(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御を、高精度の電圧または電流振幅の変調を必要とすることなく実現する。【解決手段】アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイは、画素回路が選択される選択期間に有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるインパルス型駆動モードと、画素回路が選択されない非選択期間の一部または全部に保持容量に保持された電圧または電流に応じて有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるホールド型駆動モードとの両方を含み、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードとの各々で個別に有機ＥＬ素子の発光輝度を指定するための駆動電圧または駆動電流を印加して階調表示を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差する複数の選択線及び複数のデータ線と、前記選択線及び前記データ線のそれぞれに接続される複数の画素回路とを有し、前記画素回路は、スイッチング素子、保持容量、及び有機ＥＬ素子を含むアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイにおいて、
前記画素回路が選択される選択期間に前記有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるインパルス型駆動モードと、
前記画素回路が選択されない非選択期間の一部または全部に前記画素回路に保持された電圧に応じて前記有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるホールド型駆動モードとの両方を含み、
前記インパルス型駆動モードと前記ホールド型駆動モードとの各々で個別に前記有機ＥＬ素子の発光輝度を指定するための駆動電圧または駆動電流を印加して階調表示を行うことを特徴とするアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項２】
前記インパルス型駆動モードと前記ホールド型駆動モードとを、前記選択線への電圧印加タイミングを制御することにより切り替え、
前記個別に有機ＥＬ素子の発光輝度を指定するための駆動電圧または駆動電流を、前記データ線を経由して印加することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項３】
前記インパルス型駆動モードと前記ホールド型駆動モードとを連続して与えることにより、前記有機ＥＬ素子の発光輝度及び発光時間を制御することを特徴とする請求項２に記載のアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項４】
前記インパルス型駆動モードまたは前記ホールド型駆動モードの前に、前記画素回路に保持されている電圧を所定の値にリセットするリセットモードを含むことを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項５】
前記インパルス型駆動モードの最大発光輝度の積算輝度が、前記ホールド型駆動モードの最小発光輝度の積算輝度と略同一となるように前記インパルス型駆動モードと前記ホールド型駆動モードとを設定することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項６】
前記スイッチング素子が、ＴＦＴであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項７】
前記ＴＦＴは、アモルファスシリコンまたは酸化物半導体で構成される請求項６に記載のアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項８】
前記インパルス型駆動モードと前記ホールド型駆動モードの各々に対して個別に発光輝度を指定する駆動電圧または駆動電流の値を階調毎に記憶するメモリをさらに備えた請求項１から７のいずれかに記載のアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ。
【請求項９】
互いに交差する複数の選択線及び複数のデータ線と、前記選択線及び前記データ線のそれぞれに接続される複数の画素回路とを有し、前記画素回路は、スイッチング素子、保持容量、及び有機ＥＬ素子を含むアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御方法であって、
前記画素回路が選択される選択期間に前記有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるインパルス型駆動モードと、
前記画素回路が選択されない非選択期間の一部または全部に前記画素回路に保持された電圧に応じて前記有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるホールド型駆動モードとの両方を含み、
前記インパルス型駆動モードと前記ホールド型駆動モードとの各々で個別に前記有機ＥＬ素子の発光輝度を指定するための駆動電圧または駆動電流を印加して階調表示を行うことを特徴とするアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリクス型有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイ及びその階調制御方法に係り、特にアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの駆動回路、駆動方法、及び階調制御駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイは、他の表示デバイスに比べ、広視野角、高応答速度、薄型軽量等の点で優れていると言われている。
【０００３】
