(57)【要約】【課題】  低消費電力効率の高い表示装置及びその駆動方法を提供する。【解決手段】  映像データのピーク値を検出し、その検出データに基づいて可変電圧源８による有機ＥＬ素子１１のカソード電圧Ｖｃを調整して、電源電圧ＶＤＤとカソード電圧Ｖｃ間の電位差を減少させることにより、表示装置１の消費電力を抑える。特に、有機ＥＬ素子１１を駆動する駆動トランジスタ１４の飽和領域に動作点、即ち有機ＥＬ素子のアノード電圧が位置する範囲内でカソード電圧Ｖｃを調整するようにして、表示輝度をほとんど低下させずに消費電力の低減を図ることが可能となる。【選択図】        図１
2006065148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の走査サイクルで画素を選択する走査線、画素を駆動するための輝度情報を与えるデータ線、及び、輝度が駆動電流に依存する発光素子とこの発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタとが電源電圧に対して直列に接続された画素回路が、マトリクス状に複数配置されてなる表示装置において、
前記発光素子のアノード電圧が前記駆動トランジスタの飽和領域に位置する範囲内で、前記電源電圧と前記発光素子のカソード電圧との間の電位差を減少させる電位差調整手段を備えた
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記各列のデータ線に供給されるデータ電位のピーク値を検出するピーク値検出手段を備え、前記電位差調整手段は、前記ピーク値検出手段の出力に基づいて前記電源電圧−前記カソード電圧間の電位差を減少させる
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
全発光素子の総駆動電流量を検出する電流検出手段と、前記各列のデータ線に供給されるデータ電位を制御するデータ電位制御手段とを備え、前記電流検出手段の出力に基づいて、前記電位差調整手段は、前記電源電圧−前記カソード電圧間の電位差を減少させるとともに、前記データ電位制御手段は、前記データ電位のピーク値を制限する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記画素回路が赤、緑、青の各色に独立しており、前記電位差調整手段は、前記各色毎に前記電源電圧−前記カソード電圧間の電位差を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記電位差調整手段は、前記カソード電圧を調整する機能を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記電位差調整手段は、前記電源電圧を調整する機能を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
所定の走査サイクルで画素を選択する走査線、画素を駆動するための輝度情報を与えるデータ線、及び、輝度が駆動電流に依存する発光素子とこの発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタとが電源電圧に対して直列に接続された画素回路が、マトリクス状に複数配置された表示装置の駆動方法において、
前記各列のデータ線に供給されるデータ電位のピーク値、又は、全発光素子の総駆動電流量を検出するステップと、
前記発光素子のアノード電圧が前記駆動トランジスタの飽和領域に位置する範囲内で、前記電源電圧と前記発光素子のカソード電圧との間の電位差を減少させるステップとを有する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記各々の画素回路に供給される総駆動電流量の検出量に基づいて、前記データ電位のピーク値を制限するステップを更に有する
ことを特徴とする請求項８に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記電源電圧−前記カソード電圧間の電位差の調整を、表示装置の起動初期時に行う
ことを特徴とする請求項８に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記画素回路が赤、緑、青の各色に独立して設けられ、前記各色毎に前記電源電圧−前記カソード電圧間の電位差を調整する
