JP2024036107A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2024036107000001
【課題】低階調側で良好に階調制御を行うことができる表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、複数の発光素子と、複数の発光素子の駆動を制御する制御回路と、を有し、制御回路は、1フレーム期間を、異なる長さの期間を有する複数のサブフレーム期間に分割し、複数のサブフレーム期間ごとに複数の発光素子の発光と非発光とを制御し、複数の発光素子の駆動方式として、固定された高レベル電流を発光素子に供給するとともに、発光素子が発光する発光期間の長さを変化させる第1表示駆動方式と、高レベル電流よりも小さい電流値を有し、かつ、それぞれ異なる電流値で設定された複数の低レベル電流のうち、選択された1つの低レベル電流を発光素子に供給するとともに、発光素子が発光する発光期間の長さを変化させる第2表示駆動方式と、を有する。
【選択図】図14

Description

本発明は、表示装置に関する。
無機発光ダイオード(マイクロLED(micro LED))や有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)等の発光素子を用いた表示装置が知られている。
特許文献1では、このような発光素子を用いた表示装置において、アナログ階調表示とデジタル階調表示とを組み合わせて、階調制御を行う表示装置(特許文献1では発光装置)について記載されている。特許文献2では、液晶表示装置において、アナログ駆動とデジタル駆動とを組み合わせて階調表示を行うマトリクス型表示装置について記載されている。特許文献3では、サブフレーム期間ごとに発光を制御する時間分割表示方法において、いわゆる偽輪郭を目立たなくする表示装置について記載されている。
特開2022-041743号公報 特開平11-174410号公報 特開2003-288055号公報
このような表示装置では、低階調側で良好に階調制御を行うことが要求されている。特許文献1では、アナログ階調表示のサブフレーム期間の長さが、デジタル階調表示のサブフレーム期間の長さと同じであり、低階調側での細かい階調表現が困難になる可能性がある。特許文献2は、液晶表示装置の駆動方法について記載されており、発光素子を用いた表示装置にそのまま適用することは困難である。すなわち、特許文献2では、液晶表示装置の駆動マージンを確保するために、アナログ駆動時の選択期間がデジタル駆動時の選択期間よりも長く設定されており、低階調側で良好に階調制御を行うことが困難になる可能性がある。特許文献3には、低階調側での階調制御について記載されていない。
本発明は、低階調側で良好に階調制御を行うことができる表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の表示装置は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子の駆動を制御する制御回路と、を有し、前記制御回路は、1フレーム期間を、異なる長さの期間を有する複数のサブフレーム期間に分割し、前記複数のサブフレーム期間ごとに複数の発光素子の発光と非発光とを制御し、前記複数の発光素子の駆動方式として、固定された高レベル電流を前記発光素子に供給するとともに、前記発光素子が発光する発光期間の長さを変化させる第1表示駆動方式と、前記高レベル電流よりも小さい電流値を有し、かつ、それぞれ異なる電流値で設定された複数の低レベル電流のうち、選択された1つの前記低レベル電流を前記発光素子に供給するとともに、前記発光素子が発光する発光期間の長さを変化させる第2表示駆動方式と、を有する。
図1は、第1実施形態に係る表示装置を示す平面図である。 図2は、第1実施形態に係る表示装置の画素の一例を示す平面図である。 図3は、第1実施形態に係る表示装置の構成例を示す回路図である。 図4は、画素回路の構成例を示す回路図である。 図5は、第1実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。 図6は、図5におけるサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF6を拡大して示すタイミングチャートである。 図7は、第1実施形態に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。 図8は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値63)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図9は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値64-階調値127)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図10は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値128-階調値191)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図11は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値192-階調値255)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図12は、図11における階調値192-階調値223を拡大して示す説明図である。 図13は、図11における階調値224-階調値255を拡大して示す説明図である。 図14は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値16)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図15は、実施例1に係る表示装置の、画素の階調値と輝度の関係を示すグラフである。 図16は、第1実施形態の第1変形例に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。 図17は、第2実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。 図18は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値63)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図19は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値64-階調値127)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図20は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値128-階調値191)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図21は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値192-階調値255)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図22は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値16)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図23は、実施例2に係る表示装置の、画素の階調値と輝度の関係を示すグラフである。 図24は、第2実施形態の第2変形例に係る表示装置の、階調値0から階調値5までの各サブフレームの電流値の設定方法の一例を説明するための説明図である。 図25は、第2実施形態の第2変形例に係る表示装置の、階調値6から階調値13までの各サブフレームの電流値の設定方法の一例を説明するための説明図である。 図26は、第2実施形態の第3変形例に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値16)の発光シーケンスを説明するための説明図である。 図27は、実施例3に係る表示装置の、画素の階調値と輝度の関係を示すグラフである。 図28は、第2実施形態の第4変形例に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。 図29は、第3実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本開示の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る表示装置を示す平面図である。本実施形態の表示装置1は、マイクロLED(micro LED)を備えるマイクロLED表示装置である。図1に示すように、表示装置1は、アレイ基板2と、複数の画素PXと、走査線駆動回路12と、信号線駆動回路13と、駆動IC(Integrated Circuit)210と、を含む。
アレイ基板2は、各画素PXを駆動するための駆動回路基板であり、バックプレーン又はアクティブマトリクス基板とも呼ばれる。アレイ基板2は、基板21を基体として形成され、基板21上に複数の薄膜トランジスタ、複数の容量及び各種配線等を有する。特に図示しないが、アレイ基板2上には、外部の制御基板から各種制御信号及び電力を入力するための配線基板(例えばフレキシブルプリント基板(FPC))等が接続されていてもよい。
