WO2009141914A1 - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents

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WO2009141914A1
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真一 石塚
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Definitions

  • the present invention relates to a display device including an active element for driving a light emitting element such as an EL (Electroluminescent) element or an LED (Light Emitting Diode), and more particularly to a display device including a thin film transistor (TFT) as an active element.
  • a light emitting element such as an EL (Electroluminescent) element or an LED (Light Emitting Diode)
  • TFT thin film transistor
  • FIG. 1 shows an example of an equivalent circuit of a drive circuit of an organic EL (Organic Electroluminescent) element (OEL) or an organic light emitting diode (OLED) 100 with respect to one pixel PLi, j.
  • OEL Organic Electroluminescent
  • OLED organic light emitting diode
  • this equivalent circuit includes two p-channel TFTs 101 and 102, which are active elements, and a capacitor (Cs) 104.
  • the scanning line Ws is connected to the gate of the selection transistor 101
  • the data line Wd is connected to the source of the selection transistor 101
  • the power supply line Wz for supplying a constant power supply voltage Vdd is connected to the source of the driving transistor 102.
  • the drain of the selection transistor 101 is connected to the gate of the driving transistor 102, and a capacitor 104 is formed between the gate and source of the driving transistor 102.
  • the anode of the OEL 100 is connected to the drain of the driving transistor 102, and the cathode thereof is connected to the ground potential (or common potential).
  • the selection transistor 101 When a selection pulse is applied to the scanning line Ws, the selection transistor 101 as a switch is turned on, and the source and drain are conducted. At this time, a data voltage is supplied from the data line Wd via the source and drain of the selection transistor 101 and stored in the capacitor 104. Since the data voltage stored in the capacitor 104 is applied between the gate and the source of the driving transistor 102, a drain current Id corresponding to the gate-source voltage Vgs of the driving transistor 102 flows and is supplied to the OEL 100. Emits light.
  • an image display is performed by supplying a data signal corresponding to input video data to each pixel PLi, j through a data line while sequentially applying a selection pulse (scanning pulse) to each scanning line.
  • a selection pulse scanning pulse
  • Patent Document 1 discloses that a peak luminance characteristic that suppresses white luminance to a low level with respect to an image having a bright entire screen is provided. That is, using the fact that the potential difference between the input terminal potential and the terminal potential in the power supply wiring to the display device differs according to the screen brightness, it is connected to the gate of the driving transistor according to the potential difference (ie, image brightness) It is disclosed that the above-mentioned peak luminance characteristic is provided by controlling the potential of the other end of the data holding capacitor.
  • An object of the present invention is to provide a display device with low power consumption, which has a peak luminance characteristic that suppresses white luminance low for an image with a bright entire screen.
  • the display device of the present invention includes an active matrix type display panel that includes a plurality of pixel portions each having a light emitting element and a driving transistor that drives the light emitting element, and a scanning driving unit that sequentially scans each scanning line of the display panel.
  • a data driving unit that supplies a data signal based on the video signal to the control electrode of the driving transistor in accordance with scanning by the scanning driving unit, the display device being provided in each of the plurality of pixel units, A capacitor connected to the control electrode of the drive transistor and holding a data signal, a capacitor voltage generator for generating a capacitor voltage to be applied to the second terminal of the capacitor, and an average of the display screen based on the video signal
  • An average luminance calculator for calculating luminance and a driving voltage adjuster for adjusting the driving voltage of the driving transistor according to the average luminance.
  • FIG. 4 is a diagram showing a pixel portion PL j, i related to a data line Xi and a scanning line Yj among a plurality of pixel portions PL 1,1 to PL m, n . It is a graph which shows typically the relation of the drive voltage VD of the drive transistor with respect to the calculated APL value. It is a figure which shows the forward voltage (Vf) and drain-source voltage Vds of an EL element. It is a figure which shows the display apparatus using the active matrix display panel which is Example 2 of this invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing ON / OFF states of switches SW1 to SW3 in FIG. Pixel portion PLj of Example 4 in which the display panel of the present invention, showing a i i. It is a figure which shows the relationship of the drive voltage VD of the drive transistor with respect to an APL value. It is a figure which shows the display panel which has the black level adjustment circuit which is Example 5 of this invention. It is a figure which shows the relationship of the black level voltage BL with respect to an APL value.
  • FIG. 2 shows a display device 10 using an active matrix display panel which is Embodiment 1 of the present invention.
  • the display device 10 includes a display panel 11, a scan driver 12, a data driver 13, a capacitor voltage source (PC) 14, a controller 15, a light emitting element drive voltage source (PS) 16, and an average luminance calculator (hereinafter referred to as an APL calculator). It is also called.) 17 is provided.
  • the pixel portions PL 1,1 to PL n, m are arranged at the intersections of the data lines X1 to Xm and the scanning lines Y1 to Yn, and all have the same configuration.
  • the pixel portions (pixel circuits) PL 1,1 to PL m, n are connected to a light emitting element drive voltage line (hereinafter simply referred to as drive voltage line) Z and a capacitor voltage line W. Yes.
  • the display panel 11 is a monochrome display panel, and each of the pixel portions described above constitutes one pixel.
  • TFTs thin film transistors 21 and 22, which are a selection transistor (Tr1) and a drive transistor (Tr2), a data holding capacitor Cs24, and an organic EL (electroluminescence) light emitting element (OEL) 25, respectively.
  • the selection transistor 21, the drive transistor 22, and the capacitor 24 constitute a drive circuit for the light emitting element (EL element) 25.
