JPWO2009008497A1 - 表示装置、発光むらの補正方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

表示装置、発光むらの補正方法およびコンピュータプログラム Download PDF

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Abstract

表示部の発光むらを補正するむら補正情報を記憶するむら補正情報記憶部(164)と、リニア特性を有する映像信号に対し、むら補正情報記憶部(164)からむら補正情報を読み出して信号処理を行って表示部の発光むらを補正するむら補正部(130)と、を含み、むら補正部(130)は、表示部の水平方向または垂直方向に対して補正する第1の補正と、表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正とを組み合わせて表示部の発光むらを補正する、表示装置が提供される。

Description

本発明は、表示装置、発光むらの補正方法およびコンピュータプログラムに関し、より詳細には、所定の走査周期で画素を選択する走査線と、画素を駆動するための輝度情報を与えるデータ線と、前記輝度情報に基づいて電流量を制御し、電流量に応じて発光素子を発光させる画素回路とが、マトリクス状に配置されて構成されるアクティブマトリクス型の表示装置およびその駆動方法に関する。
平面で薄型の表示装置として、液晶を用いた液晶表示装置、プラズマを用いたプラズマ表示装置等が実用化されている。
液晶表示装置は、バックライトを設け、電圧の印加によって液晶分子の配列を変化させることでバックライトからの光を通過させたり遮断したりすることで画像を表示する表示装置である。また、プラズマ表示装置は、基板内に封入されたガスに対して電圧を印加することでプラズマ状態となり、プラズマ状態から元の状態に戻る際に生じるエネルギーによって発生する紫外線が、蛍光体に照射されることで可視光となり、画像を表示する表示装置である。
一方、近年においては、電圧を印加すると素子自体が発光する有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を用いた自発光型の表示装置の開発が進んでいる。有機EL素子は、電解によってエネルギーを受けると、基底状態から励起状態へ変化し、励起状態から基底状態に戻るときに、差分のエネルギーを光として放出する。有機EL表示装置は、この有機EL素子が放出する光を用いて画像を表示する表示装置である。
自発光型表示装置は、バックライトを必要とする液晶表示装置とは異なり、素子が自ら発光するためにバックライトを必要としないため、液晶表示装置に比べて薄く構成することが可能である。また、液晶表示装置と比べて、動画特性、視野角特性、色再現性等が優れているため、有機EL素子を用いた自発光型表示装置は次世代の平面薄型表示装置として注目されている。
このような自発光型表示装置は、その製造工程において、画素を構成するTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)をレーザー光で露光する工程がある。この露光工程は、1本のレーザー光を光学手段によって扇状に広げ、扇状のレーザー光によって、画像を表示するパネルの垂直方向に配置されたTFTの露光処理を行っている。そして、パネルを水平方向に移動させることで、パネル全体に配置されたTFTに対して露光処理を行う。
しかし、レーザー光を扇状に広げていることにより、レーザー光がパネルに対して均一に照射されない場合がある。そのため、製造されたパネルは水平方向や垂直方向に筋状の発光むらを生じやすくなっている。また、水平方向や垂直方向以外にも、局所的に発光むらを生じる場合もある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、水平方向や垂直方向に筋状に生じる発光むらと、局所的に生じる発光むらとを効率的に補正して、発光むらを抑えた画像を表示することが可能な、新規かつ改良された表示装置、発光むらの補正方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電流量に応じて自発光する発光素子と映像信号に応じて発光素子へ印加する電流を制御する画素回路とを備える画素と、発光させる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、表示部の発光むらを補正するむら補正情報を記憶するむら補正情報記憶部と、リニア特性を有する映像信号に対し、むら補正情報記憶部からむら補正情報を読み出して信号処理を行って、表示部の発光むらを補正するむら補正部と、を含み、むら補正部は、表示部の水平方向または垂直方向で発光むらが生じている部分に対して補正する第1の補正および/または表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正を用いて発光むらを補正することを特徴とする、表示装置が提供される。
かかる構成によれば、補正情報記憶部には表示部の発光むらを補正するむら補正情報を記憶されており、むら補正部はリニア特性を有する映像信号に対し、むら補正情報記憶部からむら補正情報を読み出して信号処理を行って、表示部の発光むらを補正する。そして、むら補正部は表示部の水平方向または垂直方向で発光むらが生じている部分に対して補正する第1の補正および/または表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正を用いて発光むらを補正する。その結果、水平方向や垂直方向に筋状に生じる発光むらと、局所的に生じる発光むらとを効率的に補正することができる。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電流量に応じて自発光する発光素子と映像信号に応じて発光素子へ印加する電流を制御する画素回路とを備える画素と、発光させる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発光むらの補正方法であって、表示部の発光むらを補正するむら補正情報を記憶するむら補正情報記憶ステップと、リニア特性を有する映像信号に対し、むら補正情報記憶ステップで記憶したむら補正情報を読み出して信号処理を行って表示部の発光むらを補正するむら補正ステップと、を含み、むら補正ステップは、表示部の水平方向または垂直方向で発光むらが生じている部分に対して補正する第1の補正および/または表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正を用いて発光むらを補正することを特徴とする、発光むらの補正方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電流量に応じて自発光する発光素子と映像信号に応じて発光素子へ印加する電流を制御する画素回路とを備える画素と、発光させる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に対し、予め記憶しておいた、表示部の発光むらを補正するむら補正情報に基づいて信号処理を行うむら補正ステップを含み、むら補正ステップは、表示部の水平方向または垂直方向で発光むらが生じている部分に対して補正する第1の補正および/または表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正を用いて発光むらを補正することを特徴とする、コンピュータプログラムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、水平方向や垂直方向に筋状に生じる発光むらと、局所的に生じる発光むらとを効率的に補正して、発光むらを抑えた画像を表示することが可能な、新規かつ改良された表示装置、発光むらの補正方法およびコンピュータプログラムを提供することができる。
図1は、本発明の一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。 図2Aは、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりをグラフで説明する説明図である。 図2Bは、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりをグラフで説明する説明図である。 図2Cは、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりをグラフで説明する説明図である。 図2Dは、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりをグラフで説明する説明図である。 図2Eは、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりをグラフで説明する説明図である。 図2Fは、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりをグラフで説明する説明図である。 図3は、パネル158に設けられる画素回路の断面構造の一例を示す断面図である。 図4は、5Tr/1C駆動回路の等価回路図である。 図5は、5Tr/1C駆動回路の駆動のタイミングチャートである。 図6Aは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Bは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Cは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Dは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Eは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Fは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Gは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Hは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図6Iは、5Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図7は、2Tr/1C駆動回路の等価回路図である。 