JP2008032761A - 表示装置における画素電流測定方法および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルの各画素に流れる画素電流を効率よく測定する。
【解決手段】表示パネル２０は、マトリクス状に配置した画素を有し、この画素に画素データを書き込み表示が行われる。画面中の１画素のみを１フレームの中の限定された複数ライン期間だけ点灯することで、１フレームにおいて複数の画素を順次点灯する。そして、１画素のみが点灯している期間における表示に用いられる電流を測定することで当該画素に流れる画素電流を測定する。
【選択図】図１０

Description

マトリクス状に配置した画素毎に画素データを書き込み、表示を行う表示装置に関する。

図１に基本的なアクティブ型の有機ＥＬ表示装置における１画素分の回路（画素回路）の構成を、図２に表示パネルの構成と入力信号を示す。

画素回路は、ｎチャネルの選択ＴＦＴ２と、ｐチャネルの駆動ＴＦＴ１と、保持容量Ｃと、有機ＥＬ素子とからなっている。選択ＴＦＴ２は、ゲートがゲートラインＧａｔｅに接続され、一端がデータラインＤａｔａ、他端が駆動ＴＦＴ１のゲートに接続されている。駆動ＴＦＴ１は、ソースが電源ラインＰＶｄｄに接続され、ドレインが有機ＥＬ素子のアノードに接続されており、有機ＥＬ素子のカソードはカソード電源ＣＶに接続されている。また、保持容量Ｃは、駆動ＴＦＴ１のゲートソース間を接続している。

水平方向に伸びるゲートラインＧａｔｅをＨレベルにして、選択ＴＦＴ２をオンし、その状態で垂直方向に伸びるデータラインＤａｔａに表示輝度に応じた電圧を有するデータ信号をのせることで、データ信号が保持容量Ｃに蓄積される。これによって、駆動ＴＦＴ１がデータ信号に応じた駆動電流を有機ＥＬ素子に供給して、有機ＥＬ素子が発光する。

ここで、有機ＥＬ素子の発光量と電流はほぼ比例関係にある。通常、駆動ＴＦＴ１のゲート−ＰＶｄｄ間には、その閾値電圧Ｖｔｈを考慮し、画像の黒レベル付近でドレイン電流が流れ始めるような電圧（Ｖｔｈ）を与える。また、画像信号の振幅としては、白レベル付近で所定の輝度となるような振幅を与える。

なお、データラインＤａｔａは、ソースドライバ２２に接続されており、ソースドライバ２２が入力されてくる画像データ信号をドットクロックおよび水平同期信号に従って、各データラインＤａｔａに順次分配する作業を１水平ライン毎に繰り返す。また、ゲートドライバ２４は、入力されてくる垂直同期信号および水平同期信号に応じ、入力されてくる画像データ信号に対応するゲートラインＧａｔｅをオンする。

図３は、駆動ＴＦＴ１の入力信号電圧（データラインＤａｔａの電圧）に対する有機ＥＬ素子に流れる電流ＣＶ電流（輝度に対応する）の関係を示している。そして、黒レベル電圧として、Ｖｂを与え、白レベル電圧として、Ｖｗを与えるように、データ信号を決定することで、有機ＥＬ素子における適切な階調制御を行うことができる。すなわち、データ電圧に対応した電流（ＣＶ電流）が有機ＥＬ素子に流れることになる。

ここで、画素をある電圧でドライブしたときの輝度は、駆動ＴＦＴのＶｔｈによって異なり、ＰＶｄｄ−Ｖｔｈ付近の入力電圧が、黒を表示するときの信号電圧に対応する。また、ＴＦＴのＶ−Ｉカーブの傾き（μ）も同様にばらつくことがあり、この場合は図４に示すように、同じ輝度を出すための入力振幅（Ｖｐ−ｐ）も異なる。すなわち、この例では、駆動ＴＦＴ１である、ＴＦＴ（ｉ）の閾値電圧Ｖｔｈ（ｉ）および傾き（μ）がＴＦＴ（ｉｉ）のものより小さいため、ＴＦＴ（ｉ）の入力振幅Ｖｐ−ｐ（ｉ）はＴＦＴ（ｉｉ）の入力振幅Ｖｐ−ｐ（ｉｉ）に比べ大きなものになる。

