JP4293747B2

JP4293747B2 - 有機ｅｌ表示装置およびその制御方法

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Publication number: JP4293747B2
Application number: JP2001394087A
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Inventors: 洋長谷川
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Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2009-07-08
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光画素の発光素子（電気光学素子）として、有機材料のエレクトロルミネッセンス(以下、有機ＥＬ(electroluminescence)と記す)素子を用いた有機ＥＬ表示装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイは、平面型で奥行きがなく、軽量なディスプレイであり、今後のマルチメディア時代を支えるデバイスとして期待されている。フラットパネルディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどが代表的なものとして挙げられる。現在、フラットパネルディスプレイとして最も普及しているのが液晶ディスプレイである。ただし、この液晶ディスプレイについては、高画質化の妨げとなる問題点がいくつか挙げられる。
【０００３】
すなわち、従来の液晶ディスプレイでは、バックライトを必要とするため、高輝度を得るにはその発光輝度を上げる必要がある。発光輝度を上げると、表示輝度は高くなるものの、液晶により完全に光を遮断することが不可能なため、黒色の表示性能が悪化する。また、液晶ディスプレイの最高輝度はバックライトにより規定されるため、コントラストはバックライトの輝度で必然的に決まる。したがって、ブラウン管（以下、ＣＲＴ(cathode ray tube)と記す）によるディスプレイのように、入力信号以外の方法により意図的にコントラストや輝度をコントロールすることは非常に困難である。
【０００４】
さらに、液晶ディスプレイは、画素に書き込まれた情報を１フィールド期間ホールドするホールド型ディスプレイであるため、動画表示の画質という観点からするとＣＲＴによるディスプレイに比べて大きく劣っている。これは、ＣＲＴの表示光がインパルス的であるのに対して、液晶ディスプレイでは１フィールド期間のホールドによって表示光の変化が原理的には階段状（実際には、デバイスの応答時間の存在によって指数関数的に変化）になり、動画を表示するとボケが知覚されるからである。
【０００５】
一方、有機ＥＬディスプレイは、その発光画素の発光素子として、１０Ｖ以下の駆動電圧で、数１００〜数１００００ｃｄ／ｍ²の輝度を得ることが可能な有機ＥＬ素子を用いていることから、自発光タイプで視野角依存性がなく、しかもコントラスト比が高く、かつホールド型ディスプレイに比べて動画の表示性能が優れているなどの特長を持つため、次世代のフラットパネルディスプレイとして有望視されている。
【０００６】
有機ＥＬディスプレイの駆動方式としては、単純（パッシブ）マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とが挙げられる。ディスプレイの大型化・高精細化を実現するには、単純マトリクス方式の場合は、各画素の発光期間が走査線（即ち、垂直方向の画素数）の増加によって減少するため、瞬間的に各画素の有機ＥＬ素子が高輝度で発光することが要求される。一方、アクティブマトリクス方式の場合は、各画素が１フレームの期間に亘って発光を持続するため、ディスプレイの大型化・高精細化が容易である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイにおいては、従来、発光画素の駆動については入力信号（映像信号）レベルにかかわらず常に一定の条件で行っていた。そのため、高輝度化、高コントラスト化については有機ＥＬ素子の特性に依存する割合が大きく、同様に低消費電力化についても有機ＥＬ素子の特性に依存せざるを得なかった。