JP5755045B2

JP5755045B2 - 表示装置

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Publication number: JP5755045B2
Application number: JP2011136533A
Authority: JP
Inventors: 達人郷田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2031-06-20
Also published as: US20120320005A1; CN102842272A; JP2013003462A; US9142161B2; CN102842272B

Description

本発明は、表示装置に関し、特に有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示素子を用いた表示装置に関する。

アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の階調表示方法として、１フレーム期間を長さの異なる複数のサブフレーム期間に分割し、サブフレームごとに走査を行ってデータを書き換えるサブフレーム階調技術がある。特許文献１は、データの書き込みをおこなう表示走査と消去を行う消去走査の期間をオーバラップさせることにより、走査に要する時間より短い発光時間を得るサブフレーム階調駆動方法を開示する。特許文献２は、２以上の走査期間がオーバラップするとき、１行についての走査選択期間を、オーバラップする走査の数に等しい区間に分けて、各区間でデータを発生させ、かつ各区間に１つの走査線の選択パルスが入るようにする発明を開示する。２つの表示走査がオーバラップするときは、各行の走査選択期間を２つの区間に分けて、それぞれの区間で、データ線にデータを与え走査線に選択信号を与える。表示走査と消去走査がオーバラップするときは、一方の区間に表示データ、もう一方に期間に消去データを与える。

特開２００１−３４３９３３号公報特開２００１−３２４９５８号公報

走査期間が重複するときに走査選択期間を複数の区間に分けて１区間で１つの走査線を選択する方式においては、重複する走査の数が増えるにつれて区間の数が増える。それにつれて走査選択期間が長くなり、その結果、走査の開始から終了までの時間も長くなる。

１フレーム期間の長さは１フレームの画像データが表示装置に入力される周期によって決まっているので、表示走査に要する時間が長くなると１フレーム内のサブフレーム数が減少し、表示できる階調数が少なくなってしまう。

本発明は、複数の走査線、前記複数の走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路、前記複数の走査線に交差する複数のデータ線、前記複数のデータ線にデータ信号を供給するデータ線駆動回路、前記複数の走査線の１本と前記複数のデータ線の１本とに接続された画素回路、ならびに前記画素回路に接続された発光素子、を有する表示装置であって、
１フレーム期間を分割した複数のサブフレーム期間の各々で、前記データ線駆動回路が前記データ線に表示データを供給し、前記走査線駆動回路が前記走査線に順に選択信号を供給することにより、前記表示データを前記画素回路に書き込む表示走査が行われ、各サブフレーム期間の前記発光素子の発光時間の１フレーム期間についての合計によって階調を表示する表示装置であって、
少なくとも２つのサブフレーム期間において、前記データ線駆動回路が前記データ線に消去データを供給し、前記走査線駆動回路が前記走査線に順に選択信号を供給することにより、前記消去データを前記画素回路に書き込む消去走査が行われ、
前記少なくとも２つのサブフレーム期間の消去走査の開始から終了までの期間は、一部が互いに重複しており、前記消去走査の重複期間中に、前記走査線駆動回路が２つの前記走査線に同時に選択信号を供給することにより、前記データ線に供給された前記消去データが、前記選択信号が供給された２つの走査線の前記画素回路に共通に書き込まれることを特徴とする。

消去走査が重複する期間中は、データ線に消去信号を供給するタイミングで、走査線に同時に選択信号を与えて、重複する消去走査を同時に行う。これにより、消去走査が重複しても走査期間が長くなることがないので、１フレーム期間内のサブフレーム数を減らすことがない。その結果階調度の高い表示を保つことができる。

本発明の実施例１のサブフレームごとの走査を示す図である。実施例１のデータ信号と走査信号のタイミングチャートである。図１のサブフレームの順序を変えたときの走査を示す図である。比較例のデータ信号と走査信号のタイミングチャートである。本発明の実施例２のサブフレームごとの走査を示す図である。実施例２のデータ信号と走査信号のタイミングチャートである。本発明の表示装置の（ａ）全体と（ｂ）画素の各構成を示す図である。

