JP2006301220A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、Ｌ−Ｉ特性の変質を原因とする輝度低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】
本発明のパルス幅変調方式の表示装置は、該画素のピーク電流値を測定する電流測定回路１９と、該画素の累積使用時間と該画素の劣化状態との少なくとも１つに応じて基準電流値を算出する基準電流値算出回路１９５と、基準電流値を目標として画素のピーク電流値を制御する陽極電源回路１５とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パルス幅変調(ＰＷＭ : Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)を階調表示に適用した表示装置及びその駆動方法に係り、特に、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）や電界放出方表示素子（ＦＥＤ素子）などの自発光型の表示素子を持つ表示装置及びその駆動方法に関する。

近年、陰極管に代えて絶縁基板上に複数の画素をマトリクス配列したパネル型の表示装置が実用化されている。パネル型の表示装置として液晶表示装置が既に実用化されている。液晶表示装置は自身では発光しないため。画像を可視化するために外光や補助高原を必要とする。これに対し、画素自身が発光する自発光型の表示装置が開発されている。自発光型の表示装置としては、有機ＥＬやＦＥＤなどが知られている。

一般に、有機ＥＬやＦＥＤ等の自発光素子の発光輝度は当該素子を流れる電流量に比例するという性質がある。そこで、各画素に正確に階調をかけるためには、各画素に流す電流量を正確に制御しなければならない。この各画素に流す電流量を制御する素子、例えば有機ＥＬディスプレイの場合であると薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がこの電流制御素子の役割を果たすことになる。ここで、表示装置全面に均一な表示をするには、全画素均一にアナログ電流量を制御する必要がある。このためには、表示装置の表示領域全体にわたって、均一な特性の電流制御素子を製作しなければならない。ディスプレイ表示領域に用いられる代表的なアクティブ素子であるＴＦＴを、表示領域全体で、均一な特性に作ることは現状では困難である。

ここで、均一な特性のＴＦＴを必要としない階調表示方式のひとつとして、ＰＷＭ方式が考案された。ＰＷＭ階調表示方式は、各画素のＴＦＴがＯＮ（点燈）とＯＦＦ（消燈）の２値で制御され、１フレーム期間中の点燈時間の長さで階調表示を行う方法である。ＯＮとＯＦＦの２値制御であれば、ＴＦＴに多少の特性ばらつきがあろうとも、表示に影響は及ばない。

ＰＷＭ階調表示方式は、その点燈パルス幅制御方法の違いによって、デジタルＰＷＭ方式とアナログＰＷＭ方式に大別することができる。

デジタルＰＷＭ方式は、１フレーム期間をいくつかのサブフレームに分割し、各サブフレームの長さを１：２：４：８：１６・・・とし、各サブフレームの点燈・消燈の組み合わせで、２進デジタルのように階調表示を行う。このデジタルＰＷＭ方式は簡素な回路で画素を組むことができるという利点があるが、１フレーム期間中に何度も点燈消燈制御を行うため、駆動回路を高速に動作させなければならない。また隣接する画素の点燈消燈動作との影響で、目線を動かしたときなどに本来見えるはずの無い場所に輪郭線が見えてしまう擬似輪郭と呼ばれる現象が生じる。

これに対し、アナログＰＷＭ方式では、全階調の画素が１フレーム期間中に１度しか点燈しない（１フレーム期間中の点燈期間が連続している）ため、デジタルＰＷＭ方式に比べて駆動回路は低速でよく、また擬似輪郭現象も発生しない（特許文献１参照）。

上記の表示均一性の問題に加えて、有機ＥＬなどの自発光型ディスプレイを実用化する上で素子劣化に伴う輝度低下が問題となっている。自発光型表示装置は、点燈を継続し長時間が経過すると発光素子の劣化が進行し、発光素子を流れる電流量が減少して、発光輝度が低下する。

この発光素子劣化、発光電流量減少による輝度低下の問題に対し、発光素子の駆動電流を監視し、発光素子の劣化が進行しても駆動電流を一定に保つよう発光素子駆動電圧を補正する技術が知られている（特許文献２参照）。

発光素子全回路の電流量の合計を測定し基準の電流量と比較を行い、その結果に基づいて発光素子駆動電圧を補正するという方法である。ここで、表示画像が変化すると、発光素子全回路の電流量の合計も変化してしまう。そこで、上記特許文献２では、ビデオ信号から基準の電流量を計算し、表示画像ごとに基準の電流量を設定することにより、電流量の合計が変化する問題を解決している。