しかも、高輝度化のために有機ＥＬ素子に対して高い電圧を印加したり、あるいは大きい電流を流し続けると、有機ＥＬ素子の特性が劣化する傾向にあり、さらには消費電力も増大するという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、有機ＥＬ素子の特性に依存することなく、高コントラスト化および低消費電力化が可能な有機ＥＬ表示装置およびその制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、発光画素として有機ＥＬ素子が行列状に配置されてなる有機ＥＬ表示装置において、画素領域の全発光画素の有機ＥＬ素子に流れる総電流値または当該画素領域を所定の領域単位で分割した複数の発光画素を含む領域毎に有機ＥＬ素子に流れる電流値を検出する検出手段（検出ステップ）と、この検出手段が検出した電流値に基づいて当該検出手段が検出した領域の発光画素に流れる電流を制御する第１の制御手段（第１の制御ステップ）と、前記検出手段が検出した電流値に基づいて当該検出手段が検出した領域の発光画素の発光時間を制御する第２の制御手段（第２の制御ステップ）とを備え、
前記第１の制御手段（第１の制御ステップ）では、前記検出手段が検出した電流値に基づいて、有機ＥＬ表示装置に入力されるアナログ映像信号のクランプレベルとピークレベルとを制御することにより発光画素に流れる電流を制御し、
前記第２の制御手段（第２の制御ステップ）では、前記検出手段が（検出ステップで）検出した電流値を電圧値に変換し、この変換電圧を基準電圧と比較し、前記変換電圧が前記基準電圧よりも大きいときは前記発光画素の発光時間を短く設定し、前記変換電圧が前記基準電圧よりも小さいときは前記発光画素の発光時間を長く設定するように前記発光画素の発光時間を制御する
ことを特徴としている。
【００１０】
発光画素の有機ＥＬ素子に流れる電流を制御する技術は、ＣＲＴによる一般的なテレビジョン受像機において、過電流保護や画質改善のために使用されているビーム電流制御の技術である。ただし、その制御をかけ過ぎると、黒階調あるいは白階調がつぶれてしまう。そこで、黒階調あるいは白階調のつぶれが目立たない範囲内で発光画素に流れる電流の制御を行うとともに、その制御の足りない分を発光時間の制御で補うようにする。この発光時間の制御において、検出した電流値が大きいときには、発光画素の発光時間を短く設定することで、画面全体の発光輝度および消費電力が抑制される。一方、検出した電流値が小さいときには、発光画素の発光時間を長く設定することで、高輝度化が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図1は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。図１から明らかなように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル１１、映像信号処理回路１２、Ａ／Ｄ変換回路１３、駆動回路１４、画素電流検出回路１５および発光時間制御回路１６を有する構成となっている。
【００１３】
図２に、有機ＥＬパネル１１の構成例を示す。ここでは、図面の簡略化のために、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各画素回路のうち、１色の画素回路のみを例に採って示している。同図において、有機ＥＬパネル１１は、透明ガラスなどの基板上に有機ＥＬ素子２１を含む画素回路が行列状に多数配列された構成となっている。具体的には、基板上に、透明導電膜からなる第１の電極（例えば、陽極）が形成され、その上にさらに正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層が順次堆積されることで有機層が形成され、この有機層上にさらに低仕事関数の金属からなる第２の電極（例えば、陰極）が形成されることで有機ＥＬ素子２１が形成されている。
【００１４】
この有機ＥＬ素子２１において、第１の電極と第２の電極との間に直流電圧を印加することにより、正孔が第１の電極（陽極）から正孔輸送層を経て、電子が第２の電極（陰極）から電子輸送層を経てそれぞれ発光層内に注入され、この注入された正負のキャリアによって発光層内の蛍光分子が励起状態となり、この励起分子の緩和過程で発光が得られるようになっている。
【００１５】
