JP2011154348A - 画素駆動装置、発光装置及びその駆動制御方法、並びに、電子機器 - Google Patents

画素駆動装置、発光装置及びその駆動制御方法、並びに、電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】所望の輝度階調で発光素子を発光動作させることができる画素駆動装置を提供し、以て、発光特性が良好かつ均一な発光装置及びその駆動制御方法、並びに、該発光装置を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】各画素PIXの特性パラメータ取得動作において、オートゼロ法を適用するとともに、取得する補正データnth、Δβに応じて、各画素PIXの有機EL素子OELに印加するカソード電圧ELVSSを個別の電圧値に設定する。補正データnthの取得動作においては、特性パラメータ取得動作においてデータラインLdに印加される検出用電圧Vdacと同一の電圧値のカソード電圧ELVSSをカソードに印加する。また、補正データΔβの取得動作においては、事前に実行したカソード電圧取得動作により得られた検出データnmeas(t)の平均値又は最大値に基づく電圧値のカソード電圧ELVSSをカソードに印加する。
【選択図】図1

Description

本発明は、画素駆動装置、該画素駆動装置を備えた発光装置及びその駆動制御方法、並びに、該発光装置を備えた電子機器に関する。
近年、次世代の表示デバイスとして、電流駆動型の発光素子をマトリクス状に配列した表示パネル(画素アレイ)を備えた発光素子型の表示装置(発光装置)が注目されている。ここで、電流駆動型の発光素子としては、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)や無機エレクトロルミネッセンス素子(無機EL素子)、発光ダイオード(LED)等が知られている。
特に、アクティブマトリックス型の駆動方式を適用した発光素子型の表示装置においては、周知の液晶表示装置に比較して、表示応答速度が速く、また、視野角依存性もほとんどなく、高輝度・高コントラスト化、表示画質の高精細化等が可能であるという優れた表示特性を有している。また、発光素子型の表示装置は、液晶表示装置のようにバックライトや導光板を必要としないので、一層の薄型軽量化が可能であるという極めて優位な特徴を有している。そのため、今後様々な電子機器への適用が期待されている。
例えば特許文献1には、電圧信号によって電流制御されるアクティブマトリクス駆動表示装置としての有機ELディスプレイ装置が記載されている。この有機ELディスプレイ装置においては、電流制御用薄膜トランジスタとスイッチ用薄膜トランジスタとを有する回路(便宜的に、「画素回路」と記す)が、画素ごとに設けられている。ここで、電流制御用薄膜トランジスタは、画像データに応じた電圧信号がゲートに印加されることにより、発光素子としての有機EL素子に所定の電流を流す。また、スイッチ用薄膜トランジスタは、電流制御用薄膜トランジスタのゲートに画像データに応じた電圧信号を供給するためのスイッチング動作を行う。
特開平8−330600号公報
しかしながら、このような電圧信号によって発光素子の輝度階調を制御する有機ELディスプレイ装置においては、電流制御用薄膜トランジスタ等の経時的なしきい値電圧の変化によって、有機EL素子に流れる電流の電流値が変動してしまうという問題を有している。
また、マトリックス状に配置された複数の画素の画素回路において、仮に電流制御用薄膜トランジスタのしきい値電圧が同じであっても、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜やチャネル長、さらには移動度のばらつきの影響を受けるため、駆動特性にばらつきが生じるという問題がある。
ここで、移動度のばらつきは、特に低温ポリシリコン薄膜トランジスタにおいて顕著に生じることが知られている。これに対して、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いることにより、移動度を均一化することができるが、このような場合であっても、製造プロセスに起因するばらつきの影響は避けられない。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、所望の輝度階調で発光素子を発光動作させることができる画素駆動装置を提供し、以て、発光特性が良好かつ均一な発光装置及びその駆動制御方法、並びに、該発光装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
請求項1記載の発明は、複数の画素を駆動する画素駆動装置であって、前記複数の画素の各々は、発光素子と、電流路の一端が前記発光素子の一端に接続され、該電流路の他端に電源電圧が印加される駆動制御素子を有する画素駆動回路と、を備え、前記発光素子の他端の電圧を第1の設定電圧に設定した状態で、前記複数の画素の各々に接続される複数のデータ線の各々に第1の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後の、前記各データ線の電圧値に基づいて、前記各画素の前記駆動制御素子のしきい値電圧に関連する第1の特性パラメータを取得する補正データ取得機能回路を備え、前記第1の設定電圧は、前記第1の検出用電圧と同電圧、又は、前記第1の検出用電圧より低電位で前記第1の検出用電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画素駆動装置において、前記複数のデータ線の各々の電圧値取得する複数の電圧取得回路と、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を設定する電圧制御回路と、を有し、前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に前記第1の検出用電圧を印加した後の前記各データ線の電圧値を、複数の第1の検出電圧として取得し、前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第1の検出電圧の電圧値に基づいて前記第1の特性パラメータを取得することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の画素駆動装置において、前記各電圧取得回路は、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加した後、第1の緩和時間が経過した第1のタイミングで、前記各データ線の電圧値を取得し、前記第1の緩和時間は1〜50μsecの時間に設定されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項3に記載の画素駆動装置において、前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を第2の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第2の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、前記第1の緩和時間より長い第2の緩和時間が経過した第2のタイミングで、前記各データ線の電圧値を複数の第2の検出電圧として取得し、前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第2の検出電圧の電圧値に基づいて、前記画素駆動回路の電流増幅率に関連する第2の特性パラメータを取得し、前記第2の設定電圧は、前記第1の緩和時間より長い第3の緩和時間が経過した第3のタイミングでの前記各データ線の電圧値に基づく電圧に設定され、前記第3のタイミングは、前記発光素子の他端を初期電圧に設定し、前記各データ線に第3の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後のタイミングであり、前記初期電圧は、前記電源電圧と同電圧、又は、前記電源電圧より低電位で前記電源電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項4に記載の画素駆動装置において、前記第2の設定電圧は、前記第3のタイミングでの前記各データ線の電圧と同じ極性を有し、絶対値は、前記第3のタイミングで前記複数の電圧取得回路により取得される前記各データ線の電圧値の絶対値の、平均値、最大値、又は前記平均値と前記最大値の間の値、の何れかの値に設定されていることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項4に記載の画素駆動装置において、前記複数のデータ線に対応して設けられ、前記第1の検出用電圧、前記第2の検出用電圧及び前記第3の検出用電圧を含む所定の電圧を出力する複数の電圧印加回路を有し、前記各電圧印加回路は、前記各データ線に接続されて、該各データ線に前記第1の検出用電圧、前記第2の検出用電圧及び前記第3の検出用電圧を印加し、前記各電圧取得回路は、前記データ線と前記電圧印加回路との接続が遮断された後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングでの前記各データ線の電圧値を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項6に記載の画素駆動装置において、外部から供給される画像表示用の画像データを前記第1及び第2の特性パラメータに基づいて補正した補正画像データを生成する画像データ補正回路を有し、前記電圧印加回路は、前記複数の画素により前記画像データに応じた画像表示を行う際に、前記画像データ補正回路により生成された前記補正画像データに応じた階調電圧を、前記各データ線に印加することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項7に記載の画素駆動装置において、前記各データ線と前記電圧印加回路との接続及び遮断を行い、前記データ線の一端と前記電圧印加回路との接続を遮断して前記データ線をハイインピーダンス状態に設定する接続切換回路を有し、前記各電圧取得回路は、前記接続切換回路が前記データ線をハイインピーダンス状態にした後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングに対応する時間が経過した時点の前記データ線の電圧を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする。
請求項9記載の発明は、発光装置であって、複数の画素と、複数のデータ線とを有し、前記各画素は、発光素子と、電流路の一端が前記発光素子の一端に接続され、該電流路の他端に電源電圧が印加される駆動制御素子を有する画素駆動回路と、を有し、前記各データ線が前記各画素に接続されている発光パネルと、前記発光素子の他端の電圧を第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後の、前記各データ線の電圧値に基づいて、前記各画素の前記駆動制御素子のしきい値電圧に関連する第1の特性パラメータを取得する補正データ取得機能回路と、を備え、前記第1の設定電圧は、前記第1の検出用電圧と同電圧、又は、前記第1の検出用電圧より低電位で前記第1の検出用電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発光装置において、前記複数のデータ線の各々の電圧値取得する複数の電圧取得回路と、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を設定する電圧制御回路と、を有し、前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に前記第1の検出用電圧を印加した後の前記各データ線の電圧値を、複数の第1の検出電圧として取得し、前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第1の検出電圧の電圧値に基づいて前記第1の特性パラメータを取得することを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項10記載の発光装置において、前記各電圧取得回路は、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加した後、第1の緩和時間が経過した第1のタイミングで、前記各データ線の電圧値を取得し、前記第1の緩和時間は1〜50μsecの時間に設定されていることを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項11記載の発光装置において、前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を第2の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第2の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、前記第1の緩和時間より長い第2の緩和時間が経過した第2のタイミングで、前記各データ線の電圧値を複数の第2の検出電圧として取得し、前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第2の検出電圧の電圧値に基づいて、前記画素駆動回路の電流増幅率に関連する第2の特性パラメータを取得し、前記第2の設定電圧は、前記第1の緩和時間より長い第3の緩和時間が経過した第3のタイミングでの前記各データ線の電圧値に基づく電圧に設定され、前記第3のタイミングは、前記発光素子の他端を初期電圧に設定し、前記各データ線に第3の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後のタイミングであり、前記初期電圧は、前記電源電圧と同電圧、又は、前記電源電圧より低電位で前記電源電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項12記載の発光装置において、前記第2の設定電圧は、前記第3のタイミングでの前記各データ線の電圧と同じ極性を有し、絶対値は、前記第3のタイミングで前記複数の電圧取得回路により取得される前記各データ線の電圧値の絶対値の、平均値、最大値、又は前記平均値と前記最大値の間の値、の何れかの値に設定されていることを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項12記載の発光装置において、前記複数のデータ線に対応して設けられ、前記第1、前記第2及び前記第3の検出用電圧を含む所定の電圧を出力する複数の電圧印加回路を有し、前記各電圧印加回路は、前記各データ線に接続されて、該各データ線に前記第1、前記第2及び前記第3の検出用電圧を印加し、前記各電圧取得回路は、前記データ線と前記電圧印加回路との接続が遮断された後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングでの前記各データ線の電圧値を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする。
請求項15記載の発明は、請求項14記載の発光装置において、外部から供給される画像表示用の画像データを前記第1及び第2の特性パラメータに基づいて補正した補正画像データを生成する画像データ補正回路を有し、前記電圧印加回路は、前記複数の画素により前記画像データに応じた画像表示を行う際に、前記画像データ補正回路により生成された前記補正画像データに応じた階調電圧を、前記各データ線に印加することを特徴とする。
請求項16記載の発明は、請求項15記載の発光装置において、前記発光パネルは行方向に配設された複数の走査線を有し、前記複数のデータ線は列方向に配設され、前記複数の画素の各々は、前記複数の走査線と前記複数のデータ線の各交点近傍に配置されており、前記各走査線に選択レベルの選択信号を順次印加して、各行の前記各画素を選択状態に設定する選択ドライバを有し、前記各電圧取得回路は、前記選択状態に設定された行の前記各画素の前記接点の電圧に対応する電圧値を、前記各データ線を介して取得することを特徴とする。
請求項17記載の発明は、請求項16記載の発光装置において、前記各画素の前記画素駆動回路は、少なくとも、一端が前記接点に接続され他端に前記電源電圧が印加される第1の電流路を有する第1のトランジスタと、制御端子が前記走査線に接続され、一端が前記第1のトランジスタの制御端子に接続され他端が前記第1のトランジスタの前記第1の電流路の他端に接続される第2の電流路を有する第2のトランジスタと、を備え、前記駆動制御素子は前記第1のトランジスタであり、前記各画素は、前記選択状態において、前記第2のトランジスタの前記第2の電流路が導通して、前記第1のトランジスタの前記第1の電流路の他端側と前記制御端子とが接続され、前記接点に、前記各電圧印加回路から印加される前記第1、前記第2及び前記第3の検出用電圧に基づく前記所定の電圧が印加されることを特徴とする。
請求項18記載の発明は、請求項15記載の発光装置において、前記各データ線と前記電圧印加回路との接続及び遮断を行い、前記データ線の一端と前記電圧印加回路との接続を遮断して前記データ線をハイインピーダンス状態に設定する接続切換回路を有し、前記各電圧取得回路は、前記接続切換回路が前記データ線をハイインピーダンス状態にした後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングに対応する時間が経過した時点の前記各データ線の電圧を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする。
請求項19記載の発明に係る電子機器は、請求項9乃至18のいずれかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする。
請求項20記載の発明は、発光装置の駆動制御方法であって、前記発光装置は、複数の画素と、複数のデータ線とを有し、前記各画素は、発光素子と、電流路の一端が前記発光素子の一端に接続され、該電流路の他端に電源電圧が印加される駆動制御素子を有する画素駆動回路と、を有し、前記各データ線が前記各画素に接続されている発光パネルを備え、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を第1の設定電圧に設定する第1電圧設定ステップと、前記電圧設定ステップにより、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、第1の緩和時間が経過した第1のタイミングでの前記各データ線の電圧値に基づいて、前記各画素の前記駆動制御素子のしきい値電圧に関連する第1の特性パラメータを取得する第1の特性パラメータ取得ステップと、を含み、前記第1の設定電圧は、前記第1の設定電圧と同電圧、又は、前記第1の検出用電圧より低電位で前記第1の検出用電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定され、前記第1の緩和時間は1〜50μsecの時間に設定されていることを特徴とする。
請求項21記載の発明は、請求項20記載の発光装置の駆動制御方法において、前記第1の特性パラメータ取得ステップは、前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に前記第1の検出用電圧を印加した後の前記各データ線の電圧値を、複数の第1の検出電圧として取得する第1の検出電圧取得ステップを含み、前記複数の第1の検出電圧の電圧値に基づいて前記第1の特性パラメータを取得することを特徴とする。
