JP5010949B2 - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Description

本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、特に有機ＥＬ素子の発光特性が動作時間ともに変化することを補正する表示技術に関する。

従来表示装置の主流はＣＲＴであったが、これに替わって、フラットデスプレイ装置である、液晶表示装置、プラズマ表示装置等が実用化され、需要が増大している。さらにこれらの表示装置に加え、有機エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置（以下有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）という）や、フィールドエミッションを利用する電子源をマトリクス状に配置して、陽極に配置された蛍光体を光らすことによって画像を形成する表示装置（ＦＥＤ表示装置）の開発、実用化も進んでいる。

有機ＥＬ表示装置は（１）液晶と比較して自発光型であるので、バックライトが不要である、（２）発光に必要な電圧が１０Ｖ以下と低く、消費電力を小さくできる可能性がある、（３）プラズマ表示装置やＦＥＤ表示装置と比較して、真空構造が不要であり、軽量化、薄型化に適している、（４）応答時間が数マイクロ秒と短く、動画特性がすぐれている、（５）視野角が１７０度以上と広い、等の特徴がある。

有機ＥＬ表示装置は上記のような特徴があるが、問題点のひとつとして、有機ＥＬ発光素子（以後ＯＬＥＤ素子という）は動作時間とともに発光特性が変化するという現象がある。さらにこのＯＬＥＤの特性変化は特定の画像を長時間表示した場合に、その画像の部分のみの特性が劣化するいわゆる「焼き付き」となって現れることがある。この焼き付きの現象は画面全体の輝度が徐々に小さくなる場合に比べて非常に目立つ。この焼き付きを目立たなくするには全ての画像のＯＬＥＤ素子の特性を検出して、その結果をホストから入力される入力信号にフィードバックする必要がある。

ＯＬＥＤ素子の特性変化はＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性の変化となって現れる。すなわち、動作時間とともに、同じ電圧を印加しても流れる電流が小さくなる。なお、この動作時間は寿命特性のように、長時間の劣化の場合にもあてはまるし、焼き付きのように比較的短時間の場合にもあてはまる。この現象を図２０に示す。図２０の横軸はＯＬＥＤ素子に印加する電圧で、縦軸はＯＬＥＤ素子に流れる電流である。曲線ＡはＯＬＥＤ素子の初期特性である。曲線ＢはＯＬＥＤ素子の時間経過後の特性である。ＯＬＥＤ素子の発光はＯＬＥＤ素子を流れる電流に比例すると考えてよいから、時間経過とともに同じ電圧を印加してもＯＬＥＤ素子の発光輝度は変わってしまうことになり、正確な画像表示ができなくなる。

このことは、逆に言えば、同じ発光をさせるために、同じ電流を流すためには、より高い電圧を印加する必要があるということである。図２１はＯＬＥＤ素子に同じ電流を流すための印加電圧の変化を示すものである。図２１において、横軸は動作時間であり、縦軸はＯＬＥＤ素子に一定電流を流すための印加電圧である。図２１は、ＯＬＥＤ素子に同じ電流を流すためには、動作時間とともに印加電圧を増加しなければならないことを示している。

以上のように、有機ＥＬ表示装置で正しい画像を表示するためには定期的に全画素のＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性を測定し、これを入力される画像信号にフィードバックする必要がある。このような技術を記載した文献として「特許文献１」または「特許文献２」があげられる。

特開２００５−１５６６９７号公報 特開２００２−３４１８２５号公報

以上のような従来技術には、ＯＬＥＤ素子の測定はフレーム毎にあるいは数フレームごとに全ＯＬＥＤ素子を一度に測定する、あるいは、全てのフレームにおいて１フレームを発光期間と測定期間に分けて測定する等の方法が記載されている。画面は多くのＯＬＥＤ素子によって形成されているために、全部のＯＬＥＤ素子を測定するには相当な時間を要する。この期間はＯＬＥＤ素子は画像形成のための発光は為されていないため、画像輝度に対する影響が生ずる。

従来技術ではＯＬＥＤ素子の測定による画面輝度への影響については考慮されていない。すなわち、全てのフレームについてＯＬＥＤ素子の発光特性を測定すれば、発光輝度が低下する。また、フレーム毎に交互に、あるいは、数フレーム毎に全フレームをＯＬＥＤ素子の測定に使用する場合は、画面としての輝度低下と場合によってはフリッカーが生ずる。

本発明は以上のような問題点を対策するもので、不自然な画面になることを抑止しつつ、ＯＬＥＤ素子の測定をおこなうことを可能にするものである。

本発明は以上のべた課題を解決するものであり、フレームをＯＬＥＤ素子の特性検出をするフレームと特性検出をしないフレームとに分ける。ＯＬＥＤ素子を特性検出するフレームであっても画像を形成する期間は確保する。そして、ＯＬＥＤ素子を特性検出するフレームでは、画像形成のための発光の期間が短い分、ＯＬＥＤ素子を駆動する電源電圧を増加するものである。このような構成をとることによって、全てのフレームにおいて同等の輝度を確保することができるため、自然な画像を得ることが出来る。具体的な手段は次のとおりである。

