(57)【要約】【課題】データ電圧範囲を変えて明るさを調節すると、データ電圧を生成する回路に広い出力範囲が要求され、消費電力や耐圧を大きくしなければならない。【解決手段】電流が流れることによって発光する発光素子と、ソースが電源に接続され、ドレインから前記発光素子に電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのゲートに一端が接続された容量と、前記トランジスタのゲートに切り離し可能に接続され、前記トランジスタのゲート電圧を初期電圧に設定するゲート電圧設定回路と、前記容量の他端に接続され、前記容量の他端の電圧を、画像情報に対応したデータ電圧と画像情報によらない一定の参照電圧のいずれかに設定する容量端電圧設定回路と、を備えた表示装置であって、前記初期電圧、又は前記参照電圧を変化させることにより、前記発光素子に流れる電流が前記データ電圧に依存して変動する範囲が調整されることを特徴とする表示装置。【選択図】図３
2011013256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れることによって発光する発光素子と、
ソースが電源に接続され、ドレインが前記発光素子に電流を供給するトランジスタと、
前記トランジスタのゲートに一端が接続された容量と、
前記トランジスタのゲートに切り離し可能に接続され、前記トランジスタのゲートを初期電圧に設定するゲート電圧設定回路と、
前記容量の他端に接続され、前記容量の他端の電圧を、画像情報に対応したデータ電圧と画像情報によらない一定の参照電圧のいずれかに設定する容量端電圧設定回路と、
を備え、
前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲート電圧を前記初期電圧に設定するのにあわせて、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を、前記データ電圧および前記参照電圧のうちのいずれか一方に設定し、
前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲートから切り離された状態で、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を、前記設定された一方の電圧からもう一方の電圧に切り替えることにより、前記トランジスタのゲート電圧が前記データ電圧に依存する書き込み電圧に設定され、
前記書き込み電圧によって定まる電流が、前記トランジスタのドレインから前記発光素子に流れて前記発光素子を発光させる表示装置であって、
前記初期電圧、または前記参照電圧を変化させることにより、前記発光素子に流れる電流が前記データ電圧に依存して変動する範囲を調整する調整手段を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ゲート電圧設定回路が、前記トランジスタのドレインから前記発光素子に供給される電流を遮断する手段と、前記トランジスタのゲート−ドレイン間を短絡する短絡スイッチとを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記調整手段が、前記短絡スイッチによる前記ゲート−ドレイン間の短絡を終了するタイミングを変化させることにより、前記初期電圧を変化させることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記調整手段が、前記参照電圧を変化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５】
前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲート電圧を前記初期電圧に設定している間に、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を前記データ電圧に設定し、前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲートから切り離された後に、前記容量端電圧設定回路が前記容量の他端の電圧を前記参照電圧に切り替えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲート電圧を前記初期電圧に設定している間に、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を前記参照電圧に設定し、前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲートから切り離された後に、前記容量端電圧設定回路が前記容量の他端の電圧を前記データ電圧に切り替えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
電流が流れることによって発光する発光素子と、
ソースが電源に接続され、ドレインから前記発光素子に電流を供給するトランジスタと、
前記トランジスタのゲートに一端が接続された容量と、
前記トランジスタのゲートに切り離し可能に接続され、前記トランジスタのゲート電圧を初期電圧に設定するゲート電圧設定回路と、