非特許文献１には、アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイを構成する有機ＥＬ素子の基本的な素子構成が述べられている。図１３にその模式図を示す。ガラス基板２０１上に透明電極であるＩＴＯ電極２０２、ホール輸送層である芳香族ジアミン２０３、有機発光層であるトリスアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）２０４、陰極であるマグネシウム−アルミニウム合金（Ｍｇ：Ａｇ）２０５が順次積層されている。可視光に透明なＩＴＯ電極２０２側から、光は取り出される。図１３の有機ＥＬ素子構成では、１０Ｖ以下の駆動電圧で外部量子効率１％以上、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光可能させることができるとある。
【０００４】
また、有機ＥＬ素子を発光させるための駆動方式に関して、非特許文献２に以下のように詳細に述べられている。
【０００５】
有機ＥＬ素子を発光させるための駆動方式には、単純マトリクス方式と、アクティブマトリクス方式の２種類がある。単純マトリクス方式は、構造が単純で、低コストにできる特徴がある。単純マトリクス方式では、選択線を１本ずつ選択し、画素を発光させる。１画素の表示時間は一定であるため、選択線数と選択線あたりの発光時間は反比例する。そのため、高精度化すると発光時間が短くなり、精度を一定に保つためには、各画素に瞬間的に大電流を流さなければならない。これが、有機ＥＬ素子の寿命を縮める大きな要因となると、非特許文献２に述べられている。
【０００６】
図１４に単純マトリクス方式における１フレーム期間の発光輝度を示す。１フレーム期間のうち、画素が発光している期間は選択期間のみとなる。図１４のように、次の映像信号が来るまで無発光状態になる駆動方式は、「インパルス型駆動」の一形態と言える。
【０００７】
他方、アクティブマトリクス方式の基本回路を図１５に示す。各画素には、スイッチングＴＦＴ（薄膜トランジスタ）４０４と駆動ＴＦＴ４０５の２つのトランジスタが備えられている。１フレーム期間のうち、選択線４０１がＨｉｇｈとなる選択期間中には、スイッチング用ＴＦＴ４０４はオン状態となり、データ線４０２に所定の電圧が印加されることによって、保持容量４０７に該電圧がプログラム（設定）される。また、１フレーム期間のうち、選択線４０１がＬｏｗとなる非選択期間中は、プログラムされた電圧に従って、駆動ＴＦＴ４０５が駆動され、電圧供給線４０３から有機ＥＬ素子４０６に電流が流れる。
【０００８】
非特許文献２では、上記のようなアクティブマトリクス方式では、非選択期間中であっても連続して発光させることができるため、画素単位の最大輝度が抑えられ、信頼性が上がると述べられている。
【０００９】
図１６にアクティブマトリクス方式における１フレーム期間の発光輝度を示す。１フレーム期間のうち、選択期間にプログラムされた発光輝度で１フレーム期間画素が発光し続ける。図１６のように、次の映像信号が来るまで発光状態を維持する駆動方式は、「ホールド型駆動」と呼ばれる。なお、ホールド型駆動方式では、図１５のように電圧によって発光輝度を指定する電圧プログラム（電圧設定方式）のほか、電流値によって発光輝度を指定する電流プログラム（電流設定方式）が知られている。
【００１０】
前述したインパルス型駆動及びホールド型駆動においては、それぞれ以下のような階調表示が行われる。
【００１１】
図１７は、インパルス型駆動による階調表示方法を模式的に表したものである。図１７（ａ）〜（ｄ）は、例えば階調０〜３の４階調を指定する場合の例であって、各々選択期間内に有機ＥＬ素子に印加する電圧または電流の振幅値を階調毎に変調することによって階調制御を行う例である。階調数をさらに多く設定するには、階調毎の電圧または電流の振幅値を細かく設定すればよい。
【００１２】
また、特許文献１には、パルス幅の変調と振幅値の変調を組み合わせることにより高階調を実現する駆動装置について述べられている。
【００１３】
図１８は、特許文献１に記載されたパルス幅変調と振幅値変調を組み合わせた駆動装置の電流または電圧値の出力を示したものである。特許文献１の例では、１水平期間の有効走査期間、すなわち選択期間中に電流または電圧値のパルス幅を４ビット１６階調、振幅値を４ビット１６階調、合わせて８ビット２５６階調の表現を行っている。この例では、時間方向の４ビットのコーディングは、通常の０、１、２、４、８ではなく、０、１、１、２、４、８としているが、これは通常のコーディングにするとその幅が０から始まるため、時間方向に一つＬＳＢ単位を付加していると述べられている。
【００１４】
他方、ホールド型駆動においては、以下のように階調表示が行われる。
【００１５】
図１９は、ホールド型駆動による階調表示を模式的に表したものである。図１９（ａ）〜（ｄ）は、例えば階調０〜３の４階調を指定する場合の例である。これによると、各階調の各々の選択期間内に図４における保持容量４０７に印加する電圧を階調毎に変調し、保持容量４０７に所定の電圧を保持することによって、非選択期間にも発光状態を維持しながら階調制御を行っている。ホールド型駆動による階調数をさらに多く設定するには、階調毎の保持容量の電圧を細かく設定すればよい。
【特許文献１】特開２０００−０５６７２７号公報
【非特許文献１】C.W.Tang and S.A.Vanslyke, “Organic electroluminescent diodes”, Appl. Phys. Lett. 51, p.913, 1987
【非特許文献２】特許庁  資料室  標準技術集（有機ＥＬ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上の従来例のうち、インパルス型駆動に関しては、選択期間のみに発光するため、高精細化のために選択線数を増加させると輝度が低下する。または、輝度を高くするために選択期間中に各画素に瞬間的に大電流を流す必要があるために、有機ＥＬ素子の寿命を縮める原因となるという課題がある。さらには、選択線数が増加すると選択期間が短くなるために、特許文献１のように、パルス幅の変調を行うことが困難となる。
【００１７】
例えば、選択線数が１０８０本でフレームレートが１２０フレーム／秒の場合には最大輝度を５００ｃｄ／ｍ２とした場合には、各画素の選択期間には５４００００ｃｄ／ｍ２もの最大発光輝度を必要とする。また、１０８０本の選択線数と１２０フレーム／秒のフレームレートでは、選択期間は最大でも７．７μｓｅｃであって、図７の例のように３ビットの分割を行った場合には、最小パルス幅が１μｓｅｃ以下の狭さとなってしまう。加えて、中間階調では、１μｓｅｃ以下のパルス幅で最大輝度５４００００ｃｄ／ｍ２を必要とする電流値を出力する場合があるために、駆動ドライバには極めて厳しい高出力、高速動作が求められる。
