JP4443853B2 - 発光装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成された発光素子を、該基板とカバー材の間に封入した電界発光パネル(以下、単にパネルとする)に関する。また、該パネルにコントローラを含むIC等を実装した、電界発光モジュールに関する。なお本明細書において、該パネル及び電界発光モジュールを共に発光装置と総称する。
【0002】
【従来の技術】
発光素子は自ら発光するため視認性が高く、液晶表示装置(LCD)で必要なバックライトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が無い。そのため近年、発光素子を用いた発光装置は、CRTやLCDに代わる表示装置として注目されている。
【0003】
なお、本明細書において発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子全般を含んでおり、OLED(Organic Light Emitting Diode)や、FED(Field Emission Display)に用いられているMIM型の電子源素子(電子放出素子)等を含んでいる。
【0004】
発光素子の1つであるOLEDは、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electroluminescence)が得られる化合物(電界発光材料)を含む層(以下、電界発光層と記す)と、陽極層と、陰極層とを有している。電界発光材料におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とがある。
【0005】
電界発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的にOLEDは、陽極/発光層/陰極が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極/正孔注入層/発光層/陰極や、陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極等の順に積層した構造を有していることもある。またこれらの層の中に無機化合物を含んでいる場合もある。
ところで、電界発光材料の劣化に伴うOLEDの輝度の低下は、発光装置を実用化する上で深刻な問題となっている。
【0006】
図17(A)に、発光素子の2つの電極間に一定の電流を供給したときの発光素子の輝度の時間変化を示す。図17(A)に示すように、一定の電流を流していても、時間の経過と共に電界発光材料が劣化し、発光素子の輝度は低くなる。
【0007】
また、図17(B)に、発光素子の2つの電極間に一定の電圧を印加したときの発光素子の輝度の時間変化を示す。図17(B)に示すように、一定の電圧を印加していても、時間の経過と共に発光素子の輝度が低下している。これは、図17(A)に示したように、電界発光材料の劣化により一定の電流に対する輝度が低くなるためと、図17(C)に示すように、一定の電圧を印加したときに発光素子に流れる電流が、時間と共に小さくなるためと考えられる。
【0008】
大抵の場合、画像によって画素毎に表示される階調が異なるので、デジタルの映像信号を用いた時間階調方式の場合、発光素子の発光している時間が画素間で異なる。またアナログの映像信号を用いた場合でも、発光素子の発光している時間や、発光素子に供給される電流量が画素間で異なる。このため、時間の経過にともない各画素の発光素子の劣化に差が出てしまい、輝度にばらつきが生じる。
【0009】
劣化による発光素子の輝度の低下は、発光素子に供給する電流を大きくしたり、印加する電圧を高くしたりすることで補うことができる。しかし、電圧または電流を供給するための電源を各画素に対応して設けるのは現実的ではないので、実際には全ての画素または幾つかの画素毎に電圧または電流を供給するための共通の電源を設けている。劣化に伴う発光素子の輝度の低下を補うために、共通の電源から供給される電圧または電流を単純に大きくすると、該電圧または電流が供給された画素全てにおいて平均的に発光素子の輝度が高くなり、画素間の輝度のばらつきは解消されない。
【0010】
劣化に伴って生じる画素間の輝度のバラツキを解消するために、下記特許文献1では、発光素子の点灯時間の累積をカウントしてメモリに保存し、あらかじめ用意した劣化特性のデータを基に、映像信号に補正をかけることで画面内の輝度を劣化前と同等に保つことが記載されている。上記構成によって、劣化に起因する画素間の輝度のバラツキを抑えることができる。
【0011】
【特許文献1】
特開2002−175041号公報
【0012】
しかし、画素間の輝度のバラツキは、劣化に起因するものだけではなく、以下に説明するように、画素間におけるTFTの特性のバラツキによっても生じる。
【0013】
アクティブマトリクス型の発光装置の場合、各画素の発光素子に流れる電流は、同じく各画素に設けられた薄膜トランジスタ(TFT)によって制御されている。図18に、一般的な発光装置の画素の回路図を示す。図18に示す画素は、スイッチング用TFT5000及び駆動用TFT5001の2つのTFTと、発光素子5002と、保持容量5003とを有している。
【0014】
スイッチング用TFT5000のゲートは走査線5004に接続されている。またソースとドレインは、一方は信号線5005に、もう一方は駆動用TFT5001のゲートに接続されている。駆動用TFT5001のソースとドレインは、一方は電源線5006に、もう一方は発光素子5002が有する画素電極(陽極と陰極のいずれか一方)に接続されている。保持容量が有する2つの電極は、一方が電源線5006に、もう一方が駆動用TFT5001のゲートに接続されている。
【0015】
なお、本明細書において接続とは、特に記載のない限り電気的な接続を意味する。
【0016】
走査線5004に印加される電圧によって、スイッチング用TFT5000のスイッチングが制御される。スイッチングTFT5000がオンのとき、信号線5005に入力された映像信号が、駆動用TFT5001のゲートに入力される。そして駆動用TFT5001のゲートに入力された映像信号に見合った量の電流が、発光素子5002に供給され、発光素子5002の輝度が制御される。
【0017】
画素間において、発光素子5002に電流を供給する駆動用TFT5001の特性にばらつきが生じると、発光素子5002に供給される電流にもばらつきが生じる。つまり、駆動用TFT5001の特性のばらつきは、画素間の輝度にばらつきが生じる原因となっていた。
【0018】
上記特許文献1に記載の技術では、TFTの特性のバラツキに起因する輝度のバラツキを抑えることができない。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
本発明は上述したことに鑑み、電界発光層の劣化や、画素間のTFT特性のばらつきによる輝度むらを抑えることができ、なおかつ画面全体の輝度の低下を抑えることができる発光装置及び該発光装置の生産システムの提供を課題とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述した問題に鑑み、以下のような手段を講じた。
【0022】
本発明では、電界発光層の劣化による輝度むら及び駆動用TFTの特性のばらつきによる輝度むらを抑えるために、各画素に供給される映像信号を補正する補正回路を発光装置に設けた。補正回路は、発光素子及びTFTが形成されている素子基板上に、TFTと共に作りこまれていても良いし、別途形成してパネルに実装する様にしても良い。
【0023】
該補正回路には、画素間の駆動用TFTの特性のばらつきのデータと、発光素子の輝度の経時変化のデータを記憶しておく。そして上記2つのデータに基づき、発光装置に入力された映像信号を、輝度むらが生じないように、各画素の駆動用TFTの特性及び発光素子の劣化の度合いに合わせて補正する。
【0024】
駆動用TFTの特性のばらつきのデータは、発光装置を製品として出荷する前、つまりエンドユーザーにより使用される前に、メーカーによって補正回路内に記憶させておく。具体的には、まず発光素子を該基板とカバー材の間に封入し、パネルとして完成させた後、各画素の発光素子に流れる電流を順に測定する。この測定により得られた駆動用TFTの特性のばらつきを情報として有するデータを、順に揮発性メモリに書き込んでいく。
【0025】
そして、該揮発性メモリに記憶されたデータを、補正回路内の不揮発性のメモリに書き込み、記憶させておく。補正装置では、該不揮発性のメモリ内に記憶されている、駆動用TFTの特性のばらつきのデータに基づいて、発光装置に入力される映像信号を補正する機能を有している。例えば駆動用TFTのオン電流が大きくて、所望の値よりも低い階調が表示される場合、階調数を増やすように映像信号が補正される。逆に、駆動用TFTのオン電流が小さくて、所望の値よりも高い階調が表示される場合、階調数を落とすように映像信号が補正される。
【0026】
よって、エンドユーザーによる使用の際、あらかじめメーカーにより記憶された駆動用TFTの特性のばらつきのデータに基づき、映像信号が画素毎に補正され、駆動用TFTのばらつきによる輝度むらが抑えられる。
【0027】
なお、各画素の発光素子に流れる電流を順に測定した際に用いた揮発性メモリは、補正回路内の不揮発性メモリに駆動用TFTの特性のばらつきを情報として有するデータを書き込んだ後は不要となるので、製品として出荷してエンドユーザーに渡る前に、発光装置から切り離しておくのが望ましい。
【0028】