このように、表示パネル内のＴＦＴのＶｔｈやμがばらつくと、同じ信号レベルに対するドレイン電流が異なるため輝度ムラとなる。

この輝度ムラを補正する目的で、各画素をそれぞれいくつかの信号レベルで点灯した際に流れるパネル電流を測定し、個々のＴＦＴのＶ−Ｉカーブを求めることが行われている （特許文献１，２参照）。

一方、高い輝度データが設定されている光学素子を低いデータに書き換えるときの残像現象を緩和するため、１フレーム期間中にＴＦＴに黒データを書き込む期間を設けたアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置が開発されている（特許文献３，４，５参照）。

特開２００４−２６４７９３号公報 特開２００５−２８４１７２号公報 特開２００３−２０８１２４ 特開２００３−２６３１２９ 特開２００４−３４１２４１

ここで、通常の表示パネル駆動方法を用いた場合、１フレーム期間に１画素の点灯を行い、この間に電流を測定するのが最も早く測定を行う方法である。この場合、全ての画素の電流を測定しようとすると、画素数ｘフレーム期間分の時間がかかる。例えば、９６０×２４０画素の表示パネルを６０フレーム／秒で駆動する場合は、最低でも９６０×２４０／６０＝３８４０秒かかってしまう。さらに、Ｖ−Ｉカーブの傾きを調べる場合には複数の信号レベルで画素を点灯して電流を測定する必要があるので、上記時間の数倍の時間がかかる。ＴＦＴの経年変化を補正するために、製品として定期的に画素電流を測定する場合はこの時間は現実的でない。また、ムラを補正する目的で製造時に画素電流の測定を行う場合も生産効率を落とす要因となる。

本発明は、マトリクス状に配置した画素毎に画素データを書き込み、表示を行う表示装置において、画面中の１画素のみを点灯し、その画素電流を測定した後に消灯すること、を１フレーム中に複数回行い、１フレーム期間に複数の画素の画素電流を測定することを特徴とする。

また、表示装置は、データを書き込んだ後、設定されたライン期間後に消灯する機能を有し、この機能を利用して1画素のみを１または複数ライン期間だけ点灯することが好適である。

また、前記表示装置は、有機ＥＬ素子を各画素に設けた有機ＥＬ表示装置であることが好適である。

また、本発明は、マトリクス状に配置した画素毎に画素データを書き込み、表示を行う表示装置において、画面中の１画素のみを点灯する点灯手段と、表示装置に流れる電流を測定する電流測定手段と、その画素電流を測定した後に消灯する消灯手段と、を有し、前記点灯手段によって１画素のみが点灯している期間における表示に用いられる電流を前記電流測定手段で測定することで１フレーム期間に複数の画素の画素電流を測定することを特徴とする。

また、各画素に供給する画素データを補正する補正データを記憶する補正データメモリを有し、この補正データを前記測定した画素電流によって書き直すことが好適である。

本発明によれば、１フレームにおいて複数の画素を点灯、消灯することで、複数の画素の画素電流を測定することができる。従って、全画素の画素電流の測定に要する時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

本実施形態は、点灯したラインを、データを書き込んだ後、設定されたライン期間後に消灯する機能を有するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置において、画素電流測定時は通常とは異なる方法で表示パネルを駆動する。

図９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、この駆動方法を用いて１画素ずつ点灯する様子を示しており、図１１は画素電流測定のための回路構成の一例を示している。