ことを特徴とする請求項８に記載の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、輝度が駆動電流に依存する発光素子を複数マトリクス状に配置した表示装置及びその駆動方法に関し、更に詳しくは、低消費電力効果の高い表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面ディスプレイ装置の一つとして有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」と略記する。）素子を用いた有機ＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。有機ＥＬ表示装置は、低電圧駆動で自発光型であり、動画特性、広視野角、色再現性に優れており、将来最も有望視されているディスプレイ装置の一つとされている。更に、バックライトが不要で薄型に構成できることから、携帯情報端末等のモバイル機器用途として期待されている。
【０００３】
モバイル機器では、低消費電力化が求められるものの、有機ＥＬ素子の低消費電力化は未だ発展段階であり、低消費電力化が大きな課題となっている。そこで従来では、発光素子に流れる電流値を検出し、検出した電流値に基づいて発光素子に流れる電流を制御することにより、画面全体の発光輝度及び消費電力を抑制する技術等が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９５８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、一般に、有機ＥＬ素子の輝度は、素子に供給される駆動電流に依存し、駆動電流に比例して素子の発光輝度が大きくなる。従って、有機ＥＬ素子からなるディスプレイの消費電力は、表示輝度の平均で決まる。即ち、液晶ディスプレイと異なり、有機ＥＬディスプレイの消費電力は、表示画像によって大きく変動する。
【０００６】
例えば、有機ＥＬディスプレイにおいては、全白画像を表示した場合に最も大きな消費電力を必要とするが、一般的な自然画の場合は、全白時に対して２０〜４０％程度の消費電力で十分とされる。
【０００７】
しかしながら、電源回路設計やバッテリ容量は、ディスプレイの消費電力がいちばん大きくなる場合を想定して設計されることから、一般的な自然画に対して３〜４倍の消費電力を考慮しなければならず、機器の低消費電力化及び小型化の妨げとなっている。
【０００８】
また、有機ＥＬ素子は、その寿命特性から、経時的に駆動電圧が上昇する傾向にある。そのため、ディスプレイに供給される電源電圧や有機ＥＬ素子のカソード電圧は、経時変化に伴う電圧上昇分のマージンを上乗せして設定されている。従って、機器の初期使用段階では、電圧マージン分が無駄に消費されていることなり、低消費電力化を困難なものにしている。
【０００９】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、低消費電力化効率の高い表示装置及びその駆動方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の表示装置は、所定の走査サイクルで画素を選択する走査線、画素を駆動するための輝度情報を与えるデータ線、及び、輝度が駆動電流に依存する発光素子とこの発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタとが電源電圧に対して直列に接続された画素回路が、マトリクス状に複数配置されてなる表示装置において、発光素子のアノード電圧が駆動トランジスタの飽和領域に位置する範囲内で、電源電圧と発光素子のカソード電圧との間の電位差を減少させる電位差調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の表示装置の駆動方法は、所定の走査サイクルで画素を選択する走査線、画素を駆動するための輝度情報を与えるデータ線、及び、輝度が駆動電流に依存する発光素子とこの発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタとが電源電圧に対して直列に接続された画素回路が、マトリクス状に複数配置された表示装置の駆動方法において、各列のデータ線に供給されるデータ電位のピーク値、又は、全発光素子の駆動電流の総量を検出するステップと、発光素子のアノード電圧が駆動トランジスタの飽和領域に位置する範囲内で、電源電圧と発光素子のカソード電圧との間の電位差を減少させるステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
電位差調整手段は、各列のデータ線に供給されるデータ電位のピーク値、又は、全発光素子の駆動電流の総量に基づいて、電源電圧とカソード電圧との間の電位差を小さくし、表示装置の駆動消費電力の低減を図る。