さらに、補正装置において、発光装置に供給される映像信号を常時または定期的にサンプリングする。そして各画素の発光素子の発光する期間または発光素子に供給される電流量から、各画素において表示される階調を検出する。次に、基準とする1つの画素を選び、その検出した値の累積値(総和)と、あらかじめ記憶してある発光素子の輝度の経時変化のデータと、とを比較して、供給する電圧を補正し、該画素において所望の輝度が得られるようにする。基準とする画素は設計者が適宜設定することができる。
【0029】
例えば、最も劣化が著しくて輝度が低下している画素を基準とした場合、最も劣化が著しい画素と共通の電源から電圧が供給されている他の画素は、過剰の電圧が供給されることになるので、最も劣化の著しい画素に比べて輝度が高くなり、階調数が高くなってしまうと考えられる。これらの画素においては、各画素毎の検出値の累積値と、あらかじめ記憶してある発光素子の輝度の経時変化のデータとを比較して、発光素子の劣化した画素に入力される映像信号をその都度補正し、階調数を落とす。
【0030】
逆に、最も劣化が小さい画素を基準として補正を行う場合、該画素の検出値の累積値と、あらかじめ記憶してある発光素子の輝度の経時変化のデータとを比較して、該画素に供給される電圧を補正し、所望の輝度が得られるようにする。このとき、最も劣化が小さい画素と共通の電源から電圧が供給されている他の画素においては、供給される電圧がまだ不足していることになるので、最も劣化の小さい画素に比べて輝度が低く、階調数が所望の値よりも低いままであると考えられる。これらの画素においては、各画素毎に検出値の累積値と、あらかじめ記憶してある発光素子の輝度の経時変化のデータとを比較して、発光素子の劣化した画素に入力される映像信号をその都度補正し、階調数を高くする。
【0031】
つまり、基準となる画素よりも劣化が進んでいる画素においては、階調数を高めるように映像信号を補正し、劣化が進んでいない画素においては、階調数を落とすように映像信号を補正すれば良い。
【0032】
上記構成によって、各画素における発光素子の劣化の度合いが異なってしまっても、輝度ムラを生ずることなく画面の輝度の均一性を保つことが出来、なおかつ劣化による輝度の低下を抑えることができる。
【0033】
なお本発明で用いられる発光素子は、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層または電子輸送層等が、無機化合物単独で、または有機化合物に無機化合物が混合されている材料で形成されている形態をも取り得る。また、これらの層どうしが互いに一部混合していても良い。
【0034】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の発光装置の構成について説明する。図1は、本発明の発光装置のブロック図であり、補正回路100と、パネル101と、電圧源105とを有している。またこの他に、コントローラ等の駆動に必要な回路を含んでいても良い。
【0035】
図1に示すパネル101は、信号線駆動回路102と、走査線駆動回路103と、画素部104とを有している。なお図1では、補正回路100及び電圧源105が、信号線駆動回路102、走査線駆動回路103及び画素部104が形成されている素子基板とは異なる基板に形成されているが、可能であれば同一基板に形成しても良い。また、信号線駆動回路102、走査線駆動回路103を、画素部104が形成されている素子基板とは異なる基板に形成するようにしても良い。電圧源105と画素部との接続は画素の構成によって異なるが、必ず発光素子に印加される電圧の高さを制御できるように接続することが肝要である。
【0036】
画素部104には、発光素子を有する画素が複数備えられている。図1では1つの画素106のみ示す。画素106はスイッチング用TFT107と、駆動用TFT108と、発光素子109と、保持容量110を有している。スイッチング用TFT107のゲートは走査線111に、ソースとドレインは一方が信号線112に、もう一方が駆動用TFT108のゲートに接続されている。駆動用TFT108のソースとドレインは、一方が電源線113に、もう一方が発光素子109の画素電極に接続されている。発光素子は画素電極と対向電極の間に電界発光層を有しており、陽極と陰極のいずれを画素電極とし、対向電極とするかは、設計者が適宜定めることができる。保持容量が有する2つの電極は、一方が電源線113に、もう一方が駆動用TFT108のゲートに接続されている。
【0037】
電源供給線113と発光素子109の対向電極の間には、電圧源105により所定の電圧差が設けられている。そして電流計114により、電源供給線113と発光素子109の対向電極の間に流れる電流が測定できるようになっている。
【0038】
なお図1で示した画素は、本発明の発光装置が有する画素の構成のほんの一例である。電圧源105により各画素の発光素子に印加される電圧が制御可能であれば良い。
【0039】
一方補正回路100は、入力された映像信号から、各画素の発光素子の発光期間または発光素子に流れる電流量をモニターするモニター部115と、各画素の駆動用TFTの特性のばらつきを情報として有しているデータを記憶する画素特性補正データ格納部(第1の記憶手段)116と、発光素子の輝度の経時変化または電流量に対する発光素子の輝度の変化をデータとして記憶する劣化特性補正データ格納部(第2の記憶手段)117と、電圧源105から供給される電圧を制御する電圧補正回路118とを有している。モニター部115は、具体的にはカウンタ部120、映像信号用揮発性メモリ121、映像信号用不揮発性メモリ122を有している。さらに、入力された映像信号を補正し、各画素の発光素子の輝度を変えたり、発光する期間を変えたりすることができる映像信号補正回路119を有している。
【0040】
画素特性補正データ格納部116と、劣化特性補正データ格納部117は共に不揮発性メモリで構成されている。
【0041】
また123は画素用揮発性メモリであり、電流計114で測定された各画素の発光素子109に流れる電流量を、一旦記憶しておく部分である。
【0042】
次に、補正回路100の動作について説明する。まず、パネルが完成した時点で、各画素の発光素子に流れる電流をモニターし、駆動用TFTの特性のばらつきを把握する。
【0043】
図2(A)に画素部の構成を示す。画素部104には、信号線112(S1〜Sx)、電源線113(V1〜Vx)、走査線111(G1〜Gy)が設けられている。なお信号線と電源線の数は必ずしも同じであるとは限らない。またこれらの配線の他に、別の異なる配線が設けられていても良い。
【0044】
各画素106の発光素子109の対向電極と、電源線V1〜Vxとの間には、電圧源105によって所定の電圧が印加されている。そして発光素子109の対向電極と、電源線V1〜Vxとの間の電流は、電流計114で測定することができる。
【0045】
電圧源105は、回路や素子に供給する電圧が可変である可変電源である。
【0046】
なお、電流計114と電圧源105は、画素部104が形成されている素子基板と異なる基板上に形成されていても良いし、作製が可能であれば画素部104と同じ素子基板上に形成しても良い。
【0047】
またカラー化表示方式の場合、各色ごとに電圧源、電流計を設け、色毎に電圧源から供給される電圧を変えるようにしても良い。
【0048】
そして、各画素の発光素子109を順に発光させ、電流計114により発光素子109の対向電極と、電源線V1〜Vxとの間に流れる電流を順に測定していく。このとき、各画素の正確な電流量を測定するために、電流を測定した後、次の画素の発光素子を発光させる前に、測定を行った画素の発光素子を発光させないようにする必要がある。
【0049】
つまり、測定する画素に、発光素子を発光させるようなモニター用の映像信号を入力して発光素子を発光させた状態において電流を測定し、その後、発光素子の発光が終了するようなモニター用の映像信号を該画素に入力し、発光を強制的に終了させる。そして全ての画素において順にこの動作を繰り返す。
【0050】
電流モニター時における、図2(A)に示した画素部の各配線に入力される信号のタイミングチャートを、図2(B)に示す。図2(B)に示すように、走査線G1〜G2は順に選択されており、各走査線の選択期間において、各信号線S1〜Sxに順に、発光素子を発光させる電圧と、発光素子の発光を強制的に終了させるような電圧とが連続して印加される
【0051】
なお電流を測定する画素の順序は設計者が適宜決めることができ、画素の測定順序に合わせて、各配線に入力される信号の電圧を定める必要がある。
【0052】
各画素の電流量は順に画素用揮発性メモリ123に記憶される。そして測定が一部または全部終了したら、画素用揮発性メモリ123に記憶されている各画素の電流量のデータが、補正回路100が有する画素特性補正データ格納部116に記憶される。なお、画素特性補正データ格納部116に記憶されているデータは、各画素の電流量のデータが情報として含まれていれば良く、各画素の電流量のデータは各画素の駆動用TFTの特性のばらつきをデータとして含んでいると言える。
【0053】
画素特性補正データ格納部116に記憶されているデータは、発光装置の電源を落とした後も連続して記憶しておく必要があるため、不揮発性メモリを用いるのが望ましい。揮発性メモリは書き込み時間が不揮発性のメモリに比べて短く、また不揮発性メモリは一般的にその書き込みの回数が限られているため、電流の測定時は画素用揮発性メモリ123を用いて順に記憶を行い、測定が一部終了するごと、または全部終了した後に、不揮発性メモリである画素特性補正データ格納部116に書き込むようにするのが望ましい。
【0054】
画素特性補正データ格納部116に各画素の電流量のデータを記憶した後は、画素用揮発性メモリ123及び電流計114は不要となる。画素用揮発性メモリ123及び電流計114は発光装置を製品として出荷する際に取り外しても良い。
【0055】
