JP6070918B2 - 表示装置の点灯制御方法及び表示装置 - Google Patents

表示装置の点灯制御方法及び表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、行列配置された複数の発光素子を備える表示装置や、これを用いた表示装置の点灯制御方法に関する。
今日、発光素子として発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を用いた表示装置が作製されている。例えば、複数の表示装置を組み合わせることにより大型の表示システムとすることができる。ここでｍ行×ｎ列ドットマトリックスで構成された表示装置を考えると、例えば各行に位置する各ＬＥＤのアノード端子が１つの共通ラインに接続され、各列に位置する各ＬＥＤ素子のカソード端子が１つの駆動ラインに接続される。そして、ｍ行の共通ラインが所定の周期で順次ＯＮされ、ＯＮした共通ライン上に配置されたＬＥＤは各駆動ラインにより個別に駆動される。
このような表示装置の表示方法の場合、各サイクルにおいて最初に駆動される発光素子が、他の発光素子に比較して暗くなる場合があるという問題があった。そのメカニズムを、図７〜図９に基づいて説明する。ここで図７（ａ）は、表示装置の模式平面図、図７（ｂ）はこの表示装置において一部の行が暗く点灯された状態を示す模式平面図、図８はこの表示装置における各発光素子１の従来の点灯タイミングを示すタイミングチャートである。ここでは、１画像を表示するための１サイクルを複数のフレームに分割し、各フレームを制御することにより全体として１画像を表示する場合について説明する。また図９（ａ）〜（ｈ）は、図８の区間１１〜２３における表示装置の電流の流れをそれぞれ示した回路図である。ここで図９（ａ）はサイクルＣＬ１における区間１１、図９（ｂ）は区間１２、図９（ｃ）は区間１３、図９（ｄ）は区間２１、図９（ｅ）は区間２２、図９（ｆ）は区間２３、図９（ｇ）は残留電荷が溜まった状態、図９（ｈ）はサイクルＣＬ２以降における区間１１を、それぞれ示している。なお、これらの図９（ａ）〜（ｈ）においては、発光素子１が所望の輝度で発光している状態を示すために、点灯中の発光素子１を黒色で示している。また、電流の流れを矢印で示している。さらに、各配線が持つ寄生容量を仮想的に等価コンデンサＣS0〜ＣS2として、各駆動ラインＳ０〜Ｓ２（以下、Ｓ０〜Ｓ２をまとめて単に「Ｓ」ともいう。）上に図示している。
図７（ａ）〜（ｂ）に示す表示装置は、表示部を３行×３列の行列配置としており、各ドットに発光素子としてＬＥＤを配置している。この表示装置の回路構成は図９（ａ）〜（ｈ）のようになり、３行×３列で行列配置された計９つの発光素子１と、行方向における３つの発光素子１のアノード端子にそれぞれ接続された３つの共通ラインＣ０〜Ｃ２（以下、Ｃ０〜Ｃ２をまとめて単に「Ｃ」ともいう。）と、列方向における３つの発光素子１のカソード端子にそれぞれ接続された３つの駆動ラインＳ０〜Ｓ２と、共通ラインＣ０〜Ｃ２を走査する走査部２０と、駆動ラインＳ０〜２を介して電流を引き込み発光素子１に電流を流す駆動部３０とを備える。
また図８には、表示装置の点灯タイミングを示している。この図に示すように、電源を投入後に表示装置に与えられる最初のサイクルＣＬをＣＬ１、２番目をＣＬ２、３番目をＣＬ３として、それぞれ示している。またＣＬ１〜ＣＬ３はそれぞれ複数のフレームＦＭに分割される。各フレームにおいて、共通ラインＣの走査順は同じであり、ＣＯ、Ｃ１、Ｃ２の順としている。ここでは、各サイクルにおいてＦＭ１のみですべての発光素子を最小輝度（最小階調）で点灯し、他のフレームにおいてはすべての発光素子を消灯する動作を想定している。つまり、各サイクルＣＬ１〜ＣＬ３においてすべての発光素子を最小輝度で点灯する場合を想定する。なお図８では、作図の都合上、各サイクルの区間１１、１２及び１３において、Ｓ０、Ｓ１及びＳ２に接続された発光素子１が最大輝度（最大階調）で点灯しているように見えるが、実際はＦＭ１において最小輝度（最小階調）で点灯しているものとする。
まず、サイクルＣＬ１での動作について図９（ａ）を参照して説明する。フレームＦＭ１で最初に走査される共通ラインＣ０がＯＮする区間１１では、走査部２０により共通ラインＣ０に電圧が印加されると共に、駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して駆動部３０により所定の電流が引き込まれる。この結果、Ｃ０に接続された３つの発光素子１は所望の輝度で点灯する。次に区間１２では、図９（ｂ）に示すように、走査部２０により共通ラインＣ１に電圧が印加されると共に、駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して駆動部３０により所定の電流が引き込まれる。この結果、Ｃ１に接続された３つの発光素子１が所望の輝度で点灯する。同様に、区間１３では図９（ｃ）に示すように、Ｃ２に接続された３つの発光素子１が所定の輝度で点灯する。
次に、フレームＦＭ２における区間２１では、図９（ｄ）に示すように、共通ラインＣ０に電圧が印加されるものの、駆動ラインがＯＦＦ状態であって駆動部３０が電流を引き込まないため、各配線（Ｓ０、Ｓ１及びＳ２）の寄生容量に対して充電される。同様に、区間２２では、図９（ｅ）に示すように共通ラインＣ１に電圧が印加されるものの、駆動部３０が電流を引き込まないため、各配線（Ｓ０、Ｓ１及びＳ２）の寄生容量が充電される。区間２３も同様に、図９（ｆ）に示すように各配線（Ｓ０、Ｓ１及びＳ２）の寄生容量が充電される。このように、各フレームＦＭにおいて同様の走査が行われることにより、最終的には図９（ｇ）に示すように各配線の寄生容量が完全に充電されて、それ以上充電されなくなる。
