WO2010097914A1

WO2010097914A1 - 表示装置

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Publication number: WO2010097914A1
Application number: PCT/JP2009/053430
Authority: WO
Inventors: 晶紀早藤
Original assignee: パイオニア株式会社; 東北パイオニア株式会社
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-09-02

Abstract

　電源回路(３)は、順方向電圧値が最も高いＲのモニター素子(Ｅｒ)に生ずる順方向電圧に応じた出力電圧(ＶＨｒ)を表示パネル(１)の各画素に供給する。したがって、Ｒの発光がなされるサブピクセルにおいては有機ＥＬ素子(Ｅ１)の温度特性および経時変化に対応して発光輝度を補償することができる出力電圧となる。一方、Ｒに比較して発光効率の高いＧおよびＢのサブピクセルに対しては、ＧおよびＢの有機ＥＬ素子の輝度を補正するための補正手段を設ける。これにより、１つの電源回路(３)によって各サブピクセルを点灯可能にすることができるとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂのすべてについて温度特性および経時変化に対応した表示装置を提供することができる。

Description

表示装置

　この発明は、異なる発光色を呈する発光素子を表示用画素として多数配列することで、例えばカラー画像を表示することができる表示装置に関する。

　携帯電話機や携帯型情報端末機などの普及によって、高精細な画像表示機能を有し、薄型かつ低消費電力を実現することができる表示パネルの需要が増大しており、自発光型表示素子であるという特質を生かした有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた表示パネルが実用化されている。

　前記有機ＥＬ素子は、基本的にはガラス等の透明基板上に、例えばＩＴＯによる透明電極と有機物質からなる発光機能層と金属電極とが順次積層されることで構成されている。そして、前記発光機能層は、有機発光層の単一層、あるいは有機正孔輸送層と有機発光層からなる二層構造、または有機正孔輸送層と有機発光層および有機電子輸送層からなる三層構造、さらにこれらの適切な層間に電子もしくは正孔の注入層を挿入した多層構造になされる場合もある。

　ところで、前記有機ＥＬ素子は、長期の使用によって素子の物性が変化し、順方向電圧Ｖｆが大きくなることが知られている。このために、有機ＥＬ素子は実使用時間によって、発光輝度特性も低下することになる。

　また有機ＥＬ素子は、発光閾値電圧より大なる発光可能領域においては、それに印加される駆動電圧の値が大きくなるほど、その発光輝度が大きくなる特性を有するが、高温になるほど発光閾値電圧が小さくなる。したがってＥＬ素子は、高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗いといった輝度の温度依存性を有している。

　さらにまた、前記したＥＬ素子はその発光色に応じて駆動電圧に対する発光効率が異なるという問題を有しており、現状において実用化し得るＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）をそれぞれ発光するＥＬ素子の発光効率は、概ねＧの発光効率が高く、ＲおよびＢの発光効率が低いという状況にある。そして、これらＲ，Ｇ，Ｂを発光する各ＥＬ素子の個々においても、前記したとおり経時変化および温度依存性をそれぞれ有している。

　したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光するＥＬ素子を例えばドット状に配列してカラー表示を行おうとした場合には、環境温度により、また経時変化によりカラーバランスが崩れ、表示品質を一定に保持させることが困難になるという問題が発生する。特に各ＥＬ素子をＴＦＴのスイッチング動作により、定電圧駆動する構成のアクティブマトリクス型表示パネルの駆動装置においては、各素子の順方向電圧Ｖｆの変動に伴い発光輝度が大きく変動し、表示品質を悪化させるという問題を招来させる。

　そこで、前記したような問題を解消するために、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光するＥＬ素子の順方向電圧Ｖｆをそれぞれモニターするモニター素子を用意し、前記各モニター素子より得られる順方向電圧Ｖｆに基づいて、前記各色を発光するＥＬ素子に与える駆動電圧を個別に制御するようにした表示装置について、本件出願人においてすでに出願しており、これは特許文献１および２などに開示されている。
特開２００６－２３１５５号公報特開２００７－２４９５２号公報

