(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
複数の共通ラインと、複数の駆動ラインと、前記複数の共通ラインと前記複数の駆動ラインとに接続される複数の発光素子と、前記複数の共通ラインに接続されると共に前記複数の共通ラインのそれぞれに時分割で電圧を印加するソースドライバと、前記複数の駆動ラインに接続されると共に前記複数の駆動ラインのうち点灯対象となる発光素子に接続された駆動ラインに電流を流すシンクドライバと、を備えた表示装置であって、
前記複数の共通ラインのそれぞれに接続された複数の電圧保持装置を備え、
前記電圧保持装置は、前記ソースドライバによって電圧を印加されていない共通ラインの電圧を、当該共通ラインに接続される発光素子の両端の電圧が0より大きく点灯時の順方向電圧未満の値となるよう所定の値に保持することを特徴とする表示装置。
前記電圧保持装置は、高電位側に設けられた第1素子と、低電位側に設けられた第2素子と、をそれぞれ有し、前記共通ラインは、前記第1素子と前記第2素子との間に接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。
【0009】
図1は、本発明の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。
【0010】
図1に示すように、本発明の実施形態に係る表示装置は、複数の共通ラインC0、C1と、複数の駆動ラインS0、S1と、複数の発光素子1と、ソースドライバ2と、シンクドライバ3と、複数の電圧保持装置4と、を備えている。
【0011】
[複数の共通ラインC0、C1、複数の駆動ラインS0、S1]
複数の共通ラインC0、C1と複数の駆動ラインS0、S1とは、交差して配置される。共通ラインC0、C1や駆動ラインS0、S1には、例えば銅箔を用いることができる。
【0012】
[複数の発光素子1]
複数の発光素子1は、マトリクス状に配置される。また、複数の発光素子1は、そのアノード端子が行ごとに複数の共通ラインC0、C1に接続され、そのカソード端子が列ごとに複数の駆動ラインS0、S1に接続される。発光素子1には、例えば発光ダイオードを用いることができる。発光ダイオードとしては、例えば、点灯時の順方向電圧が3.5Vで、定格逆電圧が5Vのものを用いることができる。
【0013】
[ソースドライバ2]
ソースドライバ2は、複数の共通ラインC0、C1に接続されると共に複数の共通ラインC0、C1のそれぞれに時分割で電圧を印加する。ソースドライバ2には、各種のスイッチング回路(例:集積回路)を用いることができる。
【0014】
[シンクドライバ3]
シンクドライバ3は、複数の駆動ラインS0、S1に接続されると共に複数の駆動ラインS0、S1のうち点灯対象となる発光素子1に接続された駆動ラインS0、S1に電流を流す。
【0015】
本発明の実施形態に係る表示装置では、複数の発光素子1がダイナミック駆動方式で点灯制御される。すなわち、本発明の実施形態に係る表示装置では、ソースドライバ2が複数の共通ラインC0、C1のそれぞれに時分割で電圧を印加している間に、シンクドライバ3が複数の駆動ラインS0、S1のうち点灯対象となる発光素子1に接続された駆動ラインS0、S1に電流を流すことにより、複数の発光素子1を点灯制御する。
【0016】
[複数の電圧保持装置4]
複数の電圧保持装置4は、複数の共通ラインC0、C1のそれぞれに接続される。電圧保持装置4は、ソースドライバ2によって電圧を印加されていない場合における共通ラインC0、C1の電圧を所定の値に保持する。この所定の値は、0Vよりも大きく、例えば、2.8V程度であることが好ましい。
【0017】
具体的に説明すると、電圧保持装置4は、ソースドライバ2によって電圧を印加されていない場合における共通ラインC0、C1の電圧が所定の値よりも低い場合(例:表示装置の電源起動直後)、共通ラインC0、C1に電荷を充電して共通ラインC0、C1の電圧を引き上げて所定の値に保持し、この共通ラインC0、C1に接続された発光素子1に過大な逆電圧が掛かることを防止する。
【0018】
他方、電圧保持装置4は、共通ラインC0、C1の電圧が所定の値よりも高い場合(例:ソースドライバ2による電圧の印加が共通ラインC0(共通ラインC1)から共通ラインC1(共通ラインC0)へ切替った直後)、共通ラインC0、C1の電荷を放電して共通ラインC0、C1の電圧を引き下げて所定の値に保持し、この共通ラインC0、C1に接続された発光素子1が誤点灯することを防止する。
【0019】
(表示装置の起動直後)
電圧保持装置4は、共通ラインC0、C1に接続(常時接続)されているため、上記のとおり、表示装置の起動直後において、共通ラインC0、C1に電荷を充電して共通ラインC0、C1の電圧を引き上げ所定の値に保持する。したがって、本発明の実施形態によれば、表示装置の起動直後から、共通ラインC0、C1に接続された発光素子1に過大な逆電圧が掛かることを防止することができる。
【0020】
以上説明した本発明の実施形態によれば、複雑な制御を必要としない新たな表示装置を提供することができる。
