JP6656265B2 - 表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

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Description

以下の開示は表示装置およびその駆動方法に関し、より詳しくは、有機EL(Electro Luminescence)素子などの電気光学素子を含む画素回路を備える表示装置およびその駆動方法に関する。
従来より、表示装置が備える表示素子としては、印加される電圧によって輝度や透過率が制御される電気光学素子と流れる電流によって輝度や透過率が制御される電気光学素子とがある。印加される電圧によって輝度や透過率が制御される電気光学素子の代表例としては液晶表示素子が挙げられる。一方、流れる電流によって輝度や透過率が制御される電気光学素子の代表例としては有機EL素子が挙げられる。有機EL素子は、OLED(Organic Light-Emitting Diode)とも呼ばれている。自発光型の電気光学素子である有機EL素子を使用した有機EL表示装置は、バックライトおよびカラーフィルタなどを要する液晶表示装置に比べて、容易に薄型化・低消費電力化・高輝度化などを図ることができる。従って、近年、積極的に有機EL表示装置の開発が進められている。
有機EL表示装置の駆動方式として、パッシブマトリクス方式(単純マトリクス方式とも呼ばれる。)とアクティブマトリクス方式とが知られている。パッシブマトリクス方式を採用した有機EL表示装置は、構造は単純であるものの、大型化および高精細化が困難である。これに対して、アクティブマトリクス方式を採用した有機EL表示装置(以下「アクティブマトリクス型の有機EL表示装置」という。)は、パッシブマトリクス方式を採用した有機EL表示装置に比べて大型化および高精細化を容易に実現できる。
アクティブマトリクス型の有機EL表示装置には、複数の画素回路がマトリクス状に形成されている。アクティブマトリクス型の有機EL表示装置の画素回路は、典型的には、画素を選択する入力トランジスタと、有機EL素子への電流の供給を制御する駆動トランジスタとを含んでいる。なお、以下においては、駆動トランジスタから有機EL素子に流れる電流のことを「駆動電流」という場合がある。
図23は、従来の一般的な画素回路91の構成を示す回路図である。この画素回路91は、表示部に配設されている複数のデータ線Sと複数の走査線Gとの各交差点に対応して設けられている。図23に示すように、この画素回路91は、2個のトランジスタT1,T2と、1個のコンデンサCstと、1個の有機EL素子OLEDとを備えている。トランジスタT1は入力トランジスタであり、トランジスタT2は駆動トランジスタである。
トランジスタT1は、データ線SとトランジスタT2のゲート端子との間に設けられている。そのトランジスタT1に関し、走査線Gにゲート端子が接続され、データ線Sにソース端子が接続されている。トランジスタT2は、有機EL素子OLEDと直列に設けられている。そのトランジスタT2に関し、ハイレベル電源電圧ELVDDを供給する電源線にドレイン端子が接続され、有機EL素子OLEDのアノード端子にソース端子が接続されている。なお、ハイレベル電源電圧ELVDDを供給する電源線のことを以下「ハイレベル電源線」という。ハイレベル電源線にはハイレベル電源電圧と同じ符合ELVDDを付す。コンデンサCstについては、トランジスタT2のゲート端子に一端が接続され、トランジスタT2のソース端子に他端が接続されている。有機EL素子OLEDのカソード端子は、ローレベル電源電圧ELVSSを供給する電源線に接続されている。なお、ローレベル電源電圧ELVSSを供給する電源線のことを以下「ローレベル電源線」という。ローレベル電源線にはローレベル電源電圧と同じ符合ELVSSを付す。また、ここでは、トランジスタT2のゲート端子と、コンデンサCstの一端と、トランジスタT1のドレイン端子との接続点のことを便宜上「ゲートノード」という。ゲートノードには符号VGを付す。なお、一般的には、ドレインとソースのうち電位の高い方がドレインと呼ばれているが、本明細書の説明では、一方をドレイン,他方をソースと定義するので、ドレイン電位よりもソース電位の方が高くなることもある。
図24は、図23に示す画素回路91の動作を説明するためのタイミングチャートである。時刻t01以前には、走査線Gは非選択状態となっている。従って、時刻t01以前には、トランジスタT1がオフ状態になっており、ゲートノードVGの電位は初期レベル(例えば、1つ前のフレームでの書き込みに応じたレベル)を維持している。時刻t01になると、走査線Gが選択状態となり、トランジスタT1がターンオンする。これにより、データ線SおよびトランジスタT1を介して、この画素回路91が形成する画素(サブ画素)の輝度に対応するデータ電圧VdataがゲートノードVGに供給される。その後、時刻t02までの期間に、ゲートノードVGの電位がデータ電圧Vdataに応じて変化する。このとき、コンデンサCstは、ゲートノードVGの電位とトランジスタT2のソース電位との差であるゲート−ソース間電圧Vgsに充電される。時刻t02になると、走査線Gが非選択状態となる。これにより、トランジスタT1がターンオフし、コンデンサCstが保持するゲート−ソース間電圧Vgsが確定する。トランジスタT2は、コンデンサCstが保持するゲート−ソース間電圧Vgsに応じて有機EL素子OLEDに駆動電流を供給する。その結果、駆動電流に応じた輝度で有機EL素子OLEDが発光する。
ところで、有機EL表示装置においては、駆動トランジスタとして、典型的には薄膜トランジスタ(TFT)が採用される。しかしながら、薄膜トランジスタについては、閾値電圧にばらつきが生じやすい。表示部内に設けられている多数の駆動トランジスタに閾値電圧のばらつきが生じると、輝度のばらつきが生じるので表示品位が低下する。また、駆動トランジスタや有機EL素子は時間の経過とともに電圧−電流特性が劣化し、初期と同じ電圧を印加しても流れる電流が減少する。このため、時間の経過とともに輝度が徐々に低下する。さらに、有機EL素子の発光効率も経時劣化を起こすため、たとえ一定電流が有機EL素子に供給されたとしても、輝度の低下が起こる。これらの結果、焼き付きが生じる。そこで、駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきや劣化を補償する処理、発光効率の経時劣化を含む有機EL素子の劣化を補償する処理が従来より行われている。
なお、本件発明に関連して、以下の先行技術文献が知られている。国際公開2014/208458号パンフレットには、駆動トランジスタおよび有機EL素子の双方の特性を検出し、駆動トランジスタの劣化および有機EL素子の劣化の双方が補償されるような大きさの駆動電流が有機EL素子に供給されるようにした有機EL表示装置の発明が開示されている。日本の特開2012−83777号公報には、温度変化や経時劣化に応じたモニター素子(モニタ用の発光素子)の電極電位変化を発光素子にフィードバックして発光素子の輝度を一定に保つことができるようにした発光装置の発明が開示されている。日本の特開2009−80252号公報には、検出温度に応じて信号振幅基準電圧(映像信号振幅のうちの黒レベルを決定する電圧)と画素回路に与える信号値の振幅を決めるための信号値基準電圧とを変動させることによって高画質を維持しながら温度による輝度変動を補正できるようにした有機EL表示装置の発明が開示されている。
国際公開2014/208458号パンフレット 日本の特開2012−83777号公報 日本の特開2009−80252号公報
ところで、有機EL素子は、その輝度(発光輝度)が温度に依存するという特性を有している。図25は、有機EL素子の電圧−電流特性を示す図である。符号92で示す曲線は、比較的低温時における電圧−電流特性を表し、符号93で示す曲線は、比較的高温時における電圧−電流特性を表している。図25から把握されるように、一定の電圧が有機EL素子に印加された場合、温度が高いほど当該有機EL素子に流れる電流が大きくなる。従って、温度が高いほど、有機EL素子の輝度は高くなる。このように、有機EL素子は、「温度が高いほど輝度が高くなる」という短期特性を有している。
有機EL素子は、上述のように短期的には温度が高いほど輝度が高くなるが、長期的には温度が高いほどストレスによる劣化が大きくなるため輝度は低下する。これについて、図26を参照しつつ説明する。図26は、有機EL素子の長期特性について説明するための図である。図26において、横軸は時間を表し、縦軸は有機EL素子の輝度を表している。符号94で示す直線は、比較的低温の状態下における時間と輝度との関係を表し、符号95で示す直線は、比較的高温の状態下における時間と輝度との関係を表している。図26より、温度に関わらず時間の経過に従って有機EL素子の輝度が低下することが把握される。また、図26より、温度が高いほど輝度の低下の度合いが大きいことが把握される。このように、有機EL素子は、「温度が高いほど、温度による劣化に起因する輝度低下の度合いが大きくなる」という長期特性を有している。
有機EL素子は以上のような短期特性および長期特性を有しているので、仮に高温の際に短期特性のみを考慮して輝度が小さくなるように(有機EL素子に流れる電流が小さくなるように)補正が行われると、時間の経過に従って輝度が低くなりすぎる(ずなわち、暗くなりすぎる)ことになる。