  • EL element light emitting element
  • the gate of the selection transistor (Tr1) 21 is connected to the scanning line Yj, and the source thereof is connected to the data line Xi.
  • a control electrode (gate) of the drive transistor (Tr 2) 22 is connected to the drain of the selection transistor 21.
  • the source of the drive transistor (TR2) 22 is connected to the drive voltage line Z, and the drive voltage VD (variable voltage) is supplied from the drive voltage source (PS) 16.
  • the drain of the drive transistor (TR 2) 22 is connected to the anode of the EL element 25.
  • one end (first terminal; electrode E1) of the capacitor (Cs) 24 is connected to the gate (and the drain of the selection transistor 21) which is the control electrode of the driving transistor 22, and the other end (second terminal).
  • the electrode E2) is connected to a capacitor voltage source (PC) 14 via a capacitor voltage line W.
  • the capacitor (Cs) 24 associated with each scanning line Yj is connected so that a capacitor voltage Vcap (fixed voltage) is applied from the capacitor voltage source (PC) 14 via the capacitor voltage line W. .
  • the scanning lines Y1 to Yn of the display panel 11 are connected to the scanning driver 12, and the data lines X1 to Xm are connected to the data driver 13.
  • the controller 15 generates a scanning control signal SC and a data control signal DD for controlling the gradation drive of the display panel 11 according to the input video signal.
  • the scan control signal is supplied to the scan driver 12, and the data control signal is supplied to the data driver 13.
  • the scanning driver 12 supplies display scanning pulses to the scanning lines Y1 to Yn at a predetermined timing in accordance with the scanning control signal sent from the controller 15, and line sequential scanning is performed.
  • the data driver 13 sends a pixel data signal to each of the pixel portions located on the scanning line to which the scanning pulse is supplied in accordance with the data control signal sent from the controller 15 via the data lines X1 to Xm (selected pixel). Part).
  • a pixel data signal at a level that does not cause the EL element to emit light is supplied to the non-light emitting pixel portion. That is, a data signal indicating light emission luminance for each pixel corresponding to the line sequential scanning is applied via the data lines X1 to Xm, and image display control of the display panel 11 is performed.
  • the controller 15 controls the entire display device 10, that is, controls the scanning driver 12, the data driver 13, the capacitor voltage source (PC) 14, the light emitting element driving voltage source (PS) 16, and the APL calculator 17.
  • the selection transistor 21 When the scanning pulse SP is applied to the j-th scanning line Yj and the scanning line Yj is selected, the selection transistor 21 is turned on (turned on), and data corresponding to the luminance of the pixel PL j, i from the data driver 13.
  • the signal DP data voltage Vdata
  • the data voltage Vdata is stored in the data holding capacitor Cs24, and the voltage is held.
  • the capacitor voltage Vcap (fixed voltage) is applied to the second terminal (electrode E2) of the capacitor 24 via the capacitor voltage line W. Therefore, even if the selection transistor 21 is turned off by line sequential scanning, the gate potential of the driving transistor 22 is fixed to Vdata.
  • variable voltage VD is applied to the source of the drive transistor 22, and the anode of the organic EL element 25 is connected to the drain.
  • a common electrode Vcom is connected to the cathode of the EL element 25. Accordingly, at this time, the current Id flowing through the driving transistor 22 becomes a current proportional to VD ⁇ Vdata, and the EL element 25 emits light with luminance corresponding to the data signal voltage DP and the source voltage VD of the driving transistor 22.
  • the average luminance calculator (APL calculator) 17 calculates the average luminance of the screen, that is, APL (Average Picture Level), which is the brightness of the entire screen, from the input video data (display data).
  • APL Average Picture Level
  • the data may be added and averaged.
  • the input video data is an analog signal, integration is performed. It may be calculated.
  • the calculated APL is supplied to the drive voltage source (PS) 16.
  • FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship of the drive voltage VD of the drive transistor 22 with respect to the calculated APL value, that is, the drive voltage (source voltage) VD in this embodiment.
  • the drive voltage source (PS) 16 adjusts the drive voltage (source voltage) VD of the drive transistor 22 according to the calculated APL value. That is, the drive voltage source (PS) 16 functions as a drive voltage regulator.
  • the drive voltage source (PS) 16 increases the VD when the entire screen is dark, that is, when the APL is small, and decreases the VD when the entire screen is bright and the APL is large. VD which is a variable voltage is adjusted.
  • the EL elements such as the organic EL element 25 exhibit diode characteristics as is well known. That is, the forward voltage (Vf) increases as the emission luminance increases (the drive current increases) (see FIG. 5).
  • the drive voltage (source voltage) of the drive transistor is fixed, the drive voltage is set in accordance with the highest peak luminance.
  • the white luminance is lowered, so that the forward voltage (Vf) of the EL element is lowered, while the drive voltage (source voltage) of the drive transistor 22 is constant. Therefore, the power consumed by the drain-source voltage Vds of the drive transistor 22 increases.
  • the drive voltage (source voltage) VD of the drive transistor 22 is adjusted according to the APL. That is, when a bright image is displayed on the entire screen, that is, when the APL is large, the drive voltage VD is reduced, and the power consumed according to the drain-source voltage Vds of the drive transistor 22 can be kept low. .
  • FIG. 6 shows a display device 10 using an active matrix display panel which is Embodiment 2 of the present invention.
  • the display panel 11 is configured as a color organic EL panel.
  • the j-th row of the display panel 11 includes pixels (PR j, 1 , PG j, 1 , PB j, 1 ), (PR j, 2 , PG j, 2 , PB j, 2 ), . . . , (PR j, m , PG j, m , PB j, m ) are sequentially arranged.