補正回路100では、画素特性補正データ格納部116に記憶されているデータから、各画素の電流のばらつきを把握し、各画素の階調を一律にするように、映像信号を補正する機能を有する。
【0056】
具体的には、基準となる電流値を決めておき、該基準となる電流値よりも大きい電流が流れる画素は階調数を落とすように、小さい電流が流れる画素は階調数を増やすように、映像信号を補正する。
【0057】
またどの電流値を基準として補正するかは、設計者が適宜設定することができる。例えば全ての画素、または不規則に選んだ幾つかの画素の電流量の平均値を基準としても良いし、最も大きい、または小さい電流量を基準としても良いし、予め計算により定められた電流量を基準としても良い。どの電流量を基準とするかによって、別途基準となる電流量を記憶しておくメモリを設けるようにしても良い。
【0058】
一方、発光装置に用いる発光素子について、その輝度の経時変化のデータまたは電流量の累積値に対する輝度の変化のデータを、劣化特性補正データ格納部117にあらかじめ記憶させておく。劣化特性補正データ格納部117に記憶させておくデータはこれらに限られず、映像信号から得られる情報と照らし合わせることで、エンドユーザーが発光装置を使用していく過程において、発光素子の劣化により変化するだろう各画素の階調数を推測することができる情報を含んでいれば良い。
【0059】
劣化特性補正データ格納部117に記憶されているデータは、後に説明するが、主に各画素の発光素子の劣化の程度に従って、電圧源105から画素に供給される電圧及び映像信号の補正を行う際に用いる。
【0060】
このように、画素特性補正データ格納部116及び劣化特性補正データ格納部117に、それぞれ必要とするデータが書き込まれ、発光装置として製品が完成すると、発光装置はエンドユーザーの手に渡り、実際に画像を表示することになる。次に、実際に画像が表示されたときの、映像信号の補正について説明する。
【0061】
映像信号が発光装置に供給されると、補正回路100では、常時または定期的(例えば1秒毎)に、発光装置に供給された映像信号をサンプリングし、該映像信号が有する情報をもとに、各画素における発光素子の発光期間または電流量などの階調数に関する情報を、カウンタ部120においてカウントする。ここでカウントされた各画素における階調数に関する情報は、順次、メモリにデータとして記憶されていく。ここで、この階調数に関する情報は累積して記憶していく必要があるため、不揮発性メモリを用いるのが望ましいが、不揮発性メモリは一般的にその書き込みの回数が限られているため、図1に示すように、発光装置の動作中は揮発性メモリからなる映像信号用揮発性メモリ121を用いて記憶を行い、一定時間毎に(例えば1時間毎、あるいは電源のシャットダウン時など)不揮発性メモリからなる映像信号用不揮発性メモリ122に書き込むようにしても良い。
【0062】
また、揮発性メモリとしては、スタティック型メモリ(SRAM)、ダイナミック型メモリ(DRAM)、強誘電体メモリ(FRAM)等が挙げられるが、本発明はこれらを限定することはなく、いずれの形式のメモリを用いた構成としても良い。同様に、不揮発性メモリに関しても、フラッシュメモリを始めとする、一般に用いられているものを用いて構成すれば良い。ただし、揮発性メモリにDRAMを用いる場合には、定期的なリフレッシュ機能を付加する必要がある。
【0063】
映像信号用揮発性メモリ121または映像信号用不揮発性メモリ122に記憶された発光期間または電流量などの階調数に関する情報の累積したデータは、映像信号補正回路119及び電圧補正回路118に入力される。
【0064】
電圧補正回路118では、あらかじめ劣化特性補正データ格納部117に記憶された、輝度の経時変化のデータまたは電流量に対する輝度の変化のデータ等と、映像信号用不揮発性メモリ122に記憶された各画素の階調数に関する情報の累積したデータとを比較し、各画素の劣化の程度を把握する。そして劣化が一番著しい特定の画素を検出し、該特定の画素の劣化の度合いに合わせて、電圧源105から画素部104に供給される電圧の値を補正する。具体的には、該特定の画素において所望の階調を表示することができるように、発光素子に印加される電圧の値を高くする。
【0065】
該特定の画素に合わせて、画素部104に供給される電圧の値が補正されるので、該特定の画素より劣化が進んでいないその他の画素においては、発光素子に過剰の電圧が供給されることになり、所望の階調が得られない。そこで、映像信号補正回路119において、その他の画素の階調を決定する映像信号を補正する。映像信号補正回路119には、各画素の階調数に関する情報の累積したデータの他に、映像信号が入力されている。映像信号補正回路119では、あらかじめ劣化特性補正データ格納部117に記憶された輝度の経時変化のデータまたは電流量に対する輝度の変化のデータ等と、各画素の階調数に関する情報の累積したデータとを比較し、各画素の劣化の程度を把握する。そして本実施の形態では、劣化が一番著しい特定の画素を検出し、該特定の画素の劣化の度合いに合わせて、入力された映像信号の補正を行う。具体的には、所望の階調数が得られるように映像信号の補正を行う。補正された映像信号は、信号線駆動回路102に入力される。さらに前述した通り、映像信号補正回路119では、画素特性補正データ格納部116に記憶されているパネルが作製された時点で検出した各画素の電流量のばらつきをも補正するように、上記劣化の補正と合わせて映像信号を補正する。
【0066】
なお、特定の画素は、劣化が最も著しい画素でなくとも良く、劣化が最も進んでいない画素、または設計者が定めた任意の画素であっても良い。いずれの画素を選ぶにしろ、該画素を基準として電圧源105から画素部104に供給される電圧の値を定め、該画素よりも劣化が進んでいる画素においては階調数を高めるように映像信号を補正し、劣化が進んでいない画素においては階調数を落とすように映像信号を補正する。
【0067】
具体的に図2(A)に示した発光装置の場合、電圧源105から電源線113(V1〜Vx)に供給される電圧の高さを、電圧補正回路118において補正している。なお、映像信号がデジタルの場合、画素に入力される映像信号の電圧は2値のみなので、画素の階調を制御するためには、発光素子109の発光する期間の長さを変えるように映像信号補正回路119において映像信号を補正する。映像信号がアナログの場合は、駆動用TFT108のドレイン電流の大きさが変わるように映像信号補正回路119において映像信号を補正し、画素の階調を制御する。
【0068】
図3(A)に補正をかけない場合の、発光素子の輝度の変化を示す。図3(A)において横軸は時間を対数で示しており、縦軸は輝度を示している。時間の経過と共に、電界発光層の劣化により輝度が低下しているのがわかる。
【0069】
図3(B)に本発明の発光装置が有する発光素子における、発光素子に印加される電圧の時間変化を示す。横軸は時間を対数で示しており、縦軸は発光素子の陽極と陰極の間に印加される電圧を示している。劣化に伴う輝度の低下を補うため、発光素子に印加される電圧は増加する。
【0070】
図3(C)に、本発明の発光装置が有する発光素子における、輝度の時間変化を示す。横軸は時間を対数で示しており、縦軸は発光素子の輝度を示している。上記補正によって、発光素子の輝度は一定に保たれる。
【0071】
なお、図3では発光素子の輝度が常に一定になるように補正を行っているが、例えば一定期間毎に補正を行った場合は、発光素子の輝度がある程度低下したところで補正が行われるため、常に輝度が一定になるとは限らない。
【0072】
なお、発光素子の劣化がより進むと、発光素子に印加される電圧は際限なく大きくなる。発光素子に印加される電圧が大きくなりすぎると、発光素子の劣化が早くなり、光らない部分(ダークスポット)の発生を促進してしまう。そこで、本発明においては図4に示すように、発光素子に印加される電圧が、初期値に対してある一定の値(α%)だけ増加したら、補正による電圧の増加を停止し、電圧源から発光素子に供給される電圧を一定に保つようにしても良い。
【0073】
なお、本発明の発光装置の画素は、図2に示した構成に限定されない。本発明の画素は、発光素子に印加される電圧を電圧源によって制御することが可能であれば良い。
【0074】
なお、本発明の発光装置では、電源遮断時に、映像信号用揮発性メモリ121に記憶されているデータを、映像信号用不揮発性メモリ122に記憶されているデータに加算して記憶しておいても良い。これにより、次回の電源投入後、継続して発光素子の発光期間または階調数の累積したデータの収集が行われる。
【0075】
以上のようにして、常時または定期的に映像信号をサンプリングし、各画素の階調数に関する情報の累積したデータを記憶しておくことで、この蓄積したデータとあらかじめ記憶してある輝度の経時変化のデータまたは電流量に対する輝度の変化のデータ等とを比較して、映像信号をそのつど補正し、劣化した発光素子には、劣化していないものと同等の輝度が達成できるように映像信号に補正を加えることが出来る。よって、輝度ムラを生ずることなく、画面の均一性を保つことが出来る。
【0076】
さらに、パネルを作製した後、測定により各画素の発光素子に流れる電流のばらつきを把握し、各画素の階調を一律にするように映像信号を補正することで、劣化が進行する以前に生じていた画素間の輝度ムラを抑えることができる。
【0077】
なお、発光素子の発光期間または階調数を検出するのではなく、ある時点における発光素子の発光の有無のみを検出するようにしても良い。そして、発光の有無の検出回数を増やしていき、全検出回数に占める発光素子が発光していた回数の割合から、発光素子の劣化の度合いを推し量ることが可能である。
【0078】