次に、サイクルＣＬ２での動作について説明する。サイクルＣＬ２ではサイクルＣＬ１と異なり、最初に発光する発光素子１が他に比べて暗くなる。つまり、図９（ｈ）に示すようにフレームＦＭ１における区間１１では、走査部２０により共通ラインＣ０に電圧が印加されると共に、駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して駆動部３０により所定の電流が引き込まれるので、Ｃ０に接続された３つの発光素子１が点灯する。
しかしながら、サイクルＣＬ１において各駆動ラインＳ０〜Ｓ２の寄生容量が充電されているため、駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して駆動部に引き込まれる電流は、実際には発光素子１に流れる電流に加えて、寄生容量が加算された電流量となる。つまり、区間１１では、他の区間１２及び１３に比較して、実際に発光素子１に流れる電流が、寄生容量が放電される電流分だけ相対的に少なくなるので、Ｃ０に接続された発光素子１の、サイクルＣＬ２の区間における発光量は、Ｃ１及びＣ２に接続された発光素子１と比べて暗くなってしまう、「暗ライン」と呼ばれる現象が発生する。
なお図８では、サイクルＣＬ２及びＣＬ３の区間１１で発光素子１が暗くなることを示すため、Ｃ０のＯＮ期間をハッチングで示している。また図９（ｈ）では、寄生容量に起因して発光素子が暗くなることを示すため、発光素子１をハッチングで示している。
次に区間１２では、図９（ｂ）に示すように、走査部２０により共通ラインＣ１に電圧が印加されると共に駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して駆動部３０により所定の電流が引き込まれる。このとき、フレームＦＭ１において寄生容量分の電流が駆動部３０にて引き抜かれているので、Ｃ１に接続された３つの発光素子１は所望の輝度で点灯することができる。同様に区間１３でも、図９（ｃ）に示すように、Ｃ２に接続された３つの発光素子１は所望の輝度電点灯する。なお、区間２１以降についてはサイクルＣＬ１と同様なので説明を省略する。さらにサイクルＣＬ３以降についても、区間１１における発光素子１が暗くなってしまうことが生じる。そのメカニズムについてはＣＬ２と同様なので繰り返さない。
以上のような理由により、従来の駆動方法では、寄生容量に起因して暗い発光素子が生じてしまい、表示品質に影響を与えるという問題があった。
特開２００６−１４７９３３号公報
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、各サイクルにおいて最初に駆動される発光素子が、他の発光素子に比較して暗くなることを回避し、表示品質を改善した表示装置の点灯制御方法及び表示装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る表示装置の点灯制御方法によれば、複数の発光素子１として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部１０と、前記表示部１０の行方向に配置された前記複数の発光素子１のアノード端子に接続された複数の共通ラインＣを走査して電圧を印加するための走査部２０と、前記表示部１０の列方向に配置された前記複数の発光素子１のカソード端子に接続された複数の駆動ラインＳを導通させて該発光素子１に電流を流すための駆動部３０と、を備える表示装置の点灯制御方法において、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、表示データを保持する工程と、前記保持された表示データに基づいて、一サイクル中の、前記発光素子１の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいて、前記走査部２０が前記共通ラインＣに電圧を印加して前記発光素子１を点灯させる工程と、同一サイクル中の、前記発光素子１を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいて、前記走査部２０が前記共通ラインＣへの電圧の印加を停止して前記発光素子１を非点灯とする工程と、を含むことができる。
これにより、点灯期間以外は共通ラインに電圧を印加せず、駆動ラインを導通しないため、この共通ラインと接続された駆動ラインの寄生容量に電荷が溜まる事態を回避し、もって、寄生容量の電荷分だけ発光素子の発光量が低下して所定の行が暗くなる現象を抑制することができる。
また、第２の側面に係る表示装置の点灯制御方法によれば、複数の発光素子１として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部１０と、前記表示部１０の行方向に配置された前記複数の発光素子１のアノード端子に接続された複数の共通ラインＣを走査して電圧を印加するための走査部２０と、前記表示部１０の列方向に配置された前記複数の発光素子１のカソード端子に接続された複数の駆動ラインＳを導通させて該発光素子１に電流を流すための駆動部３０と、を備える表示装置の点灯制御方法であって、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、表示データを保持する工程と、前記保持された表示データに基づいて、一サイクル中の、前記発光素子１の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいて、前記駆動部３０による前記駆動ラインＳの導通期間に応じて、前記走査部２０による前記共通ラインＣへの電圧の印加の導通期間を変化させて前記発光素子１を点灯させ、同一サイクル中の、前記発光素子１を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいて、前記共通ラインＣに電圧を印加せず前記発光素子１を非点灯とする工程を含むことができる。
これにより、共通ラインへの電圧の印加を駆動ラインの導通と同期させ、点灯期間以外は共通ラインに電圧を印加せず、駆動ラインを導通しないため、この共通ラインと接続された駆動ラインの寄生容量に電荷が溜まる事態を回避し、もって、寄生容量の電荷分だけ発光素子の発光量が低下して所定の行が暗くなる現象を抑制することができる。