信号発生回路１０は、ＣＰＵ１２の指令にしたがって、図９の駆動を行うための画像データと制御信号を発生する。ドット毎の輝度レベルを示す画像データ（通常はＲＧＢ別などのカラーの輝度信号）と、この画像データのドット毎のデータ区切りに対応するドットクロックと、画像データの１水平ライン分の区切りを示す水平同期信号と、１フレームの区切りを示す垂直同期信号と、を含むと共に、その他の駆動信号として消灯のための信号を含んでいる。

表示パネルは、表示パネル（有効画素領域）２０、ソースドライバ２２、ゲートドライバ２４，消灯コントロール２６を含んでおり、ソースドライバ２２は、データラッチ２２ａと、Ｄ／Ａコンバータ２２ｂを含んでいる。

ドット毎の画像データは、データラッチ２２ａに１水平ライン分格納され、各ドットの信号がＤ／Ａコンバータ２２ｂによってアナログ電圧のデータに変換されてデータラインＤａｔａに水平同期信号に従ってのせられる。また、ゲートドライバ２４は、水平同期信号に基づき活性化するゲートラインを順次移動する。これによって、データが順次画素に書き込まれる。また、消灯コントロール２６は、データが書き込まれた水平ラインについて所定水平ライン期間（例えば４ライン）経過後に書き込んだデータを消去することで消灯する。

表示パネルのＣＶ端子はオペアンプＯＰ１の−入力に接続されており、＋端子にはカソード電源ＣＶが接続され、ＣＶ電圧が供給されている。オペアンプＯＰ１の−入力と出力は抵抗Ｒ１で接続されている。オペアンプＯＰ１の出力は、抵抗Ｒ２を介し、オペアンプＯＰ２の−入力に接続されている。このオペアンプＯＰ２の＋入力には基準電圧Ｖｒが入力されており、−入力と出力は抵抗Ｒ３で接続されている。

オペアンプＯＰ２の出力は、Ａ／Ｄコンバータ３０を介し、ＣＰＵ１２に接続されており、オペアンプＯＰ２の出力がデジタルデータとしてＣＰＵ１２に供給される。なお、ＣＰＵ１２には、メモリ３２が接続されている。

上記構成により、オペアンプＯＰ１の出力端子には、（ＣＶ電圧−Ｉｃｖ×Ｒ１）の電圧が出力される。ここで、Ｉｃｖは表示パネルからカソード電源ＣＶに流れる電流であり、１ドットのみ点灯するのであればそのドットに流れる電流である。なお、オペアンプＯＰ２は、オペアンプＯＰ１の出力のオフセット電圧および振幅を調整するためのものであり、抵抗Ｒ２、Ｒ３および基準電圧Ｖｒは、オペアンプＯＰ２の出力が、Ａ／Ｄコンバータ３０に入力するために最適な振幅およびオフセット電圧となるように設定する。

次に、各画素についての点灯制御について説明する。ここで、表示パネル上の各画素の位置を図８のように、ｍ列ｎ行の画素位置をｐｉｘ（ｍ，ｎ）と表す。

図９Ａに示すように、初めにｐｉｘ（１，１）を点灯する。次にｐｉｘ（１，５）を点灯すると同時にライン１を消灯することによりｐｉｘ（１，１）を消灯する。その後同様にｐｉｘ（１，９）、ｐｉｘ（１，１３）、ｐｉｘ（１，１７）の順に点灯および消灯を繰り返す。従って、１フレームで１列のうちの１／４の画素が各々４水平ライン期間（ライン期間）点灯する。

このように、４フレームで、１列の全画素について、４水平ライン期間の点灯を行う。そして、このときに、各画素についての電流Ｉｃｖを測定する。

ｐｉｘ（１，Ｎ−３）を点灯した（４フレームの点灯、消灯）後は、図９Ｂに示すように、次の列ｐｉｘ（２，１）から同様に４ドットおきに下方へ点灯および消灯を繰り返す。すなわち、４フレームで、１列目の画素の電流測定をすべて終了したら、２列目に移り同様に測定を行う。これを図９Ｃに示すように、Ｍ列まで繰り返して全画素の電流測定が終了する。なお、図９Ａ〜９Ｃにおいて、白で示されている画素が点灯するような画像データを入力することにより、上述のようにこれらは順次点灯するのであって、点灯する画素は常に１画素だけである。
また、この例では、各フレームにおいて特定の列を点灯させているが、設定された水平ライン毎であれば、点灯する画素の位置は任意でよい。

