JP5361139B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、有機EL素子等の発光素子を用いた表示装置、特に、発光素子の駆動方法に関するものである。
有機EL素子等を用いて構成されたフラットな表示パネルにおいては、複数行、複数列に配置した画素を行毎に走査線に、列毎にデータ線に共通に接続し、行走査回路より各走査線を選択する。それと同時に列走査回路より各データ線に所定の表示信号を印加して、選択された該当行の画素に所定の表示を行わせるマトリクス駆動が一般的である。このマトリクス駆動に関して、例えば、特許文献1にアクティブマトリクス駆動によるEL表示パネルが開示されている。
有機EL素子を用いて構成された表示パネルは、有機EL素子に流れる電流を制御して各画素の発光強度の調整ができる。
12は従来例のアクティブマトリクス型表示パネルの概略構成を示すブロック図である。図中201は電流設定回路、202は走査線駆動回路、203はマトリクス状に配置された画素回路である。
13は従来の有機EL素子を含む画素回路の構成例を示す。P1及びP2は走査線であり、P0は情報線である。情報線から情報信号として電流データIdataが入力される。有機EL素子の陽極はTFT(M4)のドレイン端子に接続されており、陰極は接地電位CGNDに接続されている。トランジスタM1、M2、M4はP型TFTであり、M3はN型TFTである。
次に、概略動作について説明する。Idataが入力される時、走査P1にはHIレベルの信号が、P2にはLOWレベルの信号が入力され、トランジスタM2、M3はON、トランジスタM4はOFFである。この時、トランジスタM4は導通状態ではないため、有機EL素子には電流は流れない。IdataによりトランジスタM1の電流駆動能力に応じた電圧が、トランジスタM1のゲート端子と電源電位V1の間に配置された容量C1に生じる。
有機EL素子に電流を供給する時は、P1にはLOWレベルの信号、P2にはHIレベルの信号を入力する。この時、トランジスタM4はON、トランジスタM2、M3はOFFとなる。トランジスタM4が導通状態であるため、容量C1に生じた電圧によりトランジスタM1の電流駆動能力に応じた電流が有機EL素子に供給される。その供給された電流に応じた輝度で有機EL素子が発光する。
ところで、このような有機EL素子を用いた表示パネルでは、明るさを調整することが難しい。液晶表示パネルではバックライトの明るさを調整すればよく、画質レベルを変えずに、比較的簡単に表示パネルの明るさを調整できる。
一方、有機EL素子の場合には、画素毎に流す電流量で明るさが制御されるため、全体を暗くしたい場合には低電流領域で全体を制御する必要がある。この制御性の悪い低電流領域を使うことに起因して、画質の劣化が生じてしまう。
そこで、全体の明るさを調整するために有機EL素子が発光する期間を制御する手法がある。しかし、1フィールド中に10〜30%以上の期間で非発光の時間帯がある場合には、フリッカが発生するという課題がある。フリッカは非発光期間に画面上を動く黒(非発光)の帯が広いと見えやすい傾向がある。
また、この明るさ調整とフリッカ低減を両立するため、非発光期間によって生じる黒の帯を狭くする手法がある。即ち、画素回路への画像データ書込みレートは同じままで(例えば60Hz)、発光・非発光の点滅レートを高周波化するというものである。これは、特許文献2に開示されている。
米国特許第6373454号明細書 特開2006−053236号公報
上述のように画素回路への画像データ書込みレートが、例えば、60Hzのままで発光・非発光の点滅レートを高周波化する(高周波点滅型)方法では、その見え方はホールド型の表示パネルと同じようになる。この場合、動画解像度がインパルス型表示パネルと比べて低下するという課題がある。
図14はインパルス型、図15はホールド型、図16は高周波点滅型の動画像表示状態と見かけの像を示す。図14から図16の(a)は動画像の発光状態と時間軸と視線の関係を示す。横軸は画素の位置、縦軸は時間(フィールド)である。太線の矢印は視線の動きを示すものである。