さらに、第３の側面に係る表示装置の点灯制御方法によれば、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、一フレーム中で、前記走査部２０による前記複数の共通ラインへの電圧の印加を、前記駆動部３０による前記駆動ラインＳの導通のタイミングと同期させることができる。
これにより、一フレーム内で発光素子を例えば１００％点灯している場合は、共通ラインを１００％の期間走査させ、一方で発光素子を一フレームの２０％点灯している場合は、共通ラインを２０％の期間走査させて、残り８０％の期間は走査を停止し電圧を印加しないことで、暗ラインの発生の原因となる寄生容量への充電を回避できる。
さらにまた、第４の側面に係る表示装置の点灯制御方法によれば、前記走査部２０は、共通ラインＣに接続される複数の発光素子１の内、該複数の発光素子１が接続された駆動ラインＳを駆動する前記駆動部３０による導通期間の内で、点灯期間が最も長い発光素子１の点灯期間に合わせて、該共通ラインＣに電圧を印加するよう制御できる。
これにより、同一の共通ラインに接続されている複数の発光素子の内、駆動部による導通の時間が最も長い発光素子に一致させて電圧を印加することで、所望の点灯時間を確保できる。
さらにまた、第５の側面に係る表示装置の点灯制御方法によれば、前記発光素子１が点灯可能な最大期間のうち、実際に前記発光素子１を点灯させる点灯期間よりも、前記発光素子１を点灯させない非点灯期間を長くすることができる。
さらにまた、第６の側面に係る表示装置によれば、複数の発光素子１として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部１０と、前記表示部１０の行方向に配置された前記複数の発光素子１のアノード端子に接続された複数の共通ラインＣを走査して電圧を印加するための走査部２０と、前記表示部１０の列方向に配置された前記複数の発光素子１のカソード端子に接続された複数の駆動ラインＳを導通させて該発光素子１に電流を流すための駆動部３０と、を備える表示装置であって、さらに、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、保持された表示データに基づいて、該一サイクル中の、前記発光素子１の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいては、前記走査部２０で前記共通ラインＣに電圧を印加して前記発光素子１を点灯させ、同一のサイクル中の、前記発光素子１を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいては、前記走査部２０で前記共通ラインＣへの電圧の印加を停止して前記発光素子１を非点灯とするよう点灯制御する走査制御部５０を備えることができる。
これにより、点灯期間以外は共通ラインに電圧を印加せず、駆動ラインを導通しないため、この共通ラインと接続された駆動ラインの寄生容量に電荷が溜まる事態を回避し、もって、寄生容量の電荷分だけ発光素子の発光量が低下して所定の行が暗くなる現象を抑制することができる。
さらにまた、第７の側面に係る表示装置によれば、複数の発光素子１として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部１０と、前記表示部１０の行方向に配置された前記複数の発光素子１のアノード端子に接続された複数の共通ラインＣを走査して電圧を印加するための走査部２０と、前記表示部１０の列方向に配置された前記複数の発光素子１のカソード端子に接続された複数の駆動ラインＳを導通させて該発光素子１に電流を流すための駆動部３０と、を備える表示装置であって、さらに、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、保持された表示データに基づいて、一サイクル中の、前記発光素子１の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいて、前記駆動部３０による前記駆動ラインＳの導通期間に応じて、前記走査部２０による前記共通ラインＣへの電圧の印加の導通期間を変化させて前記発光素子１を点灯させ、同一サイクル中の、前記発光素子１を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいて、前記共通ラインＣに電圧を印加せず前記発光素子１を非点灯とする点灯制御部２を備えることができる。
これにより、共通ラインへの電圧の印加を駆動ラインの導通と同期させ、点灯期間以外は共通ラインに電圧を印加せず、駆動ラインを導通しないため、この共通ラインと接続された駆動ラインの寄生容量に電荷が溜まる事態を回避し、もって、寄生容量の電荷分だけ発光素子の発光量が低下して所定の行が暗くなる現象を抑制することができる。
さらにまた、第８の側面に係る表示装置によれば、前記点灯制御部２が、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、一フレーム中で、前記走査部２０による前記複数の共通ラインＣへの電圧の印加を、前記駆動部３０による前記駆動ラインＳの導通のタイミングと同期させることができる。
これにより、一フレーム内で発光素子を例えば１００％点灯している場合は、共通ラインを１００％の期間走査させ、一方で発光素子を一フレームの２０％点灯している場合は、共通ラインを２０％の期間走査させて、残り８０％の期間は走査を停止し電圧を印加しないことで、暗ラインの発生の原因となる寄生容量への充電を回避できる。
さらにまた、第９の側面に係る表示装置によれば、前記走査部２０は、共通ラインＣに接続される複数の発光素子１の内、該複数の発光素子１が接続された駆動ラインＳを駆動する前記駆動部３０による導通期間の内で、点灯期間が最も長い発光素子１の点灯期間に合わせて、該共通ラインＣに電圧を印加するよう制御することができる。
これにより、同一の共通ラインに接続されている複数の発光素子の内、駆動部による導通の時間が最も長い発光素子に一致させて電圧を印加することで、所望の点灯時間を確保できる。