【００１３】
特に、電位差調整手段によって電源電圧−カソード電圧間の電位差を減少させる基準として、駆動トランジスタの飽和領域上に動作点、即ち発光素子のアノード電圧が位置する範囲内で、カソード電圧を高めるか、あるいは電源電圧を低くする。これにより、表示輝度をほとんど低下させずに、電源電圧−カソード電圧間の電位差を減少させ、消費電力の低減効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、駆動電流を制御することにより発光素子の輝度を制御する表示装置において、例えばデータ信号のピーク値もしくはディスプレイに供給される電流の総量に基づいて、発光素子の電源電圧とカソード電圧との間の電位差を減少させるようにしているので、画品位に影響を与えることなく、低消費電力化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態では、各画素を構成する発光素子として有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置を例に挙げて説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置１の概略構成図である。有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置１は、有機ＥＬ表示部２、水平駆動回路３、書込走査駆動回路４、制御回路５、ピーク検出回路６、信号処理回路７及び可変電圧源８で構成されている。
【００１７】
図２は、有機ＥＬ表示部２の構成を示す概略図である。図示するように、書込走査線Ｘが行状に複数配列され、データ線Ｙが列状に複数配列されている。各書込走査線Ｘとデータ線Ｙの交差部には画素１０が配置されている。
【００１８】
書込走査線Ｘは、書込走査駆動回路４に接続されている。書込走査駆動回路４はシフトレジスタを含んでおり、制御回路５（図１）から垂直クロックＶＣＫと垂直スタートパルスＶＳＰとが供給される。そして、垂直クロックＶＣＫに同期して垂直スタートパルスＶＳＰを順次転送することにより、各書込走査線Ｘを一走査サイクル内で順次選択する。
【００１９】
一方、データ線Ｙは、水平駆動回路（データ線駆動回路）３に接続されている。水平駆動回路３は、走査線Ｘの線順次走査に同期して、信号処理回路７（図１）から供給される各データ線Ｙの輝度情報に対応した電気信号（後述するＶｓｉｇ）を出力する。水平駆動回路３はシフトレジスタを含んでおり、制御回路５（図１）から水平クロックＨＣＫと水平スタートパルスＨＳＰとが供給され、水平クロックＨＣＫに同期して水平スタートパルスＨＳＰを順次転送し、各データ線Ｙを順次選択する。
【００２０】
図３は、有機ＥＬ表示部２の画素１０の一構成例である。図３に示す回路は、輝度情報の書込みをデータ線Ｙの電圧制御で行う電圧書込み型の画素回路１０Ａを示し、一つの画素回路１０Ａで一つの画素１０を構成している。画素回路１０Ａは、有機ＥＬ素子１１、電流供給線１２、データ線Ｙ、書込走査線Ｘ、書込走査トランジスタ１３、駆動トランジスタ１４及び保持容量１５を備えている。
【００２１】
書込走査トランジスタ１３のソース（又はドレイン）は駆動トランジスタ１４のゲートに接続され、ドレイン（又はソース）はデータ線Ｙに接続されている。書込走査トランジスタ１３のゲートには、書込走査線Ｘが接続されている。駆動トランジスタ１４のソースは電流供給線１２に接続され、有機ＥＬ素子１１のアノードに接続されている。保持容量１５の一方の端子は駆動トランジスタ１４のゲートに接続され、他方の端子は電流供給線１２に接続されている。
【００２２】
電流供給線１２は電源電圧（ＶＤＤ）に接続されており、有機ＥＬ素子１１を駆動し発光させる定電流源とされている。この電流供給線１２と駆動トランジスタ１４と有機ＥＬ素子１１とは、それぞれ直列に接続されており、有機ＥＬ素子１１の発光輝度は、駆動トランジスタ１４のゲート−ソース間電位（Ｖｇｓ）に対応する駆動電流（ソースとドレインを流れる電流）Ｉの大きさに依存（比例）する。
【００２３】
なお、書込走査トランジスタ１３及び駆動トランジスタ１４は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型電解効果トランジスタ、例えばポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成され、書込走査トランジスタ１３はＮ型、駆動トランジスタ１４はＰ型のトランジスタとされている。
【００２４】