国際公開2014/208458号パンフレットに開示された有機EL表示装置では、駆動トランジスタの劣化および有機EL素子の劣化の双方を補償する処理が行われているが、回路素子(駆動トランジスタ、有機EL素子)の特性を検出するためのモニタ(電流や電圧の測定)の間隔が適切に設定されていなければ、温度による劣化に起因する輝度低下が生じ得る。また、モニタの頻度を高くすれば、消費電力の増大が懸念される。特に近年、携帯型の表示装置に関し、ユーザーの使用時間の増大が顕著であることから、低消費電力化の要求が高まっている。
そこで、以下の開示は、消費電力の増大を抑制しつつ電気光学素子(典型的には有機EL素子)の温度による劣化(発光効率の低下)に起因する輝度低下を抑制することのできる表示装置を実現することを目的とする。
本発明の第1の局面は、電流によって輝度が制御される電気光学素子および前記電気光学素子に供給すべき電流を制御するための駆動トランジスタを回路素子として含む複数個の画素回路を備えた表示装置であって、
前記回路素子の特性を測定する特性測定処理と、前記複数個の画素回路を駆動する駆動処理とを行う画素回路駆動部と、
前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られる特性データを保持する特性データ記憶部と、
前記特性データ記憶部に保持されている特性データに基づいて入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号を生成する補償演算処理部と、
温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された検出温度に応じて、前記特性測定処理の実行頻度を制御する測定制御部と
前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた特性データの値を、前記温度検出部により検出された該特性測定処理時の温度に基づき標準温度に対応する値に補正し、補正後の特性データを前記特性データ記憶部に格納する第1の特性データ補正部と、
前記特性データ記憶部に保持されている特性データの値を、前記温度検出部により検出された前記駆動処理時の温度に対応する値に補正する第2の特性データ補正部と
を備え、
前記測定制御部は、前記検出温度が高いほど前記特性測定処理の実行頻度を高くし、
前記補償演算処理部は、前記第2の特性データ補正部による補正後の特性データに基づいて前記入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号を生成することを特徴とする。
本発明の第2の局面は、本発明の第1の局面において、
前記測定制御部は、温度と前記特性測定処理の実行頻度との関係を表す第1の関係式を予め保持し、前記検出温度に基づいて前記第1の関係式から前記特性測定処理の実行頻度を決定することを特徴とする。
本発明の第3の局面は、本発明の第1の局面において、
前記複数個の画素回路の累積駆動時間を計測する累積駆動時間計測部を更に備え、
前記測定制御部は、前記累積駆動時間が短いほど前記特性測定処理の実行頻度を高くすることを特徴とする。
本発明の第4の局面は、本発明の第3の局面において、
前記測定制御部は、前記累積駆動時間と前記特性測定処理の実行頻度との関係を表す第2の関係式を予め保持し、前記累積駆動時間に基づいて前記第2の関係式から前記特性測定処理の実行頻度を決定することを特徴とする。
本発明の第の局面は、本発明の第1の局面において、
前記温度検出部は、複数個設けられていることを特徴とする。
本発明の第の局面は、本発明の第1の局面において、
前記温度検出部は、前記複数個の画素回路を含む表示パネルの内部に設けられていることを特徴とする。
本発明の第の局面は、本発明の第1の局面において、
前記温度検出部は、前記複数個の画素回路を含む表示パネルの外部に設けられていることを特徴とする。
本発明の第の局面は、本発明の第1の局面において、
前記電気光学素子は、有機発光ダイオードであることを特徴とする。
本発明の第9の局面は、本発明の第1の局面において、
前記特性データは、前記駆動トランジスタのオフセット値および前記駆動トランジスタのゲイン値を含み、
前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも高い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって大きくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたゲイン値を補正によって大きくして補正後のゲイン値を前記特性データ記憶部に格納し、
前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも低い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって小さくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたゲイン値を補正によって小さくして補正後のゲイン値を前記特性データ記憶部に格納することを特徴とする。
本発明の第10の局面は、本発明の第1の局面において、
前記特性データは、前記電気光学素子のオフセット値および前記電気光学素子の劣化補正係数を含み、
前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも高い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって大きくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた劣化補正係数を補正によって小さくして補正後の劣化補正係数を前記特性データ記憶部に格納し、
前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも低い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって小さくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた劣化補正係数を補正によって大きくして補正後の劣化補正係数を前記特性データ記憶部に格納することを特徴とする。
本発明の第11の局面は、電流によって輝度が制御される電気光学素子および前記電気光学素子に供給すべき電流を制御するための駆動トランジスタを回路素子として含む複数個の画素回路を備えた表示装置の駆動方法であって、
前記回路素子の特性を測定する特性測定処理を行いつつ前記複数個の画素回路を駆動する画素回路駆動ステップと、
前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られる特性データを所定の特性データ記憶部に格納する特性データ記憶ステップと、
前記特性データ記憶部に保持されている特性データに基づいて入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号を生成する補償演算処理ステップと、
温度を検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップで検出された検出温度に応じて、前記特性測定処理の実行頻度を制御する測定制御ステップと
前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた特性データの値を、前記温度検出ステップで検出された該特性測定処理時の温度に基づき標準温度に対応する値に補正し、補正後の特性データを前記特性データ記憶部に格納する第1の特性データ補正ステップと、
前記特性データ記憶部に保持されている特性データの値を、前記温度検出ステップで検出された前記複数個の画素回路を駆動する時の温度に対応する値に補正する第2の特性データ補正ステップと
を含み、
前記測定制御ステップでは、前記検出温度が高いほど前記特性測定処理の実行頻度が高められ
前記補償演算処理ステップでは、前記第2の特性データ補正ステップによる補正後の特性データに基づいて前記入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号が生成されることを特徴とする。
本発明の第1の局面によれば、回路素子(電気光学素子および駆動トランジスタ)の劣化を補償する機能を有する表示装置に、温度を検出する温度検出部と検出温度に応じて特性測定処理(回路素子の特性を取得するための電流モニタや電圧モニタ)の実行頻度を制御する測定制御部とが設けられる。そして、測定制御部は、検出温度が高いほど実行頻度が高くなり、検出温度が低いほど実行頻度が低くなるように、特性測定処理の実行頻度を調整する。このため、表示装置が高温の状態下で使用されていても、温度による劣化に起因する輝度低下が抑制される。また、特性測定処理の実行頻度が高くなるほど消費電力は増大するが、低温時には特性測定処理の実行頻度は低くされる。このため、特性測定処理を行うことに起因する消費電力の増大が抑制される。以上のように、消費電力の増大を抑制しつつ電気光学素子の温度による劣化(発光効率の低下)に起因する輝度低下を抑制することのできる表示装置が実現される。
また、特性測定処理で得られた特性データは、その値が標準温度での値に換算された状態で特性データ記憶部に保持される。そして、特性データ記憶部に保持されている特性データの値に対して、補償演算処理を行う時の温度に対応する値に換算する補正が施され、その補正後の特性データに基づいて入力映像信号が補正される。このように特性データは一旦その値が標準温度での値に換算された状態で保存されるので、温度の変動が大きくても補償の精度を保つことができる。
本発明の第2の局面によれば、回路素子の材料や製造プロセスなど様々な要因を考慮しつつ補償演算処理を行うことが可能となる。このため、より確実に、本発明の第1の局面と同様の効果が得られる。