【００１８】
他方、ホールド型駆動に関しては、非選択期間においても発光状態を保つため、選択線数が増えた場合のインパルス型駆動のように高速動作に対する問題は発生しにくい。しかしながら、階調数が増えた場合には別の問題が発生する。すなわち、インパルス型駆動と異なり、各画素の最大輝度の場合に最大電流値もしくは最大電圧値が比較的小さいために、階調数を増加させた場合に最小階調での電流値または電圧値、及び各階調間の電流差または電圧差が小さくなる。
【００１９】
例えば、最大輝度を発光させるのに必要な１画素の電流値が１０μＡの場合を考える。この場合、ディジタル映像信号規格ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）１．３に定められている単色１６ビット６５５３６階調を実現するためには、１５０ｐＡという微小電流を制御することになる。現在のドライバＩＣに多数配置されるＤＡＣ（Digital to Analog Converter）の全てに対し、商品化可能なコスト、サイズで１５０ｐＡの精度を保証することは極めて難しい。
【００２０】
本発明は、上記の課題を解決するもので、アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御を、高精度の電圧または電流振幅の変調を必要とすることなく実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイは、互いに交差する複数の選択線及び複数のデータ線と、前記選択線及び前記データ線のそれぞれに接続される複数の画素回路とを有し、前記画素回路は、スイッチング素子、保持容量、及び有機ＥＬ素子を含むアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御方法において、前記画素回路が選択される選択期間に前記有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるインパルス型駆動モードと、前記画素回路が選択されない非選択期間の一部または全部に前記画素回路に保持された電圧または電流に応じて前記有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させるホールド型駆動モードとの両方を含み、前記インパルス型駆動モードと前記ホールド型駆動モードとの各々で個別に前記有機ＥＬ素子の発光輝度を指定するための駆動電圧または駆動電流を印加して階調表示を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御を、高精度の電圧または電流振幅の変調を必要とすることなく実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイ及びその階調制御方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
本実施の形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイは、互いに交差する複数の選択線及び複数のデータ線と、スイッチング素子、保持容量、及び有機ＥＬ素子を含む複数の画素回路とを有する。この階調制御方法では、次の２つの駆動モードの両方を含む。
【００２５】
１つは、画素回路が選択される選択期間に有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させる「インパルス型駆動モード」である。インパルス型駆動モードでは、選択線の電圧がＨｉｇｈとなり、スイッチング素子がオン状態となる選択期間のみに有機ＥＬ素子を駆動する電圧または電流がデータ線を経由して供給され、有機ＥＬ素子が瞬間的に発光する。
【００２６】
もう１つは、非選択期間の一部または全部に保持容量に保持された電圧または電流に応じて有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を与えて発光させる「ホールド型駆動モード」である。ホールド型駆動モードでは、選択線の電圧がＨｉｇｈとなり、スイッチング素子がオン状態となる選択期間に発光輝度を指定する電圧または電流が保持容量に保持される。そして、選択線の電圧がＬｏｗとなった非選択期間にも電圧供給線を経由して駆動する電圧または電流が供給され、有機ＥＬ素子が略同一の輝度で発光する。
【００２７】
本実施の形態では、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードの各々で個別に有機ＥＬ素子の発光輝度を指定するための駆動電圧または駆動電流を印加して階調表示を行う。こうすることにより、ドライバに要求される高速駆動または高精度の課題を解決できる。
【００２８】
なお、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードとは、選択線への電圧印加タイミングを制御することにより切り替えてもよい。また、有機ＥＬ素子の発光輝度を個別に指定するための駆動電圧または駆動電流は、データ線を経由して印加してもよい。さらに、有機ＥＬ素子の発光輝度及び発光時間を制御する方法として、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードとを連続して与えてもよい。
【００２９】
図１と図２は、本実施の形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御方法を説明するものである。
【００３０】
図１は、本実施の形態によるアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの構成図である。この有機ＥＬディスプレイは、互いに交差する複数の選択線９０３及び複数のデータ線９０２と、複数の画素回路９０１とを有する。ここで、複数の選択線９０３と複数のデータ線９０２において、ｎ行目の選択線を選択線（ｎ）、ｍ列目のデータ線をデータ線（ｍ）とする。また、選択線（ｎ）とデータ線（ｍ）の交点にあるサブピクセルをサブピクセル（ｎ，ｍ）とする。各選択線９０３は、ゲートドライバ９０５に接続され、各データ線９０２はソースドライバ９０５に接続される。ゲートドライバ９０５及びソースドライバ９０５は、信号処理・タイミング制御回路９０６に接続される。
【００３１】
