(57)【要約】【課題】  回路的な手段で自発光型表示装置の長寿命化を図る。【解決手段】画素アレイ１２は、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続する。寿命制御部１６Ａは、発光素子の寿命を延ばす様に、画像信号の最大信号許容レベル及びデューティ比を同時に調整する。信号出力部１４Ａは、調整された最大信号許容レベル内で画像信号を画素アレイ１２に出力して画面を表示駆動する。デューティ比伝達部１３Ｄは、調整されたデューティ比を画素アレイ１２に伝達しこれによって規定された発光時間だけ画面を発光動作させる。【選択図】図１
2006038968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイと寿命制御部とデューティ比伝達部と信号出力部とを有する表示装置であって、
前記画素アレイは、発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続し、
前記寿命制御部は、該発光素子の寿命を延ばす様に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整し、
前記信号出力部は、該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動し、
前記デューティ比伝達部は、該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記寿命制御部は、入力された画像信号に適応してリアルタイムで該最大信号許容レベル及び該デューティ比を自動的に調整することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記寿命制御部は、入力された画像信号から画像の平均輝度をを検出し、該検出した平均輝度が高くなる程フレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さくすると同時に、該画像信号の最大信号許容レベルを下げることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続する表示装置の駆動方法であって、
該発光素子の寿命を延ばす様に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整する寿命制御過程と、
該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動する信号出力過程と、
該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させるデューティ比伝達過程とを含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬなどの発光素子の集合で構成される画面を備えたフラット型の表示装置に関する。より詳しくは、発光素子の経時的な劣化を回路的に抑制して、発光寿命の改善を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を画素にしたフラットパネル型の表示装置として、例えば有機ＥＬディスプレイが盛んに開発されている。有機ＥＬディスプレイは、広視野角特性、高応答速度、広い色再現性、高コントラストと言う高い画質を実現可能である。又、有機ＥＬディスプレイはパネル形態が薄いという利点を有する。これらの特徴から有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイの次の世代のフラットパネルディスプレイとして最有力視されている。
【０００３】
有機ＥＬディスプレイの画素に使われる発光素子は、その累積発光量に応じて劣化する特性があることは一般的に知られている。換言すると、発光時間に比例して輝度が低下していく傾向にある。この発光素子の寿命の改善が現在有機ＥＬディスプレイの大きな開発課題となっている。
【０００４】
この様な状況の中で、有機ＥＬディスプレイを例えばテレビジョンセットのモニタとして使用する場合には、発光素子の発光寿命特性を更に改善する必要がある。しかしながら、有機ＥＬ発光素子を構成する有機ＥＬ材料の開発には多大な時間と費用が掛かり、まだ劇的な改善に至ってはいない。このことから、有機ＥＬディスプレイを早期に実用化する為、発光素子の寿命改善を材料開発のみに依存するのではなく、発光素子の駆動方法を改善することにより、実用レベルまで発光寿命を速やかに改善することが望まれている。
【０００５】
有機ＥＬディスプレイの寿命の回路的な改善技術が、例えば以下の特許文献１〜８に記載されている。
