JP5342111B2

JP5342111B2 - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP5342111B2
Application number: JP2007060395A
Authority: JP
Inventors: 亨河野; 光秀宮本; 秋元　　肇
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd; Japan Display Inc
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008224864A; CN101261804A; US8063857B2; CN101261804B; US20080218452A1

Description

本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、最大階調時の表示輝度に応じて、モードモード切り換えを行うことが出来る表示装置に関する。

従来表示装置の主流はＣＲＴであったが、これに替わって、フラットデスプレイ装置である、液晶表示装置、プラズマ表示装置等が実用化され、需要が増大している。さらにこれらの表示装置に加え、有機エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置（以下有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）という）や、フィールドエミッションを利用する電子源をマトリクス状に配置して、陽極に配置された蛍光体を光らすことによって画像を形成する表示装置（ＦＥＤ表示装置）の開発、実用化も進んでいる。

有機ＥＬ表示装置は（１）液晶と比較して自発光型であるので、バックライトが不要である、（２）発光に必要な電圧が１０Ｖ以下と低く、消費電力を小さくできる可能性がある、（３）プラズマ表示装置やＦＥＤ表示装置と比較して、真空構造が不要であり、軽量化、薄型化に適している、（４）応答時間が数マイクロ秒と短く、動画特性がすぐれている、（５）視野角が１７０度以上と広い、等の特徴がある。

有機ＥＬ表示装置は軽量薄型にできるため、携帯用表示装置としても広く使用される。外光が強い屋外においても画面の見易さを保つためには画面を高輝度で表示することが必要である。一方、屋内での使用には通常の表示モードで良い。消費電力の観点から、表示モードは切り換え可能であることが望ましい。

図１１はＯＬＥＤ素子１の電圧と輝度の関係を示したものである。印加電圧を高くすれば、ＯＬＥＤ素子１の発光輝度は上昇する。電源電圧を上げれば、ＯＬＥＤ素子１に流れる電流が増加し、電子とホールの再結合がより多くなって発光強度が増す。したがって、最高輝度を複数持つような表示装置、言い換えれば、表示モードを切り換えることができるような表示装置は、一般には電源電圧を変化させることによって実現されている。

一方、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いる有機ＥＬ表示装置はコントラスト等、画質の面で優れているが、階調表示をする際は、各ＴＦＴの特性のばらつきに影響されて、表示特性にばらつきが出る。これを対策する従来技術の一例として、図１２から図１４に示すような技術がある。これを従来例１という。

図１２は従来例１の画素部分の駆動回路である。図１２において、電源線５１と基準電位の間にはＯＬＥＤ素子１、点灯ＴＦＴスイッチ２、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３が直列に接続されている。ここで、基準電位は表示装置の基準となる電位であり、アース電位を含んだ広い概念である。図１２において、点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＬＥＤ素子１に電流を流すか否かを決めるスイッチであり、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３はＯＬＥＤ素子１に流す電流を制御してＯＬＥＤ素子１の発光の階調を決めるものである。画像データは信号線５４から保持容量４に書き込まれる。

ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のスレッショルド電圧Ｖｔｈがばらつくと階調表示を正確に行うことが出来ない。図１２におけるリセットＴＦＴスイッチ５はデータ信号を反映する保持容量４の電荷がＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のスレッショルド電圧Ｖｔｈの影響を受けないようにするためのリセット動作に使用される。リセット動作によって画像データを正確に反映した階調表示が可能になる。

図１３は図１２に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図１３には４個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号の入力はタイミングコントローラ１１０によって行なわれる。

画面横方向にはゲート駆動回路２００が設置されている。ゲート駆動回路２００からはリセット線５２と走査出力線１５１が延在している。リセット線５２はリセットＴＦＴスイッチ５のゲートに接続し、走査出力線１５１は点灯スイッチＯＲゲート１５０に入力する。点灯スイッチＯＲゲート１５０には点灯制御線１０５が入力し、点灯スイッチＯＲゲート１５０からは走査出力線１５１からの信号または点灯制御線１０５からの信号のいずれかによって点灯ＴＦＴスイッチ２のゲートに信号が出力される。

画面上方には信号駆動回路１００が設置されている。信号駆動回路１００には外部から信号入力線１００１を通して画像信号が供給される。信号駆動回路１００からは画面に向かって信号線５４が延びている。信号線５４には画像データ信号のみでなく、三角波発生回路１１１からの三角波も入力される。三角波はデータ信号に基づいて各ＯＬＥＤ素子１の発光開始時間を決めるためのものである。

図１４は図１２の駆動回路を駆動するタイミングチャートである。この駆動回路は図１４の上部に示すように、１フレームを書き込み動作期間と発光期間とブランキング期間とに分けている。書き込み動作期間は各画素に階調信号を書き込む。図１４における書き込み動作位置は、走査線順にデータが書き込まれていく様子を示す。図１４の下部は一画素の書き込みのタイミングを示す。図１４において、まずリセットＴＦＴスイッチ５をＯＮしてＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲートとソースをショートさせる。その後、点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＮしてＯＬＥＤに電流を流す。この状態はＯＬＥＤ素子１とＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３とでインバータが形成されていると見ることが出来る。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲートとソースはリセットＴＦＴスイッチ５によってショートされている。そうすると、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲートとソースの関係を決める特性曲線上において、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のソースとゲートが同電位になる点にセットされる。この場合のＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のスレッショルド電圧Ｖｔｈによってユニークに決定される。以後この電位を所定の電位という。このゲート電位に対して信号電圧が書き込まれることになるので、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈのバラつきによる影響を排除することが出来る。その後、リセットＴＦＴスイッチ５、続いて点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦする。そうすると、保持容量４には信号電圧を正しく反映した電荷が蓄積され、正しい階調電荷が可能になる。