特開２０００−２３５３７０号公報 特開２００２−３１１８９８号公報

自発光型発光素子は、長時間の使用・発行に伴い発光素子の劣化が進行し、発光輝度が低下してしまう。発光輝度低下の要因を、電気回路的側面から分類すると、発光素子の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の変質による素子を流れる電流量の減少と、輝度−電流特性（Ｌ−Ｉ特性）の変質による輝度の低下の２つがある。

発光素子に印加する駆動電圧を一定のまま駆動する場合、Ｉ−Ｖ特性の変質とＬ−Ｉ特性の変質両方の影響を受け、劣化進行に伴う輝度低下が進行する。

これに対し、発光素子の劣化が進行しても、発光素子に流れる電流量を一定に保ち続けるよう発光素子に印加する駆動電圧を制御すれば、Ｉ−Ｖ特性の変質による電流量減少はキャンセルされ、駆動電圧一定の場合に比べて、素子の劣化進行に伴う輝度低下が軽減される。しかし、発光素子のＬ−Ｉ特性の変質を原因とする輝度低下は残る。つまり、特許文献２では、Ｌ−Ｉ特性の変質を原因とする輝度低下を抑制することまでは想定されていない。

本発明の課題は、Ｌ−Ｉ特性の変質を原因とする輝度低下を抑制する表示装置及びその駆動方法を提供することである。

本発明の課題は、画素の劣化による輝度低下の問題に対し、画素を流れる電流量を一定に保つよう駆動電圧を制御する方式よりもさらに輝度の低下を抑制する表示装置及びその駆動方法を提供することである。

さらに、本発明の課題は、上記の通り輝度の低下を抑制し、寿命を向上した表示装置及びその駆動方法を提供することである。

本発明は、画素の累積使用時間と画素の劣化状態との少なくとも１つに応じて基準電流値を算出し、画素の電流値を測定し、基準電流値を目標として画素の電流値を制御することを特徴とする。そして、画素の累積使用時間が長いほど、基準電流値を大きくし、また、画素の劣化度合いが大きいほど、基準電流値を大きくする。

本発明によれば、画素の累積使用時間と画素の劣化状態との少なくとも１つに応じて基準電流値を算出し、その基準電流値を目標として画素の電流値を制御するため、Ｌ−Ｉ特性の変質を原因とする輝度低下を抑制することができる。これにより、画素の寿命を向上することができる。

本発明は、パルス幅変調(ＰＷＭ)方式によって駆動されるアクティブ・マトリクス型の表示装置において、表示装置内の画素を流れ発光に寄与する電流の総量を測定し、1フレーム期間周期で増減する電流量のピークをモニタリングする。この電流量のピークを画素の劣化進行に応じて徐々に増加させていくよう画素への印加電圧を制御することにより、画素の発光輝度低下を抑制する。

つまり、画素の劣化が進行すると発光輝度が徐々に低下してゆくが、この輝度低下を補償するように画素を流れる電流量を徐々に増加させ、発光輝度の低下速度を抑制することで、結果的に自発光型表示装置を長寿命化する。

画素を流れる電流量の増加のさせ方は、画素の発光輝度が全く落ちないように電流量を増加させてもよいし、素子劣化による輝度低下をある程度許容しつつ電流量を増加させてもよい。また、表示装置の累積使用時間を測定し、その累積使用時間から画素の劣化状態を推測し電流量の増加量を制御してもかまわない。さらに、画像次第で表示素子に与えるダメージも変わるため、映像データを監視して画素の劣化の蓄積を推測し電流量の増加量を制御してもよい。また、表示装置の起動後所定期間内に1回乃至複数回表示装置に一定の電流を流し、そのとき必要な電圧から画素の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を計測し、画素の劣化が進行するとＩ−Ｖ特性が変化するという性質を利用し画素の劣化状態を推測してもよい。

赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）それぞれに対応した三種類の画素を用いたカラー表示方式の場合、各色の画素ごとに電流を測定しそれぞれの劣化状態に応じて電流を制御し、三種類の画素の劣化速度のばらつきによる色バランスずれを抑制してもよい。

なお、上記の電流量制御を行う際、アクティブ・マトリクス型表示装置において計測できる電流量は、表示装置内の画素全部乃至1ライン分の電流量であることが多い。このため、画素の劣化状態が同じであっても、映像データ次第で電流量の計測値は異なるものとなってしまう。そこで、ＰＷＭ方式により階調表示を行う自発光素子表示装置の特性を利用する。図３は、ＰＷＭ方式により階調表示を行う表示装置において、各階調の画素点燈消燈制御のあらましを示している。１フレーム期間の間に、全画素が点燈している時刻から全画素が消燈する時刻までその階調に応じて徐々に画素が消燈してゆき、各画素はその点燈時間の長さを制御することにより階調表示を行う。このように、ＰＷＭ方式により階調表示を行う表示装置では、表示画像に依らず、１フレーム期間に１回全画素が点燈する瞬間がある。この電流量がピークとなる瞬間の電流量が目標の電流量となるように発光電流を制御して、自発光素子の劣化による輝度低下を抑制する。