【特許文献１】特開平０７−０３６４１０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５０１１０公報
【特許文献３】特開２００２−１６９５０９公報
【特許文献４】特開平０８−２４８９３４号公報
【特許文献５】特開２０００−３５６９８１公報
【特許文献６】特開２００３−１９５８１６公報
【特許文献７】特開２００３−１２２３０５公報
【特許文献８】特開２００３−２５５８９５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機ＥＬディスプレイはブラウン管ディスプレイと同様に、画面輝度やコントラストをユーザーがコントロールすることができる。具体的には、デューティ比を可変調整することで画面輝度をコントロールできる様にしている。デューティ比は、１フレーム期間に占める発光素子の発光時間の比率を規定する量である。特許文献６及び７は、このデューティ制御を利用して発光素子の長寿命化を図っている。デューティ比を制御することで、１フレームの画像が明るい時は発光素子の発光時間を短くすることで寿命を延ばし、１フレームの画像が暗い時は発光素子の発光時間を長くすることで高コントラストを図っている。この従来方法は、デューティ比の制御のみを行なって、発光素子の発光時間をコントロールすることで発光材料の寿命を延ばすことしかできず、実用的なレベルまで発光素子の寿命を改善することはできなかった。
【０００７】
特許文献１は、発光素子の駆動電圧の変化量を検知し、その変化量に応じて定電流駆動信号を制御している。特許文献２は、ＥＬ素子が発光しない間、素子が劣化しない様に逆バイアスを掛けている。特許文献８は、映像信号の書込、発光、消去などＥＬ素子の駆動と同期して、ＥＬ素子に逆方向バイアスを印加することで長寿命化を図っている。特許文献３は、画素の保持容量を積極的に放電可能な画素回路を使用して、不要な発光時間を削減し発光素子の劣化を防止するものである。特許文献４は、画像の表示位置をフレーム毎僅かずつずらすことにより、同一箇所を長時間点灯しない様にして、寿命劣化の一種である焼きつき現象を防止している。特許文献５はディスプレイに画像が表示されている時間を計測し、この計測情報を元に劣化計算を行ない、発光素子の輝度を落としてその劣化速度を減速させる様にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１〜８に記載の寿命改善技術は、未だ実用レベルに達しておらず、更なる改善が必要である。この様な従来技術の課題に鑑み、本発明は発光素子を画素とするフラットタイプの表示装置の寿命を回路技術的な手段で改善することを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明は、画素アレイと寿命制御部とデューティ比伝達部と信号出力部とを有する表示装置であって、前記画素アレイは、発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続し、前記寿命制御部は、該発光素子の寿命を延ばす様に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整し、前記信号出力部は、該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動し、前記デューティ比伝達部は、該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記寿命制御部は、入力された画像信号に適応してリアルタイムで該最大信号許容レベル及び該デューティ比を自動的に調整する。例えば前記寿命制御部は、入力された画像信号から画像の平均輝度をを検出し、該検出した平均輝度が高くなる程フレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さくすると同時に、該画像信号の最大信号許容レベルを下げる。
【００１０】
本発明は又表示装置の駆動方法を包含している。即ち、発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続する表示装置の駆動方法であって、該発光素子の寿命を延ばす様に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整する寿命制御過程と、該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動する信号出力過程と、該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させるデューティ比伝達過程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は発光素子のフレーム当り発光量が大きい場合、発光量を可変的に抑制して、発光素子の長寿命化を図ることを原理としている。