【0021】
なお、複数の共通ラインの状態に応じてスイッチを開閉する従来の表示装置においては、制御信号の数が増え、ピン数の多いICやコネクタを用いなければならず、コストがかさむという問題もあった。しかしながら、本発明の実施形態に係る表示装置によれば、共通ライン上に存在している電荷をスイッチを用いることなく制御することができるため、可能な限り、制御信号の数を抑えて、ピン数の少ない簡易なICやコネクタを用いることができる。
【0022】
[電圧保持装置4の構成例]
図2は、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4の構成例を示す図である。
【0023】
図2に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、例えば、プルアップ抵抗R1とプルダウン抵抗R2とを備えて構成される。共通ラインC0、C1は、プルアップ抵抗R1とプルダウン抵抗R2との間に配線Lを介して接続される。プルアップ抵抗R1の一端には、プルアップ電圧Eが印加される。なお、共通ラインC0、C1は、配線Lを介さずにプルアップ抵抗R1とプルダウン抵抗R2との間に直接接続することもできる。
【0024】
なお、以下の説明では、一例として、プルアップ電圧Eがソースドライバ2による電圧と同じ電圧源から供給され、プルアップ電圧Eの値がソースドライバ2によって共通ラインC0、C1に印加される電圧に等しくなる形態について説明する。
【0025】
まず、ソースドライバ2によって共通ラインC0、C1に電圧が印加されている場合について検討する。この場合、共通ラインC0、C1の電圧は、プルアップ電圧Eに等しくなる。したがって、プルアップ抵抗R1に流れる電流は、共通ラインC0、C1側には流れ込まず、すべてプルダウン抵抗R2を介してGNDへ流れ込む。
【0026】
なお、この場合、プルアップ電圧Eと共通ラインC0、C1との間における電位差(プルアップ抵抗R1の両端の電位差)が0であり、プルアップ抵抗R1の抵抗値を実質的に0とみなすことができるため、プルダウン抵抗R2を介してGNDへ流れ込む電流の値は、プルアップ電圧Eをプルダウン抵抗R2で除算することにより求められる。
【0027】
次に、ソースドライバ2によって共通ラインC0、C1に電圧が印加されていない場合について検討する。
【0028】
まず、共通ラインC0、C1の電圧が所定の値(ここでは、プルアップ電圧E×プルダウン抵抗R2/(プルアップ抵抗R1+プルダウン抵抗R2))よりも低い場合であるが、この場合、共通ラインC0、C1の電圧は引き上げられて所定の値に保持される。プルアップ抵抗R1に流れる電流は、引き上げの前後を問わず、共通ラインC0、C1側とプルダウン抵抗R2側とへ流れ込む。
【0029】
それとは反対に、共通ラインC0、C1の電圧が所定の値(ここでは、プルアップ電圧E×プルダウン抵抗R2/(プルアップ抵抗R1+プルダウン抵抗R2))よりも高い場合、共通ラインC0、C1の電圧は引き下げられて所定の値に保持される。この場合、引き下げ前は、プルアップ抵抗R1に流れる電流と共通ラインC0、C1側から流れ込む電流とがプルダウン抵抗R2を介してGNDへ流れ込み、引き下げ後は、プルアップ抵抗R1に流れる電流が共通ラインC0、C1側とプルダウン抵抗R2側とへ流れ込む。
【0030】
このように、ソースドライバ2によって共通ラインC0、C1に電圧が印加されていない場合、共通ラインC0、C1の電圧は、電圧保持装置4により所定の値にまで引き上げられまたは引き下げられ、電圧保持装置4により所定の値に保持される。
【0031】
(発光素子1の誤点灯の自律的な防止)
ここで、何らかの理由により、発光素子1のアノード端子の電圧が僅かに上昇したと仮定する。この場合、この上昇が続くと、発光素子1に十分な大きさの順方向電圧が掛かるため、発光素子1が誤点灯してしまう。
【0032】
しかしながら、発光素子1に流れる順方向電流は、プルアップ抵抗R1から流れてきた電流であり、プルアップ抵抗R1に流れる電流の一部であるため、発光素子1のアノード端子の電圧が僅かに上昇すると、発光素子1に流れる順方向電流が僅かに大きくなって、プルアップ抵抗R1に流れる電流が僅かに大きくなり、プルアップ抵抗R1に掛かる電圧が僅かに上昇することになる。
【0033】
このため、共通ラインC0、C1の電圧は、プルアップ電圧Eからプルアップ抵抗R1に掛かる電圧を差し引いた値であるため、発光素子1のアノード端子の電圧が僅かに上昇すると、結局、共通ラインC0、C1の電圧が僅かに押し下げられることになり、これが、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇を妨げることになる。
【0034】
よって、電圧保持装置4のプルアップ抵抗R1によれば、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大を妨げ、共通ラインC0、C1上の発光素子1に流れる電流をこの発光素子1を点灯させるために必要となる電流の値よりも小さい値に保持し、発光素子1の誤点灯を自律的に防止することが可能となる。