この書き込み動作をすべての走査線について行ったあと、発光期間に移る。この書き込み期間に保持容量４には三角波を入力する。そうすると、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲートに保持された電位に応じてＯＬＥＤ素子１が時間差をもって発光することになり、階調表示が行われる。

ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈのばらつきを対策する他の例を図１５から図１７に示す。これを従来例２という。図１５は一画素の駆動回路である。図１５において、電源線５１からＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３、点灯ＴＦＴスイッチ２とＯＬＥＤ素子１とが直列に接続されている。点灯ＴＦＴスイッチ２によって、ＯＬＥＤ素子１の発光可否を制御する。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３は第１保持容量４１および第２保持容量４２に蓄積された電荷によって決まる電圧で階調表示を行う。この場合もＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈのばらつきによってＯＬＥＤ素子１に発光特性にばらつきが生ずることを抑制するために、リセットＴＦＴスイッチ５を用いている。

図１６は図１５に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図１６には４個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号の入力はタイミングコントローラ１１０によって行なわれる。

画面横方向にはゲート駆動回路２００が設置されている。ゲート駆動回路２００からはセレクトスイッチ線５５、点灯スイッチ線５３、リセット線５２が延在している。セレクトスイッチ線５５は画素のセレクトスイッチ６のゲートに接続し、点灯スイッチ線５３は点灯ＴＦＴスイッチ２のゲートに接続し、リセット線５２はリセットＴＦＴスイッチ５のゲートに接続する。

画面上方には信号駆動回路１００が設置されている。信号駆動回路１００には外部から信号入力線１００１を通して画像信号が供給される。信号駆動回路１００からは画面に向かって信号線５４が延びている。信号線５４からの信号は信号線選択スイッチ制御線１０４によって、画素への入出力が制御される。

図１７を用いて図１５の駆動回路の動作を説明する。図１７で使用しているＴＦＴはＰ型なので、ＴＦＴは負の信号が来たときにＯＮとなる。従来例２では、各画素に階調電圧を書き込むと１フレーム期間、その階調電圧が維持されてＯＬＥＤ素子１を発光させる。図１７において、点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＮされた状態となっている。この状態でセレクトスイッチ６をＯＮする。これによって、信号線５４からのデータを画素に入力することが可能になる。次にリセットＴＦＴスイッチ５をＯＮすると図１６に示すＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のドレイン電圧とＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧が強制的にショートされる。続いて点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦするとＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は電源電圧よりＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈだけ低い値に収束する。その後、リセットＴＦＴスイッチ５をＯＦＦして信号線５４から信号電圧を書き込むと第２保持容量４２および第１保持容量４１にはＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈのばらつきに関係なく、信号電圧を反映した電荷が蓄積され、階調表示が可能になる。

以上のような技術を記載したものとして「特許文献１」、「特許文献２」、および「非特許文献１」があげられる。

特開２００３−５７０９号公報特開２００３−１２２３０１号公報 Digest of Technical Papers, SID98 p.p.11-14

以上のような従来技術はいずれもリセットＴＦＴスイッチ５を用いてＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のスレッショルド電圧Ｖｔｈのばらつきをキャンセルするものである。図１２のＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位を所定の電位に、あるいは、図１５のＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位を電源電圧よりもＶｔｈだけ低い値に収束させるためには、点灯ＴＦＴスイッチ２とリセットＴＦＴスイッチ５が同時にＯＮになる時間、すなわち、図１４におけるｔｃ５または図１７におけるｔｃ６が十分に長い時間であるか、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３を流れる電流が十分に大きくなくてはならない。そうしないと、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈを十分に補償できず、正確な階調表示が出来ないことになる。

ディスプレイが、最大階調の輝度によるモード切替え機能を搭載し、例えば、高輝度モードと標準輝度モードの2モード持つ場合において、高輝度モードの表示を行うときはＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３を流れる電流が十分なので、点灯ＴＦＴスイッチ２とリセットＴＦＴスイッチ５が同時にＯＮになる時間は長くなくとも良い。一方標準モードの場合はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３を流れる電流は高輝度モードの場合に比較して大きくは無いので、図１４におけるｔｃ５または図１７におけるｔｃ６（以後リセット時間という）は一定以上の期間が必要である。標準モードの場合も正確な階調表示は必要であるから、リセット時間は標準モードの場合に合わせる必要がある。

特に従来例１においては、リセットの時間が大きくなるとデータの書き込みの時間が多くなり、ＯＬＥＤ素子１が発光して画像を形成する時間が制限されることになる。この場合でも画面の輝度は必要になるので、特に高輝度モードの場合は大きな電流が流れることになる。大きな電流が流れると画面内の配線抵抗によって電圧が変化し、図１８のように、画面の上と下とで明るさにむらが出てしまうことになる。一方、従来例２においても、リセット時間に多くを割くと、各画素の書き込み動作の時間が増えることになるので、ブランキングの時間がとれなくなる。そうすると、ブランキングの時間を利用しての各ＯＬＥＤ素子１の発光特性等の測定をすることが出来なくなる等の問題点がある。

