JP5124985B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は画像表示装置に関する。より詳しくは、有機ＥＬ発光素子などの電気光学素子を画素としてマトリクス状に配列した、アクティブマトリクス型の画像表示装置に関する。さらに詳しくは、自発光型画像表示装置の画面輝度調整技術に関する。

従来から有機ＥＬ素子などの発光素子を画素に用いたアクティブマトリクス型の画像表示装置が知られており、例えば以下の特許文献１に開示がある。従来の画像表示装置は、基本的に、一フィールドに渡って線順次走査を行うために各水平期間に同期して制御信号を順次供給する行状の走査線と、線順次走査に合わせて映像信号を供給する列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配されて画面を構成する画素回路とを含む。各画素回路は、少なくともサンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、スイッチングトランジスタと、有機ＥＬ発光素子などの電気光学素子とを含む。サンプリングトランジスタは、一水平期間に合わせて走査線から供給される制御信号に応じ導通して信号線から供給された映像信号をサンプリングする。ドライブトランジスタは、サンプリングされた映像信号に応じた出力電流を電気光学素子に供給する。電気光学素子は、ドライブトランジスタから供給された出力電流により映像信号に応じた輝度で発光して画面に画像を表示する。スイッチングトランジスタは、出力電流が流れる電流路に配されており、走査線から供給される別の制御信号に応じオンオフ動作し、オフ状態のとき出力電流を遮断する一方オン状態のとき出力電流を電気光学素子に供給して発光させる。これにより一フィールド内で電気光学素子が発光する発光期間を制御して、画面の輝度レベル（ピーク輝度）を調整可能にしている。
特開２００１−６００７６

この様に発光期間を可変調整することで、入力映像信号の振幅を変化させることなく画面のピーク輝度を制御できる。一フィールド当たりの発光期間が長いと、その分一フィールド当たりの発光量が大きくなり人間が知覚する画面の輝度が高くなる。逆に一フィールド当たりの発光期間が短いと、その分一フィールド当たりの発光量が少なくなり人間が知覚する画面の輝度が低くなる。、これは、入力映像信号がデジタル信号の場合、信号の階調数を減少させることなく、ピーク輝度の制御が出来ることを意味する。また入力映像信号がアナログ信号の場合、信号振幅が減少しないため、ノイズ耐性が強くなる。これによって高画質でピーク輝度コントロールが可能な画像表示装置を実現している。

しかしながら、上述した発光期間をオンオフする技術は、フリッカの問題が生じる。この問題を解消する手段として、一フィールド内で発光期間のオンオフを繰り返す手法が提案されており、例えば特許文献２に開示がある。
特開２００３−２１６１００

一方で、画面表示の平均輝度レベルが大きい画像のときはピーク輝度を低くするように制御し、平均輝度レベルが小さい画像のときはピーク輝度を高く制御することで、消費電力を抑えながら、コントラストが高い高画質の画像表示装置を提供できる。さらに望ましくは、画面表示しながら、フィールドの変化ごとにピーク輝度の制御を行うことで、ピーク輝度の変化を認識させず、違和感なくピーク輝度コントロールを行うことが出来る。但し、ピーク輝度の変化を認識させないための条件として、発光期間の変化によるピーク輝度の変化の一調整ステップが、人間の輝度変化の認識限度以下であることが要求される。従来の画像表示装置はこの点の配慮がなく、解決すべき課題となっている。

上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はピーク輝度の変化を認識させず、違和感なくピーク輝度のコントロールが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、一フィールドに渡って線順次走査を行うために各水平期間に同期して制御信号を順次供給する行状の走査線と、線順次走査に合わせて映像信号を供給する列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配されて画面を構成する画素回路とを含み、各画素回路は、少なくともサンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、スイッチングトランジスタと、電気光学素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、一水平期間に合わせて走査線から供給される制御信号に応じ導通して信号線から供給された映像信号をサンプリングし、前記ドライブトランジスタは、該サンプリングされた映像信号に応じた出力電流を該電気光学素子に供給し、前記電気光学素子は、該ドライブトランジスタから供給された出力電流により該映像信号に応じた輝度で発光して画面に画像を表示し、前記スイッチングトランジスタは該出力電流が流れる電流路に配されており、走査線から供給される別の制御信号に応じてオンオフ動作し、オフ状態のとき該出力電流を遮断する一方オン状態のとき該出力電流を該電気光学素子に供給して発光させ、以って一フィールド内で該電気光学素子が発光する発光期間を制御して、画面の輝度レベルを調整可能にする画像表示装置において、前記スイッチングトランジスタは、走査線から供給される制御信号に応じてオンオフ動作を複数回繰り返し、以って該電気光学素子が発光する発光期間を一フィールド内で複数回に分けて設定し、更に各発光期間の時間長が異なるように調整可能とすることを特徴とする。

