、ｎ本の選択電極Ｌ１〜Ｌｎと、有機ＥＬ１１０と、スイッチ１２０と、から構成されている。
【００２４】
データ電極Ｒ１〜Ｒｍ及び選択電極Ｌ１〜Ｌｎは、それぞれ所定間隔で平行に形成されている。そして、データ電極Ｒ１〜Ｒｍと選択電極Ｌ１〜Ｌｎとは、所定間隔を隔てて、互いに直角となるように形成されている。また、データ電極Ｒ１〜Ｒｍの一端は、それぞれ別々の定電荷駆動回路２００に接続され、有機ＥＬ１１０に印加する電圧を供給される。一方、選択電極Ｌ１〜Ｌｎの一端は、スイッチ１２０によって、グランド又は電源Ｖｄｄに接続される。なお、スイッチ１２０は、１本の選択電極のみがグランドに接続され、それ以外の選択電極が電源Ｖｄｄに接続されるように切り替えられる。
【００２５】
有機ＥＬ１１０は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍと選択電極Ｌ１〜Ｌｎとの間の、各交点（画素）に対応する位置に形成されている。有機ＥＬ１１０は、例えば、データ電極（アノード）側に形成された正孔輸送層と、選択電極（カソード）側に形成された電子輸送性発光層とから構成されている。そして、有機ＥＬ１１０は、電極間に電圧を印加されることによって、データ電極側からは正孔を、選択電極側からは電子を注入されて発光する。この電圧印加は、データ電極Ｒ１〜Ｒｍへの電圧供給と、スイッチ１２０の切替によって、選択電極Ｌ１〜Ｌｎ毎に制御される。
【００２６】
定電荷駆動回路２００は、有機ＥＬ１１０に注入される電荷（正孔または電子）の総量を制御するための回路であり、図１に示すように、駆動Ｔｒ（トランジスタ）２１０と、電荷検出回路２２０と、制御回路２３０と、から構成されている。また、定電荷駆動回路２００は、各データ電極Ｒ１〜Ｒｍに対して１つずつ設置されている。
【００２７】
駆動Ｔｒ２１０は、そのソース・ドレインの一方がデータ電極に接続され、他方が電荷検出回路２２０を介して、電源Ｖｄｄに接続されている。また、駆動Ｔｒ２１０のゲートは、制御回路２３０に接続されている。この駆動Ｔｒ２１０がオンすることによって、有機ＥＬ１１０を発光させるための電流がデータ電極に供給される。なお、以下では、駆動Ｔｒ２１０をオンするということは、データ電極を介して有機ＥＬ１１０に電流を供給するということを示す。また、駆動Ｔｒ２１０をオフするということは、有機ＥＬ１１０への電流供給を停止するということを示す。
【００２８】
電荷検出回路２２０は、データ電極を介して有機ＥＬ１１０に供給される電流の大きさ及び供給時間を測定し、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量を測定する。有機ＥＬ１１０は、上記したように、電圧を印加されることによって、電荷（正孔と電子）を注入されて発光する。このため、有機ＥＬ１１０に供給される電流の大きさを一定にしなくても、注入される総電荷量を一定にすることによって、平均輝度（見かけ上の明るさ）を一定に保つことができる。例えば、電流の大きさが小さい場合は、長い時間電流を流し、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量が所定値となるようにする。ただし、電流を流す時間は、人間の目の分解能に比べて充分短い時間内で変化させる。
【００２９】
また、有機ＥＬ１１０は、従来の技術（図８）で示したような電流密度−輝度特性を示す。具体的には、図８に示すように、０〜１００（ｍＡ／ｃｍ２）程度の電流密度領域では電流密度と輝度とがほぼ比例関係にある。即ち、この電流密度領域では、有機ＥＬ１１０の量子効率がほぼ一定である。このことから、有機ＥＬ１１０に流れる電流を一定の割合で大きくすると、注入される電荷量も一定の割合で増加し、輝度も一定の割合で増加する。従って、電荷検出回路２２０が、電流の大きさを測定することによって、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量を簡単に求めることができる。
【００３０】
そして、電荷検出回路２２０が、電流の供給時間を測定することによって電荷量を累積積算し、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を求めることができる。なお、電流の大きさと、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量との関係を示す具体的な関係式等は、図８に示した特性図や理論計算等から求められ、電荷検出回路２２０に予めセットされている。
【００３１】