なお、画素を流れる電流を増加させる際、駆動電源が表示パネルに供給する電力に制限をかけてもよい。その制限は、表示装置の使用を開始したときから一定であってもよいし、累積使用時間に応じて増減させてもよい。

以下、本発明の実施例１〜３について、有機ＥＬ素子表示装置を例に取り説明する。

図１は本発明による自発光型表示装置の実施例１である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。図１において、１〜５は図示しない外部の信号源から入力される映像デジタル信号で、１は映像データ信号、２は垂直同期信号、３は水平同期信号、４はデータイネーブル信号、５はデータ同期クロックである。映像データ信号１は画像の各画素の濃淡値（階調）を表す信号である。

垂直同期信号２は１フレーム期間周期の信号で映像データ信号（表示信号）１の１フレーム分の始まりを示す。水平同期信号３は一水平周期の信号で映像データ信号１の１水平ライン分の始まりを示す、データイネーブル信号４は映像データ信号１が有効である期間を示す信号である。１〜４は全てデータ同期クロック５に同期して入力される。本実施形態では、映像データ信号１は、一画面分が左上端の画素から順次ラスタスキャン形式で転送されるものとして以下説明する。

６は表示制御回路、７は表示データ信号、８はデータ信号駆動回路制御信号、９は走査信号駆動回路制御信号、２８はＰＷＭ制御信号である。表示制御回路６は表示装置全体をコントロールする部分で、外部から入力される映像デジタル信号１〜５に応じて所定のタイミングで表示データ信号７、データ信号駆動回路制御信号８、走査信号駆動回路制御信号９、ＰＷＭ制御信号２８を出力する。１０はデータ信号駆動回路（信号線駆動回路）で、１１はデータ線（信号線）、１２は走査信号駆動回路（走査線駆動回路）で１３は走査線、１４は表示パネルである。

データ信号駆動回路１０は、データ信号駆動回路制御信号８によって制御され、信号線１１を介して表示パネル１４内の各画素にアナログ信号（電圧）で表示データ（表示信号）を書き込む。走査信号駆動回路１２は、走査信号駆動回路制御信号９によって制御され、走査線１３を介して表示パネル１４に書き込み選択信号を送る。ＰＷＭ制御信号２８、表示パネル１４内の画素回路のＰＷＭ回路を制御するための信号である。１５は陽極電源回路、１６は発光電力供給線（電流供給線）、１９は電流測定回路、１９０は発光電流信号（電流信号）、１９１はピーク検出回路、１９２はピーク電流値信号である。

陽極電源回路１５は、有機ＥＬ素子が発光するために必要な電力を発光電力供給線１６を介して表示パネル１４に供給する。

ピーク検出回路１９１は、発光電流信号１９０がピークとなる瞬間の電流量を検出し、ピーク電流信号１９２を出力する。尚、ピークの電流値の代わりに、電流量（総量）を検出してもよい。１９３はタイマー、１９４は累積点燈時間信号、１９５は基準電流値算出回路、１９６は基準電流値信号である。タイマー１９３は表示装置の累積点燈時間、つまり、画素の使用期間を計測して累積点燈時間信号１９４として出力し、基準電流値算出回路１９５は累積点燈時間信号１９４に応じて基準電流値信号１９６を算出する。１９７は比較回路で、１９８は電流量過不足信号である。比較回路１９７は、ピーク電流値信号１９２と基準電流値信号１９６の大小関係を比較し、電流量過不足信号１９８を出力する。つまり、電流量過不足信号１９８は、ピーク電流信号１９２と基準電流値信号１９６と差分に応じた信号である。

陽極電源回路１５は電流量過不足信号１９８を受けて発光電力供給線１６に出力する電圧を制御し、結果的に電流を制御する。ピーク電流値信号１９２が基準電流値信号１９６より少ないときは陽極電源回路１５の出力電圧を上げ、ピーク電流値信号１９２が基準電流値信号１９６よりも多いときは陽極電源回路１５の出力電圧を下げる。以上のようにして陽極電源回路１５が出力する電圧を制御することにより、ピーク電流値１９２は基準電流値１９６とほぼ同等に保たれる。つまり、ピーク電流値１９２は、基準電流値１９６を目標として制御される。表示装置の累積点燈時間は、画素ごとに測定されるのが好ましいが、表示装置全体で測定されてもよい。

