JP6232595B2

JP6232595B2 - 表示装置及びその制御方法

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Publication number: JP6232595B2
Application number: JP2016514550A
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Inventors: 博白水
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Publication date: 2017-11-22
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Description

本開示は、表示装置及びその制御方法に関する。

電流駆動型の発光素子を用いた画像表示装置として、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ：ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を用いた表示装置（有機ＥＬディスプレイ）が知られている。この有機ＥＬディスプレイは、視野角特性が良好で、消費電力が少ないという利点を有するため、次世代のＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎａｌＤｉｓｐｌａｙ）候補として注目されている。

有機ＥＬディスプレイでは、複数の走査線と複数のデータ線との交点に選択トランジスタが設けられ、当該選択トランジスタに容量素子が接続されている。選択トランジスタをオン状態にしてデータ線から信号電圧を容量素子に書き込み、当該容量素子に接続された駆動トランジスタによって有機ＥＬ素子を駆動するものをアクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイと呼ぶ。このアクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイでは、駆動トランジスタや有機ＥＬ素子の特性のばらつきに起因し、同じ信号電圧を与えても、各画素において有機ＥＬ素子の輝度が異なり、輝度ムラが発生するという問題がある。

従来の有機ＥＬディスプレイの輝度ムラ補正方法として、画素ごとの有機ＥＬ素子のアノード電圧を測定し、測定されたアノード電圧に基づいて信号電圧を補正することにより、駆動トランジスタや有機ＥＬ素子の特性ばらつき補正する方法が開示されている。

例えば、特許文献１に開示された表示装置及びその制御方法では、有機ＥＬ素子を含む画素回路に設けられた導通線に予めプリチャージをしてから有機ＥＬ素子のアノード電圧を測定する。そして、上記プリチャージ後に測定されたアノード電圧が不安定な場合には、プリチャージ条件を再設定した上で再プリチャージしてアノード電圧を再測定する。これにより、高速かつ正確な回路素子特性の測定が可能であるとしている。

国際公開第２０１０／００１５９４号

しかしながら、特許文献１に記載された表示装置の制御方法では、導電線にプリチャージを行った上で当該導電線の検出電圧を安定させた後に、上記アノード電圧を反映した検出電圧が測定される。つまり、導電線の検出電圧が定常状態に収束するのを待って検出電圧が測定されるので、導電線の検出電圧を定常状態に収束させるための時間を要する。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、回路素子の電気的特性を高速に検出することが可能な表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、電流が流れることにより発光する発光素子と、容量素子と、前記容量素子に保持された電圧に応じた電流を前記発光素子に流す駆動トランジスタと、電圧検出線と、前記電圧検出線と前記発光素子の一方の電極との導通及び非導通を切り替えるスイッチ素子と、前記電圧検出線に、前記発光素子の一方の電極の電圧を測定するための調査電圧を供給する電圧発生部と、前記電圧発生部から前記調査電圧が前記電圧検出線に印加された状態で、前記スイッチ素子を導通状態にしたときの前記スイッチ素子を流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出された前記電流が流れる方向に基づいて前記調査電圧の電圧値を更新し、当該更新された前記調査電圧を前記電圧発生部に出力させる制御部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る表示装置及びその制御方法によれば、電圧検出線に印加された調査電圧と発光素子の電圧との大小関係を、電圧検出線と発光素子とを接続する経路を流れる電流の向きにより瞬時に判定する。そして、判定された電流の向きに基づいて上記調査電圧を更新する。よって、電圧検出線の電圧が収束するのを待たずに調査電圧を更新できるので、高速な回路素子の電気的特性の測定が可能となる。

図１は、一般的なアクティブマトリクス型表示装置の表示部の状態遷移図である。図２は、実施の形態に係る表示装置の機能を示すブロック構成図である。図３は、実施の形態に係る表示部の有する一画素の回路構成及びその周辺回路との接続を示す図である。図４は、実施の形態に係る表示装置の動作フローチャートである。図５は、実施の形態に係る画素回路の状態遷移図である。図６は、実施の形態に係る有機ＥＬ素子のアノード電圧を測定する手順を説明する動作フローチャートである。図７は、実施の形態に係る有機ＥＬ素子のアノード電圧を測定する手順を説明するタイミングチャートの一例である。図８は、電流の方向を測定する電流検出部の回路構成を含む表示装置の構成図である。図９は、実施の形態に係る表示装置を内蔵した薄型フラットＴＶの外観図である。

以下、表示装置及びその制御方法の一実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示における好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、並びに、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明における最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
［１．表示装置の基本構成］
図１は、一般的なアクティブマトリクス型表示装置の表示部の状態遷移図である。同図には、ある画素列における、画素行（ライン）ごとの書き込み期間及び非書き込み期間が表されている。縦方向は画素行を、また、横軸は経過時間を示す。ここで、書き込み期間とは、各画素へ信号電圧を供給するために、データ線が使用されている期間のことである。この書き込み期間内において、信号電圧の書き込み動作が画素行順に実行される。本表示装置の画素回路では、書き込み期間において容量素子への電圧保持と駆動トランジスタのゲートへの電圧印加とが同時に行われるため、当該書き込み動作の後、続けて発光動作が実行される。

従来の表示装置では、経時劣化した有機ＥＬ素子の電流−電圧特性を高精度に測定するためには、画素回路の寄生容量が大きいため、電流を流して有機ＥＬ素子の電圧を読み取るまでに長い充電時間が必要であった。このため、図１に記載されたような書き込み期間や発光動作期間に上記電流−電圧特性調査を行うことができず、書き込み期間や発光動作期間とは別に当該電流−電圧特性を調査する期間を設ける必要があった。