本発明の第3の局面によれば、表示装置には画素回路の累積駆動時間を計測する累積駆動時間計測部が設けられる。そして、温度に加えて画素回路の累積駆動時間を考慮して特性測定処理の実行頻度が決定される。このため、画素回路の累積駆動時間に応じて、より好適に特性測定処理の実行頻度が決定される。これにより、消費電力の増大をより効果的に抑制しつつ電気光学素子の温度による劣化(発光効率の低下)に起因する輝度低下をより効果的に抑制することのできる表示装置が実現される。
本発明の第4の局面によれば、回路素子の材料や製造プロセスなど様々な要因を考慮しつつ補償演算処理を行うことが可能となる。このため、より確実に、本発明の第3の局面と同様の効果が得られる。
本発明の第の局面によれば、表示パネル内の位置に関わらず、回路素子の劣化を充分に補償することが可能となる。
本発明の第の局面によれば、温度検出部によって回路素子に近い部分の温度が検出されるので、補償の精度が向上する。
本発明の第の局面によれば、温度検出部として一般的なセンサを採用することができる。また、表示パネルの構成に関して、従来の構成から変更を施す必要がなくなる。以上より、表示パネルの内部に温度検出部が設けられる構成と比較して、コストを低減することが可能となる。
本発明の第の局面によれば、消費電力の増大を抑制しつつ電気光学素子の温度による劣化(発光効率の低下)に起因する輝度低下を抑制することのできる有機EL表示装置が実現される。
本発明の第11の局面によれば、本発明の第1の局面と同様の効果を表示装置の駆動方法において奏することができる。
本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型の有機EL表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記実施形態におけるソースドライバについて説明するための図である。 上記実施形態において、画素回路とソースドライバの一部(電流モニタ部として機能する部分)を示す回路図である。 上記実施形態において、電流モニタを行うための駆動方法について説明するためのタイミングチャートである。 上記実施形態において、電流測定期間における電流の流れについて説明するための図である。 上記実施形態において、電流測定期間における電流の流れについて説明するための図である。 上記実施形態において、データ電圧書き込み期間における電流の流れについて説明するための図である。 上記実施形態において、制御部内の詳細な構成を示すブロック図である。 温度と回路素子(トランジスタ、有機EL素子)の劣化速度との関係を示す図である。 上記実施形態において、温度とモニタ間隔との関係を示す図である。 上記実施形態において、補償演算処理部の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における効果について説明するための図である。 上記実施形態における効果について説明するための図である。 時間の経過と回路素子の劣化速度との関係を示す図である。 上記実施形態の第1の変形例において、時間の経過とモニタ間隔との関係を示す図である。 上記第1の変形例に係るアクティブマトリクス型の有機EL表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記第1の変形例において、制御部内の詳細な構成を示すブロック図である。 上記実施形態の第2の変形例に係るアクティブマトリクス型の有機EL表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記実施形態の第3の変形例におけるソースドライバの機能ブロック図である。 上記第3の変形例において、画素回路とソースドライバの一部を示す回路図である。 上記第3の変形例において、電圧モニタ部の一構成例を示す図である。 上記第3の変形例において、電圧モニタを行うための駆動方法について説明するためのタイミングチャートである。 従来の一般的な画素回路の構成を示す回路図である。 図23に示す画素回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 有機EL素子の電圧−電流特性を示す図である。 有機EL素子の長期特性について説明するための図である。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下においては、MおよびNは2以上の整数、iは1以上N以下の整数、jは1以上M以下の整数であると仮定する。また、以下においては、画素回路内に設けられている駆動トランジスタの特性のことを「TFT特性」といい、画素回路内に設けられている有機EL素子の特性のことを「OLED特性」という。
<1.全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型の有機EL表示装置の全体構成を示すブロック図である。この有機EL表示装置は、有機ELパネル10と制御部20とソースドライバ30とによって構成されている。有機ELパネル10には、表示部100,ゲートドライバ110,および温度センサ120が含まれている。すなわち、本実施形態においては、有機ELパネル10を構成する基板上にゲートドライバ110が形成されている。但し、ゲートドライバ110が有機ELパネル10の外部に設けられている構成を採用することもできる。制御部20は、画像処理部22とタイミングコントローラ24とによって構成されている。画像処理部22は、一般に「GPU」と呼ばれるLSIによって実現されている。タイミングコントローラ24は、一般に「TCON」と呼ばれるLSIによって実現されており、ゲートドライバ110およびソースドライバ30の動作を制御する。このように画像処理部22とタイミングコントローラ24とは別々のLSIによって実現されているが、本明細書では、便宜上、それらをまとめて制御部20として説明する。なお、本実施形態においては、ゲートドライバ110とソースドライバ30とによって画素回路駆動部が実現され、温度センサ120によって温度検出部が実現されている。
表示部100には、M本のデータ線S(1)〜S(M)およびこれらに直交するN本の走査線G1(1)〜G1(N)が配設されている。また、表示部100には、N本の走査線G1(1)〜G1(N)と1対1で対応するように、N本のモニタ制御線G2(1)〜G2(N)が配設されている。走査線G1(1)〜G1(N)とモニタ制御線G2(1)〜G2(N)とは互いに平行になっている。さらに、表示部100には、N本の走査線G1(1)〜G1(N)とM本のデータ線S(1)〜S(M)との交差点に対応するように、N×M個の画素回路102が設けられている。このようにN×M個の画素回路102が設けられることによって、N行×M列の画素マトリクスが表示部100に形成されている。また、表示部100には、ハイレベル電源電圧を供給するハイレベル電源線(不図示)と、ローレベル電源電圧を供給するローレベル電源線(不図示)とが配設されている。
なお、以下においては、M本のデータ線S(1)〜S(M)を互いに区別する必要がない場合にはデータ線には単に符号Sを付す。同様に、N本の走査線G1(1)〜G1(N)を互いに区別する必要がない場合には走査線には単に符号G1を付し、N本のモニタ制御線G2(1)〜G2(N)を互いに区別する必要がない場合にはモニタ制御線には単に符号G2を付す。
本実施形態におけるデータ線Sは、画素回路102内の有機EL素子を所望の輝度で発光させるための輝度信号(映像信号)を伝達する信号線として用いられるだけでなく、TFT特性やOLED特性の検出用の電圧(以下、「測定用電圧」という。)を画素回路102に与えるための信号線およびTFT特性やOLED特性を表す電流であって後述する電流モニタ部320で測定可能な電流の経路となる信号線としても用いられる。
以下、図1に示す各構成要素の動作について説明する。温度センサ120は、その周囲の温度を検出して、検出温度を表す温度データTEを出力する。なお、温度センサ120の数については限定されないが、有機ELパネル10内での温度分布の不均一性を考慮して複数の温度センサ120が設けられることが好ましい。
制御部20は、外部から送られる画像データVDbとソースドライバ30から出力されるモニタデータMOと温度センサ120から出力される温度データTEとを受け取り、モニタデータMOと温度データTEとに基づいて後述する補償演算処理を画像データVDbに施すことによって、ソースドライバ30に与えるためのデジタル映像信号(補償演算処理後の画像データ)VDaを生成する。なお、モニタデータMOとは、TFT特性やOLED特性を検出するために測定されたデータである。制御部20は、また、ソースドライバ30にデジタル映像信号VDaおよびソース制御信号SCTLを与えることによりソースドライバ30の動作を制御し、ゲートドライバ110にゲート制御信号GCTLを与えることによりゲートドライバ110の動作を制御する。ソース制御信号SCTLには、ソーススタートパルス信号,ソースクロック信号,ラッチストローブ信号などが含まれている。ゲート制御信号GCTLには、ゲートスタートパルス信号,ゲートクロック信号,アウトプットイネーブル信号などが含まれている。なお、デジタル映像信号VDa,ソース制御信号SCTL,およびゲート制御信号GCTLは、通常、制御部20内のタイミングコントローラ24から出力される。
ゲートドライバ110は、N本の走査線G1(1)〜G1(N)およびN本のモニタ制御線G2(1)〜G2(N)に接続されている。ゲートドライバ110は、シフトレジスタおよび論理回路などによって構成されている。ゲートドライバ110は、制御部20から出力されたゲート制御信号GCTLに基づいて、N本の走査線G1(1)〜G1(N)およびN本のモニタ制御線G2(1)〜G2(N)を駆動する。
