JP5257354B2 - 表示装置、表示装置の駆動方法およびコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
104 制御部
106 記録部
110 信号処理集積回路
112 エッジぼかし部
114 I/F部
116 リニア変換部
118 パターン生成部
120 色温度調整部
122 静止画検波部
124 長期色温度補正部
126 発光時間制御部
128 信号レベル補正部
130 ムラ補正部
132 ガンマ変換部
134 ディザ処理部
136 信号出力部
138 長期色温度補正検波部
140 ゲートパルス出力部
142 ガンマ回路制御部
150 記憶部
152 データドライバ
154 ガンマ回路
156 過電流検出部
158 パネル
162 静止画判定部
164 係数算出部
続いて、パネル158に設けられる画素回路の構造の一例について説明する。
続いて、パネル158に設けられる駆動回路の構成の一例について説明する。
(a)第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差が、駆動トランジスタTRDの閾値電圧を越え、且つ、第2ノードND2と発光部ELPに備えられたカソード電極との間の電位差が、発光部ELPの閾値電圧を越えないように、第1ノードND1に第1ノード初期化電圧を印加し、第2ノードND2に第2ノードND2初期化電圧を印加する前処理を行い、次いで、
(b)第1ノードND1の電位を保った状態で、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTRDの閾値電圧を減じた電位に向かって、第2ノードND2の電位を変化させる閾値電圧キャンセル処理を行い、その後、
(c)走査線SCLからの信号によりオン状態とされた書込みトランジスタTRWを介して、データ線DTLから映像信号を第1ノードND1に印加する書込み処理を行い、次いで、
(d)走査線SCLからの信号により書込みトランジスタTRWをオフ状態とすることにより第1ノードND1を浮遊状態とし、電源部2100から駆動トランジスタTRDを介して、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差の値に応じた電流を発光部ELPに流すことにより、発光部ELPを駆動する、
工程から成る。
5Tr/1C駆動回路の等価回路図を図4に示し、図4に示した5Tr/1C駆動回路の駆動のタイミングチャートを模式的に図5に示し、図4に示した5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図6A〜図6Iに示す。
第1トランジスタTR1の一方のソース/ドレイン領域は、電源部2100(電圧VCC)に接続され、第1トランジスタTR1の他方のソース/ドレイン領域は、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に接続されている。また、第1トランジスタTR1のオン/オフ動作は、第1トランジスタ制御回路2111から伸びて、第1トランジスタTR1のゲート電極に接続された第1トランジスタ制御線CL1によって制御される。電源部2100は、発光部ELPに電流を供給し、発光部ELPを発光させるために設けられている。
駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、第1トランジスタTR1の他方のソース/ドレイン領域に接続されている。一方、駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域は、
(1)発光部ELPのアノード電極、
(2)第2トランジスタTR2の他方のソース/ドレイン領域、及び、
(3)容量部C1の一方の電極、
に接続されており、第2ノードND2を構成する。また、駆動トランジスタTRDのゲート電極は、
(1)書込みトランジスタTRWの他方のソース/ドレイン領域、
(2)第3トランジスタTR3の他方のソース/ドレイン領域、及び、
(3)容量部C1の他方の電極、
に接続されており、第1ノードND1を構成する。
μ :実効的な移動度
L :チャネル長
W :チャネル幅
Vgs:ゲート電極とソース領域との間の電位差
Vth:閾値電圧
Cox:(ゲート絶縁層の比誘電率)×(真空の誘電率)/(ゲート絶縁層の厚さ)
k≡(1/2)・(W/L)・Cox
とする。
書込みトランジスタTRWの他方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、駆動トランジスタTRDのゲート電極に接続されている。一方、書込みトランジスタTRWの一方のソース/ドレイン領域は、信号出力回路2102から伸びるデータ線DTLに接続されている。そして、データ線DTLを介して、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigが、一方のソース/ドレイン領域に供給される。尚、データ線DTLを介して、VSig以外の種々の信号・電圧(プリチャージ駆動のための信号や各種の基準電圧等)が、一方のソース/ドレイン領域に供給されてもよい。また、書込みトランジスタTRWのオン/オフ動作は、走査回路2101から伸びて、書込みトランジスタTRWのゲート電極に接続された走査線SCLによって制御される。
