(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこれらの発光素子の各々の一方の電極に接続され、他端に基準電圧が印加されている複数の第１のスイッチと、各前記第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、行方向に配列された前記第２のスイッチをそれぞれ選択するための第１ゲートライン及び第２ゲートラインを有する複数のゲートラインと、前記第１ゲートラインに接続された前記発光素子に第１コモン信号を印加するための第１コモンラインと、前記第２ゲートラインに接続された前記発光素子に、前記第１コモン信号と同じ波形の第２コモン信号を印加するための第２コモンラインと、を有する複数のコモンラインと、を備える表示パネルと、
１フレームの画像を、この１フレームの画像を表示する期間である１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
前記複数のコモンラインを介して前記マトリクスの行毎の前記発光素子の他方の電極に接続され、前記選択駆動手段が選択した行の前記第２のスイッチに対応する前記発光素子の前記他方の電極に、前記サブフィールド毎に定められた所定の期間、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号を含む所定の電圧のコモン信号を印加する電圧駆動手段と、
を備え、
前記電圧駆動手段は、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号をそれぞれ前記第１コモンライン及び前記第２コモンラインに、前記選択駆動手段での選択に応じて互いに異なるタイミングで印加し、
前記１フィールドの画像は、２n階調の画像であり、
前記画像処理手段は、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動手段は、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおける前記コモン信号を印加する前記所定の期間の比を２0：２1：・・・：２n-1とするものであり、
ｎは１以上の整数である、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
マトリクス状に配置され、それぞれ一方の電極に基準電圧が印加されている複数の発光素子と、それぞれ一端がこれらの発光素子の各々の他方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、各前記第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、行方向に配列された前記第２のスイッチをそれぞれ選択するための第１ゲートライン及び第２ゲートラインを有する複数のゲートラインと、前記第１ゲートラインに接続された前記発光素子に第１コモン信号を印加するための第１コモンラインと、前記第２ゲートラインに接続された前記発光素子に、前記第１コモン信号と同じ波形の第２コモン信号を印加するための第２コモンラインと、を有する複数のコモンラインと、を備える表示パネルと、
１フレームの画像を、この１フレームの画像を表示する期間である１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
前記複数のコモンラインを介して前記第１のスイッチのそれぞれの他端に接続され、前記選択駆動手段が選択した行の前記第２のスイッチに対応する前記第１のスイッチの他端に、前記サブフィールド毎に定められた所定の期間、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号を含む所定の電圧のコモン信号を印加する電圧駆動手段と、
を備え、
前記電圧駆動手段は、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号をそれぞれ前記第１コモンライン及び前記第２コモンラインに、前記選択駆動手段での選択に応じて互いに異なるタイミングで印加し、
前記１フィールドの画像は、２n階調の画像であり、
前記画像処理手段は、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動手段は、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおける前記コモン信号を印加する前記所定の期間の比を２0：２1：・・・：２n-1とするものであり、
ｎは１以上の整数である、ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチは、前記第２のスイッチから書き込まれたデータに従ってオン・オフ駆動されるトランジスタから構成され、
前記トランジスタのオン抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に小さく、
前記トランジスタのオフ抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に大きい、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記画像処理手段は、
前記１フィールド中での前記発光素子毎の画像をその階調に応じて、前記各サブフィールドに対応する複数の桁からなるデータに変換する画像変換手段と、
前記複数の桁からなるデータの各桁の値によって、前記各サブフィールドに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを前記データ駆動手段に供給する画像決定手段とを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記画像決定手段が供給するデータは、各サブフィールド単位で前記行分毎に前記データ駆動手段へ供給される、
ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記選択駆動手段がサブフィールドにおける前記マトリクスの最終行の選択を終了した後の次のサブフィールドにおける前記マトリクスの第１行を選択する選択期間は、該最終行に選択された画素の発光期間と少なくとも部分的に重なる、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記複数の発光素子の各前記他方の電極は、前記マトリクスの各行単位で、前記行方向に同じ幅で共通して形成されたものである、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
各前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子によって構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこれらの発光素子の各々の一方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、これら第１のスイッチの各々をオン・オフする第２のスイッチと、行方向に配列された前記第２のスイッチをそれぞれ選択するための第１ゲートライン及び第２ゲートラインを有する複数のゲートラインと、前記第１ゲートラインに接続された前記発光素子に第１コモン信号を印加するための第１コモンラインと、前記第２ゲートラインに接続された前記発光素子に、前記第１コモン信号と同じ波形の第２コモン信号を印加するための第２コモンラインと、を有する複数のコモンラインと、を備え、前記複数の発光素子の他方の電極または前記複数の第１のスイッチの他端のうちの一方に基準電圧が印加され、前記複数の発光素子の他方の電極または前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方が各行毎に接続されている表示パネルを有する表示装置の駆動方法であって、
前記表示パネルに表示される１フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成される複数のサブフィールドの画像に分割する画像処理ステップと、
前記マトリクスの行毎に前記第２のスイッチを順次選択してオンする選択駆動ステップと、
前記画像処理ステップで分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動ステップと、
前記複数の発光素子の他方の電極または前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方に、前記サブフィールド毎に定められた所定の期間、所定の電圧を印加する際に、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号をそれぞれ前記第１コモンライン及び前記第２コモンラインに、前記選択駆動ステップでの選択に応じて互いに異なるタイミングで印加する電圧駆動ステップと、
を含み、
前記１フィールドの画像は、２n階調の画像であり、
前記画像処理ステップでは、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動ステップでは、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおける前記第１及び第２コモン信号を印加する前記所定の期間の比を２0：２1：・・・：２n-1とするものであり、