　ところで、前記したようにＲ，Ｇ，Ｂの各色を発光する表示用ＥＬ素子に与える駆動電圧を個別に制御するように構成した前記表示装置を、例えば携帯型の機器に採用する場合においては、一次側電源としてのバッテリー電圧を昇圧して各色毎の表示用ＥＬ素子にそれぞれ与えるように構成される。

　この場合、一次側電源としてのバッテリー電圧を昇圧する手段としては、一般的にスイッチングレギュレータによるＤＣ－ＤＣコンバータが使用される。このＤＣ－ＤＣコンバータを使用する場合においては、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応するモニター素子より得られる各順方向電圧Ｖｆを制御電圧として、この制御電圧に基づいて、表示用ＥＬ素子に与える駆動電圧をそれぞれ昇圧させる動作が実行される。

　このために、前記した例においてはそれぞれの発光色に対応した３つの電源回路（スイッチングレギュレータ）を備える必要が生じ、電源回路の端子数等を含む回路規模の増大および電源配線数の増大に伴い、表示パネルの表示面積に制約を受ける等の問題も生ずる。また、製品コストが上昇するだけでなく、各スイッチングレギュレータにより個々に昇圧動作を行うために、駆動電源の変換効率も低下するという問題を抱えることになる。

　この発明は、前記した問題点に着目してなされたものであり、各発光色毎に対応して備える前記各電源回路を共用することで、製品コストおよび回路規模の増大の問題、また駆動電源の変換効率の低下の問題等を解消することができる表示装置を提供することを課題とするものである。

　前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる表示動装置は、以下の各独立請求項にかかる構成を少なくとも具備するものである。

　〔請求項１〕
　複数種類の発光色を有する複数の表示用発光素子と、
　前記表示用発光素子よりも少ない種類の発光色に対応するモニター素子と、
　前記モニター素子から端子間電圧を取得するための端子間電圧取得回路と、
　前記端子電圧取得回路によって取得された前記端子間電圧に基づいて、前記表示用発光素子を点灯駆動させるための点灯駆動電圧を生成する電源回路と、
　前記電源回路は複数種類の前記発光色のうち少なくとも２種類以上の発光色の前記表示用発光素子に共通で接続され、
　前記モニター素子が対応する発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子の輝度を補正するための補正手段とが備えられていることを特徴とする表示装置。

　〔請求項８〕
　複数種類の発光色を有する複数の表示用発光素子と、
　前記表示用発光素子よりも少ない種類の発光色に対応するモニター素子と、
　前記モニター素子から端子間電圧を取得するための端子電圧取得回路と、
　前記端子電圧取得回路によって取得された前記端子間電圧に基づいて、前記表示用発光素子を点灯駆動させるための点灯駆動電圧を生成する電源回路とが備えられ、
　前記電源回路は複数種類の前記発光色のうち少なくとも２種類以上の発光色の前記表示用発光素子に共通で接続され、
　前記表示用発光素子の発光面積が少なくとも２種類の発光色を呈する前記表示用発光素子間で異なる面積に設定されていることを特徴とする表示装置。

この発明に係る表示装置の第１の実施の形態を示した回路構成図である。同じく第１の実施の形態において採用されるサブフレーム方式による発光輝度の補正例を説明する模式図である。この発明に係る表示装置の第２の実施の形態を示した回路構成図である。この発明に係る表示装置の第３の実施の形態を示した回路構成図である。この発明に係る表示装置の第４の実施の形態を示した模式図である。