１７は陰極電源回路で、１８は陰極電源線である。陰極電源回路１７は表示パネル１４内各画素の有機ＥＬ素子の陰極側に陰極電源線１８を介して接続されている。

図２は図１における表示パネル１４の画素構成を説明する要回路構成図である。図２において、１１１は第１データ線、１１２は第２データ線であり、これらの端部はデータ信号駆動回路１０に接続されている。１３１は第１走査線、１３２は第２走査線であり、これらの端部は走査信号駆動回路１２に接続されている。画素の内部の構成を第１行第１列画素１４１にのみ示しているが、第１行第２列画素１４２、第２行第１列画素１４３、第２行第２列画素１４４についても同様の構成である。以下、第１行第１列画素１４１を例に説明する。

２１はスイッチングＴＦＴであり、２２はデータ記憶容量、２４は有機ＥＬ素子、２５はＰＷＭ回路、２６は点燈スイッチである。有機ＥＬ素子２４の陽極側は点燈スイッチ２６をはさんで発光電力供給線１６に接続されている。また、有機ＥＬ素子２４の陰極側は陰極電源線１８に接続されている。スイッチングＴＦＴ２１のゲートは第１走査線１３１に接続されており、ドレインは第１データ線１１１に接続されている。走査信号駆動回路１２によって、第１走査線に選択信号が出力されると、スイッチングＴＦＴ２１はオン状態になり、データ信号駆動回路１０が第１データ線１１１に出力するアナログ電圧による表示データ信号電圧がデータ記憶容量２２に記録される。データ記憶容量２２に記録された表示データ信号は、走査信号駆動回路１２によって、スイッチングＴＦＴ２１がオフされた後も保持されつづける。スイッチ素子は、ＴＦＴ以外でもよい。

有機EL素子２４の表示輝度は、有機EL素子２４に印加する電圧をON−OFF制御することにより、１フレーム期間内における点燈時間と消灯時間の割合を変化させることで制御される。ＰＷＭ回路２５は、ＰＷＭ制御信号２８の点燈開始パルスを受けて点燈スイッチ２６をオンにして有機ＥＬ素子２４に所定の電圧を印加し、有機ＥＬ素子２４に電流が流れるようにして点燈を開始させ、ＰＷＭ制御信号２８の与えるパルスをカウントし、データ記憶容量２２に記録された電圧に応じて所定のタイミングで点燈スイッチ２６をオフにして有機ＥＬ素子２４に流れる電流を停止し有機ＥＬ素子２４を消燈させる。尚、１フレーム期間内に、点燈スイッチ２６をオン／オフを複数回繰り返してもよい。

図３は図２におけるＰＷＭ回路に入力するアナログ信号電圧と有機ＥＬ素子２４の点燈時間の説明図である。すなわち、信号線（データ信号線）１１１を通してデータ記憶容量２２に信号電圧（Ｖｓｉｇ）を記録することで階調値を指定された各画素が、点燈・消燈するタイミングを表している。各画素は時刻Ｔ0において一斉に点燈を開始する。各画素はＰＷＭ制御信号２８のパルスを指定された階調に応じた回数カウントした時に消燈する。ここでも、階調値ｘである画素が消燈する時刻をＴｘとしている。１フレーム期間内の点燈時間の割合が多くなるほど、各画素の輝度が高くなる。

図４は図１の有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子を流れ発光に寄与する電流の波形の説明図である。３０１は基準の発光電流波形、３０２は入力映像変化時の発光電流波形、３０３はＩ−Ｖ特性変化時の発光電流波形である。

基準の発光電流波形３０１に対し、１又は複数のフレーム期間内の平均輝度の高い画像を表示したときの発光電流波形が入力映像信号変化時の発光電流波形３０２である。一方、基準の発光電流波形３０１に対して、入力映像信号は変化せず、経時的な有機ＥＬ素子の変質等の影響で有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性が変化し、電流量が減少し輝度が低下したときの発光電流波形がＩ−Ｖ特性変化時の発光電流波形３０３である。

