JP6379340B2 - 表示装置の補正方法および表示装置の補正装置 - Google Patents

Description

本開示は、表示装置の補正方法および表示装置の補正装置に関する。

近年、液晶ディスプレイに代わる次世代のフラットパネルディスプレイの一つとして、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した有機ＥＬディスプレイが注目されている。

有機ＥＬディスプレイは、複数の表示画素がマトリクス状に配置された有機ＥＬパネルを備えている。表示画素は、有機ＥＬ素子と、画素信号に応じた駆動電流を有機ＥＬ素子に供給する駆動トランジスタとを有する。

有機ＥＬディスプレイ等のアクティブマトリクス方式の表示装置には、駆動トランジスタとして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられる。ＴＦＴでは、通電時のゲート−ソース間電圧等のストレスにより、ＴＦＴの閾値電圧が経時的にシフトする。そして、閾値電圧の経時的なシフトは、有機ＥＬ素子への供給電流量変動の原因となるため、表示装置の輝度制御に影響し、表示品質を悪化させる。

有機ＥＬディスプレイでは、表示品質の悪化を防止するため、画素信号の累積値（以下、適宜「累積値」と略称する）を求め、当該累積値を用いて画素信号を補正している。画素信号は、１フレーム分の画像を示す映像信号に含まれる信号であり、１つの画素の色度、彩度および階調値等を含む。

特開２００４−１４５２５７号公報

しかしながら、従来の表示装置では、階調値に対する補正の精度が十分ではないという問題があり、さらなる表示品質の向上が求められている。

本開示は、表示品質を向上させることができる表示装置の補正方法および表示装置の補正装置を提供する。

本開示における表示装置の補正方法は、複数の表示画素を有する表示パネルと、前記表示パネルの表示制御を行う制御部とを備える表示装置において、前記制御部により実行される表示装置の補正方法であって、前記複数の表示画素のうちの処理対象画素を構成する駆動トランジスタであって、画素信号に応じた駆動電流を発光素子に供給する駆動トランジスタに供給される前記画素信号の累積値を取得し、前記累積値を用いて前記駆動トランジスタにおける閾値電圧のシフト量の算出を行い、前記シフト量を用いて移動度の変化量の算出を行い、前記移動度の変化量を用いて画素信号の階調値を補正するための補正パラメータの算出を行う。

本開示における表示装置の補正装置は、複数の表示画素を有する表示パネルと、前記表示パネルの表示制御を行う制御部とを備える表示装置の補正装置であって、前記複数の表示画素の各々は、発光素子と、画素信号に応じた駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタとを有し、前記制御部は、前記複数の表示画素のうちの処理対象画素を構成する前記駆動トランジスタに供給される前記画素信号の累積値を取得し、前記累積値を用いて前記駆動トランジスタにおける閾値電圧のシフト量の算出を行い、前記シフト量を用いて移動度の変化量の算出を行い、前記移動度の変化量を用いて画素信号の階調値を補正するための補正パラメータの算出を行う。

本開示における表示装置の補正方法および表示装置の補正装置は、表示品質を向上させることができる。

図１は、実施の形態における有機ＥＬディスプレイの外観を示す外観図である。 図２は、実施の形態における有機ＥＬディスプレイの構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態における制御部の構成の一例を示すブロック図である。 図４は、実施の形態におけるストレス補正の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、（Ｖ_ｇｓ−Ｖ_ｔｈ）の設計値別に、累積値に対する閾値電圧のシフト量を計測した結果を示すグラフである。 図６は、閾値電圧のシフト量に対する移動度の変化量を測定した結果を示すグラフである。 図７は、移動度の変化量に対するゲインの値を示すグラフである。

［課題の詳細］
画素信号に対する補正には、例えば、（１）閾値電圧のシフトに対する階調値の補正、および、（２）駆動トランジスタにおける電荷の移動度を用いた階調値の補正等がある。

（１）閾値電圧のシフトに対する階調値の補正は、駆動トランジスタのゲートソース間に電圧が印加されることによる駆動トランジスタの劣化により、有機ＥＬパネルにおける輝度の低下を防止するために実行される。駆動トランジスタのゲートソース間に電圧が印加されると、駆動トランジスタは経時劣化し、閾値電圧がシフトする。閾値電圧がシフトすると、同じ電圧がゲートに印加された場合でも、駆動トランジスタのソースドレイン間に流れる駆動電流の電流量が低下する。これにより、有機ＥＬ素子に供給される駆動電流の電流量が低下して、有機ＥＬ素子の輝度が低下する。閾値電圧のシフト量を用いた階調値の補正では、画素信号の累積値と閾値電圧のシフト量との関係性を利用する。当該関係性により、画素信号の累積値を算出することで閾値電圧のシフト量が求められる。

