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JP2008152180A - 表示デバイス駆動回路、自発光表示デバイス、電子機器、表示デバイス駆動方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

表示デバイス駆動回路、自発光表示デバイス、電子機器、表示デバイス駆動方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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JP2008152180A JP2006342431A JP2006342431A JP2008152180A JP 2008152180 A JP2008152180 A JP 2008152180A JP 2006342431 A JP2006342431 A JP 2006342431A JP 2006342431 A JP2006342431 A JP 2006342431A JP 2008152180 A JP2008152180 A JP 2008152180A
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Mitsuru Tada
満 多田
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Abstract

【課題】データ線の両側にドライバを配置する従来手法の場合、立ち上がり立ち下がり特性を改善できる一方でコストや消費電力が増加する。
【解決手段】アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動回路に、本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも1又は水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する機能を搭載する。隣接する走査線間の画像相関は一般に高い。従って、本来の書き込みタイミングでの電圧変化をわずかに留めることができる。
【選択図】図7

Description

この明細書で説明する発明は、アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスの駆動技術に関する。なお、ここでの発明は、表示デバイス駆動回路、自発光表示デバイス、電子機器、表示デバイス駆動方法及びコンピュータプログラムとしての側面を有する。
フラットパネル型の表示デバイスの大画面化と高精細化はますます進む方向にある。これに伴い、パネル表示素子の駆動周波数に対する信号遅延や駆動信号の立ち上がり立ち下り特性(周波数特性)の劣化が問題となっている。
図1に、アクティブマトリクス駆動型表示デバイスの駆動信号例を示す。なお、図1は、データ線を片側から駆動する場合の駆動信号例を示す。図1に示すように、各画素に対する信号電圧Vin(図1(A))の書き込みは、水平同期信号HS(図1(E))に同期する書き込み信号WS(図1(B)〜図1(D))の立ち上がりに伴って順番に実行される。
ところで、この駆動方法は、書き込み周波数の上昇に伴い、信号電圧Vinの波形の鈍りが大きくなる(図1(A)に破線で囲んで示す)。このため、表示素子内のキャパシタに信号電圧Vinを正確に書き込むのが困難になっている。
そこで、駆動周波数に対する立ち上がり立ち下がり特性の改善を目的として、駆動ラインを両側から駆動する方法が提案されている。
図2に、表示デバイス1の画面構成例を示す。図2に示すように、表示パネル3の上下両側に2つのデータ線ドライバ5が配置されている。
なお、信号電圧Vinの書き込み対象である画素11の選択は、書き込み信号WSを出力する走査線ドライバ7が実行する。
特開2005−345910号公報
しかし、2つのデータ線ドライバ5によりデータ線を両側から駆動する方法は、立ち上がり立ち下がり特性を改善できるプラス面がある一方で、製造コストや消費電力が増加するマイナス面がある。しかも、駆動周波数が上がるほど消費電力が上昇し易いマイナス面もある。従って、各種特性の改善とコスト面その他とのバランスに優れた技術の提案が求められる。
そこで、発明者は、アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動回路として、本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも1又は数水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する機能を有するものを提案する。
この発明では、本来の書き込みタイミングより1又は数水平走査期間前から信号電圧の書き込みを開始する。結果的に、本来の書き込みタイミングには、前水平ラインに書き込んだ信号電圧との差分だけを書き込むことになる。
これは、垂直方向に隣接する画像間には高い相関が認められるためである。結果的に、本来の書き込みタイミングでは、わずかな電圧変化のみで書き込み動作を完了することができる。このことは、駆動周波数に対する信号電圧の立ち上がり特性を改善できることを意味する。
また、データ線ドライバの数を増やしたり、オーバードライブの必要がないため、既存の駆動方法と駆動周波数が同じであれば、発明の方が消費電力を下げられることができる。なお、発明の方法では、駆動周波数を上げたとしても消費電力の増加を抑制することができる。