有機ＥＬ素子２１を含む画素回路において、有機ＥＬ素子２１を駆動する能動素子として、一般的に、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;ＴＦＴ)が用いられる。画素回路は、通常、ＴＦＴを複数個有するとともに、画素情報（輝度情報）を保持するキャパシタを有する構成となっている。ただし、ここでは、図面の簡略化のために、画素回路として、有機ＥＬ素子２１に対して直列に接続されて当該素子を駆動するためのＴＦＴ２２のみを代表して示している。
【００１６】
図２では図示を省略しているが、有機ＥＬパネル１１の基板上には垂直画素数に対応した本数のゲート線と水平画素数に対応した本数のデータ線とがマトリクス状に配線されており、その交差部分に有機ＥＬ素子２１を含む画素回路が配されることになる。そして、これら画素回路が垂直走査回路（図示せず）によって行単位で順次選択され、その選択された１行分の画素回路に対して図１の駆動回路１４から各列ごとにデータ線を通して輝度情報が与えられることになる。
【００１７】
選択された１行分の画素回路の各々において、データ線から駆動用ＴＦＴ２２を通して輝度情報が選択的に与えられることによって有機ＥＬ素子２１の駆動が行われる。ここで、有機ＥＬ素子２１が例えば流れる電流によって輝度が変化する構成のデバイスであるとすると、有機ＥＬ素子２１に流れる電流は、駆動用ＴＦＴ２２とは別のＴＦＴ（図示せず）によって各画素の輝度情報に応じて制御されることになる。
【００１８】
有機ＥＬ素子２１の一端（本例では、カソード）は全画素共通に接続され、さらに図１の画素電流検出回路１５の入力端に接続されている。これにより、画素電流検出回路１５には、全画素の有機ＥＬ素子２１に流れる電流（総画素電流）が流入することになる。画素電流検出回路１５は、全画素に流れる総画素電流を映像信号の垂直周期、即ち１フィールド期間に亘って検出し、かつ検出した電流値をその出力段の電流−電圧変換回路部分にて電圧値（検出電圧）に変換して出力する。
【００１９】
画素電流検出回路１５から出力される検出電圧は、映像信号処理回路１２および発光時間制御回路１６に供給される。映像信号処理回路１２は、入力される複合映像信号に対して、同期分離や色信号処理などの各種の信号処理を行う。この映像信号処理回路１２で分離された水平同期信号（Ｈ−ＳＹＮＣ）および垂直同期信号（Ｖ−ＳＹＮＣ）は発光時間制御回路１６に供給され、また生成されたアナログＲＧＢ映像信号はＡ／Ｄ変換回路１３でデジタルＲＧＢ映像信号に変換されて駆動回路１４に供給される。
【００２０】
この映像信号処理回路１２はさらに、画素電流検出回路１５から出力される検出電圧に基づいてアナログＲＧＢ映像信号の信号レベルを制御する処理も行う。アナログＲＧＢ映像信号の信号レベルを制御することにより、有機ＥＬ素子２１に流れる電流が制御される。すなわち、画素電流検出回路１５→映像信号処理回路１２→Ａ／Ｄ変換回路１３→駆動回路１４により、画素電流検出回路１５が検出した電流値に基づいて有機ＥＬ素子２１に流れる電流を制御するフィードバック制御系が構成されている。
【００２１】
ここで、映像信号の信号レベルの制御について述べる。この信号レベルの制御の技術は、ＣＲＴによる一般的なテレビジョン受像機において、過電流保護や画質改善のために使用されているビーム電流制御、即ちＡＢＬ(Automatic Brightness Limitter;自動輝度制限)の技術である。したがって、映像信号処理回路１２における信号レベルの制御系については、一例として、特表２００１−５０８５５６号公報に記載された制御装置を用いることが可能である。
【００２２】
信号レベルの制御に関しては、図３に示す１Ｈ（Ｈは水平走査期間）の複合映像信号の波形図において、クランプレベル（ペデスタルレベル）をコントロールするブライト型ＡＢＬと、コントラスト（ピークレベル）をコントロールするピーク型ＡＢＬとに分けられる。
【００２３】
ブライト型ＡＢＬは、文字通りブライトネス（輝度）を制御するため、クランプレベルを下げる方向に大きく変化させると黒階調がつぶれてしまう欠点を持っている。逆に、ピーク型ＡＢＬは、コントラストを上げる方向に大きく変化させるとダイナミックレンジを外れ、白階調がつぶれてしまう欠点を持っている。したがって、アナログＲＧＢ映像信号の信号レベルを制御するに当たっては、ブライト型ＡＢＬとピーク型ＡＢＬとをバランス良く用いることが重要である。
【００２４】