図8は、2Tr/1C駆動回路の駆動のタイミングチャートである。 図9Aは、2Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図9Bは、2Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図9Cは、2Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図9Dは、2Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図9Eは、2Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図9Fは、2Tr/1C駆動回路の各トランジスタのオン/オフ状態等を示す説明図である。 図10は、4Tr/1C駆動回路の等価回路図である。 図11は、3Tr/1C駆動回路の等価回路図である。 図12は、本発明の一実施形態にかかるムラ補正部130の構成について説明する説明図である。 図13は、表示装置100における発光むらの補正方法の概念について説明する説明図である。 図14Aは、画面全面を処理領域としていた従来の格子型補正について示す説明図である。 図14Bは、発光むらが生じている特定領域のみに処理領域を絞ってスポット補正を行うことを示す説明図である。 図15は、本発明の一実施形態にかかる表示装置100における発光むらの補正方法による発光むらの補正について、グラフを用いて説明する説明図である。 図16は、パネル158に部分的に生じた発光むらを、スポット補正によって補正する場合について説明する説明図である。 図17は、ムラ補正部130’の構成について説明する説明図である。 図18Aは、低階調側に対してもむら補正を行う場合におけるむら補正の様子を示す説明図である。 図18Bは、低階調側に対してはむら補正を行わないようにした場合におけるむら補正の様子を示す説明図である。
符号の説明
100 表示装置
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 レベル検出部
164 ムラ補正情報記憶部
166、168 補間部
170 加算器
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
まず、本発明の一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、本発明の一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を用いて本発明の一実施形態にかかる表示装置100の構成について説明する。
図1に示したように、本発明の一実施形態にかかる表示装置100は、制御部104と、記録部106と、信号処理集積回路110と、記憶部150と、データドライバ152と、ガンマ回路154と、過電流検出部156と、パネル158と、を含んで構成される。
そして信号処理集積回路110は、エッジぼかし部112と、I/F部114と、リニア変換部116と、パターン生成部118と、色温度調整部120と、静止画検波部122と、長期色温度補正部124と、発光時間制御部126と、信号レベル補正部128と、ムラ補正部130と、ガンマ変換部132と、ディザ処理部134と、信号出力部136と、長期色温度補正検波部138と、ゲートパルス出力部140と、ガンマ回路制御部142と、を含んで構成される。
表示装置100は、映像信号の供給を受けると、その映像信号を分析して、分析した内容に従って、後述するパネル158の内部に配置される画素を点灯することで、パネル158を通じて映像を表示するものである。
制御部104は、信号処理集積回路110の制御を行うものであり、I/F部114との間で信号の授受を行う。また、制御部104はI/F部114から受け取った信号に対して各種信号処理を行う。制御部104で行う信号処理には、例えばパネル158に表示する画像の輝度の調整に用いるゲインの算出がある。
記録部106は、制御部104において信号処理集積回路110を制御するための情報を格納するためのものである。記録部106として、表示装置100の電源が切れている状態でも情報が消えずに格納することができるメモリを用いることが好ましい。記録部106として採用するメモリとして、例えば電気的に内容を書き換えることができるEEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)を用いることが望ましい。EEPROMは基板に実装したままでデータの書き込みや消去を行うことができる不揮発性のメモリであり、刻一刻と変化する表示装置100の情報を格納するために好適なメモリである。
信号処理集積回路110は、映像信号を入力し、入力された映像信号に対して信号処理を施すものである。本実施形態では、信号処理集積回路110に入力される映像信号はデジタル信号であり、信号幅は10ビットである。入力した映像信号に対する信号処理は、信号処理集積回路110の内部の各部で行う。
エッジぼかし部112は、入力された映像信号に対してエッジをぼかすための信号処理を行うものである。具体的には、エッジぼかし部112は、パネル158への画像の焼き付き現象を防ぐために、画像を意図的にずらすことでエッジをぼかして、画像の焼き付き現象を抑えるものである。
リニア変換部116は、入力に対する出力がガンマ特性を有する映像信号を、ガンマ特性からリニア特性を有するように変換する信号処理を行うものである。リニア変換部116で入力に対する出力がリニア特性を有するように信号処理を行うことで、パネル158で表示する画像に対する様々な処理が容易になる。リニア変換部116での信号処理によって、映像信号の信号幅が10ビットから14ビットに拡がる。リニア変換部116でリニア特性を有するように映像信号を変換すると、後述するガンマ変換部132においてガンマ特性を有するように変換する。
パターン生成部118は、表示装置100の内部の画像処理で使用するテストパターンを生成するものである。表示装置100の内部の画像処理で使用するテストパターンとしては、例えばパネル158の表示検査に用いるテストパターンがある。
色温度調整部120は、画像の色温度の調整を行うものであり、表示装置100のパネル158で表示する色の調整を行うものである。図1には図示していないが、表示装置100には色温度を調整するための色温度調整手段を備えており、利用者が色温度調整手段を操作することで、画面に表示される画像の色温度を手動で調整することができる。
長期色温度補正部124は、有機EL素子のR(赤)、G(緑)、B(青)各色の輝度・時間特性(LT特性)が異なることによる経年変化を補正するものである。有機EL素子には、R、G、B各色のLT特性が異なるため、発光時間の経過に伴って色のバランスが崩れてくる。その色のバランスを補正するものである。
発光時間制御部126は、映像をパネル158に表示する際のパルスのデューティ比を算出して、有機EL素子の発光時間を制御するものである。表示装置100は、パルスがHI状態の間にパネル158内部の有機EL素子に対して電流を流すことで、有機EL素子を発光させて画像の表示を行う。
信号レベル補正部128は、画像の焼き付き現象を防ぐために、映像信号の信号レベルを補正することでパネル158に表示する映像の輝度を調整するものである。画像の焼き付き現象は、特定の画素の発光頻度が他の画素に比べて高い場合に生じる発光特性の劣化現象のことであり、劣化してしまった画素は他の劣化していない画素に比べて輝度の低下を招いて、周辺の劣化していない部分との輝度差が大きくなる。この輝度の差によって、画面に文字が焼き付いてしまったように見える。
信号レベル補正部128は、映像信号と発光時間制御部126で算出されたパルスのデューティ比とから各画素または画素群の発光量を算出し、算出した発光量に基づいて、必要に応じて輝度を落とすためのゲインを算出し、算出したゲインを映像信号に乗じるものである。
長期色温度補正検波部138は、長期色温度補正部124で補正するための情報を検知するものである。長期色温度補正検波部138で検知した情報は、I/F部114を通じて制御部104に送られ、制御部104を経由して記録部106に記録される。
ムラ補正部130は、パネル158に表示される画像や映像のムラを補正するものである。ムラ補正部130において、パネル158の横筋、縦筋および画面に局所的に生じる発光むらを、入力信号のレベルや座標位置を基準にして補正を行う。
ガンマ変換部132は、リニア変換部116でリニア特性を有するように変換した映像信号に対してガンマ特性を有するように変換する信号処理を施すものである。ガンマ変換部132で行う信号処理は、パネル158が有するガンマ特性をキャンセルし、信号の電流に応じてパネル158の内部の有機EL素子が発光するようにリニア特性を有するような信号に変換する信号処理である。ガンマ変換部132で信号処理を行うことで、信号幅が14ビットから12ビットに変化する。
ディザ処理部134は、ガンマ変換部132で変換された信号に対してディザリングを施すものである。ディザリングは、使用可能な色数が少ない環境で中間色を表現するために、表示可能な色を組み合わせて表示することである。ディザ処理部134でディザリングを行うことで、本来パネル上では表示できない色を、見かけ上作り出して表現することができる。ディザ処理部134でのディザリングによって、信号幅が12ビットから10ビットに変化する。
信号出力部136は、ディザ処理部134でディザリングが施された後の信号をデータドライバ152に対して出力するものである。信号出力部136からデータドライバ152に渡される信号はR、G、B各色の発光量に関する情報が乗った信号であり、発光時間の情報が乗った信号はゲートパルス出力部140からパルスの形式で出力される。
ゲートパルス出力部140は、パネル158の発光時間を制御するパルスを出力するものである。ゲートパルス出力部140から出力されるパルスは、発光時間制御部126で算出したデューティ比によるパルスである。ゲートパルス出力部140からのパルスによって、パネル158での各画素の発光時間が決定される。