なお、以下の説明において、第1方向Dxは、基板21と平行な面内の一方向である。第2方向Dyは、基板21と平行な面内の一方向であり、第1方向Dxと直交する方向である。なお、第2方向Dyは、第1方向Dxと直交しないで交差してもよい。第3方向Dzは、第1方向Dx及び第2方向Dyと直交する方向であり、基板21の法線方向である。また、「平面視」とは、第3方向Dzから見た場合の位置関係をいう。
走査線駆動回路12は、駆動IC210からの各種制御信号に基づいて複数の走査線GL(図3参照)を駆動する回路である。走査線駆動回路12は、複数の走査線GLを順次又は同時に選択し、選択された走査線GLにゲート駆動信号GSを供給する。これにより、走査線駆動回路12は、走査線GLに接続された複数の画素PXを選択する。
信号線駆動回路13は、表示領域AAの信号線SL(図3参照)に階調電圧を供給して複数の画素PXを駆動する駆動回路である。階調電圧は、画素PX(副画素SPX)ごとの階調値(以下、目標輝度レベルと表す場合がある)に応じてあらかじめ設定された電圧信号である。なお、階調電圧については、図4にて後述する。
駆動IC210(制御回路)は、走査線駆動回路12及び信号線駆動回路13に制御信号を供給して、複数の画素PXの表示を制御する回路である。なお、走査線駆動回路12及び信号線駆動回路13の少なくとも一部は、駆動IC210と一体に形成されていてもよい。また、駆動IC210は、アレイ基板2上に設けられる。ただし、これに限定されず、駆動IC210はアレイ基板2に接続された配線基板に設けられてもよい。
アレイ基板2は、表示領域AAと、周辺領域GAとを有する。表示領域AA内には、複数の画素PXが設けられている。複数の画素PXは、表示領域AAにマトリクス状に配列される。周辺領域GAは、表示領域AAの外側の領域であり、複数の画素PXが設けられない領域である。周辺領域GAには、走査線駆動回路12、信号線駆動回路13及び駆動IC210が設けられる。走査線駆動回路12は、周辺領域GAのうち第2方向Dyに沿って延在する領域に設けられる。信号線駆動回路13及び駆動IC210は、周辺領域GAのうち第1方向Dxに沿って延在する領域に設けられる。
本実施形態では、説明を分かりやすくするために、表示領域AAを矩形状とし、周辺領域GAを、表示領域AAの周囲を囲む矩形の枠状としている。ただし、これに限定されず、表示領域AAは、多角形状でもよく、外周の一部に切り欠き(ノッチ)や曲線部を有する異形状であってもよい。周辺領域GAも、表示領域AAの形状に対応して種々の形状に異ならせることができる。
図2は、第1実施形態に係る表示装置の画素の一例を示す平面図である。図2に示すように、画素PXは、第1副画素SPX1、第2副画素SPX2及び第3副画素SPX3を有する。第1副画素SPX1、第2副画素SPX2及び第3副画素SPX3は、それぞれ、発光素子100を備える。発光素子100は、平面視で、3μm以上、300μm以下程度の大きさを有する無機発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)チップであり、マイクロLEDと呼ばれる。なお、マイクロLEDのマイクロは、発光素子100の大きさを限定するものではない。
第1副画素SPX1(発光素子100R)は、例えば赤色(R)を表示する。第2副画素SPX2(発光素子100G)は、例えば緑色(G)を表示する。第3副画素SPX3(発光素子100B)は、例えば青色(B)を表示する。
なお、以下の説明では、第1副画素SPX1、第2副画素SPX2及び第3副画素SPX3を区別して説明する必要が無い場合には、単に副画素SPXと表す。また、発光素子100は、各副画素SPXで中央に配置されているが、図2はあくまで模式的に示したものであり、発光素子100の各副画素SPXでの位置は適宜変更することができる。
第1副画素SPX1、第2副画素SPX2及び第3副画素SPX3は、第1方向Dxに並んで配置される。ただしこれに限定されず、画素PXは、他の配列であってもよい。例えば、第1副画素SPX1と第2副画素SPX2とが第2方向Dyに隣り合って配置され、1つの第3副画素SPX3が、第2方向Dyに隣り合う第1副画素SPX1及び第2副画素SPX2と第1方向Dxに隣り合って配置されていてもよい。また、画素PXは、いわゆるペンタイル配列で構成されてもよい。また、画素PXは、3つの副画素SPXに限定されず、4つ以上の副画素SPXで構成されてもよい。
図3は、第1実施形態に係る表示装置の構成例を示す回路図である。図3に示すように、複数の走査線GL1、GL2、・・・、GLnは、第2方向Dyに並んで配列され、それぞれ第1方向Dxに延在する。複数の走査線GL1、GL2、・・・、GLnは画素行毎に配線される。また、複数の信号線SL1、SL2、・・・、SLmは、第1方向Dxに並んで配列され、それぞれ第2方向Dyに延在する。複数の信号線SL1、SL2、・・・、SLmは画素列毎に配線される。なお、本開示において、行とは、一方向(第1方向Dx)に配列されるm個の画素PXを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向(第2方向Dy)に配列されるn個の画素PXを有する画素列をいう。
走査線駆動回路12は、複数の走査線GLに接続され、ゲート駆動信号GSを画素行ごとに時分割的に供給する。これにより、複数の発光素子100は複数のサブフレーム期間SF(図5参照)ごとに時分割的に選択される。信号線駆動回路13(図1参照)は複数の信号線SLに接続され、階調値に応じた階調電圧(高レベル電圧VH、低レベル電圧VL1、VL2、VL3)を画素列ごとに供給する。また、複数の画素PXには、電源線PLを介して駆動IC210(図1参照)から電源電圧PVDDが供給される。
図4は、画素回路の構成例を示す回路図である。図4に示すように画素PXの画素回路50は、発光素子100と、駆動トランジスタDRTと、画素トランジスタSSTと、保持容量Csと、を含む。
画素回路50が有する駆動トランジスタDRT及び画素トランジスタSSTは、薄膜トランジスタで形成され、それぞれn型TFT(Thin Film Transistor)で構成される。駆動トランジスタDRT及び画素トランジスタSSTは、複数の発光素子100のそれぞれに設けられる。
駆動トランジスタDRTのゲートは、画素トランジスタSSTの出力側に接続される。駆動トランジスタDRTのソース及びドレインの一方は、電源線PLに接続される。駆動トランジスタDRTのソース及びドレインの他方は、発光素子100のアノードに接続される。発光素子100のカソードには、駆動IC210から基準電圧COMが供給される。
画素トランジスタSSTのゲートは、走査線GLに接続される。画素トランジスタSSTのゲートには、ゲート駆動信号GSが供給される。画素トランジスタSSTのソース及びドレインの一方は、信号線SLに接続される。画素トランジスタSSTのソース及びドレインの他方は、駆動トランジスタDRTのゲートに接続される。画素トランジスタSSTがオン(導通状態)になると、階調値に応じた階調電圧(高レベル電圧VH、低レベル電圧VL1、VL2、VL3)が信号線駆動回路13から駆動トランジスタDRTのゲートに供給される。階調電圧は、例えば、4段階の異なる電圧信号を含み、高レベル電圧VHと、高レベル電圧VHよりも低い電圧値で設定された3つの低レベル電圧VL1、VL2、VL3と、を含む。
ここで、階調電圧(高レベル電圧VH、低レベル電圧VL1、VL2、VL3)の大きさに応じて駆動トランジスタDRTのオン状態が変化する。例えば、高レベル電圧VHが発光素子100の最大輝度となる信号電位に対応するものであれば、駆動トランジスタDRTは高レベル電圧VHの電位に応じてほぼ完全なオン状態となり、電源電圧PVDDからの電流(所定の高レベル電流IH)がほぼそのまま駆動トランジスタDRTを通過して発光素子100に供給される。
他方、階調電圧が発光素子100の最低輝度、すなわち黒となる信号電位に対応するものであれば、駆動トランジスタDRTはオフ状態となり、電源電圧PVDDからの電流は発光素子100に供給されない。低レベル電圧VL1、VL2、VL3が発光素子100の最大輝度と最低輝度との中間輝度となる信号電位に対応するものであれば、駆動トランジスタDRTは低レベル電圧VL1、VL2、VL3ごとに導通状態が異なり、低レベル電圧VL1、VL2、VL3に応じた低レベル電流IL1、IL2、IL3が発光素子100に供給される。なお、以下の説明では、低レベル電圧VL1、VL2、VL3を区別して説明する必要がない場合には、単に低レベル電圧VLと表す場合がある。また、低レベル電流IL1、IL2、IL3を区別して説明する必要がない場合には、単に、低レベル電流ILと表す場合がある。
このように、階調電圧の電位に応じた大きさで駆動トランジスタDRTのオン状態が変化し、その結果、電源電圧PVDDから発光素子100に供給される電流も駆動トランジスタDRTのオン状態に対応したものとなる。すなわち、選択された複数の発光素子100には、階調電圧(高レベル電圧VH、低レベル電圧VL1、VL2、VL3)に応じて高レベル電流IH又は低レベル電流IL1、IL2、IL3のいずれか1つが供給される。
また、画素回路50が有する保持容量Csは、駆動トランジスタDRTのゲートとソース(出力側)との間に形成される容量である。なお、図4では、画素回路50が2つのトランジスタ(駆動トランジスタDRT及び画素トランジスタSST)を有する構成を説明したが、これに限定されない。画素回路50は必要に応じて3つ以上のトランジスタを有してもよい。
次に、表示装置1の階調制御について説明する。図5は、第1実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。図6は、図5におけるサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF6を拡大して示すタイミングチャートである。