本発明は、複数の走査線と複数のデータ線が交差した部分に画素が配置されたマトリクス表示装置に適用される。マトリクス表示装置は、走査線を決められた順に選択してデータ線のデータを画素に書き込む。全走査線が１回ずつ選択されると１つの画面が表示される。これを走査という。

図１は、４ビットのディジタル画像信号で１６階調を表示する場合の走査のシーケンスを示す。横方向は時間、縦方向は走査線の位置（アドレス）を表している。斜め線は時間とともに走査線が上から下に順次選択されていく様子を示している。

１フレーム期間１Ｆは４つのサブフレームＳＦ１−ＳＦ４に分割される。各サブフレーム期間に実線で示す表示走査Ｗ１−Ｗ４が行われる。表示走査は、データ線に画像データに対応した表示データが供給され、これを画素に書き込む走査である。

１つの表示走査開始から次の表示走査開始までの期間が１つのサブフレーム期間である。サブフレーム期間の長さは、表示走査期間を単位として、ＳＦ１＝２、ＳＦ２＝１、ＳＦ３＝１、ＳＦ４＝１である。各サブフレーム期間に、ディジタル画像データを書き込むための表示走査Ｗ１−Ｗ４が行われる。各サブフレームの発光時間は、表示走査期間を単位として、先頭から順にＳ１＝２、Ｓ２＝１、Ｓ３＝１／２、Ｓ４＝１／４である。サブフレームＳＦ３とＳＦ４は、発光期間がサブフレーム期間より短いので、破線の消去走査Ｅ３、Ｅ４が行われる。

どのサブフレームでも、先の表示走査が終了してから次の表示走査が開始されるので、表示走査には時間的重なりはない。しかし、サブフレームＳＦ３の消去走査Ｅ３が終了しないうちに、サブフレームＳＦ４の表示走査Ｗ４と消去走査Ｅ４が始まるので、消去走査Ｅ３とＥ４は一部の期間が重複する。

表示走査および消去走査について、その開始から終了までの期間を走査期間という。走査期間が重なりを持っているとき、それらの２つの走査は重複しているという。発光期間がサブフレーム期間より短いサブフレームでは、表示走査とそれに続く消去走査が重複する。また、図１では、消去走査Ｅ３とＥ４とその間にある表示走査Ｗ４の３つの走査が重複している。

本発明は、消去走査に重複がある場合に、重複期間中、データ線に消去データを供給し、重複する２つの消去走査の走査線を同時に選択して、１つの消去データを共通に書き込むものである。これにより、１つの選択期間中にデータ線に供給するデータの数は、表示データと消去データの２つだけとなり、消去走査が重複してもデータ線の区間数を増やす必要がない。その結果、走査の開始から終了までの期間が消去走査の重なりによって長くなることがなく、階調数の減少が防止できる。

図１は４ビット８階調表示の例であるが、ビット数およびサブフレーム数はこれに限らない。また、消去走査はサブフレームＳＦ１とＳＦ２にもあってもよく、その場合の消去走査は次のサブフレームの表示走査の直前に設けられる。

以下、実施例により本発明を説明する。

図２は本発明の表示装置における駆動の形態を表すタイミングチャートであり、図１のサブフレームＳＦ３とＳＦ４の一部分を、データ線と走査線の信号で描いたものである。ただし、簡単のため走査線本数を１６本としてある。

データ線にはデータ信号Ｖｄａｔａが供給される。データ信号Ｖｄａｔａに同期して、走査線に走査信号Ｖｓｃａｎ（１）−Ｖｓｃａｎ（１６）が与えられ、１６本の走査線が順次選択される。

１つのサブフレーム期間は、１６本の走査線に対応してＴ１−Ｔ１６の選択期間に分けられる。

各期間Ｔ１−Ｔ３２はいずれもＡとＢの２区間に分けられている。データ線には、時間的に先の区間ＡでＨ（ｈｉｇｈ）レベルまたはＬ（ｌｏｗ）レベルの表示データが供給され、後の区間ＢではＨレベルの消去データ（黒データ）が与えられる。