【0035】
(安価な構成)
なお、
図2に示した電圧保持装置4は、プルアップ抵抗R1とプルダウン抵抗R2という2つの抵抗器を高電位側と低電位側とにそれぞれ設けてなる簡易な構成を有しているため、安価に構成することが可能である。
【0036】
特に、
図2に示した電圧保持装置4は、抵抗器というダイオードよりも遥かに安価な回路素子をたった2つ用いるだけで構成されるため(本願の出願日時点において、抵抗器の単価は、概ね、ダイオードの単価の1/7程度である。)、極めて安価に構成することが可能である。
【0037】
(表示装置の信頼性)
抵抗器は、ダイオードなどの他の回路素子よりも簡易な構成をしているため信頼性が高い。したがって、
図2に示した電圧保持装置4によれば、本発明の実施形態に係る表示装置の信頼性を高めることができる。
【0038】
(消費電力、ディスプレイの点灯率)
電圧保持装置4において、プルアップ抵抗R1を3.9kΩ程度とし、プルダウン抵抗R2を5.1kΩ程度とし、プルアップ電圧Eを5V程度とすれば、ソースドライバ2によって電圧を印加されていない場合における共通ラインC0、C1の電圧をプルアップ電圧E×プルダウン抵抗R/(プルアップ抵抗R+プルダウン抵抗R)=2.8V程度(所定の値の一例)に保持することができる。
【0039】
したがって、電圧保持装置4を用いると、ソースドライバ2によって共通ラインC0、C1に電圧が印加されていない場合において、1つの共通ラインC0、C1当たり5V/(3.9kΩ+5.1kΩ)=0.6mA程度の電流を消費し、ソースドライバ2によって共通ラインC0、C1に電圧が印加されている場合において、1つの共通ラインC0、C1当たり5V/5.1kΩ=1.0mA程度の電流を消費することになるが、この電流は、点灯に必要な電流よりも遥かに小さい。
【0040】
例えば、16×16dot、1/16Dutyのディスプレイにおいて、共通ラインC0、C1に接続された発光素子1の数が48個(16LED×3色)であり、1個当たりの発光素子1を点灯させるために必要となる電流が10mAであるとした場合、点灯に必要な電流は48個×10mA=480mAとなるが、電圧保持装置4により消費される電流は、0.6mA×15ライン+1.0mA×1ライン=10mAに過ぎない。よって、電圧保持装置4によれば、消費電力を抑制することも可能である。
【0041】
また、点灯率が下がると、ディスプレイのターゲット輝度を達成するために必要な発光素子1を点灯させるための電流が増えるが、プルアップ抵抗R1やプルダウン抵抗R2の抵抗値を小さくすると、共通ラインC0、C1に流れる電流が大きくなり、共通ラインC0、C1の放電や充電にかかる時間が短くなる。このため、共通ラインC0、C1の電圧を所定の値に引き上げ又は引き下げるのに必要な時間が短くなり、ディスプレイの点灯率の低下を抑えることができるようになるため、高倍速(多サブフレーム)で低Dutyのディスプレイを構成することが可能になる。
【0042】
例えば、上記では、プルアップ抵抗R1=3.9kΩ程度、プルダウン抵抗R2=5.1kΩ程度、プルアップ電圧E=5V程度、所定の値=2.8V程度となる一例について説明したが、プルアップ抵抗R1とプルダウン抵抗R2とについて、例えば、その比率を同じしたまま抵抗値を1/10にしてプルアップ抵抗R1=390Ω程度、プルダウン抵抗R2=510Ω程度とすると、所定の値は2.8V程度と変わらないが、共通ラインC0、C1の電圧をこの所定の値に引き上げ又は引き下げるのに必要な時間が短くなる。
【0043】
(逆電圧の防止・緩和と微少発光の阻止・抑制)
発光素子1は、僅かな電流でも微小に発光してしまう。しかし、
図2に記載した電圧保持装置4によれば、共通ラインC0、C1の電圧が2.8V程度に保持されるに過ぎない。したがって、
図2に記載した電圧保持装置4によれば、発光素子1の逆電圧を防止しつつ、発光素子1の発光を阻止することができる。
【0044】
なお、発光素子1の特性にはバラツキがある。したがって、共通ラインC0、C1の電圧が2.8V程度に保持されたとしても、逆電圧が掛かる発光素子1は存在し得るし、微少に発光する発光素子1も存在し得る。しかし、このような場合であっても、
図2に記載した電圧保持装置4によれば、共通ラインC0、C1の電圧が2.8V程度に保持されるため、その逆電圧を許容できる程度にまで緩和することができ、またその発光を可能な限り微少に抑制することができる。
【0045】
(第1素子と第2素子との一例)
図2に示した電圧保持装置4において、プルアップ抵抗R1は第1素子の一例であり、プルダウン抵抗R2は第2素子の一例である。
【0046】
[電圧保持装置4の他の構成例]
図3は、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4の他の構成例を示す図である。
【0047】