図２は、サブピクセル（ｎ，ｍ）に接続される選択線（ｎ）とデータ線（ｍ）の電圧と、サブピクセル（ｎ，ｍ）の有機ＥＬ素子の発光輝度とのタイミングチャートである。
【００３２】
図のように、１フレーム期間は、選択期間と非選択期間とから構成されており、選択期間では選択線（ｎ）の電圧がＨｉｇｈとなり、非選択期間ではＬｏｗとなる。１フレーム期間は、選択期間内のみ発光するインパルス型駆動モードと、非選択期間の一部または全部発光するホールド型駆動モードとから成っている。図のように、選択期間内の選択線（ｎ）が最初にＨｉｇｈとなる期間をインパルス型駆動モードとし、選択期間内の選択線（ｎ）が２度目にＨｉｇｈとなる期間と非選択期間とをホールド型駆動モードとする。
【００３３】
選択線（ｎ）の電圧がＨｉｇｈとなる選択期間には、データ線（ｍ）にサブピクセル（ｎ、ｍ）の階調データが送られる。データ線（ｍ）の階調データは、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードの各々で、個別に発光輝度を指定するための駆動電圧が印加される。駆動電圧は、２つの電圧または電流が与えられており、１つをインパルス駆動電圧、もう１つをホールド型駆動電圧として、その両者を用いて階調データとすることによって、高速駆動または高精度のドライバを用いることなく多階調を実現できる。
【００３４】
なお、図２のタイミングチャートでは、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードの間に選択線（ｎ）の電圧がＬｏｗとなる期間があるが、この間を無くしてインパルス型駆動モードとホールド型駆動モードを連続して与えてもよい。
【００３５】
また、インパルス型駆動モードまたはホールド型駆動モードの前に、画素回路に保持されている電圧を所定の値にリセットするリセットモードを含んでもよい。リセットモードでは、画素回路内の保持容量の電圧を一度指定の電圧にすることにより、１フレーム前のホールド型駆動モードで指定された電圧または電流をリセットし、新たなフレームでインパルス型駆動モードを行えるようにする。
【００３６】
また、インパルス型駆動モードの最大発光輝度の積算輝度が、ホールド型駆動モードの最小発光輝度の積算輝度と略同一となるようにインパルス型駆動モードとホールド型駆動モードを設定することが好ましい。つまり、インパルス型駆動モードの最大発光輝度の積算輝度がホールド型駆動モードの最小発光輝度の積算輝度と略同一であれば、階調飛びなく連続的に輝度を指定できる。
【００３７】
また、スイッチング素子をＴＦＴで構成してもよい。ＴＦＴは、アモルファスシリコンまたは酸化物半導体で構成されるＴＦＴとすることが好ましい。アモルファスシリコンで構成されるＴＦＴは、チャネル部に安価なアモルファスシリコンを用いたものであって、大面積に多数集積するスイッチング素子として好適である。また酸化物半導体で構成されるＴＦＴとは、例えばＩｎ、Ｚｎ、Ｇａ等の元素から構成される酸化物をチャネルとしたものであり、アモルファスシリコンと同様に安価で大面積に多数形成するのが容易であるだけでなく、高い移動度を得られるためである。
【００３８】
また、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードの各々に対して、個別に発光輝度を指定する駆動電圧または駆動電流の値を階調毎に記憶するメモリを備えるとよい。このメモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等のＲＡＭで構成され、所望の発光輝度を得られる駆動電圧または駆動電流を記憶する。
【００３９】
本実施の形態によれば、アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御、特に単色１０ビット超の多階調制御を、高精度の電圧または電流振幅の変調を必要とすることなく実現できる。
【００４０】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４１】
まず、図３〜図７を参照して、本発明の第一の実施例について説明する。
【００４２】
図３に本実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイのシステム構成を示す。
【００４３】
図３に示すアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイは、ディスプレイパネルとして、表示パネル１００１、ソースドライバ１００２、ゲートドライバ１００３、信号処理・タイミング制御回路１００４、及び電源回路１００５を有する。ディスプレイパネルへの入力は、大きく分けて画像データとその同期信号、そして外部の電源がある。
【００４４】
電源回路１００５は、外部のＡＣ（交流）またはＤＣ（直流）電源から電力を供給される。この電源回路１００５は、表示パネル１００１、ソースドライバ１００２、ゲートドライバ１００３、信号処理・タイミング制御回路１００４に対してそれぞれ必要な電圧をＡＣ−ＤＣ変換またはＤＣ−ＤＣ変換して供給する。
【００４５】
信号処理・タイミング制御回路１００４は、入力インターフェイスによって画像データとその同期信号を受け取る。入力インターフェイスには、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）、ＴＭＤＳ（Transition Minimized Differential Signaling）等を用いることができる。画像データは、信号処理・タイミング制御回路１００４の信号処理部でドライバの入力に合うように、データ並べ替えや色補正、γ補正、黒書き込み制御、スケーリング等が施される。一方、同期信号は信号処理・タイミング制御回路１００４のタイミング制御部で入力信号判別とドライバ用信号タイミング生成が行われる。
【００４６】
前記のようにドライバ用に変換された画像データ、同期信号は、信号処理・タイミング制御回路１００４で出力インターフェイスを通じてソースドライバ１００２、ゲートドライバ１００３に送られる。出力インターフェイスには、ＲＳＤＳ（Reduced Swing DifferentialSsignaling）、ｍｉｎｉ−ＬＶＤＳ、ＣＭＯＳ等を用いることができる。
【００４７】
ソースドライバ１００２、ゲートドライバ１００３は、表示パネル１００１の各画素回路を駆動して表示パネル１００１を発光させる。
【００４８】
図４は、図１の画素回路の詳細を示したものである。
【００４９】