第2トランジスタTR2の他方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、駆動トランジスタTRDのソース領域に接続されている。一方、第2トランジスタTR2の一方のソース/ドレイン領域には、第2ノードND2の電位(即ち、駆動トランジスタTRDのソース領域の電位)を初期化するための電圧VSSが供給される。また、第2トランジスタTR2のオン/オフ動作は、第2トランジスタ制御回路2112から伸びて、第2トランジスタTR2のゲート電極に接続された第2トランジスタ制御線AZ2によって制御される。
第3トランジスタTR3の他方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、駆動トランジスタTRDのゲート電極に接続されている。一方、第3トランジスタTR3の一方のソース/ドレイン領域には、第1ノードND1の電位(即ち、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位)を初期化するための電圧VOfsが供給される。また、第3トランジスタTR3のオン/オフ動作は、第3トランジスタ制御回路2113から伸びて、第3トランジスタTR3のゲート電極に接続された第3トランジスタ制御線AZ3によって制御される。
発光部ELPのアノード電極は、上述のとおり、駆動トランジスタTRDのソース領域に接続されている。一方、発光部ELPのカソード電極には、電圧VCatが印加される。発光部ELPの容量を符号CELで表す。また、発光部ELPの発光に必要とされる閾値電圧をVth-ELとする。即ち、発光部ELPのアノード電極とカソード電極との間にVth-EL以上の電圧が印加されると、発光部ELPは発光する。
・・・0ボルト〜10ボルト
VCC :電源部2100の電圧
・・・20ボルト
VOfs :駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位(第1ノードND1の電位)を初期化するための電圧
・・・0ボルト
VSS :駆動トランジスタTRDのソース領域の電位(第2ノードND2の電位)を初期化するための電圧
・・・−10ボルト
Vth :駆動トランジスタTRDの閾値電圧
・・・3ボルト
VCat :発光部ELPのカソード電極に印加される電圧
・・・0ボルト
Vth-EL:発光部ELPの閾値電圧
・・・3ボルト
この[期間−TP(5)-1]は、例えば、前の表示フレームにおける動作であり、前回の各種の処理完了後に第(n,m)番目の発光素子が発光状態にある期間である。即ち、第(n,m)番目の副画素を構成する発光素子における発光部ELPには、後述する式(5)に基づくドレイン電流I’dsが流れており、第(n,m)番目の副画素を構成する発光素子の輝度は、係るドレイン電流I’dsに対応した値である。ここで、書込みトランジスタTRW、第2トランジスタTR2及び第3トランジスタTR3はオフ状態であり、第1トランジスタTR1及び駆動トランジスタTRDはオン状態である。第(n,m)番目の発光素子の発光状態は、第(m+m’)行目に配列された発光素子の水平走査期間の開始直前まで継続される。
上述したように、この[期間−TP(5)0]において、第(n,m)番目の発光素子は、非発光状態にある。書込みトランジスタTRW、第2トランジスタTR2、第3トランジスタTR3はオフ状態である。また、[期間−TP(5)-1]から[期間−TP(5)0]に移る時点で、第1トランジスタTR1がオフ状態となるが故に、第2ノードND2(駆動トランジスタTRDのソース領域あるいは発光部ELPのアノード電極)の電位は、(Vth-EL+VCat)まで低下し、発光部ELPは非発光状態となる。また、第2ノードND2の電位低下に倣うように、浮遊状態の第1ノードND1(駆動トランジスタTRDのゲート電極)の電位も低下する。
この[期間−TP(5)1]において、後述する閾値電圧キャンセル処理を行うための前処理が行われる。即ち、[期間−TP(5)1]の開始時、第2トランジスタ制御線AZ2及び第3トランジスタ制御線AZ3をハイレベルとすることによって、第2トランジスタTR2及び第3トランジスタTR3をオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VOfs(例えば、0ボルト)となる。一方、第2ノードND2の電位は、VSS(例えば、−10ボルト)となる。そして、この[期間−TP(5)1]の完了以前において、第2トランジスタ制御線AZ2をローレベルとすることによって、第2トランジスタTR2をオフ状態とする。尚、第2トランジスタTR2及び第3トランジスタTR3を同時にオン状態としてもよいし、第2トランジスタTR2を先にオン状態としてもよいし、第3トランジスタTR3を先にオン状態としてもよい。