本実施の形態に係る表示装置及びその制御方法によれば、データ線を使用していない非書き込み期間を利用して有機ＥＬ素子の電流−電圧特性調査を実行することができる。その結果、有機ＥＬ素子の電流−電圧特性の算出のための期間を、上記非書き込み期間と別に設定する必要はなくなり、経時変化によって劣化する有機ＥＬ素子の特性に迅速に対応した映像信号の補正を実現できる。

以下、本発明の実施の形態に係る表示装置が、非書き込み期間内でも、有機ＥＬ素子の電流−電圧特性を高速かつ高精度に検出できることを、図を用いて説明する。

図２は、実施の形態に係る表示装置の機能を示すブロック構成図である。同図における表示装置１は、表示部１０と、走査線駆動回路２０と、電圧発生部３０と、電流検出部４０と、制御部５０とを備える。表示部１０は、行列状に配置された複数の画素１００を備える。また、制御部５０は、計測制御部５１と、判定部５２と、記憶部５３とを備える。

［２．画素構成］
図３は、実施の形態に係る表示部の有する一画素の回路構成及びその周辺回路との接続を示す図である。同図における画素１００は、有機ＥＬ素子１１０と、駆動トランジスタ１２０と、選択トランジスタ１３０と、スイッチトランジスタ１４０と、検査トランジスタ１５０と、容量素子１６０とを備える。また、画素１００には、正電源線１７０、負電源線１８０、データ線３１、走査線２１、ならびに、制御線２２及び２３が接続されている。また、画素１００は、走査線２１、制御線２２及び２３を介して走査線駆動回路２０に接続され、また、データ線３１を介して電圧発生部３０及び電流検出部４０に接続されている。

有機ＥＬ素子１１０は、発光素子として機能し、駆動トランジスタ１２０から与えられた駆動電流に応じた発光動作を行う。有機ＥＬ素子１１０の他方の電極であるカソード電極は、負電源線１８０に接続されており、通常は接地されている。

駆動トランジスタ１２０は、ゲート電極が選択トランジスタ１３０を介してデータ線３１に接続され、ソース電極が有機ＥＬ素子１１０の一方の電極であるアノード電極に接続され、ドレイン電極がスイッチトランジスタ１４０のソース電極に接続されている。

選択トランジスタ１３０は、ゲート電極が走査線２１に接続され、ドレイン電極がデータ線３１に接続され、ソース電極が容量素子１６０の一方の電極に接続され、データ線３１と容量素子１６０との導通及び非導通を切り替える。

スイッチトランジスタ１４０は、ゲート電極が制御線２２に接続され、ドレイン電極が正電源線１７０に接続され、駆動トランジスタ１２０及び有機ＥＬ素子１１０に流れる電流の経路上に配置され、当該電流を流す、及び、流さない、を切り替える。

容量素子１６０は、一方の電極が駆動トランジスタ１２０のゲートに接続され、他方の電極が駆動トランジスタ１２０のソース電極に接続されている。容量素子１６０には、電圧発生部３０からデータ線３１及び選択トランジスタ１３０を介して信号電圧が供給され、当該信号電圧に対応した電圧が保持される。

検査トランジスタ１５０は、ゲート電極が制御線２３に接続され、ドレイン電極がデータ線３１に接続され、ソース電極が有機ＥＬ素子１１０のアノード電極に接続され、データ線３１と当該アノード電極との導通及び非導通を切り替えるスイッチ素子である。

データ線３１は、画素列ごとに配置され、当該画素列に属する画素１００に接続されている。データ線３１は、書き込み期間において、電圧発生部３０から出力された信号電圧を当該画素列の各画素へ伝達する。また、データ線３１は、発光期間において、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧を検出するための調査電圧を検査トランジスタ１５０へ伝達する電圧検出線である。

走査線２１は、画素行ごとに配置され、当該画素行に属する画素１００に接続されている。走査線２１は、走査線駆動回路２０から出力された走査信号を当該画素行の各画素へ伝達する。

制御線２２及び２３は、画素行ごとに配置され、当該画素行に属する画素１００に接続されている。制御線２２及び２３は、走査線駆動回路２０から出力された制御信号を当該画素行の各画素へ伝達する。

［３．素子電圧測定構成］
次に、図２に記載された画素１００の周辺回路の構成について説明する。

走査線駆動回路２０は、走査線２１、制御線２２及び制御線２３に接続されており、走査線２１、制御線２２及び制御線２３の電圧レベルを制御することにより、画素１００の選択トランジスタ１３０、スイッチトランジスタ１４０及び検査トランジスタ１５０の導通及び非導通を制御する。

電圧発生部３０は、データ線３１に接続されており、書き込み期間において、外部からの映像信号を反映した信号電圧をデータ線３１に供給するデータ線駆動回路としての機能を有する。また、電圧発生部３０は、発光期間において、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧を検出するための調査電圧をデータ線３１に供給する。

ここで、調査電圧とは、有機ＥＬ素子１１０の経時劣化状況を高速かつ高精度に把握するために、発光期間においてデータ線３１に印加する電圧のことである。データ線３１に印加された調査電圧と有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧との電圧値を比較するため、電流検出部４０は、データ線３１と有機ＥＬ素子１１０とを接続する検査トランジスタ１５０を流れる電流方向を検出する。制御部５０は、上記電流方向に基づいて調査電圧を更新し、当該調査電圧の変化率が所定値以下となった場合、当該調査電圧を有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧の測定値とする。これにより、有機ＥＬ素子１１０の経時劣化状況を高速かつ高精度に把握することが可能となる。

