(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス駆動に適用でき、画質の低下を引き起こさせずに、消費電力を低減させることができるようにする。【解決手段】環境温度と、表示データ信号の所定期間（例えば１フレーム）ごとの最大階調値を検出し、発光輝度（発光電流）により変化する有機ＥＬ素子の両端電圧を精度良く把握して、その両端電圧の変動に対応して、発光駆動用電源電圧Ｖｃｃ値を可変制御する。【選択図】図１
2009069484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素回路において有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として用いているとともに、各画素回路では供給される表示データ信号に基づく輝度の発光動作を行う表示パネル部と、
上記表示パネル部の環境温度を検出する温度検出部と、
上記表示パネル部に供給する表示データ信号について、所定期間毎に最大階調値を検出する表示信号検出部と、
上記温度検出部で検出される環境温度と、上記表示信号検出部で検出される最大階調値に基づいて、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値情報を生成する駆動電圧決定部と、
上記駆動電圧決定部で生成された電源電圧値情報に基づいて、上記表示パネル部の各画素回路に供給する、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値を変化させる駆動電圧可変部と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記表示信号検出部は、上記所定期間として、１フレーム期間毎に最大階調値を検出することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記駆動電圧決定部は、環境温度と階調値による上記有機エレクトロルミネッセンス素子の両端電圧の変動に応じて、上記発光駆動用の電源電圧値を低下させるための上記電源電圧値情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
上記駆動電圧可変部には、発光駆動用の電源電圧として、最低環境温度下において仕様最高輝度の発光を行う場合の、有機エレクトロルミネッセンス素子の両端電圧を用いて決定される電源電圧値が入力されるとともに、
上記駆動電圧決定部は、上記駆動電圧可変部から出力される上記発光駆動用の電源電圧値を低下させるようにする上記電源電圧値情報を、環境温度と最大階調値に応じて生成す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】
各画素回路において有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として用いているとともに、各画素回路では供給される表示データ信号に基づく輝度の発光動作を行う表示パネル部を有する表示装置の表示駆動方法として、
上記表示パネル部の環境温度を検出するステップと、
上記表示パネル部に供給する表示データ信号について、所定期間毎に最大階調値を検出するステップと、
検出された環境温度と最大階調値に基づいて、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値情報を生成するステップと、
上記電源電圧値情報に基づいて、上記表示パネル部の各画素回路に供給する、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値を変化させるステップと、
を備えたことを特徴とする表示駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いた表示装置と、その表示駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００６−２３５３０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５０１１３号公報
【特許文献３】特開２００４−１０２０７７号公報
【特許文献４】特開２００５−３１６１３８号公報
【特許文献５】特開２００５−３１６１３９号公報
【０００３】
フラットパネルディスプレイは、コンピュータディスプレイ、携帯端末、テレビジョン受像器などの製品で広く普及している。現在、主には液晶ディスプレイパネルが多く採用されているが、依然、視野角の狭さや、応答速度の遅さが指摘され続けている。一方、自発光素子で形成された有機エレクトロルミネッセンス（Electroluminescence：以下、ＥＬ）ディスプレイは、前記の視野角や応答性の課題を克服できるのに加え、バックライト不要の薄い形態、高輝度、高コントラストを達成できるため、液晶ディスプレイに代わる次世代表示装置として期待されている。
【０００４】
有機ＥＬディスプレイにおいては、液晶ディスプレイと同様、その駆動方式としてパッシブマトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。前者は構造が単純であるものの、大型且つ高精細のディスプレイの実現が難しいなどの問題がある為、現在はアクティブマトリクス方式の開発が盛んに行なわれている。このアクティブマトリクス方式は、各画素回路内部の発光素子に流れる電流を、画素回路内部に設けた能動素子（一般には薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）によって制御するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで有機ＥＬディスプレイは、現在実用化されているものも存在する中でありながら、消費電力の高さがまだまだ問題視されている。全ての表示装置にとっても共通して言えることでもあるが、消費電力を抑えることや、負荷の急変動の影響を抑制させることは、装置全体の消費電力を低くし、電源システムの規模も削減できる視点から、取組むべき大きな課題として捉えられている。