ソースドライバ30は、M本のデータ線S(1)〜S(M)に接続されている。ソースドライバ30は、データ線S(1)〜S(M)を駆動する動作と、データ線S(1)〜S(M)に流れる電流を測定する動作とを選択的に行う。すなわち、図2に示すように、ソースドライバ30には、機能的には、データ線S(1)〜S(M)を駆動するデータ線駆動部310として機能する部分と、画素回路102からデータ線S(1)〜S(M)に出力された電流を測定する電流モニタ部320として機能する部分とが含まれている。電流モニタ部320は、データ線S(1)〜S(M)に流れる電流を測定し、測定値に基づくモニタデータMOを出力する。
以上のようにして、N本の走査線G1(1)〜G1(N),N本のモニタ制御線G2(1)〜G2(N),およびM本のデータ線S(1)〜S(M)が駆動されることによって、外部から送られた画像データVDbに基づく画像が表示部100に表示される。その際、モニタデータMOと温度データTEとに基づいて画像データVDbに補償演算処理が施されることによって、駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきや有機EL素子の劣化が補償される。
<2.画素回路およびソースドライバ>
次に、画素回路102およびソースドライバ30について詳しく説明する。ソースドライバ30は、データ線駆動部310として機能するときには次のような動作を行う。ソースドライバ30は、制御部20から出力されたソース制御信号SCTLを受け取り、M本のデータ線S(1)〜S(M)にそれぞれ目標輝度に応じた電圧(以下、「データ電圧」という)を印加する。このとき、ソースドライバ30では、ソーススタートパルス信号のパルスをトリガーとして、ソースクロック信号のパルスが発生するタイミングで、各データ線Sに印加すべき電圧を示すデジタル映像信号VDaが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号のパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル映像信号VDaがアナログ電圧に変換される。その変換されたアナログ電圧は、データ電圧として全てのデータ線S(1)〜S(M)に一斉に印加される。ソースドライバ30は、電流モニタ部320として機能するときには、データ線S(1)〜S(M)に測定用電圧を印加して、それによってデータ線S(1)〜S(M)に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する。その変換後のデータは、モニタデータMOとしてソースドライバ30から出力される。
図3は、画素回路102とソースドライバ30の一部(電流モニタ部320として機能する部分)を示す回路図である。なお、図3には、i行j列目の画素回路102と、ソースドライバ30のうちのj列目のデータ線S(j)に対応する部分とが示されている。この画素回路102は、1個の有機EL素子(電気光学素子)OLED,3個のトランジスタT1〜T3,および1個のコンデンサCstを備えている。トランジスタT1は画素を選択する入力トランジスタとして機能し、トランジスタT2は有機EL素子OLEDへの電流の供給を制御する駆動トランジスタとして機能し、トランジスタT3は駆動トランジスタT2あるいは有機EL素子OLEDの特性を検出するための電流測定を行うか否かを制御するモニタ制御トランジスタとして機能する。
トランジスタT1は、データ線S(j)とトランジスタT2のゲート端子との間に設けられている。そのトランジスタT1に関し、走査線G1(i)にゲート端子が接続され、データ線S(j)にソース端子が接続されている。トランジスタT2は、有機EL素子OLEDと直列に設けられている。そのトランジスタT2に関し、トランジスタT1のドレイン端子にゲート端子が接続され、ハイレベル電源線ELVDDにドレイン端子が接続され、有機EL素子OLEDのアノード端子にソース端子が接続されている。トランジスタT3については、モニタ制御線G2(i)にゲート端子が接続され、有機EL素子OLEDのアノード端子にドレイン端子が接続され、データ線S(j)にソース端子が接続されている。コンデンサCstについては、トランジスタT2のゲート端子に一端が接続され、トランジスタT2のドレイン端子に他端が接続されている。有機EL素子OLEDのカソード端子は、ローレベル電源線ELVSSに接続されている。なお、画素回路102内のトランジスタT1〜T3としては、酸化物TFT(酸化物半導体をチャネル層に用いた薄膜トランジスタ)やアモルファスシリコンTFTなどを採用することができる。酸化物TFTとしては、例えば、InGaZnO(酸化インジウムガリウム亜鉛)を含むTFTが挙げられる。酸化物TFTを採用することによって、例えば、高精細化や低消費電力化を図ることが可能となる。
図3に示すように、電流モニタ部320は、DA変換器(DAC)31,オペアンプ32,コンデンサ33,スイッチ34,およびAD変換器(ADC)35を含んでいる。オペアンプ32,コンデンサ33,およびスイッチ34によって電流/電圧変換部39が構成されている。なお、この電流/電圧変換部39およびDA変換器31は、データ線駆動部310の構成要素としても機能する。
DA変換器31の入力端子には、デジタル映像信号VDaが与えられる。DA変換器31は、デジタル映像信号VDaをアナログ電圧に変換する。このアナログ電圧は、データ電圧または測定用電圧である。DA変換器31の出力端子は、オペアンプ32の非反転入力端子に接続されている。従って、オペアンプ32の非反転入力端子には、データ電圧または測定用電圧が与えられる。オペアンプ32の反転入力端子は、データ線S(j)に接続されている。スイッチ34は、オペアンプ32の反転入力端子と出力端子との間に設けられている。コンデンサ33は、スイッチ34と並列に、オペアンプ32の反転入力端子と出力端子との間に設けられている。スイッチ34の制御端子には、ソース制御信号SCTLに含まれる入出力制御信号DWTが与えられる。オペアンプ32の出力端子は、AD変換器35の入力端子に接続されている。
以上のような構成において、入出力制御信号DWTがハイレベルのときには、スイッチ34はオン状態となり、オペアンプ32の反転入力端子−出力端子間は短絡状態となる。このとき、オペアンプ32はバッファアンプとして機能する。これにより、データ線S(j)には、オペアンプ32の非反転入力端子に与えられている電圧(データ電圧または測定用電圧)が印加される。入出力制御信号DWTがローレベルのときには、スイッチ34はオフ状態になり、オペアンプ32の反転入力端子と出力端子とはコンデンサ33を介して接続される。このとき、オペアンプ32とコンデンサ33とは積分回路として機能する。これにより、オペアンプ32の出力電圧(モニタ電圧Vmo)は、データ線S(j)に流れている電流に応じた電圧となる。AD変換器35は、オペアンプ32の出力電圧(モニタ電圧Vmo)をデジタル値に変換する。変換後のデータはモニタデータMOとして制御部20に送られる。
なお、本実施形態においてはデータ電圧を供給するための信号線と電流を測定するための信号線とが共用された構成となっているが、本発明はこれに限定されない。データ電圧を供給するための信号線と電流を測定するための信号線とがそれぞれ独立して設けられている構成を採用することもできる。また、画素回路102の構成についても、図3に示した構成以外の構成を採用することもできる。すなわち、本発明は、電流モニタ部320や画素回路102の具体的な回路構成については特に限定されない。
<3.駆動方法>
次に、電流モニタ(TFT特性やOLED特性を検出するための電流測定)を行うための駆動方法について説明する。電流モニタが行われる期間については特に限定されない。例えば、表示期間中,垂直帰線期間中,装置の電源オン直後,装置の電源オフ時などに電流モニタを行うことができる。なお、以下において、電流モニタのための一連の処理が行われる期間のことを「モニタ処理期間」という。また、以下において、電流モニタの対象となっている行のことを「モニタ行」という。
図4は、電流モニタを行うための駆動方法について説明するためのタイミングチャートである。なお、図4では、i行目について電流モニタが行われる例を示している。図4において、符号TMで示す期間がモニタ処理期間である。モニタ処理期間TMは、モニタ行においてTFT特性あるいはOLED特性を検出する準備が行われる期間(以下、「検出準備期間」という。)Taと、特性を検出するための電流測定が行われる期間(以下、「電流測定期間」という。)Tbと、モニタ行においてデータ電圧の書き込みが行われる期間(以下、「データ電圧書き込み期間」という。)Tcとによって構成されている。
検出準備期間Taには、走査線G1(i)はアクティブな状態とされ、モニタ制御線G2(i)は非アクティブな状態で維持される。これにより、トランジスタT1はオン状態となり、トランジスタT3はオフ状態で維持される。また、検出準備期間Taには、データ線S(j)に測定用電圧Vmg(i,j)が印加される。なお、測定用電圧Vmg(i,j)は或る固定の電圧を意味するのではなく、TFT特性を検出する時とOLED特性を検出する時とで測定用電圧Vmg(i,j)の大きさは異なる。すなわち、ここでの測定用電圧とは、TFT特性測定用電圧およびOLED特性測定用電圧の両者を含む概念である。測定用電圧Vmg(i,j)がTFT特性測定用電圧であれば、トランジスタT2はオン状態となる。測定用電圧Vmg(i,j)がOLED特性測定用電圧であれば、トランジスタT2はオフ状態で維持される。