  • each pixel unit of red, green, and blue (R, G, B) is such that EL elements 25 that emit light in red, green, and blue (R, G, B) are used, respectively. This is the same as the first embodiment (see FIG. 3).
  • the blue pixel portion PB j, k is connected to a common connection line ZB.
  • the connection lines ZR, ZG, and ZB are connected to the source of the drive transistor (TR2) 22 in each pixel unit.
  • Drive voltages VD (R), VD (G), and VD (B) are supplied from the light emitting element drive voltage source (PS) 16 to these connection lines (light emitting element drive voltage lines) ZR, ZG, and ZB, respectively.
  • the light emitting element driving voltage source (PS) 16 may be composed of individual variable voltage sources PS16 (R), PS16 (G), and PS16 (B) for each color.
  • the light emitting element drive voltage source (PS) 16 supplies the drive voltages VD (R), VD (G), and VD (B) according to the brightness (APL) of the entire screen of the video data. adjust. That is, even when the forward voltage is different for each emission color, the power consumed by the driving transistor can be reduced. Further, when the forward voltage of the EL element is different for each luminescent color, the driving voltage of the driving transistor is adjusted for each luminescent color, so that it can be driven with the minimum necessary power supply voltage, so that the effect of reducing power consumption is greater.
  • N is shown for the pixel portion PLj, i connected to.
  • the display panel 11 is a monochrome display panel, and each of the pixel portions described above constitutes one pixel.
  • the configuration of the display device 10 is the same as that in the first embodiment except that the circuit configuration of the data driver 13 and the pixel unit PLj, i has a configuration adapted to the current programming method, as will be described later. It is the same as (FIG. 2).
  • the display panel 11 has a circuit configuration adapted to the current programming method as shown in FIG. More specifically, the pixel portion PLj, i is provided with a drive transistor (Tr2) 22, a capacitor Cs24, a current source 31, and switches SW1 to SW3.
  • the data driver 13 is configured as a constant current source, and the data current Idata is supplied from the current source 31 corresponding to the data line Xi of the data driver to the pixel portion PLj, i.
  • the source of the driving transistor (Tr2) 22 is connected to the data line Xi, and the second terminal (electrode E2) of the capacitor (Cs) 24 is connected to the capacitor voltage line W. That is, the capacitor voltage Vcap (fixed voltage) is applied to the capacitor (Cs) 24 from the capacitor voltage source 14 via the capacitor voltage line W.
  • the drive voltage (source voltage) VD of the transistor (TR2) 22 is constant (fixed) voltage during the write mode period of the current program operation, but the fixed voltage VD is the data The voltage may be the same as or different from the capacitor voltage Vcap applied to one end of the holding capacitor.
  • FIG. 7 shows an example of a pixel circuit configuration of a four-transistor (4Tr) current programming method.
  • the current programming method will be briefly described below.
  • a writing mode and a light emission mode are set.
  • the switches SW1 to SW3 are opened and closed based on a scanning pulse signal from the scanning driver 12 and / or a control signal from the controller 15. More specifically, ON / OFF is controlled according to a data writing mode to the capacitor (Cs) 24 or a light emission mode in which the light emitting element (OEL) 25 emits light.
  • FIG. 8 shows the ON / OFF state of the switches SW1 to SW3.
  • the switches SW1 and SW2 are closed (ON) and the switch SW3 is opened (OFF) in response to a scanning control signal for selecting the j-th scanning line Yj.
  • the data current Idata is supplied to the data line Xi, and data writing is performed. That is, by supplying the data current Idata, the capacitor 24 accumulates charges corresponding to the voltage Vcap ⁇ Vdata and holds the voltage.
  • the switch SW3 is OFF, the light emitting element (OEL) 25 does not emit light.
  • the light emission mode is entered, SW1 and SW2 are opened (OFF), and SW3 is closed (ON), but the drive voltage (source voltage) is set to the adjustment voltage value VD during the light emission mode period. That is, the drive voltage source (PS) 16 sets and outputs a drive voltage (source voltage) VD corresponding to the APL value calculated by the APL calculator 17.
  • VD is increased when the entire screen is dark, that is, when APL is small, and VD is decreased when the entire screen is bright and APL is large.
  • the variable voltage VD is adjusted.
  • the adjustment driving of the drive voltage VD can be applied to the current program type display device, and has the same peak luminance characteristic as that of the voltage writing type display device described in the above embodiment. Can be made.
  • the case where the selection transistor (Tr1) 21 and the drive transistor (Tr2) 22 are P-channel TFTs has been described as an example.
  • the case where one or both of the two are N-channel TFTs Even in this case, it is possible to apply the adjustment drive of the drive voltage VD as described above.
  • the driving transistor (Tr2) 22 is an N-channel TFT, the same applies.
  • TFTs thin film transistors 21 and 22, which are a selection transistor (Tr1) and a drive transistor (Tr2), a data holding capacitor Cs24, and an organic EL (electroluminescence) light emitting element (OEL) 25, respectively.
  • the selection transistor 21, the drive transistor 22, and the capacitor 24 constitute a drive circuit for the light emitting element (EL element) 25.
  • the gate of the selection transistor (Tr1) 21 is connected to the scanning line Yj, and the source thereof is connected to the data line Xi.
  • a control electrode (gate) of the drive transistor (Tr 2) 22 is connected to the drain of the selection transistor 21.
  • the drive transistor (Tr2) 22 is an N-channel TFT, the source of the drive transistor (Tr2) 22 is connected to the drive voltage line Z, and the drive voltage VD is supplied from the drive voltage source (PS) 16.