ｎは１以上の整数である、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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及びその駆動方法に関し、特に有機ＥＬ表示装置の階調表示に好適な表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モバイルコンピューティングが盛んになるにつれて、平面型の表示装置に対する需要がますます増してきている。平面型の表示装置としては、従来、液晶表示装置が一般に用いられている。しかしながら、液晶表示装置には、視野角が狭い、応答特性が悪いといった問題がある。
【０００３】
これに対し、視野角が広く、しかも応答特性がよい平面型の表示装置として、近年、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置が注目されている。ドットマトリクス表示を行う有機ＥＬ表示装置に使用される有機ＥＬパネルの各画素は、例えば、図１３に示すように、有機ＥＬ素子６１と、メモリＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成される駆動用トランジスタ６２と、ＴＦＴで構成される選択用トランジスタ６３とから構成される。そして、選択用トランジスタ６３のゲートはゲートドライバ（図示せず）に接続されたゲートラインＧＬに接続され、ドレインはドレインドライバ（図示せず）に接続されたドレインラインＤＬに接続される。また、各選択用トランジスタ６３のソースは、それぞれ対応する駆動用トランジスタ６２のゲートに接続されている。また、駆動用トランジスタ６２のソースは有機ＥＬ素子６１のカソードに接続され、ドレインは接地されている。そして、すべての有機ＥＬ素子６１のアノードには、基準電位Ｖｄｄが印加されるように接続されている。
【０００４】
この有機ＥＬ表示装置にフルカラー画像を表示する場合など、ドレインドライバからドレインラインＤＬ及び選択用トランジスタ６３を介して駆動用トランジスタ６２に印加する電圧をそれぞれ制御し、駆動用トランジスタ６２のソース・ドレイン間電流を制御することによって、各々の有機ＥＬ素子６１の発光輝度を変え、階調表示を行っていた。
【０００５】
すなわち、図１４の特性図に示すように、基準電圧Ｖｄｄを一定にして、すなわち、駆動用トランジスタ６３のソース・ドレイン間電圧Ｖｓｄを一定にして、ゲート電圧Ｖｇを変化させることによってソース・ドレイン間電流Ｉｓｄが変化する。これにより、有機ＥＬ素子６１に流れる電流の量が変化し、有機ＥＬ素子６１内の有機ＥＬ層における正孔と電子との結合時に励起されるエネルギーが変化することによって、有機ＥＬ素子６１が発する光の量が変化する。
【０００６】
しかしながら、画素数の増大に伴い、１パネル内のすべての有機ＥＬ素子６１に接続される駆動用トランジスタ６２のゲート電圧−ソース・ドレイン間電流の特性を均一にすることは、きわめて困難なことであるため、駆動用トランジスタ６２のゲートに印加する電圧の値が同じであっても、ソース・ドレイン間の電流にバラツキが生じる。また、同様に選択用トランジスタ６３のトランジスタ特性にもバラツキが生じているので、これらのトランジスタ６２、６３の特性の相乗効果により、有機ＥＬ素子６１を流れる電流の値、言い換えれば注入される正孔の量と電子の量もバラツキが著しく大きくなる。従って、ドレインラインＤＬに同じデータ信号を出力しているにもかかわらず、画素毎に有機ＥＬ素子６１の発光光量がばらついてしまい、これにより、有機ＥＬパネルに表示される画像の品位が悪くなるという問題があった。
【０００７】
また、パネル毎に駆動用トランジスタ６２の静特性にばらつきが生じる。これにより、個々の有機ＥＬ表示装置毎に表示される画像品位にばらつきが生じるという問題があった。
これらの問題は、有機ＥＬパネルの歩留まりが低下するという問題を招く。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、画素毎及びパネル毎に均一な発光光量が得られ、画像品位がよい表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこれらの発光素子の各々の一方の電極に接続され、他端に基準電圧が印加されている複数の第１のスイッチと、各前記第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、行方向に配列された前記第２のスイッチをそれぞれ選択するための第１ゲートライン及び第２ゲートラインを有する複数のゲートラインと、前記第１ゲートラインに接続された前記発光素子に第１コモン信号を印加するための第１コモンラインと、前記第２ゲートラインに接続された前記発光素子に、前記第１コモン信号と同じ波形の第２コモン信号を印加するための第２コモンラインと、を有する複数のコモンラインと、を備える表示パネルと、
１フレームの画像を、この１フレームの画像を表示する期間である１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
前記複数のコモンラインを介して前記マトリクスの行毎の前記発光素子の他方の電極に接続され、前記選択駆動手段が選択した行の前記第２のスイッチに対応する前記発光素子の前記他方の電極に、前記サブフィールド毎に定められた所定の期間、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号を含む所定の電圧のコモン信号を印加する電圧駆動手段と、
を備え、
前記電圧駆動手段は、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号をそれぞれ前記第１コモンライン及び前記第２コモンラインに、前記選択駆動手段での選択に応じて互いに異なるタイミングで印加し、
前記１フィールドの画像は、２n階調の画像であり、
前記画像処理手段は、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動手段は、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおける前記コモン信号を印加する前記所定の期間の比を２0：２1：・・・：２n-1とするものであり、
ｎは１以上の整数である、ことを特徴とする。
【００１０】
この表示装置は、また、
マトリクス状に配置され、それぞれ一方の電極に基準電圧が印加されている複数の発光素子と、それぞれ一端がこれらの発光素子の各々の他方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、各前記第１のスイッチをオン・オフするデータを当該第１のスイッチに書き込む複数の第２のスイッチと、行方向に配列された前記第２のスイッチをそれぞれ選択するための第１ゲートライン及び第２ゲートラインを有する複数のゲートラインと、前記第１ゲートラインに接続された前記発光素子に第１コモン信号を印加するための第１コモンラインと、前記第２ゲートラインに接続された前記発光素子に、前記第１コモン信号と同じ波形の第２コモン信号を印加するための第２コモンラインと、を有する複数のコモンラインと、を備える表示パネルと、
１フレームの画像を、この１フレームの画像を表示する期間である１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成されるサブフィールドの画像に分割する画像処理手段と、
前記マトリクスの行の前記第２のスイッチを順次選択する選択駆動手段と、
前記画像処理手段によって分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動手段と、
前記複数のコモンラインを介して前記第１のスイッチのそれぞれの他端に接続され、前記選択駆動手段が選択した行の前記第２のスイッチに対応する前記第１のスイッチの他端に、前記サブフィールド毎に定められた所定の期間、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号を含む所定の電圧のコモン信号を印加する電圧駆動手段と、
を備え、
前記電圧駆動手段は、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号をそれぞれ前記第１コモンライン及び前記第２コモンラインに、前記選択駆動手段での選択に応じて互いに異なるタイミングで印加し、
前記１フィールドの画像は、２n階調の画像であり、
前記画像処理手段は、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動手段は、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおける前記コモン信号を印加する前記所定の期間の比を２0：２1：・・・：２n-1とするものであり、
ｎは１以上の整数である、構成としてもよい。
【００１１】