ところが有機ＥＬディスプレイは自発光ディスプレイであり、画面内の平均表示輝度が高いほど、消費電力を多く必要とする。従って、明るく綺麗な表示を実現する、一般的な高画質化と低消費電力化を両立させることは今まで困難とされてきた。
【０００６】
なお、上記各特許文献には、以下のような技術が記載されている。
特許文献１には、環境温度によって発生する、周辺ドライバ回路の動作不具合による画質低下を回避させるため、温度センサ検出により、ドライバへの供給電圧を２種類切換えて供給する画質低下回避手法が示されている。
但しこれは、温度によってドライバ回路の動作不具合発生することを避けるための回避策であり、消費電力を低減させるようには動作しない。
【０００７】
上記特許文献２，３には、環境温度によって発生する、有機ＥＬ素子の温度特性（高温になるほど小さい駆動電圧で発光するようになる）での輝度変化を、温度センサにより駆動電圧をコントロールしながら駆動することで発光輝度を一定に維持することができる手法が示されている。
ところが、これはパッシブマトリクス駆動方式限定の手法であり、アクティブマトリクス駆動方式には適用できない。併せて、電圧の可変程度は環境温度によってのみ決まってしまい、そのときの発光電流によって、温度による駆動電圧の変化率が変わっていく有機ＥＬの温度特性を適正に補償できないという課題が残されている。
【０００８】
上記特許文献４，５には、環境温度によって発生する、有機ＥＬ素子の温度特性（高温になるほど小さい駆動電圧で発光するようになる）での輝度変化を、温度センサにより駆動電圧をコントロールしながら駆動することで発光輝度を一定に維持するようにするが、ドライバＩＣの耐圧や発熱を考慮しながらコントロールできる手法が示されている。
ところがこれも、パッシブマトリクス駆動限定の手法であるのに加え、電源電圧をドライバＩＣの耐圧や発熱を鑑みながらコントロールすることは出来るが、このことで消費電力や画質が犠牲になる側面を持っているという課題があった。またこれも上記と同様に、電圧の可変程度は環境温度によってのみ決まってしまい、そのときの発光電流によって、温度による駆動電圧の変化率が変わっていく有機ＥＬの温度特性を適正に補償できないという課題があった。
【０００９】
このように従来は、電源電圧の可変は、選択している行だけでなく画面全体の輝度を変化させてしまうことにつながる、アクティブマトリクス駆動に適用できる技術は存在していないのに加え、流れる電流値（発光輝度）によって温度変化による電位差変動値に差が存在する有機ＥＬ素子の温度特性を適正に把握しながら、駆動電圧を低下させる消費電力低減手法を行う手法は存在していなかった。
【００１０】
そこで本発明では、アクティブマトリクス駆動に適用でき、画質の低下を引き起こさせずに、消費電力を低減させることができる手法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の表示装置は、各画素回路において有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として用いているとともに、各画素回路では供給される表示データ信号に基づく輝度の発光動作を行う表示パネル部と、上記表示パネル部の環境温度を検出する温度検出部と、上記表示パネル部に供給する表示データ信号について、所定期間毎に最大階調値を検出する表示信号検出部と、上記温度検出部で検出される環境温度と、上記表示信号検出部で検出される最大階調値に基づいて上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値情報を生成する駆動電圧決定部と、上記駆動電圧決定部で生成された電源電圧値情報に基づいて、上記表示パネル部の各画素回路に供給する、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値を変化させる駆動電圧可変部とを備える。
【００１２】
また上記表示信号検出部は、上記所定期間として、１フレーム期間毎に最大階調値を検出する。
また上記駆動電圧決定部は、環境温度と階調値による上記有機エレクトロルミネッセンス素子の両端電圧の変動に応じて、上記発光駆動用の電源電圧値を低下させるための上記電源電圧値情報を生成する。
また上記駆動電圧可変部には、発光駆動用の電源電圧として、最低環境温度下において仕様最高輝度の発光を行う場合の、有機エレクトロルミネッセンス素子の両端電圧を用いて決定される電源電圧値が入力されるとともに、上記駆動電圧決定部は、上記駆動電圧可変部から出力される上記発光駆動用の電源電圧値を低下させるようにする上記電源電圧値情報を、環境温度と最大階調値に応じて生成する。
【００１３】
本発明の表示駆動方法は、各画素回路において有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として用いているとともに、各画素回路では供給される表示データ信号に基づく輝度の発光動作を行う表示パネル部を有する表示装置の表示駆動方法として、上記表示パネル部の環境温度を検出するステップと、上記表示パネル部に供給する表示データ信号について、所定期間毎に最大階調値を検出するステップと、検出された環境温度と最大階調値に基づいて、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値情報を生成するステップと、上記電源電圧値情報に基づいて、上記表示パネル部の各画素回路に供給する、上記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動用の電源電圧値を変化させるステップとを備える。
【００１４】