請求項22記載の発明は、請求項21記載の発光装置の駆動制御方法において、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を第2の設定電圧に設定する第2電圧設定ステップと、前記第2電圧設定ステップにより、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を前記第2の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第2の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、前記第1の緩和時間より長い第2の緩和時間が経過した第2のタイミングでの前記各データ線の電圧値を複数の第2の検出電圧として取得する第2の検出電圧取得ステップと、前記第2の検出電圧取得ステップにより検出した前記複数の第2の検出電圧の電圧値に基づいて、前記画素駆動回路の電流増幅率に関連する第2の特性パラメータを取得する第2の特性パラメータ取得ステップと、を含み、前記第2電圧設定ステップは、前記発光素子の他端の電圧を初期電圧に設定し、前記各データ線に第3の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後の、前記第1の緩和時間より長い第3の緩和時間が経過した第3のタイミングで前記各電圧取得回路により取得される前記各データ線の電圧値に基づいて、前記第2の設定電圧の電圧値を取得し、前記初期電圧は、前記電源電圧と同電圧、又は、前記電源電圧より低電位で前記電源電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする。
請求項23記載の発明は、請求項22記載の発光装置の駆動制御方法において、前記第2設定電圧取得ステップは、前記第2の設定電圧を、前記第3のタイミングで取得される前記各データ線の電圧値と同じ極性を有し、前記第3のタイミングで取得される前記各データ線の電圧値の絶対値の平均値、最大値、又は前記平均値と前記最大値の間の値、の何れかの値に設定することを特徴とする。
本発明に係る画素駆動装置、発光装置及びその駆動制御方法、並びに、電子機器によれば、所望の輝度階調で発光素子を発光動作することができ、良好かつ均一な発光状態を実現することができる。
本発明に係る発光装置を適用した表示装置の一例を示す概略構成図である。 第1の実施形態に係る表示装置に適用されるデータドライバの一例を示す概略ブロック図である。 第1の実施形態に係る表示装置に適用されるデータドライバの要部構成例を示す概略回路構成図である。 第1の実施形態に係るデータドライバに適用されるデジタル−アナログ変換回路及びアナログ−デジタル変換回路の入出力特性を示す図である。 第1の実施形態に係る表示装置に適用されるコントローラの機能を示す機能ブロック図である。 第1の実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)、及び、カソード電圧制御回路の一実施形態を示す回路構成図である。 第1の実施形態に係る画素駆動回路を適用した画素における画像データの書込時の動作状態図である。 第1の実施形態に係る画素駆動回路を適用した画素における書込動作時の電圧−電流特性を示す図である。 第1の実施形態に係る特性パラメータ取得動作に適用される手法(オートゼロ法)におけるデータライン電圧の変化を示す図である。 第1の実施形態に係わる特性パラメータ取得動作(オートゼロ法)における有機EL素子のカソードからのリーク現象を説明するための図である。 第1の実施形態に係る特性パラメータ取得動作(補正データΔβの取得動作)に適用される第1の手法における処理動作を説明するためのフローチャートである。 第1の手法における処理動作を説明するための、データライン電圧の変化(過渡曲線)の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る特性パラメータ取得動作(補正データΔβの取得動作)に適用される第1の手法における処理動作の概略を示すフローチャートである。 第1の手法における処理動作でのデータライン電圧の変化(過渡曲線)の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る特性パラメータ取得動作(補正データnthの取得動作)に適用される第2の手法を説明するための、カソード電圧を変えたときのデータライン電圧の変化の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る表示装置における特性パラメータ取得動作を示すタイミングチャートである。 第1の実施形態に係る表示装置における検出用電圧印加動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における自然緩和動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における電圧検出動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における検出データ送出動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における補正データ算出動作を示す機能ブロック図である。 第1の実施形態に係る表示装置における発光動作を示すタイミングチャートである。 第1の実施形態に係る表示装置における画像データの補正動作を示す機能ブロック図である。 第1の実施形態に係る表示装置における補正後の画像データの書込動作を示す動作概念図である。 第1の実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。 第2の実施形態に係るデジタルカメラの構成例を示す斜視図である。 第2の実施形態に係るモバイル型のパーソナルコンピュータの構成例を示す斜視図である。 第2の実施形態に係る携帯電話の構成例を示す図である。
以下、本発明に係る画素駆動装置、発光装置及びその駆動制御方法、並びに、電子機器について、実施形態を示して詳しく説明する。
<第1の実施形態>
まず、本発明に係る画素駆動装置を備えた発光装置の概略構成について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る発光装置を表示装置として適用した場合について説明する。
(表示装置)
図1は、本発明に係る発光装置を適用した表示装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態に係る表示装置(発光装置)100は、概略、表示パネル(発光パネル)110と、選択ドライバ120と、電源ドライバ130と、データドライバ140と、カソード電圧制御回路(電圧制御回路)150と、コントローラ160と、を備えている。ここで、選択ドライバ120と電源ドライバ130とデータドライバ140とカソード電圧制御回路150とコントローラ160は、本発明における画素駆動装置又は駆動回路に対応する。
表示パネル110は、図1に示すように、行方向(図面左右方向)及び列方向(図面上下方向)に2次元配列(例えばp行×q列;p、qは正の整数)された複数の画素PIXと、各々行方向に配列された画素PIXに接続するように配設された複数の選択ライン(走査線)Ls及び複数の電源ラインLaと、全画素PIXに共通に設けられた共通電極Ecと、列方向に配列された画素PIXに接続するように配設された複数のデータライン(データ線)Ldと、を有している。ここで、各画素PIXは、後述するように、画素駆動回路と発光素子とを有している。
選択ドライバ120は、上記の表示パネル110に配設された各選択ラインLsに接続されている。選択ドライバ120は、後述するコントローラ160から供給される選択制御信号(例えば走査クロック信号及び走査スタート信号)に基づいて、各行の選択ラインLsに所定のタイミングで所定の電圧レベル(選択レベル;Vgh又は非選択レベル;Vgl)の選択信号Sselを順次印加する。
なお、選択ドライバ120についての詳細な構成の図示は省略するが、例えば、コントローラ160から供給される選択制御信号に基づいて、各行の選択ラインLsに対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタと、該シフト信号を所定の信号レベル(選択レベル;例えばハイレベル)に変換して、各行の選択ラインLsに選択信号Sselとして順次出力する出力バッファと、を備えたものを適用することができる。
電源ドライバ130は、表示パネル110に配設された各電源ラインLaに接続されている。電源ドライバ130は、後述するコントローラ160から供給される電源制御信号(例えば出力制御信号)に基づいて、各行の電源ラインLaに所定のタイミングで所定の電圧レベル(発光レベル;ELVDD又は非発光レベル;DVSS)の電源電圧Vsaを印加する。
カソード電圧制御回路150は、表示パネル110に2次元配列された各画素PIXに共通に接続された共通電極Ecに接続されている。カソード電圧制御回路150は、後述するコントローラ160から供給されるカソード電圧制御信号(電圧制御信号)に基づいて、各画素PIXに設けられた有機EL素子(発光素子)OELのカソードに接続された共通電極Ecに、所定のタイミングで所定の電圧レベル(例えば接地電位GND、又は、負極性の電圧レベルを有し、絶対値が後述する検出データnmeas(tc)の平均値又は最大値に基づく値を有する電圧値、又は、後述する検出用電圧Vdacに相当する電圧値のいずれか)のカソード電圧(電極電圧)ELVSSを印加する。
データドライバ140は、表示パネル110の各データラインLdに接続され、後述するコントローラ160から供給されるデータ制御信号に基づいて、表示動作(書込動作)時に、画像データに応じた階調信号(階調電圧Vdata)を生成して、各データラインLdを介して画素PIXへ供給する。また、データドライバ140は、後述する特性パラメータ取得動作時には、特定の電圧値の検出用電圧Vdacを、各データラインLdを介して特性パラメータ取得動作の対象になっている画素PIXに印加する。そして、データドライバ140は、上記特定の検出用電圧Vdacを印加した後の、所定の緩和時間tの経過後のデータラインLdの電圧Vd(以下、データライン電圧Vdとする)を、検出電圧Vmeas(t)として取り込んで検出データnmeas(t)に変換して出力する。
ここで、データドライバ140は、データドライバ機能と電圧検出機能の両方を備え、後述するコントローラ160から供給されるデータ制御信号に基づいて、これらの機能を切り換えるように構成されている。データドライバ機能は、コントローラ160を介して供給されるデジタルデータからなる画像データをアナログ信号電圧に変換して、データラインLdに階調信号(階調電圧Vdata)として出力する動作を実行する。また、電圧検出機能は、データライン電圧Vdを検出電圧Vmeas(t)として取り込みデジタルデータに変換して、検出データnmeas(t)としてコントローラ160に出力する動作を実行する。
図2は、本実施形態に係る表示装置に適用されるデータドライバの一例を示す概略ブロック図である。また、図3は、図2に示すデータドライバの要部構成例を示す概略回路構成図である。ここでは、表示パネル110に配列された画素PIXの列数(q)のうち、一部のみを示して図示を簡略化する。以下の説明では、j列目(jは1≦j≦qとなる正の整数)のデータラインLdに設けられるデータドライバ140内部の構成について詳しく説明する。また、図3においては、図2に示すシフトレジスタ回路とデータレジスタ回路を簡略化して図示する。
データドライバ140は、例えば図2に示すように、大別して、シフトレジスタ回路141と、データレジスタ回路142と、データラッチ回路143と、DAC/ADC回路144と、出力回路145と、を備えている。ここで、シフトレジスタ回路141とデータレジスタ回路142とデータラッチ回路143を含む内部回路140Aは、ロジック電源146から供給される電源電圧LVSS及びLVDDに基づいて、後述する画像データの取込動作及び検出データの送出動作を実行する。また、DAC/ADC回路144と出力回路145を含む内部回路140Bは、アナログ電源147から供給される電源電圧DVSS及びVEEに基づいて、後述する階調信号の生成出力動作及びデータライン電圧の検出動作を実行する。
シフトレジスタ回路141は、コントローラ160から供給されるデータ制御信号(スタートパルス信号SP)に基づいて、シフト信号を生成し、データレジスタ回路142に順次出力する。データレジスタ回路142は、上述した表示パネル110に配列された画素PIXの列数(q)分のレジスタ(図示を省略)を備え、シフトレジスタ回路141から供給されるシフト信号の入力タイミングに基づいて、1行分の画像データDin(1)〜Din(q)を順次取り込む。ここで、画像データDin(1)〜Din(q)はデジタル信号からなるシリアルデータである。
データラッチ回路143は、表示動作時(画像データの取込動作、及び、階調信号の生成出力動作)においては、データ制御信号(データラッチパルス信号LP)に基づいて、データレジスタ回路142に取り込まれた1行分の画像データDin(1)〜Din(q)を、各列に対応して保持する。その後、データラッチ回路143は、所定のタイミングで当該画像データDin(1)〜Din(q)を後述するDAC/ADC回路144に送出する。また、データラッチ回路143は、特性パラメータ取得動作時(検出データの送出動作、及び、データライン電圧の検出動作)においては、後述するDAC/ADC回路144を介して取り込まれる各検出電圧Vmeas(t)に応じた検出データnmeas(t)を保持する。その後、データラッチ回路143は、所定のタイミングで当該検出データnmeas(t)をシリアルデータとしてコントローラ160に出力する。出力された検出データnmeas(t)は、コントローラ160内のメモリに記憶される。
データラッチ回路143は、具体的には、図3に示すように、各列に対応して設けられたデータラッチ41(j)と、接続切換用のスイッチSW4(j)、SW5(j)と、データ出力用のスイッチSW3と、を備えている。データラッチ41(j)は、データラッチパルス信号LPの例えば立ち上がりタイミングで、スイッチSW5(j)を介して供給されるデジタルデータを保持(ラッチ)する。
スイッチSW5(j)は、コントローラ160から供給されるデータ制御信号(切換制御信号S5)に基づいて、接点Na側のデータレジスタ回路142、又は、接点Nb側のDAC/ADC回路144のADC43(j)、又は、接点Nc側の隣接する列(j+1)のデータラッチ41(j+1)のいずれかを、データラッチ41(j)に選択的に接続するように切換制御される。これにより、スイッチSW5(j)が接点Na側に接続設定されている場合には、データレジスタ回路142から供給される画像データDin(j)がデータラッチ41(j)に保持される。また、スイッチSW5(j)が接点Nb側に接続設定されている場合には、データラインLd(j)からDAC/ADC回路144のADC43(j)に取り込まれたデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))に応じた検出データnmeas(t)がデータラッチ41(j)に保持される。また、スイッチSW5(j)が接点Nc側に接続設定されている場合には、隣接する列(j+1)のスイッチSW4(j+1)を介してデータラッチ41(j+1)に保持されている検出データnmeas(t)がデータラッチ41(j)に保持される。なお、最終列(q)に設けられるスイッチSW5(q)は、接点Ncにロジック電源146の電源電圧LVSSが接続されている。
スイッチSW4(j)は、コントローラ160から供給されるデータ制御信号(切換制御信号S4)に基づいて、接点Na側のDAC/ADC回路144のDAC42(j)、又は、接点Nb側のスイッチSW3(又は、隣接する列(j−1)のスイッチSW5(j−1);図示を省略)のいずれかを、データラッチ41(j)に選択的に接続するように切換制御される。これにより、スイッチSW4(j)が接点Na側に接続設定されている場合には、データラッチ41(j)に保持された画像データDin(j)がDAC/ADC回路144のDAC42(j)に供給される。また、スイッチSW4(j)が接点Nb側に接続設定されている場合には、データラッチ41(j)に保持された検出電圧Vmeas(t)に応じた検出データnmeas(t)がスイッチSW3を介して、コントローラ160に出力される。出力された検出データnmeas(t)は、コントローラ160内のメモリに記憶される。
スイッチSW3は、コントローラ160から供給されるデータ制御信号(切換制御信号S4、S5)に基づいて、データラッチ回路143のスイッチSW4(j)、SW5(j)が切換制御されて、隣接する列のデータラッチ41(1)〜41(q)が相互に直列に接続された状態で、データ制御信号(切換制御信号S3、データラッチパルス信号LP)に基づいて、導通状態となるように制御される。これにより、各列のデータラッチ41(1)〜41(q)に保持された検出電圧Vmeas(t)に応じた検出データnmeas(t)が、スイッチSW3を介してシリアルデータとして順次取り出されて、コントローラ160に出力される。
図4は、本実施形態に係るデータドライバに適用されるデジタル−アナログ変換回路(DAC)及びアナログ−デジタル変換回路(ADC)の入出力特性を示す図である。図4(a)は、本実施形態に適用されるDACの入出力特性を示す図であり、図4(b)は、本実施形態に適用されるADCの入出力特性を示す図である。ここでは、デジタル信号の入出力ビット数を10ビットとした場合の、デジタル−アナログ変換回路及びアナログ−デジタル変換回路の入出力特性の一例を示す。
DAC/ADC回路144は、図3に示すように、各列に対応してリニア電圧デジタル−アナログ変換回路(DAC;電圧印加回路)42(j)と、アナログ−デジタル変換回路(ADC)43(j)を備えている。DAC42(j)は、上記データラッチ回路143に保持されたデジタルデータからなる画像データDin(j)をアナログ信号電圧Vpixに変換して出力回路145に出力する。
ここで、各列に設けられるDAC42(j)は、図4(a)に示すように、入力されるデジタルデータに対する、出力されるアナログ信号電圧の変換特性(入出力特性)が線形性を有している。すなわち、DAC42(j)は、例えば図4(a)に示すように、10ビット(すなわち1024階調)のデジタルデータ(0、1、・・・1023)を、線形性を有して設定されたアナログ信号電圧(V、V、・・・V1023)に変換する。このアナログ信号電圧(V〜V1023)は、後述するアナログ電源147から供給される電源電圧DVSS〜VEEの範囲内で設定され、例えば、入力されるデジタルデータの値が“0”(0階調)のときに変換されるアナログ信号電圧値Vが高電位側の電源電圧DVSSとなるように設定され、デジタルデータの値が“1023”(1023階調;最大階調)のときに変換されるアナログ信号電圧値V1023が低電位側の電源電圧VEEよりも高く、かつ、該電源電圧VEE近傍の電圧値になるように設定されている。