この表示装置によれば、１フィールドにおける画素の階調に応じて前記電圧駆動手段が前記発光素子の前記他方の電極に前記所定の電圧を印加する期間を制御することによって、１フィールド中で前記発光素子が発光する期間が決まる。また、前記第１のスイッチに書き込むデータは、前記発光素子の発光／非発光のみを決めているだけで、発光時にはどの発光素子にも前記所定の電圧が印加されているので、前記発光素子はほぼ同じ明るさで発光する。このため、サブフィールドに分割された画像が視覚的に合成して１フィールドの画像となるときに、前記発光素子の明るさは、発光期間に従って決められているように見える。このため、この表示装置では、同一の階調における画素の明るさをどの発光素子においてもほぼ一定にすることができるので、画像品位の高い画像を表示することができる。また、表示パネル毎に表示のばらつきが生じることがない。
【００１２】
なお、ここで、前記第１のスイッチは、例えば、ゲート絶縁膜に不純物をドープし、ゲートにデータを書き込めるようにしたメモリトランジスタを用いることができる。また、トランジスタとこのトランジスタをオン・オフするためのデータを保持するためのキャパシタ（コンデンサ）とによって前記第１のスイッチを構成することもできる。
【００１３】
また、前記所定の電圧は、例えば、前記第１のスイッチをオンにしたときに、前記発光素子にその閾値よりも高い電圧を印加することができるレベルの電圧のことをいう。
また、この表示装置における階調とは、画像の明暗のみを意味するものである。
【００１４】
上記表示装置において、
前記第１のスイッチは、前記第２のスイッチから書き込まれたデータに従ってオン・オフ駆動されるトランジスタから構成され、
前記トランジスタのオン抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に小さく、
前記トランジスタのオフ抵抗は、前記発光素子の抵抗よりも十分に大きくすることを好適とする。
【００１５】
ここで、前記トランジスタのオン抵抗は、例えば、前記発光素子の抵抗の１０分の１以下とするもので、前記トランジスタ及び前記発光素子に印加される電圧のほとんどが前記発光素子に分圧され、前記トランジスタのオン抵抗を無視できる位に、前記発光素子の抵抗より十分小さくするものである。一方、前記トランジスタのオフ抵抗は、前記トランジスタ及び前記発光素子に印加される電圧のうち前記発光素子に分圧される電圧がその閾値以下の電圧となるように、前記発光素子の抵抗より十分大きくするものである。
【００１６】
すなわち、このように前記トランジスタのオン抵抗及びオフ抵抗を設定することによって前記トランジスタの特性に多少のばらつきがあっても、前記発光素子が発光する光量にさほどばらつきが生じない。このため、均一な画像品位がよい画像を表示することができる。
【００１７】
上記表示装置において、
前記１フィールドの画像は、２n階調の画像であり、
前記画像処理手段は、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動手段は、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおける前記所定の電圧を印加する前記所定の期間の比を２0：２1：・・・：２n-1とするものであり、
ｎは１以上の整数とするので、発光素子を発光させる期間の差によって階調表示をすることができる。
【００１８】
なお、この場合において、それぞれの発光量で前記発光素子を発光させるｎ個のサブフィールドの順番は、任意である。
【００１９】
また、前記画像処理手段は、
前記１フィールド中での前記発光素子毎の画像をその階調に応じて、前記各サブフィールドに対応する複数の桁からなるデータに変換する画像変換手段と、
前記複数の桁からなるデータの各桁の値によって、前記各サブフィールドに前記第２のスイッチをオン・オフするためのデータを前記データ駆動手段に供給する画像決定手段とを有するものとすることができる。
【００２０】
このようにして１フィールドをサブフィールドに分割し、及び前記所定の電圧を印加する前記所定の期間の比を定めた場合には、階調の画像を表示することができる。
また、前記画像処理手段を上記のように構成した場合、各発光素子をどのサブフィールドで発光させるかを容易に求めることができる。
【００２１】
ここで、前記画像決定手段が供給するデータは、各サブフィールド単位で前記行分毎に前記データ駆動手段へ供給されるものとすることができる。
【００２２】
なお、上記表示装置において、
前記選択駆動手段は、サブフィールドにおける前記マトリクスの最終行の選択を終了した後、前記電圧駆動手段が前記発光素子の他方の電極或いは前記第１のスイッチの他端に前記所定の電圧を印加する前記所定の期間が終了してから次のサブフィールドにおける前記マトリクスの第１行を選択するものとすることができる。
【００２３】
また、上記表示装置において、
前記選択駆動手段がサブフィールドにおける前記マトリクスの最終行の選択を終了した後の次のサブフィールドにおける前記マトリクスの第１行を選択する選択期間は、該最終行に選択された画素の発光期間と少なくとも部分的に重なるものとすることができる。
【００２４】
なお、サブフィールドにおける前記マトリクスの第１行とはそのサブフィールド中で最初に選択される行のことをいい、サブフィールドにおける最終行とはそのサブフィールド中で最後に選択される行のことをいうのであって、必ずしも前記表示パネルにおける第１行及び最終行を意味するものではない。
【００２５】
上記表示装置において、
前記複数の発光素子の各前記他方の電極は、前記マトリクスの各行単位で、前記行方向に同じ幅で共通して形成されたものとすることを好適とする。
【００２６】
このように前記発光素子の前記他方の電極を形成することで、行方向の前記他方の電極を配線でつなぐよりも抵抗値を低くすることができる。これにより、前記電圧駆動手段からの距離が長い前記他方の電極も距離が短い前記他方の電極にもほぼ同じレベルの電圧を印加することができる。このため、前記電圧駆動手段からの距離の長短に関わらず、各前記発光素子は、ほぼ同じ明るさの光を発することができる。
【００２７】
上記表示装置において、
前記複数の発光素子は、前記マトリクスに所定の順序で配置されたそれぞれ赤、緑、青の光を発する３種類の発光素子から構成される、
ものとすることができる。
【００２８】
このように、３種類の発光素子を所定の順序で配置することによって、上記表示装置にフルカラー画像を表示することができる。
【００２９】
上記表示装置において、
各前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子によって構成されることを好適とする。
【００３０】
すなわち、有機エレクトロルミネッセンス素子は、応答特性がよいため、サブフィールド中で前記所定の電圧を印加する期間が短くても、十分に発光することができるからである。
【００３１】
また、上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる表示装置の駆動方法は、
マトリクス状に配置された複数の発光素子と、それぞれ一端がこれらの発光素子の各々の一方の電極に接続されている複数の第１のスイッチと、これら第１のスイッチの各々をオン・オフする第２のスイッチと、行方向に配列された前記第２のスイッチをそれぞれ選択するための第１ゲートライン及び第２ゲートラインを有する複数のゲートラインと、前記第１ゲートラインに接続された前記発光素子に第１コモン信号を印加するための第１コモンラインと、前記第２ゲートラインに接続された前記発光素子に、前記第１コモン信号と同じ波形の第２コモン信号を印加するための第２コモンラインと、を有する複数のコモンラインと、を備え、前記複数の発光素子の他方の電極または前記複数の第１のスイッチの他端のうちの一方に基準電圧が印加され、前記複数の発光素子の他方の電極または前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方が各行毎に接続されている表示パネルを有する表示装置の駆動方法であって、
前記表示パネルに表示される１フィールドの画像を、１フィールド中における画像の階調に応じて、それぞれの階調の画像で構成される複数のサブフィールドの画像に分割する画像処理ステップと、
前記マトリクスの行毎に前記第２のスイッチを順次選択してオンする選択駆動ステップと、
前記画像処理ステップで分割されたサブフィールド毎の画像に応じて、各サブフィールドに選択された前記第２のスイッチに前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータを出力するデータ駆動ステップと、
前記複数の発光素子の他方の電極または前記複数の第１のスイッチの他端のうちの他方に、前記サブフィールド毎に定められた所定の期間、所定の電圧を印加する際に、前記第１コモン信号及び前記第２コモン信号をそれぞれ前記第１コモンライン及び前記第２コモンラインに、前記選択駆動ステップでの選択に応じて互いに異なるタイミングで印加する電圧駆動ステップと、
を含み、
前記１フィールドの画像は、２n階調の画像であり、
前記画像処理ステップでは、前記１フィールドをｎ個のサブフィールドに分割するものであり、
前記電圧駆動ステップでは、前記ｎ個のサブフィールドのそれぞれにおける前記第１及び第２コモン信号を印加する前記所定の期間の比を２0：２1：・・・：２n-1とするものであり、
ｎは１以上の整数である、ことを特徴とする。
【００３２】