なお、電圧発生部３０は、典型的にはデータドライバＩＣであり、また、調査電圧を出力する構成は、データドライバＩＣとは別に設けられてもよい。

電流検出部４０は、データ線３１に接続されており、発光期間において、電圧発生部３０から調査電圧がデータ線３１に印加された状態で、検査トランジスタ１５０を導通状態にしたときの検査トランジスタ１５０を流れる電流を検出する。

なお、電流検出部４０は、データ線３１の本数と同数の検流計を有し、１つの検流計は、１画素列に属する画素１００が有する検査トランジスタ１５０及びデータ線３１に流れる電流を計測する。また、電流検出部４０は、データ線３１の切り替えを行うマルチプレクサと、データ線３１の本数より少ない検流計を有していてもよい。これにより、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧の測定時に必要な検流計の数量が削減されるので、表示部１０の周辺領域の省面積化や部品点数の削減を実現することが可能となる。

計測制御部５１は、図３に示された各トランジスタの導通及び非導通のタイミング、ならびに、電圧発生部３０から調査電圧をデータ線３１に供給するタイミング、及び、電流検出部４０により検査トランジスタ１５０を流れる電流を検出するタイミングを制御する。

判定部５２は、電流検出部４０で検出された上記電流が流れる方向に基づいて調査電圧の電圧値を更新し、当該更新された調査電圧を電圧発生部３０から出力させる。具体的には、判定部５２は、電流検出部４０で検出された電流の方向がデータ線３１から上記アノード電極へ向かう方向である場合、調査電圧を減少させる。一方、判定部５２は、電流検出部４０で検出された電流の方向が上記アノード電極からデータ線３１へ向かう方向である場合、調査電圧を増加させる。つまり、判定部５２は、データ線３１の電位と有機ＥＬ素子１１０のアノード電位との高低を、検査トランジスタ１５０を導通させた瞬間の電流を測定することにより、高速に判定する。また、判定部５２は、調査電圧の変化率が閾値以下となった場合、当該調査電圧を有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧の測定値と判定する。言い換えれば、判定部５２は、電圧発生部３０が出力する調査電圧を、上記電流の方向に基づいて、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧へと高速に収束させる。

制御部５０は、判定部５２で有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧の測定値と判定された調査電圧を、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧として記憶部５３に格納する。

制御部５０は、さらに、記憶部５３に格納された上記アノード電圧を読み出し、外部から入力された映像信号データを上記アノード電圧に基づいて補正して、データ線駆動回路としての機能を有する電圧発生部３０へと出力する。これにより、各画素１００の有する有機ＥＬ素子１１０の発光効率の不均一が補正され、輝度ムラが低減される。

従来の表示装置では、データ線にプリチャージを行った上でデータ線の検出電圧を安定させた後に、有機ＥＬ素子のアノード電圧を反映した検出電圧が測定される。つまり、データ線の検出電圧が定常状態に収束するのを待って電圧リードされるので、データ線の電圧を定常状態に収束させるための時間を要する。さらに、表示装置の回路規模が大きいほど、つまり、データ線が長くなるほど、また、周辺回路素子の数が多くなるほど、寄生容量に伴う配線時定数が大きくなり、データ線電圧が定常状態に収束する時間が長くなる。

これに対して、本実施の形態に係る表示装置１によれば、調査電圧が印加されたデータ線３１と有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧との大小関係を、データ線３１と有機ＥＬ素子１１０との間に接続された検査トランジスタ１５０を流れる電流の向きにより瞬時に判定する。そして、判定された電流の向きに基づいて上記調査電圧を更新する。よって、データ線３１の電圧が収束するのを待たずに調査電圧を更新するので、高速な回路素子の電気的特性の測定が可能となる。

また、電圧発生部３０から出力される調査電圧を、検査トランジスタ１５０を流れる電流方向に基づき、変化率が閾値以下となるまで更新するので、高速かつ高精度な有機ＥＬ素子１１０の電気的特性の測定が可能となる。

さらに、データ線３１を使用していない非書き込み期間を利用して有機ＥＬ素子１１０の電圧リードを実行することができる。よって、有機ＥＬ素子の電圧特性の算出のための期間を別途設ける必要はなく、経時変化によって劣化する有機ＥＬ素子１１０の特性を高速に取得できる。さらに、上記アノード電圧を測定するための電圧検出線を別途設けず、信号電圧を伝達するデータ線３１により上記アノード電圧を測定するので、画素回路の省面積化及び発光面積の確保を実現できる。

よって、経時変化によって劣化する有機ＥＬ素子１１０の特性に迅速に対応した映像信号の補正を実現でき、表示ムラを抑制することが可能となる。

［４．表示装置の制御方法］
次に、実施の形態に係る表示装置１の制御方法について説明をする。本制御方法により、有機ＥＬ素子１１０の特性の検出が可能となる。本実施の形態に係る表示装置の制御方法は、（ａ）画素回路内のリセット動作、（ｂ）映像信号データを反映した信号電圧の書き込み、（ｃ）信号電圧に対応した発光動作、（ｄ）発光期間における有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧の高速測定、（ｅ）黒挿入動作、を実行する。

図４は、実施の形態に係る表示装置の動作フローチャートである。また、図５は、実施の形態に係る画素回路の状態遷移図である。

まず、制御部５０は、リセット動作を実行する（Ｓ１０）。具体的には、図５の（ａ）に示すように、計測制御部５１は、選択トランジスタ１３０及び検査トランジスタ１５０をオン状態とし、スイッチトランジスタ１４０をオフ状態とする。また、計測制御部５１は、電圧発生部３０からリセット電圧Ｖｒをデータ線３１へ出力させる。これにより、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧、容量素子１６０、及びデータ線３１など、画素回路素子がリセットされる。