図3(A)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、可変抵抗器Rを備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、可変抵抗器R上の一点に配線Lを介して接続される。
【0048】
図3(A)に示した電圧保持装置4では、可変抵抗器Rの一部分(配線Lが接続されている箇所よりも高電位側)によって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0049】
なお、
図3(A)に示した電圧保持装置4において、可変抵抗器Rの一部分(配線Lが接続されている箇所よりも高電位側)は第1素子の一例であり、可変抵抗器Rの残りの部分(配線Lが接続されている箇所よりも低電位側)は第2素子の一例である。
【0050】
図3(B)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、2つの抵抗器R1、R2と、2つの抵抗器R1、R2に接続されたツェナーダイオードDと、を備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、2つの抵抗器R1、R2の中点に配線Lを介して接続される。
【0051】
図3(B)に示した電圧保持装置4では、高電位側の抵抗器R1によって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0052】
なお、
図3(B)に示した電圧保持装置4において、高電位側の抵抗器R1は第1素子の一例であり、低電位側の抵抗器R2は第2素子の一例である。
【0053】
図3(C)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、定電流ダイオードDと、定電流ダイオードDに接続された2つの抵抗器R1、R2と、を備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、2つの抵抗器R1、R2の中点に配線Lを介して接続される。
【0054】
図3(C)に示した電圧保持装置4では、定電流ダイオードDによって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0055】
なお、
図3(C)に示した電圧保持装置4において、定電流ダイオードDとこれに接続された抵抗器R1とは第1素子の一例であり、GND側の抵抗器R2は第2素子の一例である。
【0056】
図3(D)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、整流ダイオードDと、整流ダイオードDに接続された2つの抵抗器R1、R2と、を備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、2つの抵抗器R1、R2の中点に配線Lを介して接続される。
【0057】
図3(D)に示した電圧保持装置4では、整流ダイオードDとこれに接続された抵抗器R1とによって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0058】
なお、
図3(D)に示した電圧保持装置4において、整流ダイオードDとこれに接続された抵抗器R1とは第1素子の一例であり、GND側の抵抗器R2は第2素子の一例である。
【0059】
図2(E)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、発光ダイオードDと、発光ダイオードDに接続された2つの抵抗器R1、R2と、を備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、2つの抵抗器R1、R2の中点に配線Lを介して接続される。
【0060】
図3(E)に示した電圧保持装置4では、発光ダイオードDとこれに接続された抵抗器R1によって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0061】
なお、
図3(E)に示した電圧保持装置4において、発光ダイオードDとこれに接続された抵抗器R1とは第1素子の一例であり、GND側の抵抗器R2は第2素子の一例である。
【0062】
図3(F)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、定電流ダイオードDと、定電流ダイオードDに接続された抵抗器Rと、を備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、定電流ダイオードDと抵抗器Rとの中点に配線Lを介して接続される。
【0063】
図3(F)に示した電圧保持装置4では、定電流ダイオードDによって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0064】
なお、
図3(F)に示した電圧保持装置4において、定電流ダイオードDは第1素子の一例であり、抵抗器Rは第2素子の一例である。
【0065】