まず、基準の発光電流波形３０１と入力映像信号変化時の発光電流波形３０２を比較する。発光電流波形３０１は、時刻Ｔ0からＴ63までほぼ一定のペースで発光電流が減少していることから、このときの入力映像信号の輝度分布は階調０〜６３までほぼ一定の出現頻度であると言える。一方、発光電流波形３０２の方は、時刻Ｔ0から少しずつ発光電流が減少し、時刻Ｔ63の直前で発光電流量が大きく減少している。このことは、１フレーム期間内で比較的長時間点燈している画素が多いということであり、入力映像信号の輝度分布は高階調側に偏っているということである。基準の発光電流波形３０１と入力映像信号変化時の発光電流波形３０２は、表示画像が異なるためにほとんどの時刻においてその瞬間電流値は異なる値であるが、全画素が点燈する時刻Ｔ0においては、同じ電流量である。

次に、基準の発光電流量３０１とＩ−Ｖ特性変化時の発光電流波形３０３を比較する。電流波形３０３の状態のとき、有機ＥＬ素子の劣化などの要因によりＩ−Ｖ特性が変化しているので３０１の電流波形の時と比べて電流が流れにくくなっている。電流波形３０３のとき、時刻Ｔ0における電流量は電流波形３０１のときと比べてＩ0'/Ｉ0倍となっている。電流波形３０３の場合と電流波形３０１の場合では入力映像信号が同じであるから、電流波形３０３と電流波形３０１の各電流量は、時刻Ｔ0から時刻Ｔ63までこのＩ0'/Ｉ0倍という比を保ちながら電流量が減少してゆく。

以上の説明から、点燈を開始する時刻Ｔ0における電流量は、全画素が点燈するので表示画像の影響は受けないが、有機ＥＬ素子の劣化などの要因によるＩ−Ｖ特性変化の影響は受けるといえる。時刻Ｔ0における電流量すなわちピークの電流量を計測することにより、有機ＥＬ素子劣化などの要因によるＩ−Ｖ特性変化を正確に評価することができる。

ここで、図１に戻る。ピーク電流値信号１９２と基準電流値信号１９６を比較回路１９７で比較し、その比較結果に応じて陽極電源回路１５の出力電圧を制御する。最終的に、陽極電源回路１５の出力電圧は、ピーク電流値信号１９２が基準電流値信号１９６と同レベルになるように制御される。このようにして、有機ＥＬ素子の劣化などによるＩ−Ｖ特性変化を補償することができる。

図５は有機ＥＬ素子に各種の電圧を印加したときの輝度−温度特性をグラフで示した説明図である。横軸は温度（Ｋ）、縦軸は輝度（ａ．ｕ．）で、電圧が５Ｖ、６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖでの輝度−温度特性を示す。図４に示されたように、温度が上がると発光輝度が著しく上昇することを示している。また、温度が上昇すると有機ＥＬ素子を流れる電流量も輝度と同様に増加する。ただし、温度が変化しても有機ＥＬの輝度−電流特性（Ｌ−Ｉ特性）はほとんど変化しないことが知られている。故に、温度変化による輝度変化は有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性変化が支配的であると言える。図１の有機ＥＬ素子表示装置では有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性変化を補償することができるため、温度変化起因の輝度変化はほぼ完全に補償することができる。

ただし、基準電流値算出回路１９５が出力する基準電流値信号１９６が常に一定である場合、有機ＥＬ素子の輝度−電流特性（Ｌ−Ｉ特性）変化による輝度低下は補償されない。そこで、本実施例においては、表示装置の累積点燈時間を計測するタイマー１９３と基準電流値算出回路１９５を設け、表示装置の累積点燈時間に応じて基準電流値信号１９６を変化させ、有機ＥＬ素子の劣化の進行に応じて発光素子を流れる電流量を増加させることにより、有機ＥＬ素子のＬ−Ｉ特性変化による輝度低下も補償する。電流量の増加のさせ方は、表示パネル１４の劣化特性に応じて設定する。

図６は表示装置の累積点燈時間に対する表示装置の点燈輝度の制御例を示したグラフである。４０１は基準の輝度低下曲線、４０２は目標寿命狙いの輝度低下曲線、４０３は輝度を完全補償する場合の輝度低下曲線である。図６中のＬ０は初期輝度、Ｌ０/２は初期輝度の半分を表している。また、Ｔｌｆは表示装置の目標寿命である。

基準の輝度低下曲線４０１を、発光電流量を一定に保ったまま駆動する場合の輝度低下曲線として、これに対し、目標寿命狙いの輝度低下曲線４０２は、輝度低下をある程度許容しつつも表示パネル１４の発光電流量を徐々に増加させ、表示装置が目標寿命に達するところで表示輝度が初期輝度の半分になるよう制御した場合の輝度低下曲線である。また輝度を完全補償する場合の輝度低下曲線４０３は、表示装置の発光輝度が初期輝度のまま推移するよう制御する場合の輝度低下曲線である。