また、ADC43(j)は、データラインLd(j)から取り込まれたアナログ信号電圧からなる検出電圧Vmeas(t)を、デジタルデータからなる検出データnmeas(t)に変換してデータラッチ41(j)に送出する。ここで、各列に設けられるADC43(j)は、図4(b)に示すように、入力されるアナログ信号電圧に対する、出力されるデジタルデータの変換特性(入出力特性)が線形性を有している。また、ADC43(j)は、電圧変換時のデジタルデータのビット幅が上述したDAC42(j)と同一になるように設定されている。すなわち、ADC43(j)は、最小単位ビット(1LSB;アナログ分解能)に対応する電圧幅がDAC42(j)と同一に設定されている。
ADC43(j)は、例えば図4(b)に示すように、電源電圧DVSS〜VEEの範囲内で設定されたアナログ信号電圧(V、V、・・・V1023)を、線形性を有して設定された10ビット(1024階調)のデジタルデータ(0、1、・・・1023)に変換する。ADC43(j)は、例えば、入力されるアナログ信号電圧の電圧値がV(=DVSS)のときにデジタルデータの値が“0”(0階調)に変換されるように設定され、アナログ信号電圧の電圧値が電源電圧VEEよりも高く、かつ、該電源電圧VEE近傍の電圧値であるアナログ信号電圧V1023のときにデジタル信号値“1023”(1023階調;最大階調)に変換されるように設定されている。
なお、本実施形態においては、シフトレジスタ回路141、データレジスタ回路142及びデータラッチ回路143を含む内部回路140Aを低耐圧回路として構成し、DAC/ADC回路144及び後述する出力回路145を含む内部回路140Bを高耐圧回路として構成している。そのため、データラッチ回路143(スイッチSW4(j))とDAC/ADC回路144のDAC42(j)との間には、低耐圧の内部回路140Aから高耐圧の内部回路140Bへの電圧調整回路としてレベルシフタLS1(j)が設けられている。また、DAC/ADC回路144のADC43(j)とデータラッチ回路143(スイッチSW5(j))との間には、高耐圧の内部回路140Bから低耐圧の内部回路140Aへの電圧調整回路としてレベルシフタLS2(j)が設けられている。
出力回路145は、図3に示すように、各列に対応するデータラインLd(j)に階調信号を出力するためのバッファ44(j)及びスイッチSW1(j)(接続切換回路)と、データライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))を取り込むためのスイッチSW2(j)及びバッファ45(j)と、を備えている。
バッファ44(j)は、上記DAC42(j)により画像データDin(j)をアナログ変換して生成されたアナログ信号電圧Vpix(j)を、所定の信号レベルに増幅して階調電圧Vdata(j)を生成する。スイッチSW1(j)は、コントローラ160から供給されるデータ制御信号(切換制御信号S1)に基づいて、データラインLd(j)への上記階調電圧Vdata(j)の印加を制御する。
また、スイッチSW2(j)は、コントローラ160から供給されるデータ制御信号(切換制御信号S2)に基づいて、データライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))の取り込みを制御する。バッファ45(j)は、スイッチSW2(j)を介して取り込まれた検出電圧Vmeas(t)を所定の信号レベルに増幅してADC43(j)に送出する。
ロジック電源146は、データドライバ140のシフトレジスタ回路141、データレジスタ回路142及びデータラッチ回路143を含む内部回路140Aを駆動するための、ロジック電圧からなる低電位側の電源電圧LVSS及び高電位側の電源電圧LVDDを供給する。アナログ電源147は、DAC/ADC回路144のDAC42(j)及びADC43(j)、出力回路145のバッファ44(j)、45(j)を含む内部回路140Bを駆動するための、アナログ電圧からなる高電位側の電源電圧DVSS及び低電位側の電源電圧VEEを供給する。
なお、図2、図3に示したデータドライバ140においては、図示の都合上、各部の動作を制御するための制御信号が、j列目(図中では1列目に相当する)のデータラインLd(j)に対応して設けられたデータラッチ41、及び、スイッチSW1〜SW5にのみ入力された構成を示した。しかしながら、本実施形態においては、各列ごとの構成にこれらの制御信号が共通して入力されていることはいうまでもない。
図5は、本実施形態に係る表示装置に適用されるコントローラの機能を示す機能ブロック図である。なお、図5においては、図示の都合上、各機能ブロック間のデータの流れを全て実線の矢印で示した。実際には、後述するように、コントローラ160の動作状態に応じてこれらのいずれかのデータの流れが有効になる。
コントローラ160は、少なくとも上述した選択ドライバ120及び電源ドライバ130、データドライバ140、カソード電圧制御回路150の動作状態を制御する。そのため、コントローラ160は、表示パネル110における所定の駆動制御動作を実行するための選択制御信号及び電源制御信号、データ制御信号、カソード電圧制御信号を生成して、上記の各ドライバ120、130、140及び制御回路150に出力する。
特に、本実施形態においては、コントローラ160は、選択制御信号及び電源制御信号、データ制御信号、カソード電圧制御信号を供給することにより、選択ドライバ120及び電源ドライバ130、データドライバ140、カソード電圧制御回路150の各々を所定のタイミングで動作させて、表示パネル110の各画素PIXの特性パラメータを取得する動作(特性パラメータ取得動作)を制御する。また、コントローラ160は、各画素PIXの特性パラメータに基づいて補正された画像データに応じた画像情報を表示パネル110に表示する動作(表示動作)を制御する。
具体的には、コントローラ160は、特性パラメータ取得動作において、上記データドライバ140を介して検出した各画素PIXの特性変化に関連する検出データ(詳しくは後述する)に基づいて、各種の補正データを取得する。また、コントローラ160は、表示動作において、外部から供給される画像データを、特性パラメータ取得動作において取得した補正データに基づいて補正し、補正画像データとしてデータドライバ140に供給する。
本実施形態に適用されるコントローラ(画像データ補正回路)160は、具体的には、例えば図5に示すように、概略、参照テーブル(LUT)161を備えた電圧振幅設定機能回路162と、乗算機能回路(画像データ補正回路)163と、加算機能回路(画像データ補正回路)164と、メモリ(記憶回路)165と、補正データ取得機能回路(特性パラメータ取得回路)166と、Vth補正データ生成回路(画像データ補正回路)167と、を有している。
電圧振幅設定機能回路162は、外部から供給されるデジタルデータからなる画像データに対して、参照テーブル161を参照することにより、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色に対応する電圧振幅を変換する。ここで、変換された画像データの電圧振幅の最大値は、上述したDAC42における入力範囲の最大値から、各画素の特性パラメータに基づく補正量を減算した値以下に設定される。
乗算機能回路163は、各画素PIXの特性変化に関連する検出データに基づいて取得された電流増幅率βの補正データを画像データに乗算する。Vth補正データ生成回路167は、上記電流増幅率βの補正データと、各画素PIXの特性変化に関連するパラメータ(Vth補正パラメータnoffset、<ξ>・t;詳しくは後述する)及び検出データnmeas(t)に基づいて、駆動トランジスタのしきい値電圧Vthの補正データnthを生成する。加算機能回路164は、上記Vth補正データ生成回路167により生成された補正データnthを、上記乗算機能回路163から出力される画像データに加算して、補正画像データとしてデータドライバ140に供給する。
補正データ取得機能回路166は、各画素PIXの特性変化に関連する検出データに基づいて、電流増幅率β及びしきい値電圧Vthの補正データを規定するパラメータを取得する。
メモリ165は、上述したデータドライバ140から送出された各画素PIXの検出データを、各画素PIXに対応して記憶し、上記加算機能回路164における加算処理の際、及び、補正データ取得機能回路166における補正データ取得処理の際に、検出データが読み出される。また、メモリ165は、補正データ取得機能回路166において取得された補正データ及び補正パラメータを、各画素PIXに対応して記憶し、上記乗算機能回路163における乗算処理の際、及び、加算機能回路164における加算処理の際に、補正データ及び補正パラメータが読み出される。
なお、図5に示したコントローラ160において、補正データ取得機能回路166はコントローラ160の外部に設けられた演算装置(例えばパーソナルコンピュータ、CPU)であってもよい。また、図5に示したコントローラ160において、メモリ165は各画素PIXに関連付けて、検出データ及び補正データ、補正パラメータが記憶されているものであれば、別個のメモリであってもよい。また、このメモリ165は、コントローラ160の外部に設けられた記憶装置であってもよい。また、コントローラ160に供給される画像データは、例えば映像信号から輝度階調信号成分を抽出し、表示パネル110の1行分ごとに、該輝度階調信号成分をデジタル信号からなるシリアルデータとして形成されたものである。
(画素)
次に、本実施形態に係る表示パネルに配列される画素、及び、カソード電圧制御回路について具体的に説明する。
図6は、本実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)、及び、カソード電圧制御回路の一実施形態を示す回路構成図である。
本実施形態に係る表示パネル110に適用される画素PIXは、図6に示すように、選択ドライバ120に接続された選択ラインLsと、データドライバ140に接続されたデータラインLdとの各交点近傍に配置されている。各画素PIXは、電流駆動型の発光素子である有機EL素子OELと、該有機EL素子OELを発光駆動するための電流を生成する画素駆動回路DCと、を備えている。
図6に示す画素駆動回路DCは、概略、トランジスタTr11〜Tr13と、キャパシタ(容量素子)Csと、を備えた回路構成を有している。トランジスタ(第2のトランジスタ)Tr11は、ゲート端子が選択ラインLsに接続され、また、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、また、ソース端子が接点N11に接続されている。トランジスタTr12は、ゲート端子が選択ラインLsに接続され、また、ソース端子がデータラインLdに接続され、また、ドレイン端子が接点N12に接続されている。トランジスタ(駆動制御素子、第1のトランジスタ)Tr13は、ゲート端子が接点N11に接続され、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、ソース端子が接点N12に接続されている。また、キャパシタ(容量素子)Csは、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)及びソース端子(接点N12)間に接続されている。キャパシタCsは、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間に形成される寄生容量であってもよいし、該寄生容量に加えて接点N11及び接点N12間に別個の容量素子を並列に接続したものであってもよい。
また、有機EL素子OELは、アノード(アノード電極)が上記画素駆動回路DCの接点N12に接続され、カソード(カソード電極)が共通電極Ecに接続されている。共通電極Ecは、図6に示すように、カソード電圧制御回路150に接続され、画素PIXの動作状態に応じて所定の電圧値のカソード電圧ELVSSが設定されて印加される。なお、図6に示す画素PIXにおいては、キャパシタCs以外に、有機EL素子OELに画素容量Celが存在し、また、データラインLdに配線寄生容量Cpが存在している。
カソード電圧制御回路150は、例えばカソード電圧生成用のD/Aコンバータ(図中、「DAC(C)」で表記)151と、D/Aコンバータ151の出力に接続されたフォロワアンプ152と、を有している。D/Aコンバータ151は、コントローラ160からカソード電圧制御信号として供給される所定のデジタル値をアナログ信号電圧に変換する。ここで、コントローラ160からカソード電圧制御回路150(D/Aコンバータ151)に供給されるデジタル値は、後述する特性パラメータ取得動作において各画素PIXの電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβを取得する際には、各画素PIXの特性パラメータに基づいて抽出される検出データnmeas(tc)である。また、後述する特性パラメータ取得動作において各画素PIXのトランジスタTr13のしきい値電圧Vthの変動を補正するための補正データnthを取得する際には、上記デジタル値は、データラインLdに印加される検出用電圧Vdacに対応したデジタル値である。フォロワアンプ152は、D/Aコンバータ151の出力に対する極性反転回路及びバッファ回路として動作する。これにより、D/Aコンバータ151から出力されるアナログ信号電圧が、フォロワアンプ152により、絶対値がD/Aコンバータ151から出力されるアナログ信号電圧に相当する値を有し、負極性の電圧レベルを有するカソード電圧ELVSSに変換されて、表示パネル110の各画素PIXに接続された共通電極Ecに印加される。また、表示パネル110の表示動作(書込動作及び発光動作)時には、カソード電圧制御回路150を介して、又は、図示を省略した定電圧源から直接、例えば接地電位GNDからなるカソード電圧ELVSSが共通電極Ecに印加される。
ここで、本実施形態に係る画素PIXの表示動作(書込動作及び発光動作)時には、上述した電源ドライバ130から電源ラインLaに印加される電源電圧Vsa(ELVDD、DVSS)と、共通電極Ecに印加されるカソード電圧ELVSSと、アナログ電源147からデータドライバ140に供給される電源電圧VEEとの関係は、例えば、次の(1)式に示す条件を満たすように設定されている。このとき、共通電極Ecに印加されるカソード電圧ELVSSは、例えば接地電位GNDに設定されている。
Figure 2011154348
なお、上記(1)においては、共通電極Ecに印加される電圧ELVSSは電源電圧DVSSと同電位であって、例えば接地電位GNDに設定されているとしたが、これに限るものではなく、電圧ELVSSが電源電圧DVSSより低電位で、電源電圧DVSSと電圧ELVSSとの電位差が、有機EL素子OELが発光を開始する発光閾値電圧より小さい値となる電圧値に設定されているものであってもよい。
また、図6に示した画素PIXにおいて、トランジスタTr11〜Tr13については、例えば同一のチャネル型を有する薄膜トランジスタ(TFT)を適用することができる。トランジスタTr11〜Tr13は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタであってもよいし、ポリシリコン薄膜トランジスタであってもよい。
特に、図6に示すように、トランジスタTr11〜Tr13としてnチャネル型の薄膜トランジスタを適用し、かつ、トランジスタTr11〜Tr13としてアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用した場合には、すでに確立されたアモルファスシリコン製造技術を適用して、多結晶型や単結晶型のシリコン薄膜トランジスタに比較して、簡易な製造プロセスで動作特性(電子移動度等)が比較的均一で安定したトランジスタを実現することができる。
また、上述した画素PIXにおいては、画素駆動回路DCとして3個のトランジスタTr11〜Tr13を備え、また、発光素子として有機EL素子OELを適用した回路構成を示した。本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、3個以上のトランジスタを備えた他の回路構成を有するものであってもよい。また、画素駆動回路DCにより発光駆動される発光素子は、電流駆動型の発光素子であればよく、例えば発光ダイオード等の他の発光素子であってもよい。
(表示装置の駆動制御方法)
次に、本実施形態に係る表示装置における駆動制御方法について説明する。
本実施形態に係る表示装置100の駆動制御動作は、大別して、特性パラメータ取得動作と表示動作とからなる。
特性パラメータ取得動作においては、表示パネル110に配列された各画素PIXにおける発光特性の変動を補償するためのパラメータを取得する。特性パラメータ取得動作は、より具体的には、各画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタ(駆動トランジスタ)Tr13のしきい値電圧Vthの変動を補正するためのパラメータと、各画素PIXにおける電流増幅率βのばらつきを補正するためのパラメータと、を取得する動作を実行する。
表示動作においては、上述した特性パラメータ取得動作により画素PIXごとに取得した補正パラメータに基づいて、デジタルデータからなる画像データを補正した補正画像データを生成し、該補正画像データに対応する階調電圧Vdataを生成して各画素PIXに書き込む(書込動作)。これにより、各画素PIXにおける発光特性(トランジスタTr13のしきい値電圧Vth、電流増幅率β)の変動やばらつきを補償した、画像データに応じた本来の輝度階調で各画素PIX(有機EL素子OEL)が発光する(発光動作)。
以下、各動作について具体的に説明する。
(特性パラメータ取得動作)
ここでは、最初に本実施形態に係る特性パラメータ取得動作において適用される特有の手法について説明する。その後、当該手法を用いて各画素PIXのしきい値電圧Vth及び電流増幅率βを補償するための特性パラメータを取得する動作を説明する。
まず、図6に示した画素駆動回路DCを有する画素PIXにおいて、データドライバ140からデータラインLdを介して画像データを書き込む(画像データに対応した階調電圧Vdataを印加する)場合の、画素駆動回路DCの電圧−電流(V−I)特性について説明する。
図7は、本実施形態に係る画素駆動回路を適用した画素における画像データの書込時の動作状態図である。また、図8は、本実施形態に係る画素駆動回路を適用した画素における書込動作時の電圧−電流特性を示す図である。
本実施形態に係る画素PIXへの画像データの書込動作においては、図7に示すように、選択ドライバ120から選択ラインLsを介して選択レベル(ハイレベル;Vgh)の選択信号Sselを印加することにより、画素PIXが選択状態に設定される。このとき、画素駆動回路DCのトランジスタTr11、Tr12がオン動作することにより、トランジスタTr13は、ゲート・ドレイン端子間が短絡されて、ダイオード接続状態に設定される。この選択状態においては、電源ラインLaには、電源ドライバ130から非発光レベルの電源電圧Vsa(=DVSS;例えば接地電位GND)が印加される。また、有機EL素子OELのカソードに接続される共通電極Ecには、カソード電圧制御回路150又は図示を省略した定電圧源から、例えば接地電位GNDに設定されたカソード電圧ELVSSが印加される。
そして、この状態で、データラインLdに対してデータドライバ140から画像データに応じた電圧値の階調電圧Vdataが印加される。ここで、階調電圧Vdataは、電源ドライバ130から電源ラインLaに印加される電源電圧DVSSよりも低い電圧値に設定されている。すなわち、書込動作時においては、上記(1)式に示したように、電源電圧DVSSは共通電極Ecに印加されるカソード電圧ELVSSと同一の電位(接地電位GND)に設定されているので、階調電圧Vdataは負極性の電圧レベルに設定される。