ガンマ回路制御部142は、ガンマ回路154に設定値を与えるものである。ガンマ回路制御部142が与える設定値は、データドライバ152の内部に含まれるD/A変換器のラダー抵抗に与えるための基準電圧である。
記憶部150は、信号レベル補正部128で輝度を補正する際に必要となる、所定の輝度を上回って発光している画素または画素群の情報と、当該上回っている量の情報とを対応付けて格納しているものである。記憶部150としては、記録部106とは異なり、電源が切れると内容が消去されるようなメモリを用いてもよく、そのようなメモリとして、例えばSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)を用いることが望ましい。
過電流検出部156は、基板のショート等で過電流が生じた場合にその過電流を検出し、ゲートパルス出力部140に通知するものである。過電流検出部156からの過電流発生通知により、過電流が生じた場合にその過電流がパネル158に印加されるのを防ぐことができる。
データドライバ152は、信号出力部136から受け取った信号に対して信号処理を行い、パネル158に対して、パネル158で映像を表示するための信号を出力するものである。データドライバ152には、図示しないが、D/A変換器が含まれており、D/A変換器はデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。
ガンマ回路154は、データドライバ152の内部に含まれるD/A変換器のラダー抵抗に基準電圧を与えるものである。ラダー抵抗に与えるための基準電圧は、上述のようにガンマ回路制御部142で生成される。
パネル158は、データドライバ152からの出力信号およびゲートパルス出力部140からの出力パルスを入力し、入力した信号およびパルスに応じて、自発光素子の一例である有機EL素子を発光させて動画像や静止画像を表示するものである。パネル158は、画像を表示する面の形状が平面である。有機EL素子は電圧を印加すると発光する自発光型の素子であり、その発光量は電圧に比例する。従って、有機EL素子のIL特性(電流−発光量特性)も比例関係を有することとなる。
パネル158には、図示しないが、所定の走査周期で画素を選択する走査線と、画素を駆動するための輝度情報を与えるデータ線と、輝度情報に基づいて電流量を制御し、電流量に応じて発光素子である有機EL素子を発光させる画素回路とが、マトリクス状に配置されて構成されており、このように走査線、データ線および画素回路が構成されていることで、表示装置100は映像信号に従って映像を表示することができる。
以上、図1を用いて本発明の一実施形態にかかる表示装置100の構成について説明した。なお、図1に示した本発明の一実施形態にかかる表示装置100は、リニア変換部116でリニア特性を有するように映像信号を変換した後、変換後の映像信号をパターン生成部118に入力したが、パターン生成部118とリニア変換部116とを入れ替えてもよい。
次に、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりについて説明する。図2A〜Fは、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の特性の移り変わりをグラフで説明する説明図である。図2A〜Fの各グラフは、横軸を入力、縦軸を出力として示している。
図2Aは、被写体を入力した際に、被写体の光量に対する出力Aがガンマ特性を有する映像信号に対して、リニア変換部116で逆のガンマ曲線(リニアガンマ)を掛け合わせることで、被写体の光量に対する出力がリニア特性を有するように映像信号を変換したことを示している。
図2Bは、被写体の光量の入力に対する出力Bの特性がリニア特性を有するように変換した映像信号に対して、ガンマ変換部132でガンマ曲線を掛け合わせることで、被写体の光量の入力に対する出力がガンマ特性を有するように映像信号を変換したことを示している。
図2Cは、被写体の光量の入力に対する出力Cの特性がガンマ特性を有するように変換した映像信号に対して、データドライバ152におけるD/A変換が行われたことを示している。D/A変換は、入力と出力との関係がリニア特性を有している。従って、データドライバ152によってD/A変換が施されることによって、被写体の光量を入力すると、出力電圧はガンマ特性を有する。
図2Dは、D/A変換が施された後の映像信号が、パネル158に含まれるトランジスタに入力されることによって、両者のガンマ特性が打ち消されることを示している。トランジスタのVI特性は、被写体の光量の入力に対する出力電圧のガンマ特性と逆のカーブを有するガンマ特性である。従って、被写体の光量を入力すると出力電流がリニア特性を有するように再び変換することができる。
図2Eは、被写体の光量を入力すると出力電流がリニア特性を有する信号がパネル158に入力されることで、当該リニア特性を有する信号と、上述したようにリニア特性を有する有機EL素子のIL特性とが掛け合わされることを示している。
その結果、図2Fに示したように、被写体の光量を入力すると、パネル(OLED;Organic Light Emitting Diode)の発光量がリニア特性を有しているため、リニア変換部116で逆のガンマ曲線を掛け合わせてリニア特性を有するように映像信号を変換することで、図1に示した信号処理集積回路110におけるリニア変換部116からガンマ変換部132の間をリニア領域として信号処理することが可能となる。
以上、本発明の一実施形態にかかる表示装置100を流れる信号の信号特性の移り変わりについて説明した。
[画素回路構造]
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。
図3は、図1に図示したパネル158に設けられる画素回路の断面構造の一例を示す断面図である。図3に示すように、パネル158に設けられる画素回路は、駆動トランジスタ1022等を含む駆動回路が形成されたガラス基板1201上に絶縁膜1202、絶縁平坦化膜1203およびウインド絶縁膜1204がその順に形成され、当該ウインド絶縁膜1204の凹部1204Aに有機EL素子1021が設けられた構成となっている。ここでは、駆動回路の各構成素子のうち、駆動トランジスタ1022のみを図示し、他の構成素子については省略して示している。
有機EL素子1021は、上記ウインド絶縁膜1204の凹部1204Aの底部に形成された金属等からなるアノード電極1205と、当該アノード電極1205上に形成された有機層(電子輸送層、発光層、ホール輸送層/ホール注入層)1206と、当該有機層1206上に全画素共通に形成された透明導電膜等からなるカソード電極1207とから構成されている。
この有機EL素子1021において、有機層1206は、アノード電極1205上にホール輸送層/ホール注入層2061、発光層2062、電子輸送層2063および電子注入層(図示せず)が順次堆積されることによって形成される。そして、駆動トランジスタ1022による電流駆動の下に、駆動トランジスタ1022からアノード電極1205を通して有機層1206に電流が流れることで、当該有機層1206内の発光層2062において電子と正孔が再結合する際に発光するようになっている。
駆動トランジスタ1022は、ゲート電極1221と、半導体層1222の一方側に設けられたソース/ドレイン領域1223と、半導体層1222の他方側に設けられたドレイン/ソース領域1224と、半導体層1222のゲート電極1221と対向する部分のチャネル形成領域1225とから構成されている。ソース/ドレイン領域1223は、コンタクトホールを介して有機EL素子1021のアノード電極1205と電気的に接続されている。
そして、図3に示すように、駆動トランジスタ1022を含む駆動回路が形成されたガラス基板1201上に、絶縁膜1202、絶縁平坦化膜1203およびウインド絶縁膜1204を介して有機EL素子1021が画素単位で形成された後は、パッシベーション膜1208を介して封止基板1209が接着剤1210によって接合され、当該封止基板1209によって有機EL素子1021が封止されることにより、パネル158が形成される。
[駆動回路]
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。
図4等に示す、有機EL素子を備えた発光部ELPを駆動するための駆動回路として各種の回路があるが、以下、5トランジスタ/1容量部から基本的に構成された駆動回路(以下、5Tr/1C駆動回路と呼ぶ場合がある)、4トランジスタ/1容量部から基本的に構成された駆動回路(以下、4Tr/1C駆動回路と呼ぶ場合がある)、3トランジスタ/1容量部から基本的に構成された駆動回路(以下、3Tr/1C駆動回路と呼ぶ場合がある)、2トランジスタ/1容量部から基本的に構成された駆動回路(以下、2Tr/1C駆動回路と呼ぶ場合がある)に共通する事項を、先ず説明する。
便宜上、駆動回路を構成する各トランジスタは、原則として、nチャネル型の薄膜トランジスタ(TFT)から構成されているとして説明する。但し、場合によっては、一部のトランジスタをpチャネル型のTFTから構成することもできる。尚、半導体基板等にトランジスタを形成した構成とすることもできる。駆動回路を構成するトランジスタの構造は、特に限定するものではない。以下の説明においては、駆動回路を構成するトランジスタはエンハンスメント型であるとして説明するが、これに限るものではない。デプレッション型のトランジスタが用いられていてもよい。また、駆動回路を構成するトランジスタはシングルゲート型であってもよいし、デュアルゲート型であってもよい。
以下の説明において、表示装置は、(N/3)×M個の2次元マトリクス状に配列された画素から構成され、1つの画素は、3つの副画素(赤色を発光する赤色発光副画素、緑色を発光する緑色発光副画素、青色を発光する青色発光副画素)から構成されているとする。また、各画素を構成する発光素子は、線順次駆動されるとし、表示フレームレートをFR(回/秒)とする。即ち、第m行目(但し、m=1,2,3・・・M)に配列された(N/3)個の画素、より具体的には、N個の副画素のそれぞれを構成する発光素子が同時に駆動される。換言すれば、1つの行を構成する各発光素子にあっては、その発光/非発光のタイミングは、それらが属する行単位で制御される。尚、1つの行を構成する各画素について映像信号を書き込む処理は、全ての画素について同時に映像信号を書き込む処理(以下、単に、同時書込み処理と呼ぶ場合がある)であってもよいし、各画素毎に順次映像信号を書き込む処理(以下、単に、順次書込み処理と呼ぶ場合がある)であってもよい。いずれの書込み処理とするかは、駆動回路の構成に応じて適宜選択すればよい。