符号の説明

　１　　　　　表示パネル
　２　　　　　サンプルホールド回路（端子間電圧取得回路）
　３　　　　　電源回路
　５　　　　　発光制御回路
　６　　　　　Ａ／Ｄ変換部
　７　　　　　映像メモリ
　９　　　　　変換テーブル
　１０　　　　走査ドライバ
　１１　　　　データドライバ
　Ａ１～Ａ３　データ線
　Ｂ１～Ｂ３　走査選択線
　Ｃ１　　　　電荷保持用コンデンサ
　Ｅ１　　　　表示用発光素子（有機ＥＬ素子）
　Ｅｒ　　　　モニター素子
　Ｉｃ　　　　定電流源
　Ｐ１～Ｐ３　電源供給線
　Ｔ１　　　　制御用トランジスタ
　Ｔ２　　　　発光駆動トランジスタ

　この発明にかかる表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１および図２はその第１の実施の形態を示したものである。まず図１はアクティブ駆動型発光表示装置の回路構成図を示したものであり、この例においては、Ｒ，Ｇ，Ｂで示したサブピクセルを組としたカラー表示画素が、表示パネル１上にマトリクス状に配列されている。なお、図１においては紙面の都合により、カラー表示画素はその一部の配列構成のみを示している。

　表示パネル１には、図示せぬデータドライバからのデータ信号が供給されるデータ線Ａ１～Ａ３が縦方向に配列され、また、図示せぬ走査ドライバからの走査選択信号が供給される走査選択線Ｂ１～Ｂ３が横方向に配列されている。さらに、表示パネル１には、前記データ線に対応して縦方向に電源供給線Ｐ１～Ｐ３が配列されており、この電源供給線には後述する電源回路（ＤＣ－ＤＣコンバータ）よりもたらされる駆動電圧ＶＨｒが供給されるように構成されている。

　図１における表示パネル１にＲとして示すサブピクセルは、一例としてコンダクタンスコントロール方式による画素回路を構成している。すなわち、ｎチャンネル型ＴＦＴで構成された制御用トランジスタＴ１のゲートは、走査選択線Ｂ１に接続され、そのソースはデータ線Ａ１に接続されている。また、制御用トランジスタＴ１のドレインは、ｐチャンネル型ＴＦＴで構成された発光駆動トランジスタＴ２のゲートに接続されると共に、電荷保持用コンデンサＣ１の一方の端子に接続されている。

　そして、発光駆動トランジスタＴ２のソースは前記コンデンサＣ１の他方の端子に接続されると共に、電源供給線Ｐ１に接続されている。また、発光駆動トランジスタのドレインには、表示用発光素子としてのＥＬ素子Ｅ１のアノードが接続されると共に、当該ＥＬ素子Ｅ１のカソードは基準電位点に接続されている。

　前記Ｒとして示されたサブピクセルは、Ｒの発光に寄与するＥＬ素子Ｅ１を用いたものであり、これに隣接して配置されたＧおよびＢの発光に寄与するサブピクセルの構成も前記と同様になされている。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルを組としてカラー表示画素を構成し、このカラー表示画素は表示パネル１において縦横方向にマトリクス状に多数配列されている。

　前記した画素構成において、制御用トランジスタＴ１のゲートに走査選択線Ｂ１を介して走査ドライバよりオン電圧が供給される。この時、制御用トランジスタＴ１のソースに供給されるデータ線Ａ１からのデータ電圧が、コンデンサＣ１に書き込まれる。そして、コンデンサＣ１に書き込まれたデータ電圧に応じて、駆動トランジスタＴ２は、ＥＬ素子Ｅ１を発光駆動させることは周知のとおりである。

　一方、前記表示パネル１には、複数のモニター素子Ｅｒが配置されている。このモニター素子Ｅｒは、表示パネル１に前記した表示用発光素子としての各ＥＬ素子を形成するプロセスと同時に形成される。前記モニター素子Ｅｒとしては、前記したＲ，Ｇ，Ｂの各表示用発光素子のうち、同じ定電流を供給した場合の順方向電圧値が最も高い発光素子であるＲが発光されるＥＬ素子が用いられている。また、モニター素子からの発光が視認される事を防止するために、モニター素子における光出射側に遮光膜を配置する構成にしても良い。