  • the drain of the drive transistor (TR 2) 22 is connected to the cathode of the EL element 25.
  • the anode of the EL element 25 is connected to a common potential Vcom for a plurality of pixel portions (pixel circuits) PL 1,1 to PL m, n .
  • one end (first terminal; electrode E1) of the capacitor (Cs) 24 is connected to the gate (and the drain of the selection transistor 21) which is the control electrode of the driving transistor 22, and the other end (second terminal).
  • the electrode E2) is connected to a capacitor voltage source (PC) 14 via a capacitor voltage line W.
  • the capacitor (Cs) 24 associated with each scanning line Yj is connected so that a capacitor voltage Vcap (fixed voltage) is applied from the capacitor voltage source (PC) 14 via the capacitor voltage line W. .
  • the drive voltage VD of the drive transistor 22 is adjusted according to APL. That is, when a bright image is displayed on the entire screen, that is, when the APL is large, the drive voltage VD is increased, and the power consumed according to the drain-source voltage Vds of the drive transistor 22 can be kept low. .
  • the display panel 11 is provided with a black level adjustment circuit 31.
  • the configuration of the pixel portion PL j, i of the display panel 11 is the same as that of the first embodiment (FIG. 3).
  • the APL value calculated by the APL calculator is supplied to the black level adjustment circuit 31.
  • the black level adjustment circuit 31 adjusts the black level BL of the input video signal according to the calculated APL value, and generates an adjustment data control signal DDA.
  • the adjustment data control signal DDA is supplied to the data driver 13.
  • the black level adjustment circuit 31 may adjust the amplification gain of an amplifier (not shown) that amplifies the input video data to generate the adjustment data control signal DDA, for example.
  • the adjustment data control signal DDA may be generated by adjusting the gain of a multiplier (not shown) that multiplies the input video data by a multiplication value.
  • FIG. 12 shows the relationship of the black level voltage BL to the APL value.
  • the black level voltage BL is adjusted so that BL is increased, and when the entire screen is bright and APL is large, the VD is decreased. By such adjustment, peak luminance processing can be performed while suppressing black float.

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Abstract

 映像信号に基づいて表示画面の平均輝度を算出する平均輝度算出器(17)と、画素部に設けられた発光素子を駆動する駆動トランジスタの駆動電圧を算出された平均輝度に応じて調整する発光素子駆動電圧源(16)と、を有している。

Description

アクティブマトリクス型表示装置
 本発明は、EL(Electroluminescent)素子やLED(発光ダイオード)などの発光素子を駆動するための能動素子を含む表示装置に関し、特に、薄膜トランジスタ(TFT;thin film transistor)を能動素子として含む表示装置に関する。
 TFTは、有機ELディスプレイや液晶ディスプレイといったアクティブマトリクス型ディスプレイを駆動するための能動素子として広く使用されている。図1は、有機EL(Organic Electroluminescent)素子(OEL)又は有機発光ダイオード(OLED)100の駆動回路の等価回路の一例を、一つの画素PLi,jについて示している。