前記容量の他端に接続され、前記容量の他端の電圧を、画像情報に対応したデータ電圧と画像情報によらない一定の参照電圧のいずれかに設定する容量端電圧設定回路と、
を備えた表示装置の駆動方法であって、
（１）前記ゲート電圧設定回路が、前記トランジスタのゲート電圧を前記初期電圧に設定する工程と、
（２）前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を前記データ電圧および前記参照電圧のうちのいずれか一方に設定する工程と、
（３）前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲートから切り離された状態で、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を前記（２）で設定された一方の電圧からもう一方の電圧に切り替える工程と、
（４）前記トランジスタのドレインから前記発光素子に流れて前記発光素子を発光させる工程と、
（５）前記初期電圧、または前記参照電圧を変化させる工程と
を有する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、自発光型素子、特に有機ＥＬ素子をマトリクス状に配置した表示装置とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ等に代表される自発光型の表示装置は、自発光素子からなる複数の画素を基板上にマトリクス状に配置して構成される。自発光型表示装置の駆動回路において、各画素に正確に階調をかけるためには、各画素の自発光素子に流す電流量、又は電圧を正確に制御しなければならない。一般に、自発光型の表示装置は、画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子（アクティブ素子、以下ＴＦＴとして説明する）を備えたアクティブマトリクス構成を有している。
【０００３】
このようなアクティブマトリクス構成の表示装置においては、表示画像の平均輝度に応じて表示素子に印加する電流又は電圧を制御し、表示装置の表示品位を向上させる技術が知られている。その１つとして、特許文献１には、表示画像の平均輝度に応じてガンマ参照電圧を段階的に変化させることによって、表示輝度を全体的に変化させ、自発光素子とその駆動用ＴＦＴに与えるダメージを減少させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０１５５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の表示装置は、ガンマ参照電圧に基づいて変換されたアナログデータ電圧をデータ駆動部から出力し、データ線にプログラムしているため、有機ＥＬ素子の最大輝度を上昇させる場合、アナログデータ電圧も上昇する。その結果、アナログデータ電圧の振幅が大きくなり、アナログデータ電圧を出力するブロックの消費電力、特に電圧出力アンプ部での消費電力が増加するという課題がある。さらに、アナログデータ電圧の振幅が大きくなると、データ駆動部の電圧耐圧も高耐圧プロセスにする必要があり、コスト増加につながる。
【０００６】
本発明は、データ線電圧駆動部の電圧振幅を大きくせずに発光素子の最大輝度を上昇させる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、電流が流れることによって発光する発光素子と、
ソースが電源に接続され、ドレインが前記発光素子に電流を供給するトランジスタと、
前記トランジスタのゲートに一端が接続された容量と、
前記トランジスタのゲートに切り離し可能に接続され、前記トランジスタのゲートを初期電圧に設定するゲート電圧設定回路と、
前記容量の他端に接続され、前記容量の他端の電圧を、画像情報に対応したデータ電圧と画像情報によらない一定の参照電圧のいずれかに設定する容量端電圧設定回路と、
を備え、
前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲート電圧を前記初期電圧に設定するのにあわせて、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を、前記データ電圧および前記参照電圧のうちのいずれか一方に設定し、
前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲートから切り離された状態で、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を、前記設定された一方の電圧からもう一方の電圧に切り替えることにより、前記トランジスタのゲート電圧が前記データ電圧に依存する書き込み電圧に設定され、
前記書き込み電圧によって定まる電流が、前記トランジスタのドレインから前記発光素子に流れて前記発光素子を発光させる表示装置であって、
前記初期電圧、または前記参照電圧を変化させることにより、前記発光素子に流れる電流が前記データ電圧に依存して変動する範囲を調整する調整手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、電流が流れることによって発光する発光素子と、