好ましくは、前記スイッチングトランジスタは、画面に画像を表示中リアルタイムで、発光期間の時間長を調整可能である。その場合、前記スイッチングトランジスタは、一フィールドあたり、複数の発光期間のうち一の発光期間の時間長を一水平期間に相当する一調整単位だけ調整する。又前記スイッチングトランジスタは、フィールド毎に発光期間を変えて画面の輝度レベルを調整する際、複数の発光期間のうち少なくとも一の発光期間はその時間長を変えない。又好ましくは、前記スイッチングトランジスタは、発光期間の時間長を調整するとき、複数の発光期間でその時間長の差が、一水平期間に相当する一調整単位以内にする。この場合、前記スイッチングトランジスタは、一フィールド内の複数の発光期間の時間長が同一であるときに、いずれかの発光期間の時間長を増加する場合、一フィールド内の複数の発光期間の内時間的に後ろにある発光期間を優先してその時間長を増加する。又前記スイッチングトランジスタは、一フィールド内の複数の発光期間の時間長が同一であるときに、いずれかの発光期間の時間長を減少させる場合、一フィールド内の複数の発光期間の内時間的に後ろにある発光期間を優先してその時間長を減少させる。

本発明によれば、各画素回路のスイッチングトランジスタは、走査線から供給される制御信号に応じてオンオフ動作を複数回繰り返し、以って電気光学素子が発光する発光期間を一フィールド内で複数回に分けて設定している。これにより、画面のフリッカを効果的に抑制しつつ、画面の輝度レベルを調整可能である。本発明の特徴事項として各画素回路のスイッチングトランジスタは、さらに複数回に分かれた各発光期間の時間長が互いに異なるように調整可能としている。これにより、各発光期間の時間長を一括で変える場合に比べ、輝度レベルの調整幅が小さくなり、その分ピーク輝度の変化を認識させず、違和感なくピーク輝度コントロールを行うことが出来る。好ましくは、スイッチングトランジスタは、一フィールド当り、複数の発光期間の内一つの発光期間の時間長を一水平期間に相当する一調整単位（一調整ステップ）だけ調整する。この様にすることで、発光期間の変化によるピーク輝度の変化の調整ステップが、人間の輝度変化の認識限度以下に抑えることが出来る。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。図示する様に、本画像表示装置は、画面１を備えている。この画面１は行列状に配された画素２の集合からなる。個々の画素２は画素回路となっており、括弧で示した行番号と列番号の組み合わせで位置が特定される。画面１の周辺には線順次走査を行うＶスキャナが配されている。本実施形態では、Ｖスキャナは第１Ｖスキャナ３と第２Ｖスキャナ４とに分かれている。また画面１の上辺部には、映像信号を供給するＨドライバ５が配されている。

画面１には上述した画素２の他に、走査線ＶＳＣＡＮと信号線ＤＡＴＡが形成されている。行状の走査線ＶＳＣＡＮは、一フィールドに渡って線順次走査を行うために各水平期間（１Ｈ）に同期して制御信号を順次供給する。本実施形態は各行当り走査線が２本配されており、ＶＳＣＡＮ１とＶＳＣＡＮ２で区別している。第１Ｖスキャナ３は一方の走査線ＶＳＣＡＮ１に制御信号を供給する。第２Ｖスキャナ４は、他方の走査線ＶＳＣＡＮ２に別の制御信号を供給する。画面１には列状の信号線ＤＡＴＡも形成されている。この信号線ＤＡＴＡはＨドライバ５に接続されており、Ｖスキャナ側の線順次走査に合わせて映像信号ｄａｔａを供給している。個々の画素２は、各走査線ＶＳＣＡＮと各信号線ＤＡＴＡとが交差する部分に配されており、画面１を構成する。なお、各走査線ＶＳＣＡＮの行番号を特に指定する場合は括弧書きで表すようにしている。例えば１行目の一方の走査線はＶＳＣＡＮ１（１）で表し、同じく１行目の他方の走査線はＶＳＣＡＮ２（１）で表してある。