図６に示す輝度低下曲線は、発光輝度制御例の一回路であり、本発明においては発光輝度制御法を限定するものではなく、表示装置の目標寿命や消費電力を鑑みて任意に設定してもよい。また、基準の輝度低下曲線４０１は、目標寿命よりも早い時刻に表示輝度が半減しているが、発光電流量を増加させる制御を適用する対象を目標寿命に達していない表示装置に限定するものではなく、目標寿命に既に達している表示装置に対して発光電流量を増加させる制御を適用しても構わない。

図７はタイマー１９３と基準電流値算出回路１９５の回路構成例を示している。３１はタイミングコントローラ、１９３１は基準クロック、１９３２は累積点燈時間カウンタ、１９３３は書換え可能不揮発メモリ、１９５１は基準電流値テーブル、１９５２は基準電流値デジタル信号、１９５３はＤ/Ａコンバータである。

タイミングコントローラ３１はデジタル回路であり、主に表示制御回路６を構成するための集積回路であるが、本実施例において、タイマー１９３と基準電流値算出回路１９５の一回路を、タイミングコントローラ３１内に設けることとした。基準クロック１９３１は基準の時間を累積点燈時間カウンタ１９３２に与えるためのもので、図７では１つの例として表示制御回路６から発せられているが、時間の基準となるものであれば発信元はこれを限定しない。

累積点燈時間カウンタ１９３２は、表示装置が点燈している時間をカウントする。累積点燈時間カウンタ１９３２は、ＰＷＭ制御で有機ＥＬの点燈時間の基準となる基準クロック１９３１をカウントし、表示装置の電源を切る際に、カウント結果（累積点燈時間）を書換え可能な不揮発メモリ１９３３に格納する。そして、表示装置が再起動する際に、前回の使用時に格納したカウント結果を（累積点燈時間）を読み出し、その読み出した値を初期値として、基準クロック１９３１のカウントを再開する。このカウント値を累積点燈時間信号１９４として出力する。書換え可能不揮発メモリはＥＥＰＲＯＭなどで構成し、表示装置の電源をオフしている間も表示装置の累積点燈時間を保持するために設ける。１９３１と１９３２と１９３３で、図１におけるタイマー１９３を構成する。

基準電流値テーブル１９５１は、累積点燈時間信号１９４に応じて有機ＥＬ素子の劣化状態に則した基準となる表示パネル１４の発光素子を流れる電流量を導き出す。基準電流値テーブル１９５１はデジタル回路で構成するため、出力信号である基準電流値デジタル信号１９５２はデジタル信号である。基準電流値デジタル信号１９５２をＤ/Ａコンバータ１９５３でアナログ信号化して、基準電流値信号１９６として出力し、図１における比較回路１９７に入力する。テーブルの代わりに、数式を用いてもよい。表示装置の累積点燈時間が長くなるほど、画素の劣化度合いが大きくなるため、基準電流値信号１９６を大きくする。

なお、図７においてはタイマー１９３と基準電流値算出回路１９５を、表示装置全体を制御するデジタル回路を利用する構成を示したが、表示装置の累積点燈時間を計測する機能と基準の電流量を算出する機能を設けていれば、図７の構成に限定はしない。

また、図１と図２において自発光素子の陽極側の電源である陽極電源回路１５と発光電力供給線１６と電流測定回路１９を１系統だけ表記しているが、ＲＧＢなどの色ごとにこれらを設け、各色毎に自発光素子に印加する電圧を制御しても構わない。色毎に電源線を分けることにより、初期設定で色バランスの調整をできることの他、温度変化に起因する色バランスのズレや、自発光素子の経時的劣化速度の差による色バランスのズレを補正することも可能である。

さらに、本実施例において、自発光素子の陽極側の電源から供給される電流を測定し、発光のための電源である陽極電源回路１５にフィードバック制御を施しているが、自発光素子の陰極側の発光電力供給線である陰極電源線１８上で発光電流を計測してもよいし、陰極電源回路１７の出力電圧を制御してもよい。

また、自発光素子に印加する電圧、自発光素子に流す電流を増加させる際に、陽極側もしくは陰極側の駆動電源が表示パネル１４に供給する電力に制限をかけてもよい。その制限は、表示装置の使用を開始したときから一定であってもよいし、累積使用時間に応じて増減させてもよい。