一方、画素電流検出回路１５→発光時間制御回路１６→駆動回路１４により、画素電流検出回路１５が検出した電流値に基づいて有機ＥＬ素子２１の発光時間を制御するフィードバック制御系が構成されている。図４に、発光時間制御回路１６の構成の一例を示す。本例に係る発光時間制御回路１６は、画素電流検出回路１５から出力される検出電圧Ｖｄｅｔを基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較器１６１と、この比較器１６１の比較結果に基づいて有機ＥＬ素子２１の発光時間を制御するデューティ制御回路１６２とを有する構成となっている。
【００２５】
比較器１６１は、画素電流検出回路１５から出力される検出電圧Ｖｄｅｔを基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、例えば、検出電圧Ｖｄｅｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いときに高レベル、検出電圧Ｖｄｅｔが基準電圧Ｖｒｅｆ以下のときに低レベルの比較結果（デジタル信号）を出力する。デューティ制御回路１６２は、比較器１６１の比較結果が高レベルのときは有機ＥＬ素子２１の発光時間を短く設定し、当該比較結果が低レベルのときは発光時間を長く設定するようにデューティ制御を行う。
【００２６】
次に、画素電流検出回路１５→発光時間制御回路１６→駆動回路１４によるフィードバック制御系の動作について、図５および図６の各波形図を用いて説明する。なお、図５は、１フィールドにおける映像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとの関係を示す波形図である。また、図６は、１フィールドにおけるデューティ制御による発光期間−非発光期間の関係を示す波形図である。
【００２７】
先ず、画素電流検出回路１５で全画素に流れる電流値を１フィールド期間に亘って検出する。通常、映像信号には垂直ブランキング区間が存在するため、入力信号（表示信号）と全画素に流れる電流とを比較した場合、この垂直ブランキング区間において電流は減少する。それ以外の部分については、入力信号および画素の発光時間との関係に比例した出力が得られる。
【００２８】
画素電流検出回路１５で検出された電流値は、その出力段部分で電圧値に変換されて発光時間制御回路１６に供給される。なお、画素電流検出回路１５の出力段部分（電流−電圧変換回路部分）では、検出電圧Ｖｄｅｔが入力信号に比例した成分と垂直ブランキング区間の成分とを含んでいるため、それらの影響を考慮して電圧変換を行うようにする。
【００２９】
発光時間制御回路１６（図４参照）において、比較器１６１は、任意に設定した基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧Ｖｄｅｔとを比較する。この比較において、比較器１６１は例えば、検出電圧Ｖｄｅｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いときに高レベル、検出電圧Ｖｄｅｔが基準電圧Ｖｒｅｆ以下のときに低レベルのデジタル信号を出力する。これにより、以降、すべてデジタル処理となるため、アナログ的なバラツキや偏差などを考慮する必要はない。
【００３０】
デューティ制御回路１６２は、比較器１６１の比較結果が高レベルのとき、即ち検出電圧Ｖｄｅｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いときには、有機ＥＬ素子２１の発光時間を短く設定することで、画面全体の発光輝度および消費電力を抑制する。発光時間が短くなることにより、一般的な動作状態における消費電力の削減が可能となる。
【００３１】
一方、比較器１６１の比較結果が低レベルのとき、即ち検出電圧Ｖｄｅｔが基準電圧Ｖｒｅｆ以下のときには、有機ＥＬ素子２１の発光時間を長く設定することで、高輝度化を図る。発光時間を長く設定することで、一般的な動作状態における最大輝度を大きくすることが可能となる。
【００３２】
このように、有機ＥＬ素子２１を含む発光画素が行列状に配列されてなる有機ＥＬパネル１１において、全画素の総画素電流を検出し、その検出した総画素電流に基づく検出電圧Ｖｄｅｔと基準電圧Ｖｒｅｆとの比較結果に応じて有機ＥＬ素子２１の発光時間を制御するようにし、発光期間／非発光期間を適宜組み合わせることにより、高コントラスト化と低消費電力化という相反する条件を両立させることが可能となる。