制御回路２３０は、コントロール部３００からの表示データに従って、駆動Ｔｒ２１０をオンし、電荷検出回路２２０の動作を制御する。また、制御回路２３０は、電荷検出回路２２０の測定結果に従って、駆動Ｔｒ２１０をオフする。なお、上記表示データは、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を示すデータである。
【００３２】
コントロール部３００は、予め提供されたデータや、通信回線等を介して提供されたデータに従って、上記表示データを生成し、各定電荷駆動回路２００に供給する。また、コントロール部３００は、定電荷駆動回路２００への表示データの供給に同期して、スイッチ１２０を１つずつ順に切り替え、発光させる画素（有機ＥＬ１１０）を選択電極毎に切り替える。
以上のように、電荷検出回路２２０が有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を測定し、制御回路２３０がその測定結果に応じて駆動Ｔｒ２１０をオン、オフすることによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を制御することができる。
【００３３】
次に、以上のような構成の表示装置の駆動方法について説明する。
この駆動方法では、上記したように、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を制御して、有機ＥＬ１１０の平均輝度を制御する。また、この駆動方法では、駆動Ｔｒ２１０に飽和電流が流れないように、駆動Ｔｒ２１０のゲート電圧及び電源電圧Ｖｄｄの大きさを設定する。
【００３４】
初めに、コントロール部３００は、有機ＥＬ１１０の平均輝度に応じて、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を示す表示データを生成し、各定電荷駆動回路２００に供給する。そして、コントロール部３００は、スイッチ１２０を切り替えて、選択電極Ｌ１をグランドに接続する。なお、選択電極Ｌ１以外の選択電極Ｌ２〜Ｌｎは、電源Ｖｄｄに接続されている。
【００３５】
各定電荷駆動回路２００の制御回路２３０は、コントロール部３００からの表示データに従って、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を電荷検出回路２２０にセットする。そして、制御回路２３０は、駆動Ｔｒ２１０のゲートに所定の電圧を印加し、駆動Ｔｒ２１０をオンする。これによって、電源から駆動Ｔｒ２１０を介して、選択電極Ｌ１に接続された有機ＥＬ１１０に電流が流れる。
【００３６】
有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０は、それぞれ従来の技術（図６，図１０）で示したような電圧−電流特性を有する。具体的には、有機ＥＬ１１０は、時間の経過と共にその抵抗値が大きくなり、電圧印加開始時（初期時）と、ある一定の時間以上が経過した後（一定時間経過後）とでの電圧−電流特性が異なる。また、駆動Ｔｒ２１０は、ソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄがある値以下では、電圧Ｖｓｄとドレイン電流Ｉｄが比例関係にあり、電圧Ｖｓｄが一定値を超えると、電流Ｉｄは飽和して一定になる。
【００３７】
図２は、従来の技術で示した図１１と同様の図であり、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０の上記電圧−電流特性を一緒に表している。
この駆動方法では、上記したように、駆動Ｔｒ２１０に飽和電流が流れないように、駆動Ｔｒ２１０のゲート電圧Ｖｇ及び電源電圧Ｖｄｄの大きさを設定している。このような設定では、図２に示すように、有機ＥＬ１１０の特性変化によって、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流の大きさが変化する。具体的には、時間Ｔ経過後に流れる電流は、初期時に流れる電流よりも小さい。なお、時間Ｔは、有機ＥＬ１１０の累積駆動時間である。
【００３８】
電荷検出回路２２０は、上記したように、有機ＥＬ１１０の特性に応じて流れる電流の大きさを測定し、予め与えられた関係式等から、有機ＥＬ１１０に注入される電荷量を求める。そして、電荷検出回路２２０は、電流が流れている時間を測定し、求めた電荷量を累積積算して、有機ＥＬ１１０に注入された総電荷量を求める。電荷検出回路２２０は、総電荷量が制御回路２３０によってセットされた値に達すると、制御回路２３０に電荷供給停止信号を出力する。
【００３９】
制御回路２３０は、電荷検出回路２２０からの電荷供給停止信号に応答して、駆動Ｔｒ２１０へのゲート電圧の印加を停止し、駆動Ｔｒ２１０をオフする。続けて、制御回路２３０は、電荷検出回路２２０にリセット信号を出力し、電荷検出回路２２０が累積積算した電荷量をリセットする。