（１）ＯＬＥＤ素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されて画面が構成される表示装置であって、前記表示装置による画像表示は、画像を表示する期間と前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有する第１のフレームと、画像を表示するが前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行わない第２のフレームによって構成されることを特徴とする表示装置。

（２）前記第１のフレームにおける画像を表示するための走査周波数は前記第２のフレームにおける画像を表示するための走査周波数よりも高いことを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（３）前記第１のフレームにおけるＯＬＥＤ素子の特性検出はブランキング期間に行われることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（４）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の発光強度は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の発光強度よりも大きいことを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（５）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係とは異なることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（６）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧よりも高いことを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（７）ＯＬＥＤ素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されて画面が構成される表示装置であって、前記表示装置は画像を形成するための表示用走査回路とＯＬＥＤ素子特性を検出するための検出用走査回路を有し、前記表示装置による画像表示は、画像を表示する期間と前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有する第１のフレームと、画像を表示するが前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行わない第２のフレームによって構成されることを特徴とする表示装置。

（８）前記第１のフレームにおけるＯＬＥＤ素子の特性検出はブランキング期間に行われることを特徴とする（７）に記載の表示装置。

（９）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度との関係は異なることを特徴とする（７）に記載の表示装置。

（１０）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧よりも高いことを特徴とする（７）に記載の表示装置。

（１１）ＯＬＥＤ素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されて画面が構成される表示装置であって、前記表示装置は画像を形成するための表示用走査回路とＯＬＥＤ素子特性を検出するための検出用走査回路を有し、前記表示装置による画像表示は、画像を表示する期間と前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有するフレームを含み、前記ＯＬＥＤ素子の特性検出は走査ライン毎におこなわれ、前記ＯＬＥＤ素子の特性検出が行なわれているラインでのＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係は前記ＯＬＥＤ素子の特性検出が行なわれていないラインでのＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係とは異なることを特徴とする表示装置。
（１２）前記ＯＬＥＤ素子の特性検出が行なわれているラインでの電源電圧は前記前記ＯＬＥＤ素子の特性検出が行なわれていないラインでの電源電圧よりも高いことを特徴とする（１１）に記載の表示装置。

（１３）前記表示装置による画像表示は、画像を表示する期間と前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有する前記フレームと、画像を表示するが前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行わない第２のフレームを含むことを特徴とする（１１）に記載の表示装置。

（１４）ＯＬＥＤ素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されて画面が構成される表示装置であって、前記表示装置による画像表示は、画像データを画素に読み込む期間と画像を表示する期間と前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有する第１のフレームと、画像データを画素に読み込む期間と画像を表示する期間を有するが、前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行わない第２のフレームによって構成されることを特徴とする表示装置。

（１５）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の発光強度は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の発光強度よりも大きいことを特徴とする（１４）に記載の表示装置。

（１６）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係とは異なることを特徴とする（１４）に記載の表示装置。

（１７）前記第１のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧は前記第２のフレームの画像を形成する期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧よりも高いことを特徴とする（１４）に記載の表示装置。

以上の手段を用いることによって、画面全てのＯＬＥＤ素子の特性検出を行なうことができるとともに、全てのフレームにおいて、輝度が同等になるので、自然な画像を維持することが出来る。手段ごとの効果は次の通りである。

手段（１）によればＯＬＥＤ素子の特性検出を行なうフレームと特性検出を行なわないフレームとが存在し、特性検出を行なうフレームにおいても、画像表示を行うのでＯＬＥＤ素子特性検出の画像表示への影響を限定的なものにすることが出来る。

手段（２）によれば、ＯＬＥＤ素子の特性検出を行なうフレームにおいては画像形成のための走査周波数を高くするので、特性検出の期間を確保することができる。

手段（３）によれば、ＯＬＥＤ素子の特性検出にブランキング期間を利用するので、ブランキング期間も有効に利用することが出来る。

手段（４）から（６）によれば、ＯＬＥＤ素子の特性検出をするフレームにおいては、画像形成期間におけるＯＬＥＤ素子の発光強度を大きくするので、フレーム間での輝度の差が無くなり、自然な画像を形成することが出来る。

手段（７）から（１０）によれば、表示用走査回路のほかに検出用走査回路を設置しているので、ＯＬＥＤ素子の特性検出を行なうフレームにおけるＯＬＥＤ素子の特性検出を容易にかつ効率よく行なうことができる。

手段（１１）から手段（１３）によれば、ＯＬＥＤ素子の特性検出をライン毎に行い、ＯＬＥＤ素子を特性検出するラインにおいてはＯＬＥＤ素子の発光強度をＯＬＥＤ素子の特性検出をしないラインでのＯＬＥＤ素子の発光強度よりも強くしたので、ＯＬＥＤ素子を行なうラインが暗くなる現象を避けることが出来る。