前記第１のスイッチをオン・オフするためのデータは、１フィールドにおける階調に応じてサブフィールド毎に前記発光素子の発光／非発光を決めている。そして、前記電圧駆動ステップにおいて、各行毎に接続されている前記複数の発光素子の他方の電極または複数の第１のスイッチの他端のうちの他方に、サブフィールド毎に定められた所定の電圧を印加する期間を制御することによって、サブフィールド毎に前記発光素子の発光輝度（発光の期間）が制御される。このため、サブフィールドに分割された画像が視覚的に合成された１フィールドの画像となり、前記発光素子の明るさは、１フィールドにおける発光輝度の合計によって決められる。すなわち、この表示装置の駆動方法では、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオン・オフするだけで階調制御できるため、同一の階調における画素の明るさをどの発光素子においても前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの電気的特性のバラツキに実質的に左右されずにほぼ一定にすることができる。従って、この表示装置の駆動方法によれば、画像品位の高い画像を表示することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３４】
この実施の形態においては、１フレームの画像を実質的に表示する期間である１フィールドの期間を４個のサブフィールドに分割し、各サブフィールドにおける発光期間を１：２：４：８とすることによって、１６階調を表示する有機ＥＬ表示装置を例として説明する。
【００３５】
図１は、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。
図示するように、この有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬパネル１、コントローラ２、ゲートドライバ３、ドレインドライバ４、及びコモンドライバ５とから構成される。
【００３６】
有機ＥＬパネル１の各画素は、図中の等価回路図に示すように、有機ＥＬ素子１１と、駆動用トランジスタ１２と、選択用トランジスタ１３と、キャパシタＣｐとから構成される。
【００３７】
有機ＥＬ素子１１は、閾値以上の電圧をアノード−カソード間に印加することによって発光する発光素子である。有機ＥＬ素子１１のアノード−カソード間に閾値以上の電圧が印加されると、後述する有機ＥＬ層を電流が流れ、有機ＥＬ素子１１は光を発する。有機ＥＬ素子１１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれの色の光を発するものが、有機ＥＬパネル１上に所定の順序でマトリクス状に配置されている。
【００３８】
駆動用トランジスタ１２は、ｎチャネルのメモリＴＦＴから構成される。駆動用トランジスタ１２のゲートは選択用トランジスタ１３のソースに、ドレインは有機ＥＬ素子１１のカソード電極に接続され、ソースは接地（０Ｖ）されている。駆動用トランジスタ１２は、有機ＥＬ素子１１に供給する電力をオン・オフするスイッチとして使用される。駆動用トランジスタ１２のゲートは、後述するドレインドライバ４から供給された駆動信号を保持する。
【００３９】
駆動用トランジスタ１２は、後述するコモンドライバ５から有機ＥＬ素子１１にコモン信号が印加されたとき、オン抵抗が有機ＥＬ素子１１の抵抗より十分小さくなり（例えば、１０分の１以下）、オフ抵抗が有機ＥＬ素子１１の抵抗より十分に大きくなる（例えば、１０倍以上）特性を有している。このため、駆動用トランジスタ１２がオンしているときは、コモンドライバ５から出力された電圧のほとんどが有機ＥＬ素子１１に分圧され、駆動用トランジスタ１２の特性のばらつきに関わらず、有機ＥＬ素子１１はほぼ同じ光量の光を発する。一方、駆動用トランジスタ１２がオフしているときは、コモンドライバ５から出力された電圧のほとんどが駆動用トランジスタ１２のソースドレイン間に分圧され、有機ＥＬ素子１１に閾値以上の電圧が印加されず、有機ＥＬ素子１１は発光しない。
【００４０】
選択用トランジスタ１３は、ｎチャネルのＴＦＴから構成される。選択用トランジスタ１３のゲートは有機ＥＬパネル１の行（図の横方向）毎に設けられたゲートラインＧＬに、ドレインは有機ＥＬパネル１の列（図の縦方向）毎に設けられたドレインラインＤＬに接続されている。また、ソースは駆動用トランジスタ１２のゲートに接続されている。選択用トランジスタ１３は、後述するドレインドライバ４からの駆動信号の駆動用トランジスタ１２のゲートへの供給をオン・オフするスイッチとして用いられる。
【００４１】
キャパシタＣｐは、後述するドレインドライバ４から供給された駆動信号を少なくとも１サブフィールド期間保持する。キャパシタＣｐが保持する駆動信号は、駆動用トランジスタ１２をオン・オフするために用いられ、キャパシタＣｐと駆動用トランジスタ１２とで有機ＥＬ素子１１を発光させるためのスイッチを形成する。
【００４２】
以下、有機ＥＬパネル１の構造について詳しく説明する。
図２は、有機ＥＬパネル１の１画素分の構成を平面的に示す図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
これらの図に示すように、有機ＥＬ素子１１、駆動用トランジスタ１２及び選択用トランジスタ１３をガラス基板１４の上に形成することによって、有機ＥＬパネル１を構成している。
【００４３】
具体的に説明すると、ガラス基板１４の上にアルミニウムからなるゲートメタル膜で構成されるゲートラインＧＬと、ゲートラインＧＬと一体に形成された選択用トランジスタ１３のゲート電極１３ａと、駆動用トランジスタ１２のゲート電極１２ａとがパターン形成されている。ゲート電極ＧＬ、ゲート電極１３ａ及びゲート電極１２ａの上には、陽極酸化膜１４ａが形成されている。さらに、ゲート電極１２ａ上の陽極酸化膜１４ａの上には、窒化シリコンでなるゲート絶縁膜１４ｂが形成されている。
【００４４】
ゲート電極１３ａの上側のゲート絶縁膜１４ｂの上には、アモルファスシリコンでなる半導体層１３ｄが形成されている。半導体層１３ｄ上の中央にはブロッキング層１３ｅが形成され、その両側にはオーミック層１３ｆが形成されている。そして、データラインＤＬと一体形成された選択用トランジスタ１３のドレイン電極１３ｂが、オーミック層１３ｆに積層して形成されている。一方、その反対側には、選択用トランジスタ１３のソース電極１３ｃが、オーミック層１３ｆに積層して形成されている。このようにして選択用トランジスタ１３が形成される。なお、選択用トランジスタ１３のソース電極１３ｃは、層間絶縁膜１４ｃに設けられたコンタクトホール１５ｂを介して選択用トランジスタ１２のゲート電極１２ａに接続されている。
【００４５】
ゲート電極１２ａの上側のゲート絶縁膜１４ａの上には、アモルファスシリコンでなる半導体層１２ｄが形成されている。半導体層１２ｄの中央にはブロッキング層１２ｅが形成され、その両側にはオーミック層１２ｆが形成されている。そして、基準電圧ラインＳＬと一体形成された駆動用トランジスタ１２のソース電極１２ｂが、オーミック層１２ｆに積層して形成されている。一方、その反対側には、駆動用トランジスタ１２のドレイン電極１２ｃが、オーミック層１３ｆに積層して形成されている。このようにして駆動用トランジスタ１２が形成される。なお、基準電圧ラインＳＬは接地されており、０Ｖの電圧が印加されている。
【００４６】
上記のようにして形成された駆動用トランジスタ１２及び選択用トランジスタ１３の上には、駆動用トランジスタ１２のドレイン電極１２ｃの端部に形成されたコンタクトホール１５ａを除いて、層間絶縁膜１４ｃが形成されている。層間絶縁膜１４ｃの上には、ＭｇＩｎ（Magnesium Indium）からなる可視光反射性のカソード電極１１ａがパターン形成されている。カソード電極１１ａは、コンタクトホール１５ａを介して駆動用トランジスタ１２のドレイン電極１２ｃと接続されている。カソード電極１１ａの上には、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色に発光する複数の発光層を有する有機ＥＬ層１１ｂが、マトリクス状に所定の配置で形成されている。そして、有機ＥＬ層１１ｂの上に、各ゲートラインＧＬに対応してそれぞれマトリクスの行方向の画素領域に亘って延在し、列方向の画素領域に亘って互いに離間し、かつ同じ幅に設けられたＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）からなる複数のアノード電極１１ｃが形成されている。このようにして、有機ＥＬ素子１１が形成される。また、画素毎に基準電圧ラインＳＬとゲート絶縁膜１４ｂとゲート電極１２ａにより構成されたキャパシタＣｐが設けられている。
【００４７】
Ｒ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂは、カソード電極１１ａ側に形成された電子輸送性発光層と、アノード電極１１ｃ側に形成された正孔輸送層とからなる。
【００４８】
電子輸送性発光層は、化１に示すＡｌｑ３内に化２に示すＤＣＭ−１が分散されたものである。
【化１】
0004114216.tif 000002
【化２】
0004114216.tif 000003
【００４９】
正孔輸送層は、化３に示すα−ＮＰＤからなる。
【化３】
0004114216.tif 000004