ここで、原則として、第m行目、第n列(但し、n=1,2,3・・・N)に位置する発光素子に関する駆動、動作を説明するが、係る発光素子を、以下、第(n,m)番目の発光素子あるいは第(n,m)番目の副画素と呼ぶ。そして、第m行目に配列された各発光素子の水平走査期間(第m番目の水平走査期間)が終了するまでに、各種の処理(後述する閾値電圧キャンセル処理、書込み処理、移動度補正処理)が行われる。尚、書込み処理や移動度補正処理は、第m番目の水平走査期間内に行われる必要がある。一方、駆動回路の種類によっては、閾値電圧キャンセル処理やこれに伴う前処理を第m番目の水平走査期間より先行して行うことができる。
そして、上述した各種の処理が全て終了した後、第m行目に配列された各発光素子を構成する発光部を発光させる。尚、上述した各種の処理が全て終了した後、直ちに発光部を発光させてもよいし、所定の期間(例えば、所定の行数分の水平走査期間)が経過した後に発光部を発光させてもよい。この所定の期間は、表示装置の仕様や駆動回路の構成等に応じて、適宜設定することができる。尚、以下の説明においては、説明の便宜のため、各種の処理終了後、直ちに発光部を発光させるものとする。そして、第m行目に配列された各発光素子を構成する発光部の発光は、第(m+m’)行目に配列された各発光素子の水平走査期間の開始直前まで継続される。ここで、「m’」は、表示装置の設計仕様によって決定される。即ち、或る表示フレームの第m行目に配列された各発光素子を構成する発光部の発光は、第(m+m’−1)番目の水平走査期間まで継続される。一方、第(m+m’)番目の水平走査期間の始期から、次の表示フレームにおける第m番目の水平走査期間内において書込み処理や移動度補正処理が完了するまで、第m行目に配列された各発光素子を構成する発光部は、原則として非発光状態を維持する。上述した非発光状態の期間(以下、単に、非発光期間と呼ぶ場合がある)を設けることにより、アクティブマトリクス駆動に伴う残像ボケが低減され、動画品位をより優れたものとすることができる。但し、各副画素(発光素子)の発光状態/非発光状態は、以上に説明した状態に限定するものではない。また、水平走査期間の時間長は、(1/FR)×(1/M)秒未満の時間長である。(m+m’)の値がMを越える場合、越えた分の水平走査期間は、次の表示フレームにおいて処理される。
1つのトランジスタの有する2つのソース/ドレイン領域において、「一方のソース/ドレイン領域」という用語を、電源部に接続された側のソース/ドレイン領域といった意味において使用する場合がある。また、トランジスタがオン状態にあるとは、ソース/ドレイン領域間にチャネルが形成されている状態を意味する。係るトランジスタの一方のソース/ドレイン領域から他方のソース/ドレイン領域に電流が流れているか否かは問わない。一方、トランジスタがオフ状態にあるとは、ソース/ドレイン領域間にチャネルが形成されていない状態を意味する。また、或るトランジスタのソース/ドレイン領域が他のトランジスタのソース/ドレイン領域に接続されているとは、或るトランジスタのソース/ドレイン領域と他のトランジスタのソース/ドレイン領域とが同じ領域を占めている形態を包含する。更には、ソース/ドレイン領域は、不純物を含有したポリシリコンやアモルファスシリコン等の導電性物質から構成することができるだけでなく、金属、合金、導電性粒子、これらの積層構造、有機材料(導電性高分子)から成る層から構成することができる。また、以下の説明で用いるタイミングチャートにおいて、各期間を示す横軸の長さ(時間長)は模式的なものであり、各期間の時間長の割合を示すものではない。
図4等に示す駆動回路を用いた発光部ELPの駆動方法は、例えば、
(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。
上述したように、前記工程(b)において、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なう。より具体的には、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ために、前記工程(a)における第2ノードND2の電位に駆動トランジスタTRDの閾値電圧を加えた電圧を超える電圧を、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加する。定性的には、閾値電圧キャンセル処理において、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差(換言すれば、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)が駆動トランジスタTRDの閾値電圧に近づく程度は、閾値電圧キャンセル処理の時間により左右される。従って、例えば閾値電圧キャンセル処理の時間を充分長く確保した形態にあっては、第2ノードND2の電位は第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達する。そして、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差は駆動トランジスタTRDの閾値電圧に達し、駆動トランジスタTRDはオフ状態となる。一方、例えば閾値電圧キャンセル処理の時間を短く設定せざるを得ない形態にあっては、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の閾値電圧より大きく、駆動トランジスタTRDはオフ状態とはならない場合がある。閾値電圧キャンセル処理の結果として、必ずしも駆動トランジスタTRDがオフ状態となることを要しない。
次いで、各駆動回路毎に、駆動回路の構成、及び、これらの駆動回路を用いた発光部ELPの駆動方法に関して、以下、詳しく説明する。
[5Tr/1C駆動回路]
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。
この5Tr/1C駆動回路は、書込みトランジスタTRW、駆動トランジスタTRD、第1トランジスタTR1、第2トランジスタTR2、第3トランジスタTR3の5つのトランジスタから構成され、更には、1つの容量部C1から構成されている。尚、書込みトランジスタTRW、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をpチャネル型のTFTから形成してもよい。なお、図4に示した駆動トランジスタTRDは、図3で図示した駆動トランジスタ1022に相当するものである。
[第1トランジスタTR1
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
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。
ここで、駆動トランジスタTRDは、発光素子の発光状態においては、以下の式(1)に従ってドレイン電流Idsを流すように駆動される。発光素子の発光状態においては、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域はドレイン領域として働き、他方のソース/ドレイン領域はソース領域として働く。説明の便宜のため、以下の説明において、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域を単にドレイン領域と呼び、他方のソース/ドレイン領域を単にソース領域と呼ぶ場合がある。尚、
μ :実効的な移動度
L :チャネル長
W :チャネル幅
gs:ゲート電極とソース領域との間の電位差
th:閾値電圧
ox:(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。
ds=k・μ・(Vgs−Vth2 (1)
このドレイン電流Idsが発光部ELPを流れることで、発光部ELPが発光する。更には、このドレイン電流Idsの値の大小によって、発光部ELPにおける発光状態(輝度)が制御される。
[書込みトランジスタTRW
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
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
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]
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。
以下の説明において、電圧あるいは電位の値を以下のとおりとするが、これは、あくまでも説明のための値であり、これらの値に限定されるものではない。
Sig :発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号
・・・0ボルト〜10ボルト
CC :電源部2100の電圧
・・・20ボルト
Ofs :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
SS :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
th :駆動トランジスタTRDの閾値電圧
・・・3ボルト
Cat :発光部ELPのカソード電極に印加される電圧
・・・0ボルト
th-EL:発光部ELPの閾値電圧
・・・3ボルト
以下、5Tr/1C駆動回路の動作説明を行う。尚、上述したように、各種の処理(閾値電圧キャンセル処理、書込み処理、移動度補正処理)が全て完了した後、直ちに発光状態が始まるものとして説明するが、これに限るものではない。後述する4Tr/1C駆動回路、3Tr/1C駆動回路、2Tr/1C駆動回路の説明においても同様である。
[期間−TP(5)-1](図5及び図6A参照)
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。