図14から図16の(b)は見かけの像を示す。横軸は見える像の相対位置、縦軸は輝度である。図14から図16の(b)に示すa〜jは図14から図16の(a)に示すa〜jに対応する。図14から図16(b)の傾斜が急なほど画像のエッジが際だって見えることを表す。また、図14ら図16(b)の傾斜が緩やかなほどエッジがぼけて見えることを表す。
図14から図16の(a)に示すように画面上で物体が移動する際、物体の移動に追従して視線も連続的に移動することが分かる。その際、視覚情報として認識される見かけの輝度は、視界の各位置における輝度の積算量となる。
このため、図14(b)に示すようにインパルス型の表示パネルではエッジが際立って見えるのに対し、図15(b)や図16(b)に示すようにホールド型や高周波点滅型ではエッジがぼけて見えてしまう。そのため動画像解像度を高めつつ、フリッカを低減することが課題であった。
本発明の目的は、動画解像度を高めつつ、フリッカを低減することができ、更に動画像のエッジ部における色割れも軽減可能な表示装置を提供することにある。
本発明は、垂直同期信号と同じ周波数の第1の信号と、垂直同期信号の2倍以上の周波数の第2の信号との論理和信号により画素の発光素子を駆動する。また、赤・緑・青の発光素子を有する画素に対して、それぞれ垂直同期信号と同じ周波数の第1の信号である信号AR、AG、ABと、垂直同期信号の2倍以上の周波数の第2の信号である信号Bとの論理和信号により発光素子を駆動する。その際、信号AR、AG、ABのそれぞれの立ち上がりと立ち下がりの中間点を同期させる。
本発明によれば、動画表示の際にエッジが際だって見えるようになり、動画解像度を高めつつ、フリッカを低減することが可能となる。また、画像のエッジ部分の色割れを抑制でき、更に、パネル面内で均一な画質が得られる。
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明は、特に、有機EL素子を用いたアクティブマトリクス型表示パネルに好適に適用することができる。
本発明は、特に、発光素子(例えば有機EL素子とする)を含む画素は有機EL素子に電流を遮断するスイッチング素子等を有し、そのスイッチング素子を用いて情報信号の値に拘わらず有機EL素子の発光・非発光を選択制御する。その際の制御信号は垂直同期信号と同じ周波数の信号Aと、垂直同期信号の2倍以上の周波数の信号Bとの合成信号である。その合成信号を用いて有機EL素子を点滅駆動する。
(第1の実施形態)
図1は本発明に係る表示装置の第1の実施形態を示すブロック図である。本実施形態に係る表示装置は、表示領域として、発光素子である有機EL素子を含む画素回路(画素)13がマトリクス状に配置されている。情報線駆動回路11はマトリクス状に配置された画素回路13に情報線P0を介して情報信号である制御電流Idataを供給する。
走査線駆動回路12はマトリクス状に配置された画素回路13に第1の走査線である走査線P1を介して1垂直期間を示す垂直同期信号を供給し、第2の走査線である走査線P2を介して1水平期間を示す水平同期信号を供給する。
点滅制御線駆動回路14はマトリクス状に配置された画素回路13に点滅制御線P3を介して点滅制御信号を供給し、画素回路13内の有機EL素子を点滅駆動する。画素回路13は制御電流の値に従って画素に流す電流を制御する。画素回路13は有機EL素子やその駆動回路等を含んでいる。
有機EL素子を含む画素回路13の構成例を図2に示す。図2は電流プログラミング型の例を示す。P0は情報線、P1及びP2は走査線であり、P1は第1の走査線、P2は第2の走査線である。P3は点滅制御線である。情報線駆動回路11から情報線P0に情報信号として電流データIdataが供給される。15は発光素子として用いた有機EL素子である。
有機EL素子15の陽極(A)はTFT(M4)のドレイン端子に接続され、陰極(K)は接地電位CGNDに接続されている。M1、M2、M4はP型TFTであり、M3はN型TFTである。C1は容量である。