さらにまた、第１０の側面に係る表示装置によれば、前記点灯制御部２が、表示装置と外部接続された外部機器からの外部制御信号に基づいて、非点灯のフレームにおいて前記走査部２０による共通ラインＣへの電圧の印加を停止するよう制御できる。
これにより、走査部への電圧の印加を、外部から制御させることで、表示装置側の処理を簡素化できる利点が得られる。
実施形態１に係る表示装置を示すブロック図である。 実施形態１に係る点灯制御方法を示すタイミングチャートである。 図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す区間１１〜１３において流れる表示装置の電流を示す回路図である。 実施形態２に係る表示システムを説明するためのブロック図である。 実施形態３に係る表示装置に用いられる表示装置を説明するためのブロック図である。 実施例１に係る表示装置のタイミングチャートである。 図７（ａ）は、表示装置の模式平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の表示装置において一部の行が暗く点灯された状態を示す模式平面図である。 表示装置を点灯させる従来のタイミングチャートである。 図９（ａ）〜（ｈ）は、図８に示す区間１１〜２３において流れる表示装置の電流を示す回路図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定しない。また、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
なお本明細書において「寄生容量」とは、主に駆動ラインＳにおける寄生容量を意味している。ただ、これに限らず他の要因、例えば駆動ラインに接続された電子部品の容量など、容量性の成分も含める意図で使用する。
（実施形態１）
実施形態１に係る表示装置１００のブロック図を図１に、これを点灯するタイミングを示すタイミングチャートを図２に、それぞれ示す。また図２の各区間における、表示装置に流れる電流を、図３（ａ）〜（ｃ）の回路図において矢印で示す。
（表示部）
表示装置１００は、図１に示すように表示部１０と、点灯制御部２を備える。表示部１０は、行列配置された複数の発光素子１と、行方向における複数の発光素子１のアノード端子に接続された複数の共通ラインＣ０〜Ｃ２と、列方向における複数の発光素子１のカソード端子に接続された複数の駆動ラインＳ０〜Ｓ２とを備える。
（点灯制御部２）
また点灯制御部２は、１画像を表示するための１サイクルを複数のフレームに分割するフレーム分割部４０と、共通ラインＣに接続され各フレームにおいて共通ラインＣを走査すると共に、共通ラインＣに電圧を印加する走査部２０と、駆動ラインＳに接続され外部から入力される制御データに基づいて１つのサイクルのうちの一部のフレームで発光素子１を駆動可能な駆動部３０と、走査部２０に接続され１サイクルを構成する各フレームの共通ラインの走査の可否を制御する走査制御部５０とを備える。
この点灯制御部２は、図２のような点灯タイミングでもって表示部１０を制御する点灯制御方法を採用することで、図７（ｂ）に示すように従来発生していた表示部１０が部分的に暗く点灯する「暗ライン」が発生する現象を回避し、図７（ａ）のような均一で高品質な点灯を可能とする。以下、その理由について説明する。
従来の点灯制御方法では、図８に示すとおり、各サイクルにおける共通ラインＣの走査を、昇順に繰り返している。この例では、各サイクルの先頭のフレームで駆動ラインの導通を行った後は、駆動ラインをＯＦＦとして発光素子の点灯を行っていない。しかしながら、共通ラインの走査は、駆動ラインを導通しない区間においても継続しているため、導通されない区間において、駆動ラインの寄生容量に電荷が充電された状態となる。この結果、次のサイクルにおいて最初のフレームで発光素子が点灯される際には、図８においてハッチングで示すように、最初に点灯される発光素子は寄生容量に蓄えられた電荷が放電される結果、この電荷の分だけ発光素子の通電量が減少して、他の発光素子の点灯よりも暗くなる、いわゆる「暗ライン」が発生していた。暗ラインは、動画や高輝度表示では目立たないが、低輝度で静止画を表示した場合に特に目立ってしまい、表示品質を大きく損なってしまう。そこで本実施形態では、駆動ラインを導通させる期間のみ、共通ラインを走査させ、逆に駆動ラインを導通させない区間では、共通ラインの走査も停止させることによって、駆動ラインの寄生容量に電荷が溜まることを回避して、暗ラインの発生を阻止している。
具体的には、実施形態１の表示装置１００では、図２に示すように、サイクルＣＬ１において、駆動ラインが導通される最初のフレームＦＭ１で駆動ラインＳ０、Ｓ１、Ｓ２が導通されており、他のフレームＦＭ２、ＦＭ３においては、導通されない。これに応じて共通ラインも、フレームＦＭ１でのみ走査を行い、他のフレームＦＭ２、ＦＭ３においては、走査を停止している。このように、共通ラインの走査を行う走査期間と、走査を停止する非走査期間とを設けるように、走査制御部５０は走査部２０の走査を制御する。また、以降のサイクルＣＬ２、ＣＬ３においても同様に、駆動ラインの導通期間と対応させて、共通ラインの走査期間を設定している。言い換えると、駆動ラインが導通されない非導通期間においては、共通ラインの走査も停止する非走査期間とするよう、共通ラインの走査を駆動ラインの導通と連動させることで、同様に暗ラインの発生を阻止できる。
以上の動作を、図３（ａ）〜（ｃ）の回路図に基づいて説明する。これらの図においては、電流の流れを矢印で示している。加えて、各配線が持つ寄生容量を仮想的に等価コンデンサＣS0〜ＣS2として、各駆動ラインＳ上に図示している。