 図1を参照すると、この等価回路は、能動素子である2つのpチャンネルTFT101,102と、キャパシタ(Cs)104とを含む。走査線Wsは選択トランジスタ101のゲートに接続され、データ線Wdは選択トランジスタ101のソースに接続され、一定の電源電圧Vddを供給する電源線Wzは駆動トランジスタ102のソースに接続されている。選択トランジスタ101のドレインは駆動トランジスタ102のゲートに接続されており、駆動トランジスタ102のゲートとソース間にキャパシタ104が形成されている。OEL100のアノードは駆動トランジスタ102のドレインに、そのカソードはアース電位(又は共通電位)にそれぞれ接続されている。
 走査線Wsに選択パルスが印加されると、スイッチとしての選択トランジスタ101がオンになりソースとドレイン間が導通する。このとき、データ線Wdから、選択トランジスタ101のソースとドレイン間を介してデータ電圧が供給され、キャパシタ104に蓄積される。このキャパシタ104に蓄積されたデータ電圧が駆動トランジスタ102のゲートとソース間に印加されるので、駆動トランジスタ102のゲート・ソース間電圧Vgsに応じたドレイン電流Idが流れ、OEL100に供給されてOEL100は発光する。
 かかるアクティブマトリクス型ディスプレイにおいて、各走査線に順次選択パルス(走査パルス)を印加しつつ、入力映像データに応じたデータ信号をデータ線を介して各画素PLi,jに供給することによって画像表示がなされる。
 このようなアクティブマトリクス型ディスプレイにおいては、例えば、特許文献1には、画面全面が明るい映像に対して白色輝度を低く抑えるピーク輝度特性をもたせることが開示されている。すなわち、画面輝度に応じてディスプレイ装置への電源配線における入力端電位及び末端電位間の電位差が異なることを利用して、当該電位差(すなわち、画像輝度)に応じて駆動トランジスタのゲートに接続されたデータ保持用コンデンサの他端の電位を制御することにより上記したピーク輝度特性を持たせていることが開示されている。
 このように、アクティブマトリクス型ディスプレイにおいては、省エネルギ、発熱抑制、装置の薄型化等の観点から消費電力の低減が極めて重要な性能の一つとなってきており、低消費電力のディスプレイ装置の実現が強く望まれている。
特開2006-189552号公報(第19頁、図1,図2)
 本発明が解決しようとする課題には、上記した従来技術の欠点が一例として挙げられる。本発明の目的は、画面全面が明るい映像に対して白色輝度を低く抑えるピーク輝度特性をもたせた、低消費電力のディスプレイ装置を提供することにある。
 本発明の表示装置は、各々が発光素子及び前記発光素子を駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、表示パネルの各走査線を順次走査する走査駆動部と、走査駆動部による走査に応じて映像信号に基づくデータ信号を駆動トランジスタの制御電極に供給するデータ駆動部と、を有する表示装置であって、上記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともにデータ信号を保持するキャパシタと、キャパシタの第2の端子に印加するキャパシタ電圧を生成するキャパシタ電圧生成部と、映像信号に基づいて表示画面の平均輝度を算出する平均輝度算出器と、上記平均輝度に応じて駆動トランジスタの駆動電圧を調整する駆動電圧調整器と、を有している。
従来の発光素子駆動回路の等価回路の一例を示す図である。 本発明の実施例1であるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置を示す図である。 複数の画素部PL1,1~PLm,nのうち、データ線Xi及び走査線Yjに関連する画素部PLj,iを示す図である。 算出されたAPL値に対する駆動トランジスタの駆動電圧VDの関係を模式的に示すグラフである。 EL素子の順方向電圧(Vf)及びドレイン・ソース電圧Vdsを示す図である。 本発明の実施例2であるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置を示す図である。 本発明の実施例3である表示パネルの画素部PLj,iiを示す図である。 図7におけるスイッチSW1~SW3のON/OFF状態を示す図である。 本発明の実施例4である表示パネルの画素部PLj,iiを示す図である。 APL値に対する駆動トランジスタの駆動電圧VDの関係を示す図である。 本発明の実施例5である、黒レベル調整回路を有する表示パネルを示す図である。 APL値に対する黒レベル電圧BLの関係を示図である。
 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実質的に同等な部分には同一の参照符を付している。
 図2は本発明の実施例1であるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置10を示している。この表示装置10は、表示パネル11、走査ドライバ12、データドライバ13、キャパシタ電圧源(PC)14、コントローラ15、発光素子駆動電圧源(PS)16、及び平均輝度算出器(以下、APL算出器ともいう。)17を備えている。
 表示パネル11は、n行m列(m,nは2以上の整数)の画素からなるアクティブマトリクス型の表示パネルであり、各々が平行に配置された複数のデータ線X1~Xm(Xi:i=1~m)と、複数の走査線Y1~Yn(Yj:j=1~n)と、複数の画素部PL1,1~PLn,mを有している。画素部PL1,1~PLn,mは、データ線X1~Xmと走査線Y1~Ynとの交差部分に配置され、全て同一の構成を有する。
 また、後に詳述するように、画素部(画素回路)PL1,1~PLm,nは発光素子駆動電圧ライン(以下、単に、駆動電圧ラインという)Z及びキャパシタ電圧ラインWに接続されている。
 なお、本実施例においては、表示パネル11がモノクロームの表示パネルであって、上記した各画素部はそれぞれが1画素を構成する場合を例に説明する。
 図3は、表示パネル11の複数の画素部(画素回路)PL1,1~PLm,nのうち、データ線Xi(i=1,2,..,m)及び走査線Yj(j=1,2,..,n)に関連する画素部PLj,iについて示している。すなわち、画素部PLj,iはデータ線Xi及び走査線Yjに接続されている。より具体的には、それぞれ選択トランジスタ(Tr1)及び駆動トランジスタ(Tr2)であるTFT(薄膜トランジスタ)21,22と、データ保持用キャパシタCs24と、有機EL(エレクトロルミネッセンス)発光素子(OEL)25とが備えられている。選択トランジスタ21、駆動トランジスタ22及びキャパシタ24は発光素子(EL素子)25の駆動回路を構成している。なお、以下においては、2つのTFT21,22がPチャネルTFTの場合を例に説明する。