１つの走査は、Ｔ１−Ｔ１６のいずれかの選択期間で一番上の走査線から開始され、１６の選択期間をかけて一番下の走査線に到達して終了する。サブフレームＳＦ３の表示走査Ｗ３の選択信号は、図２には示されていないが、サブフレームＳＦ３の選択期間Ｔ１で開始され、選択期間Ｔ１６で終了する。その直後のサブフレームＳＦ４の選択期間Ｔ１で表示走査Ｗ４が開始され、Ｔ１６で終了する。

各サブフレームの表示走査は、区間Ａ，Ｂのうち先の区間Ａに同期して行われる。すなわち、表示走査の走査信号Ｖｓｃａｎは、区間Ａで選択信号（Ｌレベル）になりその行を選択する。それによってデータ線に供給されている表示データが画素回路に書き込まれる。

表示走査Ｗ３に遅れて消去走査Ｅ３が行われる。サブフレームＳＦ３の消去走査Ｅ３は、図２には示されていないが表示走査Ｗ３から８行分の選択期間だけ遅れてサブフレームＳＦ３の期間Ｔ９で開始され、次のサブフレームＳＦ４の期間Ｔ８で終了する。

表示走査と消去走査の時間間隔は発光期間に対応するように設定される。サブフレームＳＦ４の発光期間はサブフレームＳＦ３の発光期間の１／２であるから、サブフレームＳＦ４の消去走査Ｅ４は、表示走査Ｗ４から４行分の選択期間だけ遅れて、選択期間Ｔ５で開始される。

サブフレームＳＦ３では、期間Ｔ９からＴ１６の間、表示走査Ｗ３と消去走査Ｅ３が重複して行われる。サブフレームＳＦ４では、期間Ｔ５からＴ１６の間で表示走査Ｗ４と消去走査Ｅ４が重複する。このように、消去走査は、同じサブフレームの表示走査と一部の期間重複しており、その期間中、区間Ａと区間Ｂに、データ線に表示データと消去データが交互に供給され、同時に、走査線に表示走査と消去走査の選択信号があたえられる。

さらに、消去走査Ｅ３とＥ４は、サブフレームＳＦ４の選択期間Ｔ５から選択期間Ｔ８の間で重複する。そして、いずれの消去走査も、区間Ｂに同期して走査線に選択信号が与えられる、したがって、重複期間中は２つの走査線に同時に選択信号（Ｌレベル）が与えられ、共通の消去データが画素回路に書き込まれる。

消去走査が重複しているときに、走査線を同時に選択し、１つの消去データを共通に使って消去する。消去走査が３つ重複していても、３本の走査線を同時に選択し、１つの消去データを共通に使って消去する。消去データは１つの区間に供給するだけですみ、２以上の消去データ区間を設ける必要はない。

本実施例では、表示走査にオーバラップがないので、表示データの区間Ａも１つでよい。したがって、選択期間Ｔ１−Ｔ１６をそれぞれＡ、Ｂの２つの区間に分割し、一方を表示データ区間、他方を消去データ区間とすればよい。

図３は、図１のサブフレーム順序を逆に並べ替えたものである。発光期間は、Ｓ１＝１／４、Ｓ２＝１／２、Ｓ３＝１、Ｓ４＝２である。発光期間が短いものから長いものへの順になったので、消去走査Ｅ１とＥ２は重複期間がない。

このように、発光期間の順序が変わると消去走査のオーバラップがなくなることがある。しかし、表示走査と消去走査は必ずオーバラップするので、１行に割りあてられた期間には２つの区間Ａ，Ｂが必要であり、かつ表示走査に重複がないかぎり２つの区間で十分である。図１と図３以外に発光順序をどのように変更しても表示走査にはオーバラップは生じないから、選択期間に表示データと消去データの２つの区間を設ける本実施例の走査方式は、任意のサブフレーム順序に切り替えて実行することができる。サブフレーム順序は、後述する走査線駆動回路の走査開始タイミングを制御し、データ線駆動回路にディジタル画像信号の順序を変えて送ることにより、任意に切り替えることができる。サブフレーム順序を変更可能にしておくことは、動画のボケをなくし、またサブフレーム階調に特有の擬似輪郭を少なくするための有効な手段である。

