(57)【要約】【課題】自発光表示装置における表示画像の平均輝度に応じて輝度を調節することにより表示品位を向上させると共に、自発光素子の温度変化や長時間の使用による経時的な画素の劣化による表示輝度の変化を抑制する。【解決手段】パルス幅変調（  ＰＷＭ）  方式によって駆動される自発光素子のアクティブマトリクス構成の表示部１４、表示制御部６、データ信号駆動回路１１、走査信号駆動回路１２、陰極電源部１７、陽極電源制御部１５を有し、表示装置１４の自発光素子を流れて発光に寄与する電流の総量を測定する電流測定部１９と平均回路１９１およびピーク検出部１９３を備え、１フレーム期間周期で増減する電流量のピークから自発光素子の温度変化および経時的な劣化によって変質した自発光素子のＩ−Ｖ特性の状態を把握し、ピーク電流量に対する平均電流量の比から表示画像の平均輝度を判別し、これらの情報に基づいて自発光素子への印加電圧を制御して輝度を調整する。【選択図】        図１
2004252216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自発光素子で構成した複数の画素をマトリクス状に配置した表示部と、前記画素に接続された信号線に表示信号を供給する信号線駆動手段と、前記画素に電流を供給する電流供給線と、前記画素に接続された走査線に前記表示信号を供給する画素を選択するための選択信号を供給する走査線駆動手段と、選択された画素の前記電流供給線に電流を供給する駆動電源手段と、外部信号源から入力される信号を前記信号線駆動手段と前記走査線駆動手段を制御する制御信号に変換する表示制御手段を備えた自発光型表示装置であって、
前記表示信号がパルス幅変調方式による階調表示であり、
前記画素に供給する電流量の１フレーム期間内の最大電流値を測定する最大電流測定手段と、
前記最大電流測定手段で測定された前記最大電流値に応じて前記自発光素子の発光輝度を制御する輝度制御手段を備えたことを特徴とする自発光型表示装置。
【請求項２】
前記画素に供給する電流量の平均値を測定する平均輝度測定手段を備え、前記輝度制御手段は、前記平均輝度測定手段で測定された平均輝度に応じて前記自発光素子の発光輝度を制御することを特徴とする請求項１に記載の自発光型表示装置。
【請求項３】
前記画素に供給する電流量の平均値と前記駆動電源手段が該画素に供給する電流量の最大値との比を測定する平均電流値対最大電流値測定手段を備え、
前記輝度制御手段は、前記平均電流値対最大電流値測定手段の測定結果に応じて前記自発光素子の発光輝度を制御することを特徴とする請求項２に記載の自発光型表示装置。
【請求項４】
前記画素は複数色毎に存在し、前記各色毎に前記駆動電源手段と前記最大電流値測定手段および前記平均輝度測定手段を有して当該色毎に発光輝度を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の自発光型表示装置。
【請求項５】
複数の自発光素子を画素としてマトリクス状に配置した表示部と表示制御手段を有し、前記画素に接続された信号線に信号電圧を供給し、前記画素に接続された走査線に表示信号を供給する画素を選択するための選択信号を供給し、前記画素に接続された電流供給線に電流を供給し、前記表示制御手段が外部信号源から入力される表示データを前記信号線駆動手段と前記走査線駆動手段を制御する制御信号に変換する自発光型表示装置の駆動方法であって、
前記画素に供給する電流量の１フレーム期間内における最大値である最大電流量と平均輝度を測定し、当該最大電流値と平均輝度に応じて前記自発光素子の発光輝度を制御することを特徴とする自発光型表示装置の駆動方法。
【請求項６】
前記平均輝度の測定が前記画素に供給する電流量の平均値である平均電流量であることを特徴とする請求項５に記載の自発光型表示装置の駆動方法。
【請求項７】
前記平均電流量と最大電流量の比を測定し、前記平均電流量と最大電流量の比に応じて発光輝度を制御することを特徴とする請求項５に記載の自発光型表示装置の駆動方法。
【請求項８】
前記画素は複数色毎に存在し、前記画素に供給する電流量を前記複数色毎に制御することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の自発光型表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記最大電流量を前記複数色毎に測定することを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の自発光型表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記平均電流量を前記複数色毎に測定することを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の自発光型表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自発光型表示装置とその駆動方法に係り、特に画素に流れる電流値の変化、温度の変化による自発光素子の特性劣化を抑制し、表示品質の向上および長寿命化を図った自発光型表示装置とその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極管に代えて絶縁基板上に複数の画素をマトリクス配列したパネル型の表示装置が実用化されている。パネル型の表示装置として液晶表示装置がすでに実用化されている。液晶表示装置は自身では発光しないため、画像を可視化するたに外光や補助光源を必要とする。これに対し、画素自身が発光する自発光型の表示装置が開発されている。自発光型の表示装置としは、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ）や電界放出型表示素子（ＦＥＤ）などが知られている。