画面の平均輝度が高く明るい場合、発光量を落としても画質に与える影響は少なく、その分寿命を長くすることができる。フレーム当りの発光量は発光強度と発光時間との積であたえられる。従来はデューティ比で規定される発光時間のみを制御して長寿命化を図っていた。発光強度は発光素子の駆動電流に依存しており、これは最大信号許容レベル内に収められる。従来は最大信号許容レベルについてはなんら制御していなかった。これに対し本発明はフレーム当りの発光時間に加え、発光強度についても同時に長寿命化を目的とした制御を行っている。すなわち、画面が明るいとき、発光時間と発光強度の両方を抑制して、より効果的に長寿命化を図っている。このために、画面の平均輝度が高くなるほどフレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さく調整するとともに、画像信号の最大信号許容レベルを下げている。寿命にあたえる影響から考察すると、発光時間よりも発光強度の方が大きな効果がある。そこで、本発明は同じ発光量を抑制するとき、従来のように発光時間だけに頼るのではなく、発光時間と発光強度の両者を抑制している。発光時間の効果分を少なくする一方、発光強度の効果分を加えることで、より長期寿命化を達成している。
【００１２】
表示装置に本発明の寿命制御機能を実装する場合、システムの一部を構成するタイミングジェネレータなどのＩＣに本寿命制御機能を組み込むことで、特別な周辺回路を要することなくかつ既存のディスプレイシステムに影響を与えることなく、本発明の寿命制御機能を実現することができる。したがって、比較的小規模な回路設計変更で、発光素子の寿命を顕著に改善することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる表示装置の機能ブロック図である。図示するように、本表示装置は画素アレイ１２と寿命制御部１６Ａとデューティ比伝達部１３Ｄと信号出力部１４Ａとで構成されている。画素アレイ１２は、有機ＥＬなどの発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続する。寿命制御部１６Ａは、画素アレイ１２を構成する各発光素子の寿命を延ばすように、画像信号の最大信号許容レベル及びデューティ比を調整する。信号出力部１４Ａは、調整された最大信号許容レベル内で画像信号を画素アレイに出力して画面を表示駆動する。デューティ比伝達部１３Ｄは、同じく寿命制御部１６Ａにて調整されたデューティ比を画素アレイ１２に伝達し、これによって規定された発光時間だけ画面を発光動作させる。寿命制御部１６Ａは、入力された画像信号に適応してリアルタイムで最大信号許容レベル及びデューティ比を自動的に調整する。具体的には、寿命制御部１６Ａは、入力された画像信号から画像の平均輝度（画面全体の平均階調）を検出する。寿命制御部１６Ａは、検出された平均輝度が高くなる程フレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さく調整すると同時に、画像信号の最大信号許容レベルを下げるように調整する。
【００１４】
図２は、図１に示した寿命制御部の機能を示した模式的なブロック図である。図示するように、寿命制御部１６Ａは平均輝度算出処理部１６１とデューティ比算出＆最大信号許容レベル算出処理部１６２とを備えている。平均輝度算出処理部１６１は入力画像信号を演算処理してフレームごとに平均輝度を算出する。入力画像信号は画素ごとの多階調データからなり、これを全画面に渡って平均化することで平均階調をもとめ、これを平均輝度としている。デューティ比算出＆最大信号許容レベル算出処理部１６２は、算出された平均輝度に基づいて長寿命化のために最適化されたデューティ比を算出し、その結果をデューティ信号としてデューティ比伝達部１３Ｄに供給している。デューティ比算出＆最大信号許容レベル算出処理部１６２は同じく平均輝度情報に基づき最大信号許容レベルを算出し、その結果を最大出力レベル信号として信号出力部１４Ａに供給している。ここでデューティ比算出＆最大信号許容レベル算出処理部１６２は、平均輝度が高くなる程フレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さく調整すると同時に、画像信号の最大信号許容レベルを下げるように調整している。
【００１５】