【００５０】
なお、電子輸送性発光層に用いられているＡｌｑ３は、他に発光材料を含まない場合は、電子と正孔との再結合に伴うエネルギーを吸収して緑色の光を発生するが、Ａｌｑ３内にＤＣＭ−１が分散されていることにより、ＤＣＭ−１が電子と正孔との再結合に伴うエネルギーを吸収し、赤色の光を発生する。
【００５１】
Ｇ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂは、カソード電極１１ａ側に形成された電子輸送性発光層と、アノード電極１１ｃ側に形成された正孔輸送層とからなる。
【００５２】
電子輸送性発光層は、化４に示すＢｅｂｑ２からなる。
【化４】
0004114216.tif 000005
【００５３】
正孔輸送層は、Ｒ用の有機ＥＬ層１１ｂの正孔輸送層と同じα−ＮＰＤからなる。
Ｇ用の有機ＥＬ素子１１では、電子と正孔との再結合に伴うエネルギーを電子輸送性発光層のＢｅｂｑ２が吸収し、緑色の光を発生する。
【００５４】
Ｂ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂは、カソード電極１１ａ側に形成された電子輸送層と、アノード電極１１ｃ側に形成された正孔輸送層と、電子輸送層と正孔輸送層との間に形成された発光層とからなる。
【００５５】
電子輸送層は、Ｒ用の有機ＥＬ層１１ｂの電子輸送性発光層に用いられたＡｌｑ３からなる。
正孔輸送層は、Ｒ用及びＧ用の有機ＥＬ層１１ｂの正孔輸送層と同じα−ＮＰＤからなる。
【００５６】
発光層は、９６重量％の化５に示すＤＰＶＢｉと、４重量％の化６に示すＢＣｚＶＢｉとからなる。
【化５】
0004114216.tif 000006
【化６】
0004114216.tif 000007
【００５７】
なお、Ｂ用の有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂにおいては、電子と正孔との再結合領域がＤＰＶＢｉとＢＣｚＢｉとからなる発光層となる。この発光層における電子と正孔との再結合に伴うエネルギーをＤＰＶＢｉとＢＣｚＢｉが吸収し、青色の光を発生する。
【００５８】
図４は、図１のコントローラ２の構成を示すブロック図である。
図示するように、コントローラ２は、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａ、Ａ／Ｄ変換器２ｂ、補正回路２ｃ、テーブル記憶部２ｄ、画像信号記憶部２ｅ、発光信号出力部２ｆ、同期信号抽出回路２ｇ、水晶パルス発振器２ｉ、基準クロック生成回路２ｊ、ゲート制御信号生成回路２ｋ、ドレイン制御信号生成回路２ｌ、コモン制御信号生成回路２ｍとから構成される。
【００５９】
コントローラ２に外部から供給されたビデオ信号は、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａ及び同期信号抽出回路２ｇに入力される。同期信号抽出回路２ｇは、ビデオ信号から水平同期信号及び垂直同期信号を抽出する。Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号に基づいてビデオ信号中の輝度信号及び色差信号から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像信号を所定の順序で抽出する。基準クロック生成回路２ｊは、水晶パルス発振器２ｉが発信したシステムクロックに基づいて、１サブフィールドの１水平期間を計測するための基準クロック信号ＣＬＫを生成する。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換器２ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａが抽出した画像信号を２進数で表現されるデジタル信号に変換する。補正回路２ｃは、テーブル記憶部２ｄ内に格納された変換テーブルを参照して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各有機ＥＬ素子の発光量、ガンマ特性などに応じて、Ａ／Ｄ変換器２ｂでデジタル変換された画像信号の値を補正する。
【００６１】
画像信号記憶部２ｅは、補正回路２ｃで補正された１フレーム分の画像信号を一時保存する。画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号は、４桁の２進数で示される信号であり、１フレーム分の信号のうち第１行、第２行、・・・、第ｎ行の第１桁に相当する第１サブフィールド分が、基準クロック生成回路２ｊが生成したクロックタイミングに基づいて第１行、第２行、・・・、第ｎ行の順に１行毎に発光信号出力部２ｆに読み込まれる。次いで、第１行、第２行、・・・、第ｎ行の第２桁に相当する第２サブフィールド分が、第１行、第２行、・・・、第ｎ行の順に１行毎に発光信号出力部２ｆに読み込まれる。最終的に、第１行、第２行、・・・、第ｎ行の第４桁に相当する第４サブフィールド分が、第１行、第２行、・・・、第ｎ行の順に１行毎に発光信号出力部２ｆに読み込まれる。画像信号は、その値が大きければ大きいほど、その画素の画像が明るいことを示す。すなわち、この有機ＥＬ表示装置においては、階調は０から１５であり、階調が０から１５となるに従って、表示が暗から明へと変わっていく。
【００６２】
発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号の階調値に応じて、各サブフィールドにおいてその画素の有機ＥＬ素子１１を発光させるかどうかを決定し、基準クロック生成回路２ｊから供給された基準クロックに基づいて所定タイミングで各行分毎の発光信号ＩＭＧを出力する。すなわち、各画素の画像信号の各サブフィールドに対応する桁が「０」である場合、発光信号ＩＭＧはオフ信号として、対応する桁が「１」である場合、発光信号ＩＭＧはオン信号としてドレインドライバ４に出力される。
階調と各サブフィールドの関係を表１に示す。
【表１】
0004114216.tif 000008
【００６３】
ゲート制御信号生成回路２ｋは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックに基づいて、ゲート制御信号ＧＣＯＮＴを生成する。ゲート制御信号生成回路２ｋが生成したゲート制御信号ＧＣＯＮＴは、ゲートドライバ３に供給される。
【００６４】
ドレイン制御信号生成回路２ｌは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックに基づいて、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴを生成する。ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴは、後述するスタート信号、切替信号及びアウトプットイネーブル信号を含む。ドレイン制御信号生成回路２ｌが生成したドレイン制御信号ＤＣＯＮＴは、ドレインドライバ４に供給される。
【００６５】
コモン制御信号生成回路２ｍは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックに基づいて、コモン制御信号ＣＣＯＮＴを生成する。コモン制御信号生成回路２ｍが生成したコモン制御信号ＣＣＯＮＴは、コモンドライバ５に供給される。
【００６６】
図１のゲートドライバ３は、ゲート制御信号生成回路２ｋから供給されたゲート制御信号ＧＣＯＮＴに従って、選択信号Ｘ1〜Ｘnを出力する。選択信号Ｘ1〜Ｘnは、同一タイミングではいずれか１つのみがアクティブとなり、有機ＥＬパネル１のいずれかのゲートラインＧＬを選択する。これにより、選択されたゲートラインＧＬに接続された選択用トランジスタ１３のゲートに選択信号Ｘ1〜Ｘnが印加され、選択用トランジスタ１３がオンする。
【００６７】
ドレインドライバ４は、図６に示すように、シフトレジスタ４１、ラッチ回路４２、４３、レベル変換回路４４とから構成される。
シフトレジスタ４１は、ドレイン制御信号生成回路２ｌから供給されたドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のスタート信号によって最初のビットに１（ハイレベルの信号）がセットされ、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のシフト信号が供給される毎にビットシフトしていく。
【００６８】
ラッチ回路４２は、シフトレジスタ４１のビット数と対応する個数のラッチ回路から構成され、シフトレジスタ４１の１となっているビットに対応するラッチ回路に発光信号出力部２ｆから供給された発光信号ＩＭＧをラッチする。
ラッチ回路４２に１サブフィールド中の１行分の発光信号ＩＭＧがラッチされると、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中の切替信号に従って、次段のラッチ回路４３にその発光信号ＩＭＧがラッチされる。そして、ラッチ回路４２は、次の行の発光信号ＩＭＧをラッチする。
【００６９】
レベル変換回路４４は、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のアウトプットイネーブル信号に基づいてラッチ回路４３にラッチされた発光信号ＩＭＧに応じて所定の電圧レベルの駆動信号Ｙ1〜Ｙnを有機ＥＬパネル１のドレインラインＤＬに出力する。レベル変換回路４４から出力される駆動信号Ｙ1〜Ｙnは、駆動用トランジスタ１２のゲート１２ａに蓄積され、駆動用トランジスタ１２をオンさせる。