図5に示す[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]は、前回の各種の処理完了後の発光状態が終了した後から、次の書込み処理が行われる直前までの動作期間である。即ち、この[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]は、例えば、前の表示フレームにおける第(m+m’)番目の水平走査期間の始期から、現表示フレームにおける第(m−1)番目の水平走査期間の終期までの或る時間長さの期間である。尚、[期間−TP(5)1]〜[期間−TP(5)4]を、現表示フレームにおける第m番目の水平走査期間内に含む構成とすることもできる。
そして、この[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]において、第(n,m)番目の発光素子は原則として非発光状態にある。即ち、[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)1]、[期間−TP(5)3]〜[期間−TP(5)4]においては、第1トランジスタTR1はオフ状態であるので、発光素子は発光しない。尚、[期間−TP(5)2]においては、第1トランジスタTR1はオン状態となる。しかし、この期間においては後述する閾値電圧キャンセル処理が行われている。閾値電圧キャンセル処理の説明において詳しく述べるが、後述する式(2)を満たすことを前提とすれば、発光素子が発光することはない。
以下、[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]の各期間について、先ず、説明する。尚、[期間−TP(5)1]の始期や、[期間−TP(5)1]〜[期間−TP(5)4]の各期間の長さは、表示装置の設計に応じて適宜設定すればよい。
[期間−TP(5)0
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。
[期間−TP(5)1](図6B及び図6C参照)
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。
以上の処理により、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以上となる。駆動トランジスタTRDはオン状態である。
[期間−TP(5)2](図6D参照)
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。
(VOfs−Vth)<(Vth-EL+VCat) (2)
この[期間−TP(5)2]にあっては、第2ノードND2の電位は、最終的に、(VOfs−Vth)となる。即ち、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTRDのゲート電極を初期化するための電圧VOfsのみに依存して、第2ノードND2の電位は決定される。云い換えれば、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELには依存しない。
[期間−TP(5)3](図6E参照)
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。
[期間−TP(5)4](図6F参照)
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。
次いで、[期間−TP(5)5]〜[期間−TP(5)7]の各期間について説明する。尚、後述するように、[期間−TP(5)5]において書込み処理が行われ、[期間−TP(5)6]において移動度補正処理が行われる。上述したように、これらの処理は、第m番目の水平走査期間内に行われる必要がある。説明の便宜のため、[期間−TP(5)5]の始期と[期間−TP(5)6]の終期とは、それぞれ、第m番目の水平走査期間の始期と終期とに一致するものとして説明する。
[期間−TP(5)5](図6G参照)
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。
ここで、容量部C1の容量を値c1と表し、発光部ELPの容量CELの容量を値cELと表す。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寄生容量の値をcgsとする。駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位がVOfsからVSig(>VOfs)に変化したとき、容量部C1の両端の電位(第1ノードND1及び第2ノードND2の電位)は、原則として、変化する。即ち、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)の変化分(VSig−VOfs)に基づく電荷が、容量部C1、発光部ELPの容量CEL、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寄生容量に振り分けられる。然るに、値cELが、値c1及び値cgsと比較して十分に大きな値であれば、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位の変化分(VSig−VOfs)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)の電位の変化は小さい。そして、一般に、発光部ELPの容量CELの容量値cELは、容量部C1の容量値c1及び駆動トランジスタTRDの寄生容量の値cgsよりも大きい。そこで、説明の便宜のため、特段の必要がある場合を除き、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化は考慮せずに説明を行う。他の駆動回路においても同様である。尚、図5に示した駆動のタイミングチャートも、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化を考慮せずに示した。駆動トランジスタTRDのゲート電極(第1ノードND1)の電位をVg、駆動トランジスタTRDのソース領域(第2ノードND2)の電位をVsとしたとき、Vgの値、Vsの値は以下のとおりとなる。それ故、第1ノードND1と第2ノードND2の電位差、換言すれば、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Vgsは、以下の式(3)で表すことができる。
g=VSig
s≒VOfs−Vth
gs≒VSig−(VOfs−Vth) (3)
即ち、駆動トランジスタTRDに対する書込み処理において得られたVgsは、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSig、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTRDのゲート電極を初期化するための電圧VOfsのみに依存している。そして、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELとは無関係である。
[期間−TP(5)6](図6H参照)
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。
一般に、駆動トランジスタTRDをポリシリコン薄膜トランジスタ等から作製した場合、トランジスタ間で移動度μにばらつきが生じることは避け難い。従って、移動度μに差異がある複数の駆動トランジスタTRDのゲート電極に同じ値の映像信号VSigを印加したとしても、移動度μの大きい駆動トランジスタTRDを流れるドレイン電流Idsと、移動度μの小さい駆動トランジスタTRDを流れるドレイン電流Idsとの間に、差異が生じてしまう。そして、このような差異が生じると、表示装置の画面の均一性(ユニフォーミティ)が損なわれてしまう。
従って、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、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をオン状態とし、次いで、所定の時間(t0)が経過した後、走査線SCLをローレベルとすることによって、書込みトランジスタTRWをオフ状態とし、第1ノードND1(駆動トランジスタTRDのゲート電極)を浮遊状態とする。そして、以上の結果、駆動トランジスタTRDの移動度μの値が大きい場合、駆動トランジスタTRDのソース領域における電位の上昇量ΔV(電位補正値)は大きくなり、駆動トランジスタTRDの移動度μの値が小さい場合、駆動トランジスタTRDのソース領域における電位の上昇量ΔV(電位補正値)は小さくなる。ここで、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Vgsは、式(3)から以下の式(4)のように変形される。
gs≒VSig−(VOfs−Vth)−ΔV (4)
尚、移動度補正処理を実行するための所定の時間([期間−TP(5)6]の全時間t0)は、表示装置の設計の際、設計値として予め決定しておけばよい。また、このときの駆動トランジスタTRDのソース領域における電位(VOfs−Vth+ΔV)が以下の式(2’)を満足するように、[期間−TP(5)6]の全時間t0は決定されている。そして、これによって、[期間−TP(5)6]において、発光部ELPが発光することはない。更には、この移動度補正処理によって、係数k(≡(1/2)・(W/L)・Cox)のばらつきの補正も同時に行われる。
(VOfs−Vth+ΔV)<(Vth-EL+VCat) (2’)
[期間−TP(5)7](図6I参照)
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。
ここで、上述したとおり、駆動トランジスタTRDのゲート電極は浮遊状態にあり、しかも、容量部C1が存在するが故に、所謂ブートストラップ回路におけると同様の現象が駆動トランジスタTRDのゲート電極に生じ、第1ノードND1の電位も上昇する。その結果、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Vgsは、式(4)の値を保持する。
また、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、駆動トランジスタTRDのドレイン領域からソース領域へと流れるドレイン電流Idsであるので、式(1)で表すことができる。ここで、式(1)と式(4)から、式(1)は、以下の式(5)にように変形することができる。