以降は、選択電極Ｌ２〜Ｌｎに対して、順に上記動作を繰り返すことによって、１フィールド（選択電極Ｌ１〜Ｌｎ）の有機ＥＬ１１０を、各選択電極毎にそれぞれ所定の平均輝度で発光させることができる。
【００４０】
なお、有機ＥＬ１１０に流れる電流の大きさは、上記したように時間の経過と共に小さくなるので、駆動Ｔｒ２１０をオンしている時間（オン時間）は、時間の経過と共に長くなる。一定時間経過後、１フィールド期間中に１本の選択電極Ｌがグランドに接続されている１走査時間ｔ３は、０＜ｔ３≦ｔ１（従来の１走査時間）であり、一般式、ｔ３＝（初期時に流れる電流の大きさＩ４）×（初期時の１フィールド期間中に１本の選択電極Ｌがグランドに接続されている走査時間ｔ４）／（一定時間経過後に流れる電流の大きさＩ３）で表される。ここで少なくとも走査時間ｔ４は、従来の走査時間ｔ１より短い。なお、上記一定時間は、初期時から時間Ｔまでの間の任意の時間である。
【００４１】
以上のようにして、流れる電流の大きさが変化しても、有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を制御することによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を簡単に制御することができる。
また、以上のように表示装置を駆動することによって、無駄な消費電力を低減することができる。
【００４２】
説明の簡略化のために、例えば、図１に示した表示装置は、図３の回路が複数並んで構成されたものと見なし、デューティ比が実質的に１／４の場合について説明する。また、例えば図２に示すように、電源電圧Ｖｄｄを１８（Ｖ）、駆動Ｔｒ２１０のゲート電圧Ｖｇを１５（Ｖ）に設定する。
【００４３】
図２に示すように、初期時に有機ＥＬ１１０と駆動Ｔｒ２１０のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１２．５（Ｖ）、５．５（Ｖ）である。また、時間Ｔ経過後には有機ＥＬ１１０の特性が変化し、有機ＥＬ１１０と駆動Ｔｒ２１０のソース・ドレイン間とにそれぞれ印加される電圧は、１５（Ｖ）、３（Ｖ）となる。また、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流も時間の経過と共に変化し、初期時には６５（μＡ）であるが、時間Ｔ経過後には４０（μＡ）と徐々に減衰される。
【００４４】
図４及び図５は、図３に示した１つの回路での上記電圧及び電流の波形図をそれぞれ示している。なお、図４は、有機ＥＬ１１０の特性が図２に示した初期時の場合の波形図を、図５は、有機ＥＬ１１０の特性が図２に示した時間Ｔ経過後の場合の波形図を示している。また、図４及び図５で、（ａ）は有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流（Ｉ＝Ｉｅｌ＝Ｉｄ）の波形図を、（ｂ）は駆動Ｔｒ２１０のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄの波形図を、（ｃ）は有機ＥＬ１１０に印加される電圧Ｖｅｌの波形図を示している。
【００４５】
上記したように、時間の経過と共に有機ＥＬ１１０の特性が変化し、流れる電流の大きさが変化する。このため、１フィールドを走査する時間ｔ２中に１本の選択電極Ｌに接続された有機ＥＬ１１０を発光するために駆動Ｔｒ２１０をオンしている時間（オン時間）ｔ３は、時間の経過と共に長くなる。上記したように、ｔ３＝ｔ４×Ｉ４／Ｉ３で表されるので時間Ｔ経過後のオン時間ｔ３は、ｔ４×６５／４０＝１．６３×ｔ４である。
【００４６】
ここで、時間Ｔ経過後で駆動Ｔｒ２１０オン時に駆動Ｔｒ２１０のドレイン電流Ｉｄ及び有機ＥＬ１１０を流れる電流Ｉｅｌが４０（μＡ）となる走査時間ｔ３を最長のｔ１（従来の１走査時間）と等しく設定すると、このときの１フィールドを走査する間に駆動Ｔｒ２１０及び有機ＥＬ１１０でそれぞれ消費される電力量は、図５に示すように、駆動Ｔｒ２１０で３０（μＷ）、有機ＥＬ１１０で１５０（μＷ）である。ここで１走査時間に流れる電荷は常に一定なので、１走査時間ｔ４は、ｔ４＝ｔ１×４０／６５となり、初期時に１フィールドを走査する間に駆動Ｔｒ２１０及び有機ＥＬ１１０でそれぞれ消費される電力量は、図４に示すように、駆動Ｔｒ２１０で５５（μＷ）、有機ＥＬ１１０で１２５（μＷ）である。なお、１フィールドを走査する間に、駆動Ｔｒ２１０と有機ＥＬ１１０で消費される全電力量は、１８０（μＷ）である。
【００４７】
以上のように、有機ＥＬ１１０の発光に寄与せずに駆動Ｔｒ２１０で消費される上記電力量を、従来の定電力駆動の場合よりも小さくすることができる。具体的には、初期時には定電力駆動の約６０％、時間Ｔ経過後には定電力駆動の約５０％にまで、無駄な消費電力を抑えることができる。