（比較例）
図４は、図１の駆動方式において、消去走査が重なるときに、データ線に消去データを２区間にわたって供給し、重複する消去走査の走査線をこの２区間に別々に選択して選択信号を与える方式を示す。

１つのサブフレームは、実施例１と同様に１６の選択期間Ｔ１−Ｔ１６に分けられ、各選択期間はＡ，Ｂ，Ｂ’の３つの区間に分割される。区間Ａではデータ線にＨレベルまたはＬレベルの表示データが供給され、区間ＢとＢ’ではＨレベルの消去データ（黒データ）が供給される。

表示走査Ｗ３とＷ４は重複することがないので、ともに区間Ａで走査線に選択信号（Ｌレベル）となる走査信号が与えられる。消去走査Ｅ３とＥ４はサブフレームＳＦ４の選択期間Ｔ５からＴ８の間で重複し、消去走査Ｅ３の走査線は区間Ｂに同期して選択信号が与えられ、消去走査Ｅ４の走査線には区間Ｂ’に同期して選択信号が与えられる。この結果、１つの区間には１本の走査線のみに選択信号が与えられる。

このように１区間で１本の走査線を選択する方式は、データ線駆動回路から見ると、常に１つの画素回路にのみ書き込みが行われるので、出力負荷の変動がないというメリットがある。しかし、３つのデータ区間が必要なため、走査の開始から終了までの時間が実施例１の走査時間の１．５倍になる。１フレームを１／６０秒とすると実施例１の走査時間は１／３００秒である。これが１．５倍の１／２００秒になると、１フレームに３つのサブフレームしか入らないので３ビットのディジタル階調しか表示できない。

図５は、表示走査に重複期間がある場合の駆動の形態を示す図である。実施例１や比較例と同じ４ビット１６階調表示であるが、サブフレーム期間が走査期間の半分の長さになっている。サブフレームＳＦ１，ＳＦ３、ＳＦ４の表示走査は、直前のサブフレームの表示走査が半分終了した時点で開始される。

サブフレームＳＦ３で表示走査Ｗ２とＷ３、サブフレームＳＦ４で表示走査Ｗ３とＷ４、サブフレームＳＦ１で表示走査Ｗ１と前のフレームのＷ４、のそれぞれ表示走査同士が重複する。また、サブフレームＳＦ１とＳＦ４では、消去走査Ｅ３とＥ４同士が重複する。

実施例１では、１つの表示走査の期間が終了した後に次の表示走査が始まるので、２つの表示走査が重なることはなかった。本実施例のようにサブフレーム期間が表示走査期間よりも短いときは、表示走査の間に重複が生じる。また、重複する表示走査の間に消去走査が行われると、消去走査同士の重複も生じる。

図６は、図５の駆動走査方式におけるデータ線と走査線の各信号を示すタイミングチャートである。走査線の本数は１６本とした。サブフレームＳＦ３とＳＦ４はそれぞれ８つの選択期間分の長さになる。

表示走査のオーバラップは２であるから、１つの選択期間に２つの表示データ区間を設ける必要がある。一方、消去走査のオーバラップ数は時間によって変動し、１（オーバラップなし）または２であるが、消去は同時に行うことができるので消去データ区間は１つでよい。したがって、各選択期間は３つの区間Ａ，Ａ’，Ｂに分割され、そのうち２つが表示データ区間Ａ，Ａ’、残る１つが消去データ区間Ｂとなる。

表示データ区間Ａの表示データに同期して、サブフレームＳＦ３の表示走査Ｗ３が行われる。表示走査Ｗ３は、図６では示されていないが、サブフレームＳＦ３の選択期間Ｔ１で開始され、そのサブフレーム内では半分の１行−８行が走査され、引き続いて９行−１６行が次のサブフレームＳＦ４のＴ１−Ｔ８の選択期間に行われる。