以下、アクティブマトリクス駆動型の有機ELディスプレイ装置に好適な駆動制御例を説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。
(A)形態例1
(A−1)有機ELディスプレイ装置の全体構成
図3に、有機ELディスプレイ装置21の主要構成部分を示す。有機ELディスプレイ装置21は、有機ELパネル23、データ線ドライバ25、走査線ドライバ27及びタイミングジェネレータ29を主要な構成要素とする。
(A−2)各部の構成
有機ELパネル23は、画素31がパネル解像度に応じてマトリクス状に配置された自発光型の表示パネルである。この形態例の場合、有機ELパネル23はカラー表示用であり、画素31は発光色別に配置される。ただし、画素31が複数色の発光層を積層した構造の有機EL素子の場合、1つの画素31が複数の発光色に対応する。
図4に、データ線DLと走査線WLとの交点位置に形成される画素31と駆動回路との接続関係を示す。
画素31は、スイッチ素子T1、キャパシタC、電流ドライブ素子T2及び有機EL素子Dで構成される。
スイッチ素子T1は、データ線DLに印加された信号電圧のキャパシタCへの書き込みを制御するトランジスタである。書き込み信号WSは、走査線ドライバ27から走査線WLを通じて各スイッチ素子T1に供給される。
キャパシタCは、書き込まれた信号電圧Vinを1フレームの間保持する記憶素子である。キャパシタCを用いることで、信号電圧Vinの書き込みが線順次に実行される場合でも、面順次走査方式で書き込まれる場合と同様の発光態様が実現される。
電流ドライブ素子T2は、キャパシタCに保持されている信号電圧Vinに応じた駆動電流を有機EL素子Dに供給するトランジスタである。ここでの駆動電流値は、電流ドライブ素子T2のゲートソース間に印加される電圧Vgsにより定まる。
データ線ドライバ25は、有機ELパネル23のデータ線DLを駆動する回路デバイスである。データ線ドライバ25は、周知の回路構成を使用する。
走査線ドライバ27は、信号電圧Vinの書き込みタイミングを与える回路デバイスである。
この形態例における走査線ドライバ27は、水平同期信号HSが入力されるたび隣接する2ライン分の走査線を書き込み可能な状態に制御する。この書き込み制御に用いられる信号が書き込み信号WSである。
図5に、走査線ドライバ27の内部構成例を示し、図6に内部信号例を示す。
走査線ドライバ27は、シフトレジスタ271、ラッチ273、バッファ回路275及び論理和回路277で構成される。シフトレジスタ271以外は、基本的に水平走査線(水平ライン)に1つ配置される。
シフトレジスタ271は、垂直解像度数分の段数を有するレジスタ段で構成される。
先頭位置のレジスタ段には、各フレームの先頭時に書き込み信号WSが入力される。書き込み信号WSの信号幅T0は水平走査期間と同じである。
書き込み信号WSは、水平同期信号HS(図6(E))に同期したクロック(図6(A))で順次次段に出力され、各走査線DLに対応した書き込み信号WSとしてラッチ273に出力される。ラッチ273は、1ライン書き込み信号wsのタイミング調整用である。
バッファ回路275は、書き込み信号wsの信号レベルを有機Elパネル23の駆動に適した信号レベルにレベルシフトする処理を実行する。図6(B)に、第i番目の走査線に対応する1ライン書き込み信号ws(i) を示す。図6(C)に、第i+1番目の走査線に対応する1ライン書き込み信号ws(i+1)を示す。
論理和回路277は、駆動対象である走査線DLの1ライン書き込み信号ws(i+1)と1水平ライン前の走査線DLに対応する1ライン書き込み信号ws(i) との論理和を生成する。図6(D)に、論理和回路277から走査線DLに出力される2ライン書き込み信号WS(i+1)を示す。
タイミングジェネレータ29は、データ信号Dinに基づいて各種のタイミング信号を生成する処理デバイスである。クロック信号その他のタイミング信号を走査線ドライバ27に供給する。
(A−3)駆動動作
図7に、有機ELディスプレイ装置1の駆動信号例を示す。なお、この駆動信号は、図8に示す位置の画素31(i-1,m) 及び31(i,m) の駆動に使用される信号である。ここで、画素31(i-1,m) は、第i−1行目に位置する走査線WL(i-1) と第m列目に位置するデータ線DL(m)との交点位置に位置する画素を示す。
また、画素31(i,m) は、第i行目に位置する走査線WL(i) と第m列目に位置するデータ線DL(m)との交点位置に位置する画素を示す。
図7(A)は、データ線ドライバ25がデータ線DLに印加する信号電圧Vinの信号波形例である。信号電圧Vinの立ち上がり波形や立ち下がり波形に鈍りが認められるのは、画素内の容量やデータ線DLの配線容量が影響するためである。
この波形の鈍りは、駆動周波数や容量が大きいほど一般に大きくなる。そこで、周波数特性の改善を目的として、この形態例では図7(B)及び(C)に示す2ライン書き込み信号WSを使用する。すなわち、本来の書き込みタイミングより1水平走査期間前から信号電圧Vinの書き込み動作を開始する。
なお、図7(B)は、第i−1行目の走査線WL(i-1) に印加される2ライン書き込み信号WS(i-1) であり、図7(C)は、第i行目の走査線WL(i) に印加される2ライン書き込み信号WS(i) である。図7(D)は、水平同期信号HSである。
図9(A)に、画素31(i,m) を構成するキャパシタCの書き込み電位(キャパシタ電圧Vc)の変化を示す。画素31(i,m) を構成するキャパシタCの書き込みは、2ライン書き込み信号WS(i) (図9(B))により、図中網掛けで示す本来の書き込みタイミングより1水平走査期間前から開始される。結果的に、プリチャージと同じ効果が得られる。