手段（１４）から手段（１７）によれば、画像データを画素に読み込む期間と画像を表示する期間とＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有する第１のフレームと、画像データを画素に読み込む期間と画像を表示する期間を有するが、前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行わない第２のフレームが存在するので、ＯＬＥＤ素子検出の画像形成への影響を限定的なものにすることができる。また、ＯＬＥＤ素子の特性検出のフレームでのＯＬＥＤ素子の発光強度をＯＬＥＤ素子の特性検出を含まないフレームでのＯＬＥＤ素子の発光強度よりも強くしたので、フレーム毎の輝度の差をなくし、自然な画像を形成することが出来る。

実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。

図１は本発明が実施される有機ＥＬ表示装置の例である。図２は図１の画素２の構成である。表示領域１には多数の画素２がマトリクス状に配置されている。各画素には陽極と陰極と、その間に挟まれた有機ＥＬ発光層を有するＯＬＥＤ素子１１と、これを駆動する薄膜トランジタ（ＴＦＴ）、蓄積容量等が存在している。表示領域１の左側には画面を行毎に走査して画像を形成する表示用走査回路３が設置されている。すなわち、選択した行に信号駆動回路から画像データが供給される。

画面の右側にはＯＬＥＤ素子１１の特性を検出する検出用走査回路３が設置されている。ＯＬＥＤ素子１１の特性検出は、各ＯＬＥＤ素子１１の電圧―電流特性を測定するものであるが、この測定も行毎に行われる。そして測定のための走査は画像形成のための走査とは独立に行われる。

各画素には画像信号を供給するためのデータ線５とＯＬＥＤ素子１１の特性すなわち電圧―電流特性を測定するための検出線６とが接続されている。図２は画素部分の駆動回路である。図２において、電源Ｖｄと基準電位との間にＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２、ＢスイッチＳＷＢ、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２が直列に接続されている。ここで基準電位とはアースを含む広い概念である。ＢスイッチＳＷＢはＯＬＥＤ素子１１に発光のための電流を流すか否かを制御するものであって、一般にはＴＦＴスイッチで構成される。ＢスイッチＳＷＢへは表示用走査回路３から制御信号が送られる。

図２において、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２は画像の階調を決めるためにＯＬＥＤ素子１１に流す電流の量を制御するＴＦＴである。図２のＡスイッチＳＷＡを閉じると信号駆動回路からの画像信号が取り込まれる。ＡスイッチＳＷＡを閉じることによって画像信号が蓄積容量１３に取り込まれる。この蓄積容量１３に蓄積された電荷によってＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のゲート電圧が定まり、ＯＬＥＤ素子１１に流れる電流の量が決定される。ここで、ＢスイッチＳＷＢを閉じるとＯＬＥＤ素子１１に電流が流れて発光し、画像が形成さる。画像信号が蓄積容量１３にとりこまれると、ＡスイッチＳＷＡは開き、再び該走査線が選択されるまでの１フレームの間、信号電圧は蓄積容量１３に保持される。

図２において、ＯＬＥＤ素子１１の陽極と検出線６の間にはＣスイッチＳＷＣが設置されている。ＣスイッチＳＷＣも一般にはＴＦＴで形成される。ＣスイッチＳＷＣは画像形成のための電流がＯＬＥＤ素子１１に流れている間は開いている。ＯＬＥＤ素子特性検出時はＢスイッチＳＷＢを開くとともに、ＣスイッチＳＷＣを閉じてＯＬＥＤ素子１１の電圧―電流特性を検出する。

ＯＬＥＤ素子１１の特性検出は図１の検出部７によって行なわれる。ＯＬＥＤ素子１１特性の検出方法は例えば、図３または図４のような方法がある。図３は検出部７に定電流源を設置している場合である。すなわち、検出部７に存在する定電流源から検出線６を通して各画素に定電流が供給される。ＯＬＥＤ素子１１が劣化するとＯＬＥＤ素子１１の抵抗が大きくなるためにＯＬＥＤ素子１１の端子間電圧が上昇する。すなわち、ＯＬＥＤ素子１１の陽極電圧が上昇する。この陽極電圧を検出して、差動増幅器によって増幅する。この陽極電圧をアナログ―デジタルコンバータＡＤＣによってデジタルデータに変換し、このデータを第１メモリＭＲ１に保存する。第１メモリＭＲ１には１ライン分の画素の検出結果が蓄積される。

図４は検出部７に定電圧源Ｖｄｄを設置している場合である。定電流源の場合と同様、ＯＬＥＤ素子１１は劣化すると抵抗が増加するために、ＯＬＥＤ素子１１の陽極電圧が上昇する。この陽極電圧を検出し、差動増幅器によって増幅する。この陽極電圧をアナログ―デジタルコンバータＡＤＣによってデジタルデータに変換し、このデータを第１メモリＭＲ１に保存する。第１メモリＭＲ１には１ライン分の画素の検出結果が蓄積されることは、定電流源を用いた場合と同様である。