次に、画素回路13の動作について説明する。まず、情報線駆動回路11から情報線P0にIdataが入力される時、走査線P1にはHIレベル信号が、走査線P2にはLOWレベル信号が、点滅制御線P3にはHIレベル信号が入力される。この時、トランジスタM2、M3はON、トランジスタM4はOFFである。
また、その場合には、トランジスタM4は導通状態ではないため、有機EL素子15には電流が流れない。その際、制御電流IdataによりトランジスタM1の電流駆動能力に応じた電圧が、トランジスタM1のゲート端子と電源電位Vccの間に接続された容量C1に生じる。
有機EL素子15に電流を供給する時は、走査線P1にはLOWレベル信号、走査線P2にはHIレベル信号、点滅制御線P3にはLOWレベル信号が入力される。この時、トランジスタM4はON、トランジスタM2、M3はOFFとなる。その際、トランジスタM4は導通状態であるため、容量C1に生じた電圧によりトランジスタM1の電流駆動能力に応じた電流が有機EL素子15に供給され、その供給された電流に応じた輝度で有機EL素子15が発光する。
また、有機EL素子15に流れる電流を遮断する時は、走査線P1にはLOWレベル信号、走査線P2にはHIレベル信号、点滅制御線P3にはHIレベル信号が入力される。この時、トランジスタM4、M2、M3はOFFとなる。その場合、トランジスタM4は非導通状態であるため、有機EL素子15への電流供給が遮断され、非発光状態にすることができる。このように点滅制御線P3の信号のHI・LOWを切り替えることで任意に発光期間を制御することができる。
なお、画素回路13として図2の構成を一例に挙げたが、本発明はこれに限るものではない。即ち、電流プログラミング型を例に挙げたが、電圧プログラミング型等の回路を用いても構わない。
次に、表示装置全体の動作について説明する。図3は各信号線のタイミングチャートを示す。本実施形態では1水平期間の間に1つの走査線に接続された画素群に対して一括して情報電流を書き込む。
同様にして、順次次行の走査線に接続された画素群に対して一括して情報電流を書き込んでいき、1垂直期間(16.67msec:60Hz相当)の間に全画素の書込みが終了する。図3に示す走査線P1nの信号は1垂直期間を示す垂直同期信号、走査線P2nの信号は1水平期間を示す水平同期信号である。P3nの信号は点滅制御線P3からの点滅制御信号である。
ここで、図3に示すようにパネルn番目の行の画素回路13に接続された走査線P1・P2を各々P1n・P2nとし、点滅制御線をP3nとする。パネルn行の書込みは走査線P1nがHI、走査線P2nがLOW、点滅制御線P3nがHIの時に行われ、情報線P0から入力されるIdataに従って画素回路13に情報が記憶される。その後、走査線P1nがLOW、走査線P2nがHIになり、記憶情報に従って有機EL素子15に電流が流せる状態となる。
また、図3に示すように点滅制御線P3nがLOWになっている間、記憶された情報に従って有機EL素子15に電流が流れ、有機EL素子15が発光状態となる。更に、点滅制御線P3nがHIになり、有機EL素子15への電流供給が遮断されて有機EL素子15は非発光となる。
次に、点滅制御線P3nに供給する信号Cnについて説明する。図4は点滅制御線駆動回路14の一例を示すブロック図、図5はその各部の信号を示す信号波形図である。第1の信号である信号A、第2の信号である信号Bは図示しない信号作成回路から送信される。信号Aは垂直同期信号と同じ周波数の信号、信号Bは垂直同信号のk倍の周波数の信号である。図5の例では信号Bは信号Aの20倍の周波数となっているが、フリッカを低減するには信号Bは信号Aの2倍以上の周波数とするのが良い。
信号BはOR18の一方の入力端子に出力され、信号AはシフトレジスタSRを介してAND18の他方の入力端子に出力される。シフトレジスタSRには図5のCLKが供給される。CLKは信号Bの周波数の2倍以上の周波数とする。この結果、OR18の出力から第1の信号である信号Aと第2の信号である信号Bとの論理和の合成信号Cが出力される。