ソースが電源に接続され、ドレインから前記発光素子に電流を供給するトランジスタと、
前記トランジスタのゲートに一端が接続された容量と、
前記トランジスタのゲートに切り離し可能に接続され、前記トランジスタのゲート電圧を初期電圧に設定するゲート電圧設定回路と、
前記容量の他端に接続され、前記容量の他端の電圧を、画像情報に対応したデータ電圧と画像情報によらない一定の参照電圧のいずれかに設定する容量端電圧設定回路と、
を備えた表示装置の駆動方法であって、
（１）前記ゲート電圧設定回路が、前記トランジスタのゲート電圧を前記初期電圧に設定する工程と、
（２）前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を前記データ電圧および前記参照電圧のうちのいずれか一方に設定する工程と、
（３）前記ゲート電圧設定回路が前記トランジスタのゲートから切り離された状態で、前記容量端電圧設定回路が、前記容量の他端の電圧を前記（２）で設定された一方の電圧からもう一方の電圧に切り替える工程と、
（４）前記トランジスタのドレインから前記発光素子に流れて前記発光素子を発光させる工程と、
（５）前記初期電圧、または前記参照電圧を変化させる工程と
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、階調表示データを供給するデータ線の電圧の出力振幅を大きくすることなく、発光素子の最大輝度を上昇させることができ、データ線の電圧出力部の消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る表示装置の構成図である。
【図２】実施例１の画素回路図である。
【図３】実施例１の動作を説明する説明図である。
【図４】実施例１における（データ電圧−参照電圧）と電流の関係を示す図である。
【図５】実施例２の画素回路図である。
【図６】実施例２の動作を説明する説明図である。
【図７】実施例４の画素回路図である。
【図８】実施例４の画素回路の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明について、以下では、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置を例に挙げて説明するが、本発明に係る表示装置は、これに限定されるものではなく、自発光素子の発光を制御しうる装置であれば、好ましく適用される。
【００１２】
図１は、本発明に係る表示装置の一例であり、表示装置の全体構成を示している。図１の表示装置は、画素１をｍ行×ｎ列（ｍ、ｎは自然数）の２次元状に配列した画像表示部（以下、「表示領域」ということもある。）を備えている。画素１は、ＲＧＢ原色数の有機ＥＬ素子と、有機ＥＬ素子に電流を供給するための画素回路２（図２）とを含む。画素回路２にはＴＦＴが用いられる。
【００１３】
図１の表示装置は、表示領域の周辺に画素回路２の動作を制御するための行制御回路３と、画素回路２に映像信号に応じた階調表示データを供給するための列制御回路４を備えている。
【００１４】
行制御回路３からは、画素回路２の動作を制御する３本の制御信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が、１からｍの各行に対して出力される。制御信号の本数は画素回路の構成に応じて決まり、ここでは３本であるが、以下に説明する具体例では１本や２本の場合もある。
【００１５】
列制御回路４は、表示される画像に対応した画像信号が入力され、階調表示データであるデータ電圧Ｖｄａｔａが出力される。出力されたデータ電圧Ｖｄａｔａは、データ線８を介して各列の画素回路２に入力される。
【００１６】
以下、画素回路の具体例を示し、本発明に係る表示装置とその駆動方法について説明する。
【００１７】
本発明に係る表示装置の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００１８】
図２は、本発明に係る有機ＥＬ素子を含む表示装置に用いられる画素回路２の一例である。図１と同じ部分には同じ符号を付した。
【００１９】
画素回路２は、有機ＥＬ素子ＥＬ、階調表示信号に応じた電流を有機ＥＬ素子ＥＬへ供給する電流供給回路部２１、電流供給回路部２１に制御信号Ｐ１−Ｐ３を伝える制御線５−７を有する。その他、データ電圧と参照電圧をそれぞれ伝えるデータ線８と参照電圧線９、および電力供給配線Ｖｃｃを有する。
【００２０】
電流供給回路部２１は、階調表示信号に応じた電流を生成する駆動トランジスタＴＲと、階調表示信号を保持し、駆動トランジスタＴＲのゲートに伝達するための容量Ｃと、を有する。その他、駆動トランジスタＴＲのゲートに接続され、ゲート電圧を設定するためのゲート電圧設定回路２２を有する。
【００２１】