以下、図３〜図６を参照して、寿命制御部１６Ａで行なわれる算出処理を詳細に説明する。図３は、寿命制御処理の基本的な原理を示すグラフである。このグラフは発光素子の寿命を縦軸に取り発光量を横軸に取ってある。又３段階でデューティ比をパラメータに取ってある。ここでデューティ比７５％は、１フレームの内７５％の時間発光し、残りの時間は非発光状態にあることを意味している。逆にデューティ比２５％は、１フレーム期間の内２５％分の時間発光し、残りの７５％は非発光状態にあることを表わしている。グラフから明らかな様に、いずれのデューティ比であっても、発光素子は発光量に応じて寿命が短くなることが明らかである。ここである発光量Ｌ１に着目すると、デューティ比の高い方が寿命が長いことが分かる。デューティ比を長くすると発光時間が長くなるので、その分発光強度を下げることができる。逆にデューティ比を小さくすると発光時間が短くなるので、その分所定の発光量Ｌ１を得る為に発光強度を高めなければならない。同様に高い発光量Ｌ２でも、デューティ比が高い方が寿命が長くなっている。この様に、本発明における発光素子の長寿命化の原理は、発光素子に流す電流を小さくして発光強度を抑える一方１フレームに発光する時間を長くする場合と、発光素子に流す電流を大きくして発光強度を高くする一方１フレームに発光する時間を短くする場合とを比較すると、発光素子に瞬時に流れる電流量が小さい方が素子劣化の進行を抑えることができるということである。この原理に着目して、本発明はデューティ比と最大信号許容レベルの適応的な制御を行なっている。
【００１６】
図４は画面平均輝度（平均階調）と寿命制御部が調整するデューティ比との関係を示すグラフである。比較の為、本発明のデューティ特性ラインと従来のデューティ特性ラインを示してある。いずれの場合も画面平均輝度が高くなる程デューティ比を下方調整して発光量を抑え、発光素子の長寿命化を図っている。全体的に画面が明るい場合にはデューティ比を下げてブライトネスを落としても、画質にさほどの影響は出ない。画面が明るい時はブライトネスを落として発光量を抑え、長寿命化を図っている。しかしグラフから明らかな様に、本発明は従来に比べデューティ比の下方調整の傾斜は緩くなっている。尚本実施例ではデューティ特性ラインは直線であるが、必ずしもこれに限られるものではなく、デバイスの特性に合わせて最適なデューティ特性ラインを決めればよい。
【００１７】
図５は、画面平均輝度（平均階調）と寿命制御部が調整する最大出力レベル（最大信号許容レベル）との関係を示すグラフである。比較の為、本発明の最大出力レベル特性ラインに加え従来の最大出力レベル特性ラインを示してある。グラフから明らかな様に、従来は最大出力レベルを固定していた。換言すると、従来は画面の明るさに関わらず、コントラストは一定にしていた。従って、従来は寿命対策として専らデューティ比のみを可変調整していた。これに対し、本発明は画面平均輝度が高くなる程最大出力レベルを下方調整している。これにより発光量を抑えて発光素子の長寿命化を図っている。画面全体が明るい時には、多少コントラストを落としても、画質に影響を与えない。その分長寿命化に寄与することができる。従来は画面が明るい時発光時間を抑えて発光量を少なくし以って長寿命化を図っている。これに対し本発明は画面が明るい時発光時間と発光強度の両方を抑えて発光量を少なくし、以って長寿命化を図っている。同じ発光量の場合、発光時間を落とすよりも発光強度を落とした方が寿命の長期化に効果的である。尚、最大出力レベル特性ラインについても本実施例は直線となっているが、必ずしもこれに限られるものではない。ディスプレイデバイスの特性に合わせて最大出力レベル特性カーブが決められる。
【００１８】
信号階調平均値の変化によって出力輝度を２００ｎｉｔ〜６００ｎｉｔまで可変させた場合における、デューティ信号、出力電圧及び発光素子材料の寿命特性の関係を図６に示す。このグラフで出力データ最大値の情報を出力電圧としたのは、表示装置のデータ書込駆動方式が電圧方式の場合である。表示装置のデータ書込駆動方法が電流方式であれば電流値に置き換えられる。発光素子を構成する有機ＥＬ材料に流す最大電流を可変させることがこの技術の基本となっているので、画素回路における信号電圧及び信号電流の相違は本技術に影響を与えない。尚、グラフに示した特性ラインはあくまでも一例である。輝度を２００ｎｉｔ〜６００ｎｉｔまで可変させた場合、従来の技術では専らデューティ可変線だけを使用することによって、輝度の可変調整を行なっていた。この為、発光素子の寿命はレベルＡからレベルＢまでしか改善できなかった。これに対し本発明では、デューティ信号で発光素子が発光する時間を従来よりは長くし、発光時間を長くした分データの出力電圧を抑えることで発光強度を低くしている。これにより、発光素子の寿命はレベルＡからレベルＣまで大きく改善される。
【００１９】