図２は、図１に示した画素２の基本的な構成を示す回路図である。図示する様に、各画素回路２は、少なくともサンプリングトランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒ３と、スイッチングトランジスタＴｒ２と、有機ＥＬ発光素子ＯＬＥＤなどからなる電気光学素子とを含んでいる。またサンプリングトランジスタＴｒ１とドライブトランジスタＴｒ３との間には通常映像信号のサンプルホールド機能や補正機能を奏する付加回路５が配されている。なお本明細書では、画素２の回路構成を説明する場合、画素回路２と表記する場合がある。

図示する様に本実施例の場合、ドライブトランジスタＴｒ３はＰチャネル型となっており、そのソースが電源ラインＶＤＤ１に接続されている一方、ドレインはスイッチングトランジスタＴｒ２を介して発光素子ＯＬＥＤのアノードに接続している。発光素子ＯＬＥＤのカソードは接地ラインＶＳＳ１に接続している。スイッチングトランジスタＴｒ２のゲートは走査線ＶＳＣＡＮ２に接続されている。一方サンプリングトランジスタＴｒ１の一端は信号線ＤＡＴＡに接続する一方、他端は付加回路５を介してドライブトランジスタＴｒ３のゲートに接続している。サンプリングトランジスタＴｒ１のゲートは走査線ＶＳＣＡＮ１に接続している。

サンプリングトランジスタＴｒ１は、一水平期間に合わせて走査線ＶＳＣＡＮ１（ｉ）から供給される制御信号に応じ導通して信号線ＤＡＴＡから供給された映像信号をサンプリングする。サンプリングされた映像信号は付加回路５に保持される。ドライブトランジスタＴｒ３は、付加回路５に保持された映像信号に応じた出力電流を発光素子ＯＬＥＤに供給する。具体的には、ドライブトランジスタＴｒ３は飽和領域で動作し、サンプリングされた映像信号に応じた入力電圧をゲートに受け、これに従ってドレイン電流を出力電流として発光素子ＯＬＥＤに供給する。ドライブトランジスタＴｒ３は飽和領域で動作し、ゲートとソース間に印加されるゲート電圧に応じてソースとドレイン間にドレイン電流を流す。発光素子ＯＬＥＤは、ドライブトランジスタＴｒ３から供給された出力電流により映像信号に応じた輝度で発光し、画面１に所望の画像を表示する。スイッチングトランジスタＴｒ２は上述の出力電流が流れる電流路に配されている。本実施例の場合、このスイッチングトランジスタＴｒ２はドライブトランジスタＴｒ３と発光素子ＯＬＥＤの間に挿入されているが、本発明はこれに限られるものではない。一般に出力電流路は電源ラインＶＤＤ１から接地ラインＶＳＳ１に沿って形成されており、ＶＤＤ１とＶＳＳ１の間のいずれかにスイッチングトランジスタＴｒ２が挿入される。スイッチングトランジスタＴｒ２は、走査線ＶＳＣＡＮ２（ｉ）から供給される制御信号に応じてオンオフ動作し、オフ状態のとき出力電流を遮断する一方オン状態のとき出力電流を発光素子ＯＬＥＤに供給して発光させる。これにより、一フィールド内で発光素子ＯＬＥＤが発光する発光期間を制御して、画面の輝度レベル（ピーク輝度）を調整可能にしている。

本発明の特徴事項として、スイッチングトランジスタＴｒ２は、走査線ＶＳＣＡＮ２（ｉ）から供給される制御信号に応じてオンオフ動作を複数回繰り返し、以って発光素子ＯＬＥＤが発光する発光期間を一フィールド内で複数回に分けて設定し、さらに各発光期間の時間長が異なるように調整可能としている。好ましくはスイッチングトランジスタＴｒ２は、画面１に画像を表示中リアルタイムで、発光期間の時間長を調整可能である。この場合、スイッチングトランジスタＴｒ２は、一フィールド当り、複数の発光期間の内一つの発光期間の時間長を一水平期間（１Ｈ）に相当する一調整単位（調整ステップ）だけ調整する。スイッチングトランジスタＴｒ２は、フィールド毎に発光期間を変えて画面の輝度レベルを調整する際、複数の発光期間の内少なくとも一つの発光期間はその時間長を変えないようにしている。さらにスイッチングトランジスタＴｒ２は、発光期間の時間長を調整するとき、複数の発光期間でその時間長の差が、一水平期間（１Ｈ）に相当する一調整単位（一調整ステップ）以内にしている。この場合、スイッチングトランジスタＴｒ２は、一フィールド内の複数の発光期間の時間長が同一であるときに、いずれかの発光期間の時間長を増加する場合、一フィールド内の複数の発光期間の内時間的に後ろにある発光期間を優先してその時間長を増加する。逆にいずれかの発光期間の時間長を減少させる場合、一フィールド内の複数の発光期間の内時間的に後ろにある発光期間を優先してその時間長を減少させる。