（２）駆動トランジスタにおける電荷の移動度を用いた補正では、駆動トランジスタに流れる電流量から移動度を求め、当該移動度を用いて階調値を補正する。

従来、上述した２つの補正は、独立して実行されていた。

ここで、本発明者らは、上述した閾値電圧のシフト量と移動度の変化量との間には、相関関係があることを見いだした。当該相関関係を利用して階調値の補正を行うことにより、より高精度に階調値の補正を行うことができ、表示品質を改善することができると考えられる。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態）
以下、図１〜図７を用いて、実施の形態に係る表示装置の補正方法および補正装置を説明する。

［１−１．構成］
図１は、本実施の形態における有機ＥＬディスプレイ１０の外観を示す外観図である。図２は、本実施の形態における有機ＥＬディスプレイ１０の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、有機ＥＬディスプレイ１０は、有機ＥＬパネル１１と、データ線駆動回路１２と、走査線駆動回路１３と、メモリ１４と、制御部２０と、を備えている。

［１−１−１．有機ＥＬパネル、駆動回路およびメモリ］
有機ＥＬパネル１１は、複数の表示画素を有する表示パネルの一例であり、マトリクス状に配置された複数の表示画素Ｐと、複数の表示画素Ｐに接続される複数の走査線ＧＬと、複数のデータ線ＳＬとを備えている。

表示画素Ｐは、本実施の形態では、有機ＥＬ素子ＯＥＬと、選択トランジスタＴ１と、駆動トランジスタＴ２と、容量素子Ｃ１とを備えている。

選択トランジスタＴ１は、走査線ＧＬの電圧に応じて表示画素Ｐの選択および非選択を切り替える。選択トランジスタＴ１は、薄膜トランジスタであり、ゲート端子が走査線ＧＬに、ソース端子がデータ線ＳＬに、ドレイン端子がノードＮ１にそれぞれ接続されている。

駆動トランジスタＴ２は、データ線ＳＬの電圧に応じた駆動電流を有機ＥＬ素子ＯＥＬに供給する。駆動トランジスタＴ２は、薄膜トランジスタである。より具体的には、駆動トランジスタＴ２は、酸化物半導体素子である。例えば、駆動トランジスタＴ２は、ＴＡＯＳ（透明アモルファス酸化物半導体、Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの酸化物半導体を用いて形成される。駆動トランジスタＴ２は、ゲート端子がノードＮ１に、ソース端子が有機ＥＬ素子ＯＥＬのアノード電極にそれぞれ接続され、ドレイン端子に電圧ＶＴＦＴが供給されている。

有機ＥＬ素子ＯＥＬは、駆動電流に応じて発光する発光素子である。駆動電流は、駆動トランジスタＴ２から供給される。有機ＥＬ素子ＯＥＬは、アノード電極が駆動トランジスタＴ２のソース端子に接続され、カソード電極が接地されている。

容量素子Ｃ１は、データ線ＳＬの電圧に応じた電荷が蓄積される容量素子であり、一端がノードＮ１に、他端が駆動トランジスタＴ２のソース端子に接続されている。

データ線駆動回路１２は、複数のデータ線ＳＬに対し、制御部２０から出力される補正信号に応じた電圧を供給する。

走査線駆動回路１３は、複数の走査線ＧＬに対し、制御部２０から出力される駆動信号に応じた電圧を供給する。

なお、本実施の形態では、選択トランジスタＴ１および駆動トランジスタＴ２がＮ型のＴＦＴである場合を例に説明したが、Ｐ型のＴＦＴであっても構わない。この場合でも、容量素子Ｃ１は、駆動トランジスタＴ２のゲートソース間に接続される。

メモリ１４は、本実施の形態では、揮発性メモリと、不揮発性メモリとを含んでいる。揮発性メモリは、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）あるいはＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。不揮発性メモリは、例えば、Ｆｌａｓｈメモリである。メモリ１４には、映像信号の補正のための補正パラメータ、および、演算結果等が記憶される。

