(57)【要約】 【課題】  書き込み速度を上げることなく、階調数を増加する。【解決手段】入力映像信号に応じた多階調表示を行う表示装置において、入力映像信号の１フィールド期間をｎ個（ｎは２以上の自然数）のサブフィールド期間に分割し、入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでをｍ個（ｍは２以上の自然数）に分割にする。これにより、従来のサブフィールド方式と同様のサブフィールド数であっても、階調数を増加することができる。【選択図】      図１
2007264463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号に応じた多階調表示を行う表示装置において、
前記入力映像信号の１フィールド期間をｎ個（ｎは２以上の自然数）のサブフィールド期間に分割し、前記入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでをｍ個（ｍは２以上の自然数）に分割にすることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
入力映像信号に応じた多階調表示を行う表示装置において、
マトリクス状に配列された複数の画素と、走査ドライバと、入力映像信号を出力するデータドライバと、を備え、
各画素は、前記走査ドライバからの走査電圧が印加されて導通する書き込み用トランジスタと、該書き込み用トランジスタを介して前記データドライバからの入力映像信号を保持する保持容量と、該保持容量に保持された入力映像信号に応じて電流を供給する駆動トランジスタと、前記電流の供給を受けて発光する発光素子と、を備え、
前記入力映像信号の１フィールド期間をｎ個（ｎは２以上の自然数）のサブフィールド期間に分割し、前記入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでをｍ個（ｍは２以上の自然数）に分割することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記ｍ個に分割した前記入力映像信号は、前記基準信号レベルから前記最大信号レベルである第ｍ信号レベルに設定され、
前記基準信号レベルより大きい信号レベルの前記保持容量に保持されたときの電圧は、前記駆動トランジスタの閾値電圧以上となるように設定す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】
表示装置の所定の最大輝度をＬと設定した際、前記所定の最大輝度Ｌをｍ個に分割し、ｍ個に分割した輝度をそれぞれ（Ｌ／ｍ）×ｓ（ｓは０からｍまでの自然数）に設定し、設定した各輝度に対応した信号レベルを設定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
所定の階調を表現する際、前記ｎ個のサブフィールド期間の隣り合うサブフィールド期間の前記信号レベルの差はｍ未満となるように選択されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の多階調表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（Organic Electro Luminescence Device：以下、「有機ＥＬ素子」と略称する）を用いた有機ＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。特に、マトリクス状に配列された各画素の有機ＥＬ素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタとして、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と略称する）を備えたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置が開発されている。
【０００３】
アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ表示装置の基本的な構成は、図４に示すように、画素５２に、有機発光層によって構成される有機ＥＬ素子５０と、有機ＥＬ素子５０に対する通電を制御する駆動トランジスタＴＲ２と、走査信号線５５による走査電圧ＳＣＡＮの印加に応じて導通状態となる書込み用トランジスタＴＲ１と、この書込み用トランジスタＴＲ１が導通状態となることによって、書き込み用トランジスタＴＲ１と接続されているデータライン５６からの入力映像信号が印加されて電荷を蓄積する容量素子Ｃとが配置され、この容量素子Ｃの出力電圧が駆動トランジスタＴＲ２のゲートに印加されている。