検出はライン毎に行なわれ、ライン上のＯＬＥＤ素子１１のデータは全て第１メモリＭＲ１に蓄積される。判定部８では第１メモリＭＲ１に蓄積されたＯＬＥＤ素子１１の特性を参照し、各ＯＬＥＤ素子の劣化の状態を判定する。判定の仕方は、例えば、別途用意してある基準画素の電圧―電流特性と比較して各画素の劣化の度合いを判定することが出来る。あるいは、特性検出した1ライン中の隣り合う画素を比較することによって画素間の特性劣化の差を判定することも出来る。この場合は特に焼き付き現象を検出するのに有効である。

上記のような動作によって判定部８において必要な補正量を判定するとその結果は第２メモリＭＲ２に記録される。図２の演算部９には1ライン分のデータが入力される。演算部９では第２メモリＭＲ２を参照してホストからのデータに対して補正量を加味して、焼き付き等の影響が表示画像に現れないようにする。演算部９において補正された１行分の画像データはラッチ１０において保持され、１ライン分まとめて転送される。

ラッチ１０から出力された時点では画像データはデジタルデータである。デジタルデータは輝度階調をデジタルで表示したものである。このデジタルデータを実際にＯＬＥＤ素子１１に印加する電圧に変換するものがアナログ−デジタルコンバータＡＤＣである。ＡＤＣからの各画素への電圧はデータ線５を介して各画素に伝達される。以上の動作はタイミングコントローラＴｃｏｎによって制御される。図１の全画素のＯＬＥＤ素子１１には電源Ｖｄから陽極電圧が供給される。

図５は通常の表示をする場合の画像データの書き込み、及び発光の様子を描いたものである。１フレームはデータ書き込み期間とブランキング期間に分かれている。画面には走査線が上から順にＧ０からＧｎまでｎ＋１本存在している。斜めの線は上から順に画像データが書き込まれていく状態を示している。図２で説明したように、各走査線が選択されるとＡスイッチＳＷＡが閉じて画像データが蓄積容量１３に書き込まれる。画像データが書き込まれると、図２におけるＡスイッチＳＷＡは開き、ＢスイッチＳＷＢが閉じてＯＬＥＤ素子１１の発光が開始し、１フレームの間発光が維持される。

図５において、ブランキング期間はブラウン管表示装置の場合の帰線期間に相当するものである。有機ＥＬ表示装置の場合は帰線期間は必要ではないが、駆動回路で新しいフレームに移る前に若干の時間を必要とし、これがブランキング期間になる。

このブランキング期間をＯＬＥＤ素子１１の測定等に用いることもある。ブランキング期間をＯＬＥＤ素子１１の画像形成のための発光以外に用いる場合は図２におけるＢスイッチＳＷＢを開けばよい。そして、必要動作が終わったあと、再びＢスイッチＳＷＢを閉じれば、ＯＬＥＤ素子１１はＢスイッチＳＷＢを閉じる前と同様な発光を行なう。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のゲート電位は蓄積容量１３によって保持されているからである。

図６はブランキング期間にＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なう場合の動作を示す。図６ではブランキング期間に特性検出を行なう。特性検出には一定の時間がかかるために、ブランキング期間は図５の場合よりも長くとっている。また、１フレームで全ての画素２について特性検出を行なうと、画素形成のためにＯＬＥＤ素子１１の発光する時間が非常に短くなってしまう。したがって、図６においては最初のフレームでは走査線Ｇ０とＧ１の画素についてのみ特性検出を行なっている。そして第２フレームでは走査線Ｇ２とＧ３の画素について特性検出を行なう等して、複数フレームによって全画素の特性検出を行なうようにしている。

図５と図６を比較するとわかるように、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出をするフレームと特性検出をしないフレームとではＯＬＥＤ素子１１の発光する期間が異なっている。そうするとＯＬＥＤ素子１１の特性検出をするフレームとしないフレームとでは画面の輝度が異なり、不自然な画像が形成される要因となる。１フレームあたりの画素２の測定数をさらに増やすとこの差はさらに大きくなる。なお、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行うフレームにおいてはＯＬＥＤ素子１１が発光する期間はＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行わないフレームに比較して短いので、画像表示のための表示用走査回路３による走査のスピードはＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行わないフレームの場合よりも早い。

本実施例ではフレーム間で輝度が異なる問題を解消するために、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なう場合は、ＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を特性検出しない場合に比較して大きくする。図７にこの様子を示す。図７ではＯＬＥＤ素子１１の検出をしていないときは１フレーム全体でＯＬＥＤ素子１１が発光しているが、ＯＬＥＤ素子１１を検出しているときは検出期間分だけＯＬＥＤ素子１１の発光が無いために、そのＯＬＥＤ素子１１の輝度を上げている。

図８はＯＬＥＤ素子１１の特性検出時と非検出時とでＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を変える手段の例を示す。図８において、タイミングコントローラＴｃｏｎからアナログデジタルコンバータＡＤＣに対してそのフレームがＯＬＥＤ素子１１の特性検出をするフレームか特性検出をしないフレームかの信号を送る。ＡＤＣでは特性検出をするフレームと特性検出をしないフレームとでγ特性を変化させる。ここで、γ特性とは横軸に階調、縦軸に輝度をとった場合の曲線を示す。ＯＬＥＤ素子１１の特性検出するフレームではγ特性が、より立ち上がった特性とする。