なお、図1では補正後の映像信号をそのまま信号線駆動回路に入力しているが、信号線駆動回路がアナログの映像信号に対応している場合、図5に示すようにD/A変換回路を設けてデジタルの映像信号をアナログに変換してから入力するようにしても良い。
【0079】
アナログの映像信号を用いて駆動するパネルの場合、映像信号をサンプリングして、各画素の発光素子に流れる電流量を情報として含むデータを得て、該データをもとに劣化の度合いを推し量ることができる。
【0080】
以上は、発光素子としてOLEDを用いたものを例に挙げて説明したが、本発明の発光装置はOLEDに限らず、PDP、FEDなど他の発光素子を用いていても良い。
【0081】
(実施の形態2)
実施の形態1では、各画素の電流量のデータを用いて駆動用TFTの特性のばらつきを把握し、各画素の階調を一律にする例について説明した。発光素子に流れる電流と輝度は比例関係にあるので、発光素子の輝度のバラツキは、流れる電流のバラツキであるとも言える。よって、各画素の電流量のデータの代わりに各画素の輝度のデータを用いて各画素の階調を補正することも可能である。本実施の形態では、各画素の電流量のデータの代わりに各画素の輝度のデータを用いて、各画素の階調を一律にする例について説明する。
【0082】
発光素子の輝度の測定方法は様々である。図19(A)に、輝度計を用いて輝度を測定する例を示す。4000は発光素子が設けられた画素4002を有するパネルであり、各画素4002の輝度を輝度計4001で測定する。
【0083】
図19(B)に、エリアセンサを用いて輝度を測定する例を示す。パネル4003は発光素子が設けられた画素4004を有している。またエリアセンサ4005は、各画素に対応する受光素子4006を有している。そして、パネル4003とエリアセンサ4005とを、各画素4004と受光素子4006とが対応するように重ね合わせることで、各画素の輝度を測定することが可能である。
【0084】
図19(C)に、ラインセンサを用いて輝度を測定する例を示す。パネル4008は発光素子が設けられた画素4009を有している。またラインセンサ4010は、ライン状に配列された受光素子4011を有している。そして、ラインセンサ4010をパネル4008上で走査することで、画素4009と受光素子4011とが対応するように重ね合わせることができ、各画素の輝度を測定することが可能である。
【0085】
各画素の輝度のデータは、画素特性補正データ格納部に記憶される。本実施の形態では、各画素の電流を測定するための電流計を用いる必要がない。映像信号補正回路では、画素特性補正データ格納部に記憶されているデータから、各画素の階調のばらつきを把握し、各画素の階調を一律にするように、映像信号を補正する機能を有する。
【0086】
図20に、映像信号補正回路の構成を一例として示す。図20(A)に、アナログの映像信号を補正する映像信号補正回路のブロック図を示す。映像信号補正回路4100に入力されたアナログの映像信号は、A/D変換回路4101においてデジタルに変換されて、映像信号用メモリ4102に記憶される。演算回路4103では、画素特性補正データ格納部4105に記憶されている各画素の輝度のデータを用いて、映像信号用メモリ4102に記憶されているデジタル化された映像信号を、各画素の輝度が均一になるように補正する。
【0087】
補正された映像信号はD/A変換回路4104においてアナログに変換され、信号線駆動回路に供給される。前記補正後の映像信号によって各画素の駆動用TFTの特性のバラツキに起因する画素間の輝度のバラツキが低減される。
【0088】
具体的には、基準となる輝度を決めておき、該輝度よりも高い輝度の画素は階調数を落とすように、輝度が低い画素は階調数を増やすように、映像信号を補正する。
【0089】
図20(B)に、デジタルの映像信号を補正する映像信号補正回路のブロック図を示す。映像信号補正回路4200に入力されたデジタルの映像信号は、映像信号用メモリ4201に記憶される。演算回路4202では、画素特性補正データ格納部4203に記憶されている各画素の輝度のデータを用いて、映像信号用メモリ4201に記憶されているデジタルの映像信号を、各画素の輝度が均一になるように補正する。
【0090】
補正された映像信号は信号線駆動回路に供給される。前記補正後の映像信号によって各画素の駆動用TFTの特性のバラツキに起因する画素間の輝度のバラツキが低減される。
【0091】
具体的には、基準となる輝度を決めておき、該輝度よりも高い輝度の画素は階調数を落とすように、輝度が低い画素は階調数を増やすように、映像信号を補正する。
【0092】
なお、どの輝度を基準として補正するかは、設計者が適宜設定することができる。例えば全ての画素、または不規則に選んだ幾つかの画素の輝度の平均値を基準としても良いし、最も高い、または低い輝度を基準としても良いし、予め計算により定められた輝度を基準としても良い。どの輝度を基準とするかによって、別途基準となる輝度のデータを記憶しておくメモリを設けるようにしても良い。
【0093】
また輝度の測定は、ある特定の1つの階調を情報として有する映像信号を用いて行なっても良いし、複数のまたは全部の各階調を情報として有する映像信号を用いて、各階調ごとに輝度の測定を行なっても良い。前者の場合、演算回路において、定められた階調数を該輝度のデータに従って単純に加算または減算することで、映像信号を補正することができる。よって、輝度の測定がより容易になり、画素特性補正データ格納部として用いるメモリの容量を抑えることができる。また後者の場合、映像信号と輝度との関係をより正確に把握することができるので、各画素の階調をより一律にすることができる。
【0094】
(実施の形態3)
実施の形態1においては、電圧補正回路118及び映像信号補正回路119の両方で、あらかじめ劣化特性補正データ格納部117に記憶された輝度の経時変化のデータまたは電流量に対する輝度の変化のデータ等と、映像信号用不揮発性メモリ122に記憶された各画素の階調数に関する情報の累積したデータとを比較し、各画素の劣化の程度を把握する例について説明した。本実施の形態では実施の形態1とは異なる構成について説明する。
【0095】
図21に本実施の形態の構成を示す。映像信号補正回路119においては、電圧補正回路118で得られた各画素の劣化の程度に関するデータを用いて映像信号の補正を行っている。
【0096】
上記構成によって、映像信号補正回路119において、あらかじめ劣化特性補正データ117に記憶された輝度の経時変化のデータまたは電流量に対する輝度の変化のデータ等と、各画素の階調数に関する情報の累積したデータとを比較して各画素の劣化の程度を把握する処理を省略することが出来、補正回路の動作効率を向上させることができる。
【実施例】
以下に本発明の実施例について記述する。
【0097】
(実施例1)
本実施例では、本発明の生産システムの流れについて説明する。なお、補正回路をパネル上に画素部と共に作りこんでしまう場合と、別途補正回路を別基板上に作製し、後でパネルに実装する方法とがある。
【0098】
図6に、補正回路をパネルに作り込んだ場合の、本発明の生産システムのフローチャートを示す。この場合、補正回路はパネルの一部と見なすことができる。補正回路を含んだパネルが完成した後、各画素の発光素子を順に点灯させ、発光素子に流れる電流を測定する。測定した電流値は各画素の駆動用TFTの特性のばらつきを情報として含んでいる。そして測定された電流値を情報として含んでいるデータ(以下、特性補正データと呼ぶ)を、画素用揮発性メモリに順に欠き込んでいく。
【0099】
なお、電流値を情報として含んでいるデータとは、電流の値そのものでなくともよく、画素間の電流値の相対的なばらつきを何らかの形で含んでいる情報であれば良い。
【0100】
そして、画素用揮発性メモリへの特性補正データの書き込みがある程度終了したら、該特性補正データを、画素用揮発性メモリから補正回路へ書き込む。具体的には補正回路内の、不揮発性メモリで形成された画素特性補正データ格納部に書き込む。
【0101】
画素特性補正データ格納部への特性補正データの書き込みが終了したら、画素用揮発性メモリは不要となり、実装しておくとパネルの小型化を妨げるので、切り離してしまうのが望ましい。
【0102】
一方、発光素子に用いられる電界発光層の材料や層の構成が決定したら、該発光素子の特性のデータベースを作成する。発光素子は色によって電界発光層に用いる電界発光材料が異なる場合がある。異なる電界発光材料を用いていたり、電界発光層の構造が異なる場合は、各構成毎に発光素子の特性のデータベースを作成するのが望ましい。
【0103】
発光素子の特性とは、具体的には発光素子の発光期間(時間)に対する輝度の値、または発光素子に流れる電流量に対する輝度の値を用いることができる。なおこれらの特性に限定されず、映像信号と照らし合わせることで、各画素の劣化による輝度の低下を推測することができるならば、どのような特性でも用いることができる。
【0104】
なお、これらの発光素子の特性のデータベースは、パネルを作っているメーカにおいて作成しても良いし、既存のデータベースを取得し、用いるようにしても良い。これらの発光素子の特性に関するデータは、劣化特性補正データとして、補正回路に格納される。具体的には、補正回路が有する不揮発性メモリから形成される劣化特性補正データ格納部に記憶しておく。
【0105】
そして、発光装置が完成すると、製品として出荷され、エンドユーザーによって使用可能な状態となる。製品として完成するまでの流れが、本発明の生産システムに含まれる。
【0106】
エンドユーザーにより発光装置が使用されると、画素特性補正データ格納部内の特性補正データを参照して映像信号が補正され、駆動用TFTの特性のばらつきによって生じる画素間の輝度むらが常に補正される。
【0107】