【００７０】
図１のコモンドライバ５は、コモン制御信号生成回路２ｍから供給されたコモン制御信号ＣＣＯＮＴに基づいて、有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃに印加するコモン信号Ｚ1〜Ｚnを発生する。この信号は、オン・オフの２値であり、コモンラインＣＬを介して行毎の有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃに印加される。この印加されるオン電圧は有機ＥＬ素子１１の閾値電圧より十分に大きい。そして、駆動用トランジスタ１２がオンされているときは有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃとカソード電極１１ａの間に有機ＥＬ素子１１の発光輝度が飽和する電圧が印加される。一方、駆動用トランジスタ１２がオフされているときに有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃとカソード電極１１ａの間に印加される電圧は、コモン信号Ｚ1〜Ｚnの電圧のほとんどが駆動用トランジスタ１２に分圧されるので、有機ＥＬ素子１１の閾値電圧よりも小さいものとなる。
【００７１】
以下、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置の１フレームを表示する期間における動作について説明する。
Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路２ａにおいて所定のタイミングでＲ、Ｇ、Ｂ信号を抽出されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、Ａ／Ｄ変換器２ｂでＡ／Ｄ変換され、補正回路２ｃでガンマ補正等の補正が施された後、画像信号記憶部２ｅに記憶される。画像信号記憶部２ｅに記憶される画像信号は、前述のように４桁の２進数によって表される。
また、ビデオ信号の替わりにパーソナルコンピュータ等のデジタル信号のデータが供給される場合は、直接補正回路２ｃに供給される。
【００７２】
一方、ゲート制御信号生成回路２ｋ、ドレイン制御信号生成回路２ｌ及びコモン制御信号生成回路２ｍは、同期信号抽出回路２ｇが抽出した水平同期信号及び垂直同期信号、並びに基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックＣＬＫに基づいて、それぞれゲート制御信号ＧＣＯＮＴ、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ及びコモン制御信号ＣＣＯＮＴを生成する。
【００７３】
第１サブフィールドにおける動作について、図７を参照して説明する。
発光信号出力部２ｆは、基準クロック生成回路２ｊが生成した基準クロックＣＬＫに従って画像信号記憶部２ｅに記憶された１フレーム分の画像信号の第１桁（最下位桁）を順に読み出し、発光信号ＩＭＧとしてドレインドライバ４に出力する。この発光信号出力部２ｆからの発光信号ＩＭＧの出力にタイミングを合わせて、ドレイン制御信号生成回路２ｌは、スタート信号をドレインドライバ４に出力する。
【００７４】
ドレインドライバ４においては、スタート信号がシフトレジスタ４１に供給されると、シフトレジスタ４１の最初のビットに１がセットされる。そして、シフトレジスタ４１は、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中のシフト信号が入力される度に、ビットシフトしていく。シフトレジスタ４１がビットシフトしていく間にラッチ回路４２は、発光信号出力部２ｆからの第１サブフィールドの発光信号ＩＭＧを第１行目から順にラッチしていく。ラッチ回路４２にラッチされた第１サブフィールドの１行分の発光信号ＩＭＧは、ドレイン制御信号ＤＣＯＮＴ中の切替信号によって、２段目のラッチ回路４３にラッチされる。次に、ドレインドライバ４は、同様の動作によって２行目以降の発光信号ＩＭＧを取り込んでいく。ドレインドライバ４は、第１サブフィールドの第ｎ行目の発光信号ＩＭＧの取り込みを終了すると、第２サブフィールドの発光信号ＩＭＧを順次取り込んでいく。
【００７５】
ゲートドライバ３は、最初に、ゲート制御信号生成回路２ｋからのゲート制御信号ＧＣＯＮＴに基づいて、１行目のゲートラインＧＬに基準クロック信号ＣＬＫの１期間、選択信号Ｘ1を出力する。これにより、１行目のゲートラインＧＬに接続された選択用トランジスタ１３がオンする。このとき、ドレインドライバ４のレベル変換回路４４にドレイン制御信号中のアウトプットイネーブル信号が供給され、ラッチ回路４３にラッチされた発光信号ＩＭＧに従う所定の電圧の駆動信号Ｙ1〜Ｙnがレベル変換回路４４からそれぞれの列のドレインラインＤＬに出力される。すると、選択信号Ｘ1が出力されている期間内で、駆動信号Ｙ1〜Ｙnが１行目の駆動用トランジスタ１２のゲート１２ａに書き込まれる。
【００７６】
１行目の駆動用トランジスタ１２は、駆動信号Ｙ1〜Ｙnがハイレベルのときはオンされ、駆動信号Ｙ1〜Ｙnがローレベルのときはオフされる。１行目のゲートラインＧＬの選択を終了すると、コモンドライバ５は、コモン制御信号生成回路２ｍからのコモン制御信号ＣＣＯＮＴに基づいて、１行目のコモンラインＣＬにコモン信号Ｚ1を、基準クロック信号ＣＬＫの１期間（第１コモン信号期間）出力する。
【００７７】
ここで、駆動用トランジスタ１２がオンのとき、そのオン抵抗は有機ＥＬ素子１１の抵抗よりも十分に小さくなり、有機ＥＬ素子１１の電極間に閾値以上の所定の電圧が印加される。これによって、有機ＥＬ素子１１の有機ＥＬ層１１ｂに電圧のレベルに応じた電流が流れ、有機ＥＬ素子１１が発光する。そして、発光信号Ｚ1の出力が終了すると、有機ＥＬ素子１１の電極間に印加される電圧が０Ｖとなり、有機ＥＬ素子の発光が終了する。すなわち、第１サブフィールド期間における各画素の発光期間は、第１コモン信号期間の長さにより決定される。一方、駆動用トランジスタ１２がオフのとき、そのオフ抵抗は有機ＥＬ素子の抵抗よりも十分に大きくなり、有機ＥＬ素子１１の電極間には閾値以上の電圧が印加されない。このため、有機ＥＬ素子１１は発光しない。
【００７８】
１行目のコモンラインＣＬにコモン信号Ｚ1が出力されている間、ゲートドライバ２は、２行目のゲートラインＧＬを選択する。すると、同様にして２行目の駆動信号Ｙ1〜Ｙnが駆動用トランジスタ１２のゲート１２ａに書き込まれる。以下、同様にして有機ＥＬ素子１１を発光させていく。そして、最終行（ｎ行目）のゲートラインＧＬへのゲート信号Ｘnの出力を終了すると、第１サブフィールドの第１書込期間を終了する。以上のように、第１サブフィールドにおいては、画像信号の第１桁が１である有機ＥＬ素子１１は１基準クロック期間（第１コモン信号期間）の長さに応じて発光し、画像信号の第１桁が０である有機ＥＬ素子１１は発光しない。
【００７９】
次に、第２サブフィールドにおける動作について説明する。
第２サブフィールドにおける第１行目のゲートラインＧＬへの選択信号Ｘ1は、第１書込期間の第ｎ行目の選択信号Ｘnの出力終了後、出力される。このとき、第ｎ行目の第１コモン信号期間は、第２書込期間にまたがっていてもよい。すなわち、第１サブフィールドの第１発光期間が第２書込期間と部分的に重なってもよい。
【００８０】
第２サブフィールドにおける動作も、第１サブフィールドの場合とほとんど同じである。しかし、発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号の第２桁（下位２桁目）を発光信号ＩＭＧとして出力する。また、コモンドライバ５からは、コモン信号Ｚ1〜Ｚnがゲートドライバ３が選択信号Ｘ1〜Ｘnをそれぞれ出力した後に、コモンラインＣＬに２基準クロック期間（第２コモン信号期間）第１サブフィールドと同電位の電圧が出力される。各コモン信号期間に発光する見かけ上の輝度は、単位時間あたりの発光輝度と発光時間の積に依存するが、第２コモン信号期間は、第２コモン信号期間に発光するときの見かけ上の輝度が第１コモン信号期間に発光する見かけ上の輝度の２倍となるような時間に設定されていれば、基準クロック期間にあわせていなくてもよい。
【００８１】
このため、第２サブフィールドにおいては、画像信号の第２桁が１である有機ＥＬ素子１１は２基準クロック期間発光し、画像信号の第２桁が０である有機ＥＬ素子１１は発光しない。
【００８２】
次に、第３サブフィールドにおける動作について説明する。
第３サブフィールドにおける第１行目のゲートラインＧＬへの選択信号Ｘ1は、第２書込期間の第ｎ行目の選択信号Ｘnの出力終了後、出力される。このとき、第ｎ行目の第２コモン信号期間は、第３書込期間にまたがっていてもよい。すなわち、第２サブフィールドの第２発光期間が第３書込期間と部分的に重なってもよい。
【００８３】