即ち、図4に示すようにOR18から合成信号C31、C32、…、C3nが出力され、この信号が表示領域の各行に順に出力される。図3に示す点滅制御信号(P3nの信号)は図4の合成信号C3nに対応する。図4の点滅制御線駆動回路14から上述のように点滅制御線を介して各画素回路に点滅制御信号が供給され、1水平期間単位で順次1行毎に書込みを行う。
ここで、図3、図5において第1の信号の信号Aは垂直同期信号に同期している。そうすることで、画素への情報書き込みタイミングと有機EL素子の発光タイミングをずらすことができ、表示パネル面内で均一な画質が得られる。同様に第2の信号の信号Bも垂直同期信号に同期しており、画素への情報書き込みタイミングと有機EL素子の発光タイミングをずらし、表示パネル面内で均一な画質が得られる。
このような表示装置で、動く物体(黒背景に白い物体)を表示する場合の動画像表示状態と見かけの像を図6に示す。即ち、図6(a)は動画像の発光状態と時間軸と視線の関係、図6(b)は見かけの像を示すものである。画面上で物体が移動する際、物体の移動に追従して視線も連続的に移動する。その際、視覚情報として認識される見かけの輝度は、視界の各位置における輝度の積算量となる。
この時、見かけの像は図6(b)に示すようになり、図15に示すホールド型表示若しくは図16に示す高周波点滅型表示と比べてエッジが際立って見えることが分かる(立ち上がりと立ち下がりの傾斜が急)。また、高周波の信号Bに由来して有機EL素子を点滅駆動するので、フリッカも低減することが可能となる。以上ようにして動画像解像度を高めつつ、フリッカを低減することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の表示装置の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、赤・緑・青それぞれ独立に点滅駆動制御を行う。図7は本実施形態の表示装置を示すブロック図である。
本実施形態の表示装置は、表示領域として画素回路(画素)63がマトリクス状に配置されている。また、情報線P0から情報信号である制御電流Idataを供給する情報線駆動回路61を備えている。更に、第1の走査線である走査線P1から1垂直期間を示す垂直同期信号、第2の走査線である走査線P2から1水平期間を示す水平同期信号を供給する走査線駆動回路62を備えている。
更に、点滅制御線P3から点滅制御信号を供給する点滅制御線駆動回路64を備えている。画素回路63は制御電流の値に従って画素に流す電流を制御する。画素回路13は有機EL素子やその駆動回路等を含んでいる。
点滅制御線は各行に赤・青・緑それぞれ1本ずつ配置されている。画素回路(画素)63としては、赤、青、緑の色を発光する発光素子を有する画素回路63が行方向に順に配置され、それが繰り返し配置されている。有機EL素子を含む画素回路63の構成は図2と同様である。画素回路の動作も同様である。
次に、表示装置全体の動作について説明する。図8は各信号線のタイミングチャートを示す。本表示装置では1水平期間の間に1つの走査線に接続された画素群に対して一括して情報電流を書き込む。
同様にして、順次次行の走査線に接続された画素群に対して一括して情報電流を書き込んでいき、1垂直期間(16.67msec:60Hz相当)の間に全画素の書込みが終了する。図7に示す走査線P1nの信号は1垂直期間を示す垂直同期信号、走査線P2nの信号は1水平期間を示す水平同期信号である。
ここで、図8に示すようにパネルn番目の行の画素回路63に接続された走査線P1・P2を各々P1n・P2nとする。また、第1の実施形態とは異なり、点滅制御線は赤・緑・青の画素毎に独立に配線され、それぞれP3Rn、P3Gn、P3Bnとする。画素回路63としては、上述のように赤、緑、青で発光する有機EL素子を有する画素回路が順に行方向に配置されている。画素回路の構成は図2と同様であり、各画素回路への書込み動作、発光動作も第1の実施形態と同様である。
次に、点滅制御線P3Rn、P3Gn、P3Bnに供給する信号CRn、CGn、CBnについて説明する。図9は点滅制御線駆動回路64の内部ブロック図、図10はその各部の信号波形を示す。
