JP5357399B2

JP5357399B2 - 表示装置

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Publication number: JP5357399B2
Application number: JP2007060390A
Authority: JP
Inventors: 亨河野; 光秀宮本; 秋元　　肇; 成彦笠井; 雅人石井
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd; Japan Display Inc
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: CN101261807B; JP2008224863A; CN101261807A; US8605062B2; US20080218499A1

Description

本発明は有機ＥＬのような自発光素子を有する表示装置に係り、特に有機ＥＬ素子の発光特性の経時変化を検出する技術に関する。

従来表示装置の主流はＣＲＴであったが、これに替わって、フラットデスプレイ装置である、液晶表示装置、プラズマ表示装置等が実用化され、需要が増大している。さらにこれらの表示装置に加え、有機エレクトロルミネッセンスを用いた表示装置（以下有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）という）や、フィールドエミッションを利用する電子源をマトリクス状に配置して、陽極に配置された蛍光体を光らすことによって画像を形成する表示装置（ＦＥＤ表示装置）の開発、実用化も進んでいる。

有機ＥＬ表示装置は（１）液晶と比較して自発光型であるので、バックライトが不要である、（２）発光に必要な電圧が１０Ｖ以下と低く、消費電力を小さくできる可能性がある、（３）プラズマ表示装置やＦＥＤ表示装置と比較して、真空構造が不要であり、軽量化、薄型化に適している、（４）応答時間が数マイクロ秒と短く、動画特性がすぐれている、（５）視野角が１７０度以上と広い、等の特徴がある。

有機ＥＬ表示装置は上記のような特徴があるが、問題点のひとつとして、有機ＥＬ発光素子（以後ＯＬＥＤ素子という）は動作時間とともに発光特性が変化するという現象がある。ＯＬＥＤ素子の時間的な特性の変化は画素毎に異なる。したがって、正しい画像表示を行うためには、各画素のＯＬＥＤ素子の特性変化を検出して、その結果をホストから入力される入力信号にフィードバックする必要がある。

ＯＬＥＤ素子の特性変化はＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性の変化となって現れる。すなわち、動作時間とともに、同じ電圧を印加しても流れる電流が小さくなる。この現象を図１１に示す。図１１の横軸はＯＬＥＤ素子に印加する電圧で、縦軸はＯＬＥＤ素子に流れる電流である。特性1はＯＬＥＤ素子の初期特性である。特性2はＯＬＥＤ素子の時間経過後の特性である。ＯＬＥＤ素子の発光はＯＬＥＤ素子を流れる電流に比例すると考えてよいから、時間経過とともに同じ電圧を印加してもＯＬＥＤ素子の発光輝度は変わってしまうことになり、正確な画像表示ができなくなる。

このことは、逆に言えば、同じ発光をさせるために、同じ電流を流すためには、より高い電圧を印加する必要があるということである。図１２はＯＬＥＤ素子に同じ電流を流すための印加電圧の変化を示すものである。図１２において、横軸は動作時間であり、縦軸はＯＬＥＤ素子に一定電流を流すための印加電圧である。図１２は、ＯＬＥＤ素子に同じ電流を流すためには、動作時間とともに印加電圧を増加しなければならないことを示している。

以上のように、有機ＥＬ表示装置で正しい画像を表示するためには定期的に全画素のＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性を測定し、これを入力される画像信号にフィードバックする必要がある。このような技術を記載した文献として「特許文献１」または「特許文献２」があげられる。

特開２００５−１５６６９７号公報特開２００２−３４１８２５号公報

以上のような従来技術はいずれも全画素のＯＬＥＤ素子を順次測定するものである。各画素のＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性を測定する場合、各画素には浮遊容量が存在するため、電圧―電流特性を測定しようとするとこの浮遊容量を充電する必要がある。したがって、各画素の測定毎に測定時間を要する。しかも表示装置が大画面化し、画面も高精細化すると、全画素を測定するには多大な時間が掛かってしまう。

測定時間が長くなると、画像を表示する期間が限られてくることになる。しかし、実用的な表示輝度は維持する必要があるので、表示期間にはＯＬＥＤ素子には大きな電流を流すことになり、電源線における電圧降下等様々な問題を生ずる。

一方、測定時間を短縮するためには、測定時の電流を多くすることが考えられる。しかし、大きな電流を流すことは測定用の回路規模と使用する電圧範囲を大きくしなければならない。しかし、測定系の規模を大きくすることはそれだけ表示装置のコストが上昇することであり、好ましくない。また、測定用の電流を大きくするということは測定のための電力を多く消費するということであり、この点からも好ましくない。

本発明は以上のべた課題を解決するものであり、ＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性をすべてのＯＬＥＤ素子について順次測定するのではなく、複数まとめて測定することによって測定時間を短縮するものである。具体的な手段は次のとおりである。

（１）赤、緑、または青の発光をする発光素子を有する画素がマトリクス状に形成された表示装置であって、前記表示装置は画像を表示させるための表示部と、各画素における前記赤、緑、または青の発光素子の発光特性を測定する検出部とを有し、前記検出部による検出を行う場合は、前記赤、緑、または青の発光をする複数の画素を同時に検出することを特徴とする表示装置。

（２）前記画素の発光素子特性は前記画素の電圧―電流特性であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（３）前記同時に検出する複数の画素は同一色の発光を行う画素であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（４）前記同時に検出する複数の画素はマトリクス状に配列された画素のうち、同一の行に配列されている画素であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（５）前記同時に検出する複数の画素はマトリクス状に配列された画素のうち、同一の列に配列されている画素であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（６）前記同時に検出する複数の画素は異なる色の発光を行う画素を含むことを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（７）前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする（１）に記載の画像表示装置。