本発明は以上述べた課題を解決するものであり、標準モードと高輝度モードとにおいて、単に電源電圧を変えるのみでなく、駆動方法も変えることによって特に高輝度モードにおける画面の輝度むら等を対策するものである。具体的な手段は次の通りである。

（１）自発光素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されている表示部と、前記画素領域に表示信号電圧を入力するための信号線と表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、前記、画素領域に駆動制御信号を入力するための制御線と、前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と前記信号線を介して前記画素に入力された表示信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置において、前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。

（２）（１）において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。

（３）（１）において、前記電界効果トランジスタは、多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。

（４）（１）において、前記画素は、前記発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路と接続するスイッチ手段を有することを特徴とする表示装置。

（５）（４）において、前記表示装置は第１の輝度モードと第１の輝度モードよりも輝度の高い第２の輝度モードを表示することが出来、前記第１の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に前記スイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。

（６）（４）において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。

（７）（４）において、前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。

（８）自発光素子を有する複数の画素によって構成される表示部と、
前記画素領域に表示信号を入力する信号線と、
表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、
前記、画素領域に駆動制御信号を入力するため制御線と、
前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と
前記信号線を介して前記画素に入力された画像データ信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置であって、
前記電界効果トランジスタのソース電極には、基準電位が印加され、ゲート電極には、前記電界効果トランジスタのゲートとドレインを接続するための第１のスイッチ手段と、容量が接続され、ドレイン電極には、自発光素子への画像データ信号に基づく電流の供給を制御する第3のスイッチ手段が接続され、
前記自発光素子は陽極と陰極を有し、前記陽極には前記第3のスイッチ手段と、外部からの所定の電圧を印加するための第2のスイッチ手段が接続されている表示装置において、
前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。

（９）（８）において、前期第2のスイッチ手段を介して、自発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続を制御することを特徴とする表示装置。

（１０）（８）において、前記表示装置は第１の輝度モードと第１の輝度モードよりも輝度の高い第２の輝度モードを表示することが出来、前記第１の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に、前記第２のスイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。

（１１）（８）において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。

（１２）（８）において、前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。

（１３）自発光素子を有する複数の画素によって構成される表示部と、
前記画素領域に表示信号を入力する信号線と、
表示信号電圧を駆動する表示信号駆動部と、
前記、画素領域に駆動制御信号を入力するため制御線と、
前記、駆動制御信号を駆動するための制御信号駆動部と
前記信号線を介して前記画素に入力された画像データ信号を基に、前期自発光素子を駆動するための電界効果トランジスタを有する画像表示装置であって、
前記電界効果トランジスタのソース電極には、基準電位が印加され、ゲート電極には、前記電界効果トランジスタのゲートとドレインを接続するためのリセットスイッチと、容量が接続され、ドレイン電極には、自発光素子への画像データ信号に基づく電流の供給を制御する第3のスイッチ手段が接続され、
前記自発光素子は陽極と陰極を有し、前記陰極には前記第3のスイッチ手段と、外部からの所定の電圧を印加するための第2のスイッチ手段が接続されている表示装置において、
前記、制御信号駆動部は、複数の発光輝度に関わる電圧や信号に応じて、駆動制御信号を可変する手段を有することを特徴とする画像表示装置。

（１４）（１３）において、前期第2のスイッチ手段を介して、自発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続を制御することを特徴とする表示装置。

（１５）（１３）において、前記表示装置は第１の輝度モードと第１の輝度モードよりも輝度の高い第２の輝度モードを表示することが出来、前記第１の輝度モードのときは、前記画素に画像信号を書き込む初期に、前記第２のスイッチ手段を用いて、電界効果トランジスタのゲート電極に、外部からの所定の電圧を印加することを特徴とする画像表示装置。

（１６）（１３）において、前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする画像表示装置。

（１７）（１３）において、前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。

本発明を用いることによって標準モードの場合においてもＯＬＥＤ駆動ＴＦＴのゲート電圧をリセットするためのリセット動作の時間を少なくすることが出来、同時に高輝度モードの場合における輝度むらを防止することができる。また、リセット時間が短くなったことによって節約した時間を例えば、各ＯＬＥＤ素子の特性検査に用い、これを、輝度調整のフィードバックに生かすことが出来る。

実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。

図１は本発明の画素構造を示す回路図である。図１は従来技術に示す従来例１に対応する回路の問題点を対策する発明である。図１の基本動作は従来例１と同様である。すなわち、図１において、電源線５１と基準電位の間にはＯＬＥＤ素子１、点灯ＴＦＴスイッチ２、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３が直列に接続されている。図１において、点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＬＥＤ素子１に電流を流すか否かを決めるスイッチであり、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３はＯＬＥＤ素子１に流す電流を制御してＯＬＥＤ素子１の発光の階調を決めるものである。画像データは信号線５４から保持容量４に書き込まれる。