 選択トランジスタ(Tr1)21のゲートは走査線Yjに接続され、そのソースはデータ線Xiに接続されている。選択トランジスタ21のドレインには駆動トランジスタ(Tr2)22の制御電極(ゲート)が接続されている。駆動トランジスタ(TR2)22のソースは駆動電圧ラインZに接続され、駆動電圧源(PS)16から駆動電圧VD(可変電圧)が供給される。駆動トランジスタ(TR2)22のドレインはEL素子25のアノードに接続されている。EL素子25のカソードは複数の画素部(画素回路)PL1,1~PLm,nに共通の電位Vcom、例えば、接地電位(Vcom=0)に接続されている。
 本実施例において、キャパシタ(Cs)24の一端(第1の端子;電極E1)は駆動トランジスタ22の制御電極であるゲート(及び選択トランジスタ21のドレイン)に接続され、他端(第2の端子;電極E2)はキャパシタ電圧ラインWを介してキャパシタ電圧源(PC)14に接続されている。そして、各走査線Yjに関連するキャパシタ(Cs)24には、キャパシタ電圧ラインWを介してキャパシタ電圧源(PC)14から、キャパシタ電圧Vcap(固定電圧)が印加されるように接続されている。
 表示パネル11の走査線Y1~Ynは走査ドライバ12に接続され、またデータ線X1~Xmはデータドライバ13に接続されている。コントローラ15は、入力される映像信号に応じて表示パネル11を階調駆動制御するための走査制御信号SC及びデータ制御信号DDを生成する。走査制御信号は走査ドライバ12に供給され、データ制御信号はデータドライバ13に供給される。
 走査ドライバ12は、コントローラ15から送出された走査制御信号に応じて表示用走査パルスを所定のタイミングで走査線Y1~Ynに供給し、線順次走査がなされる。
 データドライバ13は、コントローラ15から送出されたデータ制御信号に応じて走査パルスが供給される走査線上に位置する画素部の各々に対する画素データ信号をデータ線X1~Xmを介して画素部(選択画素部)に供給する。非発光の画素部に対してはEL素子を発光させることがないレベルの画素データ信号を供給する。すなわち、当該線順次走査に対応して画素ごとの発光輝度を示すデータ信号がデータ線X1~Xmを介して印加され、表示パネル11の画像表示制御がなされる。
 コントローラ15は表示装置10全体の制御、すなわち走査ドライバ12、データドライバ13、キャパシタ電圧源(PC)14、発光素子駆動電圧源(PS)16、及びAPL算出器17の制御を行う。
 次に、画素部PLj,iの回路の動作について説明する。
 第j走査線Yjに走査パルスSPが印加され、当該走査線Yjが選択されると、選択トランジスタ21が導通(ターンオン)し、データドライバ13からの当該画素PLj,iの輝度に応じたデータ信号DP(データ電圧Vdata)が選択トランジスタ21を介してキャパシタ電圧22のゲート(第1の端子:電極E1)に供給される。そして、データ電圧Vdataはデータ保持用キャパシタCs24に蓄積され、当該電圧が保持される。
 一方、キャパシタ24の第2の端子(電極E2)にはキャパシタ電圧ラインWを介してキャパシタ電圧Vcap(固定電圧)が印加されている。従って、線順次走査によって当該選択トランジスタ21がターンオフしても駆動トランジスタ22のゲート電位はVdataに固定される。
 上記したように、駆動トランジスタ22のソースには可変電圧VDが印加されておりドレインには有機EL素子25のアノードが接続されている。またEL素子25のカソードには共通電極Vcomが接続されている。従って、このとき、駆動トランジスタ22に流れる電流Idは、VD-Vdataに比例した電流となり、EL素子25はデータ信号電圧DP及び駆動トランジスタ22のソース電圧VDに応じた輝度で発光する。
 次に、映像データの画面全体の明るさに応じてピーク輝度(白色輝度)を調整する動作について説明する。
 平均輝度算出器(APL算出器)17は、入力された映像データ(表示データ)から画面の平均輝度、すなわち、画面全体の明るさであるAPL(Average Picture Level)を算出する。当該平均輝度(APL)の算出方法としては、入力映像データがデジタルデータである場合には、当該データを加算して平均をとってもよいし、入力映像データがアナログ信号である場合には、積分によって算出してもよい。そして、算出されたAPLは、駆動電圧源(PS)16に供給される。
 図4は、算出されたAPL値に対する駆動トランジスタ22の駆動電圧VD、すなわち、本実施例においては駆動電圧(ソース電圧)VDの関係を模式的に示すグラフである。駆動電圧源(PS)16は、算出APL値に応じて、駆動トランジスタ22の駆動電圧(ソース電圧)VDを調整する。すなわち、駆動電圧源(PS)16は、駆動電圧調整器として機能する。そして、駆動電圧源(PS)16は、画面全体が暗い場合、すなわちAPLが小である場合にはVDを大きくなるように、画面全体が明るくAPLが大である場合にはVDが小さくなるように可変電圧であるVDを調整する。
 すなわち、上記したように、駆動トランジスタ22にはVD-Vdataに比例した電流(駆動電流Id)が流れるため、かかる駆動電圧VDの調整によって、画面全体が明るい映像を表示する時は白色輝度を低く、背景が暗い映像ほど白色輝度が高くなるピーク輝度特性を持たせることができる。
 次に、映像データの画面全体の明るさ(APL)に応じて駆動電圧VDを調整することにより上記したピーク輝度特性を付与し、当該ピーク輝度特性とともに駆動トランジスタ22で消費される電力を低減することができることについて図面を参照しつつ具体的に説明する。
 有機EL素子25等のEL素子は、よく知られているようにダイオード特性を呈する。すなわち、発光輝度が高い(駆動電流が大きい)ほど順方向電圧(Vf)が高くなる(図5参照)。従来の構成においては、駆動トランジスタの駆動電圧(ソース電圧)は固定であるため、最も高いピーク輝度にあわせて当該駆動電圧を設定するようにしていた。かかる従来の場合では、画面全体が明るい映像を表示するときは白色輝度を低くするため、EL素子の順方向電圧(Vf)が低くなる一方、駆動トランジスタ22の駆動電圧(ソース電圧)は一定であるため、駆動トランジスタ22のドレイン・ソース電圧Vdsで消費される電力が大きくなってしまう。