階調と輝度のγ特性の形成はラダー抵抗を分割することによって行なわれる。図９はラダー抵抗を分割して６４個の液晶画素に印加される電圧を形成することを示している。図９では可変抵抗を変化させることによって、各階調におけるＯＬＥＤ素子１１への印加電圧を検出時と非検出時とで変えてγ特性を変化させている。図９において、アンプ部から出力されるＶ００からＶ６３までのデータが階調電圧にあたり、階調対電圧の関係が図１０に示すものである。図１０よりＯＬＥＤ素子特性の検出をするフレーム時に各画素に印加する階調電圧を上げることによって、ＯＬＥＤ素子特性の検出をする時のフレームでの最高輝度を上げている。

他の方法は図１０および図１１に示すように、ＯＬＥＤ素子特性の検出時と非検出時とで電源電圧を変化させる場合である。図１０はＯＬＥＤ素子特性の検出をするフレームの時にＯＬＥＤ素子を発光させる時の電源電圧を上げることによってＯＬＥＤ素子特性を検出する時のフレームでの最高輝度を上げている例である。図１１ではＴｃｏｎから電源Ｖｄに対して、検出または非検出の信号が送られる。電源ＶｄではこのＴｃｏｎからの信号にしたがって、ＯＬＥＤ素子特性を検出するフレームの場合は高電圧側に、ＯＬＥＤ素子特性を検出しないフレームの場合は標準になるように電源Ｖｄを切り替える。

以上のように本実施例によれば、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出をするフレームでも検出をしないフレームでも同一の輝度を確保することができ、自然な画像を形成することが出来る。

以上は画像表示中に特性検出をする場合である。表示装置のスイッチを入れた直後は動作回路の準備等のために特定の時間は画像が表示されない。この時間を利用して、本実施例における検出用走査回路３および検出回路を使用して全画素のＯＬＥＤ素子１１の特性測定を行えば、通常の画像表示に影響を与えずに特性測定を行うことができる。そして画像表示の初期から正確な階調表示が可能になる。

図１２は本発明の第２の実施例の画素構成を示す。図１２では図２に比較すると、検出線６が存在せず、ＡスイッチＳＷＡ、ＣスイッチＳＷＣともデータ線５に接続している。その他の構成は図２と同じである。図１３は図１２の画素を用いた場合の有機ＥＬ表示装置の全体図である。図１３では図１と比べて、検出線６が存在しない。データ線５は表示領域外において切替のためのＡＫスイッチＳＷＡＫを有している。画像表示するときはＡＫスイッチＳＷＡＫはＡＤＣ側に接続し、画像形成のための画像データが画素２に供給される。その他の構成は図１と同様である。

本実施例においてはＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行うフレームにおいてはＯＬＥＤ素子１１を発光する期間はＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行わないフレームに比較して短いので、画像表示のための表示用走査回路３による走査のスピードはＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行わないフレームの場合よりも早い。したがって、本実施例における表示用走査回路３の走査周波数は可変でなければならない。

画素２の特性検出を行なう場合にはＡＫスイッチＳＷＡＫは検出部側に接続し、画素２の特性検出が行なわれる。特性検出のプロセスは実施例で説明したと同様である。特性検出を行なうフレームの場合はブランキング時間を多くとり、これによって画面輝度が低下することは実施例１と同様である。これを補償するために、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なうフレームにおいては各ＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を大きくとることは本実施例においても実施例１と同様に行なうことが出来る。さらに、ＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を上げる手段としては、Ｔｃｏｎからの信号によってＡＤＣにおいてγ特性と変化させる方法、あるいは電源電圧を変える方法のいずれの手段もとることが出来る。

以上のように、本実施例によれば、検出用走査回路３、検出線６を有していない有機ＥＬ表示装置においても、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なうとともに、特性検出をするときとしないときの輝度の差を無くすことができるので、自然な画像を得ることが出来る。

以上は画像表示中に特性検出をする場合である。表示装置のスイッチを入れた直後は動作回路の準備等のためにある時間は画像が表示されない。この時間を利用して、本実施例における表示領域外のデータ線５に設置されたＡＫスイッチＳＷＡＫを検出部側に接続し、検出用走査回路３および検出回路を使用して全画素のＯＬＥＤ素子１１の特性測定を行えば、通常の画像表示に影響を与えずに特性測定を行うことができる。そして画像表示の初期から正確な階調表示が可能になる。

図１４に本発明の第３の実施例を示す。図１４は各画素のＯＬＥＤ素子１１の特性検出をブランキング期間に限らず、表示期間においても行なう場合である。図１４の駆動を可能にする回路は実施例１の有機ＥＬ表示装置全体を示す図１および画素駆動回路を示す図２と同様である。したがって、本実施例では図１および図２を参照して説明する。