そして、映像信号をモニターすることで、各画素における発光素子の発光期間または電流量等の、劣化の度合いを推測することができるデータを蓄積していく。そして、劣化の度合いを推測することができる蓄積されたデータと、劣化特性補正データ格納部の劣化特性補正データとから、各画素の発光素子の劣化の度合いを推測し、発光素子の劣化のばらつきによって生じる画素間の輝度むらが補正されるように、映像信号を補正する。
【0108】
次に図7を用いて、別途補正回路を作製し、後でパネルに実装する場合の、本発明の生産システムのフローチャートを示す。まずパネルが完成した後、各画素の発光素子を順に点灯させ、発光素子に流れる電流を測定することで得られる特性補正データを、画素用揮発性メモリに順に欠き込んでいく。
【0109】
一方で、パネルとは別に補正回路を作製する。
【0110】
そして、画素用揮発性メモリへの特性補正データの書き込みがある程度終了したら、該特性補正データを、画素用揮発性メモリから補正回路へ書き込む。具体的には補正回路内の、不揮発性メモリで形成された画素特性補正データ格納部に書き込む。
【0111】
画素特性補正データ格納部への特性補正データの書き込みが終了したら、画素用揮発性メモリは不要となり、実装しておくとパネルの小型化を妨げるので、切り離してしまうのが望ましい。
【0112】
一方、発光素子の特性のデータベースを作成する。発光素子の特性のデータベースは、パネルを作っているメーカにおいて作成しても良いし、既存のデータベースを取得し、用いるようにしても良い。これらの発光素子の特性に関するデータは、劣化特性補正データとして、補正回路に格納される。具体的には、補正回路が有する不揮発性メモリから形成される劣化特性補正データ格納部に記憶しておく。
【0113】
そして、補正回路をパネルに実装する。なお、補正回路のパネルへの実装は、劣化特性補正データを格納する前でも良いし、画素特性補正データを格納する前でも良い。
【0114】
そして、発光装置が完成すると、製品として出荷され、エンドユーザーによって使用可能な状態となる。製品として完成するまでの流れが、本発明の生産システムに含まれる。
【0115】
なお、補正回路を別途作製することで、発光装置の歩留りを高めることができる。また、パネル内に作り込むことで、発光装置の大きさを抑えることができる。
【0116】
(実施例2)
本実施例では、本発明の発光装置の補正回路における、映像信号の補正方法について説明する。
【0117】
劣化した発光素子の輝度を、映像信号で補正する方法の1つとして、入力される映像信号にある補正値を加算し、実質的に数階調上の信号に変換することによって、劣化前と同等の輝度を得る方法が挙げられる。これを回路設計で最も簡単に実現するには、上乗せ用の階調を処理出来るだけの回路をあらかじめ用意しておけばよい。
【0118】
具体的には、例えば本発明の劣化補正機能を有する6ビットデジタル階調(64階調)仕様の発光装置の場合、補正を行うための上乗せ用として1ビット分の処理能力を追加し、実質7ビットデジタル階調(128階調)として設計、作成し、通常の動作においては、下位6ビットを使用して動作させる。そして、発光素子に劣化が生じた場合には、通常の映像信号に補正値を加算し、その加算分の信号処理は、前述の上乗せ用1ビットを用いて行う。この場合、MSB(Most Significant Bit:最上位ビット)は信号補正用としてのみ用いられ、実際の表示階調は6ビットである。
【0119】
本実施例は、実施例1と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0120】
(実施例3)
本実施例においては、実施例2とは異なった映像信号の補正方法について説明する。
【0121】
図8(A)は、画素部の一部を拡大した図であり、複数の画素が配置されている。図8(A)は、エンドユーザーによる使用が開始された直後の画素の様子を示しており、駆動用TFTの特性のばらつきによって生じる画素間の輝度むらは解消された状態である。
【0122】
そして、使用を重ねるにつれて、発光素子の劣化の度合いが画素間でばらつき、輝度むらが生じる。この状態を図8(B)に示す。ここで、画素201〜203の3画素について考える。画素201は、3つの画素のうち最も劣化が進んでいない画素であり、画素202は画素201よりも劣化が進んでおり、画素203は最も劣化が進んでいると仮定する。
【0123】
このとき、劣化が進んでいる画素ほど、輝度の低下も大きい。よって、輝度の補正を行わないと、ある中間調を表示したときに、図8(B)に示すように輝度ムラが生ずる。画素201の輝度に対し、画素202の輝度は低くなり、さらに画素203の輝度は低くなる。
【0124】
次に、実際の補正動作について説明する。発光素子の発光期間または階調数の累積したデータと、劣化に伴う輝度低下との関係をあらかじめ測定しておく。なお、発光期間または階調数の累積したデータと、劣化に伴う発光素子の輝度低下は、必ずしも単調であるとは限らない。発光期間または階調数の累積したデータに対する発光素子の劣化の度合いを、予め劣化特性補正データ格納部に記憶しておく。
【0125】
電圧補正回路118は、劣化特性補正データ格納部117に記憶されたデータに基づき、電圧源105から供給される電圧の補正量を決める。電圧の補正量は、基準となる画素における発光期間または階調数の累積したデータをもとに定める。例えば最も劣化が進んでいる画素203を基準とすると、画素203は所望の階調が得られるが、画素201、202においては過剰の電圧が供給されることになるので、映像信号の補正が必要となる。よって、映像信号補正回路119では、劣化が一番著しい特定の画素の劣化の度合いに合わせて、所望の階調数が得られるように入力された映像信号の補正を行う。具体的には、基準となる画素とその他の画素とで、発光期間または階調数の累積したデータを比較し、その階調数の差を算出し、階調数の差を補うように映像信号を補正する。
【0126】
映像信号補正回路119においては、映像信号の入力と、各画素の発光期間または階調数の累積したデータとを照らし合わせ、各々の映像信号の補正値を決定する。
【0127】
例えば画素203を基準として補正を行う場合、画素201、202は画素203と劣化の度合いが異なるため、映像信号による階調数の補正が必要となる。画素201は、その発光期間または階調数の累積したデータから、画素202に比べて画素203との劣化の進み具合の差が大きいと予測されるため、画素202よりも大幅な階調数の補正がなされる。
【0128】
図8(C)に、基準となる画素との、発光期間または階調数の累積したデータの差と、映像信号によって補正される階調数の関係を示す。なお、発光期間または階調数の累積したデータと、劣化に伴う発光素子の輝度低下は必ずしも単調であるとは限らなので、映像信号の補正により加算される階調数も、発光期間または階調数の累積したデータに対して必ずしも単調であるとは限らない。以上のように、加算処理による補正によって、均一な輝度の画面を得ることが出来る。
【0129】
本発明の発光装置において、映像信号の各ビットに対応する発光素子の発光する期間(Ts)の長さと階調の関係を、図9を用いて説明する。図9では映像信号が3ビットの場合を例に挙げ、0〜7までの8階調を表示する場合の、1フレーム期間に出現する発光期間の長さを示す。
【0130】
3ビットの映像信号の各ビットは、3つの発光期間Ts1〜Ts3にそれぞれ対応している。Ts1:Ts2:Ts3=22:2:1で表される。なお本実施例では映像信号が3ビットの場合について説明しているが、ビット数はこれに限定されない。例えばnビットの映像信号を用いる場合、発光期間の長さの比は、Ts1:Ts2:…:Ts(n−1):Tsn=2n-1:2n-2:…:2:1で表される。
【0131】
1フレーム期間に出現する、発光している発光期間の長さの総和によって、階調数が決まる。例えば全ての発光期間において発光素子が発光している場合は、階調数が7になる。全ての発光期間において発光素子が発光していない場合は、階調数が0になる。
【0132】
そして、例えば画素201、202、203に階調数3を表示させようとして電圧を補正した結果、画素203においては階調数3が得られたが、画素201においては階調数5、画素202においては階調数4が表示されてしまうと仮定する。この場合、画素201においては階調数が2つ高くなっており、画素202においては階調数が1つ高くなっていることになる。
【0133】
よって、映像信号補正回路によって映像信号を補正し、画素201においては所望の階調数3よりも2つ低い階調数1の補正済みの映像信号を入力し、Ts3のみ発光素子が発光するようにする。また、映像信号補正回路によって映像信号を補正し、画素202においては所望の階調数3よりも1つ低い階調数2の補正済みの映像信号を入力し、Ts2のみ発光素子が発光するようにする。
【0134】
なお、本実施例では、最も劣化の著しい画素を基準として補正を行った例について示したが、本発明はこの構成に限定されない。基準とする画素は設計者が適宜設定することができ、該基準となる画素と階調数が一致するように、映像信号を適宜補正するようにすれば良い。
【0135】
最も劣化の小さい画素を基準とする場合、映像信号は加算処理によって補正されており、白表示における補正が利かない(具体的には、例えば6ビット映像信号として、"111111"が入力された場合、これ以上の加算が出来ない)という欠点がある。また、最も劣化が著しい画素を基準とする場合、映像信号は減算処理によって補正されており、加算処理による補正とは逆に、補正の利かない範囲が黒表示の範囲であるため、ほとんど影響がない(具体的には、例えば6ビット映像信号として、"000000"が入力された場合、これ以上の減算を行う必要なく、通常の発光素子と劣化した発光素子との間で正確な黒表示(単に発光素子を非点灯状態としておけばよい)が可能である。また、黒近辺の数階調も、表示装置の対応ビット数がある程度高ければほとんど問題とならないという特徴がある。両者とも、多階調化に有利な方法である。