（８）赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素内の発光素子の発光効率をＸ１とし、他の発光の色の発光を行う第２の画素内の発光素子の発光効率をＸ２としたとき、Ｘ１≦Ｘ２であり、前記第１の画素内の発光素子特性を同時に検出する場合の画素の数をＮ１とし、前記第２の画素内の発光素子特性を同時に検出する場合の画素の数をＮ２としたとき、Ｎ１≦Ｎ２であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（９）赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素内の発光素子の発光効率をＸ１とし、他の発光の色の発光を行う第２内の発光素子の発光効率をＸ２としたとき、Ｘ１≦Ｘ２であり、前記第１の画素内の発光素子特性を同時に検出する場合の画素の数をＮ１とし、前記第２の画素内の発光素子特性を同時に検出する場合の画素の数をＮ２としたとき、Ｎ１≧Ｎ２であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（１０）赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素の発光素子の特性を一定電圧で検出した時に必要とする電流値をI1とし、他の発光の色の発光を行う第２の画素の発光素子の特性を同電圧で検出した時に必要とする電流値をI2としたとき、I１≧I２であり、前記第１の画素を同時に検出する場合の画素の数をｎ１とし、前記第２の画素を同時に検出する場合の画素の数をｎ２としたとき、ｎ１≦ｎ２であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（１１）赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素の発光素子の特性を一定電圧で検出した時に必要とする電流値をI1とし、他の発光の色の発光を行う第２の画素の発光素子の特性を同電圧で検出した時に必要とする電流値をI2としたとき、I１≧I２であり、前記第１の画素を同時に検出する場合の画素の数をｎ１とし、前記第２の画素を同時に検出する場合の画素の数をｎ２としたとき、ｎ１≧ｎ２であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（１２）画像信号を供給する信号駆動回路部と、表示用走査回路と、検出用走査回路と、前記発光素子の特性を検出する検出部とを有する表示装置であって、前記画素に入力された画像信号を基に、前期発光素子を駆動するための電界効果トランジスタと前記検出部との接続を制御するスイッチ手段を有することを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（１３）前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられていることを特徴とする（１２）に記載の表示装置。

（１４）前記信号駆動回路部からは信号線が延在し、前記検出部からはスイッチを有する検出線が延在して前記信号線と接続し、前記スイッチがＯＦＦしているときは前記信号駆動回路部から画像信号が前記信号線に供給され、前記スイッチがＯＮしているときは前記検出部からの電流が前記信号線に供給されることを特徴とする（１２）に記載の表示装置。

本発明を用いることによって、発光素子特性の時間的な変化のフィードバックを行うための発光素子の測定を短時間で行うことができる。手段ごとの効果は次の通りである。

手段（１）によれば画像信号へのフィードバックのための発光素子の発光特性を複数まとめて行なうことが出来るので検出時間を短くでき、フィードバックをより頻繁に行なうことができるので、正確な階調表示が可能になる。

手段（２）によれば、発光素子の特性変化として電圧―電流特性を測定するので、発光特性の変化の検出が容易に出来る。

手段（３）によれば、同時に検出する複数の画素は同一色であるので、纏める数、測定電流等を各色の発光素子の特性に合わせて変化させることが出来る。

手段（４）によれば、同時に検出する複数の画素は同一の行に配置されているので、同時に検出する複数の画素は近接した位置のものとなり、フィードバックの精度を上げることが出来る。

手段（５）によれば、同時に検出する複数の画素は同一の列に配置されているので、同時に検出する複数の画素は近接した位置のものとなり、フィードバックの精度を上げることが出来る。

手段（６）によれば、同時に検出する複数の画素は異なる色の発光を行なう画素を含むので、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色組の画素の特性変化を同時に測定し、フィードバックすることが出来る。

手段（７）によれば画像信号へのフィードバックのためのOLED素子の発光特性を複数まとめて行なうことが出来るので検出時間を短くでき、フィードバックをより頻繁に行なうことができるので、正確な階調表示が可能になる。

手段（８）によれば、纏め検出を行なう場合に、発光効率の高い発光素子をより多く纏め、発光効率の低い発光素子をより少なく纏めるので、検出系の速度を効率的に利用でき、検出時間を短くすることが出来る。

手段（９）によれば、纏め検出を行なう場合に、発光効率の高い発光素子をより少なく纏め、発光効率の低い発光素子をより多く纏めるので、1画素あたりに流す電流値が下がり、検出電圧が下がるので、低電力なシステムを実現することができる。

手段（１０）によれば、纏め検出を行なう場合に、検出に必要な電流が大きい発光素子をより少なく纏め、検出に必要な電流が小さい発光素子をより多く纏めるので、検出系の速度を効率的に利用でき、検出時間を短く出来る。

手段（１１）によれば、纏め検出を行なう場合に、検出に必要な電流が大きい発光素子をより多く纏め、検出に必要な電流が小さい発光素子をより少なく纏めるので、1画素あたりに流す電流値が下がり、検出電圧が下がるので、低電力なシステムを実現することができる。

手段（１２）から手段（１４）によれば、画像形成のための電流の入出力を制御するＴＦＴとＯＬＥＤ素子の特性を検出するＴＦＴを設置するので、１フレーム中でＯＬＥＤ素子に対して画像形成のための電流とＯＬＥＤ素子の特性を測定する電流を時間差で流すことが出来る。

実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。

図１は本発明の表示装置を示す回路図である。画面には画像信号に基づいて赤、緑、青の発光を行うＯＬＥＤ素子を有する画素がマトリクス状に配置されている。ここで、ＰＸ１は赤発光の画素、ＰＸ２は緑発光の画素、ＰＸ３は青発光の画素である。すなわち、縦方向には同一色の画素が配置され、横方向には順に赤画素（Ｒ）、緑画素（Ｇ）、青画素（Ｂ）が配置されている。画面には水平方向には各色毎にｎ本の信号線、合計３ｎ本の信号線が配設され、垂直方向にはｍ個の走査線または検出スイッチ制御線ＴＳＣが配設されている。