 しかしながら、前述のように、本実施例においては、駆動トランジスタ22の駆動電圧(ソース電圧)VDがAPLに応じて調整される。すなわち、画面全体が明るい映像を表示するとき、すなわち、APLが大きな場合には、駆動電圧VDが低減され、駆動トランジスタ22のドレイン・ソース電圧Vdsに応じて消費される電力を低く抑えることができる。
 図6は本発明の実施例2であるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置10を示している。この表示装置10においては、表示パネル11はカラー有機ELパネルとして構成されている。
 より具体的には、赤、緑、青(R,G,B)の3つの画素部が行方向に順次繰り返して配列されている。すなわち、赤、緑、青(R,G,B)の3つの画素部によって1画素が構成され、当該画素が行方向に配列されている。より詳細には、表示パネル11の第j行には、画素(PRj,1,PGj,1,PBj,1),(PRj,2,PGj,2,PBj,2),...,(PRj,m,PGj,m,PBj,m)が順次配列されている。
 赤、緑、青(R,G,B)の各画素部の回路構成は、それぞれ赤、緑、青(R,G,B)で発光するEL素子25が用いられている点を除いて、上記した実施例1(図3参照)と同様である。
 そして、各行の赤色の画素部PRj,k(k=1~n)は共通の接続線ZRに接続され、緑色の画素部PGj,k(k=1~n)は共通の接続線ZGに接続され、青色の画素部PBj,kは共通の接続線ZBに接続されている。より詳細には、接続線ZR,ZG,ZBは、各画素部の駆動トランジスタ(TR2)22のソースに接続されている。これら接続線(発光素子駆動電圧ライン)ZR,ZG,ZBには、発光素子駆動電圧源(PS)16からそれぞれ駆動電圧VD(R),VD(G),VD(B)が供給される。なお、発光素子駆動電圧源(PS)16が各色毎の個別の可変電圧源PS16(R),PS16(G),PS16(B)から構成されていてもよいのはもちろんである。
 本実施例においては、発光素子駆動電圧源(PS)16は、映像データの画面全体の明るさ(APL)に応じて駆動電圧VD(R),VD(G),VD(B)のそれぞれを調整する。すなわち、発光色ごとに順方向電圧が異なる場合にも、駆動トランジスタで消費される電力を低減できる。また、発光色ごとにEL素子の順方向電圧が異なる場合、駆動トランジスタの駆動電圧を発光色ごとに調整することにより、必要最低限の電源電圧で駆動できるため消費電力の低減効果がより大きい。
 以下に、電流プログラム方式を用いた場合の実施例について説明する。 図7は本発明の実施例3である表示パネル11の複数の画素部のうち、データ線Xi(i=1,2,..,m)及び走査線Yj(j=1,2,..,n)に接続された画素部PLj,iについて示している。なお、本実施例においては、表示パネル11がモノクロームの表示パネルであって、上記した各画素部はそれぞれが1画素を構成する場合を例に説明する。
 ここで、表示装置10の構成は、後述するように、データドライバ13及び画素部PLj,iの回路構成が電流プログラム方式に適応した構成を有している点を除いて、実施例1における構成(図2)と同様である。
 表示パネル11は、図7に示すように、電流プログラム方式に適応した回路構成を有している。より具体的には、画素部PLj,iには、駆動トランジスタ(Tr2)22及びキャパシタCs24、及び電流源31、スイッチSW1~SW3が設けられている。なお、データドライバ13は定電流源として構成され、画素部PLj,iにはデータドライバのデータ線Xiに対応する電流源31からデータ電流Idataが供給されるように構成されている。
 実施例1と同様に、駆動トランジスタ(Tr2)22のソースはデータ線Xiに接続され、キャパシタ(Cs)24の第2の端子(電極E2)はキャパシタ電圧ラインWに接続されている。つまり、キャパシタ(Cs)24には、キャパシタ電圧ラインWを介してキャパシタ電圧源14から、キャパシタ電圧Vcap(固定電圧)が印加されている。なお、後に詳述するように、電流プログラム動作の書き込みモードの期間においては、トランジスタ(TR2)22の駆動電圧(ソース電圧)VDは一定(固定)電圧とされるが、当該固定電圧VDはデータ保持用コンデンサの一端に印加されるキャパシタ電圧Vcapと同じ電圧でも良いし、異なっていても良い。
 図7は、4トランジスタ(4Tr)電流プログラム方式の画素回路構成の一例を示している。ここで、電流プログラム方式について以下に簡単に説明する。電流プログラム方式においては書き込みモードと発光モードが設定される。
 スイッチSW1~SW3は、走査ドライバ12からの走査パルス信号及び/又はコントローラ15からの制御信号に基づいて開閉する。より詳細には、キャパシタ(Cs)24へのデータ書き込みモード、又は発光素子(OEL)25を発光させる発光モードに応じてそのON/OFFが制御される。
 図8は、スイッチSW1~SW3のON/OFF状態を示している。まずデータ書き込みモードにおいて、第j走査線Yjを選択する走査制御信号に応答してスイッチSW1及びSW2が閉じられる(ON)とともにスイッチSW3が開かれる(OFF)。これにより、データラインXiにはデータ電流Idataが供給され、データ書き込みが行われる。すなわち、データ電流Idataの供給によってキャパシタ24には電圧Vcap-Vdataに対応する電荷が蓄積され、当該電圧が保持される。なお、このとき、スイッチSW3はOFFなので発光素子(OEL)25は発光しない。
 次に発光モードに移行し、SW1及びSW2が開かれ(OFF)、SW3が閉じられる(ON)が、当該発光モード期間において駆動電圧(ソース電圧)は調整電圧値VDに設定される。すなわち、駆動電圧源(PS)16は、APL算出器17により算出されたAPL値に応じた駆動電圧(ソース電圧)VDを設定し、出力する。
 つまり、上記した実施例と同様に、画面全体が暗い場合、すなわちAPLが小である場合にはVDを大きくなるように、画面全体が明るくAPLが大である場合にはVDが小さくなるように可変電圧であるVDを調整する。
 すなわち、上記したように、駆動トランジスタ22にはVD-Vdataに比例した電流(駆動電流Id)が流れるため、かかる駆動電圧VDの調整によって、画面全体が明るい映像を表示する時は白色輝度を低く、背景が暗い映像ほど白色輝度が高くなるピーク輝度特性を持たせることができる。