図３は、発光素子の集合で構成する画面の輝度と入力映像信号の信号電圧との関係を示すグラフである。換言するとドライブトランジスタから供給される出力電流と入力映像信号の信号電圧との関係を示すグラフである。ここで特性カーブＡは発光期間を長く設定した場合であり、特性カーブＢは一フィールド内におけるトータルの発光期間を短く設定した場合である。いずれの場合も、出力電流の増加と共に輝度は大きくなる。その際、発光期間が長い方が、短い方に比べ、全体的な輝度レベルが高くなっている。この様に本画像表示装置は、一フィールド内における発光期間を調整することで、画面の輝度レベル（ピーク輝度）を自在に調整することが出来る。

図４は、図１及び図２に示した画像表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。但し、このタイミングチャートは一フィールドで発光期間を１回に設定した場合である。この場合は、フリッカが目立つので好ましくないが、本発明の理解を容易にするため参考例としてここに詳細に説明する。タイミングチャートＡは発光期間を長く設定した場合で、タイミングチャートＢは発光期間を短く設定した場合である。画素の１行目、２行目及び３行目に順次印加される制御信号ＶＳＣＡＮ１，ＶＳＣＡＮ２と、これに応じて動作する画素の駆動状態を同じ時間軸にとって表してある。以下本明細書では説明を簡略化するため、走査線とこれに対応する制御信号を同じ参照符号で表す。行番号は括弧付の番号で区別している。例えば、ＶＳＣＡＮ１（１）は、１行目の画素のサンプリングトランジスタＴｒ１のゲートに印加される制御信号である。またＶＳＣＡＮ２（１）は同じく１行目の画素回路のスイッチングトランジスタのゲートに印加される制御信号であり、発光期間を指定している。駆動状態（１）は、制御信号ＶＳＣＡＮ１（１）及びＶＳＣＡＮ２（１）に応じた１行目の画素回路の駆動状態を表しており、書込期間と発光期間と消灯期間に分かれている。書込期間はサンプリングトランジスタが制御信号ＶＳＣＡＮ１に応じて映像信号をサンプリングする期間である。発光期間はスイッチングトランジスタがＶＳＣＡＮ２に応じオンして発光素子が発光する期間であり、消灯期間はスイッチングトランジスタがオフして発光素子が消灯する期間である。

タイミングチャートＡに示すように、制御信号ＶＳＣＡＮ１が行毎に線順次走査され、画素回路が行毎に映像信号をサンプリングする。各行に割り当てられる書込期間は一水平期間（１Ｈ）に相当している。また別の制御信号ＶＳＣＡＮ２が同じく行毎に線順次走査され、各行の画素回路が順次発光期間になる。制御信号ＶＳＣＡＮ２がハイレベルからローレベルに切換ると、発光素子は発光期間から消灯期間になる。このようなフィールド操作を繰り返すことで、画面の画像を書き換えていき、所望の動画表示を行う。図から明らかなように、一フィールド内で、発光期間は一度あり、残りは消灯期間となっている。この発光期間は制御信号ＶＳＣＡＮ２のハイレベルになっている期間で制御できる。タイミングチャートＡは制御信号ＶＳＣＡＮ２のハイレベルになっている期間（以下単にパルス幅と呼ぶ場合がある）を長く設定した場合であり、その分発光期間は長くなっている。従って、画面の輝度レベル（ピーク輝度）は高い。なお、制御信号ＶＳＣＡＮ２の波形は、予め外部から供給されたスタートパルスをシフトレジスタで順次転送することにより、作成されている。スタートパルスの波形を変えることで、発光期間を自在に調整可能である。その際、シフトレジスタは一フィールドで１回線順次走査を完了してリセットされるので、スタートパルスの波形を更新するタイミングは、フィールド単位となる。即ち一フィールドに１回発光期間を調整できる。シフトレジスタは１Ｈ周期のクロック信号に応じてスタートパルスを転送するので、その分解能は通常１Ｈ、もしくは、そのｎ（ｎ＝１，２，３，，，）倍である。このため、発光期間の一調整単位（一調整ステップ）は一水平期間（１Ｈ）、もしくは、そのｎ（ｎ＝１，２，３，，，）倍と同じになる。ここでは、ｎ＝１の場合を説明する。