図４に示す画素回路は、第１の選択線１１０１、第２の選択線１１０２、データ線１１０３、及び電圧供給線１１０４に接続されている。第１の選択線１１０１と第２の選択線１１０２は、ゲートドライバ１００３に接続されている。また、電圧供給線１１０４は、ソースドライバ１００２を通じて電源回路１００５と接続され、一定の電圧を画素回路に供給している。さらに、データ線１１０３は、ソースドライバ１００２に接続され、画像データ信号をソースドライバ１００２から画素回路に送信している。
【００５０】
この画素回路は、スイッチング素子を構成するトランジスタである第１のスイッチングＴＦＴ１１０６及び第２のスイッチングＴＦＴ１１０５と、保持容量１１０７と、有機ＥＬ素子１１０８と、駆動トランジスタである駆動ＴＦＴ１１０９とを有する。
【００５１】
スイッチング素子を構成するトランジスタのうち、第１のスイッチングＴＦＴ１１０６は、ゲート電極が第１の選択線１１０１、ドレイン電極がデータ線１１０３、ソース電極が駆動ＴＦＴ１１０９と保持容量１１０７に各々接続されている。また、第２のスイッチングＴＦＴ１１０５は、ゲート電極が第２の選択線１１０２、ドレイン電極がデータ線１１０３、ソース電極が有機ＥＬ素子１１０８の陽極に各々接続されている。
【００５２】
駆動ＴＦＴ１１０９は、ゲート電極が第１のスイッチングＴＦＴ１１０６のソース電極、ドレイン電極が電圧供給線１１０４、ソース電極が有機ＥＬ素子１１０８のアノード電極に各々接続されている。
【００５３】
本実施例では、第１のスイッチングＴＦＴ１１０６がオン状態となり、保持容量１１０７に所定の電圧が設定される期間をホールド型駆動モードＭ２とする。また、第２のスイッチングＴＦＴ１１０５がオン状態となり、有機ＥＬ素子１１０８を駆動する期間をインパルス型駆動モードＭ１とする。また、インパルス型駆動モードＭ１及びホールド型駆動モードＭ２の前に、画素回路に保持されている電圧を所定の値にリセットするリセットモードＭ３を含む。
【００５４】
図５は、本実施例の駆動方法のタイミングチャートである。それぞれ第１の選択線１１０１、第２の選択線１１０２、データ線１１０３、保持容量１１０７、有機ＥＬ素子１１０８のある１つのサブピクセルの選択期間における電圧を示したものである。この駆動方法のタイミングチャートでは、選択期間内にリセットモードＭ３、インパルス型駆動モードＭ１、ホールド型駆動モードＭ２の３つのステップ（モード）により、階調プログラムが行われる。
【００５５】
まず始めに、選択期間内のリセットモードＭ３の期間において、第１の選択線１１０１と第２の選択線１１０２をＨｉｇｈとし、第１のスイッチングＴＦＴ１１０６と第２のスイッチングＴＦＴ１１０５をオン状態とする。このとき、データ線１１０３の電圧を駆動ＴＦＴ１００９と有機ＥＬ素子１１０８の閾値以下の電圧にすることによって、駆動ＴＦＴ１１０９と有機ＥＬ素子１１０８をオフ状態にする。駆動ＴＦＴ１１０９をオフ状態とすると、電圧供給線１１０４からの電流は、有機ＥＬ素子１１０８に供給されなくなる。
【００５６】
次に、選択期間内のインパルス型駆動モードＭ１の期間において、第１の選択線１１０１をＬｏｗ、第２の選択線１１０２をＨＩｇｈとし、第１のスイッチングＴＦＴ１１０６をオフ状態、第２のスイッチングＴＦＴ１１０５をオン状態とする。このとき、データ線１１０３に所望の輝度で有機ＥＬ素子を発光させるためのインパルス型駆動電圧を設定する。このときに設定したインパルス型駆動電圧は、インパルス型駆動モードＭ１の期間のみ有機ＥＬ素子１１０８に印加される。
【００５７】
最後に、選択期間内のホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間において、第１の選択線１１０１をＨｉｇｈ、第２の選択線１１０２をＬｏｗとし、第１のスイッチングＴＦＴ１１０６をオン状態、第２のスイッチングＴＦＴ１１０５をオフ状態とする。このとき、データ線１１０３に駆動ＴＦＴ１１０９を駆動させるためのゲート電圧を設定する。設定した電圧は、保持容量１１０７に保持されるため、有機ＥＬ素子１１０８にはホールド型駆動電圧が、ホールド型駆動モードＭ２の期間だけでなく、第１のスイッチングＴＦＴ１１０６がオフ状態となる非選択期間にも維持される。
【００５８】
図６は、上記構成の画素回路とタイミングチャートによる駆動方法でＳＰＩＣＥシミュレーションを行った結果である。このシミュレーションでは、選択期間を５μｓｅｃとして、リセットモードＭ３の期間を１μｓｅｃ、インパルス型駆動モードＭ１の期間とホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間とをそれぞれ２μｓｅｃとした。第１、第２の選択線の信号の立ち上がり及び立ち下り時間は、どちらも０．１μｓｅｃに設定した。
【００５９】
このシミュレーションの結果、リセットモードＭ３の期間では、有機ＥＬ素子電圧と保持容量電圧のいずれも０Ｖにリセットされていることが確認された。また、次のインパルス型駆動モードＭ１の期間では、有機ＥＬ素子電圧はインパルス型駆動電圧に設定されていた。最後にホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間では、保持容量電圧が設定され、有機ＥＬ素子にはホールド型駆動電圧が設定されていた。さらに、同シミュレーションの結果から、全てのステップ（モード）は５μｓｅｃで高速に完了していることが分かった。これにより、選択期間が５μｓｅｃであれば、１０８０本の走査線数であっても、１８０フレーム／秒の高速駆動が可能となることが確認された。
【００６０】
上記シミュレーションの結果から、選択期間のうち、リセットモードＭ３の期間には発光せず、インパルス型駆動モードＭ１の期間にはインパルス型駆動電圧に応じた発光輝度で発光することが確認された。また、選択期間のうちのホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間と非選択期間には、ホールド型駆動電圧に応じた発光輝度で発光することが確認された。
【００６１】
本実施例では、インパルス型駆動電圧とホールド型駆動電圧を個別に設定して階調制御のために用いた。すなわち、インパルス型駆動電圧とホールド型駆動電圧の振幅値をそれぞれ１２ビット４０９６分割した。
【００６２】
図７に２４ビット階調制御を行ったときのサブピクセルの発光輝度を模式的に示した。
【００６３】