【００３３】
すなわち、小面積を光らせるときには、発光期間を長く設定し、高輝度で有機ＥＬ素子２１を発光させることにより、コントラスト感のあるインパクトのある画像を表示できる。また、大面積の明るい画面においては、輝度を抑制することにより、画質を損なうことなく、有機ＥＬ素子２１の発熱や駆動電流による有機ＥＬ素子２１の劣化を抑制することができるため、本有機ＥＬ表示装置の長寿命化を図ることができる。
【００３４】
また、発光時間制御回路１６における比較器１６１の基準電圧Ｖｒｅｆの設定により、最大輝度と消費電力とのどちらを重要視するかを任意に選択することができる。さらに、上記の制御においては、有機ＥＬ素子２１の発光時間のみを制御するようにしているため、信号の階調表現に影響を与えることなく、入力信号（表示信号）に応じた発光時間の最適な設定が可能となる。
【００３５】
なお、本例に係る発光時間制御回路１６においては、検出電圧Ｖｄｅｔを比較器１６１で単一の基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、その比較結果に基づいて有機ＥＬ素子２１の発光時間を２段階に制御するとしたが、この２段階制御に限られるものではなく、電圧値が異なるｎ個の基準電圧Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎを用意し、これらｎ個の基準電圧Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆｎとの比較結果に基づいて発光時間を多段階に制御する構成を採ることも可能である。
【００３６】
また、基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を可変とし、入力信号に応じてその電圧値を切り替えるようにすることも可能である。一例として、テキスト表示と動画表示とで基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を切り替えるようにすることで、入力信号（表示する画像）に応じた最適な表示を実現できる。
【００３７】
以上説明した本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置において、その特徴とするところは、画素電流検出回路１５が検出した電流値に基づいて、有機ＥＬ素子２１に流れる電流を制御するフィードバック制御系と、有機ＥＬ素子２１の発光時間を制御するフィードバック制御系とを併用するようにした点にある。
【００３８】
具体的には、前者のフィードバック制御系による制御（ブライト型ＡＢＬ／ピーク型ＡＢＬ）では、先述したように、映像信号処理回路１２において、アナログＲＧＢ映像信号の信号レベルをコントロールすることになるが、クランプレベルを下げる方向に大きく変化させると黒階調がつぶれ、逆にコントラストを上げる方向に大きく変化させると白階調がつぶれてしまう。
【００３９】
したがって、先ずブライト型ＡＢＬ／ピーク型ＡＢＬでは、黒階調がつぶれたり、白階調がつぶれたりする欠点が目立たない範囲内でアナログＲＧＢ映像信号の信号レベルをコントロールする。そして、アナログＲＧＢ映像信号の信号レベルのコントロールで足りない分を、後者のフィードバック制御系による発光時間の制御、即ち画素電流検出回路１５が検出した電流値に基づく有機ＥＬ素子２１の発光時間の制御を行うようにする。
【００４０】
このように、有機ＥＬ素子２１に流れる電流の制御と発光時間の制御とを組み合わせることにより、それぞれの欠点を補いつつ適正な量を制御することができるため、最終的な有機ＥＬ素子２１の発光輝度の制御幅を大きくすることができるとともに、視覚的にも、発光画素の特性的にも最適な条件で、また寿命などを意識した意図的な条件で有機ＥＬ素子２１を発光させることができる。
【００４１】
また、電流量と発光時間とを適切な範囲で使用することができるため、動画表示に適した発光時間と階調表現とを両立させることができる。すなわち、発光時間を長くし過ぎると、液晶ディスプレイに代表されるホールド型ディスプレイに比べて優れている筈の動画の表示性能を悪化させることになる。したがって、デューティ制御の可変幅をあまり大きく設定せずに、動画表示に適した発光時間を設定することが重要となる。具体的には、発光時間をフィールド周波数（リフレッシュレート）の１０％〜５０％の時間で制御するようにするのが好ましい。