図７を参照して、図１に示したデューティ比伝達部１３Ｄの動作を説明する。前述した様にデューティ比伝達部は、画面を構成する画素アレイに対して寿命制御部から入力されたデューティ信号を発光素子の発光時間を制御するパルスに変換して出力する。図７は、垂直同期信号とデューティ信号を表わしている。デューティ比伝達部はシフトレジスタを備えており、垂直同期信号に合わせデューティ信号を順次転送することで、ライン毎に発光時間を制御するパルスを出力している。一般的な有機ＥＬディスプレイは線順次走査を行なっている。この線順次走査ではライン単位でデータを表示させるのであるが、ラインを駆動するパルスを図示する様に１フレーム期間でオン／オフさせることで、ライン毎に発光時間を制御できる様になっている。このパルスを各ライン毎に走査していくことで、画面全体の発光時間を一つのデューティ信号にて制御している。つまりデューティ比とは、１垂直期間（１フレーム期間）中において、発光時間の占める割合を表わしている。図７のタイミングチャートでは、デューティ信号がハイレベルの時発光素子が発光し、ローレベルの時発光素子は非発光となる。このデューティ信号のパルスの時間幅を可変調整することで、画面輝度を調整することができる。
【００２０】
続いて図８を参照しながら、図１に示した信号出力部１４Ａの動作を説明する。信号出力部はＤ／Ａコンバータを内蔵しており、入力画像信号に含まれる入力階調データを出力電圧に変換している。図８のグラフは、このＤ／Ａコンバータの入出力変換特性を表わしている。信号出力部は、寿命制御部から送られてくる最大信号許容レベル情報を元に、デジタル階調データをＤ／Ａコンバートし、発光素子に対して出力する。寿命制御部から送られてくる最大信号許容レベル情報とは、Ｄ／Ａコンバートする際に最大階調が入力された場合に出力されるリミット電圧のことである。この情報は前述した様に１フレーム毎寿命制御部において可変調整されている。前述した様に、画面平均輝度が高い場合、寿命制御部はこの最大信号許容レベルを下方調整する。この結果、本発明に係る信号出力部の入出力特性は、従来の入出力特性に比べ下方にシフトしている。
【００２１】
図９は、図１の機能ブロックに対応するハードウェアブロック図である。図９と図１を比較すれば明らかな様に、本発明の要部を成す寿命制御部１６Ａは、システム回路１６で実現される。デューティ比伝達部１３Ｄはゲートドライバ１３で実現される。又信号出力部１４Ａはデータドライバ１４で実現される。システム回路１６は外部の回路基板上に構築されており、タイミングジェネレータ１９及び電源回路２０を備えている。タイミングジェネレータ１９は可変調整されたデューティ信号をゲートドライバ１３に送る。電源回路２０は可変調整されたリミット電圧をデータドライバ１４に送る。ゲートドライバ１３はシステム回路１６から入力されたデューティ信号を順次転送することで、画素アレイ部１２の走査線を駆動する。データドライバ１４はシステム回路１６から入力されたデジタル画像信号をアナログデータ電圧に変換して画素アレイ部１２のデータ線に印加する。図９に示した表示装置は、通常のシステム回路１６、ゲートドライバ１３、データドライバ１４及び画素アレイ部１２で構成されている。ゲートドライバ１３、データドライバ１４は画素アレイ部１２と一体的に一枚のパネル内に内蔵される場合がある。あるいは画素アレイ部１２のみを一枚のパネルで構成し、ゲートドライバ１３及びデータドライバ１４は外付けのＩＣとしてパネルに接続する場合もある。本発明は、一般的な表示装置のシステム回路１６に、寿命制御機能を盛り込むことでハード的に容易に実現できる。比較的小規模な回路変更で発光素子の寿命を改善可能である。本発明の寿命制御機能を外部システム回路ＩＣの一部に実装することで、特別な周辺回路を要することなく既存のディスプレイシステムをそのまま用いて本発明を実施可能である。
【００２２】
図１０は、図９に示した表示装置の具体的な構成例を示す回路図である。例えば各画素の表示素子として自発光素子である有機ＥＬ素子を用いた、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置である。本実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置は、画素１１がマトリクス状に配置されてなる画素アレイ部１２と、この画素アレイ部１２を駆動するゲートドライバ１３及びデータドライバ１４とを有機ＥＬパネル（基板）１５上に形成してなり、当該有機ＥＬパネル１５の外部にゲートドライバ１３及びデータドライバ１４を駆動するシステム回路１６を有する構成となっている。なお、場合によっては、ゲートドライバ１３及びデータドライバ１４をドライバＩＣとして有機ＥＬパネル（基板）１５とは別体に設け、ドライバＩＣとパネルをＴＡＢもしくはＦＰＣで接続する形態としても良い。
【００２３】