また、リセットの動作も従来例１と同様である。すなわち、従来例１で述べたように、図１におけるリセットＴＦＴスイッチ５はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位をＯＬＥＤ素子３のスレショルド電圧Ｖｔｈを補償した電位に設定する役割を有する。これによって、画像データ信号を正しく反映した階調表示が可能になる。

ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位を所定の値にセットするためには、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３を流れる電流とリセット時間の積がある値以上であることが必要である。標準モードの場合はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３を流れる電流は高輝度モードよりも小さいためにリセットの時間は標準モードに合わせて決めていた。

本実施例は標準モードと高輝度モードの場合でＶｔｈリセットの方法を変えることによって書き込み時間の増大を抑えて、ＯＬＥＤ素子１の発光時間を十分にとることが出来る。本実施例では、図１に示すようにプリチャージ制御線５６およびプリセットＴＦＴスイッチ５を用いることによって問題を解決するものである。すなわち、リセットに時間がかかる標準モードの時のみ、プリチャージ動作を行うことによってリセット時間を短くするものである。

図２は図１に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図２には４個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号の入力はタイミングコントローラ１１０によって行なわれる。ここで、モード切り換えによって標準モードが選択される場合は図２に示す電源Ａにスイッチがセットされる。同時にタイミングコントローラ内の各スイッチもＡ側にセットされる。また、モード切り換えによって高輝度モードが選択される場合は図２において、電源Ｂが選択される。同時にタイミングコントローラ内のスイッチもＢ側にセットされる。

画面横方向にはゲート駆動回路２００が設置されている。ゲート駆動回路２００からはリセット線５２、走査出力線１５１、および、プリチャージ制御線５６が延在している。リセット線５２はリセットＴＦＴスイッチ５のゲートに接続し、走査出力線１５１は点灯スイッチＯＲゲート１５０に入力する。点灯スイッチＯＲゲート１５０には点灯制御線１０５が入力し、点灯スイッチＯＲゲート１５０からは走査出力線１５１からの信号または点灯制御線１０５からの信号のいずれかによって点灯ＴＦＴスイッチ２のゲートに信号が出力される。プリチャージ制御線５６はプリチャージＴＦＴスイッチ７のゲートに接続する。三角波発生回路１１１で発生した三角波は三角波入力線１０１を通って信号線５４に接続する。後に述べるように、三角波はデータ信号を全画素に書き終えたあとの、発光期間に各画素の入力に加えられるものである。三角波の信号線への入力は三角波選択スイッチ制御線１０３によって制御される。

画面上方には信号駆動回路１００が設置されている。信号駆動回路１００には外部から信号入力線１００１を通して画像信号が供給される。信号駆動回路１００からは画面に向かって信号線５４が延びている。信号線５４には画像データ信号のみでなく、三角波発生回路１１１からの三角波、プリチャージ電位も時間差で供給される。信号線５４への各電圧の供給タイミングはそれぞれ、信号線選択スイッチ制御線１０４、三角波選択スイッチ制御線１０３、プリチャージスイッチ制御線を介して行なわれる。

図３は標準モードが選択された場合のタイミングチャートを示すものである。図３の上側は１フレーム期間における動作を示す。１フレーム期間は書き込み動作期間と発光期間とブランキング期間に分かれている。書き込み動作期間は信号線５４から画像データを画素に取り込んで保持する期間である。発光期間は画面全体の画素を発光させ、画像を表示する期間である。また、ブランキング期間は例えば、表示データにフィードバックするために個々のＯＬＥＤ素子１の特性を測定し、記憶する等の動作に使用できる。

図３の下側は各画素における動作タイミングチャートである。図３のｔ１は一画素の書き込み時間を示す。図３において、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧を所定の値にセットする動作は点灯ＴＦＴスイッチ２とリセットＴＦＴスイッチ５が同時にＯＮする期間である図３に示すｔｃ１の間に行われる。

従来技術においては、ｔｃ１の初期においては、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧は不定であり、電源電位から基準電位までの値を取りうる。リセット時の電流あるいは時間ｔｃ１が十分であれば、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧はリセット動作の間に所定の値に収束する。しかし、標準モードにおいてはＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３に流れる電流は大きくはなく、図３に示すｔｃ１の時間ではＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧は所定の値に収束しない。この電圧を収束残り電圧ΔＶとする。収束残り電圧ΔＶはＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のリセット前の初期電位が電源電位に近い場合と基準電位に近い場合とでは異なる。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧のリセット前の初期値が電源電位に近い場合は、リセット動作後にはゲート電圧は例えば、所定の電位＋ΔＶ１となる。一方、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧のリセット前の初期値が基準電位に近い場合は、ゲート電圧は例えば、所定の電位―ΔＶ２となる。すなわち、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位はリセット後ΔＶ１＋ΔＶ２の範囲でばらつくことになる。したがって、正確な階調表示が出来なくなる。

本発明は、標準モードのような電流値が大きくない場合には、後に述べるプリチャージ動作によって、リセット前のＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位を例えば、基準電位近くにセットする。そうするとリセット動作後、たとえリセット残り電圧が生じても、リセット残り電圧は所定の電位―ΔＶ２付近でわずかにばらつく程度となり、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位のバラつきは従来に比して飛躍的に小さくなり、より正確な階調表示が可能になる。