画面左側には表示用走査回路２００が設置されている。各画素へのデータ書き込み、各画素の発光は走査線ごとにおこなわれるが、表示用走査回路２００からはこの走査線が画面方向に延在している。画面右側には検出用走査回路１５０が設置されている。各画素の特性検出は各画素へのデータ書き込み、各画素発光等の動作とは独立に走査線毎に行われる。検出動作も画面の行ごとに行われる。検出用走査回路１５０からは各行ごとに検出スイッチ制御線ＴＳＣが画面方向に延在している。

画面上方には信号駆動回路が設置されている。信号駆動回路にはホストから信号入力線を通して画像信号が入力される。信号駆動回路からはホストからシリアルに送られてきた画像データを一行分纏めて画面に出力する。信号駆動回路からは各画素に画像データを送るための信号線が画面方向に延在する。

画面上方右側には検出系１２０が設置されている。検出系１２０は定電流源１１２、バッファアンプ１１４、アナログデジタルコンバータ１１５、メモリ１１３で構成される。定電流源１１２は各ＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性を測定するためのものである。定電流源１１２から各ＯＬＥＤ素子に電流を供給し、ＯＬＥＤ素子の陽極電位を測定することによってＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性を測定する。バッファアンプは各ＯＬＥＤ素子の陽極電圧を増幅し、アナログデジタルコンバータ１１５に出力する。アナログデジタルコンバータ１１５はバッファアンプ１１４からのＯＬＥＤ素子の陽極電圧をデジタルデータに変えてメモリ１１３に入力する。メモリ１１３は全てのＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性を記憶する。ホストからの画像データに対してはメモリ１１３に蓄えられたＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性をフィードバックして各画素に画像データ信号として供給される。

検出系１２０から延在する検出線１１６は各信号線と並列に設置されている。信号線には信号線アナログスイッチＳＳＷが、検査線には検査線アナログスイッチが設置されている。これらのアナログスイッチによって、画素に対して画像信号を供給するか、ＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性を測定するかを決める。検査線は各アナログスイッチを経由して信号線と接続する。信号線アナログスイッチＳＳＷがＯＮになれば、検査線アナログスイッチがＯＦＦになり、画素には画像信号データが供給される。また、検査線アナログスイッチがＯＮになると信号線アナログスイッチＳＳＷはＯＦＦになり、ＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性の検出が可能になる。

各信号線と画素の間にはデジタルスイッチが設置されている。デジタルスイッチは各色毎に設けられ、赤画素にはＲスイッチが、緑画素にはＧスイッチが、青画素にはＢスイッチが設けられている。Ｒスイッチは
Ｒスイッチ制御線ＲＳＣＬによって、ＧスイッチはＧスイッチ制御線ＧＳＣＬによって、ＢスイッチはＢスイッチ制御線ＢＳＣＬによってそれぞれ制御される。Ｒスイッチ、Ｇスイッチ、Ｂスイッチ等はＯＬＥＤ素子の特性を各色毎に纏めて、あるいは、単独で検出したい場合に用いられる。

表示用走査回路２００からの走査信号、信号駆動回路からのデータ信号の画素への供給のタイミング、検出用走査回路１５０からの検出信号の供給等はタイミングコントローラ１１０によって制御される。

本発明では１フレーム期間は表示期間とブランキング期間に分ける。表示期間は表示方式によって異なる。ひとつは、表示期間を画像データを各画素に書き込む期間と、実際にＯＬＥＤ素子を発光させて画像を表示する期間とに分ける場合である。他の方式は画素に画像データを書き込むとただちにＯＬＥＤ素子を発光させる方式である。本発明はそのいずれにも実施可能である。

ブランキング期間は画像データ書き込みも、画像表示も行わない期間である。このブランキング期間を利用してＯＬＥＤ素子の特性の変化を検出する。ブランキング期間は画像データ書き込みも、画像表示も行わない期間であるため、この期間を長くとることは出来ない。したがって、１フレーム内でのブランキング期間で全ＯＬＥＤ素子の特性検出を行うことは困難である。この場合、複数フレームに分けて全ＯＬＥＤ素子の特性検出を行なう。しかしながら、特性検出に時間がかかれば、全ＯＬＥＤ素子の測定には多くのフレーム数を要し、リアルタイムでのフィードバックが出来なくなる。したがって、ＯＬＥＤ素子の特性検出は短時間で行なう必要がある。各ＯＬＥＤ素子の測定時間を短くするには、例えば、検出系１２０の定電流源１１２から流れる検査用の電流を大きくすることが考えられる。しかし、これは検査用回路規模が大きくなることを意味し、表示装置のコストの増大になる。また、検査用の電流を大きくすると検査用の電力が増大し、この面からも問題である。

本発明は、ＯＬＥＤ素子の測定を個々のＯＬＥＤ素子について行なうのではなく、複数のＯＬＥＤ素子の特性を纏めて行なうことによって測定時間を短縮し、ＯＬＥＤ素子特性の適正なフィードバックを可能にするものである。一般には人間の目は表示装置の画素の一つ一つを識別することは出来ない。したがって、画像信号へのＯＬＥＤ素子特性のフィードバックは複数のＯＬＥＤ素子を纏めてフィードバックデータとしても実用的には問題がない場合が多い。本発明はこのような知見に基づくものである。