【０００３】
有機ＥＬやＦＥＤなどの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。この種の自発光型表示装置において、表示画像の平均輝度を測定し、この平均輝度に応じて表示素子に印加する電圧を制御して表示装置の表示品位を向上させる技術が知られている（  特許文献１等参照）  。例えば、画面全体はそれほど明るくないが一部に明るい領域がある画像を表示する場合には、その一部の明るい領域の表示を通常のピーク輝度よりも明るくすれば迫力のある表示になることが知られている。また、逆に画面全体が概ね明るい領域で占められている画像を表示する場合、ピーク輝度を高めてもあまり画質は向上しない。ゆえに、平均輝度の低い画像を表示するときだけ、ピーク輝度を高め、画面内の一部の領  域の輝度を高くするよう制御することで、表示品位を向上させることができる。
【０００４】
また、平均輝度の高い画像を表示するときにはピーク輝度を落とすことになるため、本来高輝度で発光すべきであった表示装置内の多くの画素の輝度を落とすことになるため、消費電力の抑制につながる。さらに、自発光素子は高輝度で発光させるほど劣化が進行しやすいため、平均輝度の高い画像を表示するときにピーク輝度を落とすことで自発光素子の長寿命化にも貢献する。
【０００５】
ここで、有機ＥＬやＦＥＤ等の自発光素子表示装置の場合、自発光素子の発光輝度は当該素子を流れる電流量に比例するという性質があるので、表示装置全体の発光に供される電流量を測定することにより表示装置全体の平均輝度を検出することができる。
【０００６】
ところで、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、自発光素子が電流駆動であるため、各画素の自発光素子に流す電流量を正確に制御しなければならない。
【０００７】
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。以下では、自発光型の表示装置の一種である有機ＥＬ表示装置を例として説明する。この自発光型表示装置は、パネルを構成する基板上に有機ＥＬの自発光素子（ＯＬＥＤとも称する）で構成した複数の画素回路をマトリクス状に配置した表示部と、前記画素に接続された信号線に表示信号を供給する信号線駆動手段と、前記画素に電流を供給する電流供給線と、前記画素に接続された走査線に前記表示信号を供給する画素を選択するための選択信号を供給する走査線駆動手段と、選択された画素の前記電流供給線に電流を供給する駆動電源手段と、外部信号源から入力される表示データを前記信号線駆動手段と前記走査線駆動手段を制御する制御信号に変換する表示制御手段を備えている。
【０００８】
信号線駆動手段は走査線駆動手段で選択された走査線に接続した画素に階調をかけるために信号線を介して電圧信号を各画素に書きこむ。各画素はその電圧信号に応じて駆動電源手段から電流供給線を介して自発光素子に流す電流量を制御する（  「特許文献２」参照）  。正確に階調表示を行うためには、各画素は電圧信号の可変量を電流の可変量に正確に変換する必要がある。しかし、アクティブマトリクス構成の表示装置において、画素回路を構成するＴＦＴ素子を全画面にわたってバラツキ無く作製することは困難である。
【０００９】
そこで、電圧信号の可変量を電流の可変量に正確に変換するＴＦＴを必要としない自発光素子駆動装置の技術が考案された。例えば、１画素毎に、入力信号に応じたパルス幅変調（ＰＷＭ）  信号を用いて１フレーム期間中に階調をかける駆動装置が開示されている（「特許文献３〕参照）  。この駆動装置においては、画素の自発光素子に流す電流量をアナログ制御するのではなく、電流のＯＮ−ＯＦＦを制御するため、電圧信号の可変量を電流の可変量に正確に変換するＴＦＴ素子は必要ない。１フレーム期間中の自発光素子に電流が流れる時間すなわちデューティ比を制御することで階調表示を行う。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２２１９４５号公報
【特許文献２】
特開平９−３０５１３９号公報
【特許文献３】
特開２０００−２３５３７０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記の、自発光素子表示装置の発光に供される電流量（以下、発光電流と表記）を測定することで検出した表示装置の平均輝度に基づいて自発光素子に印加する電圧を制御することで、表示画像の特徴に応じた表示を行い表示装置の表示品位を向上させる方法を、ＰＷＭ信号を用いて１フレーム期間中に階調をかける駆動装置に適用した場合について以下に論ずる。ＰＷＭ信号を用いて自発光素子をオン−オフして階調表示を行う場合、自発光素子がＯＮ状態のときに、自発光素子に電源から供給される電圧が印加される。自発光素子のオン状態の時の発光輝度は、電源の電圧、自発光素子のＩ−Ｖ（  電流−電圧）  特性、Ｂ−Ｉ（  輝度−電流）  特性で決まる。有機ＥＬ素子をはじめとする自発光素子は経時的に劣化が進行し、Ｉ−Ｖ特性が変質して徐々に電流量が減少し、輝度が低下していく。
【００１２】