図７に、ゲートラインＧａｔｅおよびコントロールラインＣＴＬのタイミングと画素に流れる電流Ｉｐｉｘの関係を、図１０にｐｉｘ（１，１）、ｐｉｘ（１，５）、ｐｉｘ（１，９）の各画素の点灯期間を示す。この例は、上述の４フレームで１列分の画素の電流を測定する例であるが、特に４フレームでなくてもよい。

この方法によれば、１フレーム期間が１／６０秒のとき、全画素の測定に要する時間Ｔは、Ｔ＝（１／６０）×４Ｍ＝ Ｍ／１５（ｓｅｃ）となる。例えば、９６０ｘ２４０画素の表示パネルを６０フレーム／秒で駆動する場合は、９６０／１５＝６４秒となり、１フレームに１画素の電流を測定する場合に比べて、測定時間を非常に短縮できる。

またこの方法では、画素書き込みの時間は通常駆動時と同じであり、電流測定のために特別な駆動パルスを発生させたり、特別な回路を付加する必要もないというメリットがある。

この例では、１画素を４ライン期間点灯しているが、何ライン期間点灯するかは任意である。点灯期間を短くした方が測定時間が短縮できるが、通常は画素電流が安定するまでに時間がかかり、必要とする時間は表示パネルの特性に依存する。したがって、表示パネルの特性に合わせ、画素電流が安定する期間において、できるだけ短い期間だけ画素に電流を流すように設定することが好適である。

図１の画素回路の一例であるが、実際には各電源線および信号線には配線抵抗および浮遊容量等による分布定数回路が存在している。このため、外部からＰＶｄｄまたはＣＶ電流を測定する場合は、測定電流は徐々に増加する。従って、電流が十分安定したところで電流の測定を行う必要がある。

有機ＥＬ素子に流れる電流とＣＶ電流の関係の一例を図１２に示す。このように、１水平ライン期間において、ゲートラインＧａｔｅがＨレベルとなった場合、１水平ライン期間内において、駆動ＴＦＴ１のゲートソース間電圧Ｖｇｓは徐々に大きくなり、データに対応した電圧に至る。また、駆動ＴＦＴ１のドレイン電流Ｉｄも１水平期間内に対応する電流値になる。ところが、実際に測定する表示パネルからの出力であるＣＶ電流Ｉｃｖは、１水平期間内では、ドレイン電流Ｉｄに対応した電流値にまでには至らず、数水平ライン期間が必要になる。

図５は、本実施形態における画素回路の一例である。このように、図１の画素回路に比べ、電源ラインＰＶｄｄと駆動ＴＦＴのゲートとの間に、コントロールラインＣＴＬがゲートに接続されたコントロールＴＦＴ３が追加されている。この画素が選択されたときには、その水平ライン期間において、ゲートラインＧａｔｅがＨレベルとなり、選択ＴＦＴ２がオンとなったときに、データラインＤａｔａに点灯用のデータがのせられ、これが保持容量Ｃに書き込まれ、有機ＥＬ素子が点灯する。そして、４水平ライン期間後の水平ライン期間において、コントロールラインＣＴＬがＨレベルになり、保持容量Ｃの両端がＰＶｄｄにセットされ書き込まれたデータが消去され、消灯される。

図６には、図５の画素回路を制御するドライバ等を示してある。コントロールラインＣＴＬを制御する消灯コントロール２６が設けられている。この消灯コントロール２６には、水平、垂直同期信号の他に消灯タイミングを示す駆動信号が供給されており、図７に示すようにゲートラインＧａｔｅに比べ４水平ライン期間後にコントロールラインＣＴＬをＨレベルにする。