【０００４】
先ず、ゲートライン５５に順次電圧を印加し、同一ゲートライン５５に繋がっている複数の書込み用トランジスタＴＲ１を導通状態にし、この走査に同期して各データライン５６に入力映像信号を印加する。このとき、書込み用トランジスタＴＲ１が導通状態であるので入力映像信号は容量素子Ｃに蓄積される。
【０００５】
次に、この容量素子Ｃに蓄積された入力映像信号の電荷量によって駆動トランジスタＴＲ２の動作状態が決まる。例えば、駆動トランジスタＴＲ２が入力映像信号によって能動状態になったときは、この駆動トランジスタＴＲ２を介して有機ＥＬ素子５０にその入力映像信号に応じた大きさの電流が供給される。この結果、入力映像信号に応じた明るさで有機ＥＬ素子５０が発光する。この発光状態は、１垂直走査期間に亘って保持されることになる。
【０００６】
上述のように、有機ＥＬ素子５０に入力映像信号に応じた大きさの電流を供給して、有機ＥＬ素子５０を入力映像信号に応じた明るさで点灯させる方式をアナログ駆動方式とする。
【０００７】
これに対して、有機ＥＬ素子５０には入力映像信号に応じたデューティ比を有するパルス電流を供給することによって多階調を表現する、デジタル駆動型の有機ＥＬ表示装置が提案されている。
【０００８】
デジタル駆動型の有機ＥＬ表示装置においては、図５に示すように、１画面の表示周期である１フィールド期間を複数（例えばｎ個）のサブフィールド期間ＳＦに分割し、各サブフィールド期間ＳＦは、全画素に入力映像信号の書き込みを行うアドレッシング期間ＡＰ（走査期間）と、書き込まれた入力映像信号に応じて各画素の有機ＥＬ素子５０の発光を行う発光期間ＬＰとによって構成する。
【０００９】
ここで、１つのサブフィールド期間に含まれるアドレッシング期間ＡＰは全て同じ長さ
を有しているが、発光期間ＬＰは、２のｎ乗(ｎ＝１，２，・・・ｎ)の長さに変化している。図示する例(ｎ＝６)では、１フィールド期間には６つのサブフィールド期間ＳＦ１〜ＳＦ６が含まれている。６つのアドレッシング期間ＡＰ１〜ＡＰ６は全て同じ長さを有しており、６つの発光期間ＬＰ１〜ＬＰ６はそれぞれ１，２，４，８，１６，３２の長さに設定されており、図６に示すように各発光期間のオン／オフによって０階調から６３階調までの６４階調の表現が可能となっている。ここで図６の黒丸はオフ（非発光）を表し、白丸はオン（発光）を表す。
【００１０】
上述のサブフィールド期間駆動方式においては、図４に示すように、各サブフィールド期間ＳＦにおいて、走査期間内に各画素５２を構成する書込み用トランジスタＴＲ１に走査電圧を印加して、容量素子Ｃにそのサブフィールド期間の２値データを書き込み、その後の発光期間に、駆動トランジスタＴＲ２により、有機ＥＬ素子５０に対して２値データに応じて電流を供給する。
【特許文献１】特開２００３−２４１７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７８４７８号公報
【特許文献３】特開平１０−３１２１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
現在多階調表示が望まれており、階調数を増やすためにはサブフィールド期間数を増やさなければならないため、サブフィールド期間の増加に伴いアドレッシング期間を短くする必要があった。
【００１２】
しかし、書き込み時間を短くするためには、高速で動作するデータドライバを設けなければならず、コストの増加が問題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の表示装置は入力映像信号に応じた多階調表示を行う表示装置において、
前記入力映像信号の１フィールド期間をｎ個（ｎは２以上の自然数）のサブフィールド期間に分割し、前記入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでをｍ個（ｍは２以上の自然数）に分割にすることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の表示装置は、入力映像信号に応じた多階調表示を行う表示装置において、マトリクス状に配列された複数の画素と、走査ドライバと、入力映像信号を出力するデータドライバと、を備え、各画素は、前記走査ドライバからの走査電圧が印加されて導通する書き込み用トランジスタと、該書き込み用トランジスタを介して前記データドライバからの入力映像信号を保持する保持容量と、該保持容量に保持された入力映像信号に応じて電流を供給する駆動トランジスタと、前記電流の供給を受けて発光する発光素子とを備え、前記入力映像信号の１フィールド期間をｎ個（ｎは２以上の自然数）のサブフィールド期間に分割し、前記入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでをｍ個（ｍは２以上の自然数）に分割することを特徴とする。