表示装置１００は、上述の通り３行×３列で行列配置された計９つの発光素子１と、行方向における３つの発光素子１のアノード端子にそれぞれ接続された３つの共通ラインＣ０〜Ｃ２と、列方向における３つの発光素子１のカソード端子にそれぞれ接続された３つの駆動ラインＳ０〜Ｓ２とを備える。この表示部を点灯させるために、図２に示す点灯制御方法では、サイクルＣＬ１〜ＣＬ３をそれぞれ複数のフレーム（ＦＭ１、ＦＭ２、．．．）に分割する。ここでは、理解を容易にするため、各サイクルにおいてＦＭ１のみで全発光素子を最小輝度（最小階調）で点灯し、他のフレームにおいては全発光素子を消灯する場合を想定する。つまり、各サイクルにおいてすべての発光素子を最小輝度で点灯させていることになる。なお図２においては、作図の都合上、各サイクルのフレームＦＭ１における区間１１、１２及び１３において、駆動ラインＳ０、Ｓ１及びＳ２に接続された発光素子１が最大輝度（最大階調）で点灯しているように見えるが、実際は最小輝度（最小階調）で点灯しているものとする。
まず、サイクルＣＬ１について説明する。サイクルＣＬ１では、各フレームの共通ラインＣの走査順を、共通ラインＣ０、Ｃ１、Ｃ２としている。すなわち、共通ラインの接続順であり、図８に示した従来の点灯制御方法と同様となる。具体的に、図２に示すフレームＦＭ１における区間１１では、図３（ａ）に示すように、走査部２０により共通ラインＣ０に電圧が印加されると共に、駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して駆動部３０により所定の電流が引き込まれる。このとき、Ｃ０に接続された３つの発光素子１は、所望の輝度で点灯される。また区間１２では、図３（ｂ）に示すように、共通ラインＣ１に電圧が印加されると共に、駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して所定の電流が引き込まれ、Ｃ１に接続された３つの発光素子１は所望の輝度で点灯される。さらに区間１３では、図３（ｃ）に示すように、共通ラインＣ２に電圧が印加されると共に、駆動ラインＳ０〜Ｓ２を介して所定の電流が引き込まれ、Ｃ２に接続された３つの発光素子１は所望の輝度で点灯される。
また、以降のサイクルＣＬ２においても、同様に共通ラインは区間１１、１２、１３において、それぞれＣ０、Ｃ１、Ｃ２の順で走査され、駆動ラインもＳ０、Ｓ１、Ｓ２の順で導通される。この結果、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、共通ラインＣ０、Ｃ１、Ｃ２はそれぞれ所望の輝度で点灯され、駆動ラインを導通しない区間に不必要な電圧が印加されることもなく、暗ラインの発生が阻止される。また、続くサイクルＣＬ３においても、同様の手順で駆動ラインＳ０、Ｓ１、Ｓ２の導通タイミングと同期させて共通ラインＣ０、Ｃ１、Ｃ２が走査されて、それぞれ電圧が印加されることにより、所望の輝度で発光され、暗ラインの発生を回避できる。
この方法であれば、駆動ラインを導通させない区間に共通ラインを走査させることで、電荷が駆動ラインの寄生容量に溜まる事態を回避でき、暗ラインの発生を阻止できる。この結果、低輝度で静止画を表示した場合であっても、暗ラインによる発光むらのない高品質な表示装置を実現できる。特に連続するサイクルで表示される画像を同一とする静止画の表示において、特定の行のみが暗くなると非常に目立つ。そこで、暗ラインが目立ちやすい静止画の表示であっても、上記の制御方法によって暗ラインの発生を阻止して、高品質な表示を実現できる。
さらにこの方法であれば、共通ラインの走査順は変更しない。よって共通ライン側の制御は変更する必要がないため、走査制御部５０は既存のものを利用できる。また駆動ライン側においても、導通が必要な区間のみ動作させ、他の区間では動作を定位するのみで足り、駆動ラインの導通タイミングの順序を変更する必要もないため、例えばサイクル間で走査順あるいは導通順をランダムに変化させるような制御方法に比べ、走査や導通の順序の変更等が不要であるため、制御の変更も比較的容易に行える利点が得られる。
このように、一サイクル中の、発光素子の点灯を行う点灯区間において、走査部２０が共通ラインに電圧を印加する一方で、同一サイクル中の非点灯区間において、走査部２０が共通ラインへの電圧の印加を停止することで、点灯期間以外は共通ラインに電圧を印加しないため、この共通ラインと接続された駆動ラインの寄生容量に電荷が溜まる事態を回避でき、暗ラインの発生を抑制できる。
なお、この例ではフレーム単位で発光素子の駆動ラインを導通させているため、共通ラインもフレーム単位で走査、非走査を繰り返している。ただ、フレームの途中で導通を停止するような制御を駆動部３０が行う場合は、走査部２０もこれに応じて、フレームの途中で共通ラインの走査を中止させることができる。このように、共通ラインの走査の停止区間は、必ずしもフレーム単位で行うことを要せず、駆動ラインの制御に応じて適宜調整できる。
また、図２の例では、共通ラインをＣ０、Ｃ１、Ｃ２と順次切り替えるように走査しているが、本発明はこのような順次操作に限定されるものでなく、ランダムに走査することも可能である。
さらに、走査部２０による複数の共通ラインへの電圧の印加を、駆動部３０による駆動ラインの導通のタイミングと同期させつつ、駆動部３０による駆動ラインの導通期間に応じて、走査部２０による共通ラインへの電圧の印加のタイミングを変化させることができる。このようにすることで、共通ラインへの電圧の印加を駆動ラインの導通と同期させ、点灯期間以外は共通ラインに電圧を印加せず、駆動ラインを導通しないため、この共通ラインと接続された駆動ラインの寄生容量に電荷が溜まる事態を回避し、もって寄生容量の電荷分だけ発光素子の発光量が低下して所定の行が暗くなる現象（暗ライン）を抑制することができる。具体的には、駆動部３０による駆動ラインの導通期間に、走査部２０による共通ラインへの電圧の印加期間を一致させる。いいかえると、駆動部３０が駆動ラインを導通させていない非導通期間には、走査部２０も共通ラインへの電圧の印加を行わない非印加期間とする。