これにより、図7に示すように、電源ドライバ130から電源ラインLa、画素PIX(画素駆動回路DC)のトランジスタTr13、Tr12を介して、データラインLd方向に上記階調電圧Vdataに応じたドレイン電流Idが流れる。このとき、有機EL素子OELには逆バイアス電圧が印加されることになるので、発光動作は行われない。
この場合の画素駆動回路DCにおける回路特性について検証する。画素駆動回路DCにおいて、駆動トランジスタであるトランジスタTr13のしきい値電圧Vthの変動が生じておらず、かつ、画素駆動回路DCにおける電流増幅率βにばらつきがない初期状態の、トランジスタTr13のしきい値電圧をVthとし、電流増幅率をβとしたとき、図7に示したドレイン電流Idの電流値は、次の(2)式で表すことができる。
Id=β(V−Vdata−Vth)2 ・・・(2)
ここで、画素駆動回路DCにおける設計値又は標準値の電流増幅率β、及び、トランジスタTr13の初期しきい値電圧Vthは、いずれも定数である。また、Vは電源ドライバ130から印加される非発光レベルの電源電圧Vsa(=DVSS)であって、電圧(V−Vdata)は、トランジスタTr13及びTr12の電流路が直列接続された回路構成に印加される電位差に相当する。このときの画素駆動回路DCに印加される電圧(V−Vdata)の値と、画素駆動回路DCに流れるドレイン電流Idの電流値との関係(V−I特性)は、図8中に、特性線SP1として表される。
そして、経時変化によりトランジスタTr13の素子特性に変動(しきい値電圧シフト;しきい値電圧Vthの変動量をΔVthとする)が生じた後のしきい値電圧をVth(=Vth+ΔVth)としたとき、画素駆動回路DCの回路特性は、次の(3)式のように変化する。ここで、Vthは定数である。このときの画素駆動回路DCの電圧−電流(V−I)特性は、図8中に、特性線SP3として表される。
Id=β(V−Vdata−Vth)2 ・・・(3)
また、上記(2)式に示した初期状態において、電流増幅率βにばらつきが生じた場合の電流増幅率をβ′としたとき、画素駆動回路DCの回路特性は、次の(4)式で表すことができる。
Id=β′(V−Vdata−Vth)2 ・・・(4)
ここで、β′は定数である。このときの画素駆動回路DCの電圧−電流(V−I)特性は、図8中に、特性線SP2として表される。なお、図8中に示した特性線SP2は、上記(4)式における電流増幅率β′が上記(2)式に示した電流増幅率βよりも小さい場合(β′<β)の画素駆動回路DCの電圧−電流(V−I)特性を示している。
上記(2)、(4)式において、設計値又は標準値の電流増幅率をβtypとした場合、電流増幅率β′がβtypの値になるように補正するためのパラメータ(補正データ)をΔβとする。このとき、電流増幅率β′と補正データΔβとの乗算値が設計値の電流増幅率βtypとなるように(すなわち、β′×Δβ→βtypになるように)、それぞれの画素駆動回路DCに対して補正データΔβが与えられる。
そして、本実施形態においては、上述した画素駆動回路DCの電圧−電流特性((2)〜(4)式及び図8)に基づいて、以下のような特有の手法でトランジスタTr13のしきい値電圧Vth、及び、電流増幅率β′を補正するための特性パラメータを取得する。なお、本明細書においては以下に示す手法を、便宜的に「オートゼロ法」と呼称する。
本実施形態における特性パラメータ取得動作に適用される手法(オートゼロ法)は、図6に示した画素駆動回路DCを有する画素PIXにおいて、まず、選択状態で上述したデータドライバ140のデータドライバ機能を用いて、データラインLdに所定の検出用電圧Vdacを印加する。その後、データラインLdをハイインピーダンス(HZ)状態にして、データラインLdの電位を自然緩和させる。そして、この自然緩和を一定時間(緩和時間t)行った後のデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))を、データドライバ140の電圧検出機能を用いて取り込み、デジタルデータからなる検出データnmeas(t)に変換する。ここで、本実施形態においては、この緩和時間tを異なる時間(タイミング;t、t、t、t)に設定して、検出電圧Vmeas (t)の取り込み、及び、検出データnmeas(t)への変換を複数回実行する。
まず、本実施形態に係る特性パラメータ取得動作に適用されるオートゼロ法の基本的な考え方(基本手法)について説明する。
図9は、本実施形態に係る特性パラメータ取得動作に適用される手法(オートゼロ法)におけるデータライン電圧の変化を示す図(過渡曲線)である。
オートゼロ法を用いた特性パラメータ取得動作は、まず、画素PIXを選択状態に設定した状態で、画素駆動回路DCのトランジスタTr13のゲート・ソース端子間(接点N11とN12間)に、当該トランジスタTr13のしきい値電圧を超える電圧が印加されるように、データドライバ140からデータラインLdに対して検出用電圧Vdacを印加する。
このとき、画素PIXへの書込動作においては、電源ドライバ130から電源ラインLaに対して、非発光レベルの電源電圧DVSS(=V;接地電位GND)が印加されるので、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間には、(V−Vdac)の電位差が印加される。したがって、検出用電圧Vdacは、V−Vdac>Vthの条件を満たす電圧に設定される。加えて、検出用電圧Vdacは、電源電圧DVSSよりも低い負極性の電圧レベルに設定される。ここで、有機EL素子OELのカソードに接続される共通電極Ecに印加されるカソード電圧ELVSSは、トランジスタTr13のソース端子に印加される検出用電圧Vdacとの間に生じる電位差により、当該有機EL素子OELが発光動作しない電圧値に設定される。より具体的には、カソード電圧ELVSSは、有機EL素子OELが発光動作する程度の順バイアス電圧、及び、後述する補正動作に影響を及ぼすほどの電流リークを伴う逆バイアス電圧の、いずれにも該当しない電圧値(又は、電圧範囲)に設定される。なお、このカソード電圧ELVSSの設定については後述する。
これにより、電源ドライバ130から電源ラインLa、トランジスタTr13のドレイン・ソース端子間、Tr12のドレイン・ソース端子間を介して、データラインLd方向に検出用電圧Vdacに応じたドレイン電流Idが流れる。このとき、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間(接点N11とN12間)に接続されたキャパシタCsに上記検出用電圧Vdacに対応した電圧が充電される。
次いで、データラインLdのデータ入力側(データドライバ140側)をハイインピーダンス(HZ)状態に設定する。ここで、データラインLdをハイインピーダンス状態に設定した直後においては、キャパシタCsに充電された電圧は検出用電圧Vdacに応じた電圧に保持される。そのため、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間電圧VgsはキャパシタCsに充電された電圧に保持される。
これにより、データラインLdがハイインピーダンス状態に設定された直後においては、トランジスタTr13はオン状態を維持して、トランジスタTr13のドレイン・ソース端子間にドレイン電流Idが流れる。ここで、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)の電位は、時間の経過に応じてドレイン端子側の電位に近づくように徐々に上昇して、トランジスタTr13のドレイン・ソース端子間に流れるドレイン電流Idの電流値が減少していく。
これに伴って、キャパシタCsに蓄積された電荷の一部が放電されていくことにより、キャパシタCsの両端間電圧(トランジスタTr13のゲート・ソース端子間電圧Vgs)が徐々に低下する。これにより、データライン電圧Vdは、図9に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから徐々に上昇して、トランジスタTr13のドレイン端子側の電圧(電源ラインLaの電源電圧DVSS(=V))からトランジスタTr13のしきい値電圧Vth分を差し引いた電圧(V−Vth)に収束するように徐々に上昇する(自然緩和)。
そして、このような自然緩和において、最終的にトランジスタTr13のドレイン・ソース端子間にドレイン電流Idが流れなくなると、キャパシタCsに蓄積された電荷の放電が停止する。このときのトランジスタTr13のゲート電圧(ゲート・ソース端子間電圧Vgs)がトランジスタTr13のしきい値電圧Vthになる。
ここで、画素駆動回路DCのトランジスタTr13のドレイン・ソース端子間にドレイン電流Idが流れない状態では、トランジスタTr12のドレイン・ソース端子間電圧はほぼ0Vになるので、上記自然緩和の終了時にはデータライン電圧VdはトランジスタTr13のしきい値電圧Vthにほぼ等しくなる。
なお、図9に示した過渡曲線において、データライン電圧Vdは時間(緩和時間t)の経過とともに、トランジスタTr13のしきい値電圧Vth(=|V−Vth|;V=0V)に収束していく。ここで、データライン電圧Vdは、緩和時間tの経過とともに、上記しきい値電圧Vthに限りなく漸近していく。しかしながら、緩和時間tを十分長く設定したとしても、理論的には、しきい値電圧Vthに完全に等しくはならない。
このような過渡曲線(自然緩和によるデータライン電圧Vdの挙動)は、次の(11)式で表すことができる。
Figure 2011154348
上記(11)式において、Cは図6に示した画素PIXの回路構成におけるデータラインLdに付加される容量成分の総和であり、C=Cel+Cs+Cp(Cel;画素容量、Cs;キャパシタ容量、Cp;配線寄生容量)で表される。なお、検出用電圧Vdacは次の(12)式の条件を満たす電圧値と定義する。
Figure 2011154348
上記(12)式において、Vth_maxはトランジスタTr13のしきい値電圧Vthの補償限界値を表す。ここで、nはデータドライバ140のDAC/ADC回路144において、DAC42に入力される初期のデジタルデータ(検出用電圧Vdacを規定するためのデジタルデータ)と定義し、当該デジタルデータnが10ビットの場合、dは1〜1023のうち上記(12)式の条件を満たす任意の値を選択する。また、ΔVはデジタルデータのビット幅(1ビットに対応する電圧幅)であり、上記デジタルデータnが10ビットの場合、次の(13)式のように表される。
Figure 2011154348
そして、上記(11)式において、データライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))、該データライン電圧Vdの収束値V−Vth、及び、電流増幅率βと容量成分の総和Cからなるパラメータβ/Cを、それぞれ次の(14)、(15)式のように定義する。ここで、緩和時間tにおけるデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas (t))に対するADC43のデジタル出力(検出データ)をnmeas(t)と定義し、しきい値電圧Vthのデジタルデータをnthと定義する。
Figure 2011154348
Figure 2011154348
そして、(14)、(15)式に示した定義に基づいて、上記(11)式を、データドライバ140のDAC/ADC回路144において、DAC42に入力される実際のデジタルデータ(画像データ)nと、ADC43によりアナログ−デジタル変換されて実際に出力されるデジタルデータ(検出データ)nmeas(t)との関係に置き換えると、次の(16)式のように表すことができる。
Figure 2011154348
上記(15)、(16)式において、ξはアナログ値におけるパラメータβ/Cのデジタル表現であり、ξ・tは無次元になる。ここで、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthに変動(Vthシフト)が生じていない初期のしきい値電圧Vthを1V程度とする。このとき、ξ・t・(n−nth)≫1の条件を満たすように、異なる2つの緩和時間t=t、tを設定することにより、トランジスタTr13のしきい値電圧変動に応じた補償電圧成分(オフセット電圧)Voffset(t)は、次の(17)式のように表すことができる。
Figure 2011154348
上記(17)式において、n、nは、各々(16)式において緩和時間tをt、tに設定した場合に、ADC43から出力されるデジタルデータ(検出データ)nmeas (t)、nmeas(t)である。そして、上記(16)、(17)式に基づいて、トランジスタのしきい値電圧Vthのデジタルデータnthは、緩和時間t=tにおいてADC43から出力されるデジタルデータnmeas(t)を用いて、次の(18)式のように表すことできる。また、オフセット電圧Voffsetのデジタルデータdigital Voffsetは、次の(19)式のように表すことができる。(18)、(19)式において、<ξ>は、パラメータβ/Cのデジタル値であるξの全画素平均値である。ここで、<ξ>は、小数点以下を考慮しないこととする。
Figure 2011154348
Figure 2011154348
したがって、上記(18)式によれば、しきい値電圧Vthを補正するためのデジタルデータ(補正データ)であるnthを全画素分求めることができる。
また、電流増幅率βのばらつきは、図9に示した過渡曲線において、緩和時間tをtに設定した場合にADC43から出力されるデジタルデータ(検出データ)nmeas(t)に基づいて、上記(16)式をξについて解くことにより、次の(20)式のように表すことができる。ここで、tは上記(17)、(18)式において用いられるt、t、tに比較して十分短い時間に設定される。
Figure 2011154348
上記(20)式において、ξについて着目して、各データラインLdの容量成分の総和Cが同等になるように表示パネル(発光パネル)を設計し、さらに、上記(13)式に示したように、デジタルデータのビット幅ΔVを予め決定しておくことにより、ξを定義する(15)式のΔV及びCは定数となる。
そして、ξ及びβの所望の設定値を、それぞれξtyp及びβtypとすると、表示パネル110内の各画素駆動回路DCのξのばらつきを補正するための乗算補正値Δξ、すなわち、電流増幅率βのばらつきを補正するためのデジタルデータ(補正データ)Δβは、ばらつきの2乗項を無視すれば、次の(21)式のように定義することができる。
Figure 2011154348
したがって、画素駆動回路DCのしきい値電圧Vthの変動を補正するための補正データnth(第1の特性パラメータ)、及び、電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβ(第2の特性パラメータ)は、上記(18)、(21)式に基づいて、上述した一連のオートゼロ法における緩和時間tを変えてデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))を複数回検出することによって求めることができる。
上記(18)式により算出された補正データnthは、後述する表示動作において、本実施形態に係る表示装置100の外部から入力される画像データnに対して、電流増幅率βのばらつき補正(Δβ乗算補正)としきい値電圧Vthの変動補正(nth加算補正)を施して補正画像データnd_compを生成する際に用いられる。これにより、データドライバ140から補正画像データnd_compに応じたアナログ電圧値の階調電圧VdataがデータラインLdを介して各画素PIXに供給されるので、各画素PIXの有機EL素子OELを、電流増幅率βのばらつきや駆動トランジスタのしきい値電圧Vthの変動の影響を受けることなく、所望の輝度階調で発光動作することができ、良好かつ均一な発光状態を実現する
ことができる。
次いで、上述した一連のオートゼロ法において、有機EL素子OELのカソード(共通電極Ec)に印加されるカソード電圧ELVSSについて説明する。
具体的には、上述した一連のオートゼロ法において、各画素PIX(画素駆動回路DC)のトランジスタTr13のしきい値電圧Vth及び電流増幅率βを算出するために検出されるデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))への、カソード電圧ELVSSの影響について具体的に検証する。
図10は、本実施形態に係わる特性パラメータ取得動作(オートゼロ法)における有機EL素子のカソードからのリーク現象を説明するための図である。
上述したオートゼロ法を用いた特性パラメータ取得動作においては、データラインLdに検出用電圧Vdacを印加する際に、有機EL素子OELのカソード(共通電極Ec)に、有機EL素子OELが発光動作する程度の順バイアス電圧、及び、後述する補正動作に影響を及ぼすほどの電流リークを伴う逆バイアス電圧の、いずれにも該当しない電圧値(又は、電圧範囲)のカソード電圧ELVSSが印加されることを説明した。
ここでは、まず、図10に示すように、カソード電圧ELVSSとして、図7に示した画像データの書込時と同様に、有機EL素子OELが発光動作しない電圧値であり、かつ、電源電圧DVSSと同一の電圧値である接地電位GNDを共通電極Ecに印加して、有機EL素子OELに逆バイアス電圧を印加した場合の画素駆動回路DCの挙動について説明する。
この場合、図10に示すように、電源ラインLaに印加された電源電圧DVSS(接地電位GND)と、データラインLdに印加された検出用電圧Vdacとの間の電位差に応じて、トランジスタTr13にドレイン電流Idが流れるとともに、有機EL素子OELのカソード(共通電極Ec)に印加されたカソード電圧ELVSS(接地電位GND)と、データラインLdに印加された検出用電圧Vdacとの間の電位差に応じて、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流Ilkが流れる。
このとき、各有機EL素子OELにおける逆バイアス電圧の印加時の電流特性の影響(具体的には、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流Ilkの電流値)が微小で、かつ、均一である場合には、検出されたデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))は、実質的に各画素PIXのトランジスタTr13のしきい値電圧Vthや電流増幅率βに密接に対応(関連)した電圧値を示す。
しかしながら、有機EL素子OELは、素子構造や製造プロセス、駆動履歴(発光履歴)等に起因して素子特性の変化やバラツキが生じることは避けられない。そのため、各有機EL素子OELにおける逆バイアス電圧の印加時の電流特性にバラツキが生じ、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流Ilkの電流値が比較的大きい有機EL素子OELが存在すると、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流による電圧成分が検出電圧Vmeas(t)に含まれ、かつ、その電圧成分が不均一であることにより、検出電圧Vmeas(t)とトランジスタTr13のしきい値電圧Vth及び各画素PIXの電流増幅率βとの関連性が大きく損なわれることになる。すなわち、検出電圧Vmeas(t)からは、有機EL素子OELにおけるリーク電流Ilkによる電圧成分と、トランジスタTr13に流れるドレイン電流Idによる電圧成分とを、区別(判別)することができない。