なお、通常の表示を行う場合には、消灯は１フレーム毎に行われる。すなわち、ゲートラインＧａｔｅによって、選択された１水平ラインの画素には、それぞれ対応するデータラインからデータが書き込まれ、これが１水平ライン毎に順次行われる。そして、１フレーム期間により、全画素について書き込みが行われる。コントロールラインＣＴＬは、データ書き込みの直前の１水平ライン期間（または所定の複数の水平ライン期間）において、コントロールラインＣＴＬをＨレベルにすることによって行われる。

従って、上述した画素電流の測定の特徴は、通常の表示の際の動作に対し、（ｉ）データラインＤａｔａに供給する輝度データを所定水平ライン毎に１画素点灯するものに限定する、（ｉｉ）データ書き込み後、所定水平ライン期間後に消灯（上記例では４水平ライン）する、という２点となる。

従って、上述のように、消灯コントロール２６において、駆動タイミングを適切に調整すれば、他のドライバにおける駆動タイミングについては全く変更する必要がない。

従来の画素回路の一例を示す図である。 表示パネルの構成を示す図である。 データ電圧とＣＶ電流の関係を示す図である。 駆動ＴＦＴの特性に応じたデータ電圧とＣＶ電流の関係を示す図である。 実施形態の画素回路の一例を示す図である。 実施形態の表示パネルの構成を示す図である。 各画素の点灯消灯を制御する信号のタイミングチャートである。 画素の特定の方法を説明する図である。 フレーム１〜４の画素の点灯を示す図である。 フレーム５〜８の画素の点灯を示す図である。 フレーム（４Ｍ−３）〜（４Ｍ）の画素の点灯を示す図である。 １列の中の画素の点灯状態を示す図である。 画素電流測定のための構成を示す図である。 画素電流の経時的状態を示す図である。

符号の説明

１０ 信号発生回路、２０ 表示パネル、２２ ソースドライバ、２２ａ データラッチ、２２ｂ Ｄ／Ａコンバータ、２４ ゲートドライバ、２６ 消灯コントロール、３０ Ａ／Ｄコンバータ、３２ メモリ。

Claims (7)

1. マトリクス状に配置した画素毎に画素データを書き込み、表示を行う表示装置において、
   画面中の１画素のみを点灯し、その画素電流を測定した後に消灯すること、を１フレーム中に複数回行い、１フレーム期間に複数の画素の画素電流を測定することを特徴とする表示装置の画素電流測定方法。
2. 請求項１に記載の表示装置の画素電流測定方法において、
   表示装置は、データを書き込んだ後、設定されたライン期間後に消灯する機能を有し、この機能を利用して1画素のみを１または複数ライン期間だけ点灯することを特徴とする表示装置の画素電流測定方法。
3. 請求項１または２に記載の表示装置の画素電流測定方法において、
   前記表示装置は、有機ＥＬ素子を各画素に設けた有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする表示装置の画素電流測定方法。
4. マトリクス状に配置した画素毎に画素データを書き込み、表示を行う表示装置において、
   画面中の１画素のみを点灯する点灯手段と、
   表示装置に流れる電流を測定する電流測定手段と、
   その画素電流を測定した後に消灯する消灯手段と、
   を有し、
   前記点灯手段によって１画素のみが点灯している期間における表示に用いられる電流を前記電流測定手段で測定することで１フレーム期間に複数の画素の画素電流を測定することを特徴とする表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置において、
   データを書き込んだ後、設定されたライン期間後に消灯する機能を有し、
   この消灯手段を利用して１画素のみを１または複数ライン期間だけ点灯することを特徴とする表示装置。
6. 請求項４または５に記載の表示装置において、
   各画素には、有機ＥＬ素子が設けられていることを特徴とする表示装置。
7. 請求項４〜６のいずれか１つに記載の表示装置において、
   各画素に供給する画素データを補正する補正データを記憶する補正データメモリを有し、この補正データを前記測定した画素電流によって書き直すことを特徴とする表示装置。

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