次に、閾値電圧キャンセル処理が行われる。即ち、第3トランジスタTR3のオン状態を維持したまま、第1トランジスタ制御線CL1をハイレベルとすることによって、第1トランジスタTR1をオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化しないが(VOfs=0ボルトを維持)、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vthを減じた電位に向かって、第2ノードND2の電位は変化する。即ち、浮遊状態の第2ノードND2の電位が上昇する。そして、駆動トランジスタTRDのゲート電極とソース領域との間の電位差がVthに達すると、駆動トランジスタTRDがオフ状態となる。具体的には、浮遊状態の第2ノードND2の電位が(VOfs−Vth=−3ボルト>VSS)に近づき、最終的に(VOfs−Vth)となる。ここで、以下の式(2)が保証されていれば、云い換えれば、式(2)を満足するように電位を選択、決定しておけば、発光部ELPが発光することはない。
その後、第3トランジスタTR3のオン状態を維持したまま、第1トランジスタ制御線CL1をローレベルとすることによって、第1トランジスタTR1をオフ状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化せず(VOfs=0ボルトを維持)、浮遊状態の第2ノードND2の電位も変化せず、(VOfs−Vth=−3ボルト)を保持する。
次いで、第3トランジスタ制御線AZ3をローレベルとすることによって、第3トランジスタTR3をオフ状態とする。第1ノードND1及び第2ノードND2の電位は、実質上、変化しない。実際には、寄生容量等の静電結合により電位変化が生じ得るが、通常、これらは無視することができる。
その後、駆動トランジスタTRDに対する書込み処理を実行する。具体的には、第1トランジスタTR1、第2トランジスタTR2、及び、第3トランジスタTR3のオフ状態を維持したまま、データ線DTLの電位を、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigとし、次いで、走査線SCLをハイレベルとすることによって、書込みトランジスタTRWをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VSigへと上昇する。
Vs ≒VOfs−Vth
Vgs≒VSig−(VOfs−Vth) (3)
その後、駆動トランジスタTRDの移動度μの大小に基づく駆動トランジスタTRDのソース領域(第2ノードND2)の電位の補正(移動度補正処理)を行う。
以上の操作によって、閾値電圧キャンセル処理、書込み処理、移動度補正処理が完了する。ところで、走査線SCLがローレベルとなる結果、書込みトランジスタTRWがオフ状態となり、第1ノードND1、即ち、駆動トランジスタTRDのゲート電極は浮遊状態となる。一方、第1トランジスタTR1はオン状態を維持しており、駆動トランジスタTRDのドレイン領域は、電源部2100(電圧VCC、例えば20ボルト)に接続された状態にある。従って、以上の結果として、第2ノードND2の電位は上昇する。
2Tr/1C駆動回路の等価回路図を図7に示し、駆動のタイミングチャートを模式的に図8に示し、各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図9A〜図9Fに示す。
駆動トランジスタTRDの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した駆動トランジスタTRDの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。但し、駆動トランジスタTRDのドレイン領域は電源部2100に接続されている。尚、電源部2100からは、発光部ELPを発光させるための電圧VCC-H、及び、駆動トランジスタTRDのソース領域の電位を制御するための電圧VCC-Lが供給される。ここで、電圧VCC-H及びVCC-Lの値として、
VCC-H= 20ボルト
VCC-L=−10ボルト
を例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
書込みトランジスタTRWの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した書込みトランジスタTRWの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
発光部ELPの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した発光部ELPの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
この[期間−TP(2)-1]は、例えば、前の表示フレームにおける動作であり、実質的に、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)-1]と同じ動作である。