第３サブフィールドにおける動作も、第１サブフィールドの場合とほとんど同じである。しかし、発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号の第３桁（下位３桁目）を発光信号ＩＭＧとして出力する。また、コモンドライバ５からは、コモン信号Ｚ1〜Ｚnがゲートドライバ３が選択信号Ｘ1〜Ｘnをそれぞれ出力した後に、コモンラインＣＬに４基準クロック期間（第２コモン信号期間）第１サブフィールドと同電位の電圧が出力される。第３コモン信号期間は、第３コモン信号期間に発光するときの見かけ上の輝度が第１コモン信号期間に発光する見かけ上の輝度の４倍となるような時間に設定されていれば、基準クロック期間にあわせていなくてもよい。
【００８４】
このため、第３サブフィールドにおいては、画像信号の第３桁が１である有機ＥＬ素子１１は４基準クロック期間発光し、画像信号の第３桁が０である有機ＥＬ素子１１は発光しない。
【００８５】
次に、第４サブフィールドにおける動作について説明する。
第４サブフィールドにおける第１行目のゲートラインＧＬへの選択信号Ｘ1は、第３書込期間の第ｎ行目の選択信号Ｘnの出力終了後、出力される。このとき、第ｎ行目の第３コモン信号期間は、第４書込期間にまたがっていてもよい。すなわち、第３サブフィールドの第３発光期間が第４書込期間と部分的に重なってもよい。
【００８６】
第４サブフィールドにおける動作も、第１サブフィールドの場合とほとんど同じである。しかし、発光信号出力部２ｆは、画像信号記憶部２ｅに記憶された画像信号の第４桁（最上位桁）を発光信号ＩＭＧとして出力する。また、コモンドライバ５からは、コモン信号Ｚ1〜Ｚnがゲートドライバ３が選択信号Ｘ1〜Ｘnをそれぞれ出力した後に、コモンラインＣＬに８基準クロック期間（第２コモン信号期間）中第１サブフィールドと同電位の電圧が出力される。第４コモン信号期間は、第４コモン信号期間に発光するときの見かけ上の輝度が第１コモン信号期間に発光する見かけ上の輝度の８倍となるような時間に設定されていれば、基準クロック期間にあわせていなくてもよい。
【００８７】
このため、第４サブフィールドにおいては、画像信号の第４桁が１である有機ＥＬ素子１１は８基準クロック期間発光し、画像信号の第４桁が０である有機ＥＬ素子１１は発光しない。
【００８８】
上記の第１〜第４サブフィールドに分割されて出力された画像は、残像効果によって視覚的に１フレームの画像として合成される。
このとき、階調が１５であった画素の有機ＥＬ素子１１は、１フレームにおいて１５基準クロック期間発光する。階調が０であった有機ＥＬ素子１１は、１フレームにおいて全く発光しない。その中間の階調であった画素の有機ＥＬ素子１１は、その階調に応じた基準クロック期間だけ発光する。これにより、各有機ＥＬ素子１１は、視覚的には１フレームにおいてその階調に応じた明るさで発光しているように見える。そしてまた、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類の有機ＥＬ素子１１から発した光が視覚的に合成されて有機ＥＬパネル１にフルカラー画像が表示されているように見える。
【００８９】
以上説明したように、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置では、駆動用トランジスタ１２をオン・オフ用のスイッチとして用い、コモンドライバ５に接続されたアノード電極１１ｃに印加する電圧をパルス幅制御することで階調表示をしていた。このため、駆動用トランジスタ１２の特性にばらつきがあっても、同一の階調で各画素の有機ＥＬ素子１１が発する光量をほぼ一定にすることができる。従って、この有機ＥＬ表示装置は、表示される画像の品位が高いものとなる。しかも、製造工程で複数製造される有機ＥＬパネル毎に表示のばらつきが生じることがない。
【００９０】
また、この実施の形態の有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子１１のアノード電極１１ｃを行毎に共通に形成し、コモンドライバ５からのコモン信号Ｚ1〜Ｚnによって行毎に有機ＥＬ素子１１の発光を開始・終了させていた。このため、１サブフィールド中で全画素を一斉に点灯させるプラズマディスプレイパネルなどに用いられている方法に比べて、伝搬遅延のばらつきが低減され、有機ＥＬパネル１全体を均一に発光させることができる。また、アノード電極１１ｃを行毎に共通に形成したことによって、行毎のアノード電極１１ｃを配線つなぐよりも抵抗値を低くすることができる。このため、コモンドライバ５からのコモン信号Ｚ1〜Ｚnによってアノード電極１１ｃに印加される電圧レベルを、コモンドライバ５からの距離に関わらずほぼ一定にすることができ、各有機ＥＬ素子１１がほぼ同じ明るさの光を発することができるようになる。
【００９１】
また、この実施の形態では、発光素子として応答特性がよい有機ＥＬ素子１１を用いた有機ＥＬ表示装置を例としている。有機ＥＬ素子１１は応答特性がよいので、第１サブフィールドのように有機ＥＬ素子１１に電圧を印加する期間が短くても十分な光量を得ることができる。すなわち、本発明は有機ＥＬ表示装置に適用することを好適とするものである。
【００９２】
また、この実施の形態では、１つのサブフィールドの選択発光の期間中に、選択発光と並行して次のサブフィールドの動作に進むので、選択期間の設定次第で、最大輝度では、有機ＥＬ素子を最大で１フレームのすべてに期間について発光させることができる。
【００９３】
上記の実施の形態では、コモン信号Ｚ1〜Ｚnのオン電位は、選択信号Ｘ1〜Ｘnがオン出力後に、出力されたが、図８に示すように、コモン信号Ｚ1〜Ｚnのオン出力を選択信号Ｘ1〜Ｘnのオン出力に同期して出力してもよく、コモン信号Ｚ1〜Ｚnのオン期間と選択信号Ｘ1〜Ｘnのオン期間とを部分的に重ねてもよい。
【００９４】
また、図９に示すように有機ＥＬ素子１１のアノード電極とカソード電極との接続を逆にしてもよい。このとき、図７に示したコモン信号Ｚ1〜Ｚnは、極性を反転して有機ＥＬ素子１１のカソード電極に印加すればよい。
【００９５】
また、有機ＥＬパネル１の構成も、図２、図３に示すものに限られない。
図１０は、本発明の他の実施の形態の有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬパネルの１画素分の等価回路図であり、図１１は、図１０の有機ＥＬパネルの１画素分の構成を示す断面図である。
これらの図に示すように、本発明の他の実施の形態の有機ＥＬパネルの１画素は、有機ＥＬ素子５１、駆動用トランジスタ５２、選択用トランジスタ５３、及びデータ保持キャパシタＣｐとから構成される。
【００９６】
選択用トランジスタ５３は、ゲートラインＧＬに接続されたゲート電極５３ｇ、ゲート電極５３ｇ上に設けられたゲート絶縁膜５６、ゲート絶縁膜５６上に設けられた半導体層５７、ドレインラインＤＬに接続されたドレイン電極５３ｄ、ソース電極５３ｓから構成される。
【００９７】
駆動用トランジスタ５２は、選択用トランジスタ５３のソース電極５３ｓに接続されたゲート電極５２ｇ、ゲート電極５２ｇ上に設けられたゲート絶縁膜５６、ゲート絶縁膜５６上に設けられた半導体層５７、コモンラインＣＬに接続されたドレイン電極５２ｄ、ソース電極５２ｓから構成される。駆動用トランジスタ５２のドレイン電極５２ｄは、各行毎に、コモンドライバ５からのコモンラインＣＬに接続され、ソース電極５２ｓが有機ＥＬ素子５１のアノード電極５１ｃに接続されている。
そして、ドレインドライバ４からの駆動信号Ｙ1〜Ｙnは、データ保持キャパシタＣｐに保持される。
【００９８】
また、この有機ＥＬパネルでは、有機ＥＬ素子５１は、各画素について駆動用トランジスタ５２、選択用トランジスタ５３及びデータ保持キャパシタＣｐが形成されていない部分に形成されている。
有機ＥＬ素子５１は、ＩＴＯからなるアノード電極５１ｃ、有機ＥＬ層５１ｂ及び低仕事関数の光反射性金属からなるカソード電極５１ａから構成される。アノード電極５１ａは、上記の実施の形態の有機ＥＬパネルのように行毎に共通のものが構成されているのではなく、各有機ＥＬ素子５１毎に独立に形成されている。カソード電極５１ｃは、すべて接地されている。
【００９９】
この場合の有機ＥＬパネルでも図７、図８に示すのと同様の駆動方法によって、１フレームの画像を複数のサブフィールド期間に分割してパルス幅階調制御を行っているので、良好な階調表示（多色表示）をすることができる。
【０１００】
なお、この有機パネルでは、図１１に示すように、アノード電極５１ｃは、透明の絶縁膜５６を介してガラス基板５５側に形成されている。このアノード電極５１ｃは、透明のＩＴＯによって構成されているため、有機ＥＬ層５１ｂで発した光は、透明のガラス基板５５を透過し、画像が表示される。
【０１０１】
また、図１０に示したアノード電極５１ｃを駆動用トランジスタ５２に接続し、カソード電極１１ａを接地させていたが、図１２に示すように、この接続を逆にしてもよい。この場合は、コモンドライバから駆動用トランジスタ５２に印加する電圧の極性を負にすればよい。
【０１０２】
上記の実施の形態においては、有機ＥＬパネル１の各画素は、有機ＥＬ素子１１、ＴＦＴからなる駆動用トランジスタ１２及び選択用トランジスタ１３、並びにキャパシタＣｐとから構成されていた。しかしながら、有機ＥＬパネルの各画素の構成はこれに限らず、ＭＩＭ等の他のスイッチング素子を駆動用トランジスタ１２及び／または選択用トランジスタ１３の代わりに用いてもよい。
【０１０３】