【００１５】
また本発明の表示装置は、前記ｍ個に分割した前記入力映像信号は、前記基準信号レベルから前記最大信号レベルである第ｍ信号レベルに設定され、前記基準信号レベルより大きい信号レベルの前記保持容量に保持されたときの電圧は、前記駆動トランジスタの閾値電圧以上となるように設定することを特徴とする。
【００１６】
また本発明の表示装置は、表示装置の所定の最大輝度をＬと設定した際、前記所定の最大輝度Ｌをｍ個に分割し、ｍ個に分割した輝度をそれぞれ（Ｌ／ｍ）×ｓ（ｓは０からｍまでの自然数）に設定し、設定した各輝度に対応した信号レベルを設定することを特徴と
する。
【００１７】
また本発明の表示装置は所定の階調を表現する際、前記ｎ個のサブフィールド期間の隣り合うサブフィールド期間の前記信号レベルの差はｍ未満となるように選択されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１フィールド期間をｎ個のサブフィールド期間に分割し、さらに、それらの各サブフィールド期間に与えられる入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでをｍ個に分割するため、従来のサブフィールド方式と同様のサブフィールド数であっても、階調数を増加することができる。
【００１９】
また、従来のサブフィールド期間方式と同様の階調数としたときでも、従来のサブフィールド期間方式よりもサブフィールド数を少なくすることができ、それによって各アドレッシング期間を長く確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について図面を参照しながら説明する。まず、本発明の基本概念について図１を参照して説明する。
【００２１】
本発明では、階調表示を行う場合、１フィールド期間をｎ個に分割して、第１サブフィールド期間ＳＦ１から第ｎサブフィールド期間ＳＦｎまでのｎ個のサブフィールド期間とする。ここで発光期間ＬＰは、２のｎ乗(ｎ＝１，２，・・・ｎ)の長さに変化している。
【００２２】
そして、更に各サブフィールド期間ＳＦに与えられる入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでをｍ個に分割して、それぞれを黒表示となる基準電圧である第０信号レベルから、最大輝度となる電圧の第ｍ信号レベルまでに設定する。
【００２３】
このように、１フィールド期間をｎ個に分割することにより階調数２ｎの階調表示をすることができ、さらに信号レベルを基準電圧である第０信号レベルから最大輝度となる電圧値の第ｍ信号レベルに設定することにより、各サブフィールド期間においてｍ通りの階調表示をすることができる。ただし、最大階調を表示する際、第１サブフィールド期間ＳＦ１が第ｍ電圧に設定されるため、最大階調表示の際はＳＦ１の第ｍ信号レベル以下の信号レベルは使用できないので、（ｍ−１）通りの階調表示は含まれない。
【００２４】
よって階調数Ａはこれらを組合すことにより、Ａ＝２ｎ×ｍ−（ｍ−１）通りの階調表示を実現できる。
【００２５】
例えば、図１に示すように、１フィールド期間を４個のサブフィールド期間ＳＦ（ｎ＝４）に分割する。そして、入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでを４個に分割する（ｍ＝４）。このように、１フィールド期間と入力映像信号を分割することで、Ａ＝２４×４−（４−１）＝６１階調の階調表示を行うことができる。
【００２６】
以上のように、従来のようにサブフィールド期間ＳＦにだけ分割する方式では、２４＝１６階調しか表現できなかったものが、本実施形態であるとおよそ４倍の階調表示をすることができる。
【００２７】
また、前述した従来のサブフィールド方式で６１階調を表現しようとする場合には、図５及び図６に示すように、少なくとも１フィールド期間を６つに分割する必要があったが、本実施形態であると１フィールド期間を４個に分割するだけで良い。
【００２８】
ここで従来のサブフィールド方式で、１フィールド期間期間を１６ｍｓｅｃとし、アドレッシング期間ＡＰと発光期間ＬＰの比率を例えば１：１とすると、１画面分の各アドレッシング期間ＡＰはおよそ１．３３ｍｓｅｃとなる。また、ゲートラインを２２０本とすると、１ラインのデータ書き込み時間は、およそ６．０５μｓｅｃが必要となる。