図5及び図6に示すように、駆動IC210(図1参照)は、1フレーム期間1Fを、異なる長さの期間を有する複数のサブフレーム期間SFに分割し、複数のサブフレーム期間SFごとに複数の発光素子100の発光と非発光とを制御する。本実施形態では、1フレーム期間1Fは、14ビットの階調値に対応してサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF14に分割される。このようにサブフレーム期間SFごとに発光と非発光を適宜選択することにより、フレーム期間全体でみると発光時間が異なることとなり、この発光時間の違いが階調を構成する。すなわち、ユーザは、積分効果に基づき、フレーム期間における当該画素PXの発光時間の違いを当該画素PXの階調の変化として認識することとなる。
本実施形態では、14ビットのサブフレーム期間SFは全て異なる長さの期間を有する。複数のサブフレーム期間SFのうち最も短い期間のサブフレーム期間SF1を基準期間としたときに、複数のサブフレーム期間SFのそれぞれは、基準期間(サブフレーム期間SF1)に2(ただし、nは自然数)を乗じた長さの期間を有する。言い換えると、複数のサブフレーム期間SFのうちサブフレーム期間SF14が最も長い期間を有している。サブフレーム期間SF13は、サブフレーム期間SF14の1/2の長さの期間を有する。サブフレーム期間SF12は、サブフレーム期間SF13の1/2の長さの期間を有する。このように、下位ビットのサブフレーム期間SFは、隣接する上位ビットのサブフレーム期間SFの1/2の長さの期間で構成される。
各サブフレーム期間SFで、走査線駆動回路12は、1行目の走査線GL1からn行目の走査線GLnまで順次走査する。選択された画素行の画素PXには、階調電圧に応じた電流(高レベル電流IH、低レベル電流IL1、IL2、IL3のいずれか1つ)が発光素子100に供給される。発光素子100は、14ビットの階調値に対応して選択されたサブフレーム期間SFの長さ、及び、階調電圧に応じた電流(高レベル電流IH、低レベル電流IL1、IL2、IL3のいずれか1つ)に応じた輝度で発光する。
より詳細には、走査線駆動回路12及び信号線駆動回路13の動作により、所定の階調値よりも大きい階調値範囲(高階調側)では、発光素子100に供給される電流を高レベル電流IHに一定とし、サブフレーム期間SFごとに発光素子100の発光(オン)と非発光(オフ)とを制御する。また、所定の階調値以下の階調値範囲(低階調側)では、発光素子100に供給される電流として低レベル電流IL1、IL2、IL3から1つの電流値が用いられ、サブフレーム期間SFごとに発光素子100の発光(オン)と非発光(オフ)とを制御する。
このように、表示装置1は、各画素PX(副画素SPX)の発光素子100に供給される電流値を制御して階調を表現する方式(以下、電流駆動方式と表す)と、発光素子100に供給される電流値を一定としつつ、その発光時間を制御して階調を表現する方式(以下、PWM駆動方式又はパルス幅変調方式と表す)とを組み合わせて、多階調表示を行うことができる。また、表示装置1は、14ビットの階調値に対応してサブフレーム期間SFごとに複数の発光素子100の発光と非発光とを制御する。これにより、表示装置1は、階調値と輝度との関係を所望のガンマカーブ(例えばガンマ値=2.2に対応したガンマカーブ)と一致させることができる。
図7は、第1実施形態に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。図7に示すように、表示装置1は、画素回路50と、画素回路50の駆動を制御する駆動信号制御部200と、を有する。画素回路50は、駆動信号(電流)を発光素子100に供給して、発光素子100を駆動する回路である。なお、図7では模式的に1つの画素回路50(発光素子100)を示しているが、複数の画素回路50及び複数の発光素子100は、副画素SPX(図2参照)ごとに設けられる。
駆動信号制御部200は、階調変換回路201と、階調電圧生成回路202と、タイミング信号生成回路203と、記憶回路204と、を含む。階調変換回路201は、外部制御回路から入力された8ビットの画像信号を、画素PX(副画素SPX)ごとに14ビットの階調値に変換する回路である。記憶回路204は、8ビットの画像信号と、14ビットの階調値との関係をルックアップテーブル(LUT:Look Up Table)形式で記憶する回路である。階調変換回路201は、記憶回路204からのLUTに基づいて、14ビットの階調値を決定する。
階調電圧生成回路202は、高レベル電圧VH及び低レベル電圧VL1、VL2、VL3を生成し、階調変換回路201から受け取った14ビットの階調値(目標輝度レベル)に基づいて、高レベル電圧VH、低レベル電圧VL1、VL2、VL3のいずれか1つを階調電圧として出力する回路である。記憶回路204は、14ビットの階調値(目標輝度レベル)と、発光素子100に供給される電流値との関係(図24、図25参照)をあらかじめ記憶している。階調電圧生成回路202は、記憶回路204からの情報に基づいて、階調電圧(高レベル電圧VH、低レベル電圧VL1、VL2、VL3)を出力する。
タイミング信号生成回路203は、外部制御回路から入力された同期信号と、階調変換回路201から受け取った14ビットの階調値に基づいて、タイミング信号を生成する。走査線駆動回路12は、タイミング信号生成回路203から供給されたタイミング信号(制御信号)に基づいて、各サブフレーム期間SFに応じたゲート駆動信号GSを画素回路50に出力する。また、階調電圧生成回路202は、タイミング信号生成回路203から供給されたタイミング信号(制御信号)に基づいて、走査線駆動回路12と同期して動作し、14ビットの階調値に応じた階調電圧を、選択されたサブフレーム期間SFごとに信号線駆動回路13に出力する。
このような構成により、表示装置1は、上述した電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて多階調表示を行うことができる。なお、駆動信号制御部200は、駆動IC210と一体に形成されてもよいし、駆動IC210とは別の回路として外部制御回路に設けられていてもよい。
次に、本実施形態の表示装置1における、サブフレーム期間SFごとの複数の発光素子100の発光と非発光との制御方法の一例について説明する。図8は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値63)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図9は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値64-階調値127)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図10は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値128-階調値191)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図11は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値192-階調値255)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図12は、図11における階調値192-階調値223を拡大して示す説明図である。図13は、図11における階調値224-階調値255を拡大して示す説明図である。図14は、第1実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値16)の発光シーケンスを説明するための説明図である。
図8から図14では、256レベルの階調値(階調値0-階調値255)のそれぞれに対応する、ガンマ値、及び、サブフレーム期間SFごとの発光素子100の発光/非発光を示している。図8から図14のガンマ値は、ガンマ値=2.2に対応したガンマカーブの規格化輝度を示している。また、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF14では、発光素子100が発光する発光期間を白表示で示し、発光素子100が非発光となる非発光期間を黒表示で示している。また各サブフレーム期間SFの幅は、各サブフレーム期間SFの期間の長さに対応して模式的に示している。つまり、各サブフレーム期間SFの幅が大きいほど、発光素子100の発光期間(または非発光期間)が長く、各サブフレーム期間SFの幅が小さいほど、発光素子100の発光期間(または非発光期間)となる期間が短いことを表す。
図14では、さらに、各サブフレーム期間SFで発光素子100に供給される電流の電流値を示している。また、図14では、サブフレーム期間SF7からサブフレーム期間SF14を省略しているが、図14に示す階調値の範囲ではサブフレーム期間SF7からサブフレーム期間SF14はいずれも非発光期間とされる(図8参照)。
図14に示すように、高レベル電流IHの電流値は1.0mAに設定される。低レベル電流IL1の電流値は0.33mAに設定される。低レベル電流IL2の電流値は0.1mAに設定される。低レベル電流IL3の電流値は0.033mAに設定される。このように、本実施形態では、複数の低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値は、高レベル電流IHの電流値に(1/3)(ただし、n=1、2、3)を乗じた値で設定される。