ところで、検出準備期間Taにデータ線S(j)に印加するTFT特性測定用電圧は、「TFT特性測定用電圧<有機EL素子OLEDの閾値電圧+トランジスタT2の閾値電圧」を満たすように設定される。このように設定することによって、電流測定期間Tbに、有機EL素子OLEDに電流が流れず、トランジスタT2の特性のみを測定することができる。また、検出準備期間Taにデータ線S(j)に印加するOLED特性測定用電圧は、「OLED特性測定用電圧<有機EL素子OLEDの閾値電圧+トランジスタT2の閾値電圧」を満たすように設定される。このように設定することによって、電流測定期間Tbに、トランジスタT2がオン状態にならず、有機EL素子OLEDの特性のみを測定することができる。
電流測定期間Tbには、走査線G1(i)は非アクティブな状態とされ、モニタ制御線G2(i)はアクティブな状態とされる。これにより、トランジスタT1はオフ状態となり、トランジスタT3はオン状態となる。ここで、測定用電圧Vmg(i,j)がTFT特性測定用電圧であれば、上述したように、トランジスタT2はオン状態となり、かつ、有機EL素子OLEDに電流は流れない。従って、図5で符号61で示す矢印のように、トランジスタT2を流れる電流が、トランジスタT3を介してデータ線S(j)に出力される。この状態において、データ線S(j)に流れている電流がソースドライバ30内の電流モニタ部320によって測定される。一方、測定用電圧Vmg(i,j)がOLED特性測定用電圧であれば、上述したようにトランジスタT2はオフ状態で維持され、有機EL素子OLEDに電流が流れる。すなわち、図6で符号62で示す矢印のようにデータ線S(j)からトランジスタT3を介して有機EL素子OLEDに電流が流れ、有機EL素子OLEDが発光する。この状態において、データ線S(j)に流れている電流がソースドライバ30内の電流モニタ部320によって測定される。
データ電圧書き込み期間Tcには、走査線G1(i)はアクティブな状態とされ、モニタ制御線G2(i)は非アクティブな状態とされる。これにより、トランジスタT1はオン状態となり、トランジスタT3はオフ状態となる。また、データ電圧書き込み期間Tcには、データ線S(j)には目標輝度に応じたデータ電圧が印加される。これにより、トランジスタT2はオン状態となる。その結果、図7で符号63で示す矢印のように、トランジスタT2を介して有機EL素子OLEDに駆動電流が供給される。これにより、駆動電流に応じた輝度で有機EL素子OLEDが発光する。
<4.制御部の処理>
図8は、制御部20内の詳細な構成を示すブロック図である。制御部20には、パラメータ計算部210,第1の温度補正部220,パラメータテーブル230,第2の温度補正部240,モニタ制御部250,および補償演算処理部260が含まれている。なお、これらの構成要素は、それぞれ、画像処理部22内およびタイミングコントローラ24内のいずれに設けられていても良い。
制御部20に与えられるモニタデータMOは、TFT特性あるいはOLED特性を表すデータである。制御部20では、そのモニタデータMOに基づいて得られるパラメータ値(補償用パラメータの値)を用いて、外部から送られる画像データVDbに補償演算処理が施される。本実施形態においては、より詳しくは、パラメータ値として、TFT特性の検出結果に基づいて得られるオフセット値(閾値電圧に相当する値)であるTFTオフセット値,TFT特性の検出結果に基づいて得られるゲイン値であるTFTゲイン値,OLED特性の検出結果に基づいて得られるオフセット値(閾値電圧に相当する値)であるOLEDオフセット値,およびOLED特性の検出結果に基づいて得られる劣化補正係数であるOLED劣化補正係数が用いられる。なお、図8では、パラメータ計算部210から出力されるパラメータ値には符号PR1を付し、第1の温度補正部220から出力されるパラメータ値には符号PR2を付し、パラメータテーブル230から取り出されるパラメータ値には符号PR3を付し、第2の温度補正部240から出力されるパラメータ値には符号PR4を付している。
以下、図8に示す各構成要素の動作について説明する。パラメータ計算部210は、モニタデータMOに基づいて、パラメータ値PR1を求める。このパラメータ計算部210では、パラメータ値PR1として、TFTオフセット値Vth_raw(TFT),TFTゲイン値β_raw(TFT),OLEDオフセット値Vth_raw(OLED),およびOLED劣化補正係数β_raw(OLED)が求められる。
ここで、上記4つのパラメータ値の具体的な求め方の一例を説明する。上記4つのパラメータ値を求めるためには、各画素回路102につき4回の電流モニタの実行を要する。なお、ここでは、1回目および2回目の電流モニタではTFT特性の検出が行われ、3回目および4回目の電流モニタではOLED特性の検出が行われるものと仮定する。
トランジスタT2が飽和領域で動作するとき、一般に、トランジスタ2のゲート−ソース間電圧Vgs,ドレイン電流Id,閾値電圧Vth,およびゲインβの間には、次式(1)が近似的に成立する。
Id=(β/2)×(Vgs−Vth)2 ・・・(1)
1回目の電流モニタ時の電流測定期間TbにおけるトランジスタT2のゲート−ソース間電圧および測定電流(電流モニタ部320によって測定された電流)をそれぞれVgs1およびI1で表し、2回目の電流モニタ時の電流測定期間TbにおけるトランジスタT2のゲート−ソース間電圧および測定電流をそれぞれVgs2およびI2で表すと、上式(1)より、次式(2),(3)が成立する。
I1=(β_raw(TFT)/2)×(Vgs1−Vth_raw(TFT))2
・・・(2)
I2=(β_raw(TFT)/2)×(Vgs2−Vth_raw(TFT))2
・・・(3)
上式(2),(3)に基づく連立方程式を解くと、次式(4),(5)が得られる。
Figure 0006656265
Figure 0006656265
有機EL素子OLEDのアノード−カソード間電圧Vo,電流Io,閾値電圧Vth,およびゲインβの間には、次式(6)が近似的に成立する。ただし、Kは2以上3以下の定数である。
Io=β(Vo−Vth)K ・・・(6)
3回目の電流モニタ時の電流測定期間Tbにおける有機EL素子OLEDのアノード−カソード間電圧および測定電流をそれぞれVom3およびI3で表し、4回目の電流モニタ時の電流測定期間Tbにおける有機EL素子OLEDのアノード−カソード間電圧および測定電流をそれぞれVom4,I4で表すと、上式(6)より、次式(7),(8)が成立する。
I3=β_raw(OLED)×(Vom3−Vth_raw(OLED))K
・・・(7)
I4=β_raw(OLED)×(Vom4−Vth_raw(OLED))K
・・・(8)
上式(7),(8)に基づく連立方程式を解くと、次式(9),(10)が得られる。
Figure 0006656265
Figure 0006656265
以上のようにして、パラメータ計算部210は、モニタデータMOに基づき上式(4),(5)によってTFTオフセット値Vth_raw(TFT)およびTFTゲイン値β_raw(TFT)を求め、また、モニタデータMOに基づき上式(9),(10)によってOLEDオフセット値Vth_raw(OLED)およびOLED劣化補正係数β_raw(OLED)を求める。
第1の温度補正部220は、温度データTEに基づいて、パラメータ値PR1を標準温度(例えば、25度)での値に補正する(換算する)。補正によって得られたパラメータ値PR2は、パラメータテーブル230に格納される。これに関し、トランジスタについても有機EL素子についても、温度が高くなるにつれて閾値電圧は小さくなる。従って、TFTオフセット値およびOLEDオフセット値については、モニタ時の温度(温度データTEが示す温度)が標準温度よりも高い場合には、パラメータ計算部210で求められた値よりも大きな値をパラメータテーブル230に格納し、モニタ時の温度が標準温度よりも低い場合には、パラメータ計算部210で求められた値よりも小さな値をパラメータテーブル230に格納する。また、トランジスタのゲイン値は温度が高くなるにつれて小さくなる。従って、TFTゲイン値については、モニタ時の温度が標準温度よりも高い場合には、パラメータ計算部210で求められた値よりも大きな値をパラメータテーブル230に格納し、モニタ時の温度が標準温度よりも低い場合には、パラメータ計算部210で求められた値よりも小さな値をパラメータテーブル230に格納する。また、有機EL素子の劣化補正係数は温度が高くなるにつれて高くなる。従って、OLED劣化補正係数については、モニタ時の温度が標準温度よりも高い場合には、パラメータ計算部210で求められた値よりも小さな値をパラメータテーブル230に格納し、モニタ時の温度が標準温度よりも低い場合には、パラメータ計算部210で求められた値よりも大きな値をパラメータテーブル230に格納する。
以上のようにして、第1の温度補正部220は、TFTオフセット値Vth_raw(TFT)を標準温度での値に換算したTFTオフセット値Vth(TFT),TFTゲイン値β_raw(TFT)を標準温度での値に換算したTFTゲイン値β(TFT),OLEDオフセット値Vth_raw(OLED)を標準温度での値に換算したOLEDオフセット値Vth(OLED),およびOLED劣化補正係数β_raw(OLED)を標準温度での値に換算したOLED劣化補正係数β(OLED)をパラメータ値PR2としてパラメータテーブル230に格納する。