次に、制御部５０は、書き込み動作を実行する（Ｓ３０）。具体的には、図５の（ｂ）に示すように、計測制御部５１は、選択トランジスタ１３０をオン状態とし、スイッチトランジスタ１４０及び検査トランジスタ１５０をオフ状態とする。また、計測制御部５１は、電圧発生部３０から、映像信号データを反映した信号電圧Ｖｄをデータ線３１へ出力させる。これにより、容量素子１６０には、信号電圧Ｖｄに対応した電圧が保持される。つまり、データ電圧Ｖｄが、画素１００へ書き込まれる。

次に、制御部５０は、発光動作を実行する（Ｓ５０）。具体的には、図５の（ｃ）に示すように、計測制御部５１は、選択トランジスタ１３０及び検査トランジスタ１５０をオフ状態とし、スイッチトランジスタ１４０をオン状態とする。これにより、駆動トランジスタ１２０は、容量素子１６０に保持された電圧に対応した駆動電流を有機ＥＬ素子１１０に流す。有機ＥＬ素子１１０は、上記駆動電流に応じた輝度で発光する。

次に、制御部５０は、発光動作期間において、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧を測定する。以下、図６及び図７を用いて、本発明の要部であるアノード電圧の測定ステップを詳細に説明する。

図６は、実施の形態に係る有機ＥＬ素子のアノード電圧を測定する手順を説明する動作フローチャートである。また、図７は、実施の形態に係る有機ＥＬ素子のアノード電圧を測定する手順を説明するタイミングチャートの一例である。図６では、上述した発光動作期間における制御部５０のアノード電圧測定動作を具体的に示している。また、図７には、上から順に、制御線２２電圧、制御線２３電圧、調査電圧Ｖｔ、及び検出電流Ｉｔが示されている。

まず、図６及び図７に示すように、時刻ｔ３０において、計測制御部５１は、制御線２２をハイレベルにしてスイッチトランジスタ１４０をオン状態とし、発光動作を開始させている（Ｓ５０及びＳ５１）。以降、ｔ３０〜ｔ３８の発光期間において、計測制御部５１は、制御線２２をハイレベルに維持してスイッチトランジスタ１４０のオン状態を維持している。

次に、時刻ｔ３１において、計測制御部５１は、選択トランジスタ１３０及び検査トランジスタ１５０をオフ状態に維持したままで、電圧発生部３０から調査電圧Ｖｔ１をデータ線３１に印加させる（Ｓ５２、図５の（ｄ）左図）。

次に、時刻ｔ３２において、計測制御部５１は、制御線２３をハイレベルにして検査トランジスタ１５０をオン状態にし、データ線３１と有機ＥＬ素子１１０のアノード電極とを導通させる（Ｓ５３、図５の（ｄ）右図）。

次に、時刻ｔ３２と同時またはその直後において、計測制御部５１は、電流検出部４０に対して、検査トランジスタ１５０を流れる電流を測定させる。ここで、データ線３１の電位がアノード電位よりも高い場合、電流検出部４０の検流計は、例えば、正の電流値（電流検出部４０からデータ線３１へ流れ出す電流）を計測し、データ線３１電位がアノード電位よりも低い場合、電流検出部４０の検流計は、例えば、負の電流値（データ線３１から電流検出部４０へ流れ込む電流）を計測する。判定部５２は、電流検出部４０による電流値の測定データを取得し、当該時刻における電流の向きを検出する（Ｓ５４）。

本実施の形態では、図７に示すように、時刻ｔ３２〜ｔ３３において、電流検出部４０は、負の電流値を有する検出電流Ｉｔ１を計測する。これを受け、判定部５２は、アノード電位の方がデータ線３１電位よりも高いと判定する。

判定部５２が、検出電流Ｉｔ１の向きを判定した結果（Ｓ５５）、検出電流Ｉｔ１がデータ線３１からアノード電極の方向（正方向）へ流れていると判断した場合、計測制御部５１は、電圧発生部３０に対して調査電圧Ｖｔ１の電圧値を減少させた調査電圧Ｖｔ２を生成させる（Ｓ５６及びＳ５８）。一方、検出電流Ｉｔ１がアノード電極からデータ線３１の方向（負方向）へ流れていると判断した場合、計測制御部５１は、電圧発生部３０に対して調査電圧Ｖｔ１の電圧値を増加させた調査電圧Ｖｔ２を生成させる（Ｓ５７及びＳ５８）。

上述したステップＳ５２からステップＳ５８までの動作を所定の回数ｎだけ繰り返す。

次に、計測制御部５１は、（ｎ−１）回更新された調査電圧Ｖｔｎを電圧発生部３０から取得し、画素１００のアノード電圧の測定値として記憶部５３へ保存する（Ｓ５９）。

なお、上述した、調査電流Ｖｔ印加、検出電流Ｉｔの測定、調査電流Ｖｔの更新という一連の動作は、所定の回数ｎだけ繰り返されてもよいし、更新された調査電圧Ｖｔの変化率が閾値以下となった場合、調査電圧の更新を停止して最後に更新された調査電圧Ｖｔを有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧の測定値と判定してもよい。

本実施の形態では、図７に示すように、時刻ｔ３２〜ｔ３３において、検出電流Ｉｔ１が負方向へ流れていると判定し、調査電圧Ｖｔ１に対して調査電圧Ｖｔ２を増加させている。時刻ｔ３３以降において、調査電圧Ｖｔ２を印加（時刻ｔ３５まで）→検出電流Ｉｔ２＞０→調査電圧Ｖｔ３（＜Ｖｔ２）を印加→検出電流Ｉｔ３＜０→調査電圧Ｖｔ４（＞Ｖｔ３）を印加→検出電流Ｉｔ４＞０→調査電圧Ｖｔ５（＜Ｖｔ４）を生成（ｎ＝５）、となっている。