図２は図１に示す回路でのＯＬＥＤ素子特性検出をする場合の動作を示すタイミングチャートである。ＯＬＥＤ素子の特性検出を行なうときは、信号線アナログスイッチＳＳＷはＯＦＦされている。この状態で、Ｒスイッチ制御線ＲＳＣＬにＯＮ信号を送り、ＲスイッチをＯＮしてＲのＯＬＥＤ素子測定を可能にする。次に検出用走査回路１５０から検出スイッチ制御線ＴＳＣ１にＯＮ信号を送ると画面の第１行のＲ画素が選択される。この状態で検査線アナログスイッチを２個ずつまとめでＯＮしていく。すなわち、図２に示すように、ＳＷＲ１／ＳＷＲ２、ＳＷＲ３／ＳＷＲ４というようにまとめて２個ずつのスイッチをＯＮしていく。横方向にｎ個、すなわち、ｎ／２回検出し終わったところで、検出スイッチ制御線ＴＳＣ２にＯＮ信号を供給し、２行目のＲ画素の測定を同様にして行なう。この動作を画面最下部のｍ行まで繰り返すことによって全てのＲ画素の測定を完了する。

全てのＲ画素のＯＬＥＤ素子の測定を終えるとＧ画素のＯＬＥＤ素子の測定を行う。すなわち、ＲスイッチをＯＦＦし、Ｇスイッチ制御線ＧＳＣＬからＧスイッチをＯＮする。これによってＧ画素が選択されることになる。その後検出スイッチ制御線ＴＳＣ１をＯＮして第１行のＧ画素が選択出来る状態とする。この状態で、図２に示すように、ＳＷＧ１／ＳＷＧ２、ＳＷＧ３／ＳＷＧ４というようにまとめて２個ずつのスイッチをＯＮしていく。横方向にｎ個、すなわち、ｎ／２回検出し終わったところで、検出スイッチ制御線ＴＳＣ２にＯＮ信号を供給し、２行目のＧ画素の測定を同様にして行なう。この動作を画面最下部のｍ行まで繰り返すことによって全てのＧ画素の測定を完了する。Ｂ画素の測定も同様である。

以上のように、本実施例によれば、水平方向に連続して配置されている画素を２個づつ測定するために、測定時間を従来の１／２に短縮することが出来る。なお、実施例の説明では２個の画素は水平方向に連続した２個の画素を測定するとしたが、この２個の画素は連続して配置されている必要はなく、離散していてもよい。すなわち、左から第１番目の画素と第３番目の画素を最初に測定し、次に第２番目の画素と第４番目の画素を測定するというような順番でもよい。また、同時に測定する画素の数は２個とは限らず、３個以上でも良い。

なお、たとえば２個の画素を纏めて測定するということは定電流源１１２の容量を大きくしなければならないことは事実である。しかし、必ずしも定電流源１１２の容量を２倍にする必要があるとは限らない。浮遊容量は２個の画素共通のものがあるからである。３個以上纏めて測定する場合も同様な考えを適用することが出来る。

図３は本発明の第２の実施例を示す表示装置の回路図である。本実施例が実施例１と異なるところは検出用走査回路１５０からの検出スイッチ制御線ＴＳＣが２行分の画素に共通に接続されていることである。その他の構成は実施例１の図１と同様である。

図４は図３の回路での各ＯＬＥＤ素子の特性検出時の動作を示すタイミングチャートである。実施例１と同様にＯＬＥＤ素子の特性検出を行なうときは、信号線アナログスイッチＳＳＷはＯＦＦされている。この状態で、Ｒスイッチ制御線ＲＳＣＬにＯＮ信号を送り、ＲスイッチをＯＮしてＲのＯＬＥＤ素子測定を可能にする。次に検出用走査回路１５０から検出スイッチ制御線ＴＳＣ１にＯＮ信号を送ると画面の第１行と第２行のＲ画素が選択される。この状態で検査線アナログスイッチを画面左側から順にＯＮしていくと、第１行と第２行の２個分のＲ画素が纏めて検査される。こうして横方向にｎ回の検査を行なうと第１行と第２行のＲ画素２ｎ個分のＯＬＥＤ素子の特性測定を行なうことが出来る。

その後、検出用走査回路１５０から検出スイッチ制御線ＴＳＣ３にＯＮ信号を送ると画面の第３行と第４行のＲ画素が選択される。そして各ＯＬＥＤ素子の検出動作を同様にして行なう。このような動作を、ｍ／２回繰り返すと全てのＲ画素のＯＬＥＤ素子特性の測定が完了する。

全てのＲ画素のＯＬＥＤ素子の測定を終えるとＧ画素のＯＬＥＤ素子の測定を行う。すなわち、ＲスイッチをＯＦＦし、Ｇスイッチ制御線ＧＳＣＬからＧスイッチをＯＮする。これによってＧ画素が選択されることになる。各Ｇ画素のＯＬＥＤ素子の測定も以上述べたＲ画素のＯＬＥＤ素子の検出と同様にして行なわれる。Ｂ画素のＯＬＥＤ素子の検出も同様である。

本実施例によれば、縦方向の２個の連続した画素のＯＬＥＤ素子の特性を同時に測定するため、全画素の測定時間は従来の半分で済ますことが出来る。なお、実施例の説明では２個の画素は垂直方向に連続した２個の画素を測定するとしたが、この２個の画素は連続して配置されている必要はなく、離散していてもよい。すなわち、上から第１行目の画素と第３行目の画素を最初に測定し、次に第２行目の画素と第４行目の画素を測定するというような順番でもよい。また、同時に測定する画素の数は２個とは限らず、３個以上でも良い。

図５は本発明の第３の実施例を示す表示装置の回路図である。図５に示す本実施例の特徴は検出系１２０および検出用スイッチ群を信号駆動回路と逆の下側に配置したことである。図５において、画面下の右側には検出系１２０が配置されている。検出系１２０の構成は実施例１および実施例２と同様である。