図７（ａ）に示すように、階調０から４０９５ではホールド型駆動電圧を有機ＥＬ素子が発光しない電圧に設定し、インパルス型駆動電圧のみを１２ビット振幅変調する。
【００６４】
また、図７（ｂ）に示すように、階調４０９６ではホールド型駆動電圧を１／４０９６の発光輝度になる電圧に設定し、インパルス型駆動電圧を有機ＥＬ素子が発光しない電圧に設定する。そして、階調４０９６〜階調８１９１まではホールド型駆動電圧を１／４０９６の発光輝度になる電圧に設定したまま、インパルス型駆動電圧を振幅変調する。
【００６５】
このようにインパルス型駆動電圧の振幅値が最大振幅になるたびに、ホールド型駆動電圧を１／４０９６の発光輝度になる電圧毎に１つずつ繰り上げていく。そして、図７（ｃ）に示すように、最終的には階調２２４−４０９６〜階調２２４−１でホールド型駆動電圧を最大振幅値として、インパルス型駆動電圧を振幅変調する。言い換えれば、階調の最下位ビット（ＬＳＢ）をインパルス型駆動電圧で設定し、上位ビットをホールド型駆動電圧で制御している。
【００６６】
また、本実施例では走査線数が１０８０本で１２０フレーム／秒で駆動させているので、ホールド型駆動電圧を１／４０９６の輝度（最小発光輝度）に設定した場合、インパルス型駆動モードに最大振幅電圧で発光させたとした場合の積算輝度が同程度となる。つまり、最大発光輝度を４１０ｃｄ／ｍ２とすれば、インパルス型駆動モードの１フレーム期間での最大発光輝度の積算輝度は４１０ｃｄ／ｍ２×２μｓｅｃ＝８２０ｃｄ・μｓｅｃ／ｍ２である。一方、ホールド型駆動モードは、１／４０９６の輝度０．１ｃｄ／ｍ２を設定して１フレーム期間８．２ｍｓｅｃ発光させるので、１フレーム期間での最小発光輝度の積算輝度は０．１ｃｄ／ｍ２×８２００μｓｅｃ＝８２０ｃｄ・μｓｅｃ／ｍ２となる。
【００６７】
このようにインパルス型駆動モードにおいて階調の最下位ビットに相当する輝度に設定することによって、階調の連続性を保ったまま多階調を表現できる。
【００６８】
以上詳細に述べたように、本実施例の画素回路および階調制御方法を用いれば、従来例のようなドライバの高速駆動や有機ＥＬ素子の寿命を縮めるような高出力を必要とせず、単色２４ビットもの階調制御が可能である。
【００６９】
（比較例）
上記実施例と比較のため、ホールド型駆動モードのみで上記の画素回路を駆動した場合について述べる。図４の本実施例の画素回路と比較してインパルス型駆動モードを設定しない場合には、第２のスイッチングＴＦＴを用いないため、画素回路は図１５の従来技術と同等のものになる。
【００７０】
図２０は、図１５の従来技術による階調制御方法のタイミングチャートである。
【００７１】
これによると、有機ＥＬ素子４０６に印加する電圧を階調毎に変調し、保持容量４０７に所定の電圧を保持することによって非選択期間にも発光状態を維持しながら階調制御をしている。
【００７２】
従って、階調制御方法としてはホールド型駆動モードでのホールド型駆動電圧の設定のみになり、上記実施例のようにホールド型駆動電圧を１２ビットで変調した場合、階調数もそのまま１２ビットとなり、単色２４ビットの階調制御は実施できない。
【実施例２】
【００７３】
次に、図８〜図１２を参照して、本発明の第二の実施例を説明する。本実施例におけるシステム構成は、図３に示す第一の実施例と同等である。
【００７４】
図８は、図３に示す表示パネル１００１のうち、１つのサブピクセル中の画素回路の詳細を示したものである。
【００７５】
図８に示す画素回路は、選択線１６０１、データ線１６０２、及び電圧供給線１６０３に接続されている。選択線１６０１は、図３のゲートドライバ１００３に接続されている。また、電圧供給線１６０３は、図３のソースドライバ１００２を通じて電源回路１００５と接続され、一定の電圧を画素回路に供給している。さらに、データ線１６０２は、ソースドライバ１００２に接続され、画像データ信号をソースドライバ１００２から画素回路に送信している。
【００７６】
この画素回路は、スイッチング素子を構成するトランジスタである第１のスイッチングＴＦＴ１６０４及び第２のスイッチングＴＦＴ１６０５と、保持容量１６０６と、有機ＥＬ素子１６０７と、ミラーＴＦＴ１６０８及び駆動ＴＦＴ１６０９とを有する。ミラーＴＦＴ１６０８及び駆動ＴＦＴ１６０９は、カレントミラー回路の対を成すトランジスタを構成している。
【００７７】
第１のスイッチングＴＦＴ１６０４は、ゲート電極が選択線１６０１、ドレイン電極がデータ線１６０２、ソース電極が駆動ＴＦＴ１６０９のゲート電極とミラーＴＦＴ１６０８のゲート電極と保持容量１６０６に各々接続されている。また、第２のスイッチングＴＦＴ１６０５は、ゲート電極が選択線１６０１、ドレイン電極がデータ線１６０２、ソース電極がミラーＴＦＴ１６０８のドレイン電極に各々接続されている。
【００７８】
ミラーＴＦＴ１６０８は、ゲート電極が第１のスイッチングＴＦＴ１６０４のソース電極に、ソース電極が有機ＥＬ素子１６０７のアノード電極に、ドレイン電極が第２のスイッチングＴＦＴ１６０５のソース電極に各々接続されている。また、駆動ＴＦＴ１６０９は、ゲート電極が第１のスイッチングＴＦＴ１６０４のソース電極に、ドレイン電極が電圧供給線１６０３、ソース電極がミラーＴＦＴ１６０８と同様に有機ＥＬ素子１６０７のアノード電極に各々接続されている。
【００７９】
本実施例では、第１のスイッチングＴＦＴ１６０４がオン状態となり、保持容量１６０６に所定の電圧が設定される期間をホールド型駆動モードとする。また、第２のスイッチングＴＦＴ１６０５がオン状態となり、有機ＥＬ素子１６０７を駆動する期間をインパルス型駆動モードとする。
【００８０】
図９は、本実施例の駆動方法のタイミングチャートである。それぞれ選択線１６０１、データ線１６０２、保持容量１６０６、有機ＥＬ素子１６０７のサブピクセルの選択期間における電圧を示したものである。この駆動方法のタイミングチャートでは、選択期間内にインパルス型駆動モードＭ１とホールド型駆動モードＭ２との２つのステップ（モード）を連続して与えることにより、階調プログラムが行われる。
【００８１】
まず始めに、選択期間内のインパルス型駆動モードＭ１の期間において、選択線１６０１をＨｉｇｈとし、第１のスイッチングＴＦＴ１６０４と第２のスイッチングＴＦＴ１６０５をオン状態とする。このとき、データ線１６０２に所望の輝度で有機ＥＬ素子１６０７を発光させるためのインパルス型駆動電圧を設定する。設定したインパルス型駆動電圧は、インパルス型駆動モードのみ有機ＥＬ素子１６０７に印加される。
【００８２】