さらに、有機ＥＬ素子には、後述する図４に示すように温度変化によってもＩ−Ｖ特性が変質してしまうという性質がある。このため、温度が上昇すると、必要以上に輝度・電流量が上昇してしまい、消費電力の増大と劣化進行の加速の原因となる。なお、有機ＥＬ素子は温度が０°Ｃ〜  ４０°Ｃ程度の範囲内であれば、Ｂ−Ｉ特性はほとんど変化しない。
【００１３】
Ｉ−Ｖ特性の変質を補償するための制御と、入力映像信号に応じたピーク輝度制御の、二つの制御法の根本原理は同一であり、表示装置の発光電流を測定し、その電流量が大きくなれば電源電圧を落とすなどして表示輝度を下げ、逆にその電流量が小さければ電源電圧を上げるなどして表示輝度を上げるというものである。しかし、Ｉ−Ｖ特性変質の補償を行う場合と、入力映像信号の平均輝度に応じてピーク輝度の制御を行う場合では、同じ発光電流の変化量に対して、ピーク電流を増減するべき量が異なることが予想されるため、同一の装置でこれらの制御をまとめて行うことは現実的ではない。これゆえ、Ｉ−Ｖ特性の変質量と入力映像信号の平均輝度を個別に測定および評価し、これらの結果に応じて、２つの目的に対するピーク輝度制御を個別に行う必要がある。
【００１４】
本発明の目的は、温度変化および自発光素子の経時的な劣化を原因とするＩ−Ｖ特性変質の影響で増減してしまった電流量および輝度を補償すると共に、表示画像の平均輝度に応じた輝度制御を行うことにより、高品質の画像表示と長寿命化を図った自発光型表示装置とその駆動方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
発光電流量には、表示画像起因の電流量変化に自発光素子のＩ−Ｖ特性の変質による電流量変化が重畳されてしまうため、発光電流量を測定するだけでは入力映像信号の平均輝度測定を正確に行うことができない。ここで、後述する図５にＰＷＭ方式により階調表示を行う自発光素子表示装置の発光電流量の波形を示した。図５（ａ）のグラフは１フレーム期間の間に、ほぼ全画素が点燈している時刻から全画素が消燈する時刻まで徐々に画素が消燈してゆき、これにあわせて電流量も徐々に減少している。
【００１６】
ここで、ほぼ全画素が点燈する瞬間の電流量（  以下、ピーク電流値と記す）  は、映像信号によって指定される表示画像の影響を受けないため、自発光素子に印加する電圧と自発光  素子のＩ−Ｖ特性によって決定されるといえる。このピーク電流を測定することにより表示  装置内の自発光素子のＩ−Ｖ特性の状態を推定することができる。さらに、発光電流量を１フレーム期間以上の時間にわたって平均化し平均電流値を算出す  れば、測定した瞬間における自発光素子表示装置の平均輝度を推定することができる。ただし、前述のようにこの平均電流値には映像信号起因の電流変化と自発光素子のＩ−Ｖ特性変  質による電流変化が重畳されているので、入力される映像信号の平均輝度を精度よく推定することはできない。
【００１７】
そこで、この平均電流値とピーク電流値の比を算出することにより、Ｉ−Ｖ特性の変化を打ち消すことができ、映像信号の平均輝度を推定することができる。以上のように発光電流から、自発光素子のＩ−Ｖ特性情報と、映像信号の平均輝度を切り分けて算出し、これらの情報に基づいて、温度変化と画素劣化問題を含むＩ−Ｖ特性変化の  補償制御と、映像信号の平均輝度に応じた表示輝度制御を、それぞれ別個に行うことができ  る。これら２種類の制御を別個のパラメータで行うことにより制御性が増し、自発光素子の温度特性問題と画素劣化問題、さらに映像信号の平均輝度に基づいたピーク輝度制御を同時  に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、有機ＥＬ素子表示装置を例に取り説明する。図１は本発明による自発光型表示装置の第１の実施形態である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。図１において、符号１〜５は図示しない外部の信号源から入力される映像デジタル信号で、１は映像データ信号、２は垂直同期信号、３は水平同期信号、４はデータイネーブル信号、５はデータ同期クロックである。映像データ信号１は画像の各画素の濃淡値（階調）を表す信号である。
【００１９】
垂直同期信号２は１フレーム期間周期の信号で映像データ信号（表示信号）１の１フレーム分の始まりを示す。水平同期信号３は一水平周期の信号で表示データ１の１水平ライン分の始まりを示す。データイネーブル信号４は映像データ信号１が有効である期間を示す信号である。１〜４は全てデータ同期クロック５に同期して入力される。本実施形態では、映像データ信号１は、一画面分が左上端の画素から順次ラスタスキャン形式で転送されるものとして以下説明する。６は表示制御部、７は表示データ信号、８はデータ信号駆動回路制御信号、９は走査信号駆動回路制御信号、２８はＰＷＭ制御信号である。表示制御部６は表示装置全体をコントロールする部分で、外部から入力される映像デジタル信号１〜５のに応じて所定のタイミングで表示信号（データ信号）７、データ信号駆動回路制御信号８、走査信号駆動回路制御信号９、ＰＷＭ制御信号２８を出力する。１０はデータ信号駆動回路（信号線駆動回路）で、１１はデータ線（信号線）、１２は走査信号駆動回路（走査線駆動回路）で１３は走査線、１４は表示部である。
【００２０】
データ信号駆動回路１０は、データ信号駆動回路制御信号８によって制御され、信号線１１を介して表示部１４内の各画素にアナログ信号で表示データ（表示信号）を書き込む。走査信号駆動回路１２は、走査信号駆動回路制御信号９によって制御され、走査線１３を介して表示部１４に書き込み選択信号を送る。ＰＷＭ制御信号２８は、表示部１４内の画素回路のＰＷＭ回路を制御するための信号である。１５は陽極電源制御部、１６は発光電力供給線（電流供給線）、１９は電流測定部、１９０は発光電流信号（電流信号）、１９は平均回路、１９２は平均電流値信号、１９３はピーク検出部、１９４はピーク電流値信号である。陽極電源部１５は、有機Ｅ  Ｌ素子が発光するために必要な電力を発光電力供給線１６を介して表示部１４に供給する。