【0136】
また例えば、ある階調を境界として、加算処理と減算処理の両方の補正方法を併用することで、双方のデメリットを補うことも有効な手段といえる。
【0137】
なお発光期間の補正と、発光素子に流れる電流の大きさの補正とを組み合わせて階調を補正することも可能である。
【0138】
本実施例は、実施例1と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0139】
(実施例4)
本実施例では、本発明の発光装置が有する信号線駆動回路及び走査線駆動回路の構成について説明する。
【0140】
図10に本実施例の発光装置の駆動回路のブロック図を示す。図10(A)はデジタルの映像信号を処理する信号線駆動回路601であり、シフトレジスタ602、ラッチA603、ラッチB604を有している。
【0141】
信号線駆動回路601において、シフトレジスタ602にクロック信号(CLK)およびスタートパルス(SP)が入力される。シフトレジスタ602は、これらのクロック信号(CLK)およびスタートパルス(SP)に基づきタイミング信号を順に発生させ、バッファ等(図示せず)を通して後段の回路へタイミング信号を順次入力する。
【0142】
シフトレジスタ602からのタイミング信号は、バッファ等によって緩衝増幅される。タイミング信号が入力される配線には、多くの回路あるいは素子が接続されているために負荷容量(寄生容量)が大きい。この負荷容量が大きいために生ずるタイミング信号の立ち上がりまたは立ち下がりの”鈍り”を防ぐために、このバッファが設けられる。なおバッファは必ずしも設ける必要はない。
【0143】
バッファによって緩衝増幅されたタイミング信号は、ラッチA603に入力される。ラッチA603は、補正回路において補正された補正後映像信号を処理する複数のステージのラッチを有している。ラッチA603は、前記タイミング信号が入力されると、補正回路から入力される補正後映像信号を順次取り込み、保持する。
【0144】
なお、ラッチA603に映像信号を取り込む際に、ラッチA603が有する複数のステージのラッチに、順に映像信号を入力しても良い。しかし本発明はこの構成に限定されない。ラッチA603が有する複数のステージのラッチをいくつかのグループに分け、各グループごとに並行して同時に映像信号を入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。なおこのときの1つのグループに含まれるステージの数を分割数と呼ぶ。例えば4つのステージごとにラッチをグループに分けた場合、4分割で分割駆動すると言う。
【0145】
ラッチA603の全てのステージのラッチに映像信号の書き込みが一通り終了するまでの時間を、ライン期間と呼ぶ。実際には、上記ライン期間に水平帰線期間が加えられた期間をライン期間に含むことがある。
【0146】
1ライン期間が終了すると、ラッチB604にラッチシグナル(Latch Signal)が入力される。この瞬間、ラッチA603に書き込まれ保持されている映像信号は、ラッチB604に一斉に送出され、ラッチB604の全ステージのラッチに書き込まれ、保持される。
【0147】
映像信号をラッチB604に送出し終えたラッチA603には、シフトレジスタ602からのタイミング信号に基づき、映像信号の書き込みが順次行われる。この2順目の1ライン期間中には、ラッチB604に書き込まれ、保持されている映像信号が信号線に入力される。
【0148】
なお、シフトレジスタの代わりにデコーダ回路等の別の回路を用いて、ラッチ回路に順に映像信号を書きこむようにしても良い。
【0149】
図10(B)は走査線駆動回路の構成を示すブロック図である。走査線駆動回路605は、それぞれシフトレジスタ606、バッファ607を有している。また場合によってはレベルシフタを有していても良い。
【0150】
走査線駆動回路605において、シフトレジスタ606からのタイミング信号がバッファ607に入力され、対応する走査線に入力される。走査線には、1ライン分の画素の、スイッチング素子として機能するTFTのゲートが接続されている。そして、1ライン分の画素のTFTを一斉にONにしなくてはならないので、バッファは大きな電流を流すことが可能なものが用いられる。
【0151】
なお、シフトレジスタの代わりにデコーダ回路等の別の回路を用いて、ゲート信号を選択し、タイミング信号を供給するようにしても良い。
【0152】
次に、アナログの映像信号を処理する信号線駆動回路の構成について説明する。
【0153】
図11に、アナログの映像信号を処理する信号線駆動回路のブロック図を示す。信号線駆動回路610は、シフトレジスタ611、レベルシフタ612、サンプリング回路613を有している。なお図11では、レベルシフタ612をシフトレジスタ611とサンプリング回路613の間に設けているが、シフトレジスタ611の中にレベルシフタ612が組み込まれている構成にしても良い。
【0154】
クロック信号(CLK)、スタートパルス信号(SP)がシフトレジスタ611に供給されると、シフトレジスタ611では映像信号をサンプリングするタイミングを制御するための、タイミング信号を生成する。生成されたタイミング信号は、レベルシフタ612に供給される。レベルシフタ612では供給されたタイミング信号の電圧の振幅を増幅する。
【0155】
レベルシフタ612において増幅されたタイミング信号は、サンプリング回路613に入力される。そして補正回路において補正された映像信号は、サンプリング回路613に入力されたタイミング信号に同期してサンプリングされ、信号線を介して画素部に入力される。
【0156】
本発明において用いられる駆動回路は、本実施例で示した構成に限定されない。本実施例の構成は、実施例1〜3と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0157】
(実施例5)
補正回路を画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路と同じ基板に形成する場合、部品点数の大幅削減による低コスト化、省スペース化、高速駆動を実現することができる。一方、補正回路が画素部とは異なる基板に形成する場合、発光装置に供給された映像信号が補正回路において補正された後に、FPCを介して画素部と同じ基板に形成された信号線駆動回路に入力される。このような方法によるメリットとしては、補正回路のユニット化による互換性があり、一般的なパネルを、そのまま用いることが出来るというのが挙げられる。
【0158】
補正回路を画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路と同一の基板に一体形成した、本発明の発光装置の構成を、図12に示す。基板401上に、信号線駆動回路402、走査線駆動回路403、画素部404、FPC406及び補正回路407が一体形成されている。なお、図12では、各回路のレイアウトを明確にするために素子基板のみを示しているが、実際は発光素子が大気に曝されないように、カバー材で封止されている。
【0159】
また、基板上のレイアウトは図の例に限定されないが、信号線等の配置、配線長等を考慮しつつ、ブロックごとに近接するように配置するのが望ましい。
【0160】
映像信号は、外部の映像ソースからFPC406を介して補正回路407内の映像信号補正回路に入力される。その後、補正が行われた補正済み映像信号が信号線駆動回路402に入力される。
【0161】
一方、補正回路内の電圧補正回路において、電圧源から出力される電圧量が補正される。なお、本実施例では、補正回路が有する電圧源から出力される電圧の高さを電圧補正回路において補正しているが、本実施例はこの構成に限定されない。発光素子に印加される電圧の高さを制御する電圧源は、必ずしも補正回路内に設けられている必要はない。
【0162】
図12に示した例では、FPC406と信号線駆動回路402との間に補正回路407を配置しており、制御信号の引き回しが容易となっている。
【0163】
次に、別途形成された補正回路を、ワイヤボンディング法、COG(チップ・オン・グラス)法等の手段によってパネルに実装する場合の、本発明の発光装置の構成について説明する。
【0164】
図13に本実施例の発光装置の外観図を示す。基板420上に設けられた画素部421と、信号線駆動回路422と、第1及び第2の走査線駆動回路423とを囲むようにして、シール材424が設けられている。また画素部421と、信号線駆動回路422と、第1及び第2の走査線駆動回路423との上にカバー材425が設けられている。よって画素部421と、信号線駆動回路422と、第1及び第2の走査線駆動回路423とは、基板420とシール材424とカバー材425とによって、充填材(図示せず)と共に密封されている。
【0165】
カバー材425の基板420側の面に凹部426を設けて吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質を配置する。
【0166】
基板420上に引き回されている配線(引き回し配線)は、シール材424と基板420との間を通り、FPC427を介して発光装置の外部の回路または素子に接続されている。
【0167】
本発明の発光装置が有する補正回路は、基板420とは異なる基板(以下、チップと呼ぶ)428に形成され、COG(チップ・オン・グラス)法等の手段によって基板420上に取り付けられ、基板420上に形成された電源線及び陰極(図示せず)に電気的に接続されている。
【0168】