図3(G)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、整流ダイオードDと、整流ダイオードDに接続された抵抗器Rと、を備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、整流ダイオードDと抵抗器Rとの中点に配線Lを介して接続される。
【0066】
図3(G)に示した電圧保持装置4では、整流ダイオードDによって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0067】
なお、
図3(G)に示した電圧保持装置4において、整流ダイオードDは第1素子の一例であり、抵抗器Rは第2素子の一例である。
【0068】
図3(H)に示すように、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、発光ダイオードDと、発光ダイオードDに接続された抵抗器Rと、を備えて構成することもできる。この場合、共通ラインC0、C1は、発光ダイオードDと抵抗器Rとの中点に配線Lを介して接続される。
【0069】
図3(H)に示した電圧保持装置4では、発光ダイオードDによって、発光素子1のアノード端子の電圧の上昇、すなわち、発光素子1に流れる順方向電流の増大が妨げられ、発光素子1の誤点灯が自律的に防止される。
【0070】
なお、
図3(H)に示した電圧保持装置4において、発光ダイオードDは第1素子の一例であり、抵抗器Rは第2素子の一例である。
【0071】
以上、
図2、
図3を参照しつつ、電圧保持装置4の構成例について説明したが、本発明の実施形態に係る電圧保持装置4は、ソースドライバ2や発光素子1などに内蔵させることもできる。
【実施例1】
【0072】
次に、本発明の実施例1に係る表示装置について説明する。
【0073】
本発明の実施例1に係る表示装置では、24本の共通ラインC0、C1と48本の駆動ラインS0、S1と交差して配置し、共通ラインC0、C1と駆動ラインS0、S1とを交差してできる各交点に、1152個の発光ダイオード(Red、Green、Blueからなる3種類の発光ダイオードが含まれる。)をそれぞれ配置した。
【0074】
ソースドライバ2にはPchMOSFETを用い、シンクドライバ3には15mA程度に設定した定電流駆動のNPNバイポーラトランジスタを用いた。また、電圧保持装置には、
図2に示した電圧保持装置4を用いた。電圧保持装置4におけるプルアップ抵抗R1には3.9kΩの抵抗器を用い、プルダウン抵抗R2には5.1kΩの抵抗器を用い、プルアップ電圧Eはソースドライバ2であるPchMOSFETのソース電圧と同じ5Vとした。
【0075】
この本発明の実施例1に係る表示装置を、1/24のDuty比でダイナミック駆動させ、共通ラインC0、C1の走査周期を86.8usとし、走査される共通ラインC0、C1においてソースドライバ2が電圧を印加する期間を76.8usとし、電圧を印加していない期間を10usとした。
【0076】
また、誤点灯が発生しているか、また逆電圧がかかっているかが分かりやすいように、あえて斜め点灯、すなわち、マトリクス状に配置された1152個の発光ダイオードのうち斜め方向に配置されたものを点灯させた。
【0077】
このような表示装置について、誤点灯は目視により確認し、逆電圧はオシロスコープにより確認したところ、発光ダイオードの誤点灯は見受けられず、非点灯の発光ダイオードに掛かる逆電圧は小さく抑えられていた。
【0078】
したがって、本発明の実施例1に係る表示装置は、品質の高い表示装置であると評価することができる。
【0079】
[比較例1]
次に、比較例1に係る表示装置について検討する。
【0080】
比較例1に係る表示装置としては、本発明の実施例1に係る表示装置と基本的には同じ構成を有しているが、電圧保持装置4を備えていない表示装置を用いた。
【0081】
比較例1に係る表示装置を斜め点灯、すなわち、マトリクス状に配置された1152個の発光ダイオードのうち斜め方向に配置されたものを点灯させたところ、点灯させている発光ダイオードと同じ駆動ラインに接続された発光ダイオードであって、点灯させている発光ダイオードが接続された共通ラインから数本程度の範囲で離れている共通ラインに接続されるいくつかの発光ダイオードについて、誤点灯が確認された。
【0082】
したがって、比較例1に係る表示装置は、品質の悪い表示装置であると評価することができる。
【0083】
[比較例2]
次に、比較例2に係る表示装置について検討する。
【0084】
比較例2に係る表示装置は、本発明の実施例1に係る表示装置と基本的には同じ構成を有しているが、電圧保持装置4中のプルアップ抵抗R1(電流を抑制する手段の一例)を備えていない表示装置を用いた。
【0085】
比較例2に係る表示装置を斜め点灯、すなわち、マトリクス状に配置された1152個の発光ダイオードのうち斜め方向に配置されたものを点灯させたところ、誤点灯は確認されなかったが、非点灯の発光ダイオードに大きな逆電圧が掛かっていた。
【0086】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。