図８は本発明による自発光型表示装置の実施例２である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。

１９９はラッチ、２００は電流ピーク時の電流量過不足信号である。ラッチ１９９は発光電力供給線１６を流れる電流量がピークに達する瞬間に、電流量過不足信号１９８をラッチして電流ピーク時の電流量過不足信号２００を出力する。つまり、電流量の過不足を検出している。

実施例１のブロック図である図１との相違点は、ピーク検出回路１９１が無くなり、電流量測定回路１９からの発光電流信号１９０が直接比較回路１９７に入力されている点と、比較回路の出力する電流量過不足信号１９８が、ラッチ１９９にて一回ラッチされてから陽極電源回路に入力されている点である。その他の回路分は、第１の実施例と同一である。

比較回路１９７は発光電流信号１９０がピークでないときも基準電流値信号１９６との比較結果（電流量過不足信号１９８）を出力し続けるが、ラッチ１９９で電流量がピークである瞬間のみサンプルするため、結局、図８における電流量ピーク時の電流量過不足信号２００は、図１における電流量過不足信号１９８と同じ結果を出力することになる。

電流がピークとなる瞬間をラッチ１９９に指定することができれば、図８の構成とすることが可能である。実施例２の構成は、高価なアナログのサンプルホールド回路が不要であるという利点がある。

図９は本発明による自発光型表示装置の実施例３である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。

１９５４は出力電圧信号である。出力電圧信号１９５４は、陽極電源回路１５の出力する有機ＥＬ素子発光のための電源電圧を、基準電流値算出回路１９５に伝える。

実施例１のブロック図である図１との相違点は、基準電流値算出回路１９５は、タイマー１９３が計測する表示装置の累積点燈時間ではなく陽極電源回路１５の出力電圧を元に有機ＥＬ素子の劣化状態を推測し、基準電流値信号１９６を算出する点にある。

表示パネル１４内の有機ＥＬ素子の劣化状態を把握するために、まず基準電流値算出回路１９５は特定の値の基準電流値信号１９６を出力する。この際、そのときの基準電流値信号１９６の指定する通りの電流が表示パネル１４内の有機ＥＬ素子を流れる。このときの基準電流値信号１９６から有機ＥＬ素子の劣化状態を把握する。

有機ＥＬ素子の劣化が進行すると、電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）が劣化し、電流が流れにくくなる。一定の電流を流すために必要な電圧は、有機ＥＬ素子の劣化が進行するほど上昇する。この性質を利用し、表示パネル１４に一定の電流を流した場合の出力電圧信号１９５４から有機ＥＬ素子の劣化状態を推測し、有機ＥＬ素子の劣化状態に応じて基準電流値信号１９６を増減させ、有機ＥＬ素子の劣化に伴う輝度低下を補償する。

本発明は、テレビや携帯電話、ＰＣモニタ、街角ディスプレイなどの表示装置に利用できる。

本発明による自発光型表示装置の実施例１である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。 図１における表示パネル１４の画素構成を説明する要部構成図である。 図２におけるＰＷＭ回路に入力するアナログ信号電圧と有機ＥＬ素子２４の点燈時間の説明図である。 図１の有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子を流れ発光に寄与する電流の波形の説明図である。 有機ＥＬ素子に各種の電圧を印加したときの輝度−温度特性をグラフで示した説明図である。 表示装置の累積点燈時間に対する表示装置の点燈輝度の制御例を示したグラフである。 図１の有機ＥＬ表示装置におけるタイマー１９３と基準電流値算出回路１９５の回路構成例を示している。 本発明による自発光型表示装置の実施例２である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。 本発明による自発光型表示装置の実施例３である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。

符号の説明

１…映像データ信号、２…垂直同期信号、３…水平同期信号、４…データイネーブル信号、５…データ同期クロック、６…表示制御回路、７…表示データ信号、８…データ信号駆動回路制御信号、９…走査信号駆動回路制御信号、１０…データ信号駆動回路、１１…データ線、１２…走査信号駆動回路、１３…走査線、１４…表示パネル、１５…陽極電源回路、１６…発光電力供給線、１７…陰極電源回路、１８…陰極電源線、１９…電流測定回路、２１…スイッチングＴＦＴ、２２…データ記憶容量、２４…有機ＥＬ素子、２５…ＰＷＭ回路、２６…点燈スイッチ、２８…ＰＷＭ制御信号、３１はタイミングコントローラ、１１１…第１データ線、１１２…第２データ線、１３１…第１走査線、１３２…第２走査線、１４１…第１行第１列画素、１４２…第１行第２列画素、１４３…第２行第１列画素、１４４…第２行第２列画素、１９０…発光電流信号、１９１…ピーク検出回路、１９２…平均電流値信号、１９３…ピーク検出回路、１９４…ピーク電流値信号、１９３はタイマー、１９４は累積点燈時間信号、１９５…基準電流値算出回路、１９６…基準電流値信号、１９７…比較回路、１９８…電流量過不足信号、１９９…ラッチ、２００…電流ピーク時の電流量過不足信号、３０１…基準の発光電流波形、３０２…入力映像信号変化時の発光電流波形、３０３…Ｉ−Ｖ特性変化時の発光電流波形、４０１…基準の輝度低下曲線、４０２…目標寿命狙いの輝度低下曲線、４０３…輝度を完全補償する場合の輝度低下曲線、１９３１…基準クロック、１９３２…累積点燈時間カウンタ、１９３３…書換え可能不揮発メモリ、１９５１…基準電流値テーブル、１９５２…基準電流値デジタル信号、１９５３…Ｄ/Ａコンバータである、１９５４…出力電圧信号。