なお、調査電圧Ｖｔｋ（ｋは２以上の自然数）に対して、検出電流Ｉｔｋの向きに基づいて調査電流Ｖｔ（ｋ＋１）を生成するにあたり、以下の式１で表される二分探索法を用いることが好ましい。

Ｉｔｋ＜０の場合：Ｖｔ（ｋ＋１）＝Ｖｔｋ＋｜Ｖｔｋ−Ｖｔ（ｋ−１）｜／２
Ｉｔｋ＞０の場合：Ｖｔ（ｋ＋１）＝Ｖｔｋ−｜Ｖｔｋ−Ｖｔ（ｋ−１）｜／２
Ｖｔ０＝Ｖａｍａｘ、Ｖｔ１＝Ｖａｍａｘ／２（式１）

上記式１において、Ｖａｍａｘは、アノード電圧の最大値である。上記二分探査法を用いた調査電圧Ｖｔ（ｋ＋１）の決定によれば、少ない調査電圧の更新回数により、調査電圧をアノード電圧へと高速に収束させることが可能となる。この場合、調査電圧Ｖｔ（ｋ＋１）とＶｔｋとの差分が閾値以下となった場合、調査電圧の更新を停止して調査電圧Ｖｔ（ｋ＋１）を有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧の測定値と判定してもよい。

また、上記二分探索法を用いた場合、デジタル信号処理により、調査電圧Ｖｔの収束値を算出することが可能となる。例えば、ステップＳ５２からステップＳ５８までの上記動作をｎ回繰り返す場合には、ｎビットのデジタル信号処理を行えばよい。

次に、時刻ｔ３８において、計測制御部５１は、制御線２２をローレベルにしてスイッチトランジスタ１４０をオフ状態にし、発光動作を停止する（Ｓ６０）。

図４に戻り、制御部５０は、黒挿入動作を実行する（Ｓ７０）。具体的には、図５の（ｅ）に示すように、計測制御部５１は、選択トランジスタ１３０、スイッチトランジスタ１４０及び検査トランジスタ１５０をオフ状態とする。これにより、有機ＥＬ素子１１０は発光しない。つまり、選択された画素行に属する画素、または、表示部１０の全ての画素は黒表示を行う。

上記制御方法によれば、上記アノード電圧を、容量が大きいデータ線３１の電圧値が正常状態に収束するのを待って測定するのではなく、調査電圧とアノード電圧との大小関係を、データ線３１と有機ＥＬ素子１１０との間を流れる電流の向きにより瞬時に判定する。そして、判定された電流の向きに基づいて上記調査電圧を更新する。よって、データ線３１の電圧が収束するのを待たずに調査電圧を更新するので、高速な有機ＥＬ素子１１０の電気的特性の測定が可能となる。

また、データ線３１に供給する調査電圧を、検査トランジスタ１５０を流れる電流方向に基づき、（ｋ＋１）回目の調査電圧とｋ回目の調査電圧との電圧差が閾値以下となるまで更新するので、高速かつ高精度な有機ＥＬ素子１１０の電気的特性の測定が可能となる。

［５．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る表示装置の一態様は、電流が流れることにより発光する有機ＥＬ素子１１０と、容量素子１６０と、容量素子１６０に保持された電圧に応じた電流を有機ＥＬ素子１１０に流す駆動トランジスタ１２０と、電圧検出線と、電圧検出線と有機ＥＬ素子１１０のアノード電極との導通及び非導通を切り替える検査トランジスタ１５０と、電圧検出線に、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧を測定するための調査電圧を供給する電圧発生部３０と、電圧発生部３０から調査電圧が電圧検出線に印加された状態で、検査トランジスタ１５０を導通状態にしたときの検査トランジスタ１５０を流れる電流を検出する電流検出部４０と、電流検出部４０で検出された電流が流れる方向に基づいて調査電圧の電圧値を更新し、当該更新された調査電圧を電圧発生部３０に出力させる制御部５０とを備える。

これによれば、調査電圧が印加された電圧検出線と有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧との大小関係を、電圧検出線と有機ＥＬ素子１１０との間に接続された検査トランジスタ１５０を流れる電流の向きにより瞬時に判定する。そして、判定された電流の向きに基づいて上記調査電圧を更新する。よって、電圧検出線の電圧が収束するのを待たずに調査電圧を更新するので、高速な画素回路素子の電気的特性の測定が可能となる。

また、制御部５０は、検査トランジスタ１５０の導通及び非導通のタイミングを制御する計測制御部５１と、電流検出部４０で検出された電流の方向が電圧検出線からアノード電極へ向かう方向である場合、調査電圧を減少させ、電流検出部４０で検出された電流の方向がアノード電極から電圧検出線へ向かう方向である場合、調査電圧を増加させる判定部５２とを備え、判定部５２は、調査電圧の変化率が閾値以下となった場合、当該調査電圧を有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧と判定してもよい。

これにより、電圧発生部３０から出力される調査電圧を、検査トランジスタ１５０を流れる電流方向に基づき、変化率が閾値以下となるまで更新するので、高速かつ高精度な有機ＥＬ素子１１０の電気的特性の測定が可能となる。