画素１０にデータを書き込むときは、書込走査線ＸをＨ（Ｈｉｇｈ）レベルにし、書込走査トランジスタ１３をＯＮ状態とする。このとき、データ線Ｙと駆動トランジスタ１４のゲートとが互いに接続される。データ線Ｙの電位が低いほど、駆動トランジスタ１４のソースとゲート間の電圧（Ｖｇｓ）が大きくなり、駆動トランジスタ１４のソースとドレインを流れる電流、すなわち有機ＥＬ素子１１の駆動電流が大きくなることによって、その発光輝度（発光強度）が大きくなる。保持容量１５は、駆動トランジスタ１４のゲート電圧を保持し、書込走査線ＸがＬ（Ｌｏｗ）レベルになっても有機ＥＬ素子１１の発光を維持する。これにより、有機ＥＬ素子の発光動作が、一走査サイクルの間、保持される。
【００２５】
図１を参照して、ピーク検出回路６は、本発明の「ピーク値検出手段」に対応し、入力された映像データ（電圧信号）のピーク値を検出する回路で、その検出データ（電圧制御信号）を可変電圧源８へ出力する。信号処理回路７は、ピーク検出回路６を介して入力された映像データに基づいて、有機ＥＬ表示部２の各画素回路１０Ａに供給するデータ電位（Ｖｓｉｇ）に変換し、データ線Ｙに入力する。
【００２６】
可変電圧源８は、カソード線９を介して、有機ＥＬ表示部２の各有機ＥＬ素子１１のカソードに接続されており、電源電圧（電流供給線１２）と各有機ＥＬ素子１１のカソード電圧との間の電位差を調整する機能を備えている。即ち、この可変電圧源８は、本発明の「電位差調整手段」に対応する。
【００２７】
次に、本発明の動作原理について説明する。ここでは先ず、有機ＥＬ素子１１の電気的特性及び光学的特性から説明する。
【００２８】
有機ＥＬ素子１１の駆動電圧（アノード−カソード間電圧）をＶ、駆動電流（素子に流れる電流）をＩ、発光輝度をＬとしたとき、駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉとの関係を図４に、駆動電流Ｉと発光輝度Ｌとの関係を図５にそれぞれ示す。
【００２９】
図４に示すように、駆動電流Ｉは駆動電圧Ｖに対してべき乗関数で近似される。また、図５に示すように、発光輝度Ｌは駆動電流Ｉに比例する。このことから、アクティブマトリクス駆動の場合には、有機ＥＬ素子１１に駆動トランジスタ１４を接続し、駆動トランジスタ１４の駆動電流Ｉを制御することにより、有機ＥＬ素子１１の発光輝度が制御される。
【００３０】
続いて、有機ＥＬ素子１１を駆動するための駆動トランジスタ１４の特性について説明する。
【００３１】
図３に示すように、電流供給線１２の電圧をＶＤＤ、駆動トランジスタ１４のゲート−ソース間電位をＶｇｓ、ソースに対するドレインの電圧を駆動電圧Ｖ、ソースとドレイン間を流れる電流をＩとする。ここで、Ｖｇｓが駆動トランジスタ１４の閾値電圧Ｖｔｈより大きい場合（Ｖｇｓ＞Ｖｔｈ）の駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉの関係を図６に示す。Ｖｇｓの大きさにより特性が変わり、Ｖｇｓが大きい場合と小さい場合を示している。
【００３２】
図６において、駆動電圧Ｖがある電圧（＝Ｖｇｓ−Ｖｔｈ：Ｖｇｓ大の場合は図のＶＡに相当し、Ｖｇｓ小の場合は図のＶＢに相当する）より小さい領域では、駆動電流Ｉはほぼリニアに上昇し（リニア領域）、それ以上の電圧では飽和する（飽和領域）。つまり、駆動電圧Ｖが大きい場合には駆動電流Ｉはほぼ一定し、駆動電圧Ｖを小さくしていくと、ＶＡあるいはＶＢあたりから駆動電流Ｉが小さくなる。また、その境目の電圧は、Ｖｇｓが大きいほど大きくなる（ＶＢ＜ＶＡ）。
【００３３】
駆動トランジスタ１４の飽和領域における、Ｖｇｓに対する駆動電流Ｉの特性を図７に示す。Ｖｇｓが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなると、（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）の２乗に比例して駆動電流Ｉが増加する。有機ＥＬ素子１１の発光輝度Ｌを決定する駆動電流はＶｇｓで制御され、高階調すなわち発光輝度を大きくする場合にはＶｇｓを大きくし、低階調すなわち発光輝度を小さくする場合にはＶｇｓを小さくする。
【００３４】
図３に示したように、駆動トランジスタ１４のソースが電源電圧ＶＤＤに接続されており、駆動トランジスタ１４のドレインと有機ＥＬ素子１１のアノードが点Ｘで接続されている。このときの駆動電圧Ｖと駆動電流（有機ＥＬ素子１１に流れる電流）Ｉの関係を図８に示す。横軸の駆動電圧Ｖの方向として、ＶＤＤを原点としＶＤＤより下がる方向を正方向としている。このとき、駆動トランジスタ１４は、図６に示した特性となる。Ｖｇｓが大きい場合と小さい場合とを示し、それぞれ階調Ａ、階調Ｂとする。