　前記各モニター素子Ｅｒに対して定電流源Ｉｃより定電流が供給される。なお、前記各モニター素子Ｅｒには、符号Ｔ３で示すｐチャンネル型ＴＦＴを介して前記定電流源Ｉｃからの定電流がそれぞれ供給されるように構成されている。これは符号Ｔ４およびＴ５で示す各ＴＦＴを利用してモニター素子Ｅｒが正常な状態である場合においてトランジスタＴ３をオン状態にし、モニター素子Ｅｒにリーク等の異常が発生した場合に、トランジスタＴ３をオフ状態に制御させるものである。

　斯くして、モニター素子Ｅｒに生ずる順方向電圧Ｖｆｒは、端子間電圧取得回路として機能するサンプルホールド回路２によりホールドされ、電源回路（ＤＣ－ＤＣコンバータ）３に対して制御電圧として供給されるようになされる。前記電源回路３は前記モニター素子Ｅｒに生ずる順方向電圧に応じて制御された出力電圧ＶＨｒを前記各電源供給線Ｐ１～Ｐ３に供給するようになされる。

　前記した構成によると、Ｒのサブピクセルに供給される駆動電源電圧ＶＨｒは、Ｒのサブピクセルを構成する有機ＥＬ素子Ｅ１の温度特性および経時変化に対応して発光輝度を保障することができる駆動電圧となる。一方、ＧおよびＢのサブピクセルに対しては、前記電源電圧ＶＨｒはカラーバランスを保つ最適値よりも高い電圧となるものの、温度特性および経時変化に対応したものとなる。

　そこで、前記したモニター素子Ｅｒが対応している発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子Ｇ、Ｂの輝度を補正するための補正手段が採用される。図２はその一つの補正手段の例を示すものであり、これは、前記モニター素子が対応している発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子Ｇ，Ｂの点灯期間を可変制御することによって輝度の補正を行うものである。

　すなわち、図２に示す実施の形態はサブフレーム方式により階調制御を実現しようとするものであり、１フレーム期間を複数のサブフレームに分割し、前記サブフレームの選択による１フレーム期間内における画素の点灯期間の累計により階調制御を実現するものである。

　この図２に示す例においては、１フレーム期間が１４のサブフレームに分割されており、発光効率のもっとも低いＲのサブピクセルは、すべてのサブフレーム（１４サブフレーム）を用いて階調制御が行われる。また、その次に発光効率の低いＢのサブピクセルは、１２サブフレームを用いて階調制御が行われる。そして、発光効率がもっとも高いＧのサブピクセルは、１０サブフレームを用いて階調制御が行われる。

　前記したように、発光効率のもっとも低いＲのサブピクセルの最大点灯期間を基準にして、それよりも発光効率の高いＢおよびＧのサブピクセルの最大点灯期間をそれぞれ発光効率に応じて短縮するように動作するので、結果として、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーバランスをとることができ、またＲ，Ｇ，Ｂのすべてについて温度特性および経時変化に対応した表示装置を提供することができる。

　加えて、前記した実施の形態によると１つの電源回路によって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルを点灯可能にすることができるので、前記した発明が解決しようとする課題の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

　次に図３は、この発明に係る表示装置の第２の実施の形態を示したものである。なお、図３においてはすでに説明した図１に示す回路構成おいて同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。

　この図３に示す実施の形態によると、前記電源回路３はモニター素子Ｅｒに生ずる順方向電圧に応じて制御された出力電圧ＶＨｒを、Ｒの発光が行われるサブピクセルが配列された電源供給線Ｐ１に供給するようになされる。したがって、Ｒの発光がなされるサブピクセルにおいては有機ＥＬ素子Ｅ１の温度特性および経時変化に対応して発光輝度を保障することができる駆動電圧となる。