上記の実施の形態においては、駆動用トランジスタ１２のソースは接地され、ソース側に印加される電圧のレベルは０Ｖであった。しかしながら、駆動用トランジスタ１２のソースに印加する電圧は、０Ｖである必要はない。例えば、駆動用トランジスタ１２のソースに基準電圧として有機ＥＬ素子の閾値電圧と同レベルで反対の極性の電圧を加えておき、発光期間には正の極性の電圧を、非発光期間には負の極性の電圧をコモンドライバ５から出力してもよい。
【０１０４】
上記の実施の形態においては、１フレームを選択期間を１：２：４：８とする４つのサブフィールドに分割することによって１６階調の表示を得ていた。しかしながら、本発明の有機ＥＬ表示装置は、３階調以上の任意の階調数の画像を表示することができる。例えば、２n+1階調を表示する場合には、１フレームをｎ個のサブフィールドに分割し、各サブフィールドにおける発光期間の比を１：２：４：・・・：２n-1とすればよい（ｎは１以上の整数）。また、各サブフィールドにおいてその画素を選択発光させるかどうかは、上記の実施の形態と同様に、２進表示されたその画素の階調に基づいて決定すればよい。
【０１０５】
上記の実施の形態においては、遅く表示されるサブフィールドの方がサブフィールドにおける選択発光する期間が長かった。しかしながら、選択発光する期間の長いサブフォールドを先に表示してもよく、最も選択発光する期間の短いサブフィールドの次に最も選択発光する期間の長いサブフィールドを表示してもよい。
【０１０６】
上記の実施の形態においては、１フレームをサブフィールドに分割した画像信号を間引かずにそのまま表示していた。しかしながら、本発明において表示画像の階調数が大きくなると、ドレインドライバから駆動用トランジスタのゲートへのデータの書き込みの期間、及びコモンドライバによる有機ＥＬ素子の選択発光の期間が十分に得られない場合がある。このような場合には、所定の規則に基づいて画像信号を間引いて有機ＥＬパネルに表示してもよい。また、このとき、１フレームを複数フィールドに分割してもよい。
【０１０７】
上記の実施の形態においては、有機ＥＬパネル１上にＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色の発光層を有する有機ＥＬ素子１１を所定の順序で配置することによって、フルカラー画像を表示する有機ＥＬ表示装置を構成していた。このように３種類の有機ＥＬ素子を用いる代わりに、Ｒ、Ｇ、Ｂのすべての光を含む白色光を発する発光層を有する有機ＥＬ素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルタ、もしくは所定の波長域の光を発する有機ＥＬ素子とこの所定の波長域の光を吸収し、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの３色に発光する光変換層を用いてもよい。
【０１０８】
また、同一色の発光層を有する有機ＥＬ素子をマトリクス状に配置し、色の濃淡でモノクローム画像を表示する有機ＥＬ表示装置にも用いることができる。この場合は、ビデオ信号中の輝度信号のみに基づいて画像信号を抽出すればよい。
【０１０９】
上記の実施の形態においては、各画素の発光素子として有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置に本発明を適用した場合について説明した。しかしながら、本発明は、無機ＥＬ表示装置など、各画素が選択用トランジスタと、駆動用トランジスタ（及びデータ保持コンデンサ）と、発光素子とで構成されるすべての種類の表示装置に適用することができる。なお、発光素子が交流駆動型無機ＥＬ素子で構成される場合には、１フレーム毎に極性を反転してもよい。
【０１１０】
また、上記の実施の形態においては、画像信号記憶部２ｅに記憶された１フレーム分の画像信号のうち第１行、第２行、……、第ｎ行の第１桁に相当する第１サブフィールド分が、基準クロック生成回路２ｊのタイミングに基づいて第１行、第２行、……、第ｎ行の順に１行毎に発光信号出力部２ｆに読み込まれ、次いで第１行から第ｎ行までの画像信号の第２桁に相当する第２サブフィールド分が１行毎に読み込まれ、最終的に第１行から第ｎ行までの画像信号の第４桁に相当する第４サブフィールド分が１行毎に読み込まれ、１フレーム分のデータが画像信号が読み込まれるように設定され、発光信号出力部２ｆが順次読み込んだ画像信号に応じて基準クロック生成回路に基づいてオン・オフ信号を各行の各サブフィールド毎に出力した。
【０１１１】
これに対して、図５に示すように、画像信号記憶部２ｅが１フレーム分の４桁の画像信号を発光信号出力部２ｆの演算回路２ｆｃに、１行毎もしくは１フレーム毎に出力し、第１、２、３、４サブフィールドに相当する桁をそれぞれ対応したサブフレームメモリ１、２、３、４にふるい分けし、ふるい分けされたデータを読み出し回路２ｆｒに出力し、基準クロック生成回路２ｊの基準クロックに応じて各行の各サブフィールドに対応する発光信号ＩＭＧをドレインドライバに順次出力するように設定してもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態では、各コモン信号期間に印加される電圧は、常に一定であったが、各コモン期間で異なる電圧を印加してもよい。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光素子を発光させる期間の差によって階調表示をすることができる。このため、同一の階調の各画素の発光素子が発する光量をほぼ一定にすることができるので、画像品位の高い画像を表示することができる。さらには、製造工程で複数生産される表示パネル毎に表示のばらつきが生じることがない。
【０１１４】
また、本発明では、少なくともデータの書き込みの終了までに、電圧駆動手段から発光素子に所定の電圧が印加される。このため、各発光素子の発光における伝搬遅延のばらつきが低減され、表示パネル全体を均一に発光させることができる。
【０１１５】
また、発光素子の電圧駆動手段からの電圧が印加される側の電極を各行単位で、前記行方向に同じ幅で共通して形成することによって、個々の電極を配線で接続するよりも抵抗値を低くすることができる。このため、電圧駆動手段からの距離の長短に関わらず、前記発光素子の電極にほぼ同じレベルの電圧を印加することができ、各発光素子がほぼ同じ明るさの光を発することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の有機ＥＬパネルの１画素分の構造を平面的に示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１の有機ＥＬ表示装置のコントローラの構成例を示すブロック図である。
【図５】図１の有機ＥＬ表示装置のコントローラの構成例を示すブロック図である。
【図６】図１の有機ＥＬ表示装置のドレインドライバの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態の有機ＥＬ表示装置における１フレーム中における動作を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態の有機ＥＬ表示装置における１フレーム中における他の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の他の実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の有機ＥＬパネルの１画素分の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来例の有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬパネルの１画素分の等価回路図である。
【図１４】図１３の有機ＥＬパネルに用いられる駆動用トランジスタの特性図である。
【符号の説明】
１・・・有機ＥＬパネル、２・・・コントローラ、２ａ・・・Ｒ、Ｇ、Ｂ抽出回路、２ｂ・・・Ａ／Ｄ変換器、２ｃ・・・補正回路、２ｄ・・・テーブル記憶部、２ｅ・・・画像信号記憶部、２ｆ・・・発光信号出力部、２ｇ・・・同期信号抽出回路、２ｉ・・・水晶パルス発振器、２ｊ・・・基準クロック生成回路、２ｋ・・・ゲート制御信号生成回路、２ｌ・・・ドレイン制御信号生成回路、２ｍ・・・コモン制御信号生成回路、３・・・ゲートドライバ、４・・・ドレインドライバ、５・・・コモンドライバ、１１・・・有機ＥＬ素子、１１ａ・・・カソード電極、１１ｂ・・・有機ＥＬ層、１１ｃ・・・アノード電極、１２・・・駆動用トランジスタ、１２ａ・・・ゲート電極、１２ｂ・・・ソース電極、１２ｃ・・・ドレイン電極、１３・・・選択用トランジスタ、１３ａ・・・ゲート電極、１３ｂ・・・ドレイン電極、１３ｃ・・・ソース電極、４１・・・シフトレジスタ、４２・・・ラッチ回路、４３・・・ラッチ回路、４４・・・レベル変換回路、５１・・・有機ＥＬ素子、５１ａ・・・アノード電極、５１ｂ・・・有機ＥＬ層、５１ｃ・・・カソード電極、５２・・・駆動用トランジスタ、５３・・・選択用トランジスタ、Ｃｐ・・・キャパシタ、ＧＬ・・・ゲートライン、ＤＬ・・・ドレインライン、ＣＬ・・・コモンライン、ＳＬ・・・基準電圧ライン
【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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