また、駆動Ｔｒ２１０での消費電力量が全体の消費電力量に占める割合も、初期時には約２６％、時間Ｔ経過後には約１４％であり、従来の定電力駆動よりも小さい。
【００４８】
以上のように、有機ＥＬ１１０を経時変化に関わらず一定の明るさで発光するために（電荷量）×（電荷供給時間）を一定にしたときに発生する有機ＥＬ１１０と駆動Ｔｒ２１０との分圧比の経時変化に合わせて駆動Ｔｒ２１０に流れる電流を、少なくとも有機ＥＬ１１０の初期発光時における単位時間あたり最も高い電流値以下の範囲において、飽和しないようにゲート電圧Ｖｇを設定したので、駆動Ｔｒ２１０での消費電力を低減することができるとともに、従来の有機ＥＬ１１０の消費電力とほぼ変わることなく、つまり従来の有機ＥＬ１１０と同じ明るさで発光することができる。そして、電源電圧を従来の２１（Ｖ）から１８（Ｖ）に低減したので、電圧発生回路を縮小できる。また、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を制御することによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を簡単に制御することができる。上記実施の形態では、有機ＥＬ１１０及び駆動Ｔｒ２１０に流れる電流を６５（μＡ）と４０（μＡ）の２点のみを説明しているが、有機ＥＬ１１０の経時変化に伴い６５（μＡ）から徐々に４０（μＡ）まで低減する範囲において、総電荷量を制御することはいうまでもない。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、１走査時間ｔ３内に駆動Ｔｒ２１０を１度だけオンして、有機ＥＬ１１０に電荷を注入しているが、１走査時間内に駆動Ｔｒ２１０のオン、オフを複数回繰り返し、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量が所定の値となるようにしてもよい。このようにしても、１走査時間内に有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量は変わらないので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、上記実施の形態では、コントロール部３００は、選択電極Ｌ１〜Ｌｎ毎に有機ＥＬ１１０に注入する総電荷量を示す表示データを生成していたが、さらにデータ電極Ｒ１〜Ｒｍ毎に総電荷量を変えた表示データを生成してもよい。即ち、表示データは、データ電極と総電荷量とが対応づけられたデータであり、画素（有機ＥＬ１１０）毎に異なる総電荷量を示す。この場合、制御回路２３０は、表示データから、自己が接続されたデータ電極と対応づけられている総電荷量を取り出し、この総電荷量を電荷検出回路２２０にセットする。これによって、選択電極Ｌ１〜Ｌｎ毎ではなく、画素毎に平均輝度を制御することができる。また、１つの画像を構成するのに要する１フレーム期間を複数のフィールドに分割して多階調表示を行うこともできる。
【００５１】
また、上記駆動Ｔｒ２１０としてユニポーラートランジスタの代わりに、バイポーラートランジスタを使用してもよい。この場合、バイポーラートランジスタのベース電流（制御信号）の供給を制御し、上記と同様に、有機ＥＬ１１０に注入される総電荷量を制御することによって、有機ＥＬ１１０の平均輝度を制御することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によって、発光手段に注入される総電荷量を制御することができ、簡単に発光手段の平均輝度を制御することができる。また、本発明では、トランジスタに流れる電流が飽和しないので、電圧の大きさによって流れる電流の大きさが変化し、無駄な消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）及び駆動Ｔｒ（トランジスタ）の電圧−電流特性を一緒に示した図である。
【図３】図１の表示装置を構成する最小単位であると見なすことのできる回路を示す図である。
【図４】有機ＥＬが初期時の特性を有する場合に、図３の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【図５】有機ＥＬが所定時間経過後の特性を有する場合に、図３の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【図６】有機ＥＬが有する電圧−電流特性を示す図である。
【図７】異なる温度下での、有機ＥＬの電圧−電流密度特性を示す図である。