【００２１】
陽極電源制御部１５は平均電流値信号１９２とピーク電流値信号１９４を受信し、これら信号に応じて表示部１４内の自発光素子に印加する電圧を制御する。電流測定部１９は発光電力供給線１６を流れる電流を測定することにより、表示部１４内の有機ＥＬ素子を流れる電流の総量を測定する。電流測定部１９はその電流測定値を信号化して、発光電流信号１９０と  して平均回路１９１とピーク検出部１９３に入力する。平均回路１９１は例えばローパスフィルタなどで構成し、１フレーム周期で増減する発光電流信号１９０を平均し、平均電流値信号１９２として出力し陽極電源制御部１５に伝達する。ピーク検出部１９３は例えばサンプルホールド回路などで構成して１フレーム周期で増減する発光電流信号１９０のピーク値を１フレーム期間ごとに検出し、ピーク電流値信号１９４として出力し陽極電源制御部１５  に伝達する。１７は陰極電源部で、１８は陰極電源線である。陰極電源部１７は表示部１４内各画素の有機ＥＬ素子の陰極側に陰極電源線１８を介して接続されている。
【００２２】
図２は図１における表示部１４の画素構成を説明する要部構成図である。図２において、符号１１１は第１データ線、１１２は第２データ線であり、これらは端部でデータ信号駆動回路１０に接続されている。１３１は第１走査線、１３２は第２走査線であり、これらは端部で走査信号駆動回路１２に接続されている。画素の内部の構成を第１行第１列画素１４１にのみ示しているが、第１行第２列画素１４２、第２行第１列画素１４３、第２行第２列画素１４４についても同様の構成である。以下、第１行第１列画素１４１について説明する。
【００２３】
符号２１はスイッチングＴＦＴであり、２２はデータ記憶容量、２４は有機ＥＬ素子、２５はＰＷＭ回路、２６は点燈スイッチである。有機ＥＬ素子２４の陽極側は点燈スイッチ２６をはさんで発光電力供給線１６に接続されている。また、有機ＥＬ素子２４の陰極側は陰極電源線１８に接続されている。スイッチングＴＦＴ２１のゲートは第１走査線１３１に接続されており、ドレインは第１データ線１１１に接続されている。走査信号駆動回路１２によって、第１走査線に選択信号が出力されると、スイッチングＴＦＴ２１はオン状態になり、データ信号駆動回路１０が第１データ線１１１に出力するアナログ電圧による表示データ信号電圧がデータ記憶容量２２に記録される。データ記憶容量２２に記録された表示データ信号は、走査信号駆動回路１２によって、スイッチングＴＦＴ２１がオフされた後も保持されつづける。
【００２４】
有機ＥＬ素子２４の表示輝度は、有機ＥＬ素子２４に印加する電圧をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、１フレーム期間内における点燈時間と消灯時間の割合を変化させることで、制御される。ＰＷＭ回路２５は、ＰＷＭ制御信号２８の点燈開始パルスを受けて点燈スイッチ２６をオンにして有機ＥＬ素子２４に所定の電圧を印加し有機ＥＬ素子２４に電流が流れるようにして点燈を開始させ、ＰＷＭ制御信号２８の与えるパルスをカウントし、データ記憶容量２２に記録された電圧に応じて所定のタイミングで点燈スイッチ２６をオフにして有機ＥＬ素子２４に流れる電流を停止し有機ＥＬ素子２４を消燈させる。
【００２５】
図３は図２におけるＰＷＭ回路に入力するアナログ信号電圧と有機ＥＬ素子２４の点灯時間の説明図である。すなわち、信号線（データ信号線）１１１を通してデータ記憶容量２２に信号電圧（Ｖｓｉｇ）を記録することで階調値を指定された各画素が、点燈・消燈するタイミングを表している。各画素は時刻Ｔ０  において一斉に点燈を開始する。各画素はＰＷＭ制御信号２８のパルスを指定された階調に応じた回数カウントした時に消燈する。ここでも、階調値ｘである画素が消燈する時刻をＴｘとしている。
【００２６】
図４は有機ＥＬ素子に各種の電圧を印加したときの輝度−温度特性をグラフで示した説明図である。横軸は温度（Ｋ）、縦軸は輝度（ａ．ｕ．）で、電圧が５Ｖ、６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖでの輝度−温度特性を示す。図４に示されたように、温度が上がると発光輝度も上昇することを示している。また、温度が上昇すると有機ＥＬ素子を流れる電流量も輝度と同様に増加する。ただし、温度が変化しても有機ＥＬの輝度−電流特性はほとんど変化しないことが知られている。
【００２７】
図５は図１の有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子を流れ発光に寄与する電流の波形とその電流の平均値の説明図である。符号３０１は基準の発光電流波形、３０２は入力映像信号変化時の発光電流波形、３０３はＩ−Ｖ特性変化時の発光電流波形、３０４は入力映像信号とＩ−Ｖ特性の両方が変化したときの発光電流波形である。図５の（ａ）のグラフのうち、基準の発光電流波形３０１を仮に標準状態としたとき、３０１に対して図５（ｂ）のような平均輝度の高い画像を表示したときの発光電流波形が入力映像信号変化時の発光電流波形３０２である。
【００２８】