ds=k・μ・(VSig−VOfs−ΔV)2 (5)
従って、発光部ELPを流れる電流Idsは、例えば、VOfsを0ボルトに設定したとした場合、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigの値から、駆動トランジスタTRDの移動度μに起因した第2ノードND2(駆動トランジスタTRDのソース領域)における電位補正値ΔVの値を減じた値の2乗に比例する。云い換えれば、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。そして、第(n,m)番目の発光素子の輝度は、係る電流Idsに対応した値である。
しかも、移動度μの大きな駆動トランジスタTRDほど、電位補正値ΔVが大きくなるので、式(4)の左辺のVgsの値が小さくなる。従って、式(5)において、移動度μの値が大きくとも、(VSig−VOfs−ΔV)2の値が小さくなる結果、ドレイン電流Idsを補正することができる。即ち、移動度μの異なる駆動トランジスタTRDにおいても、映像信号VSigの値が同じであれば、ドレイン電流Idsが略同じとなる結果、発光部ELPを流れ、発光部ELPの輝度を制御する電流Idsが均一化される。即ち、移動度μのばらつき(更には、kのばらつき)に起因する発光部の輝度のばらつきを補正することができる。
発光部ELPの発光状態を第(m+m’−1)番目の水平走査期間まで継続する。この時点は、[期間−TP(5)-1]の終わりに相当する。
以上によって、第(n,m)番目の副画素を構成する発光素子10の発光の動作が完了する。
次に、2Tr/1C駆動回路に関する説明を行う。
[2Tr/1C駆動回路]
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。
この2Tr/1C駆動回路においては、前述した5Tr/1C駆動回路から、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3つのトランジスタが省略されている。即ち、この2Tr/1C駆動回路は、書込みトランジスタTRW、及び、駆動トランジスタTRDの2つのトランジスタから構成され、更には、1つの容量部C1から構成されている。なお、図7に示した駆動トランジスタTRDは、図3で図示した駆動トランジスタ1022に相当するものである。
[駆動トランジスタTRD
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、
CC-H= 20ボルト
CC-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
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]
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。
以下、2Tr/1C駆動回路の動作説明を行う。
[期間−TP(2)-1](図8及び図9A参照)
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。
図8に示す[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)2]は、図5に示す[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]に対応する期間であり、次の書込み処理が行われる直前までの動作期間である。そして、5Tr/1C駆動回路と同様に、[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)2]において、第(n,m)番目の発光素子は原則として非発光状態にある。但し、2Tr/1C駆動回路の動作においては、図8に示すように、[期間−TP(2)3]の他、[期間−TP(2)1]〜[期間−TP(2)2]も第m番目の水平走査期間に包含される点が、5Tr/1C駆動回路の動作とは異なる。尚、説明の便宜のため、[期間−TP(2)1]の始期、及び、[期間−TP(2)3]の終期は、それぞれ、第m番目の水平走査期間の始期、及び、終期に一致するものとして説明する。
以下、[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)2]の各期間について、説明する。尚、5Tr/1C駆動回路において説明したと同様に、[期間−TP(2)1]〜[期間−TP(2)3]の各期間の長さは、表示装置の設計に応じて適宜設定すればよい。
[期間−TP(2)0](図9B参照)
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。
[期間−TP(2)1](図9C参照)
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。
上記の処理により、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以上となり、駆動トランジスタTRDはオン状態となる。
[期間−TP(2)2](図9D参照)
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。
この[期間−TP(2)2]にあっては、第2ノードND2の電位は、最終的に、(VOfs−Vth)となる。即ち、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTRDのゲート電極を初期化するための電圧VOfsのみに依存して、第2ノードND2の電位は決定される。そして、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELとは無関係である。
[期間−TP(2)3](図9E参照)
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。
5Tr/1C駆動回路において説明したと異なり、駆動トランジスタTRDのドレイン領域には電源部2100から電位VCC-Hが印加されているので、駆動トランジスタTRDのソース領域の電位は上昇する。所定の時間(t0)が経過した後、走査線SCLをローレベルとすることによって、書込みトランジスタTRWをオフ状態とし、第1ノードND1(駆動トランジスタTRDのゲート電極)を浮遊状態とする。尚、この[期間−TP(2)3]の全時間t0は、第2ノードND2の電位が(VOfs−Vth+ΔV)となるように、表示装置の設計の際、設計値として予め決定しておけばよい。
この[期間−TP(2)3]にあっても、駆動トランジスタTRDの移動度μの値が大きい場合、駆動トランジスタTRDのソース領域における電位の上昇量ΔVは大きく、駆動トランジスタTRDの移動度μの値が小さい場合、駆動トランジスタTRDのソース領域における電位の上昇量ΔVは小さい。
[期間−TP(2)4](図9E参照)
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。
そして、発光部ELPの発光状態を第(m+m’−1)番目の水平走査期間まで継続する。この時点は、[期間−TP(2)-1]の終わりに相当する。
以上によって、第(n,m)番目の副画素を構成する発光素子10の発光の動作が完了する。
以上、好ましい例に基づき説明したが、本発明においては駆動回路の構成はこれらの例に限定されるものではない。各例において説明した表示装置、発光素子、駆動回路を構成する各種の構成要素の構成、構造、発光部の駆動方法における工程は例示であり、適宜、変更することができる。例えば、駆動回路として図10に示した4Tr/1C駆動回路や、図11に示した3Tr/1C駆動回路を用いてもよい。
また、5Tr/1C駆動回路の動作説明においては、書込み処理と移動度補正を別個に行ったが、これに限るものではない。2Tr/1C駆動回路の動作説明と同様に、書込み処理において移動度補正処理が併せて行われる構成とすることもできる。具体的には、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とした状態で、書込みトランジスタTSigを介して、データ線DTLから映像信号VSig_mを第1ノードに印加する構成とすればよい。
続いて、本発明の一実施形態にかかるムラ補正部130の構成について説明する。図12は、本発明の一実施形態にかかるムラ補正部130の構成について説明する説明図である。
図12に示したように、本発明の一実施形態にかかるムラ補正部130は、レベル検出部162と、ムラ補正情報記憶部164と、補間部166、168と、加算器170と、を含んで構成される。
レベル検出部162は、映像信号の電圧(レベル)を検出する。レベル検出部162で映像信号のレベルを検出すると、検出したレベルをムラ補正情報記憶部164に送る。
ムラ補正情報記憶部164は、パネル158に表示される画像の発光むらを補正するための情報が記憶されるものである。ムラ補正情報記憶部として、記録部106と同様に、表示装置100の電源が切れている状態でも情報が消えずに格納することができるメモリを用いることが好ましい。ムラ補正情報記憶部164として採用するメモリとして、例えば電気的に内容を書き換えることができるEEPROMを用いることが望ましい。ここで、パネル158に表示される画像の発光むらを補正するための情報について説明する。
パネル158に対して一様な値を有する映像信号を供給した状態で、パネル158の画像の表示面をビデオカメラなどの撮像手段で撮像した場合に、パネル158に発光むらが無いときは、当該撮像手段からは一様な値の信号を得ることができる。しかし、パネル158に発光むらがあるときは、当該撮像手段からは発光むらに応じて値が変化する信号を得ることになる。
そこで、パネル158が発光むらを生じているかどうかを検出するために、パネル158において複数の所定の輝度で発光するような映像信号をパネル158に対して供給する。そのような映像信号は、例えばパターン生成部118で生成してパネル158に供給してもよく、表示装置100の外部で生成して表示装置100に供給してもよい。ここで、表示装置100では、パネル158の各画素において印加する電圧と、パネル158の各画素における輝度とはリニアな(線形な)関係を有しているので、映像信号の信号レベル(電圧)に比例してパネル158における輝度が変化することになる。