　一方、Ｒに比較して発光効率の高いＧおよびＢのサブピクセルに対しては、ＧおよびＢの発光素子の輝度を補正するための補正手段として、電源回路３からの出力電圧ＶＨｒを、抵抗素子ＲｇおよびＲｂを介して降下させた上で、駆動電圧として利用する構成が採用されている。

　すなわち、Ｇの発光がなされるサブピクセルには、電源回路３からの出力電圧ＶＨｒを抵抗素子Ｒｇで降下させた駆動電圧ＶＨｇが供給されるようになされ、Ｂの発光がなされるサブピクセルには、電源回路３からの出力電圧ＶＨｒを抵抗素子Ｒｂで降下させた駆動電圧ＶＨｂが供給されるようになされる。

　これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーバランスをとることができ、またＲ，Ｇ，Ｂのすべてについて温度特性および経時変化に対応した表示装置を提供することができる。加えて、１つの電源回路によって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルを点灯可能にすることができるので、前記した発明が解決しようとする課題の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

　図４は、この発明に係る表示装置の第３の実施の形態を示したものである。この図４に示す実施の形態においては、各サブピクセルに供給される電源電圧は、順方向電圧値が最も高いＲに対応するモニター素子Ｅｒにより制御される電源電圧ＶＨｒが用いられる。すなわち、図１に示す回路構成が採用される。そして、モニター素子が対応する発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子ＧおよびＢは、階調データを変換することによって輝度の補正を行うようになされる。

　図４において、符号１および３は、図１に示した表示パネル１および電源回路３にそれぞれ相当するものである。すなわち、図４に示した表示パネル１に配列されたＲ，Ｇ，Ｂからなる各サブピクセルには、順方向電圧値が最も高いＲに対応するモニター素子Ｅｒにより制御される電源電圧ＶＨｒが電源回路３より供給される。　

　図４に示す回路構成において、アナログ映像信号が発光制御回路５に供給されると共にＡ／Ｄ変換部６に供給されるように構成されている。前記発光制御回路５は、アナログ映像信号中における水平および垂直同期信号に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換部６に対するクロック信号ＣＫ、また映像メモリ７に対する書き込み信号Ｗおよび読み出し信号Ｒを生成するように作用する。

　また、発光制御回路５は、前記した映像信号中における水平および垂直同期信号に基づいて、走査ドライバ１０、データドライバ１１に対する同期信号を生成するようにも作用する。

　前記Ａ／Ｄ変換部６は、発光制御回路５から供給されるクロック信号に基づいて、入力されるアナログ信号をサンプリングし、これを１画素ごとの画像データに変換して映像メモリ７に供給するように作用する。前記映像メモリ７は前記発光制御回路５からの書き込み信号ＷによってＡ／Ｄ変換部６から供給される各画素データを映像メモリ７に順次書き込むように動作する。

　前記映像メモリ７は、１フレーム分の映像信号を書き込むことができる容量にされており、前記した書き込み動作によって、表示パネル１における一画面分（１フレーム分）のデータの書き込みが行われる。

　続いて映像メモリ７に書き込まれた映像信号（画素データ）は、発光制御回路５から供給される読み出し信号によって前記メモリ７より順次読み出される。この時ＧおよびＢに対応する映像信号は、変換テーブル９を参照して階調データの変換が行われる。

　これにより、データドライバ１１に加えられるＲ，Ｇ，Ｂに対応する各サブピクセルのカラーバランスが整えられる。すなわち、電源回路３より各色のサブピクセルに対して同一の駆動電圧ＶＨｒが印加されても、カラーバランスが整うように、Ｒ，Ｇ，Ｂの間において映像データ上で階調調整が行われる。

　前記した第３の実施の形態においても、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーバランスをとることができ、またＲ，Ｇ，Ｂのすべてについて温度特性および経時変化に対応した表示装置を提供することができる。加えて、１つの電源回路によって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルを点灯可能にすることができるので、前記した発明が解決しようとする課題の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