有機ＥＬ素子の消費電力は、有機ＥＬ素子に流れる電流に、有機ＥＬ素子のアノード−カソード間の電圧を乗じたもので算出される。ただ、実際には、表示階調に応じた定電流を流すための手段として、ＴＦＴによる駆動トランジスタを用いる、駆動トランジスタは、ディスプレイが使用されるあらゆる環境において、定電流駆動を実現させる為、特性に対しマージンを持ったドレイン−ソース間電圧が与えられる構成になっている。したがって、（設計マージンを持った駆動トランジスタのドレイン−ソース間電圧）＋（有機ＥＬ素子のアノード−カソード間電圧）で決められたある一定値を発光駆動用電源電圧として有機ＥＬパネルに供給させることが一般的である。つまり消費電力は、有機ＥＬ素子に流れる電流に、この発光駆動用の電源電圧を乗じたもので表されることになる。
【００１５】
ここで、有機ＥＬ素子に流す電流は、発光させたい輝度に対して決まってしまうため、高効率の材料やデバイス構造が開発されない限り低消費電力化は図れないが、発光駆動用電源電圧は駆動トランジスタや有機ＥＬ素子の特性に合わせて適宜コントロールすることが可能になる。そこで、有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ（流れる電流対アノード−カソード間電位差）特性とその温度変動特性を利用する。
【００１６】
有機ＥＬ素子は、発光するためのある電流が流れているときに、有機ＥＬ素子の両端（アノード−カソード間）に電位差が発生している。この電位差は、ある一定電流に対して温度特性を持っており、上記発光駆動用電源電圧は、ワーストの使用環境温度においての最大電位差を必ず下回らないように決められていることが一般的である。このため、通常の使用環境においては、特性上問題はないが、常に有機ＥＬパネルには不必要な過電圧がかかっており電力を無駄に消費している動作を否定できない。
また、流れる電流（発光輝度）に対しても同様である。一般的に電流が小さい（輝度が低い）時は有機ＥＬ素子の両端の電位差が小さく、電流が大きく（輝度が高く）なるにつれて電位差も大きくなる特性をもっており、輝度が低い時は不必要な過電圧がかかっており、不必要な消費電力を発生させている。
【００１７】
本発明は、このことを利用し、使用環境温度と発光電流（階調値に応じて有機ＥＬ素子に与えられる電流）に応じ、発光駆動用電源電圧を、使用状態と環境に応じて変わる有機ＥＬ素子の両端電位差に適した値にコントロールすることで、マージン設計分の不必要な消費電力を削減する。
さらには、有機ＥＬ素子に流れる電流値によって、温度変化による電位差変動値に差があるため、両者の関係を鑑みて、より最適な電力削減駆動を行うように発光駆動用電源電圧のコントロールを行う。
【００１８】
そしてこれらのような発光駆動用の電源電圧のコントロールのため、本発明では、環境温度と、表示データ信号の所定期間（例えば１フレーム）ごとの最大階調値を検出し、発光輝度（発光電流）により変化する有機ＥＬ素子の両端電圧を精度良く把握して、その両端電圧の変動に対応して、発光駆動用電源電圧を制御する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、環境温度と、表示データ信号の所定期間（例えば１フレーム）ごとの最大階調値を検出することで、発光輝度（発光電流）により変化する有機ＥＬ素子の両端電圧を精度良く把握でき、その両端電圧に対し、最適な発光駆動用電源電圧を供給することが可能になるため、従来常に発生していた無駄な電力消費を削減することができるという効果がある。
また、最大階調値を検出することで、発光駆動用電源電圧が下げすぎとなることが確実に防止され、画質低下を生じさせない状態で、最大限の消費電力削減の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の表示装置、表示駆動方法の実施の形態を説明する。
図１に実施の形態の表示装置の構成を示す。本例の表示装置は、有機ＥＬ素子を発光素子として用いる有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１と、環境温度検出部２と、表示信号検出部３と、駆動電圧決定部４と、駆動電圧可変部５を備える。
【００２１】
まず図２，図３，図４で有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１について述べる。
図２に有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１の構成の一例を示す。この有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１は、有機ＥＬ素子を発光素子とし、アクティブマトリクス方式で発光駆動を行う画素回路１０を含むものである。
図２に示すように、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１は、画素回路１０が列方向と行方向にマトリクス状に配列された画素アレイ部２０と、データドライバ１１と、ゲートドライバ１２，１３，１４を備える。
またデータドライバ１１により選択され、供給される表示データ信号に応じた信号値Ｖｓｉｇを画素回路１０に対する入力信号として供給する信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・が、画素アレイ部２０に対して列方向に配されている。信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・は、画素アレイ部２０においてマトリクス配置された画素回路１０の列数分だけ配される。
【００２２】
また画素アレイ部２０に対して、行方向に走査線ＷＳＬ１，ＷＳＬ２・・・、走査線ＤＳＬ１，ＤＳＬ２・・・、走査線ＲＳＬ１，ＲＳＬ２・・・が配されている。これらの走査線ＷＳＬ、ＤＳＬ，ＲＳＬは、それぞれ、画素アレイ部２０においてマトリクス配置された画素回路１０の行数分だけ配される。