このような状態で取得した各画素PIXの特性パラメータに基づいて、後述するような画像データの補正動作を行うと、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流Ilkがある場合、検出電圧Vmeas(t)にこのリーク電流の成分が含まれてしまうため、見かけ上、トランジスタTr13の電流駆動能力(すなわち、電流増幅率β)が大きく判断されることになる。そのため、補正された画像データに基づいて発光動作を行う際に、トランジスタTr13により生成される発光駆動電流Iemの電流値が、本来のトランジスタTr13の特性に基づく電流値よりも小さく設定されることになる。これにより、リーク電流Ilkが生じた画素PIX、又は、リーク電流Ilkの電流値が大きい画素PIXは、補正動作により発光輝度が低下することになるので、輝度ムラが強調されることになり、表示画質の劣化を招く可能性がある。
これに対し、本実施形態は、各画素PIXの上記特性パラメータの取得において、上述したような、有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流Ilkの影響を排除することができるようにしたものである。
<第1の手法>
まず、上記補正データΔβ(第2の特性パラメータ)を取得する特性パラメータ取得動作に適用される、有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を排除するための第1の手法について、図面を参照して具体的に説明する。この第1の手法においては、まず、補正データΔβを取得するための特性パラメータ取得動作に先立って、オートゼロ法を用いて、有機EL素子OELに印加するカソード電圧ELVSSの電圧値を設定するための処理を実行する(カソード電圧取得動作)。これにより各画素PIXの電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβを取得するための特性パラメータ取得動作時に適用するカソード電圧ELVSSの電圧値を取得する。その後、カソード電圧ELVSSをカソード電圧取得動作により取得した電圧値に設定した状態で、上述した一連のオートゼロ法を用いた特性パラメータ取得動作を実行する。これにより、有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を排除して、各画素PIXのトランジスタTr13本来の電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβを取得することができる。
このカソード電圧取得動作及び特性パラメータ取得動作からなる一連の処理動作を含む第1の手法は、主に、例えば表示装置の工場出荷時等の素子特性(発光特性、駆動特性、電流特性等を含む)の経時劣化が生じていない初期状態に実行される。
図11は、本実施形態に係る特性パラメータ取得動作(補正データΔβの取得動作)に適用される第1の手法における処理動作を説明するためのフローチャートである。図12は、図11に示した第1の手法における処理動作を説明するための、カソード電圧ELVSSを変えたときのデータライン電圧の変化(過渡曲線)の一例を示す図である。
第1の手法における処理動作は、図11に示すように、まず、ステップS101において、カソード電圧取得動作のための特定の緩和時間tで、上述したオートゼロ法を用いてデータライン電圧Vdの検出動作を実行する。すなわち、選択状態に設定された画素PIXに接続されたデータラインLdに所定の検出用電圧Vdacを印加する。このとき、当該画素PIXの有機EL素子OELのカソードには、カソード電圧ELVSSの初期値として、例えば電源電圧DVSSと同一の電圧である接地電位GNDが印加される。そして、当該データラインLdをハイインピーダンス(HZ)状態にして、緩和時間tだけデータラインLdの電位を自然緩和させた後、データライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(tc))に応じた、デジタルデータからなる検出データnmeas(tc)を取得する。このような検出データnmeas(tc)の取得動作を、表示パネル11の全ての画素PIXについて実行する。ここで、第1の処理動作に適用される緩和時間tは、上記(11)、(12)式に基づいて、次の(22)式に示すような関係を有する値に設定される。
Figure 2011154348
次いで、ステップS102において、全画素PIXについて取得された検出データnmeas(tc)の度数分布から、その平均値(又はピーク値)、又は、最大値、あるいは平均値と最大値の間の特定検出データnmeas_m(tc)を抽出する。ここで、検出データnmeas(tc)の度数分布は、全画素PIXのうち、極一部の画素PIXのみが、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を大きく受けるが、その他のほとんどの画素PIXではその影響が比較的小さいので、極めて狭い検出データの範囲(すなわち電圧範囲)に度数が集中する。このため、特定検出データnmeas_m(tc)は、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を殆ど受けていない値となる。
次いで、ステップS103において、上記ステップS102により抽出された特定検出データnmeas_m(tc)を図6に示したカソード電圧制御回路150に入力することにより、D/Aコンバータ151により、当該デジタル値からなる特定検出データnmeas_m(tc)がアナログ信号電圧に変換され、さらに、フォロワアンプ152により、所定の電圧レベルに増幅されて共通電極Ecに印加される。これにより、カソード電圧ELVSSの電圧が上記の特定検出データnmeas_m(tc)に対応する電圧値を有する、負極性の電圧レベルに設定される。すなわち、カソード電圧ELVSSの電圧は、上記の検出電圧Vmeas(tc)と同じ極性を有し、電源ラインLaと共通電極Ecの間の電位差の絶対値が、電源ラインLaとデータラインLdのデータドライバ140側の一端との間の電位差の絶対値の平均値、又は、最大値、あるいは平均値と最大値の間となる値に設定されている。
次いで、ステップS104において、上述したオートゼロ法を用いた特性パラメータ取得動作に基づいて、各画素PIXの特性パラメータ(少なくとも、電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβ)を取得する。すなわち、選択状態に設定された画素PIXに接続されたデータラインLdに所定の検出用電圧Vdacを印加する。このとき、当該画素PIXの有機EL素子OELのカソードには、上述したステップS102により抽出された特定検出データnmeas_m(tc)に対応する電圧が印加される。これにより、データライン電圧Vdを検出する際に、各画素PIXの有機EL素子OELには、殆ど逆バイアス電圧が印加されないことになる。その後、当該データラインLdをハイインピーダンス(HZ)状態にして、所定の緩和時間tでデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t3))を検出して、検出データnmeas(t3)を取得する動作を実行する。このようにして取得された検出データnmeas(t3)を用いて、上記(11)〜(21)式に基づいて、各画素PIXの特性パラメータ(補正データΔβ)が算出される。
ここで、図11に示したような第1の手法における処理動作を実行した場合において、カソード電圧ELVSSを変えたときのデータライン電圧Vdの変化について、図12を参照して説明する。図12は、特性パラメータ取得動作において、検出用電圧Vdacとして例えば−8.3VをデータラインLdに印加した後、ハイインピーダンス状態にした場合のデータライン電圧Vdの変化を示す過渡曲線である。ここで、図12に示すデータライン電圧測定期間は上記の緩和時間tに対応するものである。
図12において点線で示した曲線SPA0は、画素PIXの有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流がない状態のデータライン電圧Vdの変化(理想値)を示す。すなわち、曲線SPA0は、図9に示した過渡曲線に対応する。この場合のデータライン電圧Vdは、図12に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから徐々に上昇して、概ね2.0msecが経過した時点で、トランジスタTr13のドレイン側の電圧(電源ラインLaの電源電圧DVSS(=V=GND))からトランジスタTr13のしきい値電圧Vth分を差し引いた電圧(V−Vth;例えば概ね−2.2V)に収束する(自然緩和)。ここで、このような自然緩和により、データライン電圧Vdが収束する電圧値は、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthにほぼ等しい。
一方、図12において細線で示した曲線SPA1は、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があるときに、有機EL素子OELのカソードに接地電位GND(=0V)からなるカソード電圧ELVSSを印加した場合のデータライン電圧Vdの変化を示す。すなわち、曲線SPA1は、有機EL素子OELに概ね−8.3Vの逆バイアス電圧が印加された場合の過渡曲線を示している。この場合のデータライン電圧Vdは、図12に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから徐々に上昇し、曲線SPA0における収束電圧(≒しきい値電圧Vth)よりも高い特定の電圧に収束する傾向を示す。具体的には、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthに関わるドレイン電流Idに加え、有機EL素子OELに印加される逆バイアス電圧に伴うリーク電流IlkがデータラインLdに流れるため、データライン電圧Vdは、曲線SPA0における収束電圧よりもリーク電流Ilkに起因する電圧成分だけ高い電圧に収束する。なお、図12において、カソード電圧ELVSSを接地電位GND(=0V)に設定した場合のリーク電流Ilkは10A/m2であった。上記のステップS101において検出されるデータライン電圧Vdは、上記の逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流がないとき(曲線SPA0)のデータライン電圧Vdと、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があるとき(曲線SPA1)のデータライン電圧Vdとを含むものとなる。そして、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があるときのデータライン電圧Vdの電圧値の絶対値は、リーク電流がないときのデータライン電圧Vdの電圧値の絶対値より小さくなる。
一方、図12において太線で示した曲線SPA2は、第1の手法に対応したものである。すなわち、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があるときに、有機EL素子OELのカソードに−2Vのカソード電圧ELVSSを印加した場合のデータライン電圧Vdの変化を示す。ここで、カソード電圧ELVSSに設定される−2Vは、上記ステップS102で抽出された特定検出データnmeas_m(tc)に対応する電圧値である。すなわち、曲線SPA2は、有機EL素子OELに概ね−6.3Vの逆バイアス電圧が印加された場合の過渡曲線を示している。この場合のデータライン電圧Vdは、図12に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから急峻に上昇し、曲線SPA0における収束電圧(≒しきい値電圧Vth)と略同等の電圧に収束する傾向を示す。すなわち、カソード電圧ELVSSを、特定検出データnmeas_m(tc)に対応する値を有する−2Vに設定することにより、データライン電圧Vdを検出する際に、各画素PIXの有機EL素子OELに殆ど逆バイアス電圧が印加されなくなるため、データライン電圧Vdへのリーク電流Ilkの影響を排除することができるのである。
図13は、本実施形態に係る特性パラメータ取得動作(補正データΔβの取得動作)を含む第1の手法における処理動作の概略を示すフローチャートである。図14は、図13に示した第1の手法における処理動作でのデータライン電圧の変化(過渡曲線)の一例を示す図である。ここで、上述した説明と同等の処理動作や電圧変化については、その説明を簡略化する。
第1の手法における処理動作は、図13に示すように、まず、ステップS201において、電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβを取得するための、通常の特性パラメータ取得動作と同様に、上述の緩和時間tと同等の緩和時間tで、オートゼロ法を用いてデータライン電圧Vdの検出動作を実行する。すなわち、選択状態に設定された画素PIXに接続されたデータラインLdに所定の検出用電圧Vdacを印加する。このとき、当該画素PIXの有機EL素子OELのカソードには、カソード電圧ELVSSとして、例えば電源電圧DVSSと同一の電圧である接地電位GNDを、初期電圧として印加する。なお、この電圧ELVSSの初期電圧は、電源電圧DVSSと同電位の電圧に限るものではなく、電圧ELVSSが電源電圧DVSSより低い電位を有し、電源電圧DVSSと電圧ELVSSとの電位差が、有機EL素子OELが発光を開始する発光閾値電圧より小さい値となる電圧値に設定されているものであってもよい。そして、当該データラインLdをハイインピーダンス(HZ)状態にして、緩和時間tだけデータラインLdの電位を自然緩和させた後、データライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t))に応じた、デジタルデータからなる検出データnmeas(t)を取得する。このような検出データnmeas(t)の取得動作を、表示パネル11の全ての画素PIXについて実行する。
次いで、ステップS202において、全画素PIXについて取得された検出データnmeas(td)の度数分布から、その平均値(ピーク値)、又は、最大値、あるいは平均値と最大値の間の特定検出データnmeas_m(td)を抽出する。ここで、検出データnmeas(td)の度数分布(検出電圧Vmeas(t)のデジタル値に対する頻度;ヒストグラム)は、極一部の画素PIXは、素子特性のばらつきにより逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を大きく受け、上記分布が集中するデジタル値の範囲よりも低い電圧領域に分布する傾向を示すが、ほとんどの画素PIXが極めて狭いデジタル値の範囲(すなわち電圧範囲)に集中する傾向を示すため、特定検出データnmeas_m(td)は逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を殆ど受けていない値となる。
次いで、ステップS203において、上記ステップS202により抽出された特定検出データnmeas_m(td)に対応する電圧値をカソード電圧ELVSSに設定する。
次いで、ステップS204において、上述したオートゼロ法を用いた特性パラメータ取得動作に基づいて、緩和時間を上述の緩和時間t3に設定して、各画素PIXの電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβを取得する特性パラメータ取得動作を実行する。すなわち、選択状態に設定された画素PIXに接続されたデータラインLdに所定の検出用電圧Vdacを印加する。このとき、当該画素PIXの有機EL素子OELのカソードには、上述したステップS202により抽出された特定検出データnmeas_m(td)に対応する電圧が印加される。その後、当該データラインLdをハイインピーダンス(HZ)状態にして、所定の緩和時間tでデータライン電圧Vd(検出電圧Vmeas(t3))を検出して、検出データnmeas(t3)を取得する動作を実行する。このようにして取得された検出データnmeas(t3)を用いて、上記(11)〜(21)式に基づいて、各画素PIXの特性パラメータ(補正データΔβ)が算出される。このような補正データΔβの取得処理は、図5に示したコントローラ160の補正データ取得機能回路166において実行される。
ここで、図13に示したような第1の手法における処理動作を実行した場合の、データライン電圧Vdの変化について、図14を参照して説明する。図14は、特性パラメータ取得動作において、検出用電圧Vdacとして例えば−4.7VをデータラインLdに印加した後、ハイインピーダンス状態にした場合のデータライン電圧Vdの変化を示す過渡曲線である。ここで、図14に示すデータライン電圧測定期間は上記の緩和時間t3に対応するものである。
図14において点線で示した曲線SPB0は、図12に示した曲線SPA0と同様に、画素PIXの有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流がない状態のデータライン電圧Vdの変化(理想値)を示す。この場合のデータライン電圧Vdは、図14に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから徐々に上昇して、概ね0.33msecが経過した時点で、経時変化したトランジスタTr13のしきい値電圧Vthにほぼ等しい電圧(例えば−3.1V)に収束する(自然緩和)。
一方、図14において太線で示した曲線SPB2は、第1の処理動作に対応したものである。すなわち、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があるときに、有機EL素子OELのカソードに−3Vのカソード電圧ELVSSを印加した場合のデータライン電圧Vdの変化を示す。ここで、カソード電圧ELVSSに設定される−3Vは、上記ステップS202により抽出された特定検出データnmeas_m(td)に対応する電圧値である。すなわち、曲線SPB2は、有機EL素子OELに概ね−1.7Vの逆バイアス電圧が印加された場合の過渡曲線を示している。なお、図14において、有機EL素子OELのリーク電流Ilkは、カソード電圧ELVSSを接地電位GND(=0V)に設定した場合に10A/mであった。この場合のデータライン電圧Vdは、図14に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから急峻に上昇し、曲線SPB0における収束電圧(≒しきい値電圧Vth)と略同等の電圧に収束する傾向を示す。すなわち、カソード電圧ELVSSを、上述した特定検出データnmeas_m(td)に対応する電圧値である−3Vに設定することにより、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があっても、その影響を排除している。
図14において細線で示した曲線SPB1は、比較のために示したものであり、図12に示した曲線SPA1と同様に、有機EL素子OELのカソードに接地電位GND(=0V)からなるカソード電圧ELVSSを印加した場合のデータライン電圧Vdの変化を示している。すなわち、曲線SPB1は、有機EL素子OELに概ね−4.7Vの逆バイアス電圧が印加された場合の過渡曲線を示している。この場合のデータライン電圧Vdは、図14に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから急峻に上昇し、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響により、曲線SPB0における収束電圧(≒しきい値電圧Vth)よりも高い特定の電圧に収束する傾向を示す。本実施形態においては、このような有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を排除することができる。