タイミングチャートＢは、基本的にタイミングチャートＡと同じであるが、発光期間を規定する制御信号ＶＳＣＡＮ２のパルス幅が短くなっている。この分一フィールド内における発光期間が短くなる一方、消灯期間が長くなる。発光期間が短くなるので、その分画面の輝度レベルが低くなる。

図５は、ピーク輝度のリアルタイム調整を示すグラフである。このグラフはピーク輝度と経過時間との関係を示している。前述したように本画像表示装置は一フィールド（１Ｆ）に１回一水平期間（１Ｈ）の調整ステップ幅で、画面輝度レベルの調整を行うことが出来る。図示の例は、一フィールド毎にピーク輝度を一ステップずつ順に上昇させた場合を表している。

このときスイッチングトランジスタのゲートに印加される制御信号ＶＳＣＡＮ２（ｉ）の波形は、一フィールド毎にパルス幅が１Ｈずつ増えている。図示の例では、最初のフィールドでパルス幅がｍ水平期間であり、次のフィールドでパルス幅がｍ＋１水平期間に増え、さらに次のフィールドでパルス幅が（ｍ＋２）水平期間と順に増加している。これに伴い、発光期間が一フィールド毎に１Ｈずつ順に増えていく。丁度画面表示に適したピーク輝度となったところで、この調整を打ち切ることで、最適な画面輝度レベルが得られる。

図６は、別の参考例を示すタイミングチャートである。理解を容易にするため、図４に示した最初の参考例のタイミングチャートと同じ表記を採用している。タイミングチャートＡは発光期間が長い場合であり、タイミングチャートＢは発光期間が短い場合である。いずれの場合も、一フィールド（１Ｆ）で２個の発光期間を含んでいる。換言すると、制御信号ＶＳＣＡＮ２は一フィールド（１Ｆ）で２個のパルスを含んでいる。スイッチングトランジスタは制御信号ＶＳＣＡＮ２に応答してオンオフを２回繰り返すことで、発光期間を２回に分けている。これにより、フリッカを抑制することが出来る。

タイミングチャートＡとＢを比較すれば明らかなように、発光期間の調整は、前後２回の発光期間で同じ時間幅だけ調整している。従って、最小調整幅は、一発光期間につき１Ｈで２回あるので、一フィールド毎の最小調整幅は２Ｈになる。

図７は、図６に示した参考例におけるピーク輝度と経過時間の変化を表したグラフである。図６の参考例は、一フィールド毎に二水平期間（２Ｈ）に相当する分だけピーク輝度を可変調整可能である。一般に画面調整では、ピーク輝度の変化を認識させず違和感なくピーク輝度コントロールを行うことが好ましい。ピーク輝度の変化を認識させないための条件として、発光期間の変化によるピーク輝度の変化の一調整ステップが、人間の輝度変化の認識限度以下であることが要求される。図７の参考例の場合、一調整ステップが２Ｈとなっている。この幅は場合により人間の輝度変化の認識限度を超えることがある。従ってピーク輝度コントロールをリアルタイムで行う場合、フィールド毎にピーク輝度の変化が認識される場合があり、違和感を生じる恐れがある。図７の下段に、発光期間を規定する制御信号ＶＳＣＡＮ２（ｉ）の波形を示す。最初に一フィールドで、前後２回の発光期間はいずれも（ｍ／２）水平期間となっている。なお以降の説明では、ｍは偶数を表している。次の一フィールドで前後二つの発光期間はいずれも１Ｈだけ増加するようになっている。したがって、合計で２Ｈ分だけ発光期間が長くなっている。この様に、図６の参考例は、一フィールド毎に発光期間が２Ｈ単位で増加するため、ピーク輝度のリアルタイム調整で、操作者に違和感が生じる場合がある。

図８は、本発明の第１実施形態を示す波形図である。図８の上段は、発光期間が増加する場合の制御信号ＶＳＣＡＮ２（ｉ）の波形を表し、下段は発光期間が減少する場合の制御信号ＶＳＣＡＮ２（ｉ）の波形を表している。発光期間が増加する場合、波形図から明らかなように、一フィールドで前後２つある発光期間のうち、一方のみが１Ｈだけ増加している。この様に制御信号ＶＳＣＡＮ２の波形を調整することで、一フィールド毎に発光期間を一調整単位だけ増加させることが出来る。同様に発光期間を減少する場合にも、一フィールドにつき前後２回ある発光期間で一方のみを一調整単位だけ減少させるようにしている。この様に本実施形態では、一フィールド内の発光期間が複数ある場合、発光期間の1つのみの時間長を変化させることで、一フィールド内の調整ステップを最小単位の１Ｈに設定することが出来る。これによって画面を表示しながら、違和感なくピーク輝度コントロールが可能になる。