さらにまた、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、一フレーム中で、走査部２０による複数の共通ラインへの電圧の印加を、駆動部３０による駆動ラインの導通のタイミングと同期させることができる。 これにより、一フレーム内で発光素子を例えば１００％点灯している場合は、共通ラインを１００％の期間走査させ、一方で発光素子を一フレームの２０％点灯している場合は、共通ラインを２０％の期間走査させて、残り８０％の期間は走査を停止し電圧を印加しないことで、暗ラインの発生の原因となる寄生容量への充電を回避できる。
加えて、共通ラインに接続される複数の発光素子の内、点灯期間が最も長い発光素子の点灯期間に合わせて、この共通ラインに電圧を印加するよう走査部２０で制御させてもよい。 これにより、同一の共通ラインに接続されている複数の発光素子の内、駆動部３０による導通の時間が最も長い発光素子に一致させて電圧を印加することで、所望の点灯時間を確保できる。
さらに、発光素子が点灯可能な最大期間のうち、実際に発光素子を点灯させる点灯期間よりも、発光素子を点灯させない非点灯期間を長くしてもよい。
なお以上の例では、一サイクルを３フレームとし、一フレームを３区間としているが、これらは一例であって、任意の数のフレーム、区間に分割できることはいうまでもない。
（表示部１０）
以上の実施形態１の点灯制御方法で点灯される表示装置１００を構成する主な構成要素について説明する。まず表示部１０は、行方向に複数の共通ラインＣを互いに平行に配置し、これと交差する列方向に複数の駆動ラインＳを互いに平行に配置している。また複数の発光素子１を、各共通ラインＣと駆動ラインＳとの間に各々接続することで、発光素子１を行列配置している。図１においては、共通ラインＣが行、駆動ラインＳが列に、それぞれ対応しており、複数の発光素子１がｍ行×ｎ列のマトリックス状に配列される。また各列の発光素子１のカソード端子がそれぞれ駆動ラインＳに接続され、各行の発光素子１のアノード端子がそれぞれ共通ラインＣに接続されている。
ここでは、表示部１０として発光素子１を３行×３列のマトリックス状に配置しているが、行及び列の数は任意に設定できることは言うまでもない。また、本明細書では説明の便宜上、図１の横方向を「行」とし、図１の縦方向を「列」としているが、「行」は必ずしも水平方向を指すのではなく、「列」は必ずしも鉛直方向を指すのではない。つまり、「行」及び「列」は相対的な関係にあればよく、例えば図１の行と列（縦横）を入れ替えても、つまり図１において表示装置１００を左右のどちらかの方向に９０°回転させても、本発明の範囲内とする。
（発光素子１）
発光素子１には、半導体発光素子であれば限定されないが、典型的には発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。この例では、発光素子１としてＬＥＤを用いる例を説明している。
（走査部２０）
走査部２０は、共通ラインＣに接続されており、任意の共通ラインＣを走査し、選択した共通ラインＣに順次電圧（例えば５Ｖ）を印加する。走査部２０は共通ラインＣごとにスイッチ（図示せず）を備え、走査制御部５０からの指示に基づいて各共通ラインＣのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
（駆動部３０）
駆動部３０は、駆動ラインＳにそれぞれ接続された駆動素子（図示せず）を備え、ＰＷＭコントローラ９０からの指示に基づいて発光素子１を駆動する。また、ＲＡＭ７０から読み出した表示データに基づくフレーム階調制御と各フレームでのＰＷＭコントローラ９０によるＰＷＭ階調制御を組み合わせることで、１サイクルとしての画像を表示する。
（フレーム分割部４０）
フレーム分割部４０は、後述するタイミングコントローラ８０が生成する１画像を表示するための１サイクルＣＬを複数のフレームＦＭに分割するように制御する。
本実施形態では、表示装置１００がフレーム分割部４０を含む構成としたが、フレーム分割部４０を備えない表示装置とすることもできる。斯かる場合であっても、走査部２０により所定の共通ラインＣが選択されている時間内で駆動部３０が電流を引き込まない時間があれば、駆動ラインＳに寄生容量が充電され暗ラインが発生し得るからである。
（走査制御部５０）
走査部２０は、走査制御部５０からの指示に基づいて共通ラインＣを順に走査すると共に、適切なタイミングで走査を停止させる。ここでは、共通ラインＣへの電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるように、走査制御部５０は走査部２０を制御している。走査制御部５０は、共通ラインＣの走査順の制御を内部で自律式に行うこともできるし、外部から制御可能なように構成することもできる。この場合走査制御部５０は、外部機器からの外部制御信号に基づいて、非点灯のフレームにおいて走査部２０による共通ラインへの電圧の印加を停止するよう制御する。この構成によれば、表示装置側の処理を簡素化できる。
（シフトレジスタ６０）
シフトレジスタ６０は外部から１画像を構成する表示データＤＡＴＡ＿ＩＮをシフトクロックＣＬＫ＿ＩＮにより入力する。このシフトレジスタ６０は表示部１０を構成する発光素子１すべてに対してフレーム階調とＰＷＭ階調に相当する表示データを保持できる。
（ＲＡＭ７０）
ＲＡＭ７０はシフトレジスタ６０の内容をＬＡＴＣＨ＿ＩＮにより保存する。ここでは記載していないが表示部１０の表示制御をするためにフレーム分割部４０およびＰＷＭコントローラ９０から読み出すとともに、外部からの表示データ入力つまりシフトレジスタ６０の内容を書き込むために２つ以上の独立したＲＡＭ構成となっている。
（タイミングコントローラ８０）
タイミングコントローラ８０は、ＶＳＹＮＣ＿ＩＮによりサイクルを生成し、各制御部のタイミングを制御する。
（ＰＷＭコントローラ９０）
ＰＷＭコントローラ９０は、フレーム分割部４０が生成したフレームにおいて、ＲＡＭ７０から読み出した表示データに基づきＰＷＭ階調制御する。
（実施形態２）