本発明にかかる画像表示装置は、基本的に画素アレイ部１２と、データドライバ１４と、ゲートドライバ１３と、システム回路１６とを含む。画素アレイ部１２は、行状の走査線ＤＳＬと、列状のデータ線ＤＴＬと、両者が交差する部分に配された行列状の画素１１とを備えている。データドライバ１４は、システム回路１６から供給された画像信号を各データ線ＤＴＬ−１〜ＤＴＬ−ｍに分配する。ゲートドライバ１３は、システム回路１６から供給される制御信号ＤＳに応じて動作し、各走査線ＤＳＬ−１〜ＤＳＬ−ｎに順次駆動パルスＤＳ−１〜ＤＳ−ｎを出力して画素１１を線順次で選択し、以って分配された画像信号に基き駆動パルスＤＳの時間幅だけ画素１１を駆動して画素アレイ部１２に画像を表示する。
【００２４】
システム回路１６はスタートパルスＶＳ（垂直ライン制御信号）、クロック信号ＶＣＫ（垂直クロックパルス）及び補正データＤＳ（デューティ制御信号）をゲートドライバ１３に供給する。またシステム回路１６は水平走査信号及び画像信号をデータドライバ１４に供給する。
【００２５】
引き続き図１０を参照して本表示装置の各構成各部分を個別に説明する。図１０において、画素１１は、有機ＥＬ素子１７を発光駆動する能動素子として電界効果トランジスタ、例えばポリシリコンＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）あるいはアモルファスシリコンＴＦＴ１８を有し、これらＴＦＴ１８が形成された基板上に有機ＥＬ素子１７が形成された構成となっている。有機ＥＬ素子１７は、基板上に設けられる透明導電膜からなる複数の第一電極を形成し、各第一電極上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を順番に堆積させて有機層を形成し、当該有機層の上に金属からなる第二電極を形成した構造を持ち、第一電極と第二電極との間に直流電圧が印加されることで、発光層において電子と正孔とが再結合する際に発光するようになっている。
【００２６】
画素アレイ部１２には、ｍ列ｎ行の画素配列に対して、走査線ＤＳＬ−１〜ＤＳＬ−ｎが各行に配線されている。また、データ線ＤＴＬ−１〜ＤＴＬ−ｍが各列に配線されている。走査線ＤＳＬ−１〜ＤＳＬ−ｎの各一端は、ゲートドライバ１３の各行の出力端に接続されている。ゲートドライバ１３は、システム回路１６で生成される垂直ライン制御信号ＶＳ、出力時間設定用デューティ制御信号ＤＳ、及び垂直制御信号用電源が与えられることにより、同じくシステム回路１６で生成される垂直クロックパルスＶＣＫに同期して、垂直制御順次走査パルスＤＳ−１〜ＤＳ−ｎを出力し、走査線ＤＳＬ−１〜ＤＳＬ−ｎを駆動する。
【００２７】
データ線ＤＴＬ−１〜ＤＴＬ−ｍの各一端は、データドライバ１４の各列の出力端に接続されている。データドライバ１４は、データ線ＤＴＬ−１〜ＤＴＬ−ｍを通して画素１１の各々に対して輝度情報を電流値または電圧値の形で書き込む、電流書き込み型または電圧書き込み型の駆動回路構成となっている。
【００２８】
システム回路１６は、有機ＥＬパネル１５の外部に配置される外部基板上に形成される。このシステム回路１６は、データドライバ１４及びゲートドライバ１３を制御するタイミング・ジェネレータ１９と、データドライバ１４から出力される画像信号のレベルを所望の電圧に設定する電源回路２０とを備えている。
【００２９】
タイミング・ジェネレータ１９は外部から供給される画像信号及び同期信号を受信し、ゲートドライバ１３を制御する垂直クロックパルスＶＣＫ、垂直制御信号ＶＳ及び出力時間設定用デューティ制御信号ＤＳと、データドライバ１４を制御する水平走査制御信号及び画像信号を同期信号に基づいて発生し、それぞれゲートドライバ１３及びデータドライバ１４に供給する。
【００３０】
図１１は、図１０に示した有機ＥＬパネルの構成例を示すブロック図である。この表示パネル１５は、画素回路（ＰＸＬＣ）１１がｍ×ｎのマトリクス状に配列された画素アレイ部１２、データドライバ１４、ゲートドライバ１３及びその一部をなす追加ゲートドライバ１３ａ、データドライバ１４により選択され輝度情報に応じた信号が供給されるデータ線ＤＴＬ−１〜ＤＴＬ−ｍ、追加のゲートドライバ１３ａにより選択駆動される走査線ＷＳＬ−１〜ＷＳＬ−ｎ、及びゲートドライバ１３により選択駆動される走査線ＤＳＬ−１〜ＤＳＬ−ｎを有する。ここでゲートドライバ１３はデューティ駆動を行い、ゲートドライバ１３ａはデューティ駆動に先立って、各画素に対するデータの書き込み駆動を行なう。
【００３１】