一方、基準の発光電流波形３０１に対して、入力映像信号は変化せず、温度変化や経時的な有機ＥＬ素子の変質等の影響で有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性が変化し輝度上昇したときの発光電流波形がＩ−Ｖ特性変化時の発光電流波形３０３である。そして、入力映像信号が入力映像信号変化時の発光電流波形３０２の場合と同じで、さらに有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性が発光電流波形３０３の場合と同じである場合の発光電流波形が、入力映像信号とＩ−Ｖ特性の両方が変化したときの発光電流波形３０４である。符号１３０１は電流波形３０１の電流量平均値、１３０２は電流波形３０２の電流量平均値、１３０３は電  流波形３０３の電流量平均値、１３０４は電流波形３０４の電流量平均値である。１３０１〜１３０４はそれぞれ３０１〜３０４の発光電流波形を少なくとも１フレーム期間の間平均化したものである。
【００２９】
まず、基準の発光電流量３０１と入力映像信号変化時の発光電流波形３０２を比較する。発光電流波形３０１は、時刻Ｔ０  からＴ６３までほぼ一定のペースで発光電流が減少していることから、このときの入力映像信号の輝度分布は階調０〜６３までほぼ一定の出現頻度であると言える。一方、発光電流波形３０２の方は、時刻Ｔ０  から少しずつ発光電流が減少し、時刻Ｔ６３の直前で発光電流量が大きく減少している。
【００３０】
このことは、１フレーム期間内で比較的長時間点燈している画素が多いということであり、入力映像信号の輝度分布は高階調側に偏っているということである。よって、電流波形３０２の電流量平均値１３０２は、電流波形３０１の電流量平均値１３０１と比較して、大きな値を取ることになる。しかし、電流波形３０１の時と電流波形３０２の時では有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性は同じであるので、表示画像によらず表示装置内のほぼ全画素が発光する瞬間である時刻Ｔ０  における電流量は、電流波形３０１も電流波形３０２も同じ値（Ｉ０  ）を示している。
【００３１】
次に、基準の発光電流量３０１とＩ−Ｖ特性変化時の発光電流波形３０３を比較する。電流波形３０３の状態のとき、Ｉ−Ｖ特性が変化しているので３０１の電流波形の時と比べて電流が流れやすくなっている。電流波形３０３のとき、時刻Ｔ０  の時の電流量は電流波形３０１のときと比べてＩ０’／Ｉ０  倍となっている。電流波形３０３の場合と電流波形３０１の場合では入力映像信号が同じであるから、電流波形３０３と電流波形３０１の各電流量は、時刻Ｔ０  から時刻Ｔ６３までこのＩ０’／Ｉ０  倍という比を保ちながら電流量が減少してゆく。よって、波形３０１の電流量平均値１３０１と電流波形３０３の電流量平均値１３０３の比もＩ０’／Ｉ０  となる。
【００３２】
さらに、入力映像信号とＩ−Ｖ特性の両方が変化したときの発光電流波形３０４とその他の電流波形について比較する。まず、時刻Ｔ０  であるとき、全部の画素が点燈状態にあるので、電流波形３０４の瞬間電流値はＩ−Ｖ特性が同じ状態である電流波形３０３と等しくなる。全画素が点燈するときの発光電流値はＩ−Ｖ特性の変化によってのみ影響を受け、入力映像信号の影響は受けない。このことから、有機ＥＬ素子をはじめとする自発光素子のＩ−Ｖ特性の変化をモニタリングするには、全画素が点燈するときの発光電流値すなわちピーク電流値を測定すればよいということが言える。
【００３３】
最後に、入力映像信号が同様である電流波形３０２と電流波形３０４の場合について比較すると、入力映像信号が同じであるにも関わらず、これら電流波形の平均値１３０２と平均値１３０４は異なる値を示す。これは有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性の相違による影響である。よって、入力映像信号の平均輝度を測定するには、有機ＥＬ素子をはじめとする自発光素子のＩ−Ｖ特性の変化の影響を受けてしまうため、平均電流値を測定するだけでは不十分であると言える。そこで、入力映像信号が同じで有機ＥＬ素子をはじめとする自発光素子のＩ−Ｖ特性が変化した場合、電流波形のピーク電流値の変化率と平均電流値の変化率が一致する。ゆえに、平均電流値とピーク電流値の比を計算すれば、Ｖ−Ｉ特性の変化分は打ち消され、入力映像信号の平均輝度を算出できる。
【００３４】
【数１】
2004252216.tif 000003
【数２】
2004252216.tif 000004
【００３５】
数１と数２は入力映像信号が同じであれば、素子の温度変化もしくは経時的な劣化などにより自発光素子のＩ−Ｖ特性が変化しても、平均電流値とピーク電流値の比は同じ値になることを示している。
【００３６】
【表１】
2004252216.tif 000005
【００３７】
表１は基準の発光電流波形に対して、自発光素子のＩ−Ｖ特性と入力映像信号の平均輝度をそれぞれ変化させたときの、発光電流波形の平均電流値、ピーク電流値、平均電流値／ピーク電流値比の３つの測定値への影響をまとめた表である。
【００３８】
【表２】
2004252216.tif 000006
表２は、発光電流波形の、平均電流値、ピーク電流値、平均電流値／ピーク電流値という３つの値を測定することで、表示装置のどのような情報を得ることができるかをまとめたものである。前述のように、平均電流値からは測定時の表示装置の平均輝度がわかるが、Ｉ−Ｖ特性の変化と表示画像の変化が重畳されてしまい個々の輝度変化要因の変化をキャッチすることができない。一方、ピーク電流値を測定すれば表示画像の影響を受けずに温度変化や経時的な自発光素子の劣化を評価することができ、平均電流値／ピーク電流値の比を測定すればＩ−Ｖ特性の変化の影響を受けずに入力映像信号の平均輝度を推定することができる。