パネル158が所定の輝度で発光するような映像信号の入力を受けると、当該映像信号に従ってパネル158が発光する。発光したパネル158の表示面を撮像手段で撮像し、撮像手段で撮像したパネル158の表示面の画像から信号電圧を取得する。取得した信号電圧を外部の専用コンピュータ(図示せず)に入力することで、当該輝度における発光むらの補正データを得る。
つまり、当該輝度における発光むらの補正データとは、パネル158が当該輝度で表示する画像に発光むらがある場合に、パネル158における発光むらが無くなる様に、発光むらを生じている箇所に対して映像信号の信号レベルを補正するための補正データである。そして、このような補正データをムラ補正情報記憶部164に記憶しておき、記憶した補正データに基づいて映像信号の信号レベルを補正することで、パネル158固有の発光むらを抑えて画像を表示することができる。
上述したように、パネル158は画素を構成するTFTをレーザー光で露光する工程があり、そのレーザー光による露光工程に起因して、パネル158の水平方向や垂直方向に筋状の発光むらを生じやすくなっている。また、パネル158の水平方向や垂直方向以外にも、局所的に発光むらを生じる場合もある。
そのため、発光むらの補正データには、パネル158の水平方向や垂直方向に生じる発光むらを補正する補正データと、パネル158の局所的に生じる発光むらを補正する補正データとが含まれる。本実施形態における表示装置100は、水平方向や垂直方向に生じる発光むらの補正(以下「縦横補正」とも称する)と、局所的に生じる発光むらを補正する補正(以下「スポット補正」とも称する)とを組み合わせて補正することを特徴とする。
以上、発光むらを補正するための情報について説明した、なお、縦横補正とスポット補正の詳細については後述する。
補間部166、168は、補間によって映像信号を補正するための補正信号を生成するものである。補間部166、168によって生成された補正信号を用いて映像信号を補正することによって、パネル158における発光むらを補正する。
ここで、補間部166と補間部168との違いは、補間部166が縦横補正によって発光むらを補正する際に補正信号を生成するものであり、補間部168はスポット補正によって発光むらを補正する際に補正信号を生成するものである。縦横補正とスポット補正のどちらを用いて発光むらを補正するか、また、縦横補正とスポット補正の両方を用いて発光むらを補正するかは、パネル158に生じている発光むらの状態によって、ムラ補正情報記憶部164に補正情報を記録する際に指定してもよい。
加算器170は、補間部166、168で生成された補正信号と、ムラ補正部130に入力された映像信号とを加算するものである。補間部166、168で生成された補正信号と、ムラ補正部130に入力された映像信号とが加算されることで、パネル158における発光むらを補正することができる。
以上、本発明の一実施形態にかかるムラ補正部130の構成について説明した。次に、本発明の一実施形態にかかる表示装置100における発光むらの補正方法について説明する。
図13は、本発明の一実施形態にかかる、表示装置100における発光むらの補正方法の概念について説明する説明図である。本実施形態にかかる表示装置100においては、3つの輝度でパネル158に画像を表示することで発光むらを検出し、発光むらを補正する補正データを得て、発光むらを補正する。発光むらを検出するための輝度を、輝度の低い順にL1、L2、L3とする。そして、上述したようにパネル158に印加する電圧と輝度とはリニアな関係を有している。そこで、輝度L1に対応する電圧をV1、L2に対応する電圧をV2、L3に対応する電圧をV3とする。もちろん本発明においては、補正データを得るための輝度は3つに限られない。また、本実施形態では、輝度L3をほぼ中間の輝度に設定することとするが、もちろん本発明においては輝度の設定はかかる例に限られない。
それぞれの輝度に対応する信号レベルを有する映像信号をパネル158に与え、上述のようにパネル158に表示された画像をビデオカメラなどの撮像手段で撮像して、パネル158の発光むらを検出する。
パネル158の製造工程に起因して生じる発光むらには、パネル158の水平方向や垂直方向に生じる筋状の発光むらと、パネル158の局所的に生じる発光むらとがある。パネル158の水平方向や垂直方向に生じる筋状の発光むらを補正するには縦横補正が適している。しかし、パネル158の局所的に生じる発光むらを補正するには縦横補正だけでは補正しきれない。従って、パネル158の局所的に生じる発光むらを補正するには、パネル158の表示面に対して格子状に検出点を設けて補正(以下「格子型補正」とも称する)する必要がある。
ここで、格子型補正を用いる場合には、格子の目を細かくすればする程、局所的に生じる発光むらを完全に補正することができる。しかし、格子型補正では格子の各交点について補正データを保持する必要があるため、格子の目を細かくする程、ムラ補正情報記憶部164で記憶しておかなければいけない補正データが増大する。従って、限られたメモリ容量では格子型補正を行う場合の格子の目の細かさに制限が生じる。また格子の目を細かくする程、ムラ補正部130におけるむら補正に要する時間も増える。
そこで、本発明の一実施形態にかかる表示装置100における発光むらの補正方法では、図14Aに示したような画面全面を処理領域としていた従来の格子型補正に対し、図14Bに示したような発光むらが生じている特定領域のみに処理領域を絞ってスポット補正を行うことを特徴としている。このように特定領域のみに処理領域を絞ってスポット補正を行うことで、メモリ容量が限られていても格子の目を細かくすることができて、発光むらをより補正することができる。
図15は、本発明の一実施形態にかかる表示装置100における発光むらの補正方法による発光むらの補正について、グラフを用いて説明する説明図である。横軸はパネル158に入力される映像信号の信号レベル(電圧)を、縦軸はパネル158で出力される画像の輝度を示している。
符号172で示した線は、発光むらが生じている箇所における、発光むらの検出によって推定される入出力特性の一例を示している。また符号174で示した線は、発光むらが生じていない場合における入出力特性の一例を示している。
このように、パネル158に発光むらが生じている場合には、発光むらを生じている箇所は本来の入出力特性より低い輝度で発光する。この低い輝度で発光している箇所を本来の輝度で発光するように、ムラ補正部130において映像信号の信号レベルを調節する。
本発明の一実施形態にかかる表示装置100における発光むらの補正方法では、パネル158に生じている発光むらを、縦横補正とスポット補正とを適宜組み合わせることによって補正することを特徴とする。ここで、縦横補正によって補正する場合の補正データと、スポット補正によって補正する補正データについて、詳細に説明する。
縦横補正によって発光むらを補正する場合には、水平方向に対して補正する補正データと垂直方向に対して補正するデータとを作成する。水平方向に対して補正する補正データは、パネル158を水平方向に一様な輝度に補正するためのデータを、全ての水平線において平均して得られるデータである。同様に、垂直方向に対して補正する補正データは、パネル158を垂直方向に一様な輝度に補正するためのデータを、全ての垂直線において平均して得られるデータである。
ここで、縦横補正について詳細に説明する。縦横補正は、パネル158の水平および垂直方向に発生した発光むらを補正するものである。縦横補正は、複数個の水平方向および垂直方向の補正データによって補正する。水平方向および垂直方向の補正データは等間隔に設定してもよい。例えば、パネル158の水平方向の水平方向のピクセル数が960ピクセル、垂直方向のピクセル数が540ピクセルであった場合に、32ピクセル間隔で補正データを設定することもできる。
本実施形態にかかる水平方向の補正データは、パネル158に対して複数の水平線を想定した場合に、当該水平線を水平方向に一様な輝度に補正するための補正データを、全ての水平線で平均した補正データである。また、本実施形態にかかる垂直方向の補正データは、パネル158に対して複数の垂直線を想定した場合に、当該垂直線を垂直方向に一様な輝度に補正するための補正データを、全ての垂直線で平均した補正データである。
水平方向の発光むらの補正は、水平走査位置に関わらず、垂直走査位置に対応した垂直方向の補正データをムラ補正情報記憶部164から繰り返し読み出すことによって行う。その結果、水平方向の筋状の発光むらを補正することができる。同様に、垂直方向の発光むらの補正は、垂直走査位置に関わらず、水平走査位置に対応した水平方向の補正データをムラ補正情報記憶部164から繰り返し読み出すことによって行う。その結果、垂直方向の筋状の発光むらを補正することができる。
一方、スポット補正によって発光むらを補正する場合には、発光むらが生じている領域に対して格子状に検出点を設けて、当該検出点における輝度を発光むらが生じていない場合の輝度に補正するためのデータを、全ての検出点(格子点)において作成する。このように輝度を補正するためのデータを作成することで、画面上の一部の領域に生じている発光むらを抑えて一様な輝度で画像を表示することができる。
ここで、スポット補正による補正方法について、詳細に説明する。図16は、本発明の一実施形態にかかるパネル158に部分的に生じた発光むらを、スポット補正によって補正する場合について説明する説明図である。
スポット補正によって補正する補正領域の左上の座標を(X1,Y1)、右下の座標を(X2,Y2)とする。また、スポット補正を行う際の格子の横幅をhwid、縦幅をvwidとする。ここで、hwidおよびvwidの値は2のべき乗であることが望ましい。
図16に示した補正領域における補正点(格子の各交点を指す)の数は、補正領域の横幅をhsize(=X2−X1+1)、縦幅をvsize(=Y2−Y1+1)とすると、以下の数式1のように表される。
{(hsize/hwid)+1}×〔{(vsize/vwid)/2}+1〕
・・・(数式1)
本実施形態においては、数式1において、(hsize/hwid)および(vsize/vwid)は、それぞれ切り上げて整数にしたものを用い、{(vsize/vwid)/2}は切り捨てて整数にしたものを用いる。そして、本実施形態においては、この数式1で求められる値が所定の値以下となるように、また補正領域における発光むらの状態に応じてhwidおよびvwidの値を決定する。