【００３５】
一方、有機ＥＬ素子１１の特性は、そのカソードを起点として電圧が上がる（負の方向にいく）に従い、図４に示した特性で電流が上昇する。図では、ＶＤＤとカソード間の電位差が大きい場合（カソード電圧Ａ）と小さい場合（カソード電圧Ｂ）を示している。それぞれの曲線をＯＬＥＤＡ、ＯＬＥＤＢとする。
【００３６】
ここで、ＯＬＥＤＡと階調Ａ、階調Ｂの交点をそれぞれＸ４，Ｘ２とし、ＯＬＥＤＢと階調Ａ、階調Ｂの交点をそれぞれＸ３，Ｘ１とする。これらの交点の電圧Ｖは、図３の点Ｘすなわち有機ＥＬ素子１１のアノード電圧に相当し、一般的にこの点は、動作点といわれる。
【００３７】
ＶＤＤと有機ＥＬ素子１１のカソード電圧間の電位差が大きい場合、例えば図８のカソード電圧Ａの状態では、階調が大きい場合でも小さい場合でも動作点は駆動トランジスタ１４の飽和領域にある。カソード電圧を小さくしていくと、例えばカソード電圧Ｂの状態で階調Ｂは飽和領域にあり、カソード電圧Ａの場合との駆動電流Ｉの差ΔＩＢは、僅かである。一方、階調Ａの場合にはリニア領域にあり、駆動電流Ｉの差ΔＩＡが大きくなる。
【００３８】
要するに、階調が小さい場合には、カソード電圧を小さくしても駆動電流Ｉすなわち発光輝度の変動量はほとんどないということを意味する。消費電力については、カソード電圧をＶｃとすると、Ｉ×（ＶＤＤ−Ｖｃ）で表される。この式から、カソード電圧Ｖｃを大きくするほど、（ＶＤＤ−Ｖｃ）が小さくなり、消費電力が小さくなる。
【００３９】
次に、有機ＥＬ素子１１の経時変化の特性を図９に示す。図９は、有機ＥＬ素子１１の積算駆動時間に対する初期輝度を１としたときの相対輝度を示している。また、図１０に積算駆動時間に対する駆動電圧Ｖの特性を示す。積算駆動時間の増加とともに輝度は減衰し、駆動電圧Ｖは上昇する傾向にある。
【００４０】
従って、従来の有機ＥＬ素子を発光素子とする表示機器においては、経時的な駆動電圧の上昇を見込んで、ＶＤＤ−Ｖｃ間電圧を大きめに設定する必要がある。しかし、これでは機器の使用初期は無駄な消費電力が発生することになる。
【００４１】
以下、具体的な回路において実際に測定したデータを示す。回路は、図３に示した画素回路１０Ａで、電流供給線１２の電圧（ＶＤＤ）に対するデータ線Ｙの電位差をＶｓｉｇとする。このＶｓｉｇは、データ線Ｙに入力されるデータ電位であり、Ｖｓｉｇが大きいほど高階調となる。
【００４２】
図１１は、Ｖｓｉｇに対する表示装置の画面輝度を示す。Ｖｓｉｇを大きくしていくと、駆動トランジスタ１４の閾値電圧（２．５Ｖ）以上で２乗特性で輝度が上昇する。これは、図７に示した特性にて説明できる。
【００４３】
図１２は、有機ＥＬ素子１１のカソード電圧Ｖｃと画面輝度の関係を示している。ここで、横軸は、高階調でも動作点が十分駆動トランジスタ１４の飽和領域にある場合、例えば図８のカソード電圧Ａに相当する電圧を原点とし電流供給線１２の電圧方向に正としている。
【００４４】
図１２では、４つの階調（Ｖｓｉｇ１、Ｖｓｉｇ２、Ｖｓｉｇ３、Ｖｓｉｇ４）について示しており、Ｖｓｉｇ４が高階調側である。図示するように、高階調側ではカソード電圧が小さい段階で輝度が低下していく。これは、図８で説明したように、カソード電圧を大きくすると高階調側になるほどリニア領域に入り、駆動電流Ｉすなわち輝度が低下するためである。
【００４５】
図１３は、図１２の縦軸をカソード電圧ゼロのときの輝度を１としたときのカソード電圧に対する相対輝度を示している。Ｖｓｉｇ１ではカソード電圧を６Ｖにしてもほぼ変わらない。Ｖｓｉｇ４の場合はカソード電圧３Ｖを超えると輝度が大きく低下する。
【００４６】
図１４は、カソード電圧に対する表示装置の輝度と総電流量を示している。ここでのＶｓｉｇは、図１２のＶｓｉｇ４のときに相当する。カソード電圧の上昇に伴い、２つの曲線はほぼ同じ挙動を示している。また、図１５は、図１４においてカソード電圧ゼロのときの値に対する相対値を示している。この図を見ても、相対輝度と相対電流はほぼ同じカソード電圧で大きく低下し始める。これは、電流と輝度が図５に示すようにリニアな関係にあるということから説明できる。
【００４７】
更に、図１６は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）各色ごとのカソード電圧に対する相対輝度を示している。Ｒ、Ｇ、Ｂで特性が異なるがこれは発光素子ごとに図４に示す特性が異なり、図８に示す動作点Ｘが異なるためである。閾値電圧が大きいほど動作点の電圧がカソード電圧側にシフトし、図１６において相対輝度が大きく低下し始めるカソード電圧の値が小さくなる。図１６の例では、青色（Ｂ）の閾値電圧が最も大きい。