図５に示すように、検出系１２０および検出スイッチ群を画面の下に配置することによって、実施例１あるいは実施例２のように、多くのアナログスイッチを設ける必要が無くなる。図５はＲ、Ｇ、Ｂ各画素を２画素分纏めて検出する例である。検査線アナログスイッチがＯＮになる状態では画像の表示は行われず、各画素のＯＬＥＤ素子の特性測定がおこなわれる。このときは図５における表示用Ｒスイッチ制御線ＤＲＳＣＬによって制御される表示用Ｒスイッチ、表示用Ｇスイッチ制御線ＤＧＳＣＬによって制御される表示用Ｇスイッチ、表示用Ｂスイッチ制御線ＤＢＳＣＬによって制御される表示用ＢスイッチはＯＦＦになっている。また、検出用Ｒスイッチ制御線ＴＲＳＣＬによって制御される検出用Ｒスイッチ、検出用Ｇスイッチ制御線ＴＧＳＣＬによって制御される検出用Ｇスイッチ、検出用Ｂスイッチ制御線ＴＢＳＣＬによって制御される検出用ＢスイッチはＯＮになっている。一方、画像の表示は全ての検出線アナログスイッチＳＷがＯＦＦになる状態で行われる。

本実施例では配線を束ねることによって任意の数の検出画素を纏めることが出来る。本実施例は６個の画素を纏めて検出する場合であるが、６個に限らず、検出系１２０の規模等によって一回の検出数を多くしても少なくしても良い。また、本実施例においては、各色毎にタイミングを分けて検出する必要はなく、各色同時に測定することもできる。

検出方法は実施例１または実施例２と同様である。表示用Ｒスイッチ、表示用Ｇスイッチ、表示用ＢスイッチをＯＦＦして、検出動作可能な状態にしておく。検出スイッチ制御線ＴＳＣ１をＯＮしておき、第１行の画素の特性検出を行う。検出用Ｒスイッチ、検出用Ｇスイッチ、検出用ＢスイッチをＯＮしておき、検出線アナログスイッチＳＷＲ１を閉じると６個の画素についてのＯＬＥＤ素子の特性を検出することができる。このときの検出用Ｒスイッチ、検出用Ｇスイッチ、検出用ＢスイッチのＯＮ、ＯＦＦと各検査線の束ね方によって、一度に検出するＯＬＥＤ素子の色の種類、数等は任意に選定できる。このようにして第１行の画素の検出を終了すると、検出スイッチ制御線ＴＳＣ２を選択し、第２行の画素の検出動作を行う。この動作を第ｍ行まで繰り返し、全画素の測定を完了する。

以上のように、本実施例によれば、検出系１２０および検出用スイッチ群を信号駆動回路と反対側の画面下部に配置したため、多くのアナログスイッチを省略することができ、かつ、検出動作において、同時に検出する画素の数、組み合わせの自由度を増やすことが出来る。

図６は本発明の第４の実施例である。本実施例では実施例３と同様に検出系１２０および検出用スイッチ群を信号駆動回路と反対側の画面下側に配置している。図６が図５と大きく異なる点は一度に測定するＯＬＥＤ素子の数を色毎に異ならせていることである。

ＯＬＥＤ素子は色毎に発光効率が異なる。すなわち、同じ電流を流しても色によって発光強度が異なる。例えば、青のOLED素子の発光効率が最も低い時、バッファアンプ114の出力電圧をある一定電圧に揃えようとした場合、青のＯＬＥＤ素子の特性を検出するために必要な電流値が、他の色のＯＬＥＤ素子の特性を検出する場合よりも大きい。したがって、電流源の値を一定にすると、まとめて検出できるＯＬＥＤ素子の数は色によって異なり、まとめて検出する数を青のＯＬＥＤ素子を他のＯＬＥＤ素子より少なくすれば、定電流源１１２の規模が一定のまま、出力する電圧範囲が揃う。

図６は赤および緑のＯＬＥＤ素子に関しては、各２個ずつ纏めて検出し、青に関しては、ＯＬＥＤ素子を1個ずつ検出する場合である。この表示装置の例では青のＯＬＥＤ素子には赤または緑のＯＬＥＤ素子の2倍の電流を流す必要があると仮定している。この場合は、赤または緑のＯＬＥＤ素子を纏めて検出するか否かにかかわらず、青のＯＬＥＤ素子のためにある一定以上の電流を持った定電流源１１２が必要となる。したがって、本実施例によれば、赤および緑のＯＬＥＤ素子を各２個まとめ検出を行なうことによって検出系１２０の規模を変えずに、検出時間を短縮することができる。
また、赤および緑のＯＬＥＤ素子を各２個ずつ、纏めて4個ずつを検出し、青に関しては、ＯＬＥＤ素子を1個ずつ検出することも可能である。この場合、青のＯＬＥＤ素子には赤または緑のＯＬＥＤ素子の4倍の電流を流す必要がある。

以上の例では、青のＯＬＥＤ素子１個と赤または緑のＯＬＥＤ素子各２個の組み合わせについて説明した。しかし本実施例はこの組み合わせのみでなく、色々な組み合わせをとることができる。例えば、赤のＯＬＥＤ素子と緑のＯＬＥＤ素子の発光特性が異なるような場合、赤、緑、青、全てのＯＬＥＤ素子の纏め数を変えることも出来る。そして、纏める数もＯＬＥＤ素子の発光効率にしたがって変えればよい。すなわち、ＯＬＥＤ素子の発光効率をＸ１とし、ＯＬＥＤ素子２の発光効率をＸ２としてＸ１≦Ｘ２のとき、ＯＬＥＤ素子を纏める数をＮ１、ＯＬＥＤ素子２を纏める数をＮ２とした場合、Ｎ１≦Ｎ２とすれば電流量の多い方で合わせている為、検出速度が速い。また、Ｎ１≧Ｎ２とすれば1画素あたりに分配される電流量が少なくなるので、検出速度はＮ１≧Ｎ２に劣るが、低電圧で検出されるため、周辺の測定系システムの低電力化に繋がる。また、検出において、バッファアンプ114の出力をある一定の電圧に揃えようと場合、ある電圧でのＯＬＥＤ素子の電流をＹ１とし、ＯＬＥＤ素子２の電流をＹ２としてＹ１≧Ｙ２のとき、ＯＬＥＤ素子を纏める数をＭ１、ＯＬＥＤ素子２を纏める数をＭ２とした場合、Ｍ２≧Ｍ１とすれば、1画素あたりの検出電流量が大きい方に合わせているので、検出速度が優先され、M１≧M２とすれば、検出電圧が下がるため、検出系システムの低電力化が優先される。