走査線ＷＳＬ（ＷＳＬ１，ＷＳＬ２・・・）は、画素回路１０への信号値Ｖｓｉｇの書込（ライトスキャン）を行うための走査線であり、ゲートドライバ１２により駆動される。ゲートドライバ１２は、設定された所定のタイミングで、行状に配設された各走査線ＷＳＬ１，ＷＳＬ２・・・に順次、走査パルスＷＳを供給して、画素回路１０を行単位で線順次走査する。
走査線ＤＳＬ（ＤＳＬ１，ＤＳＬ２・・・）はゲートドライバ１３により駆動される。ゲートドライバ１３は、有機ＥＬ素子の発光駆動のための走査パルスＤＳを、行状に配設された各電源線ＤＳＬ１，ＤＳＬ２・・・にそれぞれ所定タイミングで供給する。
走査線ＲＳＬ（ＲＳＬ１，ＲＳＬ２・・・）はゲートドライバ１４により駆動される。ゲートドライバ１４は、画素回路１０のリセット動作のための走査パルスＲＳを、行状に配設された各走査線ＲＳＬ１，ＲＳＬ２・・・にそれぞれ所定タイミングで供給する。
データドライバ１１は、ゲートドライバ１２による線順次走査に合わせて、列方向に配された信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・に対して、画素回路１０に対する入力信号としての信号値（Ｖｓｉｇ）を供給する。
【００２３】
図３に画素回路１０の構成を示している。この画素回路１０が、図２の構成における画素回路１０のようにマトリクス配置される。なお、図３では簡略化のため、信号線ＤＴＬと走査線ＷＳＬ、ＤＳＬ、ＲＳＬが交差する部分に配される１つの画素回路１０のみを示している。
実施の形態として採用できる画素回路１０の構成は多様に考えられるが、この例では、画素回路１０は、発光素子である有機ＥＬ素子３０と、１個の保持容量Ｃｓと、サンプリングトランジスタＴｒ１、駆動トランジスタＴｒ２、スイッチングトランジスタＴｒ３、リセット用トランジスタＴｒ４としての４個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とで構成されている。各トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４はｎチャネルＴＦＴとされている。
【００２４】
保持容量Ｃｓは、一方の端子が駆動トランジスタＴｒ２のソースに接続され、他方の端子が同じく駆動トランジスタＴｒ２のゲートに接続されている。
画素回路１０の発光素子は例えばダイオード構造の有機ＥＬ素子３０とされ、アノードとカソードを備えている。有機ＥＬ素子１のアノードは駆動トランジスタＴｒ２のソースに接続され、カソードは所定の接地配線（カソード電位Ｖcath）に接続されている。
サンプリングトランジスタＴｒ１は、そのドレインとソースの一端が信号線ＤＴＬに接続され、他端が駆動トランジスタＴｒ２のゲートに接続される。またサンプリングトランジスタのゲートは走査線ＷＳＬに接続されている。
スイッチングトランジスタＴｒ３は、そのドレインとソースの一端が電源電圧Ｖｃｃに接続され、他端が駆動トランジスタＴｒ２のドレインに接続される。またスイッチングトランジスタＴｒ３のゲートは走査線ＤＳＬに接続されている。
リセット用トランジスタＴｒ４は、そのドレインとソースの一端が駆動トランジスタＴｒ２のソースに接続され、他端が所定のリセット電位Ｖｒｓに接続される。またリセット用トランジスタＴｒ４のゲートは走査線ＲＳＬに接続されている。
【００２５】
このような画素回路１０の動作を図４を参照して簡単に説明する。図４（ａ）は信号線ＤＴＬに与えられる信号値Ｖｓｉｇ、図４（ｂ）は水平同期信号ＨＳ、図４（ｃ）は走査線ＷＳＬからサンプリングトランジスタＴｒ１のゲートに与えられる走査パルスＷＳ、図４（ｄ）は走査線ＲＳＬからリセット用トランジスタＴｒ４のゲートに与えられる走査パルスＲＳ、図４（ｅ）は駆動トランジスタＴｒ２のゲート電圧Ｖｇ、図４（ｆ）は駆動トランジスタＴｒ２のソース電圧Ｖｓ、図４（ｇ）は走査線ＤＳＬからスイッチングトランジスタＴｒ３のゲートに与えられる走査パルスＤＳを、それぞれ示している。
【００２６】
水平同期信号ＨＳによって水平走査の開始時点が決められる。そして図における書込期間として、信号線ＤＴＬに信号値Ｖｓｉｇが印加される。この書込期間には、走査パルスＷＳによってサンプリングトランジスタＴｒ１が導通されることで、信号線ＤＴＬからの信号値Ｖｓｉｇが保持容量Ｃｓに書き込まれる。
また、この書込期間には、走査パルスＲＳによりリセット用トランジスタＴｒ４が導通され、保持容量Ｃｓの他端側がリセット電位Ｖｒｓとされる。これは保持容量Ｃｓの他端側の電位が不定であると、保持容量Ｃｓに書き込まれる電圧が、信号値Ｖｓｉｇと同じにならないためである。
結果として、この書込期間では、駆動トランジスタＴｒ２のゲート電圧は、保持容量Ｃｓへの信号値Ｖｓｉｇの書込に応じて上昇する。一方、駆動トランジスタＴｒ２のソース電圧Ｖｓは、リセット電位Ｖｒｓに維持される。
【００２７】
書込期間に続いて発光期間としての動作が行われる。発光期間では、走査パルスＷＳ、ＲＳがＬレベルとされてサンプリングトランジスタＴｒ１、リセット用トランジスタＴｒ４がオフとされ、一方、走査パルスＤＳによってスイッチングトランジスタＴｒ３が導通される。これによって駆動電源電圧Ｖｃｃからの電流供給により、駆動トランジスタＴｒ２が保持容量Ｃｓに保持された信号電位（即ち駆動トランジスタＴｒ２のゲート・ソース間電圧）に応じた電流を有機ＥＬ素子３０に流し、有機ＥＬ素子３０を発光させる。駆動トランジスタＴｒ２は飽和領域で動作し、有機ＥＬ素子３０に対して、信号値Ｖｓｉｇに応じた駆動電流を与える定電流源として機能する。
以上のような動作により画素回路１０の発光駆動が行われる。
なお、有機ＥＬ素子３０に電流が流れることで有機ＥＬ素子３０の両端電圧が上昇するため、発光期間当初は、これに伴って駆動トランジスタＴｒ２のゲート電圧Ｖｇとソース電圧Ｖｓが上昇する。
【００２８】
有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１は、例えば以上のような構成及び動作となる。