ゲート電圧設定回路２２は、制御線６の制御信号Ｐ２によってスイッチＳＷ１がオンになっている期間に、駆動トランジスタＴＲのゲート電圧を初期値Ｖｇ１に設定する。ゲート電圧設定回路２２はスイッチＳＷ１をオフにすることにより駆動トランジスタＴＲのゲートと切断可能であって、切断によってゲートをハイインピーダンス状態にする。図２のゲート電圧設定回路２２は、Ｖｇ１の定電圧源とスイッチＳＷ１とで構成される。次の実施例２では、スイッチＳＷ１が駆動トランジスタのゲートとドレインとを短絡するスイッチであるようなゲート電圧設定回路２２が用いられている。
【００２２】
駆動トランジスタＴＲのソースは電源Ｖｃｃに接続され、ドレインは有機ＥＬ素子ＥＬに接続されている。本実施例では、駆動トランジスタＴＲとしてＮ型トランジスタ（以下、ＮＭＯＳという。）を使用している。Ｐ型トランジスタ（以下、ＰＭＯＳという。）を用いることもできる。
【００２３】
なお、トランジスタのソースは、ゲートに対する電圧がそのトランジスタの導通状態を決めるほうの端子、ドレインはソースと反対側の端子である。駆動トランジスタがＮＭＯＳの場合はドレインは電流が流れ込む端子、ＰＭＯＳの場合は電流が流れ出る端子となる。ドレインは、駆動トランジスタがＮＭＯＳの場合は有機ＥＬ素子のカソードに接続され、ＰＭＯＳの場合はアノードに接続されることになる。
【００２４】
容量Ｃは、一端に駆動トランジスタＴＲのゲートが接続され、他端にスイッチＳＷ２、ＳＷ３が接続され、これらのスイッチの切り換えによって参照電圧線９またはデータ線８が接続される。参照電圧線９及びデータ線８は、スイッチＳＷ２，ＳＷ３で切替えて容量Ｃのゲートに接続された端子とは反対側の端子（以下、データ線側端子と言う）の電圧を設定する。参照電圧線９とデータ線８と切り替えスイッチＳＷ２，ＳＷ３とは、容量Ｃのデータ線側の端子電圧を設定する回路手段２３を構成する。以下これを容量端電圧設定回路２３と言う。
【００２５】
電流供給回路部２１には、参照電圧Ｖｒｅｆを入力する参照電圧線９、データ電圧Ｖｄａｔａを入力するデータ線８、データ線８を容量Ｃに接続するスイッチＳＷ３をオンオフ制御する制御信号Ｐ１を伝える制御線５が接続されている。さらに、ゲート電圧設定回路２２をゲートに接続するスイッチＳＷ１と、参照電圧線９を容量Ｃに接続するスイッチＳＷ２とを同時にオンオフ制御する制御信号Ｐ２を伝えるための制御線６が接続されている。その他、有機ＥＬ素子への電流供給路を導通または遮断するスイッチＳＷ４を制御する制御信号Ｐ３を伝えるための制御線７が接続されている。
【００２６】
容量端電圧設定回路２３には、図２には示されていない各信号生成回路（電圧Ｖｒｅｆを生成し参照電圧線に与える回路や、データ電圧を生成しデータ線に与える列制御回路４など）が含まれていてもよい。
【００２７】
データ線８と参照電圧線９は、本実施例では別々に設けてあるが、１本の配線にして、タイミングを別けて、参照信号Ｖｒｅｆとデータ信号Ｖｄａｔａとが印加されるようにしてもよい。その場合は、列制御回路４が参照電圧も発生する。
【００２８】
図２ではＮＭＯＳの駆動トランジスタを用いているため、低電圧電源配線ＧＮＤが駆動トランジスタＴＲのソースに接続され、高電圧電源配線Ｖｃｃが有機ＥＬ素子ＥＬのアノードに接続されている。駆動トランジスタがＰＭＯＳの場合、高電圧電源配線は駆動トランジスタのソースに接続され、低電圧電源配線が有機ＥＬ素子のカソードに接続される。
【００２９】
図２の画素回路２の動作を説明するために、参照電圧Ｖｒｅｆ、データ電圧Ｖｄａｔａ、駆動トランジスタの初期のゲート電圧Ｖｇ１、駆動時のゲート電圧の関係を図３に示した。
【００３０】
図３は、（ａ）通常モードと（ｂ）高輝度モードにおける、データ線側容量端子の電位とゲート電位の初期値（白い棒グラフ）およびその後の変動（黒い棒グラフ）を示す図である。以下、電圧は、駆動トランジスタのソースの電位を０として、そこからの電位差を言うものとする。駆動トランジスタがＮＭＯＳの場合は、ソースは最低電位にあるから、図３の縦軸は正の値を持つ。駆動トランジスタがＰＭＯＳの場合は、ソース電位が最高電位であるから、図３の縦軸は負の値になる。以下、ＮＭＯＳとして説明する。
【００３１】
Ｖｒｅｆは参照電圧である。データ電圧Ｖｄａｔａは、データ線に印加される電圧であり、図３に示すように一定の範囲にある。データ電圧Ｖｄａｔａは表示すべき画像情報に依存した電圧である。
【００３２】
データ電圧Ｖｄａｔａは、最小のときに有機ＥＬ素子へ供給する電流が十分小さくなって黒状態が表現でき、最大のときに有機ＥＬ素子へ供給する電流が十分大きくなって白状態が表現できるような電圧範囲に設定する。（ＰＭＯＳの場合はデータ電圧の最小が白状態、最大が黒状態となる。）
まず、図３（ａ）の通常モードの動作を説明する。
【００３３】
有機ＥＬ素子ＥＬを発光させるのに先立ち、ゲート電圧設定回路２２により、駆動トランジスタＴＲのゲートに初期電圧Ｖｇ１を設定する。
【００３４】
初期電圧Ｖｇ１は、駆動トランジスタＴＲのドレイン電流が限りなくゼロに近いときのゲート電圧、すなわち駆動トランジスタが導通状態から非導通状態に移る境界のゲート電圧（以下、閾値電圧Ｖｔｈという）になるように設定することができる。これについて詳しくは下の実施例４で説明する。これにより、閾値電圧が駆動トランジスタＴＲによって異なっていても、閾値電圧の不均一によらない電流を有機ＥＬ素子ＥＬに供給することができる。この場合、ゲート電圧設定回路２２は、駆動トランジスタＴＲのドレインから有機ＥＬ素子ＥＬに供給される電流を遮断する手段と、駆動トランジスタＴＲのゲート−ドレイン間を短絡するスイッチＳＷ１とを含んでいてもよい。その他、短絡スイッチの開閉をコントロールする制御信号を発生する行制御回路３などを含んでいてもよい。