【図８】異なる温度下での、有機ＥＬの電流密度−輝度特性を示す図である。
【図９】（ａ）は、従来の定電流駆動を用いた表示装置の構成を示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）の表示装置を構成する最小単位であると見なすことのできる回路を示す図である。
【図１０】駆動Ｔｒの電圧−電流特性を示す図である。
【図１１】有機ＥＬ及び駆動Ｔｒの電圧−電流特性を一緒に示した図である。
【図１２】有機ＥＬが初期時の特性を有する場合に、図９（ｂ）の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【図１３】有機ＥＬが所定時間経過後の特性を有する場合に、図９（ｂ）の回路に供給される電流及び電圧の波形図である。
【符号の説明】
１００・・・表示部、１１０・・・有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、１２０・・・スイッチ、２００・・・定電荷駆動回路、２１０・・・駆動Ｔｒ（トランジスタ）、２２０・・・電荷検出回路、２３０・・・制御回路、３００・・・コントロール部、Ｒ１〜Ｒｍ・・・データ電極、Ｌ１〜Ｌｎ・・・選択電極
Claims (9)
- 電圧の印加によって注入される電荷量に応じて発光する発光手段と、
電源と、
前記発光手段に接続されたソース、ドレインの一方と、前記電源に接続された前記ソース、ドレインの他方と、制御端子と、を有し、前記制御端子に制御信号を供給されて前記発光手段に電流を流すトランジスタと、
前記発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を、前記発光手段に流れる電流の大きさ及び電流の供給時間から測定する電荷量測定手段と、
前記電荷量測定手段で測定された電荷量が一定となるように、前記トランジスタの前記制御端子に制御信号を印加して前記トランジスタを介して前記発光手段に流す電流を時間の経過とともに小さくし、且つ前記トランジスタをオンして前記発光手段に電流を流す時間を時間の経過とともに長くして、該発光手段に注入される総電荷量を制御する制御手段と、
から構成されることを特徴とする表示装置。 - 前記電荷量測定手段は、前記発光手段に流れる電流の大きさを測定することによって、該発光手段に注入される電荷量を測定し、電荷量を累積して該発光手段に注入された総電荷量を測定する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記発光手段は、時間の経過と共にその抵抗値が変化する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
- 前記制御手段は、前記トランジスタに流れる電流が飽和しないような制御信号を該トランジスタの制御端子に印加する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記発光手段は、有機エレクトロルミネッセンス材料から形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
- 電圧の印加によって注入される電荷量に応じて発光する発光手段を備えた表示装置の駆動方法であって、
前記発光手段に接続されたトランジスタをオンして前記発光手段に電圧を印加する電圧印加工程と、
前記電圧印加工程での電圧印加によって、前記発光手段に所定時間内に注入される総電荷量を、前記発光手段に流れる電流の大きさ及び電流の供給時間から測定する電荷量測定工程と、
測定された電荷量が一定となるように、前記トランジスタの制御端子に制御信号を印加して前記トランジスタを介して前記発光手段に流す電流を時間の経過とともに小さくし、且つ前記トランジスタをオンして前記発光手段に電流を流す時間を時間の経過とともに長くするトランジスタ制御工程と、
を備えることを特徴とする駆動方法。 - 前記電荷量測定工程は、前記発光手段に流れる電流の大きさを測定することによって、該発光手段に注入される電荷量を測定する工程と、電荷量を累積して前記発光手段に注入された総電荷量を測定する工程と、を備える、ことを特徴とする請求項６に記載の駆動方法。
- 前記発光手段は、トランジスタを介して電源に接続されており、時間の経過と共にその抵抗値が変化する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の駆動方法。 - 前記電圧印加工程は、前記トランジスタに流れる電流が飽和しないような制御信号を、該トランジスタの制御端子に印加する工程を備える、ことを特徴とする請求項６に記載の駆動方法。
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