第1の信号である信号AR、信号AG、信号ABは図示しない信号作成回路から送信される。これら信号AR、AG、ABはそれぞれ垂直同期信号と同じ周波数である。第2の信号である信号Bは同様に図示しない信号作成回路から送信される。図10の例では信号Bは信号AR、AG、ABの20倍の周波数となっているが、フリッカを低減するには信号Bは信号AR、AG、ABの2倍以上の周波数とするのが良い。
信号Bは複数のOR69の一方の入力端子にそれぞれ出力される。OR69は3個で1組となっており、図9の一番上のOR69の他方の入力端子に信号ARがシフトレジスタSRを介して入力される。
2番目のOR69の他方の入力端子には信号AGがシフトレジスタSRを介して入力され、3番目のOR69の他方の入力端子には信号ABがシフトレジスタSRを介して入力される。各シフトレジスタSRには図10のCLKが供給される。CLKの周波数は信号Bの2倍以上の周波数とする。
この結果、一番上のOR69から第2の信号である信号Bと第1の信号である信号ARの論理和である合成信号CR1、2番目のOR69から信号Bと信号AGの論理和である合成信号CG1が出力される。また、3番目のOR69から信号Bと信号ABの論理和である合成信号CB1が出力される。
以下、同様に4番目以降のOR69からも順次シフトレジスタSRを介して信号Bと信号ARの論理和の合成信号、信号Bと信号AGの論理和の合成信号、信号Bと信号ABの論理和の合成信号が生成され、表示領域の各行に出力される。このようにして点滅制御信号の合成信号CR、CG、CBが出力される。
図8に示す点滅制御線P3Rnの信号は、図9の合成信号CRnに、P3Gnの信号は合成信号CGnに、P3Bnの信号は合成信号CBnに対応する。図4の点滅制御線駆動回路14から上述のように点滅制御線を介して各画素回路に点滅制御信号が供給され、1水平期間単位で順次1行毎に書込みを行う。
本実施形態では、第1の信号である信号AR、信号AG、信号ABはそれぞれ赤・緑・青の発光バランスを制御するのに用いられる。その際、信号AR、信号AG、信号ABは図10に示すように発光を司るパルス(LOW)の立下り時点と立ち上がり時点の中間時点が信号AR、AG、ABで同一タイミングとなるような波形となっている。従って、図8に示す点滅制御線PRnの信号、PGnの信号、PBnの信号の信号AR、AG、ABに由来するパルスの中心は同一タイミングに揃う。そうすることで、エッジ部分における色割れを抑制することが可能となる。
ここで、図8、図10において第1の信号である信号AR、AG、ABは垂直同期信号に同期している。そうすることで、画素への情報書き込みタイミングと有機EL素子の発光タイミングをずらすことができ、表示パネル面内で均一な画質が得られる。同様に第2の信号の信号Bも垂直同期信号に同期しており、画素への情報書き込みタイミングと有機EL素子の発光タイミングをずらし、表示パネル面内で均一な画質が得られる。
本実施形態では、このような表示装置で動く物体(黒背景に白い物体)を表示する。その動画像表示状態と見かけの像を図11に示す。図11(a)はR(赤)、図11(b)はG(緑)、図11(c)はB(青)の動画表示状態を示し、図11(d)は赤、緑、青の各色の見かけの像を示すものである。
図9(a)〜図9(c)に示すように画面上で物体が移動する際、物体の移動に追従して視線も連続的に移動する。その際、視覚情報として認識される見かけの輝度は、視界の各位置における輝度の積算量となる。
この時、見かけの像は図9(d)に示すようになり、図15に示すホールド型表示、若しくは図16に示す高周波点滅型表示と比べてエッジが際立って見える。また、高周波信号Bに由来して有機EL素子が点滅するのでフリッカも低減することが可能となる。更に、上述のように赤・緑・青の立ち上がるタイミング、立ち下がるタイミングの中心が揃っているため、エッジ部分での色にじみの発生を軽減できる。
以上のようにして、動画像解像度を高めつつ、フリッカを低減することができる。また、赤・緑・青の輝度バランスを発光期間で制御しつつ、動画表示の際のエッジ部分での色にじみの発生を軽減することが可能となる。