【００３５】
しかし、本発明においては、ゲートに設定される初期電圧Ｖｇ１は必ずしも閾値電圧である必要はなく、高電圧電源配線の電圧Ｖｃｃや、低電圧電源配線の電圧ＧＮＤ、それ以外のある電圧など、設定可能な任意の電圧であって良い。また、初期電圧Ｖｇ１を設定するのに際して、必ず駆動トランジスタＴＲから有機ＥＬ素子ＥＬへの電流を遮断すると言うものでもない。
【００３６】
前記ゲート初期電圧Ｖｇ１を設定している期間に、容量端電圧設定回路２３のスイッチＳＷ２もオン（ＳＷ３はオフ）になって、容量Ｃのデータ線側の端子を参照電圧Ｖｒｅｆに設定する。この結果、容量Ｃの両端電圧は、Ｖｇ１−Ｖｒｅｆになる。
【００３７】
ゲート初期電圧Ｖｇ１、容量Ｃのデータ線側端子電圧Ｖｒｅｆをそれぞれ設定し終わった後、ゲート電圧設定回路２２のスイッチＳＷ１を切断する。駆動トランジスタＴＲのゲートは高インピーダンス状態となり、ゲート電圧は変動可能な状態になる。また、容量Ｃ１への電荷の流入出がなくなるので、端子間電圧がＶｇ１−Ｖｒｅｆに固定される。図３では、この電圧をΔＶで示してある。
【００３８】
続いて、容量端電圧設定回路２３のスイッチＳＷ２をオン、ＳＷ３をオフにしてデータ線８側に接続し、容量Ｃのデータ線側の端子をデータ電圧Ｖｄａｔａに設定する。図３では、片方向の矢印でこの切り換え動作を表している。
【００３９】
容量Ｃのデータ線側の端子電圧がＶｒｅｆからＶｄａｔａに変化することで、容量Ｃのゲート側の端子電圧、すなわち駆動トランジスタＴＲのゲート電圧も変化する。容量Ｃの両端電圧がＶｇ１−Ｖｒｅｆに固定されているから、ゲート電圧は、容量Ｃのデータ線側の電極の電圧の変化に追随し、Ｖｇ１−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａになる。
【００４０】
ゲート電圧が上のように変化した後、制御信号が他の画素回路の制御に移り、ゲート電圧設定回路２２のスイッチと、容量端電圧設定回路２３の２つのスイッチはすべてオフになる。上の動作で最終的に決められた駆動トランジスタＴＲのゲート−ソース間電圧Ｖｇ１−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａ（これを書き込み電圧という）は、容量Ｃ２に保持され、その後の発光期間において、この電圧に対応した駆動電流が有機ＥＬ素子ＥＬへ供給される。
【００４１】
次に、高輝度モードについて説明する。
【００４２】
図３（ｂ）は、高輝度モードでの設定電圧および動作電圧をあらわしている。図３（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子の輝度レベルを上げる場合、すなわち高輝度モードを選択するときは、参照電圧Ｖｒｅｆを通常モードよりも低くする。
【００４３】
参照電圧が通常モードよりも低いので、データ電圧が最大電圧のときも最小電圧のときも、ゲートの書き込み電圧Ｖｇ１−Ｖｒｅｆ＋Ｖｄａｔａが通常モードよりも高くなる。故に、データ電圧範囲が通常モードと同じであるにも関らず、有機ＥＬ素子へ供給される電流量が通常モードよりも大きくなる。
【００４４】
図４は、画素回路２の電流供給回路部２１における、書き込み電圧のうちの供給電流を決める部分Ｖｄａｔａ−Ｖｒｅｆの電圧と、有機ＥＬ素子へ供給される電流Ｉの関係の一例を示した図である。前者は、参照電圧線９とデータ線８によりそれぞれ供給される電圧の差分Ｖｄａｔａ−Ｖｒｅｆに他ならない。この電圧の範囲は、通常モードと高輝度モードで参照電圧の違い分だけ異なっている。データ電圧の振幅の範囲は、通常モードと高輝度モードで等しい。図４から分かるように、高輝度モードでは、通常モードに比べて、動作範囲全体の電流が大きくなるようにシフトしている。
【００４５】
通常モードと高輝度モードにおける有機ＥＬ素子の輝度については、以下の関係が成り立つ。
（高輝度モードでの階調表示データ最大時の有機ＥＬ素子に流れる電流）＞（通常モードでの階調表示データ最大時の有機ＥＬ素子に流れる電流）、
かつ、（高輝度モードでの階調表示データ最小時の有機ＥＬ素子に流れる電流）＞（通常モードでの階調表示データ最小時の有機ＥＬ素子に流れる電流）。
【００４６】
したがって、通常モードでの階調表示データ最大時の輝度と階調表示データ最小時の輝度の比は、高輝度モードでの階調表示データ最大時の輝度と階調表示データ最小時の輝度の比よりも大きい。すなわち、高輝度モードでは輝度が全体に高くなるが、コントラストは低くなる。
【００４７】
図３及び図４では、高輝度モードと通常モードの２種類を例としたが、参照電圧を連続的に変更することにより、高輝度モードと通常モード以外に中間の輝度調整も可能である。
【００４８】
良好な表示が得られる有機ＥＬ素子のコントラスト（最大輝度と最小輝度の輝度比）は、好ましくは５００以上である。
【００４９】