【００４８】
さて、以上述べた説明を踏まえて、図１に示した本実施の形態の有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置１の動作について説明する。
【００４９】
映像データは先ず、ピーク検出回路６に入力され、ここで映像データのピーク電位の検出が行われる。このピーク検出回路６におけるピーク検出データに基づいて電圧制御信号が生成され、これが可変電圧源８に出力される。一方、映像データはピーク検出回路６を通って信号処理回路７に入力される。ここで、映像データは、有機ＥＬ表示部２の各画素回路１０ＡのＶｓｉｇに相当するデータ電位に変換され、水平駆動回路３において各データ線Ｙ毎に入力される。
【００５０】
可変電圧源８は、ピーク検出回路６からの電圧制御信号に基づいて、各画素回路１０Ａに共通に接続されたカソード線９を介して各画素回路１０Ａにおける有機ＥＬ素子１１のカソード電圧を高める方向に調整することにより、電流供給線１２の電源電圧ＶＤＤとカソード電圧Ｖｃとの間の電位差を小さくし、有機ＥＬ表示部２（表示装置１）の駆動消費電力の低減を図る。
【００５１】
特に、本実施の形態においては、可変電圧源８によってカソード電圧Ｖｃを上げる際の基準として、Ｖｓｉｇデータで動作する駆動トランジスタ１４の飽和領域に動作点、即ち有機ＥＬ素子１１のアノード電圧が位置する範囲内で、カソード電圧Ｖｃの電圧を高めるようにしている。これにより、表示輝度をほとんど低下させずに、ＶＤＤ−Ｖｃ間の電位差を減少させ、消費電力の低減効率を高めることができる。
【００５２】
つまり、ピーク検出回路６にて検出される映像データのピーク値が大きい場合、例えば図１３のＶｓｉｇ４に相当する場合には、カソード電圧Ｖｃを３Ｖ以上大きくすると輝度低下が大きくなるが、ピーク値が小さい場合、例えば図１３のＶｓｉｇ２に相当する場合には、カソード電圧Ｖｃを５Ｖまで上げても輝度低下にそれほど影響を与えない。すなわち、映像データのピーク値が小さいほどカソード電圧Ｖｃを上げることができるので、消費電力を抑えることができる。
【００５３】
このように、本実施の形態においては、各列のデータ線に供給されるデータ電位のピーク値を検出し、その検出データに基づいて可変電圧源８による有機ＥＬ素子１１のカソード電圧Ｖｃを最適な電圧に調整することにより、有機ＥＬ表示部２の消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００５４】
可変電圧源８によるカソード電位Ｖｃの調整は、例えば、映像フレーム周期で行うことができる。この場合、フレーム毎に映像データのピークが異なる画像を表示する際に常に一定の消費電力低減効果が得られる。
【００５５】
［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５６】
図１７は、本発明の第２の実施の形態による有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置２１の概略構成図である。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００５７】
本実施の形態の有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置２１は、有機ＥＬ表示部２、水平駆動回路３、書込走査駆動回路４、制御回路５、信号処理回路７、可変電圧源８、バイアス抵抗２２、電流検出回路２３及び信号増幅回路２４で構成されている。
【００５８】
映像データは信号処理回路７に入力され、ここで有機ＥＬ表示部２の各画素回路１０ＡのＶｓｉｇに相当するデータ電位に変換され、水平駆動回路３において各データ線Ｙ毎に入力される。
【００５９】
バイアス抵抗２２は、可変電圧源８とカソード線９との間に接続されている。カソード線９に流れる電流は、このバイアス抵抗２２で電流−電圧変換され、抵抗両端電圧Ｖ１，Ｖ２が電流検出回路２３に入力される。電流検出回路２３ではカソード線９を流れるカソード電流、即ち、全画素分の有機ＥＬ素子１１の総駆動電流量を検出し、検出したカソード電流に基づいて電圧制御信号及びデータ制御信号を生成する。電圧制御信号は可変電圧源８へ出力され、データ制御信号は信号増幅回路２４へ出力されるようになっている。
【００６０】