本実施例における各ＯＬＥＤ素子の検出動作は実施例３と同様である。以上説明したように、本実施例によれば、検出系１２０の回路規模を大きくすることなく、ＯＬＥＤ素子のまとめ検出を行なうことができる。したがって、表示装置のコストの上昇を抑えつつＯＬＥＤ素子の特性検出を迅速に行なうことが出来る。

図７は本発明を実施した画素構成の一例である。図７において、電源線５１と基準電位の間にＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３と点灯ＴＦＴスイッチ２とＯＬＥＤ素子１が直列に接続されている。ここで基準電位とは表示装置の基準となる電位であり、アースを含んだ広い概念である。点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＬＥＤ素子１の発光の可否を決めるスイッチである。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３は画像信号に従って、ＯＬＥＤ素子１の発光の階調を制御するＴＦＴである。本実施例ではＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３はＰ型ＴＦＴで構成されている。本明細書ではＰ型ＴＦＴはトランジスタのキャリアがホールであり、Ｎ型ＴＦＴはトランジスタのキャリアが電子であることを意味する。

図７において、セレクト線が選択されるとセレクトスイッチ６がＯＮになり、信号線５４からの画像信号データが入力される。画像信号データは保持容量４に蓄えられる。画像信号データが書き込まれた後、セレクトスイッチ６を閉じると画像信号データに対応した電荷が保持容量４に蓄えられ、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位が保持される。この状態で点灯スイッチをＯＮするとＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位にしたがってＯＬＥＤ素子１に電流が流れ画像が形成される。

本実施例では点灯ＴＦＴスイッチ２とＯＬＥＤ素子１の間に検出スイッチ７を接続し、この検出スイッチ７を検出用走査回路１５０からの検出スイッチ制御線ＴＳＣによって制御する。すなわち、１フレームのうち、一定期間、点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦすることによって、画像形成のためのＯＬＥＤ素子１の発光を停止する。この間検出スイッチ７をＯＮして検出系１２０の定電流源１１２からの電流をＯＬＥＤ素子１に流すことにより、ＯＬＥＤ素子１の特性検出を行なう。

図８は図７に示す画素構造を図１の表示装置に適用した例である。画面は多数の画素から構成されているが、図８では４画素のみ表示している。図８において、画面左側には表示用走査回路２００が設置されている。表示用走査回路２００からは各画素に対してセレクトスイッチ線５５、点灯スイッチ線５３が延在している。セレクトスイッチ線５５は画面の行毎に画像信号データの書き込みを可能にするものである。点灯スイッチ線５３は各画素の点灯ＴＦＴスイッチ２のゲートに接続し、ＯＬＥＤ素子１の点灯の可否を制御する。
画面右側には検出用走査回路１５０が設置されている。検出用走査回路１５０からは検出スイッチ制御線ＴＳＣが延在し、検出スイッチ７を制御する。検出スイッチ７がＯＮになると、ＯＬＥＤ素子１の電圧―電流特性の検出が可能になる。検出スイッチ７がＯＮになるときは点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＦＦになっている。

画面の上には信号駆動回路が設置されている。信号駆動回路からは各画素に対して信号線５４が延在している。信号線５４には信号線アナログスイッチＳＳＷおよびＭＯＳによるＲスイッチ、Ｇスイッチ、またはＢスイッチが設置されている。信号線５４は各画素のセレクトスイッチ６のソースおよび検出スイッチ７のソースに接続している。

画面右上には検出系１２０が設置されている。検出系１２０の構成は図１で説明したとおりである。検出系１２０からは検出線１１６が延在し、検出線１１６は分岐して各信号線５４と並列に接続する。分岐した検出線１１６は検出線アナログスイッチＳＷＲ１等を経由して信号線５４と接続する。信号線アナログスイッチＳＳＷがＯＮの時は画像表示がなされ、検出線アナログスイッチＳＷＲ１等がＯＮの時は各ＯＬＥＤ素子１の特性検出が行なわれる。

信号線５４に設置されているＭＯＳスイッチであるＲスイッチ、Ｇスイッチ等は画像表示をするときは通常はすべてＯＮになっているが、ＯＬＥＤ素子１の特性検出を行なう時は、ＯＬＥＤ素子１の色毎に検査を行なう場合に、各色の画素に対応したＭＯＳスイッチがＯＮになり、他のＭＯＳスイッチはＯＦＦになる。

以上のように、本実施例では各画素に検出スイッチ７を設け、検出スイッチ７のゲートに検出用走査回路１５０からの検出スイッチ制御線ＴＳＣを接続する。こうして、検出用走査回路１５０からの信号によって各ＯＬＥＤ素子１の特性検出を制御している。以上の例では図７の画素を図１の表示装置に適用した場合を説明したが、図７の画素構成は図１のみでなく、図３、図５、図６等の表示装置についても適用できることは言うまでもない。

図９は本発明を実施した画素構成の他の例である。実施例５で使用した画素構成において、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３はＯＬＥＤ素子１の階調を制御するものであるが、この階調表示は保持容量４に保持された電荷により、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位を保持することによって行なわれる。しかし、ＴＦＴはスレッショルド電圧ＶＴＨが製造プロセスによってばらつくために、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位がこのＶＴＨのばらつきによって影響を受けて正しい階調表示が出来ないという問題がある。図９の画素回路はこの問題点を対策した構成となっている。