以下本実施例における標準モードの動作を図３によって説明する。図３において、まず、リセットＴＦＴスイッチ５をＯＮすると同時に、点灯ＴＦＴスイッチ２を短時間ＯＮする。点灯ＴＦＴスイッチ２がＯＮしている期間にプリチャージＴＦＴスイッチ７を短時間ＯＮする。そうすると、このプリチャージの動作によって、図１におけるＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は強制的にアース電位近くにセットされる。その後点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦする。この間、信号線５４からは図１に示す保持容量４にデータ信号が書き込まれる。その後、点灯ＴＦＴスイッチ２を再びＯＮすることによって、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３に対するリセット動作を行う。リセット動作は点灯ＴＦＴスイッチ２とリセットＴＦＴスイッチ５が同時にＯＮしている間であるｔｃ１の間行われる。プリチャージの動作によって、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電圧のリセット前の電圧は基準電位近くにセットされているため、ｔｃ１がリセット動作に十分な時間ではなく、収束残りΔＶ２が生ずる場合であっても、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は所定の電位−ΔＶ２付近でわずかにばらつくことになる。したがって、階調表示のばらつきは大きく改善されることになる。

この動作を各走査線毎に全ての画素に対して行い、全て画素に画像データを書き込んだあと、ＯＬＥＤ素子１の発光期間に移行する。発光期間において画像が表示される。発光期間の間は信号線５４には三角波を入力し、この三角波は保持容量４を通してＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲートにつたえられる。ゲートは書き込み期間に書き込まれた画像データに応じた電位となっている。三角波が入力されることによって、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位はあらかじめ書き込まれたゲート電位にしたがって、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３をＯＮさせることになる。輝度が大きい画素はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３が早くターンオンし、輝度が小さい画素はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３が遅くターンオンすることになるので、階調表示が行われる。図３におけるブランキング期間は、例えば、ＯＬＥＤ素子１の発光特性を検査等に使用することが出来る。

図４は高輝度モードが選択された場合の各画素の動作を示すタイミングチャートである。図４の上側は１フレーム期間における動作を示す。標準モードの場合と同様に、１フレーム期間は書き込み動作期間と発光期間とブランキング期間に分かれている。書き込み動作期間は信号線５４から画像データを画素に取り込んで保持する期間である。発光期間は画面全体の画素を発光させ、画像を表示する期間である。また、ブランキング期間は例えば、表示データにフィードバックするために個々のＯＬＥＤ素子１の特性を測定し、記憶する等の動作に使用できる。

図４の下側は各画素の動作を示すタイミングチャートである。図４のｔ２は高輝度モードの場合の一画素の書き込み時間である。図４に示すように、高輝度モードにおいては、プリチャージ動作は行わない。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のリセット動作は点灯ＴＦＴスイッチ２とリセットＴＦＴスイッチ５が同時にＯＮになった期間である、図４のｔｃ２の間に行われる。高輝度モードにおいては、ＯＬＥＤ素子１あるいはＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３を流れる電流は大きいために、時間ｔｃ２の間にＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は、所定の電位に収束することが出来る。したがって、プリチャージ動作をしなくとも正確な階調表示を行うことが出来る。

全画素に画像データを書き込んだあと、発光期間において、信号線５４に三角波を入力し、書き込まれた画像データにしたがって、各画素を発光させることは標準モードにおいて説明したと同じである。

図５は、本実施例でのブランキング期間にＯＬＥＤ素子１の電流―電圧特性を測定する例を示すものである。ＯＬＥＤ素子１は動作時間とともに発光特性が劣化するという特性を有する。発光特性の劣化の割合は各ＯＬＥＤ素子１によって異なるために、画素毎の劣化特性を外部から送られてくる画像データに反映させないと、正確な画像表示ができなくなってしまう。このフィードバックは、まず各画素の劣化特性を測定し、メモリ１１３に記録して、このデータを画像データにフィードバックさせる動作である。

ＯＬＥＤ素子１の劣化は同じ電圧をＯＬＥＤ素子１に印加した場合、ＯＬＥＤ素子１を流れる電流が小さくなるという現象となって現れる。この現象は逆に言えば、同じ電流をＯＬＥＤ素子１に流した場合、ＯＬＥＤ素子１の陽極と陰極の電圧が大きくなるということである。本実施例では、図５に示すように、各ＯＬＥＤ素子１に定電流源１１２から電流を流し、ＯＬＥＤ素子１の端子間電圧を測定することによってＯＬＥＤ素子１の劣化特性を測定するものである。この動作は図３または図４のブランキング期間に行われる。

図５において、電流源１１２、バッファアンプ１１４、メモリ１１３からなる検出系１２０が設置される。検出系１２０から出た検出線は、検出スイッチ１１５を経由して信号線５４に接続する。発光期間が終わり、ブランキング期間に入ると検出スイッチ１１５がＯＮして電流源１１２から画素のＯＬＥＤ素子１に電流が流される。この時の電流はプリチャージＴＦＴスイッチ７をＯＮしておくことによって流れる。電流の向きはＯＬＥＤ素子１から電流源１１２に向かって流れる。この時のＯＬＥＤ素子１の端子間電圧を測定することによってＯＬＥＤ素子劣化特性を測定することが出来る。このＯＬＥＤ素子１の電流―電圧特性をメモリ１１３に記録し、該画素に対する次のデータ書き込みにフィードバックする。この電流―電圧特性は全ての画素について行われる。ただし、全ての測定を１フレーム内でのブランキング期間に行うのではなく、複数のフレームに分けて測定が行われる。

