(57)【要約】【課題】サブフレームを用いて階調制御を行い、かつ回路システムを増大させることなく簡易なシステムで階調のリニアリティーを実現できる有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子とトランジスタとを備える複数の画素を有し、１フレームをＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割したサブフレーム毎にトランジスタをＯＮ／ＯＦＦして階調を表示する有機ＥＬ表示装置であって、Ｎ個のサブフレームそれぞれにおける画素の積算光量比は１：２：４：８：・・・：２N-1を満たし、かつＮ個のサブフレームそれぞれにおけるトランジスタのＯＮ期間比は１−Δｔ：２−Δｔ：４−Δｔ：８−Δｔ：・・・：２N-1−Δｔ（０＜Δｔ＜１）を満たすことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子への電流供給を制御するトランジスタとを備える複数の画素を有し、１フレームをＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割したサブフレーム毎に前記トランジスタをＯＮ／ＯＦＦして階調を表示する有機ＥＬ表示装置であって、
Ｎ個の前記サブフレームそれぞれにおける前記画素の積算光量比は１：２：４：８：・・・：２N-1を満たし、かつＮ個の前記サブフレームそれぞれにおける前記トランジスタのＯＮ期間比は１−Δｔ：２−Δｔ：４−Δｔ：８−Δｔ：・・・：２N-1−Δｔ（０＜Δｔ＜１）を満たすことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記Δｔの値は前記トランジスタをＯＦＦした後に生じる前記有機ＥＬ素子の残光による光量に基づく値であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関し、特に１フレームをＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割したサブフレームを用いてＮビット階調表示を行う有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置において１フレームを複数個に分割したサブフレームを用いて階調制御を行う技術として特許文献１に記載の技術がある。この技術は、１フレームが発光期間長の異なる複数のサブフレームに分割された有機ＥＬ表示装置において、発光させるサブフレームを適宜選択すると共に順次選択駆動することで階調制御を行う技術である。具体的には１フレームを例えば４個の第１〜第４サブフレームに分割し、第１〜第４サブフレームの各期間Ｔｉｌｍ０〜Ｔｉｌｍ３を、Ｔｉｌｍ０：Ｔｉｌｍ１：Ｔｉｌｍ２：Ｔｉｌｍ３＝１：２：４：８となる時間比に設定する。そして第１〜第４サブフレームのうち発光させるサブフレームを選択することで１６通りの発光期間を設定することができるため１６通りの階調表示を可能にしている。
【０００３】
ところで、図５のような一般的な画素回路を用いて有機ＥＬ表示装置を駆動すると、発光期間の終了時に発光パルスの立下りが尾を引いて残光が生じてしまい、所望の発光期間で駆動できない場合があった。図５を用いて説明すると、図５の画素回路ではＭＯＳトランジスタＴｒ２と有機ＥＬ素子ＥＬの間に寄生容量Ｃｐが存在しており、ＭＯＳトランジスタＴｒ２をＯＦＦした後も寄生容量Ｃｐの電荷によって有機ＥＬ素子ＥＬに電流Ｉｐが流れる場合があった。この場合、発光パルスは図２（ｂ）のような形状になった。これは、図２（ｂ）のＡ部のように発光パルスの立下りにおいて残光が生じ、この残光が積算光量として重畳されたためである。図５の画素回路を用いて４個のサブフレームに分割された特許文献１の有機ＥＬ表示装置を駆動すると、階調レベル（Ｇｒａｄａｔｉｏｎ  Ｌｅｖｅｌ）と輝度（Ｌ）の関係は図６のようになった。最小パルス幅による輝度を１０としたところ、残光の輝度は７であった。図６より、階調のリニアリティーが損なわれ、階調レベルによっては輝度の大小が逆になっている部分もあることが分かる。階調のリニアリティーが損なわれると、高画質の階調表示を実現することができない。ここでいう輝度とは、１フレームの積算光量を１フレーム時間で割った値である。
【０００４】
よって、サブフレームを用いた有機ＥＬ表示装置の階調制御において階調のリニアリティーを実現する技術が求められる。階調のリニアリティーを実現する技術としては、階調を増加させたときに輝度が単調増加となるよう並び替える変換テーブルを作成し、そのテーブルを用いて画像データを変換して表示する技術（特許文献２参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５９５３０号公報