図14に示すように、階調値0では、全てのサブフレーム期間SFで発光素子100は非発光となり、画素PXの最低輝度(すなわち黒)が表示される。階調値1では、低レベル電流IL3(電流値0.033mA)が用いられ、サブフレーム期間SF1、SF2(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF3からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。
階調値2では、低レベル電流IL2(電流値0.1mA)が用いられ、サブフレーム期間SF1、SF2(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF3からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。
階調値3から階調値5では、低レベル電流IL1(電流値0.33mA)が用いられる。階調値3では、サブフレーム期間SF1、SF2(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF3からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値4では、サブフレーム期間SF2、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値5では、サブフレーム期間SF4(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1、SF2、SF3及びサブフレーム期間SF5からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。
階調値6以上では、発光素子100に供給される電流として固定された高レベル電流IH(電流値1.0mA)が用いられる。階調値6では、サブフレーム期間SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1、SF2及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値7では、サブフレーム期間SF2、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。以下、階調値が大きくなるにしたがって、発光期間のサブフレーム期間SFの合計の期間が長くなるように、発光素子100の発光と非発光とが制御される。
図8から図13に示すように、階調値6から階調値72の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF10で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、サブフレーム期間SF11からサブフレーム期間SF14では発光素子100は非発光とされる。
階調値73から階調値99の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF10で階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値73から階調値99の範囲では、サブフレーム期間SF11で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF12からサブフレーム期間SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値100から階調値135の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF11で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値100から階調値135の範囲では、サブフレーム期間SF12で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF13、SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値136から階調値186の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF12で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。階調値136から階調値186の範囲では、サブフレーム期間SF13で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値187から階調値255の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF13で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。階調値187から階調値255の範囲では、サブフレーム期間SF14で発光素子100は発光する。階調値255では、全てのサブフレーム期間SFで発光素子100は発光し、画素PXの最高輝度が表示される。
図15は、実施例1に係る表示装置の、画素の階調値と輝度の関係を示すグラフである。図15に示す実施例1に係る表示装置は、上述した図8から図14に示した発光シーケンスにしたがって、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて多階調表示を行った場合の、輝度のシミュレーション結果を示す。図15に示す比較例1に係る表示装置は、低階調側であってもPWM駆動方式に電流駆動方式を重ねる方式を採らず、発光素子100に供給される電流はいずれの階調であっても高レベル電流IH(電流値1.0mA)に固定してPWM駆動方式により多階調表示を行った場合のシミュレーション結果を示す。また、図15では、ガンマ値=2.2のガンマカーブを示している。
図15に示すように、PWM駆動方式のみで多階調表示を行った比較例1での輝度の値は、高階調側(階調値6以上)でガンマ値=2.2のガンマカーブに対して良好にフィッティングするものの、低階調側(階調値5以下)ではガンマ値=2.2のガンマカーブに対して誤差が生じる。
これに対し、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて多階調表示を行った実施例1での輝度は、低階調側(階調値5以下)から高階調側(階調値6以上)まで全ての階調値範囲でガンマ値=2.2のガンマカーブに対して良好にフィッティングすることが示された。
以上のように、本実施形態の表示装置1は、複数の発光素子100の駆動方式として、高階調側(例えば階調値6以上)で、固定された高レベル電流IHを発光素子100に供給するとともに、発光素子100が発光する発光期間の長さを変化させる第1表示駆動方式(PWM駆動方式)と、低階調側(例えば階調値5以下)で、高レベル電流IHよりも小さい電流値を有し、かつ、それぞれ異なる電流値で設定された複数の低レベル電流IL1、IL2、IL3のうち、選択された1つの低レベル電流ILを発光素子100に供給するとともに、発光素子100が発光する発光期間の長さを変化させる第2表示駆動方式(電流駆動方式とPWM駆動方式との組み合わせ)と、を有する。なお、当該第2表示駆動方式は、PWM駆動方式と電流駆動方式を時分割的に用いるものではなく、全てのサブフレーム期間SFにおいてPWM駆動方式を採用しつつ、その一部のサブフレーム期間SFについて電流値を固定ではなく選択式とした、というものと考えることができる。かかる点に鑑みると、当該第2表示駆動方式は、PWM駆動方式に電流駆動方式を組み込んだ(組み入れた)とも言える。
これにより、本実施形態の表示装置1は、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて階調表示を行うことで、複数の発光素子100の輝度を精度良く調整することができ、低階調側で良好に階調制御を行うことができる。
より詳細には、電流駆動方式で、複数の低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値は、高レベル電流IHの電流値に(1/3)(ただし、n=1、2、3)を乗じた値で設定される。また、複数のサブフレーム期間SFの長さが2のべき乗で設定される。すなわち、上述したように基準期間(サブフレーム期間SF1)に2(ただし、nは自然数)を乗じた期間でサブフレーム期間SFが設定される。これにより、表示装置1は、複数の低レベル電流ILを用いた電流駆動方式と、複数のサブフレーム期間SFの発光/非発光の切り替えによるPWM駆動方式との組み合わせで、表現できる階調数が多くなり、精度良く発光素子100の輝度を制御することができる。特に低階調側での輝度を、ガンマ値=2.2のガンマカーブに良好にフィッティングさせることができる。
また、表示装置1は、1フレーム期間1Fを14ビットのサブフレーム期間SFに分割してPWM駆動方式を行うことで、高階調側での輝度を、ガンマ値=2.2のガンマカーブに対して良好にフィッティングさせることができる。
また、図14に示すように、第2表示駆動方式(電流駆動方式とPWM駆動方式との組み合わせ)において、3段階の異なる電流値を有する低レベル電流IL1、IL2、IL3が設定されている。1つの階調値に対応する複数のサブフレーム期間SFで、発光素子100には同じ電流値の低レベル電流ILが供給される。例えば、1つの階調値2では、複数のサブフレーム期間SF1、SF2で、発光素子100には同じ電流値0.033mAの低レベル電流IL3が供給される。詳細は省略するが、階調値2から階調値5でも同様である。