【００３９】
図６は本発明の輝度制御の手順を説明する流れ図である。本実施例の温度変化および経時的な自発光素子劣化の劣化等を原因とする自発光素子のＩ−Ｖ特性の変化を補償するときの制御フローの一例は図６の（ａ）に示したプロセス（Ｐ−１）〜（Ｐ−４）で説明される。本実施例のＩ−Ｖ特性の変化の補償は、表示装置の発光に供される電流量からそのピークの電流値を測定し（Ｐ−１）、ピーク電流値とあらかじめ設定された所定の電流値との間で過不足を算定し（Ｐ−２）、これに基づいて自発光素子（ここでは有機ＥＬ：ＯＬＥＤ）に印加する電圧を制御して（Ｐ−２）、ピーク電流値を補正し（Ｐ−３）所定の値に保つように制御する。図６（ａ）の（Ｐ−１）〜（Ｐ−４）の制御フローはあくまで本発明の１実施例であり、ピーク電流値を測定することによりＩ−Ｖ特性の補償を行っていれば、異なる制御法（駆動方法）でも構わない。
【００４０】
また、本実施例の入力画像信号に応じた輝度制御の一例は図６の（ｂ）に示したプロセス（Ｐ−１１）〜（Ｐ−１３）で説明される。すなわち、入力画像信号の平均輝度が低いときにピーク輝度を高く、入力映像信号の平均輝度が高いときにピーク輝度を落とすような制御を行うときに用いる。まず、自発光素子表示装置の発光電流量からピーク電流値と平均電流値を測定する（Ｐ−１１）。これらの測定値から、ピーク電流値に対する平均電流値の比を算出し、上記の比に応じてピーク電流設定値を定め、自発光素子に印加する電圧を制御することによりピーク電流値を上記ピーク電流設定値に合わせる。
【００４１】
この制御において、自発光素子に印加する電圧を制御することでピーク電流値が変化してしまうが、同時に平均電流値もピーク電流値と同じ割合で変化するため、ピーク電流値と平均電流値の比は変化しない。よって、上記の自発光素子表示装置制御法は安定した制御が可能である。
【００４２】
また、図６（ａ）「Ｉ−Ｖ特性変化の補償」と「入力画像に応じた輝度制御」を同時に行う場合は、まず、Ｉ−Ｖ特性の変化に関わらずピーク電流値に対する平均電流値の比を算出し（Ｐ−１）〜（Ｐ−４）、この比に応じてピーク電流量の目標値を決定し（Ｐ−１１）〜（Ｐ−１３）、自発光素子に印加する電圧を制御してピーク電流の実測値を上記目標値に合わせるよう制御する。これにより、「Ｉ−Ｖ特性変化の補償」と「入力画像に応じた輝度制御」を同時に且つ安定的に行うことができる。
【００４３】
図７は図６に示した自発光素子表示装置の輝度制御フローを実施するための図１の陽極電源制御部１５の内部構成の一例を説明する回路図である。図７において、符号１５１は除算回路、１５２は平均電流／ピーク電流比信号、１５３は制御関数回路、１５４は目標ピーク電流値信号、１５５はコンパレータ、１５６は発振器、１５７はパワーＭＯＳ、１５８は整流ダイオード、１５９はインダクタ、１６０は平滑コンデンサである。除算回路１５１は入力される平均電流値信号１９２をピーク電流値信号１９４で除算し、平均電流／ピーク電流比信号１５２として出力する。制御関数回路１５３は、入力される平均電流／ピーク電流比信号１５２に応じて目標ピーク電流値信号１５４を出力する。コンパレータ１５５は目標ピーク電流値信号１５４とピーク電流値信号１９４を比較し、目標ピーク電流値信号のほうが高いときにはハイレベルの電圧を発振器１５６のイネーブル端子に出力し発振器１５６を動作させる。
【００４４】
一方、ピーク電流値信号１９４のほうが目標ピーク電流値信号１５４より高い場合はローレベル電圧を発振器１５６のイネーブル端子に出力し発振器１５６の動作を止める。発振器１５６は高周波の信号を出力しパワーＭＯＳ１５７のスイッチングを制御する。発振器１５６が動作しているときはパワーＭＯＳ１５７はオンとオフを繰り返し、３．３Ｖ等の低電圧な電源からインダクタ１５９を通りパワーＭＯＳ１５７を通過しグランドに流れ込む電流をＯＮ−ＯＦＦさせる。この電流のオン−オフによって、インダクタ１５９に逆起電力が生じ高電圧を発生する。ここで生じた高電圧は整流ダイオード１５８を通り、平滑コンデンサ１６０を高電圧に充電し表示装置の自発光素子の発光のための電源として発光電力供給線１６に出力される。
【００４５】
パワーＭＯＳ１５７がスイッチングを繰り返すと平滑コンデンサ１６０は充電されて、発光電力供給線１６を介して自発光素子に印加される電圧は徐々に上昇する。自発光素子に印加される電圧が上昇すると共に発光電流のピーク電流値信号１９４の値も上昇し、目標ピーク電流値１５４を超えると、コンパレータはローレベルを出力し、発振器１５６の動作を止める。発振器１５６の動作が止まるとインダクタ１５９は高電圧を発生しなくなり、自発光素子には平滑コンデンサ１６０に蓄えられた電荷が供給され、発光電力供給線１６の電圧は徐々に降下する。発光電力供給線１６の電圧が降下すると、発光電流のピーク電流値が低下するため発振器１５６が動作する。陽極電源制御回路１５は上記のように動作し、ピーク電流値信号１９４のレベルは、目標ピーク電流値１５４と常に一致するよう保たれる。制御関数回路１５３の入出力の関係を任意に設定することにより、映像データ信号の平均輝度に応じたピーク輝度制御のチューニングが可能である。そして、Ｉ−Ｖ特性の変化の影響を受けずに、制御関数回路１５３の設定通りに平均輝度に輝度制御を行うことができる。
【００４６】