［１−１−２．制御部］
制御部２０は、有機ＥＬパネル１１における映像の表示を制御する回路であり、例えば、ＴＣＯＭ（タイミングコントローラ）等を用いて構成される。なお、制御部２０は、マイクロコントローラを含むコンピュータシステム、あるいは、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）等を用いて構成されていても構わない。

制御部２０は、外部から入力された映像信号に対する補正処理、および、補正された映像信号を用いた書き込み処理の制御等を行う。映像信号は、ここでは、１つのフレームで構成される画像を有機ＥＬパネル１１に表示させるための信号である。映像信号には、映像信号により示される画像を構成する複数の画素に対応する画素信号が含まれる。画素信号には、色度、彩度および階調値等が含まれる。

映像信号に対する補正処理には、上述したように、画素信号の階調値の補正が含まれる。画素信号の階調値の補正は、駆動トランジスタの劣化に対応するために実行される。制御部２０は、階調値を補正した補正信号を生成し、当該補正信号をデータ線駆動回路１２に出力する。

図３は、本実施の形態における制御部２０の構成の一例を示すブロック図である。図３では、制御部２０を構成する構成要素の一部、ストレス補正に関する部分について図示している。制御部２０には、図３に示す構成の他に、駆動信号を生成する回路等が含まれるが、図示は省略する。

図３に示すように、制御部２０は、入力部２１と、ストレス補正部２２とを備えている。制御部２０は、本実施の形態に係る補正装置に相当する。

入力部２１は、外部入力される映像信号を受け付け、画像のサイズの調整等を行う。入力部２１は、有機ＥＬパネル１１を構成する複数の表示画素Ｐそれぞれの階調値を順次取得し、ストレス補正部２２の加算値算出部２３および補正部２９に対して出力する。

ストレス補正部２２は、駆動トランジスタＴ２のストレスの累積値を用いてストレス補正を行う。ストレス補正部２２は、図３に示すように、加算値算出部２３と、加算部２４と、シフト量算出部２５と、補正パラメータ算出部２６と、補正部２９とを備えている。

加算値算出部２３は、画素信号の階調値から、表示画素Ｐを構成する駆動トランジスタのストレス値を算出する。駆動トランジスタＴ２のストレス値は、画素信号の階調値と、メモリ１４に記憶された累積値とに応じた値になる。加算値算出部２３は、ストレス値として、一定の電圧値が継続して印加されたと仮定したときの時間換算値を求める。

加算部２４は、メモリ１４に記憶された累積値にストレス値を加算した値を、新たな累積値としてメモリ１４に上書きする。

シフト量算出部２５は、メモリ１４に記憶された累積値を用いて駆動トランジスタＴ２における閾値電圧のシフト量の算出を行う。

補正パラメータ算出部２６は、画素信号の階調値を補正するための補正パラメータの算出を行う。後述する補正部２９では、階調値×ゲインＡ＋オフセットＢの式を用いて、階調値を補正する。補正パラメータ算出部２６は、ゲイン算出部２７と、オフセット算出部２８とを備えている。

ゲイン算出部２７は、シフト量を用いて移動度の変化量の算出を行い、当該移動度を用いてゲインＡの算出を行う。ゲイン算出部２７は、ΔμＬＵＴ２７ａおよびゲインＬＵＴ２７ｂの２つのルックアップテーブルを備えている。ルックアップテーブルの詳細については後述する。

オフセット算出部２８は、シフト量を用いてオフセットＢの算出を行う。

補正部２９は、上述したように、階調値×ゲインＡ＋オフセットＢの式を用いて、階調値を補正し、補正後の階調値を補正信号として出力する。

［１−２．動作］
図４は、本実施の形態におけるストレス補正の処理手順を示すフローチャートである。

［１−２−１．閾値のシフト量の算出］
シフト量算出部２５は、メモリ１４に記憶された累積値を用いて駆動トランジスタＴ２における閾値電圧のシフト量ΔＶ_ｔｈを算出する（Ｓ１１）。閾値電圧のシフト量ΔＶ_ｔｈは、以下の式１より求められる。

Ｖ_ｇｓは駆動トランジスタＴ２のゲートソース電圧、Ｖ_ｔｈは駆動トランジスタＴ２の閾値電圧であり、設計値である。ｔ_ｒｅｆはストレスの時間換算値（＝累積値）である。