図１２は、図１１に示した有機ＥＬパネルの回路構成を示す回路図である。図示する様に、この画素回路１１は、基本的にｐチャネル型の薄膜電界効果トランジスタ（以下、ＴＦＴと言う）で構成されている。すなわち画素回路１１は、ドライブＴＦＴ１１１、スイッチングＴＦＴ１１２、サンプリングＴＦＴ１１５、有機ＥＬ素子１７、保持容量Ｃ１１１を有する。係る構成を有する画素回路１１は、データ線ＤＴＬ−１と走査線ＷＳＬ−１，ＤＳＬ−１との交差部に配されている。データ線ＤＴＬ−１はサンプリングＴＦＴ１１５のドレインに接続し、走査線ＷＳＬ−１はサンプリングＴＦＴ１１５のゲートに接続し、他の走査線ＤＳＬ−１はスイッチングＴＦＴ１１２のゲートに接続している。
【００３２】
ドライブＴＦＴ１１１、スイッチングＴＦＴ１１２及び有機ＥＬ素子１７は、電源電位Ｖｃｃと接地電位ＧＮＤの間で直列に接続されている。すなわちドライブトランジスタ１１１のソースが電源電位Ｖｃｃに接続される一方、有機ＥＬ素子（発光素子）１７のカソードが接地電位ＧＮＤに接続されている。一般に、有機ＥＬ素子１７は整流性がある為ダイオードの記号で表わしている。一方、サンプリングＴＦＴ１１５及び保持容量Ｃ１１１は、ドライブＴＦＴ１１１のゲートに接続している。ドライブＴＦＴ１１１のゲート・ソース間電圧をＶｇｓで表わしている。
【００３３】
画素回路１１の動作であるが、まず走査線ＷＳＬ−１を選択状態（ここでは低レベル）とし、データ線ＤＴＬ−１に信号を印加すると、サンプリングＴＦＴ１１５が導通して信号が保持容量Ｃ１１１に書き込まれる。保持容量Ｃ１１１に書き込まれた信号電位がドライブトランジスタ１１１のゲート電位となる。続いて、走査線ＷＳＬ−１を非選択状態（ここでは高レベル）とすると、データ線ＤＴＬ−１とドライブＴＦＴ１１１とは電気的に切り離されるが、ドライブＴＦＴ１１１のゲート電位Ｖｇｓは保持容量Ｃ１１１によって安定に保持される。続いて他の走査線ＤＳＬ−１を選択状態（ここでは低レベル）にすると、スイッチングＴＦＴ１１２が導通し、電源電位Ｖｃｃから接地電位ＧＮＤに向かって駆動電流がＴＦＴ１１１，ＴＦＴ１１２及び発光素子１７を流れる。ＤＳＬ−１が非選択状態になるとスイッチングトランジスタ１１２がオフし、駆動電流は流れなくなる。スイッチングＴＦＴ１１２は発光素子１７の発光時間を制御する為に挿入されたものである。
【００３４】
ＴＦＴ１１１及び発光素子１７に流れる電流は、ＴＦＴ１１１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに応じた値となり、発光素子１７はその電流値に応じた輝度で発光し続ける。上記の様に、走査線ＷＳＬ−１を選択してデータ線ＤＴＬ−１に与えられた信号を画素回路１１の内部に伝える動作を「書き込み」と呼ぶ。上述の様に、一度信号の書き込みを行なえば、次に書き換えられるまで、発光素子１７はドライブトランジスタ１１２がオンしている間一定の輝度で発光を続ける。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る表示装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示した寿命制御部の機能図である。
【図３】寿命制御部の動作説明に供するグラフである。
【図４】寿命制御部の動作説明に供するグラフである。
【図５】寿命制御部の動作説明に供するグラフである。
【図６】寿命制御部の動作説明に供するグラフである。
【図７】図１に示したデューティ比伝達部の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図８】図１に示した信号出力部の動作説明に供するグラフである。
【図９】図１に示した表示装置のハードウェアブロック図である。
【図１０】図９に示した表示装置の具体的な構成例を示す回路図である。
【図１１】図１０に含まれるパネルの構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１０に含まれるパネルの回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１２・・・画素アレイ、１３Ｄ・・・デューティ比伝達部、１４Ａ・・・信号出力部、１６Ａ・・・寿命制御部
【図１】
2006038968.tif 000003
【図２】
2006038968.tif 000004
【図３】
2006038968.tif 000005
【図４】
2006038968.tif 000006
【図５】
2006038968.tif 000007
【図６】
2006038968.tif 000008
【図７】
2006038968.tif 000009
【図８】
2006038968.tif 000010
【図９】
2006038968.tif 000011
【図１０】
2006038968.tif 000012
【図１１】
2006038968.tif 000013
【図１２】