すなわち、プリチャージによりデータ線ドライバ25は、駆動特性を上げなくても画素31(i,m) の信号電圧Vinを書き込むことが可能となる。動画像では、前後の水平ラインで類似の信号電圧Vinが表示されるためである。
特に図10に示すように黒画面から白画面に画面が切り替わる場合、従来の書き込み方法では、図11(A)に示すように、信号電圧Vinの立ち上がり特性が大きく劣化する。
一方、前述した2ライン駆動方法の場合には、画素内のキャパシタCに本来の信号電圧Vin(i) を書き込む前に1水平ライン上の画素の信号電圧Vin(i-1) が既にプリチャージされている。
従って、本来の信号電圧Vin(i) の書き込みは、図11(B)に示すように短時間で完了する。この動作特性は、画素容量が小さい場合の動作特性と同じである。従って、各画素に対応する信号電圧Vin(I,m) (図12(B))の立ち上がり特性は、従来例(図12(A))に比して大幅に改善される。なお、図12は、信号電圧Vinのフレーム間変化を示す。
また、この形態例の駆動方法の場合、消費電力も低下することができる。消費電力WはC・V2・f (C:容量,V:電圧,f:周波数)で算出されるのであるが、この形態例の場合、周波数特性の改善により画素容量を見かけ上小さく見せることができるためである。
(A−4)形態例の効果
以上説明したように、この形態例で説明する駆動方式の採用により、有機ELパネル23の解像度や駆動周波数が高くなったとしても、画素容量をほぼ無視した形で信号電圧Vinの立ち上がり立ち下がり特性を改善することができる。また、消費電力の増加も極力抑えることができる。
すなわち、駆動周波数がある程度上がってもコストの増加を伴うことなしに、低消費電力化を実現できる。
また、画素容量がデータ線DLの容量及び抵抗に対して無視できなくなった際にも、書き込み電圧を高速化(オーバードライブ)することなく、簡易かつ低コストで駆動周波数の高速化に追従することができる。
(B)他の実装例
(B−1)他の画素構造
前述の形態例においては、スイッチ素子T1がNチャネルFET、電流ドライブ素子T2がPチャネルFETで構成される場合について説明した。
しかし、製造プロセス等に応じて必ずしもこの組み合わせである必要はない。
例えばスイッチ素子T1と電流ドライブ素子T2の両方をNチャネルFETで構成しも良い。図13に、この場合に対応する画素の等価回路を示す。この場合、キャパシタCの一方の電極は電流ドライバ素子T2のゲート端子に接続され、他方の電極はドレイン端子に接続される。
また例えばスイッチ素子T1をPチャネルFETで構成し、電流ドライブ素子T2をNチャネルFETで構成しても良い。また例えばスイッチ素子T1と電流ドライブ素子T2の両方をPチャネルFETで構成しも良い。
(B−2)2ライン書き込み信号の生成方法
前述した形態例においては、走査線ドライバ27が図5に示す内部構成を有する場合について説明した。すなわち、バッファ回路275の出力側に対応する走査線DLの1ライン書き込み信号と1水平ライン前の走査線DLに対応する1ライン書き込み信号との論理和を生成する論理和回路277を配置する場合について説明した。
しかし、2ライン書き込み信号WSは、他の回路構成によっても生成することができる。
図14に、走査線ドライバ27の他の構成例を示す。なお、図14には、図5との対応部分に同一符号を付して示す。
図14に示す走査線ドライバ27は、シフトレジスタ271、ラッチ273、遅延器281、SRフリップフロップ283及びバッファ回路275で構成される。
遅延器281は、それぞれ対応する走査線WLの書き込み信号wsを1クロック分(1水平走査期間分)遅延するゲート回路である。
SRフリップフロップ283は、1つ前の走査線DLに対応するラッチ273の出力をセット端に入力し、駆動対象とする走査線DLに対応する遅延器281の出力をリセット端に入力するフリップフロップである。なお、SRフリップフロップ283は、入力信号の立ち上がりエッジで動作する。
このとき、SRフリップフロップ283は、駆動対象とする走査線DLの書込タイミングよりも1水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、オン電圧を維持する2ライン書き込み信号WS(i+1)を出力する。
また、2ライン書き込み信号は、その他の回路構成を適用することによっても実現できる。例えば、遅延器281を用いない回路構成も可能である。この場合、次水平ラインの書き込みを制御する1ライン書き込み信号wsをSRフリップフロップ283のリセット端に入力すれば良い。
(B−3)数ライン書き込み信号
前述した形態例においては、本来の書込タイミングよりも1水平ライン前から対応画素への書き込みを開始する場合について説明した。
しかし、2水平ライン以上前から対応画素への書き込みを開始しても良い。
(B−4)製品例
(a)ドライブIC
有機ELディスプレイ装置21を構成する有機ELパネル23、データ線ドライバ25及び走査線ドライバ27は、いずれも1つのパネル上に形成することもできるが、ドライバと画素マトリクスとを別々に製造し、流通することもできる。
例えば、データ線ドライバ25及び走査線ドライバ27はそれぞれ独立したドライブIC(integrated circuit)として製造し、有機ELパネル23とは独立に流通することもできる。
(b)表示モジュール