以上の例では、表示装置を単体で使用する例を説明したが、本発明はこれに限らず、表示装置を複数接続することで、表示部を拡大した1つの表示システムとすることもできる。このような例を実施形態２として、図４に示す。この図に示す例では、複数の表示装置１００を接続し、その一端に表示装置１００に表示データ等を含む制御データを出力する外部制御部５００を接続して表示システムを構築している。これにより、暗ラインの抑制された表示システムとすることができる。
（実施形態３）
実施形態１、２の表示装置では、サイクルにおける走査の可否を表示装置に設けられた走査制御部５０で制御している。ただ、表示装置が走査制御部５０を備えない場合であっても、外部制御部からの制御データにより、共通ラインの走査を停止させることもできる。つまり、外部制御部からの制御データが、走査の可否を制御する走査制御データを含むことにより、実施形態２と同様の作用効果を奏する表示装置とすることができる。このような例を実施形態３として、図５のブロック図に示す。
本実施形態に係る表示装置は、外部制御部にてフレームを生成し、フレーム毎に階調制御し各フレームを組み合わせることにより１サイクルで一画像を表示する。ここで、各フレームでの階調制御は、外部制御部からの制御信号であるＰＷＭＣＬＫ＿ＩＮとＰＷＭカウンターのリセットであるＢＬＡＮＫ＿ＩＮによりＰＷＭコントローラ９０を制御することにより行われる。
また、各フレームにおける走査部２０の制御を走査制御部５０ではなく外部制御部からの走査順制御データＡＤＲ＿ＩＮ［１：０］にて行う。ここではＣ０〜Ｃ２の選択なので２ｂｉｔあれば足りる。なお走査部２０による共通ラインの走査、すなわち共通ラインへの電圧の印加の可否は、イネーブル信号ＥＮＢからの入力により制御される。
（実施例１）
次に実施例１として、３２行×３２列のＬＥＤを配置した表示装置について説明する。表示部は、Ｃ０〜Ｃ７の８の共通ラインを計４組、Ｓ０〜Ｓ７の８の駆動ラインを計４組、それぞれの交点に配置された１０２４のＬＥＤ（より正確には各ＬＥＤはＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３つの発光素子を含む。）、を備える構成とした（図示せず）。走査部２０、駆動部３０等、基本的な構成は実施形態１（図１）と同様なのでここでは説明しない。
本実施例に係る表示装置は、１／８Ｄｕｔｙダイナミック駆動で、図６のタイミングチャートに示すように、１６．３８４ｍｓの１サイクルを１６のフレームで構成した。具体的には、サイクルＣＬ１では各フレームにおいてＣ０、Ｃ１、．．．、Ｃ６、Ｃ７の順に走査し、以下ＣＬ２、ＣＬ３で同様の走査を繰り返した。この際、駆動部による導通が行われないフレームにおいては、走査部による共通ラインの走査を停止させた。
このように構成した表示装置において、暗ラインが目立ちやすいようにあえて各サイクルのＦＭ１において最初の走査によりすべてのＬＥＤを最小時間となる５０ｎｓで点灯させた。その結果、最小輝度での点灯にもかかわらず比較例１に比べて暗ラインが視認し難くなり、表示品質の高い表示装置とすることができた。
＜比較例１＞
すべてのサイクルにおいて、各フレームで駆動部により駆動ラインを導通しないフレームも、走査部による走査を継続させた以外は、実施例１と同様とした表示装置を作製した。各サイクルのＦＭ１の最初の走査によりすべてのＬＥＤを最小時間となる５０ｎｓで点灯させたところ、Ｃ０に配置されたＬＥＤに暗ラインが確認された。
本発明に係る表示装置の点灯制御方法及び表示装置は、例えば、大型テレビ、交通情報に利用できる。
１００…表示装置；５００…外部制御部
１…発光素子；２…点灯制御部
１０…表示部
２０…走査部
３０…駆動部
４０…フレーム分割部
５０…走査制御部
６０…シフトレジスタ
７０…ＲＡＭ
８０…タイミングコントローラ
９０…ＰＷＭコントローラ
Ｃ…共通ライン；Ｓ…駆動ライン；ＣＬ…サイクル；ＦＭ…フレーム

Claims (10)

  1. 複数の発光素子(1)として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部(10)と、
    前記表示部(10)の行方向に配置された前記複数の発光素子(1)のアノード端子に接続された複数の共通ライン(C)を走査して電圧を印加するための走査部(20)と、
    前記表示部(10)の列方向に配置された前記複数の発光素子(1)のカソード端子に接続された複数の駆動ライン(S)を導通させて該発光素子(1)に電流を流すための駆動部(30)と、
    を備える表示装置の点灯制御方法において、
    一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、
    表示データを保持する工程と、
    前記保持された表示データに基づいて、一サイクル中の、前記発光素子(1)の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいて、前記走査部(20)が前記共通ライン(C)に電圧を印加して前記発光素子(1)を点灯させる工程と、
    同一サイクル中の、前記発光素子(1)を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいて、前記走査部(20)が前記共通ライン(C)への電圧の印加を停止して前記発光素子(1)を非点灯とする工程と、
    を含むことを特徴とする表示装置の点灯制御方法。
  2. 複数の発光素子(1)として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部(10)と、
    前記表示部(10)の行方向に配置された前記複数の発光素子(1)のアノード端子に接続された複数の共通ライン(C)を走査して電圧を印加するための走査部(20)と、
    前記表示部(10)の列方向に配置された前記複数の発光素子(1)のカソード端子に接続された複数の駆動ライン(S)を導通させて該発光素子(1)に電流を流すための駆動部(30)と、
    を備える表示装置の点灯制御方法であって、
    一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、