【特許文献２】特開平０８−１４６９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の技術を用いた場合、変換テーブルのためのメモリが必要となるため回路システムを増大させてしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、サブフレームを用いて階調制御を行い、かつ回路システムを増大させることなく簡易なシステムで階調のリニアリティーを実現できる有機ＥＬ表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、有機ＥＬ素子と該有機ＥＬ素子への電流供給を制御するトランジスタとを備える複数の画素を有し、１フレームをＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割したサブフレーム毎に前記トランジスタをＯＮ／ＯＦＦして階調を表示する有機ＥＬ表示装置であって、
Ｎ個の前記サブフレームそれぞれにおける前記画素の積算光量比は１：２：４：８：・・・：２N-1を満たし、かつＮ個の前記サブフレームそれぞれにおける前記トランジスタのＯＮ期間比は１−Δｔ：２−Δｔ：４−Δｔ：８−Δｔ：・・・：２N-1−Δｔ（０＜Δｔ＜１）を満たすことを特徴とする有機ＥＬ表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、各画素において、Ｎ個のサブフレーム毎に、残光による光量の増加分だけ、残光が生じない理想的な場合よりも発光パルス幅を削減する。これにより、残光が生じない理想的な場合と同様に、サブフレーム毎の積算光量比１：２：４：８：・・・：２N-1を満たし、かつ画像データに応じて予め決められた輝度値で発光させることができると共に２N通りの階調数を実現できる。よって、階調のリニアリティーを実現できる。更に、発光パルス幅の削減は、サブフレーム毎の駆動電源から有機ＥＬ素子への電流供給を制御するトランジスタのＯＮ期間比を、残光が生じない理想的な場合のＯＮ期間比から一律Δｔ（定数）を引いたＯＮ期間比とすることにより実現できる。よって、定数Δｔを用いるだけでＯＮ期間比を決定できるため、回路システムを増大させることなく簡易なシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示装置の全体概略図である。
【図２】有機ＥＬ素子の発光パルス形状の説明図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ表示装置に用いられる画素回路の動作の説明図である。
【図４】本発明の有機ＥＬ表示装置の階調レベルと輝度の関係を示す図である。
【図５】一般的な画素回路を示す図である。
【図６】従来の有機ＥＬ表示装置の階調レベルと輝度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の有機ＥＬ表示装置の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の有機ＥＬ表示装置の一例を示す全体概略図である。図１の有機ＥＬ表示装置は、表示領域１、水平駆動回路２、垂直駆動回路３、接続端子部４を備えている。表示領域１には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を１画素とする複数の画素がマトリクス状に配置されている。各画素には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を発光する有機ＥＬ素子と色毎に図５の画素回路が配置されている。水平駆動回路２はデータ信号を出力する回路であり、データラインＤＬと接続されている。垂直駆動回路３は選択信号、消灯信号を出力する回路であり、選択ラインＳＬ、消灯ラインＴＦＬと接続されている。接続端子部４は水平駆動回路２、垂直駆動回路３にクロック信号、画像データ信号等を入力する端子であり、配線（不図示）によって水平駆動回路２、垂直駆動回路３と接続されている。
【００１３】
図２は有機ＥＬ素子の発光パルス形状を説明する図である。図２（ａ）は理想的な場合の発光パルス形状、即ち発光パルスの立下りにおいて残光が生じることなく画像データに応じて予め決められた輝度値で発光する場合の発光パルス形状である。図２（ｂ）は発光パルスの立下りにおいて残光が生じた場合の発光パルス形状であり、図２（ｂ）の輝度は残光が生じた分だけ図２（ａ）の輝度よりも大きくなる。図２（ｃ）は本発明の場合の発光パルス形状であり、発光パルス幅をΔｔ（以下、「削減量Δｔ」ということもある）だけ削減している。このとき、Δｔの値は図２（ａ）と図２（ｃ）の積算光量が同一になるような値に決定する。積算光量は発光パルス形状の積分値（面積）で算出できるため、図２（ａ）と図２（ｃ）の発光パルス形状の積分値が同一になるようにΔｔの値を決定する。尚、Δｔの値は実験的に求めた値としても良い。