図９において、電源線５１と基準電位の間にＯＬＥＤ素子１と点灯ＴＦＴスイッチ２とＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３が直列に接続されている。点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＬＥＤ素子１の発光の可否を決めるスイッチである。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３は画像信号に従って、ＯＬＥＤ素子１の発光の階調を制御するＴＦＴである。本実施例ではＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３はＮ型ＴＦＴで構成されている。したがって、本実施例では画素部全てのＴＦＴをＮ型のプロセスで製作できるという利点がある。

本画素は１フレームをのうちの表示期間を、データを書き込む期間と実際に画像を表示する期間とに分けて駆動するタイプの表示装置について用いられる。図９において、点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦした状態でリセットＴＦＴスイッチ５をＯＮすると、保持容量４に信号線５４を通して画像信号データが書き込まれる。画像データが書き込まれたところで、リセットＴＦＴスイッチ５をＯＮしたまま、点灯ＴＦＴスイッチ２を短時間ＯＮすると、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３に電流が流れる。この状態はＯＬＥＤ素子１とＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３とでインバータが形成されていると見ることが出来る。ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲートとソースはリセットＴＦＴスイッチ５によってショートされている。そうすると、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位は、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲートとソースの関係を決める特性曲線上において、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のソースとゲートが同電位になる点にセットされる。この場合のＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のゲート電位はＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のスレッショルド電圧Ｖｔｈによってユニークに決定される。このゲート電位に対して信号電圧が書き込まれることになるので、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のＶｔｈのバラつきによる影響を排除することが出来る。その後、リセットＴＦＴスイッチ５、続いて点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦすると信号電圧を正しく反映した電荷が保持容量４に維持される。なお、図９の画素が用いられる有機ＥＬ表示装置は次のような駆動方法が用いられる。すなわち、１フレームをデータ信号の書き込み期間と発光期間に分ける。書き込み期間は上記のようにして全画素に画像信号を書き込む。その後全画素に対して点灯ＴＦＴスイッチ２を閉じることによってＯＬＥＤ素子１に電流を流して画像を形成する。すなわち、１フレームの前半は事実上黒表示であり、１フレームの後半で画像を形成する。

本実施例においては、点灯ＴＦＴスイッチ２とＯＬＥＤ素子１の陰極の間に検出スイッチ７を接続し、この検出スイッチ７を検出用走査回路１５０からの検出スイッチ制御線ＴＳＣによって制御する。すなわち、１フレームのうち、一定期間、点灯ＴＦＴスイッチ２をＯＦＦすることによって、画像形成のためのＯＬＥＤ素子１の発光を停止する。この間検出スイッチ７をＯＮして検出系１２０の定電流源１１２からの電流をＯＬＥＤ素子１に流すことにより、ＯＬＥＤ素子１の特性検出を行う。

図１０は図９の画素構造を図１の表示装置に適用した例である。画面は多数の画素から構成されているが、図１０では４画素のみ表示している。図１０において、画面左側には表示用走査回路２００が設置されている。表示用走査回路２００からは各画素に対してリセットスイッチ線５２、点灯スイッチ線５３が延在している。リセットスイッチ線５２は各画素のリセットＴＦＴスイッチ５のゲートに接続している。点灯スイッチ線５３は各画素の点灯ＴＦＴスイッチ２のゲートに接続し、各画素のＯＬＥＤ素子１の点灯の可否を制御する。

画面右側には検出用走査回路１５０が設置されている。検出用走査回路１５０からは検出スイッチ制御線ＴＳＣが延在し、検出スイッチ７を制御する。検出スイッチ７がＯＮになると、ＯＬＥＤ素子１の電圧―電流特性の検出が可能になる。検出スイッチ７がＯＮになるときは点灯ＴＦＴスイッチ２はＯＦＦになっている。

画面の上には信号駆動回路が設置されている。信号駆動回路からは各画素に対して信号線５４が延在している。信号線５４には信号線５４アナログスイッチＳＳＷおよびＭＯＳによるＲスイッチ、Ｇスイッチ、またはＢスイッチが設置されている。信号線５４は各画素のセレクトスイッチ６のソースおよび検出スイッチ７のソースに接続している。

画面右上には検出系１２０が設置されている。検出系１２０の構成は図１で説明したと同様であるが、本実施例ではＯＬＥＤ素子１の陽極は電源線５１と接続しているため、検出系１２０の定電流源１１２の向きが図１等とは逆である。検出系１２０からは検出線１１６が延在し、検出線１１６は分岐して各信号線５４と並列に接続する。分岐した検出線１１６は検出線検出線アナログスイッチＳＷＲ１等を経由して信号線５４と接続する。信号線アナログスイッチＳＳＷがＯＮの時は画像表示がなされ、検出線アナログスイッチＳＷＲ１等がＯＮの時は各ＯＬＥＤ素子１の特性検出が行なわれる。

信号線５４に設置されているＭＯＳスイッチであるＲスイッチ、Ｇスイッチ等は各画素に画像データを書き込むとき、あるいは画像表示をするときは通常はすべてＯＮになっているが、ＯＬＥＤ素子１の特性検出を行なう時は、ＯＬＥＤ素子１の色毎に検査を行なう場合に、各色の画素に対応したＭＯＳスイッチがＯＮになり、他のＭＯＳスイッチはＯＦＦになる。