前述した形態例における有機ELディスプレイ装置21は、中間生成品である表示モジュールの形態で流通することもできる。
図15に、表示モジュール41の外観例を示す。表示モジュール41は、支持基板45の表面に対向部43を貼り合わせた構造を有している。対向部43は、ガラスその他の透明部材を基材とし、その表面にはカラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が配置される。
なお、表示モジュール41には、外部から支持基板45に信号等を入出力するためのFPC(フレキシブルプリントサーキット)47等が設けられていても良い。
(c)電子機器
前述した形態例における有機ELディスプレイ装置21は、電子機器に実装された商品形態でも流通される。
図16に、電子機器51の概念構成例を示す。電子機器51は、前述した有機ELディスプレイ装置21及びシステム制御部53で構成される。システム制御部53で実行される処理内容は、電子機器51の商品形態により異なる。
なお、電子機器51は、機器内で生成される又は外部から入力される画像や映像を表示する機能を搭載していれば、特定の分野の機器には限定されない。
この種の電子機器51には、例えばテレビジョン受像機が想定される。図17に、テレビジョン受像機61の外観例を示す。
テレビジョン受像機61の筐体正面には、フロントパネル63及びフィルターガラス65等で構成される表示画面67が配置される。表示画面67の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置21に対応する。
また、この種の電子機器51には、例えばデジタルカメラが想定される。図18に、デジタルカメラ71の外観例を示す。図18(A)が正面側(被写体側)の外観例であり、図18(B)が背面側(撮影者側)の外観例である。
デジタルカメラ71は、撮像レンズ(図18は保護カバー73が閉じた状態であるので、保護カバー73の裏面側に配置される。)、フラッシュ用発光部75、表示画面77、コントロールスイッチ79及びシャッターボタン81で構成される。このうち、表示画面77の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置21に対応する。
また、この種の電子機器51には、例えばビデオカメラが想定される。図19に、ビデオカメラ91の外観例を示す。
ビデオカメラ91は、本体93の前方に被写体を撮像する撮像レンズ95、撮影のスタート/ストップスイッチ97及び表示画面99で構成される。このうち、表示画面99の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置21に対応する。
また、この種の電子機器51には、例えば携帯端末装置が想定される。図20に、携帯端末装置としての携帯電話機101の外観例を示す。図20に示す携帯電話機101は折りたたみ式であり、図20(A)が筐体を開いた状態の外観例であり、図20(B)が筐体を折りたたんだ状態の外観例である。
携帯電話機101は、上側筐体103、下側筐体105、連結部(この例ではヒンジ部)107、表示画面109、補助表示画面111、ピクチャーライト113及び撮像レンズ115で構成される。このうち、表示画面109及び補助表示画面111の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置21に対応する。
また、この種の電子機器51には、例えばコンピュータが想定される。図21に、ノート型コンピュータ121の外観例を示す。
ノート型コンピュータ121は、下型筐体123、上側筐体125、キーボード127及び表示画面129で構成される。このうち、表示画面129の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置21に対応する。
これらの他、電子機器51には、オーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書等が想定される。
(B−5)他の表示デバイス例
形態例の説明においては、表示デバイスが有機ELディスプレイ装置21である場合について説明した。
しかし、形態例で説明した走査線ドライバ27は、その他の自発光表示装置にも適用することができる。例えば無機ELディスプレイ装置、LEDを配列する表示装置、FEDディスプレイ装置やPDPディスプレイ装置等にも適用できる。
(B−6)制御デバイス構成
前述の説明では、走査線ドライバ27の駆動タイミングをハードウェア的に制御する場合について説明した。
しかし、その生成処理や出力タイミングは、ソフトウェア処理を通じて制御しても良い。
(B−7)その他
前述した形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。
従来の駆動例を示す図である。 表示デバイスの従来例を示す図である。 表示デバイスの構造例を示す図である。 画素の構造例を示す図である。 走査線ドライバの構造例を示す図である。 走査線ドライバの駆動例を示す図である。 表示デバイスの駆動例を示す図である。 駆動信号に対応する画素位置を説明する図である。 書き込み時におけるキャパシタ電圧の変化を説明する図である。 画面の切り替わり例を示す図である。 従来例のキャパシタ電圧の変化と形態例のキャパシタ電圧の変化を示す図である。 形態例による書き込み特性を説明する図である。 画素の他の構造例を示す図である。 走査線ドライバの他の構成例を示す図である。 表示モジュールの構成例を示す図である。 電子機器の機能構成例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。