図４及び図５に示した有機ＥＬ素子１１の特性より、発光輝度に比例してカソード電流値が大きくなることから、表示装置の消費電力は表示画像の平均輝度に比例する。例えば表示画像が全白の場合には、非常に大きな消費電力となる。しかし、デジタルカメラやビデオカメラなどで自然画を表示させた場合は、全白の場合の３０〜４０％程度の平均輝度となる。一方、平均輝度が大きい場合にはピーク輝度を下げても画品位に大きく影響しない。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、可変電圧源８によるカソード電圧Ｖｃの調整を行うとともに、カソード電流値が所定以上に大きい場合、即ち画面平均輝度が所定以上に大きい場合には、映像データのピーク値を制限するべく、信号増幅回路２４を可変増幅器で構成するとともに、一定以上の映像データピーク値に対してはリミット機能を持たせるようにしている。なお、電流検出回路２３は本発明の「電流検出手段」に対応し、信号増幅回路２４は本発明の「データ電位制御手段」に対応する。
【００６２】
具体的に、電流検出回路２３は、検出したカソード電流値に基づいて電圧制御信号とデータ制御信号を決定する。例えば平均輝度が大きい場合には、データ制御信号を通して信号増幅回路２４によりＶｓｉｇを小さくしピーク輝度を下げる。ピーク輝度が下がれば、図１３で示したように、当該Ｖｓｉｇで動作する駆動トランジスタ１４の飽和領域に動作点が位置する範囲内でカソード電圧を上げても、画品位に影響を与えることなく、消費電力を抑えることが可能となる。
【００６３】
ところで、有機ＥＬ素子１１は、図１０で説明したように経時的に駆動電圧が上昇することから、従来では、これを見込んでカソード電圧を低めに設定していた。この場合、特に使用初期においては無駄な消費電力が発生することは、上述の通りである。
【００６４】
これに対して、本実施の形態では、図１５に示したように輝度と電流がほぼ同じ挙動を示すことを利用し、可変電圧源８で有機ＥＬ素子１１のカソード電圧を変化させるとともに、そのときのカソード電流を電流検出回路２３で検出し、画品位に影響を与えない電流値を検出することによって、最適なカソード電圧を可変電圧源８へフィードバックすることもできる。
【００６５】
これにより、有機ＥＬ素子１１の経時変化に関係なく、常に最適なカソード電圧を設定できるようになり、消費電力を最小限に抑えることが可能となる。このような処理は、例えば起動時の僅かな時間を利用して行うことができる。
【００６６】
［第３の実施の形態］
図１８は本発明の第３の実施の形態を示している。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００６７】
本実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画素回路１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ毎に、有機ＥＬ素子のカソードに接続されるカソード線９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを各々独立させた構成を備えている。図１６に示したように、各色に応じて最適なカソード電圧が異なり、例えば青色Ｂに対して赤色Ｒのカソード電圧を大きく設定することができる。このように、カソード線を各色毎に独立して設けることにより、各色で最適なカソード電圧を設定することが可能となり、消費電力の低減効率を高めることができる。
【００６８】
なお、各色のカソード電圧の設定は、単一の可変電圧源８を用いて行っても良いし、各色毎に専用の可変電圧源を設置してもよい。また、各色共通にカソード線を接続し、青色Ｂを基準としてカソード電圧の設定を行うことも可能であるが、各色毎にカソード線を設ける本実施の形態の方が、より消費電力低減効果を高くすることができる。
【００６９】
［第４の実施の形態］
更に、図１９は本発明の第４の実施の形態を示している。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００７０】
上述の各実施の形態では、電流供給線（電源電圧）ＶＤＤと有機ＥＬ素子１１のカソード電圧Ｖｃとの間の電位差を減少させる電位差調整手段として、カソード電圧Ｖｃの調整機能を有する可変電圧源８を例に挙げて説明したが、本実施の形態では、電位差調整手段として、電流供給線の電源電圧を調整する機能を有し、この電源電圧が低くなる方向に調整することにより、ＶＤＤ−Ｖｃ間電位差を減少させるようにしている。
【００７１】