図５において、ブランキング期間はプリチャージ制御線５６、三角波供給線１０１、信号線５４に対するスイッチは全てＯＦＦとなっている。以上述べた測定系以外の図５の構成は図２と同様である。ブランキング期間におけるＯＬＥＤ素子１の特性測定は、標準モード、高輝度モードに関わり無くおこなうことが出来る。

図６は本発明の第２の実施例の画素構造の回路図である。図６において、電源線５１からＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３、点灯ＴＦＴスイッチ２とＯＬＥＤ素子１とが直列に接続されている。点灯ＴＦＴスイッチ２によって、ＯＬＥＤ素子１の発光可否を制御する。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３は第１保持容量４１に蓄積された電荷によって決まる電圧で階調表示を行う。この場合もＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈのばらつきによってＯＬＥＤ素子１に発光特性にばらつきが生ずることを抑制するために、リセットＴＦＴスイッチ５を用いている。以上の構成は従来例２で説明したと同じである。本発明では以上の構成のほかにプリチャージ制御線５６によって制御されるプリチャージＴＦＴスイッチ７のドレインをＯＬＥＤ素子１の陽極に接続している。後に述べるように、このプリチャージＴＦＴスイッチ７をリセット前に短期間ＯＮすることによって、リセット前のＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位を基準電位近くにセットする。

図７は図６に示す画素を用いた表示装置全体を示す回路図である。画面は多くの画素によって形成されているが、図７には４個の画素のみ表示している。各画素への走査信号、データ信号等の入力はタイミングコントローラ１１０によって行なわれる。

画面横方向にはゲート駆動回路２００が設置されている。ゲート駆動回路２００からはセレクトスイッチ線５５、点灯スイッチ線５３、リセット線５２、プリチャージ制御線５６が延在している。セレクトスイッチ線５５は画素のセレクトスイッチ６のゲートに接続し、点灯スイッチ線５３は点灯ＴＦＴスイッチ２のゲートに接続し、リセット線５２はリセットＴＦＴスイッチ５のゲートに接続し、プリチャージ制御線５６はプリチャージＴＦＴスイッチ７のゲートに接続する。

画面上方には信号駆動回路１００が設置されている。信号駆動回路１００には外部から信号入力線１００１を通して画像信号が供給される。信号駆動回路１００からは画面に向かって信号線５４が延びている。信号線５４からの信号は信号線選択スイッチ制御線１０４によって、画素への入出力が制御される。信号駆動回路１００と画面の間には信号線選択スイッチ制御線１０４の他に基準電位と接続するプリチャージ供給線を制御するプリチャージ信号選択線１０２が存在している。

標準動作の場合は例えば、電源線５１を電源Ａに接続する。電源Ａに接続するとタイミングコントローラ内のスイッチもＡにセットされる。高輝度モードの場合は、電源線５１を電源Ｂに接続する。電源Ｂに接続するとタイミングコントローラ内のスイッチもＢにセットされる。

図８は標準動作の場合のタイミングチャートである。図８を用いて図６および図７の動作回路の説明をする。図８において、プリチャージＴＦＴスイッチ７をのぞいては全てＰ型ＴＦＴであるので、これらのスイッチでは負の信号が来たときにＴＦＴがＯＮになる。本実施例では、実施例１と異なり、各画素に階調電圧を書き込むと１フレーム期間、その階調電圧が維持されてＯＬＥＤ素子１を発光させる。図７および図８において、点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＮされた状態となっている。この状態でセレクトスイッチ６をＯＮする。これによって、信号線５４からのデータを画素に入力することが可能になる。次にリセットＴＦＴスイッチ５をＯＮすると同時にプリチャージスイッチをＯＮする。そうするとリセット動作の初期において、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は強制的に基準電位近くに設定されることになる。すなわち、点灯ＴＦＴスイッチ２、リセットＴＦＴスイッチ５ともＯＮしているために、これらのＴＦＴはショート状態であり、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位はＯＬＥＤ素子１の陽極と同電位になるからである。

次に点灯ＴＦＴスイッチ２がＯＦＦする。点灯ＴＦＴスイッチ２がＯＦＦしている間に信号線５４からセレクトスイッチ６を通して第２保持容量４２および第１保持容量４１に信号が書き込まれる。点灯ＴＦＴスイッチ２とリセットスイッチが同時にＯＮしている間、すなわち図８のｔｃ３の期間にリセット動作が行われる。リセット動作によって、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は電源電位―Ｖｔｈの値に収束する。ここでＶｔｈはＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のスレッショルド電圧である。そしてデータ信号は（電源電位―Ｖｔｈ）を基準に書き込まれることになるので、Ｖｔｈの影響を受けることなく階調表示ができる。