パラメータテーブル230は、画素毎に、第1の温度補正部220で求められたパラメータ値PR2(TFTオフセット値Vth(TFT),TFTゲイン値β(TFT),OLEDオフセット値Vth(OLED),およびOLED劣化補正係数β(OLED))を保持する。なお、本実施形態においては、このパラメータテーブル230によって特性データ記憶部が実現されている。
第2の温度補正部240は、温度データTEに基づいて、パラメータテーブル230から取り出したパラメータ値PR3を現在温度での値に補正する(換算する)。補正によって得られたパラメータ値PR4は、補償演算処理部260に与えられる。上述したようにパラメータテーブル230には標準温度に対応するパラメータ値(詳しくは、モニタ時温度でのパラメータ値を標準温度に換算することによって得られたパラメータ値)が格納されているので、この第2の温度補正部240では、補償演算処理部260で現在温度に応じた補償演算処理が行われるように、パラメータ値が補正される。概略的には、第1の温度補正部220での補正と逆の補正が行われる。例えば、TFTオフセット値に着目すると、現在温度(温度データTEが示す温度)が標準温度よりも高い場合には、補償演算処理部260に与える値をパラメータテーブル230から取り出した値よりも小さな値とし、現在温度が標準温度よりも低い場合には、補償演算処理部260に与える値をパラメータテーブル230から取り出した値よりも大きな値とする。なお、第2の温度補正部240でどのように補正(パラメータ値PR3からパラメータ値PR4への補正)を行うかは、補償演算処理部260でのパラメータ値PR4の用いられ方に依存する。
以上のようにして、第2の温度補正部240は、TFTオフセット値Vth(TFT)を現在温度での値に換算したTFTオフセット値Vth’(TFT),TFTゲイン値β(TFT)を現在温度での値に換算したTFTゲイン値β’(TFT),OLEDオフセット値Vth(OLED)を現在温度での値に換算したOLEDオフセット値Vth’(OLED),およびOLED劣化補正係数β(OLED)を現在温度での値に換算したOLED劣化補正係数β’(OLED)をパラメータ値PR4として補償演算処理部260に与える。
モニタ制御部250は、温度データTEに基づいて、モニタ制御信号MCTLを出力する。モニタ制御信号MCTLの内容は、ゲート制御信号GCTLおよびソース制御信号SCTLを構成する信号の波形に反映される。これにより、温度に応じてモニタ間隔(電流モニタ部320による電流の測定が行われる間隔)が調整される。このモニタ間隔の調整について、図9および図10を参照しつつ、以下に詳しく説明する。
図9は、温度と回路素子(トランジスタ、有機EL素子)の劣化速度との関係を示す図である。図9から把握されるように、温度が高くなるにつれて、回路素子の劣化速度は高くなる。このため、高温の状態下においては、或る行について電流モニタが行われてから当該行について再度電流モニタが行われるまでの期間が長いと、温度による回路素子の劣化が充分に補償されなくなる場合がある。すなわち、温度が高くなるにつれて、本来の輝度と補償演算処理によって得られる輝度との間の誤差(補償誤差)が許容範囲を超えやすくなる。なお、ここでの許容範囲とは、典型的には、輝度の劣化が人の目に知覚されない範囲のことである。
そこで、本実施形態においては、補償誤差が許容範囲を超えることがないよう、図10に示すように、温度が高いほどモニタ間隔が小さくされる(換言すれば、温度が高いほどモニタ頻度が高められる)。このように、モニタ制御部250では、温度が高いほどモニタ間隔が小さくなり、温度が低いほどモニタ間隔が大きくなるように、モニタ間隔が調整される。例えば、高温(60度)時には常温(25度)時に比べて、トランジスタの劣化は2倍の速度で進行し、有機EL素子の劣化は4倍の速度で進行する(但し、製造プロセス,回路素子の材料,駆動条件などによって異なる)。このような温度による回路素子の劣化の進行度合いを考慮して、モニタ間隔を定めるようにすれば良い。
ところで、図10では温度とモニタ間隔との関係を線形で表しているが、回路素子の劣化速度は当該回路素子の材料や製造プロセスなど様々な要因に依存する。従って、予め実験を行うことによって温度とモニタ間隔との関係を表す式(以下、「第1の関係式」という。)を用意しておき、温度データTEに基づいて当該第1の関係式からモニタ間隔を決定するのが好ましい。
補償演算処理部260は、画素回路102内の回路素子(駆動トランジスタT2,有機EL素子OLED)の劣化が補償されるよう、第2の温度補正部240から出力されたパラメータ値PR4に基づいて、外部から送られた画像データVDbに補償演算処理を施す。補償演算処理によって得られた画像データ(デジタル映像信号)VDaは制御部20から出力されてソースドライバ30に送られる。
ここで、図11を参照しつつ、補償演算処理部260で行われる補償演算処理の一例を説明する。なお、ここでは、TFTオフセット値Vth’(TFT)をVt1で表し、TFTゲイン値β’(TFT)をB1で表し、OLEDオフセット値Vth’(OLED)をVt2で表し、OLED劣化補正係数β’(OLED)をB2で表す。補償演算処理部260は、LUT(ルックアップテーブル)261,乗算部262,乗算部263,加算部264,加算部265,および乗算部266によって構成されている。また、補償演算処理部260には、補償用パラメータの値として、TFTゲイン値B1,OLED劣化補正係数B2,TFTオフセット値Vt1,およびOLEDオフセット値Vt2が与えられる。以上のような構成において、外部から送られる画像データ(補償前画像データ)VDbは、以下のように補正される。
まず、LUT261を用いて、補償前画像データVDbにガンマ補正が施される。すなわち、補償前画像データVDbが示す階調がガンマ補正によって制御電圧Vcに変換される。乗算部262は、制御電圧VcとTFTゲイン値B1とを受け取り、それらを乗じて得られる値“Vc・B1”を出力する。乗算部263は、乗算部262から出力された値“Vc・B1”とOLED劣化補正係数B2とを受け取り、それらを乗じて得られる値“Vc・B1・B2”を出力する。加算部264は、乗算部263から出力された値“Vc・B1・B2”とTFTオフセット値Vt1とを受け取り、それらを加算することによって得られる値“Vc・B1・B2+Vt1”を出力する。加算部265は、加算部264から出力された値“Vc・B1・B2+Vt1”とOLEDオフセット値Vt2とを受け取り、それらを加算することによって得られる値“Vc・B1・B2+Vt1+Vt2”を出力する。乗算部266は、加算部265から出力された値“Vc・B1・B2+Vt1+Vt2”と画素回路102内の寄生容量に起因するデータ電圧の減衰を補償するための係数Zとを受け取り、それらを乗じて得られる値“Z(Vc・B1・B2+Vt1+Vt2)”を出力する。以上のようにして得られた値“Z(Vc・B1・B2+Vt1+Vt2)”のデータが補償後画像データ(デジタル映像信号)VDaとして補償演算処理部260から出力される。なお、以上の処理は一例であって、本発明はこれに限定されない。
<5.効果>
本実施形態によれば、回路素子(駆動トランジスタT2、有機EL素子OLED)の劣化を補償する機能を有する有機EL表示装置に、温度を検出する温度センサ120と検出温度に応じてモニタ間隔を調整するモニタ制御部250とが設けられている。そして、モニタ制御部250は、温度が高いほどモニタ間隔が小さくなり、温度が低いほどモニタ間隔が大きくなるように、モニタ間隔を調整する。このため、たとえ有機EL表示装置が高温の状態下で使用されていても、温度による劣化に起因する輝度低下が抑制される。これについて、図12および図13を参照しつつ更に説明する。図12には、本実施形態における高温および低温のそれぞれの状態下での時間の経過と輝度との関係を示している。図12に示すように、高温時のモニタ間隔t1は低温時のモニタ間隔t2よりも小さくなっている。ここで、仮に高温時のモニタ間隔をt2にすると、時間の経過と輝度との関係は、図13に示すようなものとなる。図13より、電流モニタが行われる時点の直前には補償演算処理によって得られる輝度が本来の輝度よりも大きく低下していることが把握される。この点、本実施形態においては、高温の状態下ではモニタ頻度が高くなるので、図12に示すように温度による劣化に起因する輝度低下が抑制される。また、モニタ頻度が高くなるほど消費電力は増大するが、本実施形態においては、低温時にはモニタ頻度は低くされる。このため、電流モニタを行うことに起因する消費電力の増大が抑制される。以上のように、本実施形態によれば、消費電力の増大を抑制しつつ有機EL素子OLEDの温度による劣化(発光効率の低下)に起因する輝度低下を抑制することのできる有機EL表示装置が実現される。
また、本実施形態においては、温度センサ120は有機ELパネル10内に設けられている。このため有機ELパネルの外部に温度センサが設けられる構成と比較して、回路素子に近い部分の温度が検出されるので、補償の精度が向上する。また、複数の温度センサ120を設ける構成を採用することによって、有機ELパネル10内の位置に関わらず、回路素子の劣化を充分に補償することが可能となる。
<6.変形例>
以下、上記実施形態の変形例について説明する。
<6.1 第1の変形例>
図14は、時間の経過と回路素子(トランジスタ、有機EL素子)の劣化速度との関係を示す図である。図14から把握されるように、時間の経過につれて回路素子の劣化速度は低くなる。換言すれば、回路素子の劣化の進行の程度は初期において大きい。そこで、本変形例においては、温度に加えて画素回路102の累積駆動時間を考慮してモニタ間隔が決定される。例えば図15に示すように、初期においてはモニタ間隔は小さくされ、時間の経過につれて徐々にモニタ間隔は大きくされる。以下、これを実現するための構成について説明する。