なお、以上の実施形態においては、有機EL素子を用いた表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。自発光型の表示装置であれば、好ましく適応できる。また、電流信号によって階調を制御する画素回路について説明したが、本発明はそれに限るものではなく、電圧信号によって階調を制御する画素回路を持つ表示装置であっても好ましく適応できる。
本発明の第1の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 第1の実施形態の画素回路の一例を示す回路図である。 第1の実施形態の各部の信号波形と発光状態を示す信号波形図である。 第1の実施形態の点滅制御線駆動回路の一例を示す回路図である。 図4の点滅制御線駆動回路の各部の信号を示す図である。 第1の実施形態の発光状態と動画像の見かけの像を示す図である。 本発明の第2の実施形態を示すブロック図である。 第2の実施形態の各部の信号波形と発光状態を示す信号波形図である。 第2の実施形態の点滅制御線駆動回路の一例を示すブロック図である。 図9の点滅制御線駆動回路の各部の信号を示す図である。 第2の実施形態の発光状態と見かけの像を示す図である。 従来例の表示装置を示す概略図である。 従来例の画素回路を示す回路図である。 インパルス型の動画表示状態と見かけの像を示す図である。 ホールド型の動画表示状態と見かけの像を示す図である。 高周波点滅型の動画表示状態と見かけの像を示す図である。
符号の説明
11、61 情報線駆動回路
12、62 走査線駆動回路
13、63 画素回路
14、64 点滅制御線駆動回路
15 有機EL素子
18、69 OR
SR シフトレジスタ
P0 情報線
P1、P2 走査線
P3 点滅制御線
C1 容量
M1〜M4 トランジスタ

Claims (4)

  1. 発光素子を含む画素回路がマトリクス状に複数配置され、
    複数の前記画素回路に接続される情報線と、
    前記情報線に情報信号を供給する情報線駆動回路と、
    前記情報線と交差する方向に配置され、複数の前記画素回路に接続される走査線と、
    前記走査線に垂直同期信号を供給する走査線駆動回路と、
    前記走査線と同じ方向に配置され、複数の前記画素回路に接続される点滅制御線と、
    前記点滅制御線に前記発光素子の点滅を制御する点滅制御信号を供給する点滅制御線駆動回路と、
    を有する表示装置において、
    前記点滅制御線駆動回路は、
    前記垂直同期信号と同じ周波数を有する第1の信号と、前記垂直同期信号の2倍以上の周波数を有する第2の信号との論理和信号を前記点滅制御信号として前記点滅制御線に供給し、前記発光素子を、前記第1信号に対応する第1の発光期間と、前記第2の信号に対応し前記第1の発光期間よりも短い第2の発光期間とで発光させることを特徴とする表示装置。
  2. 前記画素回路は、赤、緑、青のいずれかの色を発光する発光素子を含み、前記点滅制御線は、発光色ごとに設けられ、それぞれ同じ色を発光する発光素子を含む複数の画素回路に接続されており、
    前記点滅制御線駆動回路は、前記第1の信号であるAR、AG、ABのそれぞれと、前記第2の信号であるBとを合成して得られる、発光色に応じた合成信号CRn、CGn、CBnを、前記点滅制御信号として発光色ごとに設けられた前記点滅制御線のそれぞれに供給し、且つ、前記第1の信号であるAR、AG、ABのそれぞれの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとの中心が揃っていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第2の信号は前記垂直同期信号と同期していることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の表示装置。
  4. 前記発光素子は、有機EL素子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
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