本実施例においては、スイッチングレギュレータによる昇圧回路を陽極側電源に用いた制御の具体例の説明を行ったが、ピーク電流値信号１９４および平均電流／ピーク電流比信号１５２に応じて自発光素子に印加する電圧を制御するという目的においては図７の回路構成に制限されるものではない。また、図１〜７における一連の制御信号は、アナログ信号を用いてもよいし、デジタル信号を用いてもよい。
【００４７】
図８は制御関数回路１５３の入出力の関係の設定例の説明図である。横軸に平均電流／ピーク電流比を、縦軸に目標ピーク電流をとって示す。入力である平均電流／ピーク電流比信号１５２の小さいときすなわち映像データ信号１の平均輝度の低いときに目標ピーク電流値信号１５４が高くなるように、一方平均電流／ピーク電流比信号１５２の大きいときすなわち入力映像信号の平均輝度の高いときは目標ピーク電流値信号１５４が低くなるように設定する。図８のように設定することで、表示装置に入力される映像データ信号１の平均輝度が低いときにピーク輝度を高く、映像データ信号１の平均輝度が高いときにピーク輝度を低くすることができる。図８に示すグラフは、制御関数回路１５３の入出力設定の１例にすぎず、これに限定されるものではない。
【００４８】
以上、表示装置の発光に供する電流量からピーク電流値と平均電流値を測定し、表示装置のピーク輝度を制御する手法の１実施例について述べた。しかし、階調番号が０（  黒表示）  の画素は１フレーム期間の間１度も点燈しないので、図５の時刻Ｔ０  のときの電流測定値は、本当に全画素が点燈しているときの電流値との間に若干の誤差が生じる。もし、この誤差を見過ごすことのできないくらい高い精度を要求するのであれば、ＰＷＭ制御信号２８によるＰＷＭ回路２５の制御法を工夫するなどしてコントラストに影響の出ない程度に一瞬だけ階調番号が０である画素も点燈させ、そのときの電流値を測定することにより、ピーク電流値の測定精度を高めることも可能である。
【００４９】また、図１と図２において自発光素子の陽極側の電源である陽極電源制御部１５と発光電力供給線１６と電流測定部１９を１系統だけ表記しているが、複数色（例えば、赤Ｒ，緑Ｇ，青Ｂなど）に自発光素子ごとにこれらを設け、各色毎に自発光素子に印加する電圧を制御しても構わない。色毎に電源線を分けることにより、初期設定で色バランスの調整をできることの他、温度変化に起因する色バランスのズレや、自発光素子の経時的な劣化による色バランスのズレを補正することも可能である。
【００５０】
図９は本発明による自発光型表示装置の第２の実施例である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明する図１と同様のブロック図である。本発明の第２の実施例では、発光電流のピーク電流値を測定し、このピーク電流値が所定の値を保つように制御することで、自発光素子のＩ−Ｖ特性変化を原因とする輝度変化を抑制する。第２の実施例では平均輝度に応じたピーク輝度制御は行わない。以下、本発明の第２の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００５１】
図９において、符号１５００はＩ−Ｖ補償陽極電源制御部である。Ｉ−Ｖ補償陽極電源制御部１５００は、ピーク電流値信号１９４の値に応じて表示部の自発光素子に印加する電圧を制御する。その他、図１と同一符号は同一機能部分に対応し、第１の実施例の場合と同じ動作をするものとする。
【００５２】
図１０はＩ−Ｖ補償陽極電源制御部１５００の内部構成の一例を説明する回路図である。第１の実施例における陽極電源制御部１５と比べて、平均電流値信号１９２関連の演算回路がなくなったため、理想ピーク電流信号１５４は固定電圧（  デジタル制御を行う場合は固定値）  となっている。発光電流のピーク電流値の量を表すピーク電流値信号１９４は、コンパレータ１５５にて理想ピーク電流信号１５４と比較される。ピーク電流信号１９４のほうが小さい場合、コンパレータ１５５はハイレベル信号を出力し、発振器１５６を動作させる。発振器１５６が動作すると、インダクタ１５６に生じる逆起電力により、平滑コンデンサ１６０が充電され、発光電力供給線１６を介して自発光素子に印加する電圧が上昇する。
【００５３】
逆に、理想ピーク電流信号１５４よりピーク電流値信号１９４のほうが大きい場合、コンパレータ１５５はローレベル信号を出力し、発振器１５６の動作を止める。発振器１５６の動作が止まると、平滑コンデンサ１６０は充電されないため、発光電力供給線１６には平滑コンデンサ１６０に蓄えられた電荷が供給され、発光電力供給線１６を介して自発光素子に印加する電圧は降下する。本実施例により、温度変化や画素の劣化の影響でＩ−Ｖ特性が変化したとしても、ピーク電流量は常に一定に保たれ、表示装置のピーク輝度も一定に保たれる。
【００５４】
図１１は本発明による自発光型表示装置の第３の実施例である自発光型表示装置の構成例を説明する図１および図９と同様のブロック図である。本実施例では、映像データ信号１から直接平均輝度を算出する。図１１において、符号６１は平均輝度算出部、６２は映像データ信号の平均輝度、１５０１は平均輝度入力陽極電源制御部である。その他、前記各実施例と同一符号は同一機能部分に対応し、第１の実施例の場合と同じ動作をするものとする。平均輝度算出部６１は映像データ信号１からデジタル演算により映像データ信号１の平均輝度を算出し、映像データ信号の平均輝度６２として平均輝度入力陽極電源制御部１５０１に入力する。
【００５５】