図１９の例では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画素回路１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに接続される電流供給線１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを各色毎に独立して設け、各電流供給線１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ毎に独立して電源電圧ＶＤＤを可変とするようにしている。このような構成によっても、上述の各実施の形態と同様な作用効果を得ることができ、有機ＥＬ表示部２の低消費電力化を図ることが可能となる。
【００７２】
なお、図１９の例では各画素回路１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおけるカソード線９を共通としたが、上述の第３の実施の形態のように、各色の画素回路毎に、カソード線を独立して設けることも勿論可能であり、これにより、更に消費電力低減効果を高めることができる。
【００７３】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００７４】
例えば以上の実施の形態では、有機ＥＬ表示部２を構成する画素回路１０Ａ（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）として、輝度情報の書込みをデータ線の電圧制御で行う電圧書込み型の画素回路を例に挙げて説明したが、これ以外にも、輝度情報の書込みをデータ線の電流制御で行う電流書込み型の画素回路を用いることも可能である。また、有機ＥＬ素子１１の発光輝度をパルス制御で行う方式の画素回路にも本発明は適用可能である。
【００７５】
また、以上の各実施の形態では、電源電圧ＶＤＤとカソード電圧Ｖｃとの間の電位差を減少させる基準として、駆動トランジスタ１４の飽和領域上に動作点（アノード電圧）が位置する範囲内で調整するようにしたが、別の表現として、図１３において相対輝度の立ち下がり点（ニーポイント）までカソード電圧Ｖｃを高める制御を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置１の概略構成図である。
【図２】有機ＥＬ表示部２の概略構成図である。
【図３】画素回路１０Ａの回路図である。
【図４】有機ＥＬ素子１１の駆動電圧と駆動電流との関係を説明する図である。
【図５】有機ＥＬ素子１１の駆動電流と発光輝度との関係を説明する図である。
【図６】駆動トランジスタ１４の電流−電圧特性を説明する図である。
【図７】駆動トランジスタ１４のＶｇｓと駆動電流Ｉとの関係を説明する図である。
【図８】駆動トランジスタ１４の電流−電圧特性と、有機ＥＬ素子のカソード電圧−電流特性とを合わせて示した図である。
【図９】有機ＥＬ素子の駆動時間と相対輝度との関係を説明する図である。
【図１０】有機ＥＬ素子１１の駆動時間と駆動電圧との関係を説明する図である。
【図１１】データ電位Ｖｓｉｇと画面輝度との関係を説明する図である。
【図１２】各階調度毎のカソード電圧に対する画面輝度の変化を示すする図である。
【図１３】カソード電圧に対する各階調度の相対輝度の変化を示す図である。
【図１４】カソード電圧に対する画面輝度及び総電流量の変化を示す図である。
【図１５】カソード電圧に対する画面相対輝度及び相対電流の変化を示す図である。
【図１６】カソード電圧に対するＲ，Ｇ，Ｂ各発光素子の相対輝度の変化を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態による有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置２１の概略構成図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態を示す画素回路図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態を示す画素回路図である。
【符号の説明】
【００７７】
１，２１…有機ＥＬアクティブマトリクス型表示装置、２…有機ＥＬ表示部、３…水平駆動回路、４…書込走査駆動回路、５…制御回路、６…ピーク検出回路、７…信号処理回路、８…可変電圧源、９…カソード線、１０…画素、１０Ａ…画素回路、１１…有機ＥＬ素子、１２…電流供給線、１３…書込走査トランジスタ、１４…駆動トランジスタ、１５…保持容量、２２…バイアス抵抗、２３…電流検出回路、２４…信号増幅回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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