図１に戻って、本例の構成を説明する。
環境温度検出部２は、例えば有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１の周囲の環境温度を検出する温度センサとされる。環境温度検出部２は、検出した環境温度の情報（温度Ｔａ）を駆動電圧決定部４に供給する。
【００２９】
表示データ信号は、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１に供給され、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１では、上述のように表示データ信号に基づいて、各画素回路に信号値Ｖｓｉｇが与えられる。この表示データ信号は、表示信号検出部３にも入力される。
表示信号検出部３は、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１に対して入力される表示データ信号について、例えば１フレーム期間ごとの最大階調値を抽出し、最大階調値の情報（最大階調値Ｓｍａｘ）を駆動電圧決定部４に供給する。ここでいう最大階調値とは、或る１フレームにおいて各画素に与える輝度値のうちで、最も高輝度となる値のことであり、つまり１フレーム内での、最も高輝度で発光させる画素に対する表示データ信号値のことである。
例えば１フレーム期間における表示データ信号値（輝度値）について順次比較処理を行っていくことで、１フレーム期間内での最大値を検出する。これが最大階調値Ｓｍａｘとなる。
なお、表示信号検出部２にフレームメモリを用意し、１フレーム期間の表示データ信号値を一時的に記憶して、その中から最大階調値Ｓｍａｘを検出するようにしてもよい。
【００３０】
駆動電圧決定部４は、環境温度検出部２から供給される温度Ｔａと、表示信号検出部３から供給される最大階調値Ｓｍａｘの情報から、最適Ｖｃｃ値を算出し、その情報を駆動電圧可変部５に出力する。なお、最適Ｖｃｃ値の算出手法例については後述する。
駆動電圧可変部５は、所定の電圧値として設定されている駆動電源電圧（Ｖｃｃ）について、電圧値を変換して有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１に供給する。上述のように駆動電源電圧Ｖｃｃは、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１の各画素回路１０に供給される。
この駆動電圧可変部５は、入力されるＥＬ駆動電源電圧について、駆動電圧決定部４で決定される最適Ｖｃｃ値に変換し（最適ＥＬ駆動電源電圧）、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１に供給する。電圧変換手法の例については後述する。
【００３１】
このような本例の表示装置についての動作を説明していく。
まず、図５により、一般的な発光駆動用電源電圧Ｖｃｃの決定手法について述べる。ここで決定される一般的な電源電圧Ｖｃｃとは、本例では図１の駆動電圧可変部５に入力される段階（電圧値変換前）の電源電圧値となる。
【００３２】
図５では上述した画素回路１０を示しているが、駆動トランジスタＴｒ２が、そのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに対応した一定電流を流し続ける（飽和領域動作を保証する）ためには、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ間がある電位以上に保たれなくてはならない。その為の電位を図示するＶｄｓ(sat)とすると、電源電圧Ｖｃｃ−カソード電位Ｖcath間の電圧は、いかなる駆動環境／条件であろうとも、このドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ(sat)を割り込まないように決められることが一般的である。
電源電圧Ｖｃｃ−カソード電位Ｖcath間には、画素回路の構成上、最低使用環境温度／仕様最高輝度（仕様最大電流）における有機ＥＬ素子３０の最大両端（アノード−カソード間）電圧：ＶEL(MAX)と、上記のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ(sat)、さらにスイッチングトランジスタＴｒ３のオン時に発生するワースト最大電圧：ＶＤＳ(on)の３つに、設計マージン分：Ｖmarginを加えた要素が存在する。このため、これらの加算で電源電圧Ｖｃｃが決定される。
【００３３】
決定される電源電圧Ｖｃｃ値をＶｃｃ_defaultとすると、
Ｖｃｃ_default＝Ｖcath＋ＶEL(MAX)＋Ｖｄｓ(sat)＋ＶＤＳ(on)＋Ｖmargin
として算出される。
仕様から決まる輝度、即ち電流値Ｉｄｓは、有機ＥＬデバイスによって決まってしまい、駆動電圧に左右されないため、Ｖｃｃ_default×Ｉｄｓで算出される消費電力の低減化は、Ｖｃｃ_defaultを如何に下げられるかにかかっている。
【００３４】
従来は、このようにマージンを持った最大の定電圧（Ｖｃｃ_default）を、発光駆動電源電圧Ｖｃｃとして与え続けており、通常平均的に使用される階調や環境温度を考えても無駄に電力を消費している状態が意外に多い。本例では、環境温度と階調に応じて電源電圧Ｖｃｃを可変することで、無駄な電力消費分を削減する。
特に言えば、有機ＥＬ素子３０の最大両端電圧ＶEL(MAX)は、あくまでも最低使用環境温度／仕様最高輝度（仕様最大電流）を想定しているものであるが、常に最低の使用環境温度の条件下で、常に最大の輝度の発光状態であるものではないにもかかわらず、このような最大両端電圧ＶEL(MAX)を考慮して電源電圧Ｖｃｃを決めなければならないため、無駄な電力消費が生じていた。