図５は、（Ｖ_ｇｓ−Ｖ_ｔｈ）の設計値別に、累積値ｔ_ｒｅｆ（図５ではストレス時間と表記）に対する閾値電圧のシフト量ΔＶ_ｔｈを計測した結果を示すグラフである。図５のグラフについて、最小二乗法によるフィッティングにより、式１のＡ_１、α、β、Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}が求められる。設計値に応じたＡ_１、α、β、Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}が、予め有機ＥＬディスプレイ１０のメモリ１４に記憶される。シフト量算出部２５は、式１に累積値ｔ_ｒｅｆを代入することにより、閾値電圧のシフト量ΔＶ_ｔｈを算出する。

［１−２−２．移動度の算出］
補正パラメータ算出部２６のゲイン算出部２７は、閾値のシフト量ΔＶ_ｔｈを用いて、移動度の変化量Δμの算出を行う（Ｓ１２）。移動度の変化量Δμは、以下の式２より求められる。

図６は、閾値電圧のシフト量ΔＶ_ｔｈに対する移動度の変化量Δμを測定した結果を示すグラフ（ΔμＬＵＴ２７ａの一例）である。図６より、Ｃおよびγを求めることができる。Ｃおよびγが、予め有機ＥＬディスプレイ１０のメモリ１４に記憶される。ゲイン算出部２７は、式２にシフト量ΔＶ_ｔｈを代入することにより、移動度の変化量Δμを算出する。なお、Δμ＝Ｃ_１×（ΔＶ_ｔｈ）^γ＋Ｃ_２としても良い。式２は、Ｃ_２＝０の場合である。

［１−２−３．補正パラメータの算出１：ゲインＡの算出］
ゲイン算出部２７は、移動度の変化量Δμを用いてゲインＡの算出を行う（Ｓ１３）。

ゲインＡは、以下の式３により求められる。

図７は、移動度の変化量Δμに対するゲインＡの値を示すグラフ（ゲインＬＵＴ２７ｂの一例）である。例えば、ロットの最初の１枚について、移動度の変化量Δμに対するゲインＡの値を測定することにより、図７に示すグラフを求める。当該グラフから、δが求められる。図７では、δ＝１となっている。

ゲイン算出部２７は、移動度の変化量Δμを式３に代入することにより、ゲインＡを算出する。

［１−２−４．補正パラメータの算出２：オフセットＢの算出］
オフセット算出部２８は、閾値のシフト量を用いて、オフセットＢの算出を行う（Ｓ１４）。オフセットＢは、定数ａを用いて以下の式４より求められる。

［１−２−５．階調値の補正］
補正部２９は、ゲインＡおよびオフセットＢを用いて画素信号の階調値Ｖ_ｄａｔａを補正する（Ｓ１５）。補正後の階調値Ｖ_ｄａｔａ’は、以下の式５より求められる。

［１−３．効果等］
本実施の形態の補正装置および補正方法では、閾値電圧のシフト量ΔＶ_ｔｈと移動度の変化量Δμとの関係性を利用して、階調値の補正を行う。これにより、本実施の形態の補正装置および補正方法では、より高精度に階調値の補正を行うことが可能になる。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置に適用可能である。

１０ 有機ＥＬディスプレイ
１１ 有機ＥＬパネル
１２ データ線駆動回路
１３ 走査線駆動回路
１４ メモリ
２０ 制御部
２１ 入力部
２２ ストレス補正部
２３ 加算値算出部
２４ 加算部
２５ シフト量算出部
２６ 補正パラメータ算出部
２７ ゲイン算出部
２７ａ ΔμＬＵＴ
２７ｂ ゲインＬＵＴ
２８ オフセット算出部
２９ 補正部
Ｃ１ 容量素子
ＧＬ 走査線
Ｎ１ ノード
ＯＥＬ 有機ＥＬ素子
Ｐ 表示画素
ＳＬ データ線
Ｔ１ 選択トランジスタ
Ｔ２ 駆動トランジスタ

Claims (7)