図１４において、画面には走査線Ｇ０からＧｎまでが形成されている。表示用走査回路３によって走査線がＧ０から順次走査されて画像が形成される。本実施例においてはブランキング期間を検出のために特に使用しているわけではないのでブランキング期間を非検出時に比較して長くはしていない。

第１の走査線が選択されてデータが書き込まれると図１のＢスイッチＳＷＢが閉じてＯＬＥＤ素子１１が発光する。次に第２の走査線が選択されてデータが書き込まれると、第２の走査線に対応する画素が発光する。このように走査線Ｇｎまで、データの書き込み、発光の動作がなされる。

本実施例は１フレームあたり２本の走査線上のＯＬＥＤ素子１１の特性検出がなされる。第１の走査線Ｇ０において、１フレームが終了する前に発光動作を止め、第１の走査線Ｇ０に対応するＯＬＥＤ素子１１の特性測定を行なう。このときは図２において、ＢスイッチＳＷＢが開かれ、ＯＬＥＤ素子１１への画像形成のための電流がストップする。その後検出用走査回路３の信号によってＣスイッチＳＷＣが閉じ、検出部７からの定電流源または低電圧源からの信号によってＯＬＥＤ素子１１の特性検出が可能になる。

このようにして得られた１ライン上の検出結果をＯＬＥＤ素子１１の画像信号に反映する動作は実施例１と同様である。第１の走査線上のＯＬＥＤ素子１１の検出が全て完了すると第２の走査線上のＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なう。第２の走査線上のＯＬＥＤ素子１１のデータも同様にしてホストからの画像信号の補正に反映される。

本実施例では、画像形成のための書き込み動作が全ての走査線について終了しないうちに、特定走査線上のＯＬＥＤ素子１１の特性を行なうことである。これは、検出用走査回路３および、検出線６を有することによって可能となる。すなわち、検出用のラインの選択は検出用走査回路３によって行なわれ、表示用走査回路３によって行われる画像表示用の走査とは独立におこなうことが出来るからである。

このような検出方法によれば、１フレームにおける輝度の低下はＯＬＥＤ素子測定のために選択したラインにおける輝度低下が生ずるのみであり、１フレームあたりの輝度低下は微々たるものになる。しかしながら、図１４に示すように、フレーム毎に例えば、２ラインずつＯＬＥＤ素子１１の測定を行なうとすると２ライン分の輝度が低下することになる。この２ライン分が輝度の低い横線として認識される。そして、この輝度の低い横線がフレーム毎に移動するために、人間の目には横線が上から下に移動するような印象を与え不都合である。

本実施例では図１５に示すように、走査線毎にＯＬＥＤ素子１１の特性検出をする場合としない場合とで、ＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を変える。すなわち、ＯＬＥＤ素子１１の測定を行なうラインではＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を上げる。こうすることによってＯＬＥＤ素子ラインが暗い線となって認識されることは防止することができる。

ラインごとにＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を変える場合も、フレームごとに発光輝度を変える場合と同様の動作で行なうことが出来る。すなわち、図８および図９に示すように、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なうラインの場合には、Ｔｃｏｎからの信号によってＡＤＣのγ特性を変化させる。あるいは、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なうラインの場合はＴｃｏｎからの信号によってＯＬＥＤ素子１１の電源電圧を変えることができる。

以上のように、本実施例によれば、ブランキング期間に関係なく、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なうことができ、かつ、輝度低下も、不自然なラインも生ずることなく、ＯＬＥＤ素子１１の劣化特性を画像データに反映することが出来る。

図１６は実施例４の画素構造を示す回路である。本実施例でのＯＬＥＤ素子１１の駆動は図１７に示すように、１フレームにおいて書き込み期間と発光期間が分かれていることである。実施例１で用いた画素駆動回路である図２では駆動ＴＦＴによってＯＬＥＤ素子１１に流れる電流を制御して階調表示を可能にしている。しかし、ＴＦＴは製造プロセスによっていわゆるスレッショルド電圧Ｖｔｈがばらつく。図２において画像信号は蓄積容量１３に蓄積される。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２の実効的なゲート電圧は、この蓄積容量１３に蓄積された電荷による電圧とＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のスレッショルド電圧Ｖｔｈの差になる。したがって、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のゲート電圧はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のスレッショルド電圧Ｖｔｈ影響を受けてばらつき、正確な階調表示が出来ない場合が生ずる。

本実施例における画素構成はこのＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のスレッショルド電圧のバラつきをキャンセルし、正確な階調表示を可能とするものである。図１６において、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２とＥスイッチＳＷＥとＯＬＥＤ素子１１が電源Ｖｄと基準電位との間に直列に接続している。ＥスイッチＳＷＥは通常はＴＦＴで形成される。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のドレインとゲートの間にはＴＦＴで形成されるＤスイッチＳＷＤが接続されている。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のゲートとデータ線５の間には蓄積容量１３が設置されている。一方、ＯＬＥＤ素子１１の陽極と検出線６の間には通常はＴＦＴで形成されるＦスイッチＳＷＦが設置されている。