そこで本例では、環境温度と階調に応じて変動する有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELの変動に応じて、電源電圧Ｖｃｃを可変する。つまりは、上記のＶｃｃ_default算出式におけるＶEL(MAX)が低下する分だけ、電源電圧Ｖｃｃを低下させるという考え方で、無駄な電力消費分を削減するものである。
【００３５】
図６は有機ＥＬ素子３０のＩ−Ｖ特性の温度特性一例である。ここでは高温（６０℃）、常温（２５℃）、低温（−１０℃）のそれぞれにおいて、有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｄｓと有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELの特性を示している。
図からわかるように有機ＥＬ素子３０のＩ−Ｖ特性は、温度が高くなるに連れて低電圧側へ、温度が低くなるに連れて高電圧側へと、電流に対する電圧の特性が変動する。
併せて、電流値によって、温度によるシフト（変動）している量が変わってもいる。例えば電流値ａの状態では、低温時と高温時の間の両端電圧ＶELの変動はΔＶａとなるが、電流値ｂの状態では、低温時と高温時の間の両端電圧ＶELの変動はΔＶｂとなる（ΔＶａ＞ΔＶｂ）。
【００３６】
図７は、図６のグラフから抽出される、温度による有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶEL（アノード−カソード間電圧（カソード電位固定の場合はアノード電圧））の変化を表したもので、発光輝度（電流）によりその変化量に差があることを示す一例である。ここでは実線は中間的な輝度、破線は高輝度、一点鎖線は低輝度の各場合において温度状況に応じた有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELの変化を示している。例えば高輝度発光の場合において−１０℃と６０℃の場合の両端電圧ＶELの変動量を１とした場合、低輝度発光時における−１０℃と６０℃の場合の両端電圧ＶELの変動量は０．９５となる。
【００３７】
このように有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELは、温度と発光輝度（電流値）に応じて変動するが、この特性を利用して、温度の情報と電流値（発光階調）の二つの情報を使用して電源電圧Ｖｃｃを可変することで、発光輝度に影響を与えずに、効果的に消費電力を低減させる。
【００３８】
上述のように発光駆動用の電源電圧Ｖｃｃは、図１に示した駆動電圧可変部５で可変して有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１に供給するが、この電源電圧可変のための動作を説明していく。
図８は、電源電圧Ｖｃｃを可変させるための各部の処理を示したものである。以下の＜Ｓ１＞〜＜Ｓ７＞としての各処理が行われ、駆動電圧可変部５に最適Ｖｃｃ値の情報が供給される。
【００３９】
まず、処理＜Ｓ１＞として環境温度検出部２で温度Ｔａが検出され、駆動電圧決定部４に温度Ｔａの情報が供給される。
また、処理＜Ｓ２＞として、表示信号検出部３で最大階調値Ｓｍａｘが検出され、駆動電圧決定部４に供給される。
駆動電圧決定部４では、処理＜Ｓ３＞〜＜Ｓ７＞を実行する。
【００４０】
駆動電圧決定部４は、処理＜Ｓ３＞としては、最低環境温度（Ｔａｍｉｎ［℃］）において、１００％階調時（仕様最高輝度時）での有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELを「１」とした時の、現在の温度Ｔａ［℃］でのＥＬ両端電圧の比を、変動率（αｔａ）として算出する。算出は、事前に設定してある計算式もしくはテーブルを用いて行うことができる。
図９に変動率（αｔａ）を示す。
図９では、横軸を有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶEL、縦軸を有機ＥＬ素子３０に流れる電流密度として、最低環境温度におけるＩ−Ｖ特性を一点鎖線で、また最高環境温度におけるＩ−Ｖ特性を破線で示している。また、実線は、温度ＴａにおけるＩ−Ｖ特性である。
電流値としての１００％は、１００％階調、つまり仕様上、表示する最高輝度としての階調を得るための電流値である。
最低環境温度（Ｔａｍｉｎ［℃］）で、１００％階調時（最大輝度発光時の電流量）での有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELとは、図に示す「α」であり、このα＝１とする。
変動率（αｔａ）は、上記両端電圧ＶEL＝α＝１を基準とし、１００％階調時において温度＝Ｔａとなったときの両端電圧ＶELの比率を示すものであり、温度ＴａにおけるＩ−Ｖ特性の実線カーブ上で、１００％階調時の電流量のポイントの値となる。
【００４１】
この変動率（αｔａ）は、１００％階調の電流量の状態で、最低環境温度を基準として現在の環境温度のみを考えた場合の両端電圧ＶELの変動比率となる。
【００４２】
また駆動電圧決定部４は、処理＜Ｓ４＞として、１００％階調において、最低〜最高環境温度範囲（ＴａｍｉｎからＴａｍａｘ）での有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELの変動幅を「１」とした時の、最大階調値Ｓｍａｘにおける両端電圧ＶELの変動率βｓｍａｘを、事前に設定してある、計算式もしくはテーブルにより算出する。
即ち図９のように、まず１００％階調における、最低環境温度Ｔａｍｉｎから最高環境温度Ｔａｍａｘの範囲での、両端電圧ＶELの変動率βを「１」とする。
もし、階調が両端電圧ＶELの変動率に影響しないと仮定すると、最高環境温度Ｔａｍａｘでの特性は、β＝１の線として示した点線のようになるが、図６，図７での説明からもわかるように、階調によって、両端電圧ＶELの変動率も変動する。つまり、１００％階調において最低環境温度Ｔａｍｉｎから最高環境温度Ｔａｍａｘの間の両端電圧ＶELの変動率β＝１であるとしても、１００％階調でない場合は、変動率は「１」とはならない。