【００１４】
ここで、本発明の有機ＥＬ表示装置に用いられる図５の画素回路について説明する。図５において、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３はＭＯＳトランジスタ、Ｃは保持容量、ＤＬはデータライン、ＳＬは選択ライン、ＴＦＬは消灯ライン、ＥＬは有機ＥＬ素子である。ＶＥＬは有機ＥＬ素子の駆動電源、ＣＧＮＤは有機ＥＬ素子のカソード電位、ＶＣは任意の固定電位である。ＭＯＳトランジスタＴｒ１のソース端子はデータラインＤＬに接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレイン端子は保持容量Ｃの一方の端子、かつＭＯＳトランジスタＴｒ２のゲート端子と接続されている。ＭＯＳトランジスタＴｒ１のゲート端子は選択ラインＳＬに接続されている。保持容量Ｃの他方の端子は固定電位ＶＣに接続されている。ＭＯＳトランジスタＴｒ２のソース端子は駆動電源ＶＥＬに接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ２のドレイン端子は有機ＥＬ素子ＥＬのアノード端子に接続されている。ＭＯＳトランジスタＴｒ２は駆動電源ＶＥＬから各画素が備える有機ＥＬ素子への電流供給を制御する。ＭＯＳトランジスタＴｒ３のソース端子は駆動電源ＶＥＬに接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ３のドレイン端子はＭＯＳトランジスタＴｒ２のゲート端子に接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ３のゲート端子は消灯ラインＴＦＬに接続されている。有機ＥＬ素子ＥＬのカソード端子はカソード電位ＣＧＮＤに接続されている。
【００１５】
図５ではＭＯＳトランジスタとしてＰＭＯＳを用いているが、ＮＭＯＳを用いても良い。また、ＭＯＳトランジスタとしては、シリコンウェーハ上に形成したトランジスタを用いても良いし、ガラス基板上に形成した薄膜トランジスタを用いても良い。
【００１６】
次に、本発明の有機ＥＬ表示装置の動作について図３を用いて説明する。
【００１７】
図３（ａ）は書き込み動作を示す。データラインＤＬを点灯用のデータ信号Ｖｏｎとし、選択ラインＳＬをＬレベルとすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１はＯＮ状態となり、データ電圧ＶｏｎがＭＯＳトランジスタＴｒ２のゲート端子に印加される。データ電圧ＶｏｎのときＭＯＳトランジスタＴｒ２はＯＮ状態となるように動作し、駆動電源ＶＥＬから電流Ｉが有機ＥＬ素子ＥＬに供給され発光を開始する。このとき消灯ラインＴＦＬをＨレベルとしているためＭＯＳトランジスタＴｒ３はＯＦＦ状態である。尚、有機ＥＬ素子ＥＬを点灯させない場合はデータラインＤＬを消灯用のデータ信号Ｖｏｆｆとしておく。
【００１８】
図３（ａ）の動作後、図３（ｂ）のように選択ラインＳＬをＨレベルとすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１はＯＦＦ状態となるが、保持容量Ｃはデータ電圧Ｖｏｎを保持する。よってＭＯＳトランジスタＴｒ２のゲート端子はデータ電圧Ｖｏｎのままであり、ＭＯＳトランジスタＴｒ２はＯＮ状態を継続するため有機ＥＬ素子ＥＬは発光を継続する。このとき消灯ラインＴＦＬはＨレベルのままであるためＭＯＳトランジスタＴｒ３はＯＦＦ状態である。
【００１９】
図３（ｃ）は消灯動作を示す。図３（ｂ）の動作後、消灯ラインＴＦＬをＬレベルとすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ３がＯＮ状態になる。このとき駆動電源ＶＥＬがＭＯＳトランジスタＴｒ２のゲート端子に接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ２のソース端子とゲート端子が同電位となるためＭＯＳトランジスタＴｒ２はＯＦＦ状態となるように動作し、駆動電源ＶＥＬから電流Ｉが遮断される。しかしながら、上述したようにＭＯＳトランジスタＴｒ２と有機ＥＬ素子ＥＬの間には寄生容量Ｃｐが存在しており、ＭＯＳトランジスタＴｒ２がＯＦＦ状態となっても寄生容量Ｃｐの電荷によって有機ＥＬ素子ＥＬに電流Ｉｐが流れて残光が生じてしまう。