1. 複数の表示画素を有する表示パネルと、
   前記表示パネルの表示制御を行う制御部とを備える表示装置において、前記制御部により実行される表示装置の補正方法であって、
   前記複数の表示画素のうちの処理対象画素を構成する第１駆動トランジスタであって、画素信号に応じた駆動電流を発光素子に供給する第１駆動トランジスタに供給される前記画素信号の累積値である第１累積値を取得し、
   前記第１累積値と前記第１駆動トランジスタにおける閾値電圧のシフト量である第１シフト量との予め求められた第１対応関係に基づいて、前記第１累積値を用いて前記第１シフト量の算出を行い、
   前記第１シフト量と前記第１駆動トランジスタにおける移動度の変化量である第１変化量との予め求められた第２対応関係に基づいて、前記第１シフト量を用いて前記第１変化量の算出を行い、
   前記第１変化量を用いて画素信号の階調値である第１階調値を補正するための補正パラメータの算出を行い、
   前記第１対応関係は、前記表示パネルまたは当該表示パネルとは異なる他の表示パネルを用いて、前記処理対象画素に対応する表示画素を構成する第２駆動トランジスタに供給される画素信号の累積値である第２累積値に対する、前記第２駆動トランジスタにおける閾値電圧のシフト量である第２シフト量を実測することで求められ、
   前記第２対応関係は、前記表示パネルまたは前記他の表示パネルを用いて、前記第２シフト量に対する、前記第２駆動トランジスタにおける移動度の変化量である第２変化量を実測することで求められる
   表示装置の補正方法。
2. 前記第１シフト量をΔＶ_ｔｈとし、前記第１変化量をΔμとすると、前記第２対応関係は、Δμ＝Ｃ_１（ΔＶ_ｔｈ）^γ＋Ｃ_２の関係式で表され、
   係数Ｃ_１およびγは、前記第２シフト量に対する前記第２変化量の実測値を用いて予め求められた値である、
   請求項１に記載の表示装置の補正方法。
3. 前記第２対応関係は、前記第１変化量と前記第１シフト量との間の線形関係である、
   請求項１または２に記載の表示装置の補正方法。
4. 前記補正パラメータの算出では、前記補正パラメータとして、前記第１階調値に乗算されるゲインである第１ゲインと、前記第１階調値に加算されるオフセット値とが算出され、
   前記第１ゲインは、前記表示パネルまたは前記他の表示パネルを用いて、前記第２駆動トランジスタに供給される画素信号の階調値に乗算されるゲインである第２ゲインに対する前記第２変化量の実測値を用いて予め求められた値である、
   請求項２または３に記載の表示装置の補正方法。
5. 前記第１累積値をｔとし、前記第１駆動トランジスタにおけるゲートソース間電圧と閾値電圧との差の設計値をＶ_ｇｓ−Ｖ_ｔｈとすると、前記第１対応関係は、ΔＶ_ｔｈ＝Ａ（Ｖ_ｇｓ−Ｖ_ｔｈ＋Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}）^αｔ^βの関係式で表され、
   係数Ａ、Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}、αおよびβは、前記第２累積値に対する前記第２シフト量の実測値を用いて予め求められた値である、
   請求項２〜４の何れか１項に記載の表示装置の補正方法。
6. 複数の表示画素を有する表示パネルと、
   前記表示パネルの表示制御を行う制御部とを備える表示装置の補正装置であって、
   前記複数の表示画素の各々は、発光素子と、画素信号に応じた駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタとを有し、
   前記制御部は、
   前記複数の表示画素のうちの処理対象画素を構成する第１駆動トランジスタに供給される前記画素信号の累積値である第１累積値を取得し、
   前記第１累積値と前記第１駆動トランジスタにおける閾値電圧のシフト量である第１シフト量との予め求められた第１対応関係に基づいて、前記第１累積値を用いて前記第１シフト量の算出を行い、
   前記第１シフト量と前記第１駆動トランジスタにおける移動度の変化量である第１変化量との予め求められた第２対応関係に基づいて、前記第１シフト量を用いて前記第１変化量の算出を行い、
   前記第１変化量を用いて画素信号の階調値を補正するための補正パラメータの算出を行い、
   前記第１対応関係は、前記表示パネルまたは当該表示パネルとは異なる他の表示パネルを用いて、前記処理対象画素に対応する表示画素を構成する第２駆動トランジスタに供給される画素信号の累積値である第２累積値に対する、前記第２駆動トランジスタにおける閾値電圧のシフト量である第２シフト量を実測することで求められ、
   前記第２対応関係は、前記表示パネルまたは前記他の表示パネルを用いて、前記第２シフト量に対する、前記第２駆動トランジスタにおける移動度の変化量である第２変化量を実測することで求められる
   表示装置の補正装置。
7. 前記第１駆動トランジスタは、酸化物半導体素子である、
   請求項６に記載の表示装置の補正装置。

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