この[期間−TP(2)0]は、例えば、前の表示フレームから現表示フレームにおける動作である。即ち、この[期間−TP(2)0]は、前の表示フレームにおける第(m+m’)番目の水平走査期間から、現表示フレームにおける第(m−1)番目の水平走査期間までの期間である。そして、この[期間−TP(2)0]において、第(n,m)番目の発光素子は、非発光状態にある。ここで、[期間−TP(2)-1]から[期間−TP(2)0]に移る時点で、電源部2100から供給される電圧を、VCC-Hから電圧VCC-Lに切り替える。その結果、第2ノードND2の電位はVCC-Lまで低下し、発光部ELPは非発光状態となる。また、第2ノードND2の電位低下に倣うように、浮遊状態の第1ノードND1(駆動トランジスタTRDのゲート電極)の電位も低下する。
そして、現表示フレームにおける第m行目の水平走査期間が開始する。この[期間−TP(2)1]において、閾値電圧キャンセル処理を行うための前処理が行われる。[期間−TP(2)1]の開始時、走査線SCLをハイレベルとすることによって、書込みトランジスタTRWをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VOfs(例えば、0ボルト)となる。第2ノードND2の電位はVCC-L(例えば、−10ボルト)を保持する。
次に、閾値電圧キャンセル処理が行われる。即ち、書込みトランジスタTRWのオン状態を維持したまま、電源部2100から供給される電圧を、VCC-Lから電圧VCC-Hに切り替える。その結果、第1ノードND1の電位は変化しないが(VOfs=0ボルトを維持)、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vthを減じた電位に向かって、第2ノードND2の電位は変化する。即ち、浮遊状態の第2ノードND2の電位が上昇する。そして、駆動トランジスタTRDのゲート電極とソース領域との間の電位差がVthに達すると、駆動トランジスタTRDがオフ状態となる。具体的には、浮遊状態の第2ノードND2の電位が(VOfs−Vth=−3ボルト)に近づき、最終的に(VOfs−Vth)となる。ここで、上述した式(2)が保証されていれば、云い換えれば、式(2)を満足するように電位を選択、決定しておけば、発光部ELPが発光することはない。
次に、駆動トランジスタTRDに対する書込み処理、及び、駆動トランジスタTRDの移動度μの大小に基づく駆動トランジスタTRDのソース領域(第2ノードND2)の電位の補正(移動度補正処理)を行う。具体的には、書込みトランジスタTRWのオン状態を維持したまま、データ線DTLの電位を、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigとする。その結果、第1ノードND1の電位はVSigへと上昇し、駆動トランジスタTRDはオン状態となる。尚、書込みトランジスタTRWを、一旦、オフ状態とし、データ線DTLの電位を、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigに変更し、その後、走査線SCLをハイレベルとすることによって、書込みトランジスタTRWをオン状態とすることで、駆動トランジスタTRDをオン状態としてもよい。
以上の操作によって、閾値電圧キャンセル処理、書込み処理、移動度補正処理が完了する。そして、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)7]と同じ処理がなされ、第2ノードND2の電位が上昇し、(Vth-EL+VCat)を越えるので、発光部ELPは発光を開始する。このとき、発光部ELPを流れる電流は、前述した式(5)にて得ることができるので、発光部ELPを流れる電流Idsは、発光部ELPの閾値電圧Vth-EL、及び、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vthには依存しない。即ち、発光部ELPの発光量(輝度)は、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELの影響、及び、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vthの影響を受けない。加えて、駆動トランジスタTRDにおける移動度μのばらつきに起因したドレイン電流Idsのばらつき発生を抑制することができる。
Claims (13)
- 電流量に応じて自発光する発光素子及び映像信号に応じて前記発光素子へ印加する電流を制御する画素回路を備える画素と、発光させる前記画素を選択する選択信号を所定の走査周期で該画素へ供給する走査線と、前記映像信号を前記画素へ供給するデータ線とがマトリクス状に配置される表示部を備える表示装置であって:
リニア特性を有する映像信号を入力し、前記リニア特性を有する映像信号の信号レベルの前記画素当たりの平均値を算出する平均値算出部と;
前記平均値算出部で算出した平均値を順次記憶する平均値記憶部と;