　図５は、この発明に係る表示装置の第４の実施の形態を示したものであり、１つのカラー表示画素を構成する各サブピクセルの構成面積の関係を模式的に示したものである。すなわち、各サブピクセルに同一の駆動電圧が印加された場合において、発光効率の高い発光色のサブピクセルの面積が狭く、発光効率の高い発光色のサブピクセルの面積を広くとるように設定したものである。

　この場合、各サブピクセルに供給される電源電圧は、順方向電圧値が最も高いＲに対応するモニター素子Ｅｒにより制御される電源電圧ＶＨｒが用いられる。すなわち、図１に示す回路構成が採用される。

　この構成による表示装置によると、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセル間の面積比によって、カラーバランスをとるようになされるので、１つの電源回路によって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルを点灯可能にすることができ、前記した発明が解決しようとする課題の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

　なお、以上説明した実施の形態においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルによりカラー表示画素を構成し、また各サブピクセルに供給する駆動電圧が、順方向電圧値が最も高いモニター素子により制御される１つの駆動電圧を利用するようにしているが、１つのサブピクセルは専用の電源回路からの供給を受け、２つのサブピクセルは共用する電源回路からの供給を受けるようにしても、同様の作用効果を得ることができる。

　また、前記した実施の形態においては、表示パネルに配列される表示用およびモニター用の各発光素子として有機ＥＬ素子を用いた例を示しているが、経時変化および温度依存性を有する他の発光素子を用いた場合においても、同様の作用効果を享受することができる。

Claims

　複数種類の発光色を有する複数の表示用発光素子と、
　前記表示用発光素子よりも少ない種類の発光色に対応するモニター素子と、
　前記モニター素子から端子間電圧を取得するための端子間電圧取得回路と、
　前記端子電圧取得回路によって取得された前記端子間電圧に基づいて、前記表示用発光素子を点灯駆動させるための点灯駆動電圧を生成する電源回路と、
　前記電源回路は複数種類の前記発光色のうち少なくとも２種類以上の発光色の前記表示用発光素子に共通で接続され、
　前記モニター素子が対応する発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子の輝度を補正するための補正手段とが備えられていることを特徴とする表示装置。
　前記補正手段は、前記モニター素子が対応する発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子の点灯期間を可変制御することによって輝度の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
　１フレーム期間を複数のサブフレームに分割し、前記サブフレームの選択による１フレーム期間内における画素の点灯期間の累計により階調制御を実現し、
　前記補正手段は、１フレームにおける前記サブフレームの数を可変制御することによって輝度の補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
　前記補正手段は、前記電源回路の出力と前記モニター素子が対応する発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子との間に接続されている抵抗素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
　前記補正手段は、前記モニター素子が対応する発光色以外の発光色を呈する前記表示用発光素子の階調データを変換することによって輝度の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　モニター素子は１種類の発光色に対応することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
　前記モニター素子が対応する発光色は、複数種類の発光色を有する前記表示用発光素子のうち、同じ定電流を供給した場合の順方向電圧値が最も高い発光素子の発光色であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
　複数種類の発光色を有する複数の表示用発光素子と、
　前記表示用発光素子よりも少ない種類の発光色に対応するモニター素子と、
　前記モニター素子から端子間電圧を取得するための端子電圧取得回路と、
　前記端子電圧取得回路によって取得された前記端子間電圧に基づいて、前記表示用発光素子を点灯駆動させるための点灯駆動電圧を生成する電源回路とが備えられ、
　前記電源回路は複数種類の前記発光色のうち少なくとも２種類以上の発光色の前記表示用発光素子に共通で接続され、
　前記表示用発光素子の発光面積が少なくとも２種類の発光色を呈する前記表示用発光素子間で異なる面積に設定されていることを特徴とする表示装置。