この様に、補正領域における発光むらの状態に応じてhwidおよびvwidの値を決定することで、パネル158に局所的に生じた発光むらを、スポット補正を用いて効果的に補正することができる。
以上、スポット補正による補正方法について説明した。なお、スポット補正を行う場合における格子の横幅、縦幅は、縦横補正を行う場合における水平線や垂直線の間隔と等しくてもよく、縦横補正を行う場合における水平線や垂直線の間隔より狭くてもよい。スポット補正を行う場合における格子の横幅および縦幅は、パネル158の発光むらを効果的に補正するために、縦横補正を行う場合における水平線や垂直線の間隔より狭い方が望ましい。
こうして求められた、発光むらを補正するための補正データをムラ補正情報記憶部164に記憶する。そして、映像信号がムラ補正部130に入力されると、ムラ補正情報記憶部164に記憶した補正データを用いて映像信号の信号レベルを補正し、出力する。
ムラ補正情報記憶部164に記憶した補正データを用いて映像信号の信号レベルを補正する方法について、より詳細に説明する。
レベル検出部162で映像信号の信号レベル(電圧)を検出すると、検出した信号レベルをムラ補正情報記憶部164に送る。ムラ補正情報記憶部164では、レベル検出部162が検出した信号レベルに対応し、かつ当該映像信号の走査位置に対応する補正データが読み出される。
例えば、本実施形態では発光むらを検出する輝度をL1、L2、L3の3種類に設定しているが、映像信号の信号レベルが輝度L1に対応する電圧V1未満である場合には、輝度L1における補正データがムラ補正情報記憶部164から読み出される。そして、縦横補正を行う場合には補間部166に、スポット補正を行う場合には補間部168に補正データを送る。
補間部166には、レベル検出部162で検出した映像信号の信号レベルの情報と、ムラ補正情報記憶部164から読み出された補正データとが入力され、当該信号レベルにおける、縦横補正を行う際の補正データが補間によって生成される。同様に、補間部168にもレベル検出部162で検出した映像信号の信号レベルの情報と、ムラ補正情報記憶部164から読み出された補正データとが入力され、当該信号レベルにおける、スポット補正を行う際の補正データが補間によって生成される。
補間部166、168で生成された補正データは、それぞれ加算器170に入力され、映像信号との加算処理が行われる。この様に加算によって補正することで、発光むらが生じている箇所の輝度が、他の発光むらが生じていない箇所との輝度を均一になるように補正することが出来る。
同様に、映像信号の信号レベルが輝度L1に対応する電圧V1以上、輝度L1に対応する電圧V2未満である場合には、輝度L1における補正データと輝度L2における補正データとがムラ補正情報記憶部164から読み出され、これらの補正データから補間部166、168においてそれぞれ補間によって補正データが生成される。
また、映像信号の信号レベルが輝度L2に対応する電圧V2以上、輝度L3に対応する電圧V3未満である場合には、輝度L2における補正データと輝度L3における補正データとがムラ補正情報記憶部164から読み出され、これらの補正データから補間部166、168においてそれぞれ補間によって補正データが生成される。
そして、映像信号の信号レベルが輝度L3に対応する電圧V3以上である場合には、輝度L3における補正データがムラ補正情報記憶部164から読み出され、当該補正データから補間部166、168においてそれぞれ補間によって補正データが生成される。
このように生成された補正データは、同様にそれぞれ加算器170に入力され、映像信号との加算処理が行われることで、発光むらを補正することができる。
以上、本発明の一実施形態にかかる表示装置100における発光むらの補正方法について説明した。
なお、縦横補正とスポット補正のどちらを使用して、または縦横補正とスポット補正の両方を使用してむら補正を行うかは、補正データを登録する際にムラ補正部130に設定してもよく、画面上のむらのうねりの幅や色の度合いを解析することで、ムラ補正部130において判断を行ってもよい。
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、縦横補正とスポット補正とを組み合わせて発光むらを補正することで、パネル158の製造工程に起因する発光むらを抑えて、パネル158に画像を表示することができる。そして、スポット補正においてはパネル158の全面において行うのではなく、発光むらが生じている領域に対して行うことで、限られたメモリ容量を有していても、検出点を細かく設けることが可能となり、パネル158の局所的に生じた発光むらを補正して、パネル158に画像を表示することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、リニア特性を有する映像信号に対して信号処理を施して発光むらの補正を行うことで、ガンマ特性を有する映像信号に比べて発光むらの検出面の数が少なく済む。そのため、発光むらを補正するための補正データの記憶容量を少なく抑えることができるので、表示装置100のコスト削減に繋がる。そして、ムラ補正部130に対して輝度値の絶対値を入力すればよいので、ムラ補正部130における補正も容易に行うことができる。
なお、上述した本発明の一実施形態にかかるむら補正方法は、表示装置100の内部の記録媒体(例えば記録部106)に予め本発明の一実施形態にかかるむら補正方法を実行するように作成されたコンピュータプログラムを記録しておき、当該コンピュータプログラムを演算装置(例えば制御部104)が順次読み出して実行することによって行ってもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、むらを補正する際において、黒側(低階調側)に対しては補正しないようにしてもよい。リニア空間でむらを補正しているため、黒側の精度が非常に敏感であり、またリニア空間のビット数の制限により、黒側がリニア空間から外れてしまうからである。
図17は、低階調側に対してはむら補正を行わないようにしたムラ補正部130’の構成について説明する説明図である。図17に示したムラ補正部130’は、図12に示したムラ補正部130と比較して、レベル検出部162の前段に低階調側遮断部161を設けている。低階調側遮断部161は、ムラ補正部130’が受け取った映像信号に対して低階調側を遮断する処理を行って、レベル検出部162に送るものである。
図18Aは、低階調側に対してもむら補正を行う場合におけるむら補正の様子を概念的に示す説明図であり、符号182で示した線は量子化誤差のある補正量を、符号184で示した線は理想的な補正量を示している。図18Bは、低階調側遮断部161を設けることで低階調側に対してはむら補正を行わないようにした場合におけるむら補正の様子を概念的に示す説明図であり、符号183で示した線は量子化誤差のある補正量を、符号184で示した線は理想的な補正量を示している。
図18Aに示した場合においては、量子化誤差のある補正量と理想的な補正量との間にある誤差が低階調側に位置しており、リニア空間でむらを補正しているため、両者の間の誤差がパネル158で映像を映した際に見えてしまう可能性がある。一方、図18Bに示した場合においては、量子化誤差のある補正量と理想的な補正量との間にある誤差が、図18Aの場合よりも高階調側にシフトしており、両者の間の誤差がパネル158で映像を映した際にも目に見えなくなるという効果を奏する。

Claims (3)

  1. 電流量に応じて自発光する発光素子と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とを備える画素と、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:
    前記表示部の発光むらを補正するむら補正情報を記憶するむら補正情報記憶部と;
    リニア特性を有する前記映像信号に対し、前記むら補正情報記憶部から前記むら補正情報を読み出して信号処理を行って、表示部の発光むらを補正するむら補正部と;
    を含み、
    前記むら補正部は、前記表示部の水平方向または垂直方向で発光むらが生じている部分に対して補正する第1の補正および/または前記表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正を用いて前記発光むらを補正することを特徴とする、表示装置。
  2. 電流量に応じて自発光する発光素子と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とを備える画素と、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発光むらの補正方法であって:
    前記表示部の発光むらを補正するむら補正情報を記憶するむら補正情報記憶ステップと;
    リニア特性を有する前記映像信号に対し、前記むら補正情報記憶ステップで記憶した前記むら補正情報を読み出して信号処理を行うむら補正ステップと;
    を含み、
    前記むら補正ステップは、前記表示部の水平方向または垂直方向で発光むらが生じている部分に対して補正する第1の補正および/または前記表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正を用いて前記発光むらを補正することを特徴とする、発光むらの補正方法。
  3. 電流量に応じて自発光する発光素子と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とを備える画素と、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前記映像信号に対し、予め記憶しておいた、前記表示部の発光むらを補正するむら補正情報に基づいて信号処理を行うむら補正ステップを含み、
    前記むら補正ステップは、前記表示部の水平方向または垂直方向で発光むらが生じている部分に対して補正する第1の補正および/または前記表示部の発光むらが生じている部分に対して補正する第2の補正を用いて前記発光むらを補正することを特徴とする、コンピュータプログラム。
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