サブフレームＳＦ４の表示走査Ｗ４は、表示データ区間Ａ’に同期している。Ｗ４は、ＳＦ４の選択期間Ｔ１で開始され、図６では示されていないが、次のフレームのＳＦ１の選択期間Ｔ８まで続く。したがって、サブフレームＳＦ３の表示走査Ｗ３とサブフレームＳＦ４の表示走査Ｗ４は、サブフレームＳＦ４の選択期間Ｔ１−Ｔ８で重複する。しかし、Ｗ３の走査線は区間Ａで選択信号のレベルになり、Ｗ４の走査線は区間Ａ’で選択信号のレベルになるので、別々の表示データで書き込みが行われ、相互に表示データがまじりあうことはない。

一方、消去走査は、サブフレームＳＦ３の表示走査Ｗ３に続く消去走査Ｅ３が、サブフレームＳＦ３のＴ５からＴ８、サブフレームＳＦ４のＴ１からＴ８、さらに次のフレームのサブフレームＳＦ１のＴ１からＴ４まで、区間Ｂに同期して行われる。また、サブフレームＳＦ４の表示走査Ｗ４に続く消去走査Ｅ３は、サブフレームＳＦ４のＴ３から始まって次フレームのサブフレームＳＦ２のＴ２まで、同じ区間Ｂに同期して走査される。消去走査Ｅ１とＥ２はしたがってサブフレームＳＦ４のＴ５から次フレームのサブフレームＳＦ１のＴ４までの期間、重複する。２つの消去走査は区間Ｂに同期して同時に走査線が選択され、同時に消去が行われる。

表示走査が重なるときは、その重なりの数に等しい数の表示データ区間が必要である。しかし、消去データがいくつ重複しても、消去走査を同時に行うことにより消去データ区間は１つでよい。これにより、消去走査の重複によって走査時間が長くなることがなく、階調数の減少が防止できる。

（表示装置の説明）
図７（ａ）は本発明の実施例１および２の表示装置の概略図、（ｂ）は１つの発光素子と画素回路を示す図である。

図７（ａ）に示す表示装置は、赤、緑、青の３色をそれぞれ発光する３つの画素ＤＣＲ、ＤＣＧ、ＤＣＢを１つの表示単位ＰＸＬとして、これがＮ行Ｍ列の行列をなして配置され、マトリクス表示部１を構成している。個々の画素ＰＸＬには点灯または消灯の２つの状態をとる有機ＥＬ素子ＥＬと、それを駆動する画素回路１０が備わっている。

各画素は，Ｎ本の走査線ＳＬ（１）、ＳＬ（２），・・・、ＳＬ（Ｎ）と、３Ｍ本のデータ線ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの交差部にあり、交差する走査線ＳＬとデータ線ＤＣに接続されている（以下、位置によらない一般の走査線の意味で用いるときは、行を示す添え字（ｉ）を省略する。また、色によらず一般に画素を指すときはＲＧＢの添え字も省略する）。

各画素回路１は、図７（ｂ）に示すように、２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と容量Ｃとを持っており、トランジスタＴｒ１は、ゲートが走査線ＳＬに接続されて、走査線の電圧により、データ線ＤＬに接続されたドレインと容量の一端に接続されたソースとの間を接続または遮断する。走査線ＳＬにＬ（ｌｏｗ）レベルの選択信号があたえられるとＴｒ１がオンになり、そのときのデータ線ＤＬの電圧Ｖｄａｔａを容量Ｃに伝える。走査線がＨ（ｈｉｇｈ）レベルになると、トランジスタＴｒ１は遮断されるが、データ線ＤＬの電圧は容量Ｃに保持される。トランジスタＴｒ２は、ゲートが容量Ｃの一端およびトランジスタＴｒ１のソースに接続され、ソースが電源電位ＶＥＬに、ドレインが有機ＥＬ素子ＥＬのアノードに接続されている。有機ＥＬ素子ＥＬのカソードは接地されている。トランジスタＴｒ２は、容量Ｃの電圧がソース−ゲート間電圧となり、その電圧に応じて有機ＥＬ素子ＥＬに電流を供給する。