これにより、発光素子100の輝度と電流値との関係を示す輝度特性において、供給される電流値に応じて発光素子100の輝度が変化する場合であっても、同一の階調値で同一の電流値を有する低レベル電流ILが供給されるので、発光素子100の輝度の誤差が生じることを抑制できる。
なお、図5、6において、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF14は、時間軸でこの順に配置されているが、これに限定されない。サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF14の順番は、どのように配置されていてもよい。また、各サブフレーム期間SFの長さの関係も、適宜変更することができる。
また、図8から図14に示す各サブフレーム期間SFの発光シーケンスはあくまで一例であり、これに限定されない。発光シーケンスは、各サブフレーム期間SFの長さ、高レベル電流IH及び低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値、階調値(目標輝度レベル)などの条件に応じて適切に設定できる。また、1フレーム期間1Fで所望の輝度が得られればよく、各サブフレーム期間SFの発光/非発光のパターンと、発光素子100に供給される電流値(高レベル電流IH及び低レベル電流IL1、IL2、IL3)との組み合わせ(発光シーケンス)は、図8から図14とは異なるものであってもよい。なお、各サブフレーム期間SFの発光/非発光のパターンと、発光素子100に供給される電流値との組み合わせについては、図24、図25にて後述する。
また、図14に示す低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値はあくまで一例であり、適宜変更することができる。本実施形態では、3段階の低レベル電流IL1、IL2、IL3があらかじめ設定されているが、これに限定されない。低階調側で発光素子100に供給される電流として2段階の低レベル電流、あるいは、4段階以上の低レベル電流が設定されてもよい。
複数の低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値を、高レベル電流IHの電流値に(1/3)(ただし、n=1、2、3)を乗じた値としたが、これに限定されない。例えば、複数の低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値を、高レベル電流IHの電流値に(1/2)を乗じた値としてもよい。この場合、高レベル電流IH(電流値1.0mA)に対して、低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値はそれぞれ、0.5mA、0.25mA、0.125mAに設定される。
(第1実施形態の第1変形例)
図16は、第1実施形態の第1変形例に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。図16に示すように、第1実施形態の第1変形例に係る表示装置1では、1フレーム期間1Fにおいて、時間軸上でサブフレーム期間SF6、SF8、SF9、SF1、SF3、SF10、SF2、SF4、SF11、SF5、SF7、SF12、SF13、SF14の順に配列される。なお、図16に示すサブフレーム期間SFの期間の長さ(例えばサブフレーム期間SF6の期間の長さ32)は、理解を容易にするために模式的に示したものである。
ここで、複数のサブフレーム期間SFについて、所定の期間以上の長さに設定された上位ビットの複数のサブフレーム期間SFと、所定の期間よりも短く設定された下位ビットの複数のサブフレーム期間SFと、に分けて説明する。上位ビットの複数のサブフレーム期間SFは、例えばサブフレーム期間SF9からサブフレーム期間SF14である。下位ビットの複数のサブフレーム期間SFは、例えばサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF8である。
本変形例では、上位ビットの複数のサブフレーム期間SFと、複数の下位ビットの複数のサブフレーム期間SFとが交互に配置される。具体的には、下位ビットのサブフレーム期間SF6、SF8と上位ビットのサブフレーム期間SF9とが隣り合って配置される。次に、下位ビットのサブフレーム期間SF1、SF3と上位ビットのサブフレーム期間SF10とが隣り合って配置される。上位ビットのサブフレーム期間SF9とサブフレーム期間SF10との間には、下位ビットの2つのサブフレーム期間SF1、SF3が配置される。
以下同様に、下位ビットのサブフレーム期間SF2、SF4と上位ビットのサブフレーム期間SF11とが隣り合って配置される。上位ビットのサブフレーム期間SF10とサブフレーム期間SF11との間には、下位ビットの2つのサブフレーム期間SF2、SF4が配置される。次に、下位ビットのサブフレーム期間SF5、SF7と上位ビットのサブフレーム期間SF12とが隣り合って配置される。上位ビットのサブフレーム期間SF11とサブフレーム期間SF12との間には、下位ビットの2つのサブフレーム期間SF5、SF7が配置される。
このように、長い期間を有する上位ビットのサブフレーム期間SFの間に、相対的に短い期間を有する複数の下位ビットのサブフレーム期間SFが配置される。これにより、同じタイミング(例えば時刻t1)で選択される走査線GLの数が3つに抑制される。このため、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF14までこの順に配置される場合に比べて、走査線駆動回路12の構成を簡易にできる。
なお、図16では、1つの上位ビットのサブフレーム期間SFに隣り合って2つの下位ビットのサブフレーム期間SFが配置されているが、これに限定されない。1つの上位ビットのサブフレーム期間SFに隣り合って1つの下位ビットのサブフレーム期間SFが配置されていてもよい。また、図16に示す複数のサブフレーム期間SFの配置はあくまで一例であり、適宜変更できる。
(第2実施形態)
図17は、第2実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。図17に示すように、第2実施形態に係る表示装置1において、14ビットの複数のサブフレーム期間SFのうち、上位ビットの複数のサブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14は同じ長さの期間を有し、下位ビットの複数のサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF10は異なる長さの期間を有する。第2実施形態では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF14で表示できる階調は、12ビットに相当する。
図18は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値63)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図19は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値64-階調値127)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図20は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値128-階調値191)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図21は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値192-階調値255)の発光シーケンスを説明するための説明図である。図22は、第2実施形態に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値16)の発光シーケンスを説明するための説明図である。
図18から図22は、上述した図8から図14と同様に、256レベルの階調値(階調値0-階調値255)のそれぞれに対応する、ガンマ値、及び、サブフレーム期間SFごとの発光素子100の発光/非発光を示している。また各サブフレーム期間SFの幅は、各サブフレーム期間SFの期間の長さに対応して模式的に示している。本実施形態では、サブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14は同じ幅を有している。
図22では、上述した図14と同様に、各サブフレーム期間SFで発光素子100に供給される電流の電流値を示している。第2実施形態では、第1実施形態と同様に高レベル電流IHの電流値は1.0mAに設定され、低レベル電流IL1、IL2、IL3の電流値はそれぞれ、0.33mA、0.1mA、0.033mAに設定される。
図22に示すように、階調値0では、全てのサブフレーム期間SFで発光素子100は非発光となり、画素PXの最低輝度(すなわち黒)が表示される。階調値1では、低レベル電流IL3(電流値0.033mA)が用いられ、サブフレーム期間SF1(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF2からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。