次に、選択期間内のホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間において、データ線１６０２に駆動ＴＦＴ１６０９を駆動させるためのゲート電圧を設定する。設定した電圧は、保持容量１６０６に保持されるため、有機ＥＬ素子１６０７には、ホールド型駆動電圧が、ホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間だけでなく、第１のスイッチングＴＦＴ１６０４がオフ状態となる非選択期間にも維持される。
【００８３】
図１０は、上記構成の画素回路とタイミングチャートによる駆動方法でＳＰＩＣＥシミュレーションを行った結果である。このシミュレーションでは、選択期間を７．７μｓｅｃとして、インパルス型駆動モードＭ１を２μｓｅｃに、ホールド型駆動モードＭ２を５．７μｓｅｃとした。選択線１６０１の信号の立ち上がり、立ち下り時間はどちらも０．１μｓｅｃに設定されている。
【００８４】
このシミュレーションの結果、インパルス型駆動モードＭ１の期間では、有機ＥＬ素子電圧はインパルス型駆動電圧に設定されていた。また、ホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間では、保持容量電圧が設定され、有機ＥＬ素子にはホールド型駆動電圧が設定されていた。また、同シミュレーションの結果から、全てのステップ（モード）は選択期間内に高速に完了していることが分かった。
【００８５】
また、本実施例による１フレーム期間中の１つのサブピクセルの発光状態を示した模式図を図１１に示す。
【００８６】
上記シミュレーションの結果から、選択期間のうち、インパルス型駆動モードＭ１の期間には、インパルス型駆動電圧に応じた発光輝度で発光することが確認された。また、選択期間のうちのホールド型駆動モードＭ２のプログラム期間と非選択期間には、ホールド型駆動電圧に応じた発光輝度で発光することが確認された。
【００８７】
本実施例では、前述の第一の実施例と同様にインパルス型駆動電圧とホールド型駆動電圧を個別に設定して階調制御のために用いた。すなわち、インパルス型駆動電圧とホールド型駆動電圧の振幅値をそれぞれ１２ビット４０９６分割した。
【００８８】
図１２に２４ビット階調制御を行ったときのサブピクセルの発光輝度を模式的に示した。
【００８９】
図１２（ａ）に示すように、階調０から４０９５ではホールド型駆動電圧を有機ＥＬ素子が発光しない電圧に設定し、インパルス型駆動電圧のみを１２ビット振幅変調する。
【００９０】
また、図１２（ｂ）に示すように、階調４０９６ではホールド型駆動電圧を１／４０９６の発光輝度になる電圧に設定し、インパルス型駆動電圧を有機ＥＬ素子が発光しない電圧に設定する。そして、階調４０９６〜階調８１９１まではホールド型駆動電圧を１／４０９６の発光輝度になる電圧に設定したまま、インパルス型駆動電圧を振幅変調する。
【００９１】
このようにインパルス型駆動電圧の振幅値が最大振幅になるたびに、ホールド型駆動電圧を１／４０９６の発光輝度になる電圧毎に１つずつ繰り上げていく。そして、図１２（ｃ）に示すように、最終的には階調２２４−４０９６〜階調２２４−１でホールド型駆動電圧を最大振幅として、インパルス型駆動電圧を振幅変調する。言い換えれば、階調の最下位ビット（ＬＳＢ）をインパルス型駆動電圧で設定し、上位ビットをホールド型駆動電圧で制御している。
【００９２】
また、本実施例では走査線数が１０８０本で１２０フレーム／秒で駆動させているので、ホールド型駆動電圧を１／４０９６の輝度に設定した場合、インパルス型駆動モードに最大振幅電圧で発光させたとした場合の積算輝度が同程度となる。つまり、最大発光輝度を４１０ｃｄ／ｍ２とすれば、インパルス型駆動モードの１フレーム期間での最大発光輝度の積算輝度は４１０ｃｄ／ｍ２×２μｓｅｃ＝８２０ｃｄ・μｓｅｃ／ｍ２である。一方、ホールド型駆動モードは、１／４０９６の輝度０．１ｃｄ／ｍ２を設定して１フレーム期間８．２ｍｓｅｃ発光させるので、１フレーム期間での最小発光輝度の積算輝度は０．１ｃｄ／ｍ２×８２００μｓｅｃ＝８２０ｃｄ・μｓｅｃ／ｍ２となる。
【００９３】
以上詳細に述べたように、本実施例の画素回路および駆動ドライバを用いれば、従来例のようなドライバの高速駆動や有機ＥＬ素子の寿命を縮めるような高出力を必要とせず、単色２４ビットもの階調制御が可能である。
【００９４】
また、本実施例では、インパルス型駆動モードとホールド型駆動モードとを制御する選択線を共有することにより、画素回路を簡素化できる。さらに、本実施例ではインパルス型駆動モードとホールド型駆動モードとがカレントミラーの構成により制御可能となっているために、電圧によって輝度を指定する電圧プログラムだけでなく、電流値によって輝度を指定する電流プログラムを利用することもできる。
【００９５】
（その他の実施例）
１）第一及び第二の実施例（図４、図８）では、画素回路内のスイッチング素子は、２個のＴＦＴで構成したが、本発明はこれに限定されず、少なくとも１個のＴＦＴで構成するものであれば適用可能である。この場合、ＴＦＴはｎ型でもｐ型でも適用可能である。
【００９６】
２）第一及び第二の実施例（図４、図８）では、画素回路内の保持容量（保持キャパシタ）は１個で構成しているが、本発明はこれに限定されず、少なくとも１個の保持容量で構成するものであれば適用可能である。
【００９７】
３）第一及び第二の実施例（図４、図８）では、画素回路内の有機ＥＬ素子は１個で構成しているが、本発明はこれに限定されず、少なくとも１個の有機ＥＬ素子で構成するものであれば適用可能である。
【００９８】
４）第一の実施例（図４）では、画素回路内の駆動トランジスタは、１個のＴＦＴで構成したが、本発明はこれに限らず、少なくとも１個のＴＦＴで構成するものであれば適用可能である。この場合、ＴＦＴはｎ型でもｐ型でも適用可能である。
【００９９】
５）第二の実施例（図８）では、画素回路内のカレントミラーを２個のＴＦＴで構成したが、本発明はこれに限定されず、カレントミラーの対を成すトランジスタを構成するものであれば適用可能であり、少なくとも２個のＴＦＴで構成してもよい。この場合、ＴＦＴはｎ型でもｐ型でも適用可能である。
【０１００】