すなわち、上述したように、図12、図14は、オートゼロ法を用いてデータライン電圧Vdを検出する際の、緩和時間に対するカソード電位依存性を表している。そして、このカソード電位依存性から、有機EL素子OELにおける逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流Ilkが大きいほど、データライン電圧Vdはカソード電圧ELVSSに向かって漸近する傾向を示す。また、この場合、リーク電流Ilkが大きいほど、データライン電圧Vdは早く収束する傾向を示す。
したがって、画像データの補正動作時(特に、電流増幅率βのばらつき補正時)に、各画素PIXの有機EL素子OELに印加するカソード電圧ELVSSを、絶対値がトランジスタTr13のしきい値電圧Vthの平均値、又は、最大値、あるいは平均値と最大値の間の値を有する、負極性の電圧レベルに設定することにより、データライン電圧Vdを取得する際に、各画素PIXの有機EL素子OELには、殆ど逆バイアス電圧が印加されなくなる。これにより、リーク電流の影響を排除して、適切な画像データの補正を実現することができる。
具体的には、ステップS204の特性パラメータ取得動作において、ステップS202において抽出された特定検出データnmeas_m(td)に対応する電圧値をカソード電圧ELVSSに設定した場合、全画素PIXについて取得された検出データnmeas(t3)の度数分布は、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthに関連する、極めて狭いデジタル値の範囲に略全てのデータが集中する傾向を示す。これは、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流に起因する分布が排除されることを意味する。
そこで、本実施形態に係る補正データΔβを取得するための特性パラメータ取得動作を含む第1の手法においては、カソード電圧ELVSSの電圧を、当該特性パラメータ取得動作に先立って(事前に)実行されるカソード電圧取得動作により抽出された特定検出データnmeas_m(td)に対応する電圧値に設定する。これにより、各画素PIXの有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を排除して、画像データを適切に補正することができる。こうして取得した全画素PIXの検出データnmeas(t)の度数分布は、有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を受けた異常値が排除されたものとなるが、これは、カソード電圧取得動作において取得された検出データnmeas(t)から有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を受けた異常値を除いたものと概ね同じとなる。しかし、このようにした場合でも、例えば(駆動制御素子)Tr13の特性が異常である場合には、それに対応する異常値を有する検出データnmeas(t)は除かれることはない。したがって、本実施形態によれば、有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を受けずに、(駆動制御素子)Tr13の特性が正常であるか否かを正確に判別することもできる。
<第2の手法>
次に、上記トランジスタTr13のしきい値電圧Vthの変動を補正するための補正データnth(第1の特性パラメータ)を取得する特性パラメータ取得動作に適用される、有機EL素子OELの逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流の影響を排除する第2の手法について、図面を参照して具体的に説明する。この第2の手法を適用した特性パラメータ取得動作は、表示装置の工場出荷時等の素子特性の経時劣化が生じていない初期状態、及び、表示装置の動作時間が経過して、駆動制御素子のしきい値電圧Vthが経時劣化によって変動したような、経時状態において実行される。
補正データnthを取得するための、この第2の手法を適用した特性パラメータ取得動作においては、上述したオートゼロ法においてデータライン電圧Vdの検出動作を実行する際に、各画素PIXの有機EL素子OELのカソードに、データラインLdに印加される検出用電圧Vdacと同等の電圧値のカソード電圧ELVSSが印加される。
また、図9を用いて説明したオートゼロ法の基本的な考え方においては、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthの変動を補正するための補正データnthを取得する手法として、データラインLdに検出用電圧Vdacを印加し、自然緩和によりデータライン電圧Vdが収束するまでの緩和時間t(=t、t、t)が経過した後に、検出電圧Vmeas(t)を測定する。そのため、上述したオートゼロ法においては、データライン電圧Vdの自然緩和のためにある程度の時間を必要としていた。これに対し、この第2の手法を適用した特性パラメータ取得動作は、上記補正データnthを取得する際に、自然緩和によりデータライン電圧Vdが収束するより前のデータライン電圧Vdを取得し、取得したデータライン電圧Vdに基づいて補正データnthを取得することにより、リーク電流の影響を排除することに加え、検出電圧Vmeas(t)の測定動作に係る所要時間を短縮することができるものである。
図15は、特性パラメータ取得動作(補正データnthの取得動作)に適用される第2の手法を説明するための、カソード電圧ELVSSを変えたときのデータライン電圧の変化の一例を示す図(過渡曲線)である。図15(a)は、緩和時間tが0.00〜1.00msecの範囲におけるデータライン電圧の変化を示し、図15(b)は、図15(a)に示した過渡曲線のうち、緩和時間tが0.00〜0.05msecの範囲におけるデータライン電圧の変化を示す。ここでは、特性パラメータ取得動作において、検出用電圧Vdacとして例えば−5.5VをデータラインLdに印加した場合のデータライン電圧Vdの変化を示す。
図15(a)において点線で示した曲線SPC0は、図12に示した曲線SPA0及び図14に示した曲線SPB0と同様に、画素PIXの有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流がない状態のデータライン電圧Vdの変化(理想値)を示す。
一方、図15(a)において細線で示した曲線SPC1は、図12に示した曲線SPA1及び図14に示した曲線SPB1と同様に、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があるときに、有機EL素子OELのカソードに接地電位GND(=0V)からなるカソード電圧ELVSSを印加した場合のデータライン電圧Vdの変化を示す。すなわち、曲線SPC1は、有機EL素子OELに概ね−5.5Vの逆バイアス電圧が印加された場合の過渡曲線を示している。この場合のデータライン電圧Vdは、図15(a)に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから急峻に上昇し、常に曲線SPC0における過渡曲線よりも高い電圧で変化する傾向を示した。
これに対して、図15(a)において太線で示した曲線SPC2は、第2の手法に対応したものである。すなわち、有機EL素子OELに逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流があるときに、有機EL素子OELのカソードに、データラインLdに印加される検出用電圧Vdacと同電位のカソード電圧ELVSSを印加した場合のデータライン電圧Vdの変化を示す。すなわち、曲線SPC2は、データラインLdに検出用電圧Vdacを印加した直後の時点において有機EL素子OELの両端の電位差(バイアス)がゼロに設定されて、リーク電流が流れない状態にしたときの過渡曲線を示している。この場合のデータライン電圧Vdは、図15(a)に示すように、時間の経過とともに検出用電圧Vdacから急峻に上昇し、常に曲線SPC0における過渡曲線よりも低い電圧で変化するとともに、曲線SPC0よりも短い緩和時間で特定の電圧に収束する傾向を示した。このとき、カソード電圧ELVSSが検出用電圧Vdacと同電位に設定されているため、データラインLdに検出用電圧Vdacを印加した直後の時点においては、上記のように有機EL素子OELの両端の電位差はゼロとなっている。しかし、緩和時間の経過とともにデータラインLdの電位は上昇していき、接点N12の電位も上昇していく。そのため、緩和時間の経過とともに有機EL素子OELのアノードの電位がカソードの電位より高くなっていく。しかしながら、後述するように、この第2の処理動作においては、データラインLdの電圧を検出する緩和時間を、1〜50μsec程度の短い時間に設定している。このため、この緩和時間が経過した時点での有機EL素子OELの両端間の順バイアス電圧は0.1V程度である。そして、この状態では有機EL素子OELには順方向電流は殆ど流れないため、データラインLd電圧の検出に対して、有機EL素子OELの両端間に順バイアス電圧が印加されることの影響は無視できるものである。
次いで、図15(a)に示した過渡曲線において、データラインLdに所定の検出用電圧Vdacを印加した後、ハイインピーダンス(HZ)状態に設定した直後のデータライン電圧Vdの変化について、図15(b)を用いて詳しく検証する。図15(b)に示すように、例えば0.00〜概ね0.02msec(20μsec)の緩和時間におけるデータライン電圧Vdの変化(曲線SPC2)は、リーク電流が生じていない状態における理想値を示す曲線SPC0に略一致した挙動を示すことがわかる。さらに、曲線SPC2とSPC0について、緩和時間0.05msec(50μsec)後のデータライン電圧Vdの電圧値を比較した場合であっても、その電圧差は0.01V(10mV)程度の差異しか生じず、その挙動は極めて近似していることがわかる。ここで、DAC/ADC回路144のADC43(j)が例えば8ビット構成である場合、10V振幅での1ビット幅は10V/256であって、39mVである。上記の電圧差がこの1ビット幅の電圧より小さければデジタル変換後のデジタルデータは同じであることから、上記の緩和時間としては、上記の電圧差がこの1ビット幅の電圧より小さくなる時間とすればよい。このことから、緩和時間を0.05msec(50μsec)程度までの時間に設定した場合には、カソード電圧ELVSSを、データラインLdに印加される検出用電圧Vdacと同一の電圧値に設定することにより、データライン電圧Vdへのリーク電流Ilkの影響を排除することができる。
具体的には、有機EL素子OELのカソードに、データラインLdに印加される検出用電圧Vdacと同一の電圧値のカソード電圧ELVSSを印加するとともに、検出用電圧Vdacを印加してハイインピーダンス(HZ)状態に設定した直後のデータライン電圧Vdの挙動(曲線SPC2の初期挙動)は、(23)式のように定義することにより、次の(24)式で表すことができる。ここで、(23)式においては、図10に示した有機EL素子OELのカソードからアノード及びデータラインLd方向に流れるリーク電流Ilkを、有機EL素子OELの抵抗Rを用いて表した。また、(24)式においては、曲線SPC2とSPC0のデータライン電圧Vdの挙動が略一致又は近似する範囲の緩和時間tを便宜的にtと表記した。
Figure 2011154348
Figure 2011154348
(24)式において、σ項は、リーク電流が10A/m2程度ある場合であっても、上述したように緩和時間tが0.05msec(50μsec)程度までの範囲であれば無視することができる程度に小さい。よって、緩和時間tが0.05msec(50μsec)程度までの範囲では、(24)式は、次の(25)式のような直線として表すことができる。ここで、図15(b)に示した太点線で示した特性線SPC3は、(25)式の挙動を示す直線であり、リーク電流が生じていない状態における理想値を示す曲線SPC0に極めて近似している。
Figure 2011154348
上記(25)式において、電圧V及び検出用電圧Vdacは、予め電圧値が設定されており、また、パラメータβ/Cは、初期状態において測定可能な既知の値である。したがって、上記(25)式を用いて、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthを求めることにより、仮に当該しきい値電圧Vthが変動を生じた後であっても、有機EL素子OELのリーク電流の影響をほとんど受けることなく、かつ、上述したオートゼロ法の基本手法に比較して極めて短い緩和時間(概ね50μsec程度)で正確なしきい値電圧Vthを測定することができる。
そして、補正データnthは、次の(26)式のように定義することにより、(20)式及び上記(25)式に基づいて、平方根関数(sqrt関数)を用いた(27)式で表すことができる。これにより、上述したオートゼロ法の基本手法に示した(18)式に替えて、(27)式を用いて補正データnthを算出することができる。このような補正データnthの取得処理は、図5に示したコントローラ160の補正データ取得機能回路166及びVth補正データ生成回路167において実行される。
Figure 2011154348
Figure 2011154348
次に、上記の第1及び第2の手法に係わる特性パラメータ取得動作について、図5に示した装置構成に関連付けて説明する。ここで、第1の手法において実行されるカソード電圧取得動作は、特性パラメータ取得動作と略同等の処理手順を有するものであるので、以下の説明においては、特性パラメータ取得動作を中心に具体的に説明する。
特性パラメータ取得動作においては、各画素PIXの駆動トランジスタであるトランジスタTr13におけるしきい値電圧Vthの変動を補正するための補正データnthと、各画素PIXにおける電流増幅率βのばらつきを補正するための補正データΔβを取得する。
図16は、本実施形態に係る表示装置における特性パラメータ取得動作を示すタイミングチャートである。図17は、本実施形態に係る表示装置における検出用電圧印加動作を示す動作概念図であり、図18は、本実施形態に係る表示装置における自然緩和動作を示す動作概念図であり、図19は、本実施形態に係る表示装置における電圧検出動作を示す動作概念図であり、図20は、本実施形態に係る表示装置における検出データ送出動作を示す動作概念図である。ここで、図17〜図20おいては、データドライバ140の構成として、図示の都合上、シフトレジスタ回路141を省略して示す。また、図21は、本実施形態に係る表示装置における補正データ算出動作を示す機能ブロック図である。
本実施形態に係る特性パラメータ(補正データnth、Δβ)取得動作においては、図16に示すように、所定の特性パラメータ取得期間Tcpr内に、各行の画素PIXごとに、検出用電圧印加期間T101と、緩和期間T102と、電圧検出期間T103と、検出データ送出期間T104と、が含まれるように設定されている。ここで、緩和期間T102は、上述した緩和時間tに対応し、図16においては、図示の都合上、緩和時間tを特定の時間に設定した場合について示した。ここで、緩和時間tは、上述したように、補正データΔβを取得するために事前に実行されるカソード電圧取得動作においては時間tdに設定され、また、補正データΔβを取得するための特性パラメータ取得動作においては時間tに設定され、また、補正データnthを取得するための特性パラメータ取得動作においては時間tに設定される。したがって、実際には、例えば緩和期間T102として所定の緩和時間t(=td又はt又はt)を設定した状態で、検出電圧印加動作(検出用電圧印加期間T101)、自然緩和動作(緩和期間T102)、電圧検出動作(電圧検出期間T103)及び検出データ送出動作(検出データ送出期間T104)からなる一連の処理動作が、各補正データnth、Δβの取得動作、及び、カソード電圧の取得動作ごとに個別に実行される。
まず、検出用電圧印加期間T101においては、図16、図17に示すように、特性パラメータ取得動作の対象となっている画素PIX(図では1行目の画素PIX)が選択状態に設定される。すなわち、当該画像PIXが接続された選択ラインLsに対して、選択ドライバ120から選択レベル(ハイレベル;Vgh)の選択信号Sselが印加されるとともに、電源ラインLaに対して、電源ドライバ130からローレベル(非発光レベル;DVSS=接地電位GND)の電源電圧Vsaが印加される。このとき、有機EL素子OELのカソードが接続された共通電極Ecには、補正データΔβを取得するための特性パラメータ取得動作においては、事前に実行されたカソード電圧取得動作により取得された、全画素PIXに対する検出データnmeas(td)の平均値又は最大値、あるいは平均値と最大値の間の値となる特定検出データnmeas_m(td)に対応する電圧値のカソード電圧ELVSSが、カソード電圧制御回路150から印加される。また、補正データnthを取得するための特性パラメータ取得動作においては、後述する検出用電圧Vdacと同一の電圧値のカソード電圧ELVSSが、カソード電圧制御回路150から共通電極Ecに印加される。なお、表示装置の初期状態において実行されるカソード電圧取得動作においては、カソード電圧ELVSSとして接地電位GNDが印加される。
この選択状態において、コントローラ160から供給される切換制御信号S1に基づいて、データドライバ140の出力回路145に設けられたスイッチSW1がオン動作することにより、データラインLd(j)とDAC/ADC144のDAC42(j)が接続される。また、コントローラ160から供給される切換制御信号S2、S3に基づいて、出力回路145に設けられたスイッチSW2がオフ動作するとともに、スイッチSW4の接点Nbに接続されたスイッチSW3がオフ動作する。また、コントローラ160から供給される切換制御信号S4に基づいて、データラッチ回路143に設けられたスイッチSW4は接点Naに接続設定され、切換制御信号S5に基づいて、スイッチSW5は接点Naに接続設定される。
そして、データドライバ140の外部から、所定の電圧値の検出用電圧Vdacを生成するためのデジタルデータnが供給されて、データレジスタ回路142に順次取り込まれ、各列に対応するスイッチSW5を介してデータラッチ41(j)に保持される。その後、データラッチ41(j)に保持されたデジタルデータnはスイッチSW4を介してDAC/ADC回路144のDAC42(j)に入力されてアナログ変換され、検出用電圧Vdacとして各列のデータラインLd(j)に印加される。
ここで、検出用電圧Vdacは、上述したように、上記(12)式の条件を満たす電圧値に設定される。本実施形態においては、電源ドライバ130から印加される電源電圧DVSSが接地電位GNDに設定されていることから、検出用電圧Vdacは負の電圧値に設定される。なお、検出用電圧Vdacを生成するためデジタルデータnは、例えばコントローラ160等に設けられたメモリに予め記憶されている。