階調値2から階調値7では、低レベル電流IL2(電流値0.1mA)が用いられる。階調値2では、サブフレーム期間SF1(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF2からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値3では、サブフレーム期間SF1、SF2(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF3からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。以下、階調値4から階調値7まで、階調値が大きくなるにしたがって、発光素子100が発光するサブフレーム期間SF(発光期間)の合計の期間が長くなるように、発光素子100の発光/非発光の組み合わせが設定される。
階調値8から階調値11では、低レベル電流IL1(電流値0.33mA)が用いられる。階調値8では、サブフレーム期間SF2、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値9では、サブフレーム期間SF1、SF4(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF2、SF3及びサブフレーム期間SF5からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。以下、階調値10、11では、階調値が大きくなるにしたがって、発光素子100が発光するサブフレーム期間SF(発光期間)の合計の期間が長くなるように、発光素子100の発光/非発光の組み合わせが設定される。
階調値12以上では、発光素子100に供給される電流として固定された高レベル電流IH(電流値1.0mA)が用いられる。階調値12では、サブフレーム期間SF1、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF2及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値13では、サブフレーム期間SF2、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。以下、階調値が大きくなるにしたがって、発光素子100が発光するサブフレーム期間SF(発光期間)の合計の期間が長くなるように、発光素子100の発光/非発光の組み合わせが設定される。
図18から図21に示すように、階調値12から階調値72の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF8で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられ、サブフレーム期間SF9からサブフレーム期間SF14では発光素子100は非発光とされる。
階調値73から階調値99の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF8で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値73から階調値99の範囲では、サブフレーム期間SF9で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF10からサブフレーム期間SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値100から階調値119の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF8で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値100から階調値119の範囲では、サブフレーム期間SF10で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF9及びサブフレーム期間SF10からサブフレーム期間SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値120から階調値163の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF10で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値120から階調値163の範囲では、サブフレーム期間SF11で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF12、SF13、SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値164から階調値196の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF10で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値164から階調値196の範囲では、サブフレーム期間SF11、SF12で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF13、SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値197から階調値223の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF10で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値197から階調値223の範囲では、サブフレーム期間SF11、SF12、SF13で発光素子100は発光する。サブフレーム期間SF14では発光素子100は非発光となる。
階調値224から階調値255の範囲では、サブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF10で、階調値ごとに発光素子100の発光/非発光が切り替えられる。また、階調値224から階調値255の範囲では、サブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14で発光素子100は発光する。
このように、14ビットの複数のサブフレーム期間SFのうち、上位ビットの複数のサブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14は同じ長さの期間を有し、階調値が大きくなるにしたがって、サブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14の順に発光素子100は発光する。
これにより、第2実施形態では、観察者の視線の移動方向によって、表示される階調よりも大幅に小さい階調値が見える、あるいは、表示される階調よりも大幅に大きい階調値が見える、いわゆる偽輪郭が発生することを抑制できる。より詳細には、図19から図21に示すように、相対的に長い期間を有する上位ビットのサブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14において、発光期間のサブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14が階段状に配置される発光シーケンスとなる。言い換えると、上位ビットのサブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14において、隣接する階調で、発光期間のサブフレーム期間SFと、非発光期間のサブフレーム期間SFとが、格子状に配置されない。このため、隣接する画素PXで、観察者の視線の移動方向が非発光期間のサブフレーム期間SFを連続して通過することを抑制できる。
図23は、実施例2に係る表示装置の、画素の階調値と輝度の関係を示すグラフである。図23に示す実施例2に係る表示装置は、上述した図18から図22に示した発光シーケンスにしたがって、上位ビットのサブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14を同じ長さの期間とし、かつ、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて多階調表示を行った場合のシミュレーション結果を示す。図23に示す比較例2に係る表示装置は、電流駆動方式を行わず、発光素子100に供給される電流を高レベル電流IH(電流値1.0mA)に固定してPWM駆動方式により多階調表示を行った場合のシミュレーション結果を示す。また、図23では、ガンマ値=2.2のガンマカーブを示している。
図23に示すように、PWM駆動方式のみで多階調表示を行った比較例2での輝度の値は、高階調側(階調値11以上)でガンマ値=2.2のガンマカーブに対して良好にフィッティングするものの、低階調側(階調値10以下)ではガンマ値=2.2のガンマカーブに対して誤差が生じる。
これに対し、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて多階調表示を行った実施例2での輝度は、低階調側(階調値10以下)から高階調側(階調値11以上)まで全ての階調値範囲で、ガンマ値=2.2のガンマカーブに対して良好にフィッティングすることが示された。
以上のように、本実施形態の表示装置1は、偽輪郭が発生することを抑制するとともに、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて階調表示を行うことで、複数の発光素子100の輝度を精度良く調整することができ、特に低階調側で良好に階調制御を行うことができる。
(第2実施形態の第2変形例)