【００４２】
また、アナログ／デジタル変換を必要とする回路構成においては、アナログブロックにおける制御を大きくすると、その制御分が階調表現や色再現のロスとなってしまう。したがって、極力アナログブロックにおける制御を少なくすることが望ましいことから、上述した組み合わせによる制御を考慮した場合には、低階調の表現における制御については、デジタル処理にて発光時間を制御することによってロスなく制御を行い、高階調においてはアナログブロックで信号レベルを制御するようにする。
【００４３】
この場合、低階調においては発光時間を長く、信号レベルについては最大に制御することで、階調表現をロスすることなく、小面積の明るい部分を引き立たせることが可能になる。逆に、明るいシーンにおいては発光時間を短く、また信号レベルを下げることによって若干の階調表現のロスはあるものの、画面全体の輝度を抑制することが可能である。どちらの制御においても、発光時間の制御については、動画の表示特性を犠牲にすることがないように、先述したように、フィールド周波数の１０％〜５０％の時間で制御するようにする。
【００４４】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図であり、図中、図１および図２と同等部分には同一符号を付して示している。
【００４５】
本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子１２を含む発光画素が行列状に配置されてなる有機ＥＬパネル１１の画素領域を所定の領域単位で分割し、その分割した領域毎に有機ＥＬ素子２１に流れる電流値を画素電流検出回路１５で検出し、この検出した領域毎の電流値に基づいて、有機ＥＬ素子２１に流れる電流を制御するとともに、有機ＥＬ素子２１の発光時間を制御する構成を採っている。
【００４６】
ここでは、説明の簡単化のため、８行３７列の画素配列を例に採って説明するものとする。この８行３７列の画素配列の画素領域において、１行毎に行単位で領域を８分割し、その分割した領域毎に有機ＥＬ素子２１に流れる電流値を画素電流検出回路１５で検出するようにしている。ここでは、８行３７列の画素配列を例に採ったが、実際の有機ＥＬ表示装置においては、さらに多数の画素配列となることから、所定数の行毎に行単位で領域を８分割することになる。ただし、分割数は８分割に限られるものではなく、任意に設定可能である。
【００４７】
画素電流検出回路１５は、分割した領域毎に検出した電流値をその出力段の電流−電圧変換回路部分にて電圧値（検出電圧）に変換して出力する。画素電流検出回路１５から出力される検出電圧は、映像信号処理回路１２および発光時間制御回路１６に供給される。その結果、画素電流検出回路１５→映像信号処理回路１２→Ａ／Ｄ変換回路１３→駆動回路１４により、画素電流検出回路１５が検出した電流値に基づいて有機ＥＬ素子２１に流れる電流を制御するフィードバック制御系が構成される。このフィードバック制御系での処理については、第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の場合と同様である。
【００４８】
また、画素電流検出回路１５→発光時間制御回路１６→駆動回路１４により、画素電流検出回路１５が検出した電流値に基づいて有機ＥＬ素子２１の発光時間を制御するフィードバック制御系が構成される。このフィードバック制御系での動作が、本実施形態の特徴とする部分である。その動作について、図８および図９の各波形図を用いて説明する。なお、図８は、１フィールドにおける映像信号と基準電圧Ｖｒｅｆおよび検出データとの関係を示す波形図である。また、図９は、１フィールドにおけるデューティ制御による発光期間−非発光期間の関係を示す波形図である。
【００４９】
先ず、画素領域を８分割し、その分割した領域毎に有機ＥＬ素子２１に流れる電流値を検出するということは、１画面（１フィールド）を８分割し、画素電流を１画面当たり８回検出することを意味している。具体的には、画素電流検出回路１５は、図８のサンプリングパルスに同期して、分割した領域毎に有機ＥＬ素子２１に流れる電流値（画素電流）を検出する。
【００５０】