図７（ａ）に戻り、走査線に走査信号を与える走査線駆動回路３と、データ線にデータ信号を供給するデータ線駆動回路２と、外部との接続端子４が、マトリクス表示部１の周囲に配置されている。接続端子４からは、配線５を通じて走査線駆動回路３に走査開始タイミングを与える制御信号が入力される。データ線駆動回路２にはサブフレームごとのディジタル画像信号が送られる。ディジタル画像信号の順序を変え、表示走査及び消去走査の開始タイミングを制御することにより、サブフレームの順序を切り替えることができる。

（サブフレーム階調の説明）
サブフレーム階調表示においては、入力される画像データの１フレームが何ビットか（実施例１，２の場合は４ビット）のディジタル信号画像に変換されて表示装置に入力される。各ビットのディジタル信号画像は、サブフレーム期間に表示部１において表示される。各サブフレームの画像を１フレームについて時間平均をとると元の画像となる。１フレーム期間は１つの画像が表示されるのに要する時間である。

各サブフレームのディジタル信号画像は２値画像である。各画素の発光時間の１フレームについての合計がその画素の輝度を示す。元の画像は、サブフレームのディジタル信号画像の１フレームについての時間平均画像として表わされる。

ＳＬ（１）−ＳＬ（Ｎ）走査線
ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢデータ線
１０画素回路
ＥＬ発光素子
１表示部
２データ線駆動回路
３走査線駆動回路
１Ｆ１フレーム期間
ＳＦ１−ＳＦ１６サブフレーム期間
Ｓ１−Ｓ４発光期間
Ａ，Ａ’ 表示データ区間
Ｂ，Ｂ’ 消去データ区間
Ｗ１−Ｗ４表示走査
Ｅ１−Ｅ４消去走査
Ｔ１−Ｔ１６選択期間
Ｖｄａｔａデータ信号
Ｖｓｃａｎ（１）−Ｖｓｃａｎ（１６）走査信号

Claims

複数の走査線、前記複数の走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路、前記複数の走査線に交差する複数のデータ線、前記複数のデータ線にデータ信号を供給するデータ線駆動回路、前記走査線の１本と前記データ線の１本とに接続された画素回路、ならびに前記画素回路に接続された発光素子、を有する表示装置であって、
１フレーム期間を分割した複数のサブフレーム期間の各々で、前記データ線駆動回路が前記複数のデータ線に表示データを供給し、前記走査線駆動回路が前記複数の走査線に順に選択信号を供給することにより、前記表示データを前記画素回路に書き込む表示走査が行われ、前記発光素子の発光時間の１フレーム期間についての合計によって階調を表示する表示装置であって、
少なくとも２つのサブフレーム期間に、前記データ線駆動回路が前記複数のデータ線に消去データを供給し、前記走査線駆動回路が前記複数の走査線に順に選択信号を供給することにより、前記消去データを前記画素回路に書き込む消去走査が行われ、
前記少なくとも２つのサブフレーム期間の消去走査の開始から終了までの期間は、一部が互いに重複しており、前記消去走査の重複期間中に、前記走査線駆動回路が２つの前記走査線に同時に選択信号を供給することにより、前記データ線に供給された前記消去データが、前記選択信号が供給された２つの走査線の前記画素回路に共通に書き込まれることを特徴とする表示装置。
前記消去走査の開始から終了までの期間は、それぞれのサブフレーム期間の前記表示走査の開始から終了までの期間と一部が重複しており、前記消去走査と前記表示走査の重複期間中に、前記データ線に前記消去データと前記表示データが交互に供給されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記表示走査の開始から終了までの期間は互いに重複しないことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
２つのサブフレームの前記表示走査の開始から終了までの期間が互いに重なる重複期間を有しており、前記表示走査の重複期間中に、前記データ線駆動回路が別々の時間に前記複数のデータ線に２つの表示データを供給し、各表示データが供給されている時間に前記走査線駆動回路が別々の前記走査線に選択信号を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
前記走査線駆動回路に、サブフレーム期間の順序を入れ替える制御信号が入力されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。