第2実施形態の第2変形例では、各サブフレーム期間SFの発光/非発光のパターンと、発光素子100に供給される電流値(高レベル電流IH及び低レベル電流IL1、IL2、IL3)との組み合わせの設定方法について説明する。図24は、第2実施形態の第2変形例に係る表示装置の、階調値0から階調値5までの各サブフレームの電流値の設定方法の一例を説明するための説明図である。図25は、第2実施形態の第2変形例に係る表示装置の、階調値6から階調値13までの各サブフレームの電流値の設定方法の一例を説明するための説明図である。
図24、図25は、輝度レベルごとに、各サブフレーム期間SFの発光/非発光のパターンと、発光素子100に供給される電流値(高レベル電流IH及び低レベル電流IL1、IL2、IL3)の組み合わせ(以下、発光シーケンスと表す)を示す表である。図24、図25の右側の列には、各発光シーケンスのうち、階調値1から階調値13として選択された発光シーケンスに、各階調値の数字を付して示している。また、階調値1から階調値13のそれぞれに対応する理想輝度(ガンマ値=2.2)を示す。
図24、図25に示すように、各サブフレーム期間SFの発光/非発光のパターンと、発光素子100に供給される電流値の組み合わせが複数存在し、各階調値の理想輝度が得られる発光シーケンスに加えて、階調値の間の中間輝度が得られる複数の発光シーケンスが存在する。図24、図25のNo.3、6、9、10、12、15、21、24、28、31、34、37に示すように、同じ輝度を実現するための発光シーケンスが複数存在する場合がある。
例えば、図24のNo.3では、輝度0.000024を実現する発光シーケンスとして、低レベル電流IL3(電流値0.033mA)を用いサブフレーム期間SF1、SF2を発光期間とする発光シーケンス(No.3上段)と、低レベル電流IL2(電流値0.1mA)を用いサブフレーム期間SF1を発光期間とする発光シーケンス(No.3下段)とが存在する。
この場合、No.3(輝度0.000024)の前後の輝度レベルに対応する発光シーケンスを参照すると、No.2(輝度0.000016)及びNo.4(輝度0.000033)の発光シーケンスでは、いずれも低レベル電流IL3(電流値0.033mA)が用いられる。No.3(輝度0.000024)では、前後の輝度レベルと同じ電流値、すなわち低レベル電流IL3(電流値0.033mA)が選択され、低レベル電流IL2(電流値0.1mA)を用いた発光シーケンスは非選択(評価「×(バツ)」)となる。
図24のNo.6、9、12では、同じ輝度レベルが得られる発光シーケンスとして、低レベル電流IL3(電流値0.033mA)を用いた発光シーケンスと、低レベル電流IL2(電流値0.1mA)を用いた発光シーケンスとが存在する。図24のNo.10では、同じ輝度レベルが得られる発光シーケンスとして、低レベル電流IL3(電流値0.033mA)を用いた発光シーケンスと、低レベル電流IL1(電流値0.33mA)を用いた発光シーケンスとが存在する。これらの図24のNo.6、9、10、12に示す発光シーケンスにおいても、前後の輝度レベルと同じ電流値、すなわち低レベル電流IL3(電流値0.033mA)を用いた発光シーケンスが選択され、前後の輝度レベルと異なる電流値を用いた発光シーケンスは非選択となる。
図25のNo.21、24に示す発光シーケンスでは、前後の輝度レベルと同じ電流値、すなわち低レベル電流IL2(電流値0.1mA)を用いた発光シーケンスが選択され、前後の輝度レベルと異なる電流値(電流値1.0mA、0.033mA)を用いた発光シーケンスは非選択となる。
図25のNo.28、31、34に示す発光シーケンスでは、前後の輝度レベルと同じ電流値、すなわち低レベル電流IL1(電流値0.33mA)を用いた発光シーケンスが選択され、前後の輝度レベルと異なる電流値(電流値1.0mA)を用いた発光シーケンスは非選択となる。
このように、同じ目標輝度レベルとなる発光シーケンスが複数存在する場合に、目標輝度レベルと隣接する階調(輝度レベル)で、高階調側の発光シーケンスの高レベル電流IH又は複数の低レベル電流ILの電流値、及び、低階調側の発光シーケンスの高レベル電流IH又は複数の低レベル電流ILの電流値の少なくとも一方と等しい電流値が選択される。より好ましくは、隣接する高階調側及び低階調側の輝度レベルの電流値と、同一の電流値を有する低レベル電流IL1、IL2、IL3が発光素子100に供給される。このため、供給される電流値に応じて発光素子100の輝度が変化する場合であっても、隣接する階調値(輝度レベル)で発光素子100の輝度の誤差が生じることを抑制できる。
なお、図24のNo.15では、輝度0.000122を実現する発光シーケンスとして、低レベル電流IL3(電流値0.033mA)を用いサブフレーム期間SF1、SF2、SF3、SF4を発光期間とする発光シーケンス(No.15上段)と、低レベル電流IL2(電流値0.1mA)を用いサブフレーム期間SF1、SF3を発光期間とする発光シーケンス(No.15下段)とが存在する。
No.15(輝度0.000122)の前後の輝度レベルに対応する発光シーケンスを参照すると、No.14(輝度0.000114)では低レベル電流IL3(電流値0.033mA)が用いられ、No.16(輝度0.000146)では、低レベル電流IL2(電流値0.1mA)が用いられる。したがって、No.15では、低レベル電流IL3(電流値0.033mA)を用いた発光シーケンス及び低レベル電流IL2(電流値0.1mA)を用いた発光シーケンスの、どちらの発光シーケンスを選択してもよい(評価「△(三角)」)。
また、図25に示すNo.37の発光シーケンスにおいても同様に、低レベル電流IL1(電流値0.33mA)を用いた発光シーケンス(No.37上段)と、高レベル電流IH(電流値1.0mA)を用いた発光シーケンス(No.37下段)のいずれを選択してもよい。
以上のような方法で選択された、輝度レベルごとの発光シーケンス(各サブフレーム期間SFの発光/非発光のパターンと、発光素子100に供給される電流値(高レベル電流IH及び低レベル電流IL1、IL2、IL3)の組み合わせ)は、あらかじめ記憶回路204(図7参照)に格納される。
なお、第2実施形態の第2変形例で説明した発光シーケンスの設定方法は、上述した第1実施形態にも適用することができる。
(第2実施形態の第3変形例)
図26は、第2実施形態の第3変形例に係る表示装置の、各階調値(階調値0-階調値16)の発光シーケンスを説明するための説明図である。上述した第2実施形態では、発光シーケンスとして高レベル電流IH(電流値1.0mA)、低レベル電流IL1、IL2、IL3(電流値0.33mA、0.1mA、0.033mA)の合計4段階の電流値を用いる例を示したが、これに限定されない。
図26に示すように、第2実施形態の第3変形例では、高レベル電流IHの電流値は0.33mAに設定され、低レベル電流IL1、IL2の電流値はそれぞれ、0.1mA、0.033mAに設定される。すなわち、第3変形例では、各階調値で発光素子100に供給される電流値として合計3段階の電流値が用いられる。
より詳細には、階調値0では、全てのサブフレーム期間SFで発光素子100が非発光となり(非発光期間)、画素PXの最低輝度(すなわち黒)が表示される。階調値1から階調値6では、低レベル電流IL2(電流値0.033mA)が用いられる。階調値1では、サブフレーム期間SF1(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF2からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値2では、サブフレーム期間SF2(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1及びサブフレーム期間SF3からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。以下、階調値3から階調値6まで、階調値が大きくなるにしたがって、発光素子100が発光するサブフレーム期間SF(発光期間)の合計の期間が長くなるように、発光素子100の発光と非発光との組み合わせが設定される。
階調値7から階調値10では、低レベル電流IL1(電流値0.1mA)が用いられる。階調値7では、サブフレーム期間SF1、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF2及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値8では、サブフレーム期間SF1、SF2、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。以下、階調値9、10では、階調値が大きくなるにしたがって、発光素子100が発光するサブフレーム期間SF(発光期間)の合計の期間が長くなるように、発光素子100の発光と非発光との組み合わせが設定される。
階調値11以上では、発光素子100に供給される電流として固定された高レベル電流IH(電流値0.33mA)が用いられる。階調値11では、サブフレーム期間SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF1、SF2及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。階調値12では、サブフレーム期間SF1、SF3(発光期間)で発光素子100が発光し、サブフレーム期間SF2及びサブフレーム期間SF4からサブフレーム期間SF14(非発光期間)で発光素子100が非発光となる。以下、階調値が大きくなるにしたがって、発光素子100が発光するサブフレーム期間SF(発光期間)の合計の期間が長くなるように、発光素子100の発光と非発光との組み合わせが設定される。