従って、現在のフレームでの最大階調値Ｓｍａｘを考えた場合、その最大階調値Ｓｍａｘ＝１００％階調値でない限りは、変動率βは１ではない。そこで図のように、最大階調値Ｓｍａｘにおける、最低環境温度Ｔａｍｉｎから最高環境温度Ｔａｍａｘの間の両端電圧ＶELの変動率βｓｍａｘを求める。
この変動率βｓｍａｘは、温度変動率の、階調に起因する変動率であり、現在のフレームの最大階調値Ｓｍａｘを考えた場合の温度変動率を、１００％階調での温度変動率を基準にした比率となる。
【００４３】
上述した温度変動率αｔａは、１００％階調において、最低環境温度Ｔａｍｉｎを基準とした現在の温度Ｔａでの両端電圧ＶELの温度変動率であるが、あくまでこれは１００％階調時の変動率である。現在のフレームの最大階調値Ｓｍａｘは１００％階調以下の値となるが、階調によっても温度変動率は変動する。
従って変動率βｓｍａｘは、１００％階調時における温度Ｔａでの温度変動率αｔａを、階調による変動率の変化を補正し、現在の最大階調値Ｓｍａｘに対応する温度変動率を求めるための補正値となる。
【００４４】
また駆動電圧決定部４は、処理＜Ｓ５＞として、最低環境温度Ｔａｍｉｎにおいて、１００％階調での有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELを「１」としたときの、最大階調値Ｓｍａｘにおける両端電圧ＶELの変動率γｓｍａｘを、事前に設定してある、計算式もしくはテーブルにより算出する。
図９において最低環境温度Ｔａｍｉｎで、１００％階調時での有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELとは、図に示す「γ」であり、このγ＝１とする。
変動率γｓｍａｘは、図に示すように、上記両端電圧ＶEL＝γ＝１を基準とした、最低環境温度Ｔａｍｉｎの特性カーブ上で最大階調値Ｓｍａｘでの両端電圧ＶELの変動率である。
つまり変動率γｓｍａｘは、階調による変動成分を表した比率となる。
【００４５】
処理＜Ｓ３＞＜Ｓ４＞＜Ｓ５＞では、以上のようにして、温度変動率αｔａ、温度変動率の変動率βｓｍａｘ、変動率γｓｍａｘを求める。
結局、各パラメータの関係は、次のようになる。
αｔａ＝Ｖｔａ_100／Ｖｔａｍｉｎ_100
βｓｍａｘ＝｛１−（Ｖｔａｍａｘ_smax／Ｖｔａｍｉｎ_smax）｝／｛１−（Ｖｔａｍａｘ_100／Ｖｔａｍｉｎ_100）｝
γｓｍａｘ＝Ｖｔａｍｉｎ_smax／Ｖｔａｍｉｎ_100
但し、
Ｖｔａ_100：温度Ｔａでの１００％階調時の両端電圧ＶEL
Ｖｔａｍｉｎ_100：最低環境温度Ｔａｍｉｎでの１００％階調時の両端電圧ＶEL
Ｖｔａｍａｘ_smax：最高環境温度Ｔａｍａｘでの最大階調値Ｓｍａｘ時の両端電圧ＶEL
Ｖｔａｍｉｎ_smax：最低環境温度Ｔａｍｉｎでの最大階調値Ｓｍａｘ時の両端電圧ＶEL
Ｖｔａｍａｘ_100：最高環境温度Ｔａｍａｘでの１００％階調時の両端電圧ＶEL
である。
【００４６】
以上のようにして、温度変動率αｔａ、温度変動率の変動率βｓｍａｘ、変動率γｓｍａｘを求めたら、駆動電圧決定部４は処理＜Ｓ６＞として、有機ＥＬ素子３０の両端電圧変化率Ｒを算出する。
算出された、「αｔａ」、「βｓｍａｘ」、「γｓｍａｘ」の３つのパラメータは、全て変動率であるため、乗除算で算出が可能になる。両端電圧変化率Ｒは、
Ｒ＝αｔａ÷βｓｍａｘ×γｓｍａｘ
として求められる。
ここで、αｔａ÷βｓｍａｘは、温度での両端電圧ＶELの変動成分（現在の最大階調値Ｓｍａｘでの補正分を含む）となり、これに階調による両端電圧ＶELの変動成分γｓｍａｘを乗算することで、温度と階調による両端電圧変化率Ｒが求められることになる。
この両端電圧変化率Ｒにより、有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶＥＬが、最大値からどれだけ変動したかを算出することが可能になる。
【００４７】
最後に駆動電圧決定部４は処理＜Ｓ７＞として、両端電圧変化率Ｒを用いて、最適発光駆動用電源電圧Ｖｃｃの算出を行う。
前述したＶｃｃ_defaultに対し、両端電圧ＶELの変動分を下げる計算式を適用する。即ち最適Ｖｃｃ値は、
最適Ｖｃｃ値＝Ｖｃｃ_default−Ｒ×ＶEL(max)で算出される。
駆動電圧決定部４は、この最適Ｖｃｃ値を駆動電圧可変部５へ伝達し、発光駆動用の電源電圧Ｖｃｃをコントロールする。
【００４８】
図１０は、駆動電圧可変部５の構成の一例を示している。例えば図のように電源可変コントロール部５１，デジタルポテンショメータ５２、抵抗Ｒ１を備えた構成とされる。
電源可変コントロール部５１は、入力電圧Ｖｉｎについて電圧可変した出力電圧Ｖｏｕｔを得る。
一般的な、電源可変コントロール回路は、スイッチングレギュレータとシリーズレギュレータに大別されるが、出力電圧Ｖｏｕｔを可変コントロールする手法は基本的に同一である。電圧可変量を比較的多く取りたい場合は、効率の関係上スイッチングレギュレータが選択されることがほとんどである。
電源可変コントロール部５１には、出力電圧をある電位でフィードバックさせるためのＦＢ端子が設けられており、この電位をある一定値に保とうとする動作で出力電圧を安定化させる。ＦＢ電位は一般的に１〜３Ｖ程度であるため、出力電圧を抵抗分圧し、ＦＢ端子に接続する構成により、電圧可変制御が可能となる。
即ちＦＢ電位はある値（例えば２Ｖ）で決められているため、出力電圧を可変させるためには抵抗分圧の比を変えてやれば良い。
このために一方を固定抵抗Ｒ１、もう一方を抵抗値可変のディジタル制御が可能なディジタルポテンショメータ５２を使用する。駆動電圧決定部４が、最適Ｖｃｃを得るためのデジタル値をデジタルポテンショメータ５２に供給し、抵抗値を可変制御することで、出力電圧Ｖｏｕｔ、即ち発光駆動用電源電圧Ｖｃｃをコントロールできる。