 従って、上記した如く、電流プログラム方式の表示装置にも駆動電圧VDの調整駆動の適用が可能であり、上記した実施例で説明した電圧書き込み型の表示装置の場合と同様なピーク輝度特性を持たせることができる。
 上記した実施例においては、選択トランジスタ(Tr1)21及び駆動トランジスタ(Tr2)22がPチャネルTFTの場合を例に説明したが、また、当該2つのいずれか一方又は両方がNチャネルTFTの場合であっても同様に、上記した駆動電圧VDの調整駆動の適用が可能である。例えば、駆動トランジスタ(Tr2)22がNチャネルTFTの場合であっても同様に適用が可能である。
 図9は、表示パネル11の複数の画素部(画素回路)PL1,1~PLm,nのうち、データ線Xi(i=1,2,..,m)及び走査線Yj(j=1,2,..,n)に関連する画素部PLj,iについて示している。すなわち、画素部PLj,iはデータ線Xi及び走査線Yjに接続されている。より具体的には、それぞれ選択トランジスタ(Tr1)及び駆動トランジスタ(Tr2)であるTFT(薄膜トランジスタ)21,22と、データ保持用キャパシタCs24と、有機EL(エレクトロルミネッセンス)発光素子(OEL)25とが備えられている。選択トランジスタ21、駆動トランジスタ22及びキャパシタ24は発光素子(EL素子)25の駆動回路を構成している。
 選択トランジスタ(Tr1)21のゲートは走査線Yjに接続され、そのソースはデータ線Xiに接続されている。選択トランジスタ21のドレインには駆動トランジスタ(Tr2)22の制御電極(ゲート)が接続されている。駆動トランジスタ(Tr2)22はNチャネルTFTであり、駆動トランジスタ(Tr2)22のソースは駆動電圧ラインZに接続され、駆動電圧源(PS)16から駆動電圧VDが供給される。駆動トランジスタ(TR2)22のドレインはEL素子25のカソードに接続されている。EL素子25のアノードは複数の画素部(画素回路)PL1,1~PLm,nに共通の電位Vcomに接続されている。
 本実施例において、キャパシタ(Cs)24の一端(第1の端子;電極E1)は駆動トランジスタ22の制御電極であるゲート(及び選択トランジスタ21のドレイン)に接続され、他端(第2の端子;電極E2)はキャパシタ電圧ラインWを介してキャパシタ電圧源(PC)14に接続されている。そして、各走査線Yjに関連するキャパシタ(Cs)24には、キャパシタ電圧ラインWを介してキャパシタ電圧源(PC)14から、キャパシタ電圧Vcap(固定電圧)が印加されるように接続されている。
 本実施例においては、図10に示すように、駆動トランジスタ22の駆動電圧VDがAPLに応じて調整される。すなわち、画面全体が明るい映像を表示するとき、すなわち、APLが大きな場合には、駆動電圧VDが増加され、駆動トランジスタ22のドレイン・ソース電圧Vdsに応じて消費される電力を低く抑えることができる。
 本実施例においては、図11に示すように、表示パネル11には黒レベル調整回路31が設けられている。表示パネル11の画素部PLj,iの構成は実施例1(図3)と同様である。
 実施例1で説明したように、映像データの画面全体の明るさ(APL)に応じて駆動電圧VDを調整するとともに、APLに応じて映像データを変化させるとより効果的である。
 APL算出器により算出されたAPL値は黒レベル調整回路31に供給される。黒レベル調整回路31は、当該算出APL値に応じて、入力映像信号の黒レベルBLを調整し、調整データ制御信号DDAを生成する。調整データ制御信号DDAはデータドライバ13に供給される。
 黒レベル調整回路31は、入力映像データがアナログ信号である場合には、例えば、入力映像データを増幅するアンプ(図示しない)の増幅ゲインを調整して調整データ制御信号DDAを生成すればよい。また、入力映像データがデジタルデータである場合には、入力映像データに乗算値を乗算する乗算器(図示しない)のゲインを調整して調整データ制御信号DDAを生成すればよい。
 図12は、APL値に対する黒レベル電圧BLの関係を示している。画面全体が暗い場合、すなわちAPL値が小である場合にはBLを大きくなるように、画面全体が明るくAPLが大である場合にはVDが小さくなるように黒レベル電圧BLを調整する。かかる調整により、黒浮きを抑えつつピーク輝度処理を行なうことができる。

Claims (5)

  1.  各々が発光素子及び前記発光素子を駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、前記表示パネルの各走査線を順次走査する走査駆動部と、前記走査駆動部による走査に応じて映像信号に基づくデータ信号を前記駆動トランジスタの制御電極に供給するデータ駆動部と、を有する表示装置であって、
     前記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が前記駆動トランジスタの前記制御電極に接続されるとともに前記データ信号を保持するキャパシタと、
     前記キャパシタの第2の端子に印加するキャパシタ電圧を生成するキャパシタ電圧生成部と、
     前記映像信号に基づいて表示画面の平均輝度を算出する平均輝度算出器と、
     前記平均輝度に応じて前記駆動トランジスタの駆動電圧を調整する駆動電圧調整器と、を有することを特徴とする表示装置。
  2.  前記駆動電圧調整器は、前記平均輝度の低減に応じて前記表示画面の白色輝度が増加するように前記駆動電圧を調整することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記表示パネルは、マトリクス状に配置された走査線及びドライブ線の交差位置の各々に赤、緑及び青色のうちいずれか1種類の発光素子が前記走査線及びドライブ線間に接続されたカラー発光パネルであり、前記駆動電圧調整器は前記発光素子の駆動電圧を発光色ごとに調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。
  4.  前記データ駆動部は前記データ信号に応じた電流を前記キャパシタに供給する電流源からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5.  前記平均輝度の低減に応じて前記映像信号における黒レベルを増加して前記データ信号を生成する黒レベル調整器を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
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