また、さらに、電圧検出線と容量素子１６０との導通及び非導通を切り替える選択トランジスタ１３０と、駆動トランジスタ１２０及び有機ＥＬ素子１１０に流れる電流の経路上に配置され、当該電流を流す、及び、流さない、を切り替えるスイッチトランジスタと１４０とを備え、電圧検出線は、容量素子１６０に保持される信号電圧を供給するデータ線３１であり、制御部５０は、容量素子１６０に信号電圧を書き込む期間では、選択トランジスタ１３０を導通状態にして電圧検出線から信号電圧を容量素子１６０に書き込み、有機ＥＬ素子１１０が発光している期間では、スイッチトランジスタ１４０を導通状態にし、かつ、検査トランジスタ１５０を導通状態にして検査トランジスタ１５０を流れる電流の方向を検出してもよい。

従来の表示装置では、経時劣化した有機ＥＬ素子の電流−電圧特性を高精度に測定するためには、画素回路の寄生容量が大きいため、電流を流して有機ＥＬ素子の電圧を読み取るまでに長い充電時間が必要であった。このため、書き込み期間や発光期間に上記電圧の調査を行うことができず、書き込み期間や発光期間とは別に当該電圧を調査する期間を設ける必要があった。これに対して、本構成によれば、データ線３１を使用していない非書き込み期間を利用して有機ＥＬ素子１１０の電圧調査を実行することができる。よって、有機ＥＬ素子の電圧特性の算出のための期間を、別途設ける必要はなくなり、経時変化によって劣化する有機ＥＬ素子の特性を高速に取得できる。さらに、上記アノード電圧を測定するための電圧検出線を別途設けず、信号電圧を伝達するデータ線３１により上記アノード電圧を測定するので、画素回路の省面積化及び発光面積の確保を実現できる。

また、有機ＥＬ素子１１０と駆動トランジスタ１２０と容量素子１６０とを含む画素１００を複数有し、複数の画素１００は行列状に配置されており、制御部５０は、電圧検出線に出力される画素ごとの信号電圧を、判定部５２でアノード電圧と判定された最後の調査電圧に基づいて補正してもよい。

これにより、経時変化によって劣化する有機ＥＬ素子の特性に迅速に対応した映像信号の補正を実現でき、表示ムラを抑制することが可能となる。

また、本実施の形態に係る表示装置の制御方法の一態様は、電圧検出線と有機ＥＬ素子１１０のアノード電極とが非導通の状態で、電圧検出線に有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧を測定するための調査電圧を供給する電圧供給ステップと、調査電圧が電圧検出線に印加された状態で電圧検出線と有機ＥＬ素子１１０アノード電極との導通及び非導通を切り替える検査トランジスタ１５０を導通状態にして検査トランジスタ１５０を流れる電流を検出する電流検出ステップと、電流検出ステップで検出された電流が流れる方向に基づいて調査電圧の電圧値を更新する電圧更新ステップとを含む。

これによれば、上記アノード電圧を、容量が大きい検出配線を用いて当該検出配線の電圧値が正常状態に収束するのを待って測定するのではなく、調査電圧とアノード電圧との大小関係を、検出配線と有機ＥＬ素子１１０との間を流れる電流の向きにより瞬時に判定する。そして、判定された電流の向きに基づいて上記調査電圧を更新する。よって、検査配線の電圧が収束するのを待たずに調査電圧を更新するので、高速な有機ＥＬ素子１１０の電気的特性の測定が可能となる。

また、電圧供給ステップ、電流検出ステップ、及び電圧更新ステップを、この順で複数回繰り返し、ｋ（ｋは２以上の自然数）回目の電圧供給ステップでは、ｋ回目の調査電圧を電圧検出線に供給し、ｋ回目の電流検出ステップでは、検査トランジスタ１５０を流れるｋ回目の電流を検出し、ｋ回目の電圧更新ステップでは、電流が流れる方向に基づいてｋ回目の調査電圧の電圧値を更新して（ｋ＋１）回目の調査電圧を生成するとともに、（ｋ＋１）回目の調査電圧とｋ回目の調査電圧との電圧差が所定値以下となった場合に、（ｋ＋１）回目の調査電圧を有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧と判定してもよい。

これにより、電圧検出線に供給する調査電圧を、検査トランジスタ１５０を流れる電流方向に基づき、（ｋ＋１）回目の調査電圧とｋ回目の調査電圧との電圧差が閾値以下となるまで更新するので、高速かつ高精度な有機ＥＬ素子１１０の電気的特性の測定が可能となる。

（その他の実施の形態）
以上実施の形態について述べてきたが、本発明の表示装置及びその制御方法は、上記実施の形態に限定されるものではない。実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る表示装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、電流検出部４０は検流計を備え、当該検流計により検査トランジスタ１５０を流れる電流を検出するとしたが、電流方向を検出する回路であれば電流の大きさを測定する必要はない。上記実施の形態では、検出電流Ｉｔは小さいため、図８に示されるようなチャージアンプ方式により、検出電流Ｉｔの方向を検出することが好ましい。

図８は、電流の方向を測定する電流検出部の回路構成を含む表示装置の構成図である。同図に示された表示装置が有する電流検出部４１は、反転増幅器４２と容量素子４３と、スイッチ４４とを備える。さらに、データ線３１上には、データ線３１と電圧発生部３０との導通及び非導通を切り替えるスイッチ３２が挿入され、電流検出部４１の出力端子とデータ線３１との導通及び非導通を切り替えるスイッチ３３が配置されている。電流検出部４１の入力端子はデータ線３１に接続され、出力端子は判定部５２（図示せず）に接続されている。反転増幅器４２の負入力端子は、スイッチ４４を介してデータ線３１に接続され、かつ、スイッチ３３を介して反転増幅器４２の出力端子に接続されている。また、反転増幅器４２の正入力端子には、電圧発生部３０から調査電圧Ｖｔが入力され、出力端子は、判定部５２（図示せず）に接続されている。また、容量素子４３の両電極は、それぞれ、反転増幅器４２の負入力端子と出力端子とに接続されている。