【００２９】
しかし、本実施例の構成では、１フィールド期間期間を１６ｍｓｅｃとし、アドレッシング期間ＡＰと発光期間ＬＰの比率を例えば１：１とすると、６１階調を実現するために１フィールド期間を４個に分割するだけでよい。それにより各アドレッシング期間ＡＰは２ｍｓｅｃと長くできる。また、ゲートラインを２２０本とすると、１水平期間分のデータ書き込み時間は、およそ９．１μｓｅｃとなり、従来の方式の書き込み時間より６６％スピードを下げることができる。
【００３０】
従って、本実施例を用いることで、従来多階調数を実現するために必要であった高速で動作するデータドライバを設ける必要はなくなり、低コストで多階調表示が実現できる。
【００３１】
次に、実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の具体的な構成について説明する。この有機ＥＬ表示装置は、図２に示すように、複数の画素をマトリクス状に配列して構成される表示領域５に、走査ドライバ３とデータドライバ４を接続して構成されている。
【００３２】
ＴＶ受信機等の映像ソースから供給される入力映像信号は、入力映像信号処理回路６へ供給されて、映像表示に必要な信号処理が施され、これによって得られるＲＧＢ３原色の入力映像信号が、有機ＥＬ表示装置２のデータドライバ４へ供給される。
【００３３】
表示領域５は、画素５２をマトリクス状に配列して構成されている。また、フルカラー有機ＥＬ表示装置では、ＲＧＢ３原色の各画素を隣接して配列する。図４ではある1つの画素５２を示している。以下の説明では１つの画素についてのみ説明するが他の画素についても同じ構成である。
【００３４】
画素５２には、駆動トランジスタＴＲ２に接続される陽極と、その駆動トランジスタＴＲ２の対向側に形成される陰極との間に形成された有機発光層からなる有機ＥＬ素子５０が設けられている。書込み用トランジスタＴＲ１は、走査ドライバ３からの走査電圧がゲートライン５５を介してゲートに印加されて導通する。データドライバ４からの入力映像信号は、データライン５６及び導通した書込み用トランジスタＴＲ１を介してデータ保持容量Ｃに保持される。駆動トランジスタＴＲ２には、電源電圧ＰＶＤＤが供給されており、データ保持容量Ｃによって保持された値に対する入力映像信号がそのゲートに印加される。そして、この印加された入力映像信号によって駆動トランジスタＴＲ２の動作状態が決まり、この駆動トランジスタＴＲ２を介して有機ＥＬ素子５０に入力映像信号に応じた大きさの電流が供給される。この結果、データ保持容量Ｃによって保持された値に対する入力映像信号に応じた明るさで有機ＥＬ素子５０が発光する。尚、サブフィールド駆動においては、図４に示すように、各画素５２を構成する駆動トランジスタＴＲ２に電流を供給するラインに、オン／オフスイッチＳＷを設けることによって、各画素の有機ＥＬ素子５０の各サブフィールド期間ＳＦにおける発光開始時刻及び発光終了時刻を揃えることができる。
【００３５】
ここで、入力映像信号は、入力される黒表示の入力映像信号電圧から最大輝度の白表示の入力映像信号電圧までをｍ個に分割する。駆動トランジスタＴＲ２がＰチャネル型の場合、黒表示する電位は白表示する電圧より高い電位が設定される。
【００３６】
また、表示される階調のうち第１階調を表示するためには、入力映像信号が保持容量Ｃ
によって保持された値が、少なくとも駆動トランジスタＴＲ２の閾値電圧よりも高く設定される。
【００３７】
次に本実施例の信号レベルの設定方法について図１を用いて説明する。本実施例では、１フィールド期間を４個に分割（ｎ＝４）にすることでサブフィールド期間ＳＦ1〜ＳＦ４に設定し、また入力映像信号の基準信号レベルから最大信号レベルまでを４個に分割（ｍ＝４）にすることで第０信号レベルから第４信号レベルまで設定している。
【００３８】
ここで、最大電圧である第４信号レベルを設定したときの各画素の最大輝度をＬとした場合、各信号レベルに対応する各輝度は（Ｌ／ｍ）×ｓ（ｓは０からｍまでの自然数）に設定される。
【００３９】
つまりＬ＝２００ｃｄ／ｍ２と設定した場合、各輝度はｓ＝０で０ｃｄ／ｍ２、ｓ＝１で５０ｃｄ、ｓ＝２で１００ｃｄ／ｍ２、ｓ＝３で１５０ｃｄ／ｍ２、ｓ＝４で２００ｃｄ／ｍ２となる。即ち各輝度での各信号レベルは、０ｃｄ／ｍ２に対応する電圧の第０信号レベル、５０ｃｄに対応する電圧の第１信号レベル、１００ｃｄ／ｍ２に対応する電圧の第２信号レベル、１５０ｃｄ／ｍ２に対応する電圧の第３信号レベル、２００ｃｄ／ｍ２に対応する電圧の第４信号レベルをそれぞれ設定する。
【００４０】