図９は、本発明にかかる画像表示装置の第２実施形態を示す波形図である。理解を容易にするため、第１実施形態を示した図８の波形図と同様な表記を採用している。図９の上段は発光期間が増加する場合における制御信号ＶＳＣＡＮ２（ｉ）の波形変化を表している。下段は発光期間が減少する場合における制御信号ＶＳＣＡＮ２（ｉ）の波形変化をフィールド単位で表している。いずれの場合も図８に示した第１実施形態と同じように一フィールド内の発光期間が複数ある場合で、発光期間の１つのみその時間長をフィールド毎に段階的に変化させている。本実施形態はさらに望ましく、一フィールド内に限らず隣接フィールド間を考慮した場合も、発光輝度の調整ステップが小さくなるように設定している。即ち一フィールド内の複数の発光期間が同一であるときに発光期間を増加させる場合、一フィールド内の複数の発光期間の時間的に後にある発光期間を優先して増加させる。逆に一フィールド内の複数の発光期間が同一であるときに発光期間を減少させる場合、一フィールド内の複数の発光期間の時間的に後にある発光期間を優先して減少させている。これによってさらに画面を表示しながら、違和感なくピーク輝度コントロールを行うことが出来る。

なお上述した第１実施形態及び第２実施形態はいずれも発光期間が一フィールド内で２回あったが、別に３回としても良い。この場合発光期間を変化させるとき、一フィールド内の１／３の発光期間を変化させても良いし、２／３の発光期間を変化させても良い。発光期間を変化させる数が少なければ、より違和感のない輝度変化が実現できる。但し違和感のない範囲内で発光期間を変化させる数を多くすることで、輝度変化の応答速度を上げることが出来る。

図１０は、図２に示した画素回路に含まれる付加回路５の具体的な構成例を示す回路図である。図１０の実施例は、付加回路５が極めて単純な構成となっており、１個の画素容量Ｃｓで構成されている。この画素容量Ｃｓの一端は電源ラインＶＤＤ１に接続され、他端はドライブトランジスタＴｒ３のゲートに接続されている。

図１０の下段に本実施例にかかる画素回路２の動作説明に供するタイミングチャートを載せてある。このタイミングチャートはｉ行目の画素回路２に印加される制御信号ＶＳＣＡＮ１（ｉ）及びＶＳＣＡＮ２（ｉ）とｉ行目の画素回路２の駆動状態を同じ時間軸で表記している。ｉ行目の画素回路の駆動状態（ｉ）は書込期間と発光期間と消灯期間とを含んでいる。これは、基本的に図６に示したタイミングチャートと同じである。

ＶＳＣＡＮ１（ｉ）がハイレベルになると、サンプリングトランジスタＴｒ１がオンし、信号線ＤＡＴＡから供給された映像信号がサンプリングされ、画素容量Ｃｓに保持される。これが書込期間である。その後制御信号ＶＳＣＡＮ２（ｉ）の最初のパルスがスイッチングトランジスタＴｒ２のゲートに印加され、最初の発光期間になる。続いてＶＳＣＡＮ２（ｉ）の２番目のパルスがスイッチングトランジスタＴｒ２のゲートに印加され、２回目の発光期間に入る。この様にして図１０に示す画素回路２は、一フィールドを２回の発光期間に分けている。各発光期間で、ドライブトランジスタＴｒ３は画素容量Ｃｓに保持された映像信号に応じた出力電流を発光素子ＯＬＥＤに供給している。以上の説明から明らかなように、図１０の実施例の付加回路５は、単純に映像信号をサンプルホールドする機能を有するだけである。

図１１は、画素回路の第２実施例を示す模式図である。理解を容易にするため、図１０に示した第１実施例と同じ表記を採用しており、上段が回路構成図で下段が動作説明用のタイミングチャートである。図１１に示すように、本画素回路２の付加回路５は第１実施例より複雑な構成となっており、スイッチングトランジスタＴｒ４及びＴｒ５が追加され、さらに結合容量Ｃｃが挿入されている。一方のスイッチングトランジスタＴｒ４はドライブトランジスタＴｒ３のゲートとドレインとの間に挿入され、そのゲートには別の制御信号ＶＳＣＡＮ３（ｉ）が印加されている。スイッチングトランジスタＴｒ５は所定のオフセット電位Ｖｏｆｓと画素容量Ｃｓの一端とに接続されており、そのゲートには制御信号ＶＳＣＡＮ４（ｉ）が印加されている。結合容量Ｃｃは画素容量Ｃｓの一端とドライブトランジスタＴｒ３のゲートとの間に挿入されている。