上記回路構成において、まず、書き込み時には、スイッチ３２をオン状態、スイッチ３３及び４４をオフ状態にする。これにより、電圧発生部３０からデータ線３１を介して信号電圧が画素１００に書き込まれる。次に、発光期間において、スイッチ３２をオフ状態、スイッチ３３及び４４をオン状態にする。これにより、調査電圧Ｖｔが、電流検出部４１を経由してデータ線３１に印加される。次に、発光期間において、検査トランジスタ１５０がオフ状態で、スイッチ３２をオフ状態、スイッチ３３をオフ状態、及びスイッチ４４をオン状態にする。これにより、検査トランジスタ１５０に流れる電流の向きを検出する準備をする。次に、スイッチ３２をオフ状態、スイッチ３３をオフ状態、及びスイッチ４４をオン状態に維持して、検査トランジスタ１５０をオン状態にする。このとき、検査トランジスタ１５０を流れる検出電流Ｉｔにより、容量素子４３が充放電され、反転増幅器４２の負入力端子は、検出電流Ｉｔに対応した電圧が印加される。これにより、検出電流Ｉｔに対応した電圧と正入力端子に印加された調査電圧Ｖｔとの差分電圧が反転増幅器４２の出力端子に出力される。このとき、検出電流Ｉｔの流れる方向に応じて反転増幅器４２の出力電圧の極性が反転する。つまり、反転増幅器４２の出力電圧の極性を検出することにより、検査トランジスタ１５０を流れる電流の向きを判定することが可能となる。

また、上記実施の形態では、有機ＥＬ素子１１０のアノード電圧を測定する電圧検出線としてデータ線３１を用いたが、当該電圧検出線はデータ線３１ではなく、別途設けられてもよい。これによれば、高速かつ高精度な有機ＥＬ素子１１０の電気的特性の測定が可能であることに加え、上記アノード電圧を測定するための電流検出パスを独立に設けているので、当該電流電圧検出の際に、選択トランジスタ１３０による電圧降下の影響を受けずに、更に精度の高いアノード電圧計測が可能となる。

また、上記実施の形態では、本発明に係る表示装置が有する画素回路構成の一例を挙げたが、画素１００の回路構成は上記回路構成に限定されない。例えば、上記実施の形態では、正電源線１７０と負電源線１８０との間に、スイッチトランジスタ１４０、駆動トランジスタ１２０及び有機ＥＬ素子１１０が、この順に配置されている構成を例示したが、これらの３素子が異なる順で配置されていてもよい。つまり、本発明の表示装置は、駆動トランジスタがｎ型であってもｐ型であっても、駆動トランジスタのドレイン電極及びソース電極、ならびに有機ＥＬ素子のアノード電極及びカソード電極が、正電源線１７０と負電源線１８０との間の電流径路上に配置されていればよく、駆動トランジスタ及び有機ＥＬ素子の配置順には限定されない。この場合、有機ＥＬ素子の経時劣化を補償するにあたり、有機ＥＬ素子のアノード電圧ではなくカソード電圧を測定する構成をとってもよい。

また、上記実施の形態では、表示装置の有する有機ＥＬ素子の電圧特性を高速かつ正確に測定する構成および方法を説明してきたが、本発明に係る表示装置の制御方法は、有機ＥＬ素子のみならず、表示装置に組み込まれた回路素子の電流−電圧特性を測定する場合に適用されても同様の効果を奏する。つまり、回路素子の所定のノードと電圧検出線とを接続するための検査トランジスタと、調査電圧を上記電圧検出線に印加する電圧発生部と、検査トランジスタを流れる電流方向を検出する電流検出部とを備える表示装置であればよい。この場合、表示装置の回路規模が大きいほど、つまり、上記回路素子の電流−電圧特性を測定するための電圧検出線が長くなるほど、また、周辺回路素子の数が多くなるほど本発明を適用する効果は大きい。

また、実施の形態１及び２では、例えば、各トランジスタのゲートの電圧がハイレベルの場合にオン状態になるｎ型トランジスタとして記述しているが、選択トランジスタ、スイッチトランジスタ、検査トランジスタ、及び駆動トランジスタをｐ型トランジスタで形成し、走査線及び制御線の極性を反転させた表示装置でも、上記実施の形態と同様の効果を奏する。

また、上記実施の形態では、駆動トランジスタ、スイッチトランジスタ、検査トランジスタ及び選択トランジスタの各機能を有するトランジスタは、ゲート、ソース及びドレインを有するＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であることを前提として説明してきたが、これらのトランジスタには、ベース、コレクタ及びエミッタを有するバイポーラトランジスタが適用されてもよい。この場合にも、本発明の目的が達成され同様の効果を奏する。

また、スイッチトランジスタ、検査トランジスタ及び選択トランジスタのチャンネル間は双方向であるため、ソース電極およびドレイン電極の名称は、説明を容易にするためであり、ソース電極とドレイン電極とは入れ替えてもよい。

また、本発明の表示装置の動作シーケンスは、図４及び図５に示された動作に限られない。例えば、リセット期間と書き込み期間との間に、駆動トランジスタ１２０の閾値電圧及び移動度を補正する動作などが付加されてもよい。また、黒挿入動作はなくてもよい。

また、発光動作では、行順次発光でなく、行順次書き込みの後に一斉発光してもよい。

また、上記実施の形態に係る表示装置に含まれる制御回路及び演算回路は、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。なお、上記表示装置に含まれる制御回路及び演算回路の一部を、表示部１０と同一の基板上に集積することも可能である。また、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