このように、最大輝度Ｌをｍ個に分割することで輝度を設定し、その各輝度に対応する信号レベルを設定することで、階調表示を確実に行うことができる。
【００４１】
そしてこのように信号レベルとサブフィールド期間ＳＦを設定することで６１階調表示ができる。
【００４２】
具体的な設定電圧としては、電源電圧ＰＶＤＤを８Ｖ、有機ＥＬ素子の陰極の電圧を−４Ｖ、データ保持容量Ｃの一端の電圧を０Ｖとしたとき、黒表示となる輝度０ｃｄ／ｍ２に対応する電圧は６Ｖ（第０信号レベル）、最大輝度である輝度２００ｃｄ／ｍ２に対応する電圧は１Ｖ（第４信号レベル）と設定される。
【００４３】
次に６１階調表示を行う際の、サブフィールド期間ＳＦと、信号レベルの組み合わせの一例を図３に示す。この図では黒丸は非発光であるオフを表し、白丸は発光であるオンを表す。また、図３ではサブフィールド期間ＳＦ１〜４のそれぞれの信号レベル１〜４が記載され、その信号レベルの下には、各サブフィールド期間ＳＦでの実質的なレベルが記載されている。つまり、各サブフィールド期間ＳＦの第４信号レベルは、ＳＦ１では４、ＳＦ２では８、ＳＦ３では１６、ＳＦ４では３２にそれぞれ対応する。このように、サブフィールド期間ＳＦと信号レベルの組み合わせにより、６１階調を表示することができる。
【００４４】
本実施例の方式で第８階調を表すためには、図３に示すようにＳＦ１の第４信号レベルと、ＳＦ２の第２信号レベルを組合せばよい。
【００４５】
なお、第８階調を表すために、図３ではＳＦ１の第４信号レベルと、ＳＦ２の第２信号レベルを組合せたが、ＳＦ２の第４信号レベルのみを設定しても良いし、ＳＦ４の第１信号レベルのみを設定しても良い。つまり、階調表示の組み合わせが複数個ある場合は、その組み合わせ方法は任意に選択してよい。
【００４６】
しかし第８階調を表す際、ＳＦ１で第０信号レベルを設定し、隣のサブフィールド期間ＳＦであるＳＦ２で第４信号レベル、さらに隣のサブフィールド期間ＳＦ３で第０信号レベルに設定すると、隣り合うサブフィールド期間ＳＦにおけるＥＬに流す電流の変動が大きくなり、ＥＬ電源に負担がかかってしまう。
【００４７】
そのため、隣り合うサブフィールド期間ＳＦではＥＬに流す電流の変動が少なくなる選択をすることが好ましく、第８階調を表す際は、ＳＦ１で第２信号レベル、ＳＦ２で第１信号レベル、ＳＦ３で第１信号レベル、ＳＦ４で第０信号レベルに設定することが好ましい。
【００４８】
つまり、ある任意の階調を表示する場合、隣り合うサブフィールド間での信号レベルの差をｍ未満に設定することが好ましく、さらには信号レベルの差が±２以内に設定することが好ましい。さらにまた、任意の階調を表すために各サブフィールド期間ＳＦの隣り合うサブフィールド間の信号レベルの差を±１以内の電圧レベルに選択が可能である場合は、その組み合わせを選択することが好ましい。
【００４９】
本実施例では、サブフィールド期間ＳＦを４個に分割（ｎ＝４）、信号レベル数を４個に分割（ｍ＝４）の場合の６１階調を示したが、サブフィールド期間ＳＦ数や、信号レベルの分割数を増やすことで階調数をさらに増加することができる。
【００５０】
なお、駆動トランジスタＴＲ２はｐチャネル型ＴＦＴで構成しているが、ｎチャネル型ＴＦＴであってもよい。駆動トランジスタＴＲ２がｎチャネル型ＴＦＴを選択する場合白表示する電位は黒表示する電圧より高い電位が設定される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の基本概念を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る階調表示の組み合わせの一例を示す図である。
【図４】本発明及び従来の有機ＥＬ表示装置の画素の回路図である。
【図５】従来例に係るサブフィールド期間ＳＦ駆動方式を説明する図である。
【図６】従来例に係る階調表示の組み合わせの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
２  有機ＥＬ表示装置              ３  走査ドライバ
４  データドライバ                ５  表示領域
６  入力映像信号処理回路          ７  タイミング信号発生回路
５０  有機ＥＬ素子                ５２  画素
【図１】
2007264463.tif 000003
【図２】
2007264463.tif 000004
【図３】
2007264463.tif 000005
【図４】
2007264463.tif 000006
【図５】
2007264463.tif 000007
【図６】
2007264463.tif 000008