補正回路が形成されたチップ428を、ワイヤボンディング法、COG法等により基板420上に取り付けることで、発光装置が1枚の基板で構成することができ、装置自体がコンパクトになり、機械的強度も上がる。
【0169】
なお、基板上にチップを接続する方法に関しては、公知の方法を用いて行うことが可能である。また、補正回路以外の回路及び素子を、基板420上に取りつけても良い。
【0170】
本実施例は、実施例1〜実施例4と組み合わせて実施することが可能である。
【0171】
(実施例6)
本実施例では、本発明の発光装置が有する画素の構成について、図14に示した回路図を用いて説明する。
【0172】
本実施例の画素800の回路図を図14に示す。画素800は信号線Si(S1〜Sxのうちの1つ)、電圧源に接続された電源線Vi(V1〜Vxのうちの1つ)、第1走査線Gaj(Ga1〜Gayのうちの1つ)、第2走査線Gej(Ge1〜Geyのうちの1つ)を有している。
【0173】
また画素800は、スイッチング用TFT803、駆動用TFT804、消去用TFT805と、保持容量801と、発光素子802とを有している。スイッチング用TFT803のゲートは、第1走査線Gajに接続されている。スイッチング用TFT803のソースとドレインは、一方が信号線Siに、もう一方が駆動用TFT804のゲートに接続されている。
【0174】
消去用TFT805のゲートは第2走査線Gejに接続されている。消去用TFT805のソースとドレインは、一方は電源線Viに、もう一方は駆動用TFT804のゲートに接続されている。
【0175】
保持容量801が有する2つの電極は、一方は電源線Viに、もう一方が駆動用TFT804のゲートに接続されている。保持容量801はスイッチング用TFT803が非選択状態(オフ状態)にある時、駆動用TFT804のゲート電圧を保持するために設けられている。なお本実施例では保持容量801を設ける構成を示したが、本発明はこの構成に限定されず、保持容量801を設けなくても良い。
【0176】
駆動用TFT804のソースとドレインは、一方は電源線Viに、もう一方は発光素子802が有する画素電極に接続されている。
【0177】
発光素子801は陽極と陰極と、陽極と陰極との間に設けられた電界発光層とからなる。陽極が駆動用TFT804のソースまたはドレインと接続している場合、陽極が画素電極、陰極が対向電極となる。逆に陰極が駆動用TFT804のソースまたはドレインと接続している場合、陰極が画素電極、陽極が対向電極となる。
【0178】
電源線Viに与えられる電圧は、補正回路が有する電圧補正回路において補正される。また、信号線Siに入力される映像信号は、補正回路が有する映像信号補正回路において補正される。
【0179】
スイッチング用TFT803、駆動用TFT804、消去用TFT805は、nチャネル型TFTでもpチャネル型TFTでもどちらでも用いることができる。またスイッチング用TFT803、駆動用TFT804、消去用TFT805は、シングルゲート構造ではなく、ダブルゲート構造、やトリプルゲート構造などのマルチゲート構造を有していても良い。
【0180】
(実施例7)
本実施例では、本発明の発光装置が有する画素の構成について、図15に示した回路図を用いて説明する。
【0181】
本実施例の画素900の回路図を図15に示す。画素900は信号線Si(S1〜Sxのうちの1つ)、電圧源に接続された電源線Vi(V1〜Vxのうちの1つ)、第1走査線Gaj(Ga1〜Gayのうちの1つ)、第2走査線Gej(Ge1〜Geyのうちの1つ)を有している。
【0182】
また画素900はスイッチング用TFT901と、駆動用TFT902と、TFTと容量を用いて形成される電荷蓄積部903と、保持容量904と、発光素子911とを有している。
【0183】
電荷蓄積部903はTFTと容量を用いた昇圧回路で形成されており、本実施例では3つのnチャネル型TFT905、906、910と、昇圧回路用容量907、908を有している。なおここで示す昇圧回路はほんの一例であり、本実施例はこの昇圧回路に限定されない。
【0184】
本実施例では、nチャネル型TFT906のゲートとドレインには、共に電源供給線Viの電源電圧Vddが供給されている。なおVdd>Gndである。またnチャネル型TFT905のゲートとドレインは、共にnチャネル型TFT906のソースに接続されている。容量908が有する2つの容量用電極は、1つはnチャネル型TFT906のソースに接続されており、もう1つにはクロック信号CLKが供給されている。また、容量907が有する2つの容量用電極は、1つはnチャネル型TFT905のソースに接続されており、もう1つにはGndにおとされている。駆動用TFT902がオンのとき、nチャネル型TFT905のソースの電圧が、スイッチング素子であるnチャネル型TFT910を介して発光素子911の画素電極に与えられる。
【0185】
クロック信号がVddとGndの2値の電圧を有しているとする。まずクロック信号の電圧がGndのとき、容量908の2つの電極には、一方に電源供給線の電圧Vdd、もう一方にクロック信号の電圧Gndが印加され、電荷C1が蓄積される。
【0186】
一方、容量907の2つの電極間には、一方に電源供給線の電圧Vddが、もう一方にはクロック信号の電圧Gndが印加され、電荷C2が蓄積される。
【0187】
次に、クロック信号の電圧がGndからVddに上がると、電荷保存則に従って、容量908の電荷の一部が容量907に蓄積される。そして、駆動用TFT902がスイッチング用TFTを介して入力された映像信号によりオンになると、容量907に蓄積された電荷は、スイッチング素子であるnチャネル型TFT910を介して発光素子911に与えられる。なお、電荷蓄積部903に設けられたnチャネル型TFT910は、駆動用TFT902と発光素子911との間のスイッチングを制御するように接続されていても良い。
【0188】
発光素子の電界発光層が全く劣化していない状態だと、容量907に蓄積された電荷は全て発光素子に与えられる。しかし発光素子が劣化していると、容量907と発光素子911とが並列に接続されているので、劣化により増加した発光素子の閾値分の電荷が、容量907に蓄積されて残った状態になる。
【0189】
そして、nチャネル型TFT910がオフになり、再び容量907に電荷が蓄積されると、劣化により増加した発光素子の閾値分の電荷が上乗せして加算される。よって、次に容量907から発光素子に与えられる電荷を、発光素子の劣化に関わらず一定に保つことができる。
【0190】
本実施例は、実施例1〜6と組み合わせて実施することができる。
【0191】
(実施例8)
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
【0192】
本発明の発光装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図16に示す。
【0193】
図16(A)は表示装置であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明の発光装置は表示部2003に用いることができる。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【0194】
図16(B)はデジタルスチルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。本発明の発光装置を表示部2102に用いることで、本発明のデジタルスチルカメラが完成する。
【0195】
図16(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明の発光装置を表示部2203に用いることで、本発明のノート型パーソナルコンピュータが完成する。
【0196】
図16(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明の発光装置を表示部2302に用いることで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
【0197】
図16(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示する。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明の発光装置を表示部A、B2403、2404に用いることで、本発明の画像再生装置が完成する。
【0198】
図16(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明の発光装置を表示部2502に用いることで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
【0199】
図16(G)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609、接眼部2610等を含む。本発明の発光装置を表示部2602に用いることで、本発明のビデオカメラが完成する。
【0200】
ここで図16(H)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。なお、表示部2703は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。本発明の発光装置を表示部2703に用いることで、本発明の携帯電話が完成する。
【0201】
なお、将来的に電界発光材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【0202】