以上のように、本実施例によれば、ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ３のスレッショルド電圧ＶＴＨのバラつきを補正した画素構造においてもＯＬＥＤ素子１の特性検出を効率的に行なうことが出来る。すなわち、ＯＬＥＤ素子１の陰極と点灯ＴＦＴスイッチ２の間に検出スイッチ７を設け、検出スイッチ７のゲートに検出用走査回路１５０からの検出スイッチ制御線ＴＳＣを接続する。こうして、検出用走査回路１５０からの信号によって各ＯＬＥＤ素子１の特性検出を制御している。以上の例では図９の画素を図１の表示装置に適用した場合を説明したが、図９の画素構成は図１のみでなく、図３、図５、図６等の表示装置についても適用できることは言うまでもない。
図１３（a）は、モバイル用電子機器３０１の画像表示部に、本発明による画像表示装置３００を用いることによって、表示を実現する自発光素子の特性を、低電力なシステムで迅速に検出することができる。
図１３（b）は、テレビジョン３０３の画像表示部に、本発明による画像表示装置３０２を用いることによって、表示を実現する自発光素子の特性を、低電力なシステムで迅速に検出することができる。
図１４（ａ）は、デジタル携帯端末ＰＤＡ３０５の画像表示部に、本発明による画像表示装置３０４を用いることによって、表示を実現する自発光素子の特性を、低電力なシステムで迅速に検出することができる。
図１４（ｂ）は、ビデオカメラＣＡＭのヴューファインダ３０７の画像表示部に、本発明による画像表示装置３０６を用いることによって、表示を実現する自発光素子の特性を、低電力なシステムで迅速に検出することができる。

実施例１の表示装置の回路構成である。実施例１の動作を示すタイミングチャートである。実施例２の表示装置の回路構成である。実施例２の動作を示すタイミングチャートである。実施例３の表示装置の回路構成である。実施例４の表示装置の回路構成である。実施例５の画素部の回路構成である。図７の画素を用いた表示装置の回路構成である。実施例６の画素部の回路構成である。図９の画素を用いた表示装置の回路構成である。ＯＬＥＤ素子の電圧―電流特性の経時変化の例である。ＯＬＥＤ素子の端子間電圧の経時変化の例である。本発明を使用した製品の例である。本発明を使用した製品の他の例である。

符号の説明

１…ＯＬＥＤ素子、２…点灯ＴＦＴスイッチ、３…ＯＬＥＤ駆動ＴＦＴ、４…保持容量、５…リセットＴＦＴスイッチ、６…セレクトスイッチ、７…検出スイッチ、５１…電源線、５２…リセットスイッチ線５３…点灯スイッチ線、５４…信号線、５５…セレクトスイッチ線、１００…信号駆動回路、１１０…タイミングコントローラ、１１２…定電流源、１１３…メモリ、１１４…バッファアンプ、１１５…アナログ−デジタルコンバータ、１１６…検出線、１５０…検出用走査回路、２００…表示用走査回路、ＴＳＣ…検出スイッチ制御線

Claims

赤、緑、または青の発光をする発光素子を有する画素がマトリクス状に形成された表示装置であって、
前記表示装置は画像を表示させるための表示部と、前記発光素子の電流―電圧特性を検出する検出部を有し、
前記検出部は、定電流源からの電流を、同一行に配置された複数の発光素子または複数行に配置された複数の発光素子に供給し、
前記複数の発光素子の共通の陽極電圧を検出することによって、前記複数の前記発光素子の電流−電圧特性をまとめて検出することを特徴とする表示装置。
前記電流−電圧特性をまとめて検出する複数の前記発光素子は同一色の発光を行う発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記電流−電圧特性をまとめて検出する複数の前記発光素子はマトリクス状に配列された画素のうち、同一の行に配列されている画素の発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記電流−電圧特性をまとめて検出する複数の前記発光素子はマトリクス状に配列された画素のうち、同一の列に配列されている画素の発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記電流−電圧特性をまとめて検出する複数の前記発光素子は異なる色の発光を行う画素の発光素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記発光素子は、有機発光ダイオード(OLED, Organic Light Emitting Diode)素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素内の発光素子の発光効率をＸ１とし、他の発光の色の発光を行う第２の画素内の発光素子の発光効率をＸ２としたとき、Ｘ１≦Ｘ２であり、前記第１の画素内の発光素子の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をＮ１とし、前記第２の画素内の発光素子特性の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をＮ２としたとき、Ｎ１≦Ｎ２であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素内の発光素子の発光効率をＸ１とし、他の発光の色の発光を行う第２の画素内の発光素子の発光効率をＸ２としたとき、Ｘ１≦Ｘ２であり、前記第１の画素内の発光素子の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をＮ１とし、前記第２の画素内の発光素子の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をＮ２としたとき、Ｎ１≧Ｎ２であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素の発光素子の特性を一定電圧で検出した時に必要とする電流値をI1とし、他の発光の色の発光を行う第２の画素の発光素子の特性を同電圧で検出した時に必要とする電流値をI2としたとき、I１≧I２であり、前記第１の画素内の発光素子の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をｎ１とし、前記第２の画素内の発光素子の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をｎ２としたとき、ｎ１≦ｎ２であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
赤、緑、または青のうちの一つの色を発光する第１の画素の発光素子の特性を一定電圧で検出した時に必要とする電流値をI1とし、他の発光の色の発光を行う第２の画素の発光素子の特性を同電圧で検出した時に必要とする電流値をI2としたとき、I１≧I２であり、前記第１の画素内の発光素子の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をｎ１とし、前記第２の画素内の発光素子の電流―電圧特性をまとめて検出する場合の画素の数をｎ２としたとき、ｎ１≧ｎ２であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
画像信号を供給する信号駆動回路部と、表示用走査回路と、検出用走査回路と、前記発光素子の特性を検出する検出部とを有する表示装置であって、
前記画素に入力された画像信号を基に、前記発光素子を駆動するための電界効果トランジスタと前記検出部との接続を制御するスイッチ手段を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記電界効果トランジスタ及びスイッチ手段は、
多結晶Si-TFT(Thin-Film-Transistor)を用いて透明基板上に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
前記信号駆動回路部からは信号線が延在し、前記検出部からはスイッチを有する検出線が延在して前記信号線と接続し、前記スイッチがＯＦＦしているときは前記信号駆動回路部から画像信号が前記信号線に供給され、前記スイッチがＯＮしているときは前記検出部からの電流が前記信号線に供給されることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。