JP5381709B2 - 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
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 Download PDFInfo
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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 輝度算出部
164 発光量算出部
166 危険度算出部
168 危険度更新部
170 ピーク検出部
172、272 ゲイン算出部
174 乗算器
265 エリア平均算出部
まず、本発明の第1の実施形態にかかる表示装置の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態にかかる表示装置100の構成について説明する説明図である。以下、図1を用いて本発明の第1の実施形態にかかる表示装置100の構成について説明する。
続いて、図1に図示したパネル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、図1に図示したパネル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。
本発明の第1の実施形態においては、画面全体の輝度を下げるゲイン(第1の係数)と、危険度のピークにある画素または画素群に対するゲイン(第2の係数)とを算出する場合について触れたが、このように第1の係数と第2の係数とを算出する場合には、以下の現象が生じるおそれがある。
本発明の第1の実施形態および第2の実施形態では、画面全体の輝度を下げる第1の係数と、危険度のピークにある画素または画素群に対して輝度を下げる第2の係数とを求めて、画面の焼き付き現象を抑える表示装置について説明した。本発明の第3の実施形態では、この第1の係数や第2の係数を用いて輝度の調節を行うかどうか選択的に設定可能な表示装置について説明する。
Claims (13)
- 電流量に応じて自発光する発光素子を有する複数の画素がマトリクス状に配置された表示部と、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、映像信号を前記画素へ供給するデータ線とを備える表示装置であって:
前記表示部の複数の位置に対して、複数のフレームの映像信号に基づき累積された発光量に関するデータをそれぞれ記憶する記憶部と;
前記記憶部に記憶された前記発光量に関するデータのピーク値に基づき前記表示部に供給される映像信号の最大輝度を抑制するように制御する輝度制御部と;
を含み、
前記輝度制御部は、
リニア特性を有する映像信号を入力し、前記画素または複数の前記画素からなる画素群単位で前記映像信号から発光量を算出する発光量算出部と;
前記発光量算出部で算出した発光量に基づいて、前記画素または前記画素群単位で前記発光量に関するデータとして発光量パラメータを算出する発光量パラメータ算出部と;
前記記憶部に蓄積された、全ての画素または画素群に対応する発光量パラメータの中からピーク値を検出するピーク検出部と;
前記ピーク検出部で検出した前記ピーク値に基づいて輝度を調節する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して出力する係数乗算部と;
を含む、表示装置。 - 前記係数算出部は、
少なくとも最大輝度を抑制する第1の係数と、
前記ピーク値を有する前記画素または前記画素群の輝度が他の画素の輝度と比較して相対的に低くなるように前記ピーク値を有する前記画素または前記画素群の輝度を抑制する第2の係数と、
を算出する、請求項1に記載の表示装置。 - 前記係数乗算部は、全ての画素に入力する映像信号に対して前記第1の係数を乗算し、前記ピーク値を有する前記画素または前記画素群に入力する、前記第1の係数を乗算した後の映像信号に対して前記第2の係数を乗算する、請求項2に記載の表示装置。
- 前記係数乗算部は、前記ピーク値を有する前記画素または前記画素群を除く画素に入力する映像信号に対して前記第1の係数を乗算し、前記ピーク値を有する前記画素または前記画素群に入力する映像信号に対して前記第2の係数を乗算する、請求項2に記載の表示装置。
- 前記係数算出部が算出した前記係数の使用の有無を切り換える設定切換部をさらに含む、請求項1に記載の表示装置。
- 前記係数の使用の有無を前記設定切換部で切り換えるための画面を表示させる表示制御部をさらに含む、請求項5に記載の表示装置。
- 前記係数算出部が算出した前記第1の係数と前記第2の係数との使用の有無を切り換える設定切換部をさらに含む、請求項2に記載の表示装置。
- 前記第1の係数と前記第2の係数との使用の有無を前記設定切換部で切り換えるための画面を表示させる表示制御部をさらに含む、請求項7に記載の表示装置。
- 前記係数算出部は、前記ピーク値を有する前記画素または前記画素群の周囲の所定の領域に含まれる画素の発光量の平均値に基づいて前記係数を算出する、請求項1に記載の表示装置。
- 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。
- 電流量に応じて自発光する発光素子を有する複数の画素がマトリクス状に配置された表示部と、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、映像信号を前記画素へ供給するデータ線とを備える表示装置の駆動方法であって:
前記表示部の複数の位置に対して、複数のフレームの映像信号に基づき累積された発光量に関するデータをそれぞれ記憶する記憶ステップと;
前記記憶ステップで記憶した前記発光量に関するデータのピーク値に基づき前記表示部に供給される映像信号の最大輝度を抑制するように制御する輝度制御ステップと;
を含み、
前記輝度制御ステップは、
リニア特性を有する映像信号を入力し、前記画素または複数の前記画素からなる画素群単位で前記映像信号から発光量を算出する発光量算出ステップと;
前記発光量算出ステップで算出された発光量に基づいて、前記画素または前記画素群単位で前記発光量に関するデータとして発光量パラメータを算出する発光量パラメータ算出ステップと;
前記記憶ステップで蓄積された、全ての画素または画素群に対応する発光量パラメータの中からピーク値を検出するピーク検出ステップと;
前記ピーク検出ステップで検出された前記ピーク値に基づいて輝度を調節する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された係数を前記映像信号に乗算して出力する係数乗算ステップと;
を含む、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を有する複数の画素がマトリクス状に配置された表示部と、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、映像信号を前記画素へ供給するデータ線と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:
前記表示部の複数の位置に対して、複数のフレームの映像信号に基づき累積された発光量に関するデータをそれぞれ記憶する記憶ステップと;
前記記憶ステップで記憶した前記発光量に関するデータのピーク値に基づき前記表示部に供給される映像信号の最大輝度を抑制するように制御する輝度制御ステップと;
を含み、
前記輝度制御ステップは、
リニア特性を有する映像信号を入力し、前記画素または複数の前記画素からなる画素群単位で前記発光量に関するデータから発光量を算出する発光量算出ステップと;
前記発光量算出ステップで算出された発光量に基づいて、前記画素または前記画素群単位で前記発光量に対応する発光量パラメータを算出する発光量パラメータ算出ステップと;
前記記憶ステップで蓄積された、全ての画素または画素群に対応する発光量パラメータの中からピーク値を検出するピーク検出ステップと;
前記ピーク検出ステップで検出された前記ピーク値に基づいて輝度を調節する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された係数を前記映像信号に乗算して出力する係数乗算ステップと;
を含む、コンピュータプログラム。
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