これにより、画素PIXを構成する画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11及びTr12がオン動作して、ローレベルの電源電圧Vsa(=GND)がトランジスタTr11を介してトランジスタTr13のゲート端子及びキャパシタCsの一端側(接点N11)に印加される。また、データラインLd(j)に印加された上記検出用電圧Vdacが、トランジスタTr12を介してトランジスタTr13のソース端子及びキャパシタCsの他端側(接点N12)に印加される。
このように、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間(すなわち、キャパシタCsの両端)に、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthよりも大きな電位差が印加されることにより、トランジスタTr13がオン動作して、この電位差(ゲート・ソース間電圧Vgs)に応じたドレイン電流Idが流れる。このとき、トランジスタTr13のドレイン端子の電位(接地電位GND)に対してソース端子の電位(検出用電圧Vdac)は低く設定されているので、ドレインIdは電源電圧ラインLaからトランジスタTr13、接点N12、トランジスタTr12及びデータラインLd(j)を介して、データドライバ140方向に流れる。また、これによりトランジスタのTr13のゲート・ソース端子間に接続されたキャパシタCsの両端には当該ドレイン電流Idに基づく電位差に対応する電圧が充電される。
このとき、カソード電圧取得動作、及び、補正データΔβを取得するための特性パラメータ取得動作においては、有機EL素子OELのアノード(接点N12)には、カソード(共通電極Ec)に印加されるカソード電圧ELVSSよりも低い電圧が印加されているので、有機EL素子OELには電流が流れず発光動作しない。また、補正データnthを取得するための特性パラメータ取得動作においては、有機EL素子OELのアノード(接点N12)には、カソード(共通電極Ec)に印加されるカソード電圧ELVSSと略同等の電圧が印加されているので、有機EL素子OELには電流が流れず発光動作しない。
次いで、上記検出用電圧印加期間T101終了後の緩和期間T102においては、図16、図18に示すように、画素PIXを選択状態に保持した状態で、コントローラ160から供給される切換制御信号S1に基づいて、データドライバ140のスイッチSW1をオフ動作させることにより、データラインLd(j)をデータドライバ140から切り離すとともに、DAC42(j)からの検出用電圧Vdacの出力を停止する。また、上述した検出用電圧印加期間T101と同様に、スイッチSW2、SW3はオフ動作し、スイッチSW4は接点Nbに接続設定され、スイッチSW5は接点Nbに接続設定される。
これにより、トランジスタTr11、Tr12はオン状態を保持するため、画素PIX(画素駆動回路DC)は、データラインLd(j)との電気的な接続状態は保持されるものの、当該データラインLd(j)への電圧の印加が遮断されるので、キャパシタCsの他端側(接点N12)はハイインピーダンス状態に設定される。
この緩和期間T102においては、上述した検出用電圧印加期間T101においてキャパシタCs(トランジスタTr13のゲート・ソース端子間)に充電された電圧によりトランジスタTr13はオン状態を保持することによりドレイン電流Idが流れ続ける。そして、トランジスタTr13のソース端子側(接点N12;キャパシタCsの他端側)の電位がトランジスタTr13のしきい値電圧Vthに近づくように徐々に上昇していく。これにより、図9、図12、図14に示したように、緩和時間tを十分長く設定すると、データラインLd(j)の電位もトランジスタTr13のしきい値電圧Vthに収束するように変化する。ここで、本実施形態においては、上述したように、カソード電圧取得動作、並びに、補正データΔβ及びnthを取得するための特性パラメータ取得動作のいずれにおいても、データライン電圧Vdが収束する以前の、比較的短い時間が経過した時点(タイミングt、t、t)で、後述するようにデータライン電圧Vdを検出するため、緩和期間T102は、図9、図12、図14に示した緩和時間(データライン電圧Vdの収束時点の経過時間)よりも十分短く設定される。
なお、この緩和期間T102においても、有機EL素子OELのアノード(接点N12)の電位は、カソード(共通電極Ec)に印加されるカソード電圧ELVSSよりも低い電圧、又は、カソード電圧ELVSSと略同等の電圧が印加されるので、有機EL素子OELには電流が流れず発光動作しない。
次いで、電圧検出期間T103においては、上記緩和期間T102において上述した所定の緩和時間tが経過した時点で、図16、図19に示すように、画素PIXを選択状態に保持した状態で、コントローラ160から供給される切換制御信号S2に基づいて、データドライバ140のスイッチSW2をオン動作させる。このとき、スイッチSW1、SW3はオフ動作し、スイッチSW4は接点Nbに接続設定され、スイッチSW5は接点Nbに接続設定される。
これにより、データラインLd(j)とDAC/ADC144のADC43(j)が接続されて、緩和期間T102において所定の緩和時間tが経過した時点のデータライン電圧Vdが、スイッチSW2及びバッファ45(j)を介して、ADC43(j)に取り込まれる。ここで、ADC43(j)に取り込まれた、このときのデータライン電圧Vdは、上記(11)式に示した検出電圧Vmeas(t)に相当する。
そして、ADC43(j)に取り込まれた、アナログ信号電圧からなる検出電圧Vmeas(t)は、上記(14)式に基づいて、ADC43(j)においてデジタルデータからなる検出データnmeas(t)に変換されて、スイッチSW5を介してデータラッチ
41(j)に保持される。
次いで、検出データ送出期間T104においては、図16、図20に示すように、画素PIXを非選択状態に設定する。すなわち、選択ラインLsに対して、選択ドライバ120から非選択レベル(ローレベル;Vgl)の選択信号Sselが印加される。この非選択状態において、コントローラ160から供給される切換制御信号S4、S5に基づいて、データドライバ140のデータラッチ41(j)の入力段に設けられたスイッチSW5は接点Ncに接続設定され、データラッチ41(j)の出力段に設けられたスイッチSW4は接点Nbに接続設定される。また、切換制御信号S3に基づいて、スイッチSW3をオン動作させる。このとき、スイッチSW1、S2は切換制御信号S1、S2に基づいてオフ動作する。
これにより、相互に隣接する列のデータラッチ41(j)がスイッチSW4、SW5を介して直列に接続され、スイッチSW3を介して外部メモリ(コントローラ160に設けられたメモリ165)に接続される。そして、コントローラ160から供給されるデータラッチパルス信号LPに基づいて、各列のデータラッチ41(j+1)(図3参照)に保持された検出データnmeas(t)が順次隣接するデータラッチ41(j)に転送される。これにより、1行分の画素PIXの検出データnmeas(t)がシリアルデータとしてコントローラ160に出力され、図21に示すように、コントローラ160に設けられたメモリ165の所定の記憶領域に各画素PIXに対応して記憶される。ここで、各画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr13のしきい値電圧Vthは、各画素PIXにおける駆動履歴(発光履歴)等により変動量が異なり、また、電流増幅率βも各画素PIXにばらつきがあるため、メモリ165には、各画素PIXに固有の検出データnmeas(t)が記憶されることになる。
そして、本実施形態においては、上述したような各行の画素PIXに対する特性パラメータ取得動作(カソード電圧取得動作を含む)を繰り返すことにより、表示パネル110に配列された全画素PIXの検出データnmeas(t)がコントローラ160のメモリ155に記憶される。
なお、上述したカソード電圧取得動作においては、コントローラ160内の演算処理回路により、メモリ165に記憶された全画素PIX分の検出データnmeas(t)の平均値を算出、又は、最大値を抽出した後、当該平均値又は最大値、あるいは平均値と最大値の間の値となる特定検出データnmeas_m(t)をカソード電圧制御回路150に送出する。これにより、カソード電圧制御回路150が、当該検出データnmeas(t)に対応した電圧値のカソード電圧ELVSSを生成し、共通電極Ecを介して各画素PIXに印加する。
次いで、特性パラメータ取得動作においては、メモリ165に記憶された各画素PIXの検出データnmeas(t)に基づいて、各画素PIXのトランジスタ(駆動トランジスタ)Tr13のしきい値電圧Vthを補正するための補正データnth、及び、電流増幅率βを補正するための補正データΔβの算出動作を実行する。
具体的には、図21に示すように、まず、コントローラ160に設けられた補正データ取得機能回路166に、メモリ165に記憶された各画素PIXごとの検出データnmeas (t)が読み出される。そして、補正データ取得機能回路166において、上記(20)、(21)式並びに(23)〜(27)式に基づいて、補正データΔβ、及び、補正データnth(具体的には、補正データnthを規定するVth補正パラメータnoffset及び<ξ>・t0)を算出する。算出された補正データΔβ及びVth補正パラメータnoffset及び<ξ>・t0は、メモリ165の所定の記憶領域に各画素PIXに対応して記憶される。
(表示動作)
次に、本実施形態に係る表示装置の表示動作(発光動作)においては、上記補正データnth、Δβを用いて、画像データを補正し、各画素PIXを所望の輝度階調で発光動作させる。
図22は、本実施形態に係る表示装置における発光動作を示すタイミングチャートである。図23は、本実施形態に係る表示装置における画像データの補正動作を示す機能ブロック図であり、図24は、本実施形態に係る表示装置における補正後の画像データの書込動作を示す動作概念図であり、図25は、本実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。ここで、図24、図25においては、データドライバ140の構成として、図示の都合上、シフトレジスタ回路141を省略して示す。
本実施形態に係る表示動作においては、図22に示すように、各行の画素PIXに対応して所望の画像データを生成して書き込む画像データ書込期間T301と、当該画像データに応じた輝度階調で各画素PIXを発光動作させる画素発光期間T302と、を含むように設定されている。
画像データ書込期間T301においては、補正画像データの生成動作と、各画素PIXへの補正画像データの書込動作と、が実行される。補正画像データの生成動作は、コントローラ160において、デジタルデータからなる所定の画像データnに対して、上述した特性パラメータ取得動作により取得した補正データΔβ及びnthを用いて補正を行い、補正処理した画像データ(補正画像データ)nd_compをデータドライバ140に供給する。
具体的には、図23に示すように、コントローラ160の外部から供給される、RGB各色の輝度階調値を含む画像データnに対して、電圧振幅設定機能回路162において、参照テーブル161を参照することにより、RGBの各色成分に対応する電圧振幅を設定する。次いで、メモリ165に記憶された各画素ごとの補正データΔβが読み出され、乗算機能回路163において、電圧設定された画像データnに対して、読み出した補正データΔβが乗算処理される(n×Δβ)。次いで、メモリ165に記憶された補正データnthを規定するVth補正パラメータnoffset、<ξ>・t、及び、検出データnmeas(t)が読み出される。上記補正データΔβ、Vth補正パラメータnoffset、<ξ>・t及び検出データnmeas(t)を用いて、上記(27)式に基づいて、トランジスタTr13のしきい値電圧Vthを補正する補正データnthが生成される。次いで、加算機能回路164において、上記乗算処理されたデジタルデータ(n×Δβ)に対して、Vth補正データ生成回路167により生成された補正データnthが加算処理される((n×Δβ)+nth)。以上の一連の補正処理を実行することにより、補正画像データnd_compが生成されてデータドライバ140に供給される。
また、各画素PIXへの補正画像データの書込動作は、書込み対象となっている画素PIXを選択状態に設定した状態で、上記補正画像データnd_compに応じた階調電圧Vdataを、データラインLd(j)を介して書き込む。具体的には、図22、図24に示すように、まず、画像PIXが接続された選択ラインLsに対して、選択レベル(ハイレベル;Vgh)の選択信号Sselが印加されるとともに、電源ラインLaに対して、ローレベル(非発光レベル;DVSS=接地電位GND)の電源電圧Vsaが印加される。また、有機EL素子OELのカソードが接続された共通電極Ecには、例えば電源電圧Vsa(=DVSS)と同一の接地電位GNDが、カソード電圧ELVSSとして印加される。
この選択状態において、スイッチSW1をオン動作させ、スイッチSW4及びSW5を接点Nbに接続設定することにより、コントローラ160から供給される補正画像データnd_compが順次データレジスタ回路142に取り込まれ、各列ごとのデータラッチ41(j)に保持される。保持された補正画像データnd_compは、DAC42(j)によりアナログ変換され、階調電圧(第3の電圧)Vdataとして各列のデータラインLd(j)に印加される。ここで、階調電圧Vdataは、上記(14)式に示した定義に基づいて、次の(28)式のように定義される。
Vdata=V1−ΔV(nd_comp−1)) ・・・(28)
これにより、画素PIXを構成する画素駆動回路DCにおいて、トランジスタTr13のゲート端子及びキャパシタCsの一端側(接点N11)にローレベルの電源電圧Vsa(=GND)が印加され、また、トランジスタTr13のソース端子及びキャパシタCsの他端側(接点N12)に上記補正画像データnd_compに対応した階調電圧Vdataが印加される。
したがって、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間に生じた電位差(ゲート・ソース端子間電圧Vgs)に応じたドレイン電流Idが流れ、キャパシタCsの両端には当該ドレイン電流Idに基づく電位差に対応する電圧(≒Vdata)が充電される。このとき、有機EL素子OELのアノード(接点N12)には、カソード(共通電極Ec;接地電位GND)よりも低い電圧(階調電圧Vdata)が印加されているので、有機EL素子OELには電流が流れず発光動作しない。
次いで、画素発光期間T302においては、図22に示すように、各行の画素PIXを非選択状態に設定した状態で、各画素PIXを一斉に発光動作させる。具体的には、図25に示すように、表示パネル110に配列された全画像PIXに接続された選択ラインLsに対して、非選択レベル(ローレベル;Vgl)の選択信号Sselが印加されるとともに、電源ラインLaに対して、ハイレベル(発光レベル;ELVDD>GND)の電源電圧Vsaが印加される。
これにより、各画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11、Tr12がオフ動作して、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間に接続されたキャパシタCsに充電された電圧(≒Vdata;ゲート・ソース端子間電圧Vgs)が保持される。したがって、トランジスタTr13にドレイン電流Idが流れ、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)の電位が、有機EL素子OELのカソード(共通電極Ec)に印加されるカソード電圧ELVSS(=GND)よりも上昇すると、画素駆動回路DCから有機EL素子OELに発光駆動電流Iemが流れる。この発光駆動電流Iemは、上記補正画像データの書込動作においてトランジスタTr13のゲート・ソース端子間に保持された電圧(≒Vdata)の電圧値に基づいて規定されるので、有機EL素子OELは、補正画像データnd_compに応じた輝度階調で発光動作する。
なお、上述した実施形態においては、図22に示したように、表示動作において、特定の行(例えば1行目)の画素PIXへの補正画像データの書込動作の終了後、他の行(2行目以降)の画素PIXへの画像データの書込動作が終了するまでの間、当該行の画素PIXは保持状態に設定される。ここで、保持状態においては、当該行の選択ラインLsに非選択レベルの選択信号Sselを印加して画素PIXを非選択状態にするとともに、電源ラインLaに非発光レベルの電源電圧Vsaを印加して非発光状態に設定される。この保持状態は、図22に示したように、行ごとに設定時間が異なる。また、各行の画素PIXへの補正画像データの書込動作の終了後、直ちに画素PIXを発光動作させる駆動制御を行う場合には、上記保持状態を設定しないものであってもよい。
このように、本実施形態に係る表示装置(画素駆動装置を含む発光装置)及びその駆動制御方法においては、本発明に特有のオートゼロ法を適用し、データライン電圧を取り込み、デジタルデータからなる検出データに変換する一連の特性パラメータ取得動作を、特定のタイミング(緩和時間)で実行する手法を有している。特に、このとき、各画素の有機EL素子のカソード(共通電極)に印加されるカソード電圧を、パラメータに応じて特定の電圧値に設定する(すなわち、切り替える)手法を適用している。これにより、本実施形態によれば、各画素の駆動トランジスタのしきい値電圧の変動、及び、各画素間の電流増幅率のばらつきを補正するパラメータを、各画素における有機EL素子OELの電流特性(特に、逆バイアス電圧の印加に伴うリーク電流)に影響されることなく、短時間で適切に取得して記憶することができる。
したがって、本実施形態によれば、各画素に書き込まれる画像データに対して、各画素のしきい値電圧の変動、及び、電流増幅率のばらつきを補償する補正処理を適切に施すことができるので、各画素の特性変化や特性のばらつきの状態に関わらず、画像データに応じた本来の輝度階調で発光素子(有機EL素子)を発光動作させることができ、良好な発光特性及び均一な画質を有するアクティブ有機EL駆動システムを実現することができる。
したがって、本実施形態によれば、各画素に書き込まれる画像データに対して、各画素のしきい値電圧の変動、及び、電流増幅率のばらつきを補償する補正処理を施すことができるので、各画素の特性変化や特性のばらつきの状態に関わらず、画像データに応じた本来の輝度階調で発光素子(有機EL素子)を発光動作させることができる。また、これにより、電流増幅率のばらつきを補正する補正データを算出する処理と、駆動トランジスタのしきい値電圧の変動を補償する補正データを算出する処理を、単一の補正データ取得機能回路166を備えたコントローラ160における一連のシーケンスにより実行することができるので、補正データの算出処理の内容に応じて個別の構成(機能回路)を設ける必要がなく、表示装置(発光装置)の装置構成を簡素化することができる。
<第2の実施形態>
次に、上述した第1の実施形態における表示装置を電子機器に適用した、第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
上述した第1の実施形態に示したように、有機EL素子OELからなる発光素子を各画素PIXに有する表示パネル110を備える表示装置100は、デジタルカメラ、モバイル型のパーソナルコンピュータ、携帯電話等、種々の電子機器に適用できるものである。
図26は、第1の実施形態に係る表示装置(発光装置)を適用したデジタルカメラの構成例を示す斜視図であり、図27は、第1の実施形態に係る表示装置(発光装置)を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成例を示す斜視図であり、図28は、第1の実施形態に係る表示装置(発光装置)を適用した携帯電話の構成例を示す斜視図である。