タイミングチャートに示すように、画素回路２の駆動状態は、第１実施例で説明した書込期間、発光期間及び消灯期間に加え、補正期間が含まれる。この補正期間はＶＳＣＡＮ２（ｉ）、ＶＳＣＡＮ３（ｉ）及びＶＳＣＡＮ４（ｉ）がハイレベルになったときに実行される。この補正期間では、ドライブトランジスタＴｒ３の閾電圧が検出され、画素容量Ｃｓに書き込まれる。これにより、ドライブトランジスタＴｒ３の閾電圧のばらつきをキャンセルすることが出来る。即ち図１１に示した画素回路２は、電圧書き込み型でこれにドライブトランジスタＴｒ３の閾電圧補正機能を組み込んだものである。

図１２は、画素回路の第３実施例を示す模式図である。理解を容易にするため、図１１に示した第２実施例と同様の表記を取っている。図１２の上段に画素回路２の構成を示し、下段に動作説明用のタイミングチャートを挙げてある。本画素回路２はドライブトランジスタＴｒ３がＮチャネル型で第１実施例及び第２実施例と同じように電圧書き込み型となっている。ドライブトランジスタＴｒ３をＮチャネル型としたところで、スイッチングトランジスタＴｒ２は電源ＶＤＤ１側に挿入されている。

この画素回路２に組み込まれた付加回路５はドライブトランジスタＴｒ３の閾電圧補正機能とさらにドライブトランジスタＴｒ３のソース電位のブートストラップ機能を実現している。この目的で付加回路５は、スイッチングトランジスタＴｒ４及びＴｒ５が追加になっている。一方のスイッチングトランジスタＴｒ４はドライブトランジスタＴｒ３のソースと所定の初期電位Ｖｉｎｉとの間に接続され、そのゲートには制御信号ＶＳＣＡＮ３（ｉ）が印加される。他方のスイッチングトランジスタＴｒ５はドライブトランジスタＴｒ３のゲートと所定のオフセット電位Ｖｏｆｓとの間に接続され、そのゲートには制御信号ＶＳＣＡＮ４（ｉ）が印加される。なお画素容量ＣｓはドライブトランジスタＴｒ３のゲートとソースとの間に接続されている。また発光素子ＯＬＥＤの等価容量をＣｏｌｅｄで表してある。

タイミングチャートから明らかなように、この画素回路２の駆動状態は、書込期間、発光期間及び消灯期間に加え、補正期間を含んでいる。この補正期間で制御信号ＶＳＣＡＮ３、ＶＳＣＡＮ４及びＶＳＣＡＮ２が順次ハイレベルとなり、ドライブトランジスタＴｒ３の閾電圧を検出して画素容量Ｃｓに保持しておく。これによりドライブトランジスタＴｒ３の閾電圧のばらつきをキャンセルできる。さらに、発光期間に入るとスイッチングトランジスタＴｒ４がオフするため、ドライブトランジスタＴｒ３のゲート／ソース間電圧は画素容量Ｃｓによって常に一定に保持される。従って発光期間に入り出力電流が発光素子ＯＬＥＤに流れてそのアノード電位（即ちドライブトランジスタＴｒ３のソース電位）が上昇すると、これに連動してドライブトランジスタＴｒ３のゲート電位も上昇するブートストラップ動作が行われ、結果的に発光素子ＯＬＥＤに供給される出力電流は常に一定となる。