以降、その検出した電流値を電圧値（検出電圧Ｖｄｅｔ）に変換し、この検出電圧Ｖｄｅｔを、図４の比較器１６１で基準電圧Ｖｒｅｆと比較する動作が、分割した領域単位で順に行われる。なお、画素電流検出回路１５および発光時間制御回路１６での処理動作は、基本的に、第１実施形態の場合と同じである。そして、デューティ制御回路１６２において、比較器１６１から順に供給される比較結果に基づいて有機ＥＬ素子２１の発光時間の制御が行われる。
【００５１】
上述したように、１画面を複数の領域に分割し、その分割した各領域毎に画素電流を検出することにより、１画面の全画素電流を検出するよりも検出時間が短くなり、１画面をより細かくデューティ制御することが可能となるため、第１実施形態での発光時間制御に係る作用効果に加えて、画面の明るさに速やかに追従する制御を実現できるとともに、よりダイナミックな画像表示を実現できる、という作用効果が得られる。
【００５２】
具体的な制御としては、例えば、検出した８データすべてが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合、即ち画面全体が明るい場合には、サンプリングした検出データがすべて高レベルとなる。このときは、制御ステップ幅を大きくし、早く発光時間の下限値へ到達させるように制御を行う。
【００５３】
ここで、制御ステップ幅について説明する。制御ステップ幅は、制御の分解能とも言える。垂直走査周波数が例えば６０Ｈｚの場合、１フィールドは約１６．６ｍｓであり、発光時間の上限と下限との差を５０％とし、１％ステップ幅で制御とすると、全体が白の画面から黒の画面に急に切り替わったときに制御にかかる時間Ｔは、
Ｔ＝１６．６ｍｓ×５０＝８３０ｍｓ
となる。
【００５４】
本例の場合は、１画面につき８データで発光時間の制御を行うため、発光時間の上限から下限への制御にかかる時間は、約１００ｍｓ（≒８３０ｍｓ／８）となる。したがって、ブラウン管のテレビジョンにおけるビーム電流を制御することによる明るさ制御にかかる時間がおよそ２００ｍｓであることと比較しても、動画表示においてもまったく問題ない、即ち違和感を生じさせないレベルにすることができる。
【００５５】
本実施形態においては、発光画素が行列状に配置されてなる画素領域を垂直方向において行単位で分割するとしたが、垂直方向での分割に限られるものではなく、水平方向において列単位で分割したり、垂直および水平の両方向において分割することも可能である。
【００５６】
なお、上記各実施形態においては、発光画素に流れる電流の制御と発光画素の発光時間の制御とを併用した構成を前提として説明したが、これら制御を必ずしも併用する必要はなく、例えば発光画素に流れる電流の制御だけを用いる構成を採ることも可能である。この場合には、発光画素に過電流が流れるのを阻止できるため発光画素の保護を図ることができ、加えてより優れた画質を得ることができる。
【００５７】
また、上記各実施形態においては、ＲＧＢのうちの１色についての構成を例に採って説明したが、実際には、これら各実施形態に係るフィードバック制御系がＲＧＢの各色毎に設けられる。そして、各色毎に有機ＥＬ素子に流れる電流値を検出し、その色毎の検出電流値に基づいて、有機ＥＬ素子の電流および発光時間の制御がＲＧＢ毎に行われることになる。
【００５８】
これにより、ホワイトバランスに影響を与えることなく、入力信号に応じた最適な設定が可能となる。ＲＧＢそれぞれの発光時間が異なる場合には、一定の係数をかけることにより、ホワイトバランスに影響を与えないようにすることができる。発光時間制御回路１６においては、ＲＧＢの各色に対して別々の基準電圧を設定するようにすることも可能である。
【００５９】
また、有機ＥＬ素子に流れる電流値の検出に当たっては、ＲＧＢの有機ＥＬ素子に流れる電流値を各色毎に検出しても良く、またＲＧＢの有機ＥＬ素子に流れる全画素分の総電流値を検出し、この総電流値に基づいて有機ＥＬ素子の電流および発光時間をＲＧＢ毎に制御するように構成することも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、本発明によれば、発光画素の有機ＥＬ素子に流れる電流値を検出し、その検出した電流値に基づいて発光画素に流れる電流を制御することにより、発光画素に過電流が流れるのを阻止できるため発光画素の保護を図ることができ、加えてより優れた画質を得ることができる。特に、発光画素に流れる電流の制御と発光画素の発光時間の制御とを併用することにより、視覚的にも、発光画素の特性的にも最適な条件で、また寿命などを意識した意図的な条件で画素を発光させることができるため、高コントラストでかつ長寿命な有機ＥＬ表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】有機ＥＬパネルの構成例を示す概略構成図である。