また、上記実施の形態に係る表示装置に含まれる走査線駆動回路、データ線駆動回路、制御回路、及び演算回路の機能の一部を、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。

また、上記実施の形態に係る表示装置１では、有機ＥＬ素子を用いた表示装置である場合を例に述べたが、無機ＥＬ素子など、有機ＥＬ素子以外の発光素子を用いた表示装置に適用してもよい。

また、例えば、本実施の形態に係る表示装置及びその制御方法は、図９に記載されたような薄型フラットＴＶに内蔵され、また使用される。本実施の形態に係る表示装置及びその制御方法により、発光素子の輝度ムラが抑制されたディスプレイを備えた薄型フラットＴＶが実現される。

本発明は、特に、アクティブ型の有機ＥＬフラットパネルディスプレイに有用である。

１表示装置
１０表示部
２０走査線駆動回路
２１走査線
２２、２３制御線
３０電圧発生部
３１データ線
３２、３３、４４スイッチ
４０、４１電流検出部
４２反転増幅器
４３、１６０容量素子
５０制御部
５１計測制御部
５２判定部
５３記憶部
１００画素
１１０有機ＥＬ素子
１２０駆動トランジスタ
１３０選択トランジスタ
１４０スイッチトランジスタ
１５０検査トランジスタ
１７０正電源線
１８０負電源線

Claims

電流が流れることにより発光する発光素子と、
容量素子と、
前記容量素子に保持された電圧に応じた電流を前記発光素子に流す駆動トランジスタと、
電圧検出線と、
前記電圧検出線と前記発光素子の一方の電極との導通及び非導通を切り替えるスイッチ素子と、
前記電圧検出線に、前記発光素子の一方の電極の電圧を測定するための調査電圧を供給する電圧発生部と、
前記電圧発生部から前記調査電圧が前記電圧検出線に印加された状態で、前記スイッチ素子を導通状態にしたときの前記スイッチ素子を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出された前記電流が流れる方向に基づいて前記調査電圧の電圧値を更新し、当該更新された前記調査電圧を前記電圧発生部に出力させる制御部とを備える
表示装置。
前記制御部は、
前記スイッチ素子の導通及び非導通のタイミングを制御する計測制御部と、
前記電流検出部で検出された前記電流の方向が前記電圧検出線から前記一方の電極へ向かう方向である場合、前記調査電圧を減少させ、前記電流検出部で検出された前記電流の方向が前記一方の電極から前記電圧検出線へ向かう方向である場合、前記調査電圧を増加させる判定部とを備え、
前記判定部は、前記調査電圧の変化率が閾値以下となった場合、当該調査電圧を前記発光素子の前記一方の電極の電圧測定値と判定する
請求項１に記載の表示装置。
さらに、
前記電圧検出線と前記容量素子との導通及び非導通を切り替える選択トランジスタと、
前記駆動トランジスタ及び前記発光素子に流れる電流の経路上に配置され、当該電流を流す、及び、流さない、を切り替えるスイッチトランジスタとを備え、
前記電圧検出線は、前記容量素子に保持される信号電圧を供給するデータ線であり、
前記制御部は、前記容量素子に前記信号電圧を書き込む期間では、前記選択トランジスタを導通状態にして前記電圧検出線から前記信号電圧を前記容量素子に書き込み、前記発光素子が発光している期間では、前記スイッチトランジスタを導通状態にし、かつ、前記スイッチ素子を導通状態にして前記スイッチ素子を流れる電流の方向を検出する
請求項２に記載の表示装置。
前記発光素子と前記駆動トランジスタと前記容量素子とを含む画素を複数有し、
複数の前記画素は行列状に配置されており、
前記制御部は、
前記データ線に出力される前記画素ごとに対応した前記信号電圧を、前記判定部で前記一方の電極の電圧測定値と判定された前記調査電圧に基づいて補正する
請求項３に記載の表示装置。
電流が流れることにより発光する発光素子と、容量素子と、前記容量素子に保持された電圧に応じた電流を前記発光素子に流す駆動トランジスタとを備える表示装置の制御方法であって、
電圧検出線と発光素子の一方の電極とが非導通の状態で、前記電圧検出線に前記発光素子の電圧を測定するための調査電圧を供給する電圧供給ステップと、前記調査電圧が前記電圧検出線に印加された状態で、前記電圧検出線と前記発光素子の一方の電極との導通及び非導通を切り替えるスイッチ素子を導通状態にして前記スイッチ素子を流れる電流を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された前記電流が流れる方向に基づいて前記調査電圧の電圧値を更新する電圧更新ステップとを含む
表示装置の制御方法。
前記電圧供給ステップ、前記電流検出ステップ、及び前記電圧更新ステップを、この順で複数回繰り返し、
ｋ（ｋは２以上の自然数）回目の前記電圧供給ステップでは、前記ｋ回目の調査電圧を前記電圧検出線に供給し、
前記ｋ回目の前記電流検出ステップでは、前記スイッチ素子を流れる前記ｋ回目の前記電流を検出し、
前記ｋ回目の前記電圧更新ステップでは、前記電流が流れる方向に基づいて前記ｋ回目の調査電圧の電圧値を更新して（ｋ＋１）回目の調査電圧を生成するとともに、前記（ｋ＋１）回目の調査電圧と前記ｋ回目の調査電圧との電圧差が所定値以下となった場合に、前記（ｋ＋１）回目の調査電圧を前記発光素子の前記一方の電極の電圧測定値と判定する
請求項５に記載の表示装置の制御方法。