参照電圧は、データ電圧の最小値から最大値の範囲内で設定できるようにすることが好ましい。データ電圧と参照電圧が同一のデータ電圧出力部から出力される場合、データ電圧出力部の電圧振幅を大きくせずに、データ電圧出力部の消費電力を抑制するという本発明の効果が、より効果的に得られるためである。
【００５０】
通常モードと高輝度モードとの切り換えは、表示装置に使用者が選べるようになっている。表示装置の１箇所に高輝度モード切り替えスイッチを備え、使用者がそのスイッチを高輝度モードに切替えると、表示装置のコントローラ（不図示）、または列制御回路４が参照電圧Ｖｒｅｆを低いほうに調整して参照電圧線９に出力する。
【００５１】
駆動トランジスタがＰＭＯＳの場合は、高電圧電源配線及び有機ＥＬ素子と駆動トランジスタとの接続が図２と逆になること以外は、ＮＭＯＳの場合と同様である。
【００５２】
以上のように、データ電圧Ｖｄａｔａの振幅は変更せず、参照電圧Ｖｒｅｆの変更により通常モードと高輝度モードを切り替える。高輝度モードでは最大輝度が上昇するだけでなく最小輝度も上昇するが、コントラストが良好な表示の範囲内であれば問題はない。列制御回路４内のデータ電圧生成回路（不図示）の出力振幅を大きくする必要がないので消費電力を抑制できる。耐圧の小さい通常の回路を得るためのプロセスが使えるので、製造コストの上昇を防ぐことができる。
【実施例２】
【００５３】
図５は、本発明に係る表示装置の画素回路２の別の例であり、図２の画素回路２において、参照電圧線９とデータ線８を１本の配線８で兼用したものである。容量Ｃは、駆動トランジスタＴＲのゲートとデータ線８との間に接続される。図５の回路では、制御信号Ｐ１、スイッチＳＷ２、ＳＷ３がない。容量端電圧設定回路２３は、この場合、容量Ｃとデータ線８を結ぶ結線と、データ線８と、データ線８にデータ電圧および参照電圧を供給する回路（図１の列制御回路４）とからなる。
【００５４】
本実施例では、駆動トランジスタとしてＰＭＯＳを使用しているが、ＮＭＯＳを使用しても良い。その他の図２の画素回路２と同じ機能を持つものは同じ名称を用いている。
【００５５】
制御線は、ゲート電圧設定回路２２のスイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｐ２を伝える制御線６と、ＥＬへの電流を遮断するスイッチＳＷ４の制御信号Ｐ３を伝える制御線７の２本である。
【００５６】
図５の画素回路２の動作について、図３と同様の図６を用いて説明する。図５の画素回路２は、駆動トランジスタＴＲにＰＭＯＳを用いている。駆動トランジスタＴＲのソースがＶｃｃ、有機ＥＬ素子ＥＬのカソードがＧＮＤに接続される。電圧はソース電位Ｖｃｃを基準とするから、図６の縦軸は負の電位を示し、ゲート電位が低いほどＰＭＯＳトランジスタの導通状態が深くなる。
【００５７】
まず、ゲート電圧設定回路２２により、駆動トランジスタＴＲのゲートに任意の初期電圧Ｖｇ１を設定する。初期電圧Ｖｇ１は、駆動トランジスタＴＲの閾値電圧にセットしておくことができる。その場合、ゲート電圧設定回路２２は、駆動トランジスタのゲートとドレインを短絡するスイッチＳＷ１と、ドレインと有機ＥＬ素子の間を遮断するＳＷ４で構成される。
【００５８】
しかし、初期電圧Ｖｇ１は、それ以外の電圧であってもよく、高電圧電源配線の電圧Ｖｃｃや低電圧電源配線の電圧ＧＮＤであっても良い。
【００５９】
本実施例においては、参照電圧とデータ電圧の設定順を先の実施例とは逆にする。すなわち、制御線Ｐ２により、行ごとにゲート電圧設定回路２２のスイッチＳＷ１がオンになり、ゲートの初期電圧Ｖｇ１を設定している期間、容量Ｃのデータ線側の電極にはデータ電圧Ｖｄａｔａが設定される。
【００６０】
この設定を全行にわたって行う。この間、ＳＷ４はオフである。また、１つの行が選択されている期間、他の行のＳＷ１はオフである。各行のデータ電圧によってデータ線電圧は変動するが、容量Ｃの端子間電圧は保持される。
【００６１】
全行の画素回路２の初期電圧Ｖｇ１と容量端電圧Ｖｄａｔａの設定が終了した後、ＳＷ４をオンにするとともに、列制御回路４によってデータ線の電圧が参照電圧Ｖｒｅｆに切り替えられる。これにより、駆動トランジスタＴＲのゲート電圧は、Ｖｇ１−Ｖｄａｔａ＋Ｖｒｅｆになり、それに対応した駆動電流が有機ＥＬ素子ＥＬへ供給される。
【００６２】
高輝度モードで動作させる場合は、図６（ｂ）に示すように、データ電圧Ｖｄａｔａはそのままにして、参照電圧Ｖｒｅｆを通常モードよりも低くする。データ電圧が最大電圧のときも最小電圧のときも、容量Ｃの端子間電圧Ｖｄａｔａ−Ｖｒｅｆが通常モードよりも大きいので、Ｖｇ１−Ｖｄａｔａ＋Ｖｒｅｆの電圧は通常モードよりも低くなり、有機ＥＬ素子ＥＬへ供給される電流量が大きくなる。実施例１と同様に、高輝度モードでは、通常モードに比べて、動作範囲全体の電流が大きくなるようにシフトする。
【００６３】
以上のように、図５の画素回路を用いた本実施例においても、データ線の電圧出力部の出力電圧振幅を大きくすることなく、最大輝度を上昇させることができ、データ線の電圧出力部の消費電力を抑制できる。また、本例によれば、上記の効果だけではなく、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００６４】