Claims (15)

1. マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示パネルと、該画素に接続された信号線に外部からの映像データに応じた信号電圧を供給する信号線駆動回路と、該画素に接続された走査線に該信号電圧を供給すべき画素を選択するための選択信号を供給する走査線駆動回路と、該複数の画素に電力を供給する駆動電源回路と、外部からの信号を該信号線駆動回路と該走査線駆動回路を制御する制御信号に変換する表示制御回路とを備え、該信号電圧に応じた期間該画素に該駆動電源回路からの該電力を供給することにより階調を表示するパルス幅変調方式の表示装置において、
   該画素の電流値を測定する測定回路と、
   該画素の累積使用時間と該画素の劣化状態との少なくとも１つに応じて基準電流値を算出する算出回路と、
   該基準電流値を目標として該画素の電流値を制御する電流制御回路とを備えることを特徴とする表示装置。
2. 該測定回路は、該画素の１フレーム期間内の最大電流値を該画素の電流値として測定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 該測定回路は、該画素の１フレーム期間内の該駆動電源回路からの該電力の供給開始時の電流値を該画素の電流値として測定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 該電流制御回路は、該駆動電源回路が該画素に供給する電力の電圧を制御することにより、該画素の電流値を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の表示装置。
5. 該画素は、赤色画素と緑色画素と青色画素とを含み、
   該電流制御回路は、該赤色画素の電流値と該緑色画素の電流値と該青色画素の電流値とを個別に制御することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の表示装置。
6. 該測定回路は、該赤色画素の電流値と該緑色画素の電流値と該青色画素の電流値とを個別に測定することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 該駆動電源回路は、該画素に供給する電力を制限することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の表示装置。
8. 該表示装置の累積使用時間を測定する時間測定回路と、
   該表示装置の累積使用時間に基づいて該画素の劣化状態を推定する推定回路することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の表示装置。
9. 該映像データの１又は複数のフレーム期間内の平均輝度を測定する測定回路と、
   該推定回路は、該表示装置の累積駆動時間と該映像データの平均輝度に基づいて該画素の劣化状態を推定することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 該推定回路は、該表示装置の累積使用時間が長いほど、該画素の劣化度合は大きいと推定することを特徴とする請求項８又は９に記載の表示装置。
11. 該画素に一定の電流を流したときの該画素に印加される電圧に基づいて該画素の劣化状態を推定する推定回路を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の表示装置。
12. 該推定回路は、該画素に一定の電流を流したときの該画素に印加される電圧が小さいほど、該画素の劣化度合は大きいと推定することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
13. 該算出回路は、該画素の累積使用時間が長いほど、該基準電流値を大きくすることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の表示装置。
14. 該算出回路は、該画素の劣化度合いが大きいほど、該基準電流値を大きくすることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の表示装置。
15. マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示パネルと、該画素に接続された信号線に外部からの映像データに応じた信号電圧を供給する信号線駆動回路と、該画素に接続された走査線に該信号電圧を供給すべき画素を選択するための選択信号を供給する走査線駆動回路と、該複数の画素に電力を供給する駆動電源回路と、外部からの信号を該信号線駆動回路と該走査線駆動回路を制御する制御信号に変換する表示制御回路とを備え、該信号電圧に応じた期間該画素に該駆動電源回路からの該電力を供給することにより階調を表示するパルス幅変調方式の表示装置の駆動方法において、
    該画素の累積使用時間と該画素の劣化状態との少なくとも１つに応じて基準電流値を算出し、
    該画素の電流値を測定し、
    該基準電流値を目標として該画素の電流値を制御することを特徴とする表示装置の駆動方法。
    

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