しかし、上記リセット動作が十分に行われてＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位が（電源電位―Ｖｔｈ）に収束するためには、図８に示す、リセットＴＦＴスイッチ５を点灯ＴＦＴスイッチ２が同時にＯＮになる時間であるｔｃ３とＯＬＥＤ素子１すなわち、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３に流れる電流の積が一定値以上である必要がある。標準動作においては、ＯＬＥＤ素子１に流れる電流は大きくはないため、ｔｃ３を長くする必要がある。ｔｃ３を長くすると、画素毎の書き込み期間が長くなる。そうすると、図８に示すブランキング期間を取ることが出来なくなる。ブランキング期間はデータ信号を補正するためのＯＬＥＤ素子特性の測定等に必要な期間である。したがって、ブランキング期間を無くすことは出来ない。一方標準モードでｔｃ３を短くすると、上記のように正確な階調表示が出来ない。

本実施例ではリセット動作の初期にプリチャージ動作によって、図６におけるＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位を強制的に基準電位にセットする。リセット期間に収束しなかった電圧を収束残り電圧ΔＶとする。そうすると、リセット動作後のＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は電源電位―Ｖｔｈ−ΔＶとなり、ゲート電位のバラつきはわずかなものとなる。したがって、正確な階調表示が可能になる。すなわち、本実施例によれば、標準モードの場合であっても、１フレーム中にブランキングの期間を確保しつつ正確な階調表示が可能になる。

図９は本実施例における高輝度モードの場合のタイミングチャートである。リセット動作はリセットＴＦＴスイッチ５と点灯ＴＦＴスイッチ２が同時にＯＮしている期間であるｔｃ４の期間に行われる。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位が（電源電位―Ｖｔｈ）に収束するためには、ＯＬＥＤ素子１に流れる電流とｔｃ４との積が一定以上でなければならない。高輝度モードの場合はＯＬＥＤ素子１に流れる電流が大きいので、ｔｃ４が短くともＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は（電源電位―Ｖｔｈ）に収束することができる。ｔｃ４が短ければ、図９に示すブランキング期間を確保することができる。したがって、高輝度モードの場合はプリリチャージ動作を行わなくともよいことになる。

以上のように、実施例２によれば、標準モードの場合も高輝度モードの場合も正確な階調表示を可能にしつつ、１フレーム中でブランキング時間を確保することが出来る。図１０はブランキング期間中にＯＬＥＤ素子１の電流電圧特性を検出する場合の回路を示すものである。検出系１２０は実施例１と同様である。しかし、電流源１１２の向きはＯＬＥＤ素子１に向かって電流を流し込む向きとなっている。

図１０において、ブランキング期間中は点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦする。同時にプリチャージＴＦＴスイッチ７をＯＮし、検出系１２０の電流源１１２からプリチャージＴＦＴスイッチ７を通してＯＬＥＤ素子１に向かって測定電流を流し込む。この時のＯＬＥＤ素子１の陽極電位を測定することによって、ＯＬＥＤ素子１の電流―電圧特性を測定することが出来る。測定結果をメモリ１１３に記録し、表示データにフィードバックする。この検出動作は標準モードの場合、高輝度モードの場合のいずれについても行うことが出来る。

以上のように、本実施例によれば、標準モード、高輝度モードいずれの場合においても階調表示を正確に行うとともに、ブランキング期間を確保することができる。また、プリチャージ動作に用いるプリチャージＴＦＴスイッチ７を利用してＯＬＥＤ素子１の特性変化を測定し、これを表示データにフィードバックすることが出来る。さらに、リセット動作前のプリチャージによってデータ信号の書き込み時間を減らせることが出来れば、１フレーム中でのブランキングの時間を増やすことができる。そうすと、ブランキング中でのＯＬＥＤ素子１の電圧―電流特性の測定により時間をかけることができる。電圧―電流特性の測定により時間をかけることができれば、測定に使用する電流源１１２の電流を下げることによって、検出系１２０で使用する電力を小さくすることが出来る。

図１９（a）は、モバイル用電子機器３０１の画像表示部に、本発明による画像表示装置３００を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。

図１９（b）は、テレビジョン３０３の画像表示部に、本発明による画像表示装置３０２を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。

図２０（a）は、デジタル携帯端末ＰＤＡ３０５の画像表示部に、本発明による画像表示装置３０４を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。

図２０（b）は、ビデオカメラＣＡＭのヴューファインダ３０７の画像表示部に、本発明による画像表示装置３０６を用いることによって、最大階調時の表示輝度に応じて、モード切り換えを行うことが出来る高画質な表示装置を実現することができる。

実施例１の画素部駆動回路である。実施例１の表示装置駆動回路である。実施例１の標準モードでのタイミングチャートである。実施例１の高輝度モードでのタイミングチャートである。実施例１の表示装置駆動回路に検出系を加えた回路図である。実施例２の画素部駆動回路である。実施例２の表示装置駆動回路である。実施例２の標準モードでのタイミングチャートである。実施例２の高輝度モードでのタイミングチャートである。実施例１の表示装置駆動回路に検出系を加えた回路図である。ＯＬＥＤ素子の電圧電流特性である。従来例１の画素部駆動回路である。従来例１の表示装置駆動回路である。従来例１のタイミングチャートである。従来例２の画素部駆動回路である。従来例２の表示装置駆動回路である。従来例２のタイミングチャートである。画面に輝度ムラが生じた例である。本発明を使用した製品の例である。本発明を使用した製品の他の例である。