    表示データを保持する工程と、
    前記保持された表示データに基づいて、一サイクル中の、前記発光素子(1)の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいて、前記駆動部(30)による前記駆動ライン(S)の導通期間に応じて、前記走査部(20)による前記共通ライン(C)への電圧の印加の導通期間を変化させて前記発光素子(1)を点灯させ、
    同一サイクル中の、前記発光素子(1)を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいて、前記共通ライン(C)に電圧を印加せず前記発光素子(1)を非点灯とする工程を含むことを特徴とする表示装置の点灯制御方法。
  3. 請求項２に記載の表示装置の点灯制御方法であって、
    一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、一フレーム中で、前記走査部(20)による前記複数の共通ライン(C)への電圧の印加を、前記駆動部(30)による前記駆動ライン(S)の導通のタイミングと同期させることを特徴とする表示装置の点灯制御方法。
  4. 請求項１から３のいずれか一に記載の表示装置の点灯制御方法であって、
    前記走査部(20)は、共通ライン(C)に接続される複数の発光素子(1)の内、該複数の発光素子(1)が接続された駆動ライン(S)を駆動する前記駆動部(30)による導通期間の内で、点灯期間が最も長い発光素子(1)の点灯期間に合わせて、該共通ライン(C)に電圧を印加するよう制御してなることを特徴とする表示装置の点灯制御方法。
  5. 請求項１から４のいずれか一に記載の表示装置の点灯制御方法であって、
    前記発光素子(1)が点灯可能な最大期間のうち、実際に前記発光素子(1)を点灯させる点灯期間よりも、前記発光素子(1)を点灯させない非点灯期間を長くしてなることを特徴とする表示装置の点灯制御方法。
  6. 複数の発光素子(1)として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部(10)と、
    前記表示部(10)の行方向に配置された前記複数の発光素子(1)のアノード端子に接続された複数の共通ライン(C)を走査して電圧を印加するための走査部(20)と、
    前記表示部(10)の列方向に配置された前記複数の発光素子(1)のカソード端子に接続された複数の駆動ライン(S)を導通させて該発光素子(1)に電流を流すための駆動部(30)と、
    を備える表示装置であって、さらに、
    一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、
    保持された表示データに基づいて、該一サイクル中の、前記発光素子(1)の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいては、前記走査部(20)で前記共通ライン(C)に電圧を印加して前記発光素子(1)を点灯させ、
    同一のサイクル中の、前記発光素子(1)を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいては、前記走査部(20)で前記共通ライン(C)への電圧の印加を停止して前記発光素子(1)を非点灯とするよう点灯制御する点灯制御部(2)を備えることを特徴とする表示装置。
  7. 複数の発光素子(1)として、発光ダイオードが行列状に配置された表示部(10)と、
    前記表示部(10)の行方向に配置された前記複数の発光素子(1)のアノード端子に接続された複数の共通ライン(C)を走査して電圧を印加するための走査部(20)と、
    前記表示部(10)の列方向に配置された前記複数の発光素子(1)のカソード端子に接続された複数の駆動ライン(S)を導通させて該発光素子(1)に電流を流すための駆動部(30)と、
    を備える表示装置であって、さらに、
    一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、保持された表示データに基づいて、一サイクル中の、前記発光素子(1)の点灯を行う少なくとも一のフレームにおいて、前記駆動部(30)による前記駆動ライン(S)の導通期間に応じて、前記走査部(20)による前記共通ライン(C)への電圧の印加の導通期間を変化させて前記発光素子(1)を点灯させ、同一サイクル中の、前記発光素子(1)を非点灯とする少なくとも一のフレームにおいて、前記共通ライン(C)に電圧を印加せず前記発光素子(1)を非点灯とする点灯制御部(2)を備えることを特徴とする表示装置。
  8. 請求項７に記載の表示装置であって、
    前記点灯制御部(2)が、一画像を表示する一サイクルを複数のフレームに分割して点灯制御する際に、一フレーム中で、前記走査部(20)による前記複数の共通ライン(C)への電圧の印加を、前記駆動部(30)による前記駆動ライン(S)の導通のタイミングと同期させることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項６から８のいずれか一に記載の表示装置であって、
    前記走査部(20)は、共通ライン(C)に接続される複数の発光素子(1)の内、該複数の発光素子(1)が接続された駆動ライン(S)を駆動する前記駆動部(30)による導通期間の内で、点灯期間が最も長い発光素子(1)の点灯期間に合わせて、該共通ライン(C)に電圧を印加するよう制御してなることを特徴とする表示装置。
  10. 請求項６から９のいずれか一に記載の表示装置であって、
    前記点灯制御部(2)が、表示装置と外部接続された外部機器からの外部制御信号に基づいて、非点灯のフレームにおいて前記走査部(20)による共通ライン(C)への電圧の印加を停止するよう制御してなることを特徴とする表示装置。
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