図１６の動作は次の通りである。すなわち、ＤスイッチＳＷＤを閉じて画素が選択されるとともに、短時間ＥスイッチＳＷＥを閉じてＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２およびＯＬＥＤ素子１１に電流を流すと、ＥスイッチＳＷＥを開いた後、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のゲート電圧は電源電圧からＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のスレッショルド電圧Ｖｔｈを引いた電位に収束する。走査線が選択されると画素の蓄積容量１３には画像データに対応した電荷が書き込まれるが蓄積容量１３のゲート側は電源電位からＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のスレッショルド電圧Ｖｔｈを引いた値に固定されるので、蓄積容量１３には電源電位からＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のスレッショルド電圧Ｖｔｈを引いた値を基準にした電荷が書き込まれる。そしてこの電荷は画素が次回選択されるまで保持される。

以上のようにして、画面上の全ての画素に画像データが書き込まれた後、データ線５に三角波を入力する。そうすると、蓄積容量１３に蓄積された電荷の量にしたがって、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２がＯＮになる時間が決まる。蓄積容量１３に蓄積された電荷の量は画像データを反映するものであり、かつＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のスレッショルド電圧Ｖｔｈを反映したものであるから、Ｖｔｈが補償された状態での画像データによってＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のＯＮする時間が変化し、正確な階調表示が可能になる。なお、画素の構成を図１６のようにしても有機ＥＬ表示装置の全体構成は図１と同様である。

図１７にこの駆動の状況を示す。図１７において、走査線はＧ０からＧｎまで、ｎ＋１本形成されている。走査線Ｇ０から順に上記のように画像データを各画素に書き込む。書き込まれた画像データは図１６における蓄積容量１３によって保持される。全画素に画像データが書き込まれると、図１６のＥスイッチＳＷＥをＯＮして全画素が発光可能な状態になる。すなわち、この駆動方法では前半の書き込み期間は黒の状態で、後半の発光期間において画像が形成される。フレームとフレームの間に短いブランキング期間があることは実施例１等と同様である。

図１８はブランキング期間を利用してＯＬＥＤ素子１１の測定をする場合を示す。図１８において、まず、全ての走査線を走査することによって全画素に画像データを書き込むことは図１７と同様である。その後、ＦスイッチＳＷＦを閉じて全画素を発光させて画像を形成する。図１８では１フレームあたり、２走査線に対応する画素の特性を検出する。この画素の特性検出には一定の時間がかかるので、発光期間が制限される。すなわち、画素に画像データを書き込む期間には上記したような、ＯＬＥＤ素子１１のスレッショルド電圧をキャンセルする動作も必要なため、全画素に画像データを書き込む期間を短縮することは困難である。したがって、発光期間が制限されることになる。

そうすると、実施例１で述べたようにＯＬＥＤ素子１１の特性検出をするフレームと特性検出をしないフレームとでは画面の輝度が異なることになり、不自然な画像が形成される要因となる。なお、本実施例においても有機ＥＬ表示装置全体の構成は図１と同様であるので、ＯＬＥＤ素子１１の特性検出のプロセスは実施例１と同様な方法で行なうことが出来る。

したがって、本実施例での駆動の場合にもＯＬＥＤ素子特性を検出するフレームと特性を検出しないフレームとでＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を変えることによって上記問題を対策することが出来る。ＯＬＥＤ素子１１の輝度を変化させる構成も、図８および図９で述べたＴｃｏｎからの信号によって階調とＯＬＥＤ素子１１の輝度のγ特性を変化させる方法を適用することが出来る。あるいは、図１１で述べたように、Ｔｃｏｎからの信号によってＯＬＥＤ素子１１の電源電圧を変化させる方法を適用することが出来る。

本実施例においては、検出用走査回路３と検出線６が形成されているので、画像データの書き込みとは独立にＯＬＥＤ素子１１の特性測定を行なうことができる。表示用走査回路３とは独立に検出用走査回路３によって走査線を選択できるからである。この場合は必ずしもブラング期間を利用しなくともＯＬＥＤ素子１１の特性測定を行なうことができる。しかもこの場合は黒表示の時にＯＬＥＤ素子１１の特性測定を行なうために、実施例３で述べたような、横線が上から下に移動するというような不都合も生じない。

図１９は本発明の第５の実施例で使用される画素構造である。図１９の画素構造は図１６に比べて検出線６が無く、ＦスイッチＳＷＦがデータ線５に接続されている。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ１２のリセット動作によって、ＯＬＥＤ素子１１のスレッショルド電圧のバラつきを補償できることは実施例４と同様である。本実施例における図１９に示す画素が適用される場合の有機ＥＬ表示装置の構成は図１３と同様である。すなわち、データ線５が検出線６を兼用しているために、表示画面外においうて、画像データ供給回路と検出回路を切り替えるＡＫスイッチＳＷＡＫが設置されている。