前記平均値記憶部に記憶した前記平均値と直前の平均値との差分に基づいて、現在の画面に表示されるのが静止画かどうかを判定する静止画判定部と;
前記静止画判定部で判定した結果、前記現在の画面に静止画が表示されると判定した場合に、前記表示部に表示する画像の輝度を落とす係数を算出する係数算出部と;
前記係数算出部で算出した係数を前記映像信号に乗算する係数乗算部と;
を含み、
前記静止画判定部は、前記表示部を複数の領域に分割して、該領域のそれぞれにおいて静止画を表示しているどうかを判定し、前記複数の領域の内の少なくとも一つが静止画を表示していると判定した場合には、画面全体として静止画を表示していると判定する、表示装置。 - ガンマ特性を有する映像信号を、前記リニア特性を有する映像信号に変換するリニア変換部をさらに含む、請求項1に記載の表示装置。
- リニア特性を有する前記係数乗算部の出力信号を、ガンマ特性を有するように変換するガンマ変換部をさらに含む、請求項1に記載の表示装置。
- 前記係数算出部は、最も高輝度の画像を表示している前記領域の輝度を落とす補正を行う係数を算出する、請求項1に記載の表示装置。
- 前記係数算出部は、画面全体の輝度を落とす補正を行う係数を算出する、請求項4に記載の表示装置。
- 前記静止画判定部は、前記複数の領域への分割の際、一辺のピクセル数が2のべき乗である領域に分割する、請求項1に記載の表示装置。
- 電流量に応じて自発光する発光素子及び映像信号に応じて前記発光素子へ印加する電流を制御する画素回路を備える画素と、発光させる前記画素を選択する選択信号を所定の走査周期で該画素へ供給する走査線と、前記映像信号を前記画素へ供給するデータ線とがマトリクス状に配置される表示部を備える表示装置の駆動方法であって:
リニア特性を有する映像信号を入力し、前記映像信号の信号レベルの前記画素当たりの平均値を算出する平均値算出ステップと;
前記平均値算出ステップで算出した平均値を記憶する平均値記憶ステップと;
前記平均値記憶ステップで記憶した前記平均値と直前の平均値との差分に基づいて、前記表示部に表示されるのが静止画かどうかを判定する静止画判定ステップと;
前記静止画判定ステップで判定した結果、前記表示部に静止画が表示されると判定した場合に、前記表示部に表示する画像の輝度を落とす係数を算出する係数算出ステップと;
前記係数算出ステップで算出した係数を前記映像信号に乗算する係数乗算ステップと;
を含み、
前記静止画判定ステップは、前記表示部を複数の領域に分割して、該領域のそれぞれにおいて静止画を表示しているどうかを判定し、前記複数の領域の内の少なくとも一つが静止画を表示していると判定した場合には、画面全体として静止画を表示していると判定する、表示装置の駆動方法。 - ガンマ特性を有する映像信号を、前記リニア特性を有する映像信号に変換するステップをさらに含む、請求項7に記載の表示装置の駆動方法。
- リニア特性を有する前記係数乗算ステップの出力信号を、ガンマ特性を有するように変換するステップをさらに含む、請求項7に記載の表示装置の駆動方法。
- 前記係数算出ステップは、最も高輝度の画像を表示している前記領域の輝度を落とす補正を行う係数を算出する、請求項7に記載の表示装置の駆動方法。
- 前記係数算出ステップは、画面全体の輝度を落とす補正を行う係数を算出する、請求項10に記載の表示装置の駆動方法。
- 前記静止画判定ステップは、前記複数の領域への分割の際、一辺のピクセル数が2のべき乗である領域に分割する、請求項7に記載の表示装置の駆動方法。
- 電流量に応じて自発光する発光素子及び映像信号に応じて前記発光素子へ印加する電流を制御する画素回路を備える画素と、発光させる前記画素を選択する選択信号を所定の走査周期で該画素へ供給する走査線と、前記映像信号を前記画素へ供給するデータ線とがマトリクス状に配置される表示部を備える表示装置の制御をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって:
リニア特性を有する映像信号を入力し、前記映像信号の信号レベルの前記画素当たりの平均値を算出する平均値算出ステップと;
前記平均値算出ステップで算出した平均値を記憶する平均値記憶ステップと;
前記平均値記憶ステップで記憶した前記平均値と直前の平均値との差分に基づいて、前記表示部に表示されるのが静止画かどうかを判定する静止画判定ステップと;
前記静止画判定ステップで判定した結果、前記表示部に静止画が表示されると判定した場合に、前記表示部に表示する画像の輝度を落とす係数を算出する係数算出ステップと;
前記係数算出ステップで算出した係数を前記映像信号に乗算する係数乗算ステップと;
を含み、
前記静止画判定ステップは、前記表示部を複数の領域に分割して、該領域のそれぞれにおいて静止画を表示しているどうかを判定し、前記複数の領域の内の少なくとも一つが静止画を表示していると判定した場合には、画面全体として静止画を表示していると判定する、コンピュータプログラム。
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