図27は、実施例3に係る表示装置の、画素の階調値と輝度の関係を示すグラフである。図27に示す実施例3に係る表示装置は、上述した図26に示した発光シーケンスにしたがって、高レベル電流IH及び低レベル電流IL1、IL2の合計3段階の電流値を用いて、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて多階調表示を行った場合のシミュレーション結果を示す。また、図27に示す比較例3に係る表示装置は、電流駆動方式を行わず、発光素子100に供給される電流を高レベル電流IH(電流値0.33mA)に固定してPWM駆動方式により多階調表示を行った場合のシミュレーション結果を示す。また、図27では、ガンマ値=2.2のガンマカーブを示している。
図27に示すように、PWM駆動方式のみで多階調表示を行った比較例3での輝度の値は、高階調側(階調値11以上)でガンマ値=2.2のガンマカーブに対して良好にフィッティングするものの、低階調側(階調値10以下)ではガンマ値=2.2のガンマカーブに対して誤差が生じる。
これに対し、電流駆動方式とPWM駆動方式とを組み合わせて多階調表示を行った実施例3での輝度は、低階調側(階調値10以下)から高階調側(階調値11以上)まで全ての階調値範囲で、ガンマ値=2.2のガンマカーブに対して良好にフィッティングすることが示された。
以上のように第2実施形態の第3変形例では、上述した第2実施形態に比べて高レベル電流IHの電流値を0.33mAに小さくし、かつ、低レベル電流IL1、IL2(電流値0.1mA、0.033mA)を2段階とし、合計3段階の電流値を用いた発光シーケンスに変更した例を説明した。本変形例においても、電流駆動方式とPWM駆動方式との組み合わせにより、複数の発光素子100の輝度を精度良く調整することができ、特に低階調側で良好に階調制御を行うことができる。
また、本変形例では、上述した第2実施形態に比べて高レベル電流IHの電流値が異なる。これにより、発光素子100の色(発光素子100R、100G、100B(図2参照))等の種類によって最大の電流値が異なる場合であっても、発光素子100R、100G、100Bのそれぞれに適した高レベル電流IHを用いて発光シーケンスを設定できる。例えば、発光素子100Gには電流値1.0mAの高レベル電流IHを用い、発光素子100R、100Bには電流値0.33mAの高レベル電流IHを用いることができる。これにより、本変形例では、複数の発光素子100の色別に、輝度を精度良く調整することができる。
(第2実施形態の第4変形例)
図28は、第2実施形態の第4変形例に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。図28に示すように、第2実施形態の第4変形例に係る表示装置1では、1フレーム期間1Fにおいて、時間軸上でサブフレーム期間SF6、SF8、SF9、SF1、SF3、SF10、SF2、SF4、SF11、SF5、SF7、SF12、SF13、SF14の順に配列される。
本変形例では、上位ビットの複数のサブフレーム期間SF11、SF12、SF13、SF14が同じ長さの期間で設定される。本変形例においても、上位ビットの複数のサブフレーム期間SF(例えばサブフレーム期間SF9からサブフレーム期間SF14)と、下位ビットの複数のサブフレーム期間SF(例えばサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF8)との配置関係は、上述した第1実施形態の第1変形例(図16)と同様であり、繰り返しの説明は省略する。また、本変形例においても、同じタイミング(例えば時刻t1)で選択される走査線GLの数が3つに抑制される。
(第3実施形態)
図29は、第3実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。図29に示すように、第3実施形態に係る表示装置1では、1フレーム期間1Fは、12ビットの階調値に対応してサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF12に分割される。
1フレーム期間1Fにおいて、時間軸上でサブフレーム期間SF6、SF8、SF9、SF1、SF3、SF10、SF2、SF4、SF11、SF5、SF7、SF12の順に配列される。
12ビットの複数のサブフレーム期間SFで構成される場合であっても、上位ビットの複数のサブフレーム期間SF(例えばサブフレーム期間SF9からサブフレーム期間SF12)と、下位ビットの複数のサブフレーム期間SF(例えばサブフレーム期間SF1からサブフレーム期間SF8)との配置は、上述した第1実施形態の第1変形例及び第2実施形態の第4変形例と同様であり、繰り返しの説明は省略する。また、本変形例においても、同じタイミング(例えば時刻t1)で選択される走査線GLの数が3つに抑制される。
第1実施形態及び第2実施形態で示した、1フレーム期間1Fが14ビットのサブフレーム期間SFに分割される例に限定されず、図29に示すように、12ビットのサブフレーム期間SFに分割されてもよい。本実施形態においても上述した例と同様に、階調値ごとに発光シーケンスを設定することができ、電流駆動方式とPWM駆動方式との組み合わせにより多階調表示を行うことができる。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。
1 表示装置
2 アレイ基板
12 走査線駆動回路
13 信号線駆動回路
21 基板
50 画素回路
100、100R、100G、100B 発光素子
200 駆動信号制御部
201 階調変換回路
202 階調電圧生成回路
203 タイミング信号生成回路
204 記憶回路
210 駆動IC
DRT 駆動トランジスタ
SST 画素トランジスタ
PX 画素
VH 高レベル電圧
VL、VL1、VL2、VL3 低レベル電圧
IH 高レベル電流
IL、IL1、IL2、IL3 低レベル電流
SF、SF1、SF2、SF3、・・・、SF14 サブフレーム期間

Claims (9)

  1. 複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子の駆動を制御する制御回路と、を有し、
    前記制御回路は、
    1フレーム期間を、異なる長さの期間を有する複数のサブフレーム期間に分割し、前記複数のサブフレーム期間ごとに複数の発光素子の発光と非発光とを制御し、
    前記複数の発光素子の駆動方式として、固定された高レベル電流を前記発光素子に供給するとともに、前記発光素子が発光する発光期間の長さを変化させる第1表示駆動方式と、
    前記高レベル電流よりも小さい電流値を有し、かつ、それぞれ異なる電流値で設定された複数の低レベル電流のうち、選択された1つの前記低レベル電流を前記発光素子に供給するとともに、前記発光素子が発光する発光期間の長さを変化させる第2表示駆動方式と、を有する
    表示装置。
  2. 前記第2表示駆動方式において、1つの階調値に対応する複数の前記サブフレーム期間で、前記発光素子には同じ電流値の前記低レベル電流が供給される
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 複数の前記低レベル電流の電流値は、前記高レベル電流の電流値に(1/2)又は(1/3)(ただし、nは自然数)を乗じた値で設定される
    請求項1に記載の表示装置。
  4. 複数の前記サブフレーム期間のうち最も短い期間の前記サブフレーム期間を基準期間としたときに、複数の前記サブフレーム期間のそれぞれは、前記基準期間に2(ただし、nは自然数)を乗じた長さの期間を有する
    請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記1フレーム期間は、14ビットの複数の前記サブフレーム期間を有し、
    14ビットの複数の前記サブフレーム期間は、全て異なる長さの期間を有する
    請求項1に記載の表示装置。
  6. 前記1フレーム期間は、14ビットの複数の前記サブフレーム期間を有し、
    14ビットの複数の前記サブフレーム期間のうち、上位ビットの複数の前記サブフレーム期間は同じ長さの期間を有し、下位ビットの複数の前記サブフレーム期間は異なる長さの期間を有する
    請求項1に記載の表示装置。
  7. 前記高レベル電流又は複数の前記低レベル電流の電流値と、前記発光素子の発光期間となる複数の前記サブフレーム期間との組み合わせにおいて、同じ目標輝度レベルとなる組み合わせが複数存在し、
    前記目標輝度レベルと隣接する階調で、高階調側の前記階調の前記高レベル電流又は複数の前記低レベル電流の電流値、及び、低階調側の前記階調の前記高レベル電流又は複数の前記低レベル電流の電流値の少なくとも一方と等しい電流値の前記高レベル電流又は前記低レベル電流が選択される
    請求項1に記載の表示装置。
  8. 所定の期間以上の長さに設定された上位ビットの複数の前記サブフレーム期間と、前記所定の期間よりも短く設定された下位ビットの複数の前記サブフレーム期間と、を有し、
    1又は複数の前記下位ビットの前記サブフレーム期間と、1つの前記上位ビットの前記サブフレーム期間とが、交互に配置される
    請求項1に記載の表示装置。
  9. 複数の走査線及び複数の信号線と、
    前記複数の発光素子のそれぞれに設けられた複数の駆動トランジスタと、
    前記複数の走査線に接続され、前記複数の発光素子を前記複数のサブフレーム期間ごとに時分割的に選択する走査線駆動回路と、
    前記複数の駆動トランジスタに階調電圧を供給する信号線駆動回路と、を有し、
    選択された前記複数の発光素子には、前記階調電圧に応じた前記高レベル電流又は前記低レベル電流が流れる
    請求項1に記載の表示装置。
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