図１３は、画素回路の第４実施例を示しており、理解を容易にするため先の実施例と同様な表記を採用している。図１３の上段は第４実施例にかかる画素回路の構成を表し、下段はその動作状態を示すタイミングチャートである。第１ないし第３実施例の画素回路が電圧書き込み型であるのに対し、本実施例はカレントミラー回路を利用した電流書き込み型となっている。図示する様に本画素回路２の付加回路５は、スイッチングトランジスタＴｒ４及びＴｒ５が追加になっている。一方のスイッチングトランジスタＴｒ４はサンプリングトランジスタＴｒ１とドライブトランジスタＴｒ３のゲートとの間に挿入され、そのゲートには制御信号ＶＳＣＡＮ３（ｉ）が印加されている。他方のスイッチングトランジスタＴｒ５はドライブトランジスタＴｒ３と同じＰチャネル型であり、電源ラインＶＤＤ１とサンプリングトランジスタＴｒ１との間に接続されている。ここでドライブトランジスタＴｒ３とスイッチングトランジスタＴｒ５はトランジスタＴｒ４を介してゲートが相互に接続されており、いわゆるカレントミラー構成となっている。本画素回路２は、信号線ＤＡＴＡに流れる映像信号電流に応じた信号電流をカレントミラー回路でドライブトランジスタＴｒ３に流すようにしたものである。これにより、ドライブトランジスタＴｒ３の閾電圧のばらつきや移動度のばらつきをキャンセルするようにしている。

図１４は画素回路の第５実施例を表しており、理解を容易にするため図１３の第４実施例と同様の表記を採用している。図１４の上段は本実施例にかかる画素回路の構成を表し、下段はその動作を表すタイミングチャートである。本画素回路２はカレントコピー電流書き込み型である。画素回路２の付加回路５は、画素容量Ｃｓに加えスイッチングトランジスタＴｒ４が追加になっている。このスイッチングトランジスタＴｒ４は信号線ＤＡＴＡとドライブトランジスタＴｒ３のドレインとの間に接続され、そのゲートには制御信号ＶＳＣＡＮ３（ｉ）が印加される。下段のタイミングチャートに示すように、画素回路２は制御信号ＶＳＣＡＮ１、ＶＳＣＡＮ２及びＶＳＣＡＮ３に応答して、カレントコピー電流書き込み、発光及び消灯を順に行う。

本発明にかかる画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。 図１に示した画像表示装置に含まれる画素回路の一般的な構成を示す回路図である。 画面の輝度と信号電圧との関係を示すグラフである。 画像表示装置の参考例を示すタイミングチャートである。 同じく参考例に供する模式図である。 画像表示装置の他の参考例のタイミングチャートである。 他の参考例の説明に供する模式図である。 本発明にかかる画像表示装置の第１実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明にかかる画像表示装置の第２実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明にかかる画像表示装置に組み込まれる画素回路の第１実施例を示す模式図である。 同じく画素回路の第２実施例を示す模式図である。 同じく画素回路の第３実施例を示す模式図である。 同じく画素回路の第４実施例を示す模式図である。 同じく画素回路の第５実施例を示す模式図である。

符号の説明

１・・・画面、２・・・画素（画素回路）、３・・・第１Ｖスキャナ、４・・・第２Ｖスキャナ、５・・・付加回路、６・・・Ｈドライバ

Claims (1)

1. 一フィールドに渡って線順次走査を行うために各水平期間に同期して制御信号を順次供給する行状の走査線と、線順次走査に合わせて映像信号を供給する列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配されて画面を構成する画素回路とを含み、
   各画素回路は、少なくともサンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、スイッチングトランジスタと、電気光学素子とを含み、
   前記サンプリングトランジスタは、一水平期間に合わせて走査線から供給される制御信号に応じ導通して信号線から供給された映像信号をサンプリングし、
   前記ドライブトランジスタは、該サンプリングされた映像信号に応じた出力電流を該電気光学素子に供給し、
   前記電気光学素子は、該ドライブトランジスタから供給された出力電流により該映像信号に応じた輝度で発光して画面に画像を表示し、
   前記スイッチングトランジスタは該出力電流が流れる電流路に配されており、走査線から供給される別の制御信号に応じてオンオフ動作し、オフ状態のとき該出力電流を遮断する一方オン状態のとき該出力電流を該電気光学素子に供給して発光させ、
   以って一フィールド内で該電気光学素子が発光する発光期間を制御して、画面の輝度レベルを調整可能にする画像表示装置において、
   前記スイッチングトランジスタは、走査線から供給される制御信号に応じてオンオフ動作を複数回繰り返し、以って該電気光学素子が発光する発光期間を一フィールド内で複数回に分けて設定し、更に各発光期間の時間長が異なるように調整可能とし、
   前記スイッチングトランジスタは、発光期間の時間長を調整するとき、一フィールド内の複数の発光期間のうち一部の時間長を一水平期間に相当する一調整単位で調整し、一フィールド内の複数の発光期間の時間長が同一であるときにいずれかの発光期間の時間長を増加または減少させる場合、一フィールド内の複数の発光期間のうち時間的に後ろにある発光期間を優先してその時間長を増加または減少させる画像表示装置。

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