図16は、本変形例に係るアクティブマトリクス型の有機EL表示装置の全体構成を示すブロック図である。本変形例における有機EL表示装置には、上記実施形態における構成要素(図1参照)に加えてタイマー40が設けられている。なお、このタイマー40によって累積駆動時間計測部が実現されている。タイマー40は、この有機EL表示装置の累積の動作時間(すなわち、画素回路102の累積駆動時間)を計測し、当該累積駆動時間を表す時間データTIを制御部20に与える。制御部20は、外部から送られる画像データVDbとソースドライバ30から出力されるモニタデータMOと温度センサ120から出力される温度データTEとタイマー40から出力される時間データTIとを受け取り、モニタデータMOと温度データTEと時間データTIとに基づいて補償演算処理を画像データVDbに施すことによって、ソースドライバ30に与えるためのデジタル映像信号(補償演算処理後の画像データ)VDaを生成する。それ以外の構成要素の動作については、上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。
図17は、本変形例における制御部20内の詳細な構成を示すブロック図である。本変形例においては、モニタ制御部250は、温度データTEと時間データTIとに基づいて、モニタ制御信号MCTLを出力する。これにより、温度および画素回路102の累積駆動時間に応じてモニタ間隔が調整される。詳しくは、「温度が高いほどモニタ間隔が小さくなり、温度が低いほどモニタ間隔が大きくなる」ように、かつ、「累積駆動時間が短いほどモニタ間隔が小さくなり、累積駆動時間が長いほどモニタ間隔が大きくなる」ように、モニタ間隔が調整される。
なお、回路素子の劣化速度は当該回路素子の材料や製造プロセスなど様々な要因に依存するので、累積駆動時間とモニタ間隔との関係を表す式(以下、「第2の関係式」という。)を用意しておき、時間データTIに基づいて当該第2の関係式からモニタ間隔を決定するのが好ましい。
本変形例によれば、有機EL表示装置には画素回路102の累積駆動時間を計測するタイマー40が設けられている。そして、温度に加えて画素回路102の累積駆動時間を考慮してモニタ間隔が決定される。詳しくは、「温度が高いほどモニタ間隔が小さくなり、温度が低いほどモニタ間隔が大きくなる」ように、かつ、「累積駆動時間が短いほどモニタ間隔が小さくなり、累積駆動時間が長いほどモニタ間隔が大きくなる」ように、モニタ制御部250がモニタ間隔を調整する。このため、累積駆動時間に応じて、より好適にモニタ間隔が決定される。これにより、消費電力の増大をより効果的に抑制しつつ有機EL素子OLEDの温度による劣化(発光効率の低下)に起因する輝度低下をより効果的に抑制することが可能となる。
<6.2 第2の変形例>
図18は、上記実施形態の第2の変形例に係るアクティブマトリクス型の有機EL表示装置の全体構成を示すブロック図である。上記実施形態においては、温度センサ120は有機ELパネル10内に設けられていた。これに対して、本変形例においては、有機ELパネル10の外部に温度センサ50が設けられている。本変形例においても、温度センサ50は、その周囲の温度を検出して、検出温度を表す温度データTEを出力する。その温度データTEは制御部20に与えられる。温度センサ50の設置場所以外の点については、上記実施形態と同様である。
本変形例によれば、温度センサ50として一般的なセンサを採用することができる。また、有機ELパネル10の構成に関して、従来の構成から変更を施す必要がなくなる。すなわち、既存の有機ELパネルを用いることができる。以上より、上記実施形態と比較して、コストを低減することが可能となる。
<6.3 第3の変形例>
上記実施形態においては、有機EL表示装置には、画素回路102からデータ線S(1)〜S(M)に出力された電流を測定する機能を有するソースドライバ30が設けられていた。すなわち、画素回路102内の回路素子(駆動トランジスタT2や有機EL素子OLED)の特性を得るために電流の測定が行われていた。しかしながら、本発明はこれに限定されず、画素回路102内の回路素子の特性を得るために電圧の測定が行われるようにしても良い(本変形例の構成)。
図19は、本変形例におけるソースドライバ30の機能ブロック図である。図19に示すように、本変形例におけるソースドライバ30には、機能的には、データ線S(1)〜S(M)を駆動するデータ線駆動部310とデータ線S(1)〜S(M)上の所定の位置の電圧を測定する電圧モニタ部330とが含まれている。
図20は、画素回路102とソースドライバ30の一部を示す回路図である。なお、図20には、i行j列目の画素回路102と、ソースドライバ30のうちのj列目のデータ線S(j)に対応する部分とが示されている。本変形例においては、図20に示すように、データ線S(j)がデータ線駆動部310に接続された状態とデータ線S(j)が電圧モニタ部330に接続された状態とを切り替えるための切り替え部340が設けられている。そして、制御部20から切り替え部340に与えられる切替制御信号SWに基づいて、データ線S(j)は、データ線駆動部310または電圧モニタ部330のいずれかに接続される。
図21は、電圧モニタ部330の一構成例を示す図である。図21に示すように、この電圧モニタ部330には、増幅器331と定電流源332とが含まれている。このような構成において、定電流源332によって一定電流Ioledがデータ線S(j)に供給されている状態で、ローレベル電源電圧ELVSSを有する電極と節点333との間の電圧が増幅器331によって増幅される。そして、増幅後の電圧がA/D変換器に与えられ、当該A/D変換器によるA/D変換後のデジタルデータがモニタデータMOとして制御部20に与えられる。
図22は、本変形例において、電圧モニタ(TFT特性やOLED特性を検出するための電圧測定)を行うための駆動方法について説明するためのタイミングチャートである。なお、図22では、i行目について電圧モニタが行われる例を示している。モニタ処理期間TMは、検出準備期間Taと、特性を検出するための電圧測定が行われる電圧測定期間Tdと、データ電圧書き込み期間Tcとによって構成されている。
検出準備期間Taには、走査線G1(i)はアクティブな状態とされ、モニタ制御線G2(i)は非アクティブな状態で維持される。これにより、トランジスタT1はオン状態となり、トランジスタT3はオフ状態で維持される。また、検出準備期間Taには、データ線S(j)に測定用電圧Vmg(i,j)が印加される。測定用電圧Vmg(i,j)は、TFT特性測定用電圧およびOLED特性測定用電圧のいずれかである。測定用電圧Vmg(i,j)がTFT特性測定用電圧であれば、トランジスタT2はオン状態となる。測定用電圧Vmg(i,j)がOLED特性測定用電圧であれば、トランジスタT2はオフ状態で維持される。
なお、上記実施形態と同様、検出準備期間Taにデータ線S(j)に印加するTFT特性測定用電圧は「TFT特性測定用電圧<有機EL素子OLEDの閾値電圧+トランジスタT2の閾値電圧」を満たすように設定され、検出準備期間Taにデータ線S(j)に印加するOLED特性測定用電圧は「OLED特性測定用電圧<有機EL素子OLEDの閾値電圧+トランジスタT2の閾値電圧」を満たすように設定される。
電圧測定期間Tdには、走査線G1(i)は非アクティブな状態とされ、モニタ制御線G2(i)はアクティブな状態とされる。これにより、トランジスタT1はオフ状態となり、トランジスタT3はオン状態となる。この状態で、データ線S(j)に定電流I_FIXが供給される。定電流I_FIXは、TFT特性測定時には画素回路102からソースドライバ30へと流れ、OLED特性測定時にはソースドライバ30から画素回路102へと流れる。検出準備期間Taにデータ線S(j)に対してTFT特性測定用電圧が印加されている場合には、ハイレベル電源電圧ELVDDを有する電極からトランジスタT2、T3を通過する電流がデータ線S(j)に向かって流れる。検出準備期間Taにデータ線S(j)に対してOLED特性測定用電圧が印加されている場合には、データ線S(j)からトランジスタT3と有機EL素子OLEDとを通過する電流がローレベル電源電圧ELVSSを有する電極に流れる。ソースドライバ30内の電圧モニタ部330は、この電圧測定期間Tdに、データ線S(j)上の所定の位置(図21の節点333)の電圧を測定する。
データ電圧書き込み期間Tcには、走査線G1(i)はアクティブな状態とされ、モニタ制御線G2(i)は非アクティブな状態とされる。これにより、トランジスタT1はオン状態となり、トランジスタT3はオフ状態となる。また、データ電圧書き込み期間Tcには、データ線S(j)には目標輝度に応じたデータ電圧が印加される。これにより、トランジスタT2はオン状態となる。その結果、トランジスタT2を介して有機EL素子OLEDに駆動電流が供給され、当該駆動電流に応じた輝度で有機EL素子OLEDが発光する。
以上のように、補償演算処理のために電流の測定に代えて電圧の測定を行う構成を採用した場合にも、TFT特性やOLED特性を取得することができ、その取得した情報に基づいて画像データVDbに対して補償演算処理を施すことが可能となる。これにより、補償演算処理のために電圧の測定を行う構成を採用した有機EL表示装置において、消費電力の増大を抑制しつつ有機EL素子OLEDの温度による劣化(発光効率の低下)に起因する輝度低下を抑制することが可能となる。
<7.その他>