また、上記電子機器はインターネットやCATV(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。電界発光材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【0203】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【0204】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜11に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。
【発明の効果】
本発明によって、電界発光層の劣化や、画素間のTFT特性のばらつきによる輝度むらを抑えることができ、なおかつ画面全体の輝度の低下を抑えることができる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の発光装置のブロック図。
【図2】 本発明の発光装置の画素部回路図及びタイミングチャート。
【図3】 本発明の発光装置における、発光素子の電圧と輝度の経時変化を示す図。
【図4】 本発明の発光装置における、発光素子の電圧の経時変化を示す図。
【図5】 本発明の発光装置のブロック図。
【図6】 本発明の生産システムのフローチャートブロック図。
【図7】 本発明の生産システムのフローチャートブロック図。
【図8】 加算処理による補正方法を示した図。
【図9】 階調数と発光期間の関係を示す図。
【図10】 本発明の発光装置の駆動回路のブロック図。
【図11】 本発明の発光装置の信号線駆動回路のブロック図。
【図12】 本発明の発光装置の素子基板の上面図。
【図13】 本発明の発光装置の上面図。
【図14】 本発明の発光装置の画素回路図。
【図15】 本発明の発光装置の画素回路図。
【図16】 本発明の発光装置を用いた電子機器の図。
【図17】 劣化による発光素子の輝度の変化を示す図。
【図18】 一般的な発光装置の画素回路図。
【図19】 輝度の測定方法を示す図。
【図20】 映像信号補正回路の構成を示す図。
【図21】 本発明の発光装置のブロック図。
Claims (11)
- 映像信号により画像を表示する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に印加される電圧を制御する電圧源と、
前記複数の発光素子のそれぞれの間の相対的な輝度の差を、情報として含む第1のデータが記憶された第1の記憶手段と、
前記発光素子が発光したときの階調数の累積値に対する、前記発光素子の輝度の変化を、情報として含む第2のデータが記憶された第2の記憶手段と、
前記映像信号から前記複数の発光素子のそれぞれが発光したときの階調数の累積値を検出する手段と、
前記検出された前記複数の発光素子のそれぞれの階調数の累積値と、前記第2のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの劣化による輝度の低下を推測し、前記複数の発光素子のうちの一の発光素子の輝度を初期値に戻すように、前記電圧源から前記複数の発光素子に供給される電圧を補正する手段と、
前記第1のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの間の輝度の差をうめるように、なおかつ、前記一の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量と、前記一の発光素子以外の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量との差をうめるように、前記映像信号を補正する手段と、を有することを特徴とする発光装置。 - 映像信号により画像を表示する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に印加される電圧を制御する電圧源と、
前記複数の発光素子のそれぞれの間の相対的な輝度の差を、情報として含む第1のデータが記憶された第1の記憶手段と、
前記発光素子の発光期間の累積値に対する、前記発光素子の輝度の変化を、情報として含む第2のデータが記憶された第2の記憶手段と、
前記映像信号から前記複数の発光素子のそれぞれの発光期間の累積値を検出する手段と、
前記検出された前記複数の発光素子のそれぞれの発光期間の累積値と、前記第2のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの劣化による輝度の低下を推測し、前記複数の発光素子のうちの一の発光素子の輝度を初期値に戻すように、前記電圧源から前記複数の発光素子に供給される電圧を補正する手段と、
前記第1のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの間の輝度の差をうめるように、なおかつ、前記一の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量と、前記一の発光素子以外の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量との差をうめるように、前記映像信号を補正する手段と、を有することを特徴とする発光装置。 - 映像信号により画像を表示する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に印加される電圧を制御する電圧源と、
前記複数の発光素子のそれぞれの間の相対的な輝度の差を、情報として含む第1のデータが記憶された第1の記憶手段と、
前記発光素子に流れる電流値の累積値に対する、前記発光素子の輝度の変化を、情報として含む第2のデータが記憶された第2の記憶手段と、
前記映像信号から前記複数の発光素子のそれぞれの電流値の累積値を検出する手段と、
前記検出された前記複数の発光素子のそれぞれの電流値の累積値と、前記第2のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの劣化による輝度の低下を推測し、前記複数の発光素子のうちの一の発光素子の輝度を初期値に戻すように、前記電圧源から前記複数の発光素子に供給される電圧を補正する手段と、
前記第1のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの間の輝度の差をうめるように、なおかつ、前記一の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量と、前記一の発光素子以外の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量との差をうめるように、前記映像信号を補正する手段と、を有することを特徴とする発光装置。 - 映像信号により画像を表示する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に印加される電圧を制御する電圧源と、
前記複数の発光素子のそれぞれの間の相対的な輝度の差を、情報として含む第1のデータが記憶された第1の記憶手段と、
前記発光素子の輝度の変化を、情報として含む第2のデータが記憶された第2の記憶手段と、
前記映像信号を複数回サンプリングすることにより、前記複数の発光素子のそれぞれの発光の有無を検出する手段と、
前記複数回のうち、前記複数の発光素子のそれぞれが発光した回数の割合と、前記第2のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの劣化による輝度の低下を推測し、前記複数の発光素子のうちの一の発光素子の輝度を初期値に戻すように、前記電圧源から前記複数の発光素子に供給される電圧を補正する手段と、
前記第1のデータを用いて、前記複数の発光素子のそれぞれの間の輝度の差をうめるように、なおかつ、前記一の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量と、前記一の発光素子以外の発光素子の前記推測により得られた輝度の低下量との差をうめるように、前記映像信号を補正する手段と、を有することを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記映像信号を補正する手段は、前記映像信号のビット数をm(mは整数)増加させて、前記映像信号を補正することを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項において、
前記第1の記憶手段または前記第2の記憶手段は、不揮発性メモリであることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか1項において、
前記電圧を補正する手段により、前記一の発光素子の輝度の変化量の、前記初期値に対する割合が一定の値に達したときに、前記電圧源から前記複数の発光素子に供給される電圧の補正を停止されることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか1項において、
前記複数の発光素子のそれぞれに接続された複数のトランジスタを有することを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか1項において、
前記複数の発光素子のそれぞれの発光期間の長さにより画像を表示することを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項において、
前記一の発光素子は、劣化の度合いが最も高い発光素子であることを特徴とする発光装置。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の前記発光装置を用いた電子機器。
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