【００２０】
図３（ｃ）の動作後、図３（ｄ）のように消灯ラインＴＦＬをＨレベルとすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ３はＯＦＦ状態となるが、保持容量Ｃは駆動電源ＶＥＬと同電位を保持するためＭＯＳトランジスタＴｒ２はＯＦＦ状態を継続する。この間においても、寄生容量Ｃｐの電荷が残っているならば、放電し終えるまで有機ＥＬ素子ＥＬには電流Ｉｐが流れて残光が生じてしまう。
【００２１】
本発明では、サブフレーム毎に、残光による光量の増加分だけ、残光が生じない理想的な場合よりも発光パルス幅を削減する。これは、サブフレーム毎に、図３（ａ）の書き込み動作から図３（ｃ）の消灯動作までの期間、即ちＭＯＳトランジスタＴｒ２のＯＮ期間を削減することにより実現できる。
【００２２】
続いて、本発明の有機ＥＬ表示装置をマトリクス表示する場合の動作について説明する。表示としては１つの画像を表示する１フレームを複数個に分割したサブフレームを用いて階調を表現するサブフレーム階調制御によって行う。サブフレーム毎に１行ずつ順次選択しながら全ての行について書き込み動作を行って画素回路に点灯用のデータ信号Ｖｏｎを書き込み、ＭＯＳトランジスタＴｒ２をＯＮ状態にする。また、全ての画素について１行ずつ順次消灯動作を行い、ＭＯＳトランジスタＴｒ２をＯＦＦ状態にする。
【００２３】
サブフレーム毎に消灯動作を行うタイミングを制御してＭＯＳトランジスタＴｒ２のＯＮ期間を異ならせることでサブフレーム毎の積算光量を変えることができ、階調レベルに応じて点灯させるサブフレームを選択することで階調制御が可能となる。本実施形態のように各画素に三色の有機ＥＬ素子を備える場合には、例えば各画素において、サブフレーム毎に、三色同時に書き込み動作を行い、三色同時に消灯動作を行うようにＭＯＳトランジスタＴｒ２のＯＮ期間を設定する。
【００２４】
ここで、サブフレーム数を４個とし、各画素において、サブフレーム毎の積算光量比１：２：４：８を満たし、かつ画像データに応じて予め決められた輝度値で発光させる場合を考える。残光が生じない理想的な場合には、ＭＯＳトランジスタＴｒ２のＯＮ期間と有機ＥＬ素子の発光期間が等しくなるため、サブフレーム毎のＯＮ期間比を１：２：４：８とすれば１６通りの階調数を実現できる。しかし、実際には残光による光量増加分があるため、上述した削減量Δｔを用いてサブフレーム毎のＯＮ期間比を１−Δｔ：２−Δｔ：４−Δｔ：８−Δｔとする。削減量Δｔは残光による光量増加分に相当する。寄生容量Ｃｐの電荷によって有機ＥＬ素子ＥＬに流れる電流Ｉｐは、ＭＯＳトランジスタＴｒ２のＯＮ期間長に関係なく一定であるため、残光が生じない理想的な場合の上記ＯＮ期間比から一律Δｔ（０＜Δｔ＜１）を引いたＯＮ期間比とする。このＯＮ期間比とすることにより、残光が生じない理想的な場合と同様に、画像データに応じて予め決められた輝度値で発光させることができると共に１６通りの階調数を実現できる。
【００２５】
図４は本発明の有機ＥＬ表示装置における階調レベル（Ｇｒａｄａｔｉｏｎ  Ｌｅｖｅｌ）と輝度（Ｌ）との関係を示している。図６に示した従来の有機ＥＬ表示装置の場合と比較して階調のリニアリティーが改善していることが分かる。
【００２６】
本実施形態ではサブフレーム数を４個とした場合について説明したが、これに限らずサブフレーム数を更に増やして階調数を増加させて駆動する場合にも本発明は有効である。例えばサブフレーム数をＮ個（Ｎは２以上の整数）とした場合を考える。この場合、サブフレーム毎のＭＯＳトランジスタＴｒ２のＯＮ期間比を１−Δｔ：２−Δｔ：４−Δｔ：８−Δｔ：・・・：２N-1−Δｔとすれば画像データに応じて予め決められた輝度値で発光させることができると共に２N通りの階調数を実現できる。
【００２７】
また、本実施形態では図５の画素回路を用いた有機ＥＬ表示装置について説明したが、これに限らずトランジスタをＯＮ／ＯＦＦして駆動電源から有機ＥＬ素子への電流供給をＯＮ／ＯＦＦする画素回路であれば適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３：ＭＯＳトランジスタ、Ｃ：保持容量、ＤＬ：データライン、ＳＬ：選択ライン、ＴＦＬ：消灯ライン、ＥＬ：有機ＥＬ素子、ＶＥＬ：有機ＥＬ素子の駆動電源、ＣＧＮＤ：有機ＥＬ素子のカソード電位、ＶＣ：保持容量が接続される固定電位、１：表示領域、２：水平駆動回路、３：垂直駆動回路、４：接続端子部
【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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