本発明は、上記実施形態および上記各変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施形態および上記各変形例においては有機EL表示装置を例に挙げて説明したが、電流で駆動される自発光型表示素子を備えた表示装置であれば、有機EL表示装置以外の表示装置にも本発明を適用することができる。
また、上記実施形態および上記各変形例では、画素回路102(図3参照)内のトランジスタとしてnチャネル型のトランジスタを採用しているが、pチャネル型のトランジスタを採用することもできる。
本願は、2015年12月14日に出願された「表示装置およびその駆動方法」という名称の日本出願2015−242848号に基づく優先権を主張する出願であり、この日本出願の内容は、引用することによって本願の中に含まれる。
10…有機ELパネル
20…制御部
30…ソースドライバ
50,120…温度センサ
100…表示部
102…画素回路
110…ゲートドライバ
210…パラメータ計算部
220…第1の温度補正部
230…パラメータテーブル
240…第2の温度補正部
250…モニタ制御部
260…補償演算処理部
310…データ線駆動部
320…電流モニタ部
330…電圧モニタ部
T1〜T3…トランジスタ
Cst…コンデンサ
OLED…有機EL素子
G1(1)〜G1(N)…走査線
G2(1)〜G2(N)…モニタ制御線
S(1)〜S(M)…データ線
MCTL…モニタ制御信号
MO…モニタデータ
TE…温度データ
TI…時間データ

Claims (11)

  1. 電流によって輝度が制御される電気光学素子および前記電気光学素子に供給すべき電流を制御するための駆動トランジスタを回路素子として含む複数個の画素回路を備えた表示装置であって、
    前記回路素子の特性を測定する特性測定処理と、前記複数個の画素回路を駆動する駆動処理とを行う画素回路駆動部と、
    前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られる特性データを保持する特性データ記憶部と、
    前記特性データ記憶部に保持されている特性データに基づいて入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号を生成する補償演算処理部と、
    温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部によって検出された検出温度に応じて、前記特性測定処理の実行頻度を制御する測定制御部と
    前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた特性データの値を、前記温度検出部により検出された該特性測定処理時の温度に基づき標準温度に対応する値に補正し、補正後の特性データを前記特性データ記憶部に格納する第1の特性データ補正部と、
    前記特性データ記憶部に保持されている特性データの値を、前記温度検出部により検出された前記駆動処理時の温度に対応する値に補正する第2の特性データ補正部と
    を備え、
    前記測定制御部は、前記検出温度が高いほど前記特性測定処理の実行頻度を高くし、
    前記補償演算処理部は、前記第2の特性データ補正部による補正後の特性データに基づいて前記入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号を生成することを特徴とする、表示装置。
  2. 前記測定制御部は、温度と前記特性測定処理の実行頻度との関係を表す第1の関係式を予め保持し、前記検出温度に基づいて前記第1の関係式から前記特性測定処理の実行頻度を決定することを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記複数個の画素回路の累積駆動時間を計測する累積駆動時間計測部を更に備え、
    前記測定制御部は、前記累積駆動時間が短いほど前記特性測定処理の実行頻度を高くすることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記測定制御部は、前記累積駆動時間と前記特性測定処理の実行頻度との関係を表す第2の関係式を予め保持し、前記累積駆動時間に基づいて前記第2の関係式から前記特性測定処理の実行頻度を決定することを特徴とする、請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記温度検出部は、複数個設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  6. 前記温度検出部は、前記複数個の画素回路を含む表示パネルの内部に設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  7. 前記温度検出部は、前記複数個の画素回路を含む表示パネルの外部に設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  8. 前記電気光学素子は、有機発光ダイオードであることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  9. 前記特性データは、前記駆動トランジスタのオフセット値および前記駆動トランジスタのゲイン値を含み、
    前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも高い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって大きくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたゲイン値を補正によって大きくして補正後のゲイン値を前記特性データ記憶部に格納し、
    前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも低い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって小さくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたゲイン値を補正によって小さくして補正後のゲイン値を前記特性データ記憶部に格納することを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  10. 前記特性データは、前記電気光学素子のオフセット値および前記電気光学素子の劣化補正係数を含み、
    前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも高い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって大きくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた劣化補正係数を補正によって小さくして補正後の劣化補正係数を前記特性データ記憶部に格納し、
    前記温度検出部により検出された前記特性測定処理時の温度が標準温度よりも低い場合には、前記第1の特性データ補正部は、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られたオフセット値を補正によって小さくして補正後のオフセット値を前記特性データ記憶部に格納し、かつ、前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた劣化補正係数を補正によって大きくして補正後の劣化補正係数を前記特性データ記憶部に格納することを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  11. 電流によって輝度が制御される電気光学素子および前記電気光学素子に供給すべき電流を制御するための駆動トランジスタを回路素子として含む複数個の画素回路を備えた表示装置の駆動方法であって、
    前記回路素子の特性を測定する特性測定処理を行いつつ前記複数個の画素回路を駆動する画素回路駆動ステップと、
    前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られる特性データを所定の特性データ記憶部に格納する特性データ記憶ステップと、
    前記特性データ記憶部に保持されている特性データに基づいて入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号を生成する補償演算処理ステップと、
    温度を検出する温度検出ステップと、
    前記温度検出ステップで検出された検出温度に応じて、前記特性測定処理の実行頻度を制御する測定制御ステップと
    前記特性測定処理での測定結果に基づいて得られた特性データの値を、前記温度検出ステップで検出された該特性測定処理時の温度に基づき標準温度に対応する値に補正し、補正後の特性データを前記特性データ記憶部に格納する第1の特性データ補正ステップと、
    前記特性データ記憶部に保持されている特性データの値を、前記温度検出ステップで検出された前記複数個の画素回路を駆動する時の温度に対応する値に補正する第2の特性データ補正ステップと
    を含み、
    前記測定制御ステップでは、前記検出温度が高いほど前記特性測定処理の実行頻度が高められ
    前記補償演算処理ステップでは、前記第2の特性データ補正ステップによる補正後の特性データに基づいて前記入力映像信号を補正することによって、前記複数個の画素回路に供給すべき映像信号が生成されることを特徴とする、駆動方法。
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