本発明は、上記実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、アクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイを情報表示装置として用いた携帯電話等の携帯通信端末や、コンピュータ機、スチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイのシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御方法を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第一の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイのパネル構成を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの画素回路の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第一の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの駆動方法のタイミングチャートである。
【図６】本発明の第一の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの駆動方法のＳＰＩＣＥシミュレーション結果を示した図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第一の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御時のサブピクセルの発光輝度を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第二の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの画素回路の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第二の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの駆動方法のタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第二の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの駆動方法のＳＰＩＣＥシミュレーション結果を示した図である。
【図１１】本発明の第二の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの１フレーム期間中の１つのサブピクセルの発光状態を示す模式図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第二の実施例に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイの階調制御時のサブピクセルの発光輝度を模式的に示す図である。
【図１３】従来例の有機ＥＬ素子の構造を示す図である。
【図１４】従来例の単純マトリクス方式における１フレーム期間の発光輝度を示す図である。
【図１５】従来例のアクティブマトリクス方式の基本回路を示す図である。
【図１６】従来例のアクティブマトリクス方式における１フレーム期間の発光輝度を示す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は、従来例のインパルス型駆動による階調表示方法を模式的に表した図である。
【図１８】従来例のパルス幅変調と振幅値変調を組み合わせた駆動装置の電流または電圧値の出力を示した図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は、従来例のホールド型駆動による階調表示を模式的に表した図である。
【図２０】従来技術による比較例の駆動方法のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
２０１  ガラス基板
２０２  ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極
２０３  芳香族ジアミン
２０４  トリスアルミニウム錯体
２０５  マグネシウム−アルミニウム合金
４０１  選択線
４０２  データ線
４０３  電圧供給線
４０４  スイッチングＴＦＴ
４０５  駆動ＴＦＴ
４０６  有機ＥＬ素子
４０７  保持容量
９０１  画素回路
９０２  データ線
９０３  選択線
９０４  ソースドライバ
９０５  ゲートドライバ
９０６  信号処理・タイミング制御回路
１００１  表示パネル
１００２  ソースドライバ
１００３  ゲートドライバ
１００４  信号処理・タイミング制御回路
１００５  電源回路
１１０１  第１の選択線
１１０２  第２の選択線
１１０３  データ線
１１０４  電圧供給線
１１０５  第２のスイッチングＴＦＴ
１１０６  第１のスイッチングＴＦＴ
１１０７  保持容量
１１０８  有機ＥＬ素子
１１０９  駆動ＴＦＴ
１６０１  選択線
１６０２  データ線
１６０３  電圧供給線
１６０４  第１のスイッチングＴＦＴ
１６０５  第２のスイッチングＴＦＴ
１６０６  保持容量
１６０７  有機ＥＬ素子
１６０８  ミラーＴＦＴ
１６０９  駆動ＴＦＴ
【図１】
2009009049.tif 000003
【図２】
2009009049.tif 000004
【図３】
2009009049.tif 000005
【図４】
2009009049.tif 000006
【図５】
2009009049.tif 000007
【図６】
2009009049.tif 000008
【図７】
2009009049.tif 000009
【図８】
2009009049.tif 000010
【図９】
2009009049.tif 000011
【図１０】
2009009049.tif 000012
【図１１】
2009009049.tif 000013
【図１２】
2009009049.tif 000014
【図１３】
2009009049.tif 000015
【図１４】
2009009049.tif 000016
【図１５】
2009009049.tif 000017
【図１６】
2009009049.tif 000018
【図１７】
2009009049.tif 000019
【図１８】
2009009049.tif 000020
【図１９】
2009009049.tif 000021
【図２０】
2009009049.tif 000022