2006038968.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月10日(2005.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイと寿命制御部とデューティ比伝達部と信号出力部とを有する表示装置であって、
前記画素アレイは、発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続し、
前記寿命制御部は、該発光素子の寿命を延ばす為に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整し、
前記信号出力部は、該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動し、
前記デューティ比伝達部は、該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記寿命制御部は、入力された画像信号に適応してリアルタイムで該最大信号許容レベル及び該デューティ比を自動的に調整することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記寿命制御部は、入力された画像信号から画像の平均輝度をを検出し、該検出した平均輝度が高くなる程フレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さくすると同時に、該画像信号の最大信号許容レベルを下げることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続する表示装置の駆動方法であって、
該発光素子の寿命を延ばす為に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整する寿命制御過程と、
該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動する信号出力過程と、
該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させるデューティ比伝達過程とを含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項５】
前記寿命制御過程は、入力された画像信号から画像の平均輝度を検出し、該検出した平均輝度が高くなる程フレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さくすると同時に、該画像信号の最大信号許容レベルを下げることを特徴とする請求項４記載の表示装置の駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１〜８に記載の寿命改善技術は、未だ実用レベルに達しておらず、更なる改善が必要である。この様な従来技術の課題に鑑み、本発明は発光素子を画素とするフラットタイプの表示装置の寿命を回路技術的な手段で改善することを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明は、画素アレイと寿命制御部とデューティ比伝達部と信号出力部とを有する表示装置であって、前記画素アレイは、発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続し、前記寿命制御部は、該発光素子の寿命を延ばす為に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整し、前記信号出力部は、該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動し、前記デューティ比伝達部は、該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は又表示装置の駆動方法を包含している。即ち、発光素子からなる画素の集合で画面を構成し、画像信号のレベルに応じた輝度で発光して１フレームごとに画像を画面に表示するとともに、デューティ比で規定された発光時間だけ各フレーム内で画面の発光を持続する表示装置の駆動方法であって、該発光素子の寿命を延ばす為に、該画像信号の最大信号許容レベル及び該デューティ比を同時に調整する寿命制御過程と、該調整された最大信号許容レベル内で該画像信号を該画素アレイに出力して画面を表示駆動する信号出力過程と、該調整されたデューティ比を該画素アレイに伝達しこれによって規定された発光時間だけ該画面を発光動作させるデューティ比伝達過程とを含むことを特徴とする。好ましくは、前記寿命制御過程は、入力された画像信号から画像の平均輝度を検出し、該検出した平均輝度が高くなる程フレーム当りの発光時間を規定するデューティ比を小さくすると同時に、該画像信号の最大信号許容レベルを下げる。