【図３】１Ｈの複合映像信号の波形図である。
【図４】発光時間制御回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る１フィールドにおける映像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとの関係を示す波形図である。
【図６】第１実施形態に係る１フィールドにおけるデューティ制御による発光期間−非発光期間の関係を示す波形図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態に係る１フィールドにおける映像信号と基準電圧Ｖｒｅｆおよび検出データとの関係を示す波形図である。
【図９】第２実施形態に係る１フィールドにおけるデューティ制御による発光期間−非発光期間の関係を示す波形図である。
【符号の説明】
１１…有機ＥＬパネル、１２…映像信号処理回路、１４…駆動回路、１５…画素電流検出回路、１６…発光時間制御回路、２１…有機ＥＬ素子、２２…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、１６１…比較器、１６２…デューティ制御回路

Claims

画素領域の全発光画素の有機ＥＬ素子に流れる総電流値または当該画素領域を所定の領域単位で分割した複数の発光画素を含む領域毎に有機ＥＬ素子に流れる電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した電流値に基づいて当該検出手段が検出した領域の発光画素に流れる電流を制御する第１の制御手段と、
前記検出手段が検出した電流値に基づいて当該検出手段が検出した領域の発光画素の発光時間を制御する第２の制御手段とを備え、
前記第１の制御手段は、
前記検出手段が検出した電流値に基づいて、有機ＥＬ表示装置に入力されるアナログ映像信号のクランプレベルとピークレベルとを制御することにより発光画素に流れる電流を制御し、
前記第２の制御手段は、
前記検出手段が検出した電流値を電圧値に変換する電流−電圧変換手段と、
前記電流−電圧変換手段の出力電圧を基準電圧と比較して比較結果をデジタル信号として出力する比較手段とを有し、
前記比較手段の比較結果に基づいて前記出力電圧が前記基準電圧よりも大きいときは前記発光画素の発光時間を短く設定し、前記出力電圧が前記基準電圧よりも小さいときは前記発光画素の発光時間を長く設定するように前記発光画素の発光時間を制御する
有機ＥＬ表示装置。
前記第１の制御手段は、前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記発光画素に流れる過電流を阻止すべく当該発光画素に流れる電流を制御する
請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
画素領域の全発光画素の有機ＥＬ素子に流れる総電流値または当該画素領域を所定の領域単位で分割した複数の発光画素を含む領域毎に有機ＥＬ素子に流れる電流値を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した電流値に基づいて当該検出手段が検出した領域の発光画素に流れる電流を制御する第１の制御ステップと、
前記検出ステップで検出した電流値に基づいて当該検出手段が検出した領域の発光画素の発光時間を制御する第２の制御ステップとを有し、
前記第１の制御ステップでは、
前記検出ステップで検出した電流値に基づいて、有機ＥＬ表示装置に入力されるアナログ映像信号のクランプレベルとピークレベルとを制御することにより発光画素に流れる電流を制御し、
前記第２の制御ステップでは、
前記検出ステップで検出した電流値を電圧値に変換し、この変換電圧を基準電圧と比較し、前記変換電圧が前記基準電圧よりも大きいときは前記発光画素の発光時間を短く設定し、前記変換電圧が前記基準電圧よりも小さいときは前記発光画素の発光時間を長く設定するように前記発光画素の発光時間を制御する
有機ＥＬ表示装置の制御方法。
前記第１の制御ステップでは、前記検出ステップで検出した電流値に基づいて前記発光画素に流れる過電流を阻止すべく当該発光画素に流れる電流を制御する請求項３記載の有機ＥＬ表示装置の制御方法。