符号の説明
21 有機ELディスプレイ装置
23 有機ELパネル
25 データ線ドライバ
27 走査線ドライバ
29 タイミングジェネレータ
51 電子機器
53 システム制御部

Claims (11)

  1. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動回路において、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも1水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する
    ことを特徴とする表示デバイス駆動回路。
  2. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動回路において、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも数水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する
    ことを特徴とする表示デバイス駆動回路。
  3. アクティブマトリクス駆動型の画素構造を有する自発光表示領域と、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも1水平走査期間前からから本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御するデータ線駆動回路と
    を有することを特徴とするアクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイス。
  4. アクティブマトリクス駆動型の画素構造を有する自発光表示領域と、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも数水平走査期間前からから本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御するデータ線駆動回路と
    を有することを特徴とするアクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイス。
  5. 請求項3又は4に記載の自発光表示デバイスにおいて、
    各画素がエレクトロルミネセンス素子で構成される
    ことを特徴とする自発光表示デバイス。
  6. アクティブマトリクス駆動型の画素構造を有する自発光表示領域と、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも1水平走査期間前からから本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御するデータ線駆動回路と、
    システム制御部と
    を有することを特徴とする電子機器。
  7. アクティブマトリクス駆動型の画素構造を有する自発光表示領域と、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも数水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御するデータ線駆動回路と、
    システム制御部と
    を有することを特徴とする電子機器。
  8. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動方法において、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも1水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する
    ことを特徴とする表示デバイス駆動方法。
  9. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動方法において、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも数水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する
    ことを特徴とする表示デバイス駆動方法。
  10. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスの駆動タイミングを制御するコンピュータに、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも1水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する処理
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
  11. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示デバイスの駆動タイミングを制御するコンピュータに、
    本来書き込むべき信号電圧の書き込みタイミングよりも数水平走査期間前から本来の書き込み期間の満了時点まで、信号電圧の書き込み信号をオン状態に制御する処理
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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