【００４９】
以上の動作により本例の表示装置では、環境温度と、各フレームの最大階調値Ｓｍａｘに応じて、発光駆動用電源電圧Ｖｃｃが可変制御される。
つまり、環境温度と、各フレームの最大階調値Ｓｍａｘを検出して、有機ＥＬ素子３０の両端電圧ＶELの変動を正確に把握し、発光輝度に影響を与えない範囲で、限界まで発光駆動用電源電圧を下げることが可能になる。これによって画質に影響を与えることなく、無駄な電力消費を削減できる。
そして、自発光型フラットパネルディスプレイの画質低下を視認させないように低消費電力化を図ることが実現できるため、表示装置をバッテリ動作機器とすれば、動作時間を長時間化することに貢献し、またＡＣコンセントから電源を得る機器であれば節電や電気代の節約に貢献できることになる。
【００５０】
両端電圧ＶELとしては５Ｖ以上変化する有機ＥＬ素子も存在するため、以上のように両端電圧ＶELの変動特性を有効に利用して電源電圧Ｖｃｃを低下させることで、消費電力の低減を効果的に実現できる。
消費電力はＶｃｃ×Ｉｄｓで算出されるため、電源電圧Ｖｃｃが電圧低下後の発光駆動用電源電圧値だとすると、Ｖｃｃ_defaultに対する電圧値の低減比がそのまま、消費電力の低減比になる。仮にＶｃｃ_defaultを１５Ｖ、Ｖｃｃを１０Ｖとし、５Ｖの電圧低減コントロールを行ったとすると、消費電力の最大低減比率は約６７％にもなるという大きな効果を得られることになる。
【００５１】
発光輝度に影響を与えない範囲で電源電圧Ｖｃｃを可変できるのは、映像信号（表示データ信号）から１フレームごとに最大階調値Ｓｍａｘを検出していることによる。つまり、フレーム毎に、有機ＥＬ素子３０に流す電流量の最大値を基準として、その際の両端電圧ＶELに応じて、最低限必要な電源電圧Ｖｃｃが画素回路１０に供給されるようにしているためである。
【００５２】
また発光駆動用電源電圧Ｖｃｃは、駆動電圧可変部５で得られるが、この駆動電圧可変部５をシリーズレギュレータや降圧型スイッチングレギュレータによって構成すれば、電源電圧値を下げた場合に、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１で消費している電力をレギュレータ側に移すことで、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１自体で消費している電力を下げ、有機ＥＬデバイスの温度を低く抑えることとなる。
または、駆動電圧可変部５を、ある出力電圧範囲の間において、変換効率の変化しない／変化が少ない昇圧型スイッチングレギュレータによって構成すれば、電源電圧値を下げた場合に、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１自体で消費している電力を下げ、有機ＥＬデバイスの温度を低く抑えるようにすることに加え、機器全体の消費電力をも下げられるようになる。
【００５３】
実施の形態としては、多様な変形例が考えられる。
例えば上記例では、全ての画素回路に共通の電源電圧Ｖｃｃを与える構成を示したが、実際には画素回路１０としては、Ｒ（赤）用画素回路、Ｇ（緑）用画素回路、Ｂ（青）用画素回路が配列されている。これら色毎の画素回路に対してそれぞれ電源電圧Ｖｃｃラインを独立して設け、上記電源電圧Ｖｃｃの可変処理を色毎に行うようにしてもよい。
【００５４】
また、上記例では、１フレーム単位で最大階調値Ｓｍａｘを検出したが、２フレーム単位など、他の所定期間で、最大階調値Ｓｍａｘを検出し、当該所定期間での電源電圧Ｖｃｃをコントロールするようにしてもよい。
【００５５】
また有機ＥＬディスプレイパネルモジュール１における画素回路構成を図３に示したが、本発明は、図３以外の画素回路構成を採用する場合も適用できる。特にアクティブマトリクス方式で画素駆動を行う表示装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態の表示装置の構成のブロック図である。
【図２】実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルモジュールの説明図である。
【図３】実施の形態に画素回路の説明図である。
【図４】実施の形態の画素回路の動作の説明図である。
【図５】実施の形態で採用する画素回路における一般的な電源電圧決定の説明図である。
【図６】有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性の温度特性の説明図である。
【図７】有機ＥＬ素子の両端電圧の温度特性の説明図である。
【図８】実施の形態の最適Ｖｃｃ値算出処理の説明図である。
【図９】実施の形態の最適Ｖｃｃ値算出処理における各変動率の説明図である。
【図１０】実施の形態の駆動電圧可変部の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  有機ＥＬディスプレイパネルモジュール、２  環境温度検出部、３  表示信号検出部、４  駆動電圧決定部、５  駆動電圧可変部、１０  画素回路、１１  データドライバ、１２，１３，１４  ゲートドライバ、２０  画素アレイ部、３０  有機ＥＬ素子、Ｃｓ  保持容量、Ｔｒ１  サンプリングトランジスタ、Ｔｒ２  駆動トランジスタ、Ｔｒ３  スイッチングトランジスタ
【図１】
2009069484.tif 000003
【図２】
2009069484.tif 000004
【図３】
2009069484.tif 000005
【図４】
2009069484.tif 000006
【図５】
2009069484.tif 000007
【図６】
2009069484.tif 000008
【図７】
2009069484.tif 000009
【図８】
2009069484.tif 000010
【図９】
2009069484.tif 000011
【図１０】
2009069484.tif 000012