本実施例の駆動方法は図１７に示すのと同様である。すなわち、１フレームの最初の期間は全画素へのデータ書き込みの期間である。この期間は黒表示となる。全画素に画像データを書き込んだあと、データ線５に三角波を入力することによって、画像データにしたがって、各画素の発光開始時間を制御することによって階調表示を行う。画像データ書き込み期間および発光期間はＡＫスイッチＳＷＡＫはデータ線側に接続されている。

図１８はＯＬＥＤ素子１１の特性を検出する場合の動作図である。図１８において、１フレームは画像データ書き込み期間、発光期間、およびブランキング期間を利用した検出期間に分けられる。図１８の動作は実施例４で説明したと同様である。本実施例においては、画像データ書き込み期間および発光期間においては、図１３におけるＡＫスイッチＳＷＡＫはデータ線側と接続しており、ＯＬＥＤ素子特性の測定期間においてはＡＫスイッチＳＷＡＫは検出回路と接続している。

本実施例においてもＯＬＥＤ素子１１の特性検出を行なうフレームと特性検出を行なわないフレームとでは輝度が異なるために、不自然な画像が形成されることを対策することは実施例２等と同様である。したがって、本実施例での駆動の場合にもＯＬＥＤ素子特性を検出するフレームと特性を検出しないフレームとでＯＬＥＤ素子１１の発光輝度を変えることによって上記問題を対策することが出来る。ＯＬＥＤ素子１１の輝度を変化させる構成も、図８および図９で述べたＴｃｏｎからの信号によって階調とＯＬＥＤ素子１１の輝度のγ特性を変化させる方法を適用することが出来る。あるいは、図１１で述べたように、Ｔｃｏｎからの信号によってＯＬＥＤ素子１１の電源電圧を変化させる方法を適用することが出来る。

実施例１の表示装置の構成図である。 実施例１の画素の回路図である。 特性検出回路の例である。 特性検出回路の他の例である。 ＯＬＥＤ素子の特性検出をしないフレームの動作である。 ＯＬＥＤ素子の特性検出をするフレームの動作である。 異なるフレームでのＯＬＥＤ素子の輝度の例である。 表示装置でＯＬＥＤ素子の発光輝度を変化させる例である。 ＯＬＥＤ素子の輝度特性を変化させる具体例である。 表示装置でＯＬＥＤ素子の発光輝度を変化させる他の例である。 ＯＬＥＤ素子の輝度特性を変化させる他の具体例である。 実施例２の画素の回路図である。 実施例２の表示装置の構成図である。 実施例３のＯＬＥＤ素子の特性検出をするフレームの動作である。 ライン毎にＯＬＥＤ素子の輝度特性を変化させる例である。 実施例４の画素の回路図である。 実施例４のＯＬＥＤ素子の特性検出をしないフレームの動作である。 実施例４のＯＬＥＤ素子の特性検出をするフレームの動作である。 実施例５の画素の回路図である。 ＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性である。 ＯＬＥＤ素子特性の経時変化の例である。

符号の説明

１…表示領域、２…画素、 ３…表示用走査回路、 ４…検出用走査回路、 ５…データ線、 ６…検出線、 ７…検出部、 ８…判定部、 ９…演算部、 １０…ラッチ、 １１…ＯＬＥＤ素子、 １２…ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ、 １３…蓄積容量、 ＡＤＣ…アナログデジタルコンバータ、 Ｖｄ…電源

Claims (7)

1. ＯＬＥＤ素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されて画面が構成される表示装置であって、
   前記表示装置による画像表示は、発光期間と前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有する第１のフレームと、発光期間を有するが前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行わない第２のフレームによって構成され、
   前記第１のフレームと前記第２のフレームの時間は同一であり、
   前記第１のフレームにおける発光期間のための走査周波数は前記第２のフレームにおける発光期間のための走査周波数よりも高く、
   前記第１のフレームにおけるＯＬＥＤ素子の特性検出はブランキング期間に行われることを特徴とする表示装置。
2. 前記第１のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の発光強度は、前記第２のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の発光強度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係は、前記第２のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係とは異なることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第１のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧は、前記第２のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. ＯＬＥＤ素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されて画面が構成される表示装置であって、
   前記表示装置は画像を形成するための表示用走査回路とＯＬＥＤ素子特性を検出するための検出用走査回路を有し、前記表示装置による画像表示は、発光期間と前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行う期間を有する第１のフレームと、発光期間を有するが前記ＯＬＥＤ素子の特性検出を行わない第２のフレームによって構成され、
   前記第１のフレームと前記第２のフレームの時間は同一であり、
   前記第１のフレームにおける発光期間のための走査周波数は前記第２のフレームにおける発光期間のための走査周波数よりも高く、
   前記第１のフレームにおけるＯＬＥＤ素子の特性検出はブランキング期間に行われることを特徴とする表示装置。
6. 前記第１のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係は、前記第２のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の階調と発光強度の関係とは異なることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第１のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧は前記第２のフレームの発光期間におけるＯＬＥＤ素子の電源電圧よりも高いことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。

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