符号の説明

１…ＯＬＥＤ素子、２…点灯ＴＦＴスイッチ、３…ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ、４…保持容量、５…リセットＴＦＴスイッチ、６…セレクトスイッチ、７…プリチャージＴＦＴスイッチ、４１…第１保持容量、４２…第２保持容量、５１…電源線、５２…リセット線、５３…点灯スイッチ線、５４…信号線、５５…セレクトスイッチ線、５６…プリチャージ制御線、１００…信号駆動回路、１１１…三角波発生回路１１２…電流源、１１３…メモリ、１１４…バッファアンプ２００…ゲート駆動回路

Claims

有機ＥＬ発光素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されている表示部と、
前記表示部に表示信号電圧を入力するための信号線と、
前記信号線に前記表示信号電圧を供給する表示信号駆動回路と、
前記有機ＥＬ発光素子に電源線を介して電流を供給する電源を有し、
前記電源の電圧を切り替えることによって、前記表示部を第１の最高輝度を有する標準モードと、前記第１の最高輝度よりも輝度の大きい第２の最高輝度を有する高輝度モードに切り替えることが出来る切り替え手段を有する有機ＥＬ表示装置であって、
前記画素は、前記有機ＥＬ発光素子と点灯ＴＦＴスイッチと前記有機ＥＬ発光素子を駆動する駆動ＴＦＴとが直列に接続され、前記点灯ＴＦＴスイッチは前記駆動ＴＦＴのドレイン電極と接続し、
前記電源の電圧は前記有機ＥＬ発光素子の陽極に接続し、前記駆動ＴＦＴのソース電極は基準電圧と接続し、
前記駆動ＴＦＴのドレイン電極とゲート電極の間にリセットＴＦＴスイッチが接続され、前記有機ＥＬ発光素子と前記点灯ＴＦＴスイッチの接続部と、前記信号線の間にプリチャージＴＦＴスイッチが接続され、
前記駆動ＴＦＴのゲートと前記リセットＴＦＴスイッチの接続部と前記信号線との間に保持容量が接続され、
ゲート駆動回路からは前記リセットＴＦＴスイッチのゲート電極と接続するリセット線と、前記プリチャージＴＦＴスイッチのゲート電極と接続するプリチャージ接続線が延在し、
前記ゲート駆動回路は、前記切り替え手段からの信号を受けて、前記標準モードの場合は、前記リセットＴＦＴスイッチをＯＮすることにより、前記表示部の前記画素に前記表示信号電圧を入力する初期において、プリチャージ線を介して前記プリチャージＴＦＴスイッチをＯＮしてプリチャージを行って前記駆動ＴＦＴのゲート電極に前記基準電圧を印加し、
前記高輝度モードの場合は、前記プリチャージを行わない、手段を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１において、
前記駆動ＴＦＴは、多結晶Si-TFTを用いて透明基板上に設けられていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項１において、
前記プリチャージＴＦＴスイッチを制御することによって、有機ＥＬ発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続をすることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
有機ＥＬ発光素子を有する複数の画素がマトリクス状に形成されている表示部と、
前記表示部に表示信号電圧を入力するための信号線と、
前記信号線に前記表示信号電圧を供給する表示信号駆動回路と、
前記画素に電源線を介して電流を供給する電源を有し、
前記電源の電圧を切り替えることによって、前記表示部を第１の最高輝度を有する標準モードと、前記第１の最高輝度よりも輝度の大きい第２の最高輝度を有する高輝度モードに切り替えることが出来る切り替え手段を有する有機ＥＬ表示装置であって、
前記画素は、前記電源線から順に、前記有機ＥＬ発光素子を駆動する駆動ＴＦＴと点灯ＴＦＴスイッチと前記有機ＥＬ発光素子とが直列に接続され、
前記駆動ＴＦＴのソース電極には電源電圧が印加され、前記駆動ＴＦＴのゲート電極と前記信号線との間には前記画素を選択するセレクトスイッチと容量が直列に接続し、
前記駆動ＴＦＴのゲート電極とドレイン電極の間にはリセットＴＦＴスイッチが接続し、
前記駆動ＴＦＴのドレイン電極と前記有機ＥＬ発光素子の陽極の間には有機ＥＬ発光素子への電流の供給を制御する点灯ＴＦＴスイッチが接続し、
前記有機ＥＬ発光素子の前記陽極と前記信号線の間にはプリチャージＴＦＴスイッチが接続され、
ゲート駆動回路からは前記リセットＴＦＴスイッチのゲート電極と接続するリセット線と、前記プリチャージＴＦＴスイッチのゲート電極と接続するプリチャージ接続線が延在し、
前記ゲート駆動回路は、前記切り替え手段からの信号を受けて、前記標準モードの場合は、前記リセットＴＦＴスイッチをＯＮすることにより、前記表示部の前記画素に前記表示信号電圧を入力する初期において、プリチャージ線を介して前記プリチャージＴＦＴスイッチをＯＮしてプリチャージを行って前記駆動ＴＦＴのゲート電極に基準電圧を印加し、
前記高輝度モードの場合は、前記プリチャージを行わない手段を有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項４において、
前記プリチャージＴＦＴスイッチを制御することによって、有機ＥＬ発光素子の電流電圧特性を測定することができる検出回路との接続をすることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
請求項４において、
前記駆動ＴＦＴは、多結晶Si-TFTを用いて透明基板上に設けられていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。