図１の表示装置に、表示画像の全体的な明るさを検出する表示量検出手段を設けることができる。本実施例は、表示量検出手段によって検出された結果に応じて参照電圧を決定する方式である。
【００６５】
表示画像の全体的な明るさを表す指標としての表示量とは、全画素に１００％の白を表示させたときを基準とする、階調表示データの全画素についての和で定義される。全画素が５０％の明るさのとき、表示量は０．５である。半分の画素が１００％、残りの半分の画素が０％を表示しているときも、表示量は０.５になる。表示量は平均輝度と言い換えることもできる。表示量は画像表示データから算出されるので、表示量検出手段は、列制御回路４内部またはそれに画像信号を送るコントローラ（不図示）内に設けることができる。画素回路は、実施例１または実施例２の画素回路の何れであってもよい。
【００６６】
本実施例では、表示量が一定の値以下である場合に、高輝度モードで表示するように制御する。具体的には、表示量が０.５以下のとき、画素の最大輝度が２倍になるように参照電圧を設定する。さらに、表示量が０.２５以下のとき、画素の最大輝度が４倍になるように参照電圧を設定する。このように参照電圧を制御すると、高輝度モードになっても、表示領域に流れ込む総電流量は通常モードのときと変わらない。したがって、通常モードで総電流量の上限を決めたとき、高輝度モードでもそれを超える電流は流れない。このように設定することによって、電源部に定格電流の大きな部品を用いる必要が無くなり、低コスト化につながる。さらに、配線抵抗による電源電圧の降下も、通常モードより大きくはならないので、余分なマージンを考慮せずにすむ。
【００６７】
ここで、表示画面に表示される表示量の検出は、階調表示データをホワイトバランス処理した後の階調表示データを用いて、全画素のホワイトバランス処理後の階調表示データの和を計算してから算出するのが好ましい。その際、ホワイトバランス処理した後の階調表示データの全Ｂｉｔで表示量を検出しても良いし、計算量を低減するために、ホワイトバランス処理した後の階調表示データの上位ＮＢｉｔ（Ｎは整数）で表示量を検出しても良い。
【００６８】
表示量の検出は、階調表示データをガンマ変換処理した後の階調表示データを用いて算出するのが好ましい。あるいは、ガンマ変換処理前のデータにガンマ変換処理の係数を乗じた値を用いてもよい。
【００６９】
以上のように、本発明によれば、画素に階調表示データを書き込む時に、参照電圧を変更することで容易に表示装置の有機ＥＬ素子のピーク輝度を制御できる。その際、参照電圧は階調表示データ電圧振幅の範囲内にあるので、ピーク輝度を上昇させる場合でも、データ線の電圧出力部の出力電圧振幅を抑制でき、データ線の電圧出力部の低消費電力化になる。また、本例によれば、上記の効果だけではなく、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００７０】
図７は、図１の表示装置等の本発明に係る表示装置に好適に用いられる有機ＥＬ素子を含む画素回路の一例である。
【００７１】
制御信号Ｐ１を伝達する制御線は、トランジスタＴｒ１のゲートに接続され、データ電圧Ｖｄａｔａを供給するデータ線は、トランジスタＴｒ１のソースに接続されている。オートゼロ期間を決める制御信号Ｐ２を伝達する制御線は、トランジスタＴｒ３のゲートに接続され、発光期間を制御する制御信号Ｐ３を伝達する制御線は、トランジスタＴｒ４のゲートに接続されている。＋ＶＣＣ配線は、駆動トランジスタＴｒ２のソース及び容量Ｃ１の一端に接続されている。有機ＥＬ素子のアノードは、トランジスタＴｒ４のドレインに接続され、有機ＥＬのカソードは、ＣＧＮＤ配線に接続されている。トランジスタＴｒ４のソースは、駆動トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３のドレインに接続されている。トランジスタＴｒ１のドレインは、容量Ｃ２の１つの端子に接続され、容量Ｃ２のもう１つの端子は、駆動トランジスタＴｒ２のゲート、トランジスタＴｒ３のソース、及び容量Ｃ１のＶｃｃに接続されていないほうの端子が接続されている。
【００７２】
図７において、画素回路は３つのＮＭＯＳトランジスタ（Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ４）、駆動トランジスタであるＰＭＯＳトランジスタ（Ｔｒ２）、２つの容量Ｃ１及びＣ２、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）、データ線、制御線（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を有する。さらに、画素回路は＋ＶＣＣ配線及びＧＮＤ配線を有する。
【００７３】
図７では、データ電圧Ｖｄａｔａを供給するデータ線は、参照電圧を供給する参照電圧線としての働きも兼ねている参照電圧線兼データ線である。なお、参照電圧線とデータ線を別々の配線としても良い。
【００７４】