図26において、デジタルカメラ200は、本体部201と、レンズ部202と、操作部203と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部204と、シャッターボタン205とを備えている。この場合、表示部204において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
また、図27において、パーソナルコンピュータ210は、本体部211と、キーボード212と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部213とを備えている。この場合でも、表示部213において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
また、図28において、携帯電話220は、操作部221と、受話口222と、送話口223と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部224とを備えている。この場合でも、表示部224において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
なお、上述した実施形態においては、本発明を有機EL素子OELからなる発光素子を各画素PIXに有する表示パネル110を備える表示装置(発光装置)100に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば、有機EL素子OELからなる発光素子を有する複数の画素が一方向に配列された発光素子アレイを備え、感光体ドラムに画像データに応じて発光素子アレイから出射した光を照射して露光する露光装置に適用してもよい。この場合、発光素子アレイの各画素の発光素子を画像データに応じた適切な輝度で発光動作させることができて、良好な露光状態を得ることができる。
100 表示装置
110 表示パネル
120 選択ドライバ
130 電源ドライバ
140 データドライバ
143 データラッチ回路
144 DAC/ADC回路
145 出力回路
150 カソード電圧制御回路
160 コントローラ
163 乗算機能回路
164 加算機能回路
165 メモリ
166 補正データ取得機能回路
167 Vth補正データ生成回路
SW1〜SW5 スイッチ
PIX 画素
DC 画素駆動回路
Tr11〜Tr13 トランジスタ
Cs キャパシタ
OEL 有機EL素子

Claims (23)

  1. 複数の画素を駆動する画素駆動装置であって、
    前記複数の画素の各々は、発光素子と、電流路の一端が前記発光素子の一端に接続され、該電流路の他端に電源電圧が印加される駆動制御素子を有する画素駆動回路と、を備え、
    前記発光素子の他端の電圧を第1の設定電圧に設定した状態で、前記複数の画素の各々に接続される複数のデータ線の各々に第1の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後の、前記各データ線の電圧値に基づいて、前記各画素の前記駆動制御素子のしきい値電圧に関連する第1の特性パラメータを取得する補正データ取得機能回路を備え、
    前記第1の設定電圧は、前記第1の検出用電圧と同電圧、又は、前記第1の検出用電圧より低電位で前記第1の検出用電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする画素駆動装置。
  2. 前記複数のデータ線の各々の電圧値取得する複数の電圧取得回路と、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を設定する電圧制御回路と、を有し、
    前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に前記第1の検出用電圧を印加した後の前記各データ線の電圧値を、複数の第1の検出電圧として取得し、
    前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第1の検出電圧の電圧値に基づいて前記第1の特性パラメータを取得することを特徴とする請求項1記載の画素駆動装置。
  3. 前記各電圧取得回路は、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加した後、第1の緩和時間が経過した第1のタイミングで、前記各データ線の電圧値を取得し、
    前記第1の緩和時間は1〜50μsecの時間に設定されていることを特徴とする請求項2記載の画素駆動装置。
  4. 前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を第2の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第2の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、前記第1の緩和時間より長い第2の緩和時間が経過した第2のタイミングで、前記各データ線の電圧値を複数の第2の検出電圧として取得し、
    前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第2の検出電圧の電圧値に基づいて、前記画素駆動回路の電流増幅率に関連する第2の特性パラメータを取得し、
    前記第2の設定電圧は、前記第1の緩和時間より長い第3の緩和時間が経過した第3のタイミングでの前記各データ線の電圧値に基づく電圧に設定され、
    前記第3のタイミングは、前記発光素子の他端を初期電圧に設定し、前記各データ線に第3の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後のタイミングであり、
    前記初期電圧は、前記電源電圧と同電圧、又は、前記電源電圧より低電位で前記電源電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の画素駆動装置。
  5. 前記第2の設定電圧は、前記第3のタイミングでの前記各データ線の電圧と同じ極性を有し、絶対値は、前記第3のタイミングで前記複数の電圧取得回路により取得される前記各データ線の電圧値の絶対値の、平均値、最大値、又は前記平均値と前記最大値の間の値、の何れかの値に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の画素駆動装置。
  6. 前記複数のデータ線に対応して設けられ、前記第1の検出用電圧、前記第2の検出用電圧及び前記第3の検出用電圧を含む所定の電圧を出力する複数の電圧印加回路を有し、
    前記各電圧印加回路は、前記各データ線に接続されて、該各データ線に前記第1の検出用電圧、前記第2の検出用電圧及び前記第3の検出用電圧を印加し、
    前記各電圧取得回路は、前記データ線と前記電圧印加回路との接続が遮断された後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングでの前記各データ線の電圧値を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする請求項4に記載の画素駆動装置。
  7. 外部から供給される画像表示用の画像データを前記第1及び第2の特性パラメータに基づいて補正した補正画像データを生成する画像データ補正回路を有し、
    前記電圧印加回路は、前記複数の画素により前記画像データに応じた画像表示を行う際に、前記画像データ補正回路により生成された前記補正画像データに応じた階調電圧を、前記各データ線に印加することを特徴とする請求項6に記載の画素駆動装置。
  8. 前記各データ線と前記電圧印加回路との接続及び遮断を行い、前記データ線の一端と前記電圧印加回路との接続を遮断して前記データ線をハイインピーダンス状態に設定する接続切換回路を有し、
    前記各電圧取得回路は、前記接続切換回路が前記データ線をハイインピーダンス状態にした後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングに対応する時間が経過した時点の前記データ線の電圧を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする請求項7に記載の画素駆動装置。
  9. 発光装置であって、
    複数の画素と、複数のデータ線とを有し、前記各画素は、発光素子と、電流路の一端が前記発光素子の一端に接続され、該電流路の他端に電源電圧が印加される駆動制御素子を有する画素駆動回路と、を有し、前記各データ線が前記各画素に接続されている発光パネルと、
    前記発光素子の他端の電圧を第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後の、前記各データ線の電圧値に基づいて、前記各画素の前記駆動制御素子のしきい値電圧に関連する第1の特性パラメータを取得する補正データ取得機能回路と、
    を備え、
    前記第1の設定電圧は、前記第1の検出用電圧と同電圧、又は、前記第1の検出用電圧より低電位で前記第1の検出用電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする発光装置。
  10. 前記複数のデータ線の各々の電圧値取得する複数の電圧取得回路と、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を設定する電圧制御回路と、を有し、
    前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に前記第1の検出用電圧を印加した後の前記各データ線の電圧値を、複数の第1の検出電圧として取得し、
    前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第1の検出電圧の電圧値に基づいて前記第1の特性パラメータを取得することを特徴とする請求項9記載の発光装置。
  11. 前記各電圧取得回路は、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加した後、第1の緩和時間が経過した第1のタイミングで、前記各データ線の電圧値を取得し、
    前記第1の緩和時間は1〜50μsecの時間に設定されていることを特徴とする請求項10記載の発光装置。
  12. 前記各電圧取得回路は、前記電圧制御回路により前記発光素子の他端の電圧を第2の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第2の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、前記第1の緩和時間より長い第2の緩和時間が経過した第2のタイミングで、前記各データ線の電圧値を複数の第2の検出電圧として取得し、
    前記補正データ取得機能回路は、前記複数の第2の検出電圧の電圧値に基づいて、前記画素駆動回路の電流増幅率に関連する第2の特性パラメータを取得し、
    前記第2の設定電圧は、前記第1の緩和時間より長い第3の緩和時間が経過した第3のタイミングでの前記各データ線の電圧値に基づく電圧に設定され、
    前記第3のタイミングは、前記発光素子の他端を初期電圧に設定し、前記各データ線に第3の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後のタイミングであり、
    前記初期電圧は、前記電源電圧と同電圧、又は、前記電源電圧より低電位で前記電源電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする請求項11記載の発光装置。
  13. 前記第2の設定電圧は、前記第3のタイミングでの前記各データ線の電圧と同じ極性を有し、絶対値は、前記第3のタイミングで前記複数の電圧取得回路により取得される前記各データ線の電圧値の絶対値の、平均値、最大値、又は前記平均値と前記最大値の間の値、の何れかの値に設定されていることを特徴とする請求項12記載の発光装置。
  14. 前記複数のデータ線に対応して設けられ、前記第1、前記第2及び前記第3の検出用電圧を含む所定の電圧を出力する複数の電圧印加回路を有し、
    前記各電圧印加回路は、前記各データ線に接続されて、該各データ線に前記第1、前記第2及び前記第3の検出用電圧を印加し、
    前記各電圧取得回路は、前記データ線と前記電圧印加回路との接続が遮断された後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングでの前記各データ線の電圧値を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする請求項12記載の発光装置。
  15. 外部から供給される画像表示用の画像データを前記第1及び第2の特性パラメータに基づいて補正した補正画像データを生成する画像データ補正回路を有し、
    前記電圧印加回路は、前記複数の画素により前記画像データに応じた画像表示を行う際に、前記画像データ補正回路により生成された前記補正画像データに応じた階調電圧を、前記各データ線に印加することを特徴とする請求項14記載の発光装置。
  16. 前記発光パネルは行方向に配設された複数の走査線を有し、前記複数のデータ線は列方向に配設され、前記複数の画素の各々は、前記複数の走査線と前記複数のデータ線の各交点近傍に配置されており、
    前記各走査線に選択レベルの選択信号を順次印加して、各行の前記各画素を選択状態に設定する選択ドライバを有し、
    前記各電圧取得回路は、前記選択状態に設定された行の前記各画素の前記接点の電圧に対応する電圧値を、前記各データ線を介して取得することを特徴とする請求項15記載の発光装置。
  17. 前記各画素の前記画素駆動回路は、少なくとも、一端が前記接点に接続され他端に前記電源電圧が印加される第1の電流路を有する第1のトランジスタと、制御端子が前記走査線に接続され、一端が前記第1のトランジスタの制御端子に接続され他端が前記第1のトランジスタの前記第1の電流路の他端に接続される第2の電流路を有する第2のトランジスタと、を備え、
    前記駆動制御素子は前記第1のトランジスタであり、
    前記各画素は、前記選択状態において、前記第2のトランジスタの前記第2の電流路が導通して、前記第1のトランジスタの前記第1の電流路の他端側と前記制御端子とが接続され、前記接点に、前記各電圧印加回路から印加される前記第1、前記第2及び前記第3の検出用電圧に基づく前記所定の電圧が印加されることを特徴とする請求項16記載の発光装置。
  18. 前記各データ線と前記電圧印加回路との接続及び遮断を行い、前記データ線の一端と前記電圧印加回路との接続を遮断して前記データ線をハイインピーダンス状態に設定する接続切換回路を有し、
    前記各電圧取得回路は、前記接続切換回路が前記データ線をハイインピーダンス状態にした後、前記第1のタイミング及び前記第2のタイミングに対応する時間が経過した時点の前記各データ線の電圧を、前記複数の第1の検出電圧及び前記複数の第2の検出電圧として取得することを特徴とする請求項15記載の発光装置。
  19. 請求項9乃至18のいずれかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする電子機器。
  20. 発光装置の駆動制御方法であって、
    前記発光装置は、複数の画素と、複数のデータ線とを有し、前記各画素は、発光素子と、電流路の一端が前記発光素子の一端に接続され、該電流路の他端に電源電圧が印加される駆動制御素子を有する画素駆動回路と、を有し、前記各データ線が前記各画素に接続されている発光パネルを備え、
    前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を第1の設定電圧に設定する第1電圧設定ステップと、
    前記電圧設定ステップにより、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第1の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、第1の緩和時間が経過した第1のタイミングでの前記各データ線の電圧値に基づいて、前記各画素の前記駆動制御素子のしきい値電圧に関連する第1の特性パラメータを取得する第1の特性パラメータ取得ステップと、
    を含み、
    前記第1の設定電圧は、前記第1の設定電圧と同電圧、又は、前記第1の検出用電圧より低電位で前記第1の検出用電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定され、
    前記第1の緩和時間は1〜50μsecの時間に設定されていることを特徴とする発光装置の駆動制御方法。
  21. 前記第1の特性パラメータ取得ステップは、前記発光素子の他端の電圧を前記第1の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に前記第1の検出用電圧を印加した後の前記各データ線の電圧値を、複数の第1の検出電圧として取得する第1の検出電圧取得ステップを含み、前記複数の第1の検出電圧の電圧値に基づいて前記第1の特性パラメータを取得することを特徴とする請求項20記載の発光装置の駆動制御方法。
  22. 前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を第2の設定電圧に設定する第2電圧設定ステップと、
    前記第2電圧設定ステップにより、前記各画素の前記発光素子の他端の電圧を前記第2の設定電圧に設定した状態で、前記各データ線に第2の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後、前記第1の緩和時間より長い第2の緩和時間が経過した第2のタイミングでの前記各データ線の電圧値を複数の第2の検出電圧として取得する第2の検出電圧取得ステップと、
    前記第2の検出電圧取得ステップにより検出した前記複数の第2の検出電圧の電圧値に基づいて、前記画素駆動回路の電流増幅率に関連する第2の特性パラメータを取得する第2の特性パラメータ取得ステップと、
    を含み、
    前記第2電圧設定ステップは、前記発光素子の他端の電圧を初期電圧に設定し、前記各データ線に第3の検出用電圧を印加して、該各データ線を介して前記駆動制御素子の前記電流路に電流を流した後の、前記第1の緩和時間より長い第3の緩和時間が経過した第3のタイミングで前記各電圧取得回路により取得される前記各データ線の電圧値に基づいて、前記第2の設定電圧の電圧値を取得し、前記初期電圧は、前記電源電圧と同電圧、又は、前記電源電圧より低電位で前記電源電圧との電位差が前記発光素子の発光閾値電圧より小さい値となる電圧、に設定されていることを特徴とする請求項21記載の発光装置の駆動制御方法。
  23. 前記第2設定電圧取得ステップは、前記第2の設定電圧を、前記第3のタイミングで取得される前記各データ線の電圧値と同じ極性を有し、前記第3のタイミングで取得される前記各データ線の電圧値の絶対値の平均値、最大値、又は前記平均値と前記最大値の間の値、の何れかの値に設定することを特徴とする請求項22記載の発光装置の駆動制御方法。
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