図１２は図１１における平均輝度入力陽極電源制御部１５０１の構成例を説明する回路図である。以下、前記図１および図７で説明した第１の実施例と異なる部分についてのみ説明する。制御関数回路１５３は映像データ信号の平均輝度６２の入力に応じて目標ピーク電流値信号１５４を出力する。制御関数回路１５３の入出力関係は、例えば図１１のように、平均輝度の低い場合に目標ピーク電流値信号１５４の出力レベルを高くし、平均輝度の高い場合に目標ピーク電流値信号１５４の出力レベルを低くする。第１の実施例の場合と同様に、表示装置の発光に供される電流のピーク値は、目標ピーク電流値信号１５４と等しくなるように制御される。図１１、図１２において特に説明していないコンポネントは、第１の実施形態の項で説明した通り動作するものとする。
【００５６】
以上のように、本実施例の構成としたことにより、映像データ信号１から算出した平均輝度に応じて、確実にピーク輝度制御を行うことができる。また、温度変化や経時的な劣化等により自発光素子のＩ−Ｖ特性が変化したとしても、ピーク輝度制御に影響はない。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば表示装置の発光に供される電流のピーク値を測定することにより、表示装置内の自発光素子のＩ−Ｖ特性の変化をモニタリングすることができ、温度変化や画素の劣化を原因とする輝度変化を補償することができる。さらに、温度変化や画素の劣化の影響を受けることなく、表示画像の平均輝度に対するピーク輝度の制御を行うことが可能となり、温度変化および自発光素子の経時的な劣化を原因とするＩ−Ｖ特性変質の影響で増減してしまった電流量および輝度を補償すると共に、表示画像の平均輝度に応じた輝度制御を行うことで高品質の画像表示と長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自発光型表示装置の第１の実施形態である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明するブロック図である。
【図２】図１における表示部１４の画素構成を説明する要部構成図である。
【図３】図２におけるＰＷＭ回路に入力するアナログ信号電圧と有機ＥＬ素子２４の点灯時間の説明図である。
【図４】有機ＥＬ素子に各種の電圧を印加したときの輝度−温度特性をグラフで示した説明図である。
【図５】図１の有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ素子を流れ発光に寄与する電流の波形とその電流の平均値の説明図である。
【図６】本発明の輝度制御の手順を説明する流れ図である。
【図７】図６に示した自発光素子表示装置の輝度制御フローを実施するための図１の陽極電源制御部１５の内部構成の一例を説明する回路図である。
【図８】制御関数回路１５３の入出力の関係の設定例の説明図である。
【図９】本発明による自発光型表示装置の第２の実施例である有機ＥＬ素子表示装置の構成例を説明する図１と同様のブロック図である。
【図１０】Ｉ−Ｖ補償陽極電源制御部１５００の内部構成の一例を説明する回路図である。
【図１１】本発明による自発光型表示装置の第３の実施例である自発光型表示装置の構成例を説明する図１および図９と同様のブロック図である。
【図１２】図１１における平均輝度入力陽極電源制御部１５０１の構成例を説明する回路図である。
【符号の説明】１・・・・映像データ信号（表示信号）、２・・・・垂直同期信号、３・・・・水平同期信号、４・・・・データイネーブル信号、５・・・・データ同期クロック、６・・・・表示制御部、７・・・・表示データ信号、８・・・・データ信号駆動回路制御信号、９・・・・走査信号駆動回路制御信号、１０・・・・データ信号駆動回路、１１・・・・データ線（信号線）、１２・・・・走査信号駆動回路、１３・・・・走査線、１４・・・・表示部、１５・・・・陽極電源制御部、１６・・・・発光電力供給線（電流供給線）、１７・・・・陰極電源部、１８・・・・陰極電源線、１９・・・・電流測定部、２１・・・・スイッチングＴＦＴ、２２・・・・データ記憶容量、２４・・・・有機ＥＬ素子、２５・・・・ＰＷＭ回路、２６・・・・点燈スイッチ、２８・・・・ＰＷＭ制御信号、６１・・・・平均輝度算出部、６２・・・・映像データ信号の平均輝度、１１１・・・・第１データ線、１１２・・・・第２データ線、１３１・・・・第１走査線、１３２・・・・第２走査線、１４１・・・・第１行第１列画素、１４２・・・・第１行第２列画素、１４３・・・・第２行第１列画素、１４４・・・・第２行第２列画素、１５１・・・・除算回路、１５２・・・・平均電流／ピーク電流比信号、１５３・・・・制御関数回路、１５４・・・・目標ピーク電流値信号、１５５・・・・コンパレータ、１５６・・・・発振器、１５７・・・・パワーＭＯＳ、１５８・・・・整流ダイオード、１５９・・・・インダクタ、１６０・・・・平滑コンデンサ、１９０・・・・発光電流信号、１９１・・・・平均回路、１９２・・・・平均電流値信号、１９３・・・・ピーク検出部、１９４・・・・ピーク電流値信号、３０１・・・・基準の発光電流波形、３０２・・・・入力映像信号変化時の発光電流波形、３０３・・・・Ｉ−Ｖ特性変化時の発光電流波形、３０４・・・・入力映像信号とＩ−Ｖ特性の両方が変化したときの発光電流波形、１３０１・・・・波形３０１の電流量平均値、１３０２・・・・波形３０２の電流量平均値、１３０３・・・・波形３０３の電流量平均値、１３０４・・・・波形３０４の電流量平均値、１５００・・・・Ｉ−Ｖ補償陽極電源制御部、１５０１・・・・平均輝度入力陽極電源制御部。
【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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