容量Ｃ１はデータ線の信号電圧を保持するための保持容量、容量Ｃ２はデータ線の電圧信号を容量Ｃ１と駆動トランジスタＴｒ２のゲートに伝えるための結合容量である。
【００７５】
駆動トランジスタＴｒ２は、有機ＥＬ素子に電流を供給する駆動トランジスタである。図７では、駆動トランジスタＴｒ２としてＰＭＯＳを使用している。
【００７６】
トランジスタＴｒ１はデータ線と容量Ｃ２のデータ線側の電極の間を接続するスイッチとして機能する。トランジスタＴｒ３は駆動トランジスタＴｒ２のドレインとゲートの間を短絡するスイッチ、トランジスタＴｒ４は駆動トランジスタＴｒ２から有機ＥＬ素子ＥＬに流れる電流径路を遮断するスイッチである。
【００７７】
制御信号Ｐ１−Ｐ３は３つのＮＭＯＳスイッチングトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ４の動作を制御する。
【００７８】
図８は、図７の画素回路の動作を示すタイミングチャートである。
【００７９】
図８のタイミングチャートに示されているように、図７の回路は１つの行（ｉ番目の行とする）について（Ａ）プリチャージ、（Ｂ）オートゼロ、（Ｃ）サンプリング、（Ｄ）発光の４つの期間がある。
【００８０】
まず（Ａ）のプリチャージ期間で、Ｐ１−Ｐ３がすべてＨ（Ｈｉｇｈ）になる。この期間、スイッチングトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ４はすべてオンになり、駆動トランジスタＴｒ２がダイオード接続された状態で有機ＥＬ素子ＥＬに電流が流れる。またデータ線には参照電圧Ｖｒｅｆがかかっている。この結果、Ｔｒ２のゲート電圧は低いレベルにリセットされる。
【００８１】
（Ｂ）のオートゼロ期間は、Ｔｒ４がオフになるので、Ｔｒ２のドレイン電流はＴｒ３を通ってＣ１とＣ２の電荷を放電する。放電が進むにつれてＴｒ２のゲート電位が上昇し、十分長い時間の経過後にはＴｒ２が非導通状態になる。このときのＴｒ２のゲートはＶｃｃから閾値電圧Ｖｔｈだけ下がった電位になる。
【００８２】
（Ｃ）のサンプリング期間は、Ｔｒ３がオフになるとともにデータ線にデータ電圧Ｖ（ｉ）が印加される。ＶｒｅｆとＶ（ｉ）の電圧差が、容量Ｃ１とＣ２の比に応じた割合でＴｒ２のゲート電位を降下させ、降下分に応じた深さでＴｒ２が導通状態になる。サンプリング期間の終了時にＴｒ１がオフになり、この導通状態のＴｒ２のゲート電圧がＣ２の端子間電圧として保持される。
【００８３】
（Ｄ）の期間は、Ｔｒ４がオンとなり、Ｃ２に保持されたＴｒ２の導通状態に応じて、Ｔｒ２から有機ＥＬ素子ＥＬに電流が流れ、有機ＥＬ素子ＥＬが発光する。
【００８４】
このように、Ｔｒ３とＴｒ４とは、駆動トランジスタＴｒ２のゲート初期電圧を設定する機能を持っているので、実施例１のゲート電圧設定回路２２を構成する。ゲート電圧設定回路２２は、これらのスイッチを制御する制御線Ｐ２とＰ３、それらに制御信号を送る回路（図１の行制御回路３）も含んでいるとみなしてもよい。また、設定されるゲート初期電圧Ｖｇ１は、今の場合、Ｖｃｃ−Ｖｔｈである。
【００８５】
また、トランジスタＴｒ１とデータ線８と図１の列制御回路が、容量端電圧設定回路２３を構成する。
【００８６】
本実施例では、図８（ｃ）のようにオートゼロ期間を短くして、ゲート電位がＶｃｃ−Ｖｔｈに収束する前にオートゼロ期間を終了する。通常モードでは、ゲート電位がＶｃｃ−Ｖｔｈに収束するまで、あるいはその電位に近い値になるまでオートゼロ期間を維持する。高輝度モードでは、オートゼロ期間が通常モードより短いので、ゲート電位はＶｃｃ−Ｖｔｈより低い電位にとどまる。
【００８７】
ゲート初期電圧が低いと、サンプリング期間後のゲート電圧もその分だけ低くなる。したがって、ゲート初期電圧の変化は、参照電圧の変化と同じ効果を生じる。すなわち、ゲート初期電圧が下がると、データに応じて定まるゲート電圧も全体に低いレベルにシフトするので、Ｖｒｅｆを低くしたのと同じ効果を生じ、高輝度モードが実現される。
【００８８】
オートゼロ期間の調節は、表示装置のコントローラ（不図示）または行制御回路３に設けられる。表示装置の使用者が切り換えスイッチを高輝度モード側にすると、その信号がコントローラまたは行制御回路３に送られ、制御信号Ｐ２のパルス幅を短くする。
【００８９】
オートゼロ期間の長さの変更と、参照電圧の変更は独立しており、いずれか一方の調節で高輝度モードを造ることができる。しかし、オートゼロ期間の長さを変更し、かつ、参照電圧を変更することで、より大きな最大輝度の上昇効果を得ることも可能である。
【００９０】
本実施例によれば、オートゼロ期間を変更することで容易に有機ＥＬ素子の輝度を制御できる。データ電圧や参照電圧は変更する必要はない。
【符号の説明】
【００９１】
１  画素、２  画素回路、３  行制御回路、４  列制御回路、５、６、７  制御線、８  データ線、９  参照電圧線、ＥＬ  有機ＥＬ素子、２１  電流供給回路部、２２  ゲート電圧設定回路、２３  容量端電圧設定回路
【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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