JP2003280594A

JP2003280594A - 表示装置の駆動方法

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Publication number: JP2003280594A
Application number: JP2003030489A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Mitsuaki Osame; 光明納; Jun Koyama; 潤小山
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP4198483B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型EL表示装置におい
て、表示内容によって、定電圧駆動、定電流駆動を切り
替える。【解決手段】ＯＬＥＤ素子を定電流駆動するか、定電
圧駆動するかは駆動用のＴＦＴを飽和領域で駆動する
か、線形領域で駆動するかで決まる。飽和領域と線形領
域を分けるのはＴＦＴのゲートに印可される電圧とＯＬ
ＥＤに加わる電圧をどうするかで決まる。それらをコン
トロールすることによって、定電流駆動、定電圧駆動を
使い分けてそれぞれの長所が引き出せるような使い方を
可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置に関す
る。特に、ガラス、プラスチックなどの透明基板上に形
成された薄膜トランジスタを用いたＯＬＥＤ表示装置お
よびその駆動方法に関する。また、表示装置を用いた電
子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信技術の発展によって、携帯電
話が普及している。今後はさらに動画の電送や、より多
量の情報伝達が予想される。一方パーソナルコンピュー
タもその軽量化によって、モバイル対応の製品が生産さ
れている。電子手帳にはじまったパーソナルデジタルア
シスタント（ＰＤＡ）と呼ばれる情報機器も多数生産さ
れ、普及しつつある。また、表示装置などの発展によ
り、それらの携帯情報機器にはほとんどのものにフラッ
トディスプレイが装備されている。

【０００３】さらに最近の技術では、それらに使用され
る表示装置としてアクティブマトリクス型表示装置を使
用する方向に向かっている。

【０００４】アクティブマトリクス型表示装置は、画素
１つずつに対して、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を配置
し、そのＴＦＴによって、画面を制御している。この様
なアクティブマトリクス型表示装置はパッシブマトリク
ス型表示装置と比較して、高精細化が可能である、画質
の向上が可能である、動画対応が可能であるなどの長所
を持っている。それ故に今後は携帯情報機器の表示装置
はパッシブマトリクス型からアクティブマトリクス型に
変化していくと思われる。

【０００５】また、アクティブマトリクス型表示装置の
なかでも、近年、低温ポリシリコンを用いた、表示装置
の製品化が行われている。低温ポリシリコン技術では画
素を構成する画素ＴＦＴの他に、画素部の周辺部に、Ｔ
ＦＴを用いて駆動回路を同時形成することができ、装置
の小型化、低消費電力化に大いに貢献し、それに伴っ
て、近年その応用分野の拡大が著しいモバイル機器の表
示部等に、低温ポリシリコン表示装置は不可欠なデバイ
スとなってきている。

【０００６】また、近年有機エレクトロルミネッセンス
素子（ＯＬＥＤ）を用いた表示装置の開発が活発化して
いる。ここでＯＬＥＤとは一重項励起子からの発光（蛍
光）を利用するものと、三重項励起子からの発光（燐
光）を利用するものとの両方を含むものとする。本明細
書では発光素子の例としてＯＬＥＤをあげているが他の
発光素子を用いてもかまわない。

【０００７】ＯＬＥＤは一対の電極（陰極と陽極）の間
にＯＬＥＤ層がはさまれる形で構成され、通常積層構造
をとっている。代表的にはイーストマン・コダック・カ
ンパニーのＴａｎｇが提案した（正孔輸送層・発光層・
電子輸送層）という積層構造があげられる。

【０００８】これ以外にも（正孔注入層・正孔輸送層・
発光層・電子輸送層）または（正孔注入層・正孔輸送層
・発光層・電子輸送層・電子注入層）の順に積層する構
造がある。本発明においては、どれを採用しても良い
し、また、発光層に対して蛍光性色素をドーピングして
もよい。

【０００９】本明細書においては陽極と陰極の間に設け
られるすべての層を総称してＯＬＥＤ層と呼ぶ。よって
前記の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、
電子注入層はすべてＯＬＥＤ層に含まれる。陽極、ＯＬ
ＥＤ層、陰極で構成される発光素子をＯＬＥＤと呼ぶ

【００１０】図２に、アクティブマトリクス型ＯＬＥＤ
表示装置の画素部の構成の例を示す。ゲート信号線駆動
回路から選択信号を入力するゲート信号線（Ｇ１〜Ｇ
ｙ）は、各画素が有するスイッチング用ＴＦＴ２０１の
ゲート電極に接続されている。また、各画素が有するス
イッチング用ＴＦＴ２０１のソース領域とドレイン領域
は、一方がソース信号線駆動回路から信号を入力するソ
ース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に、他方がＯＬＥＤ駆動用Ｔ
ＦＴ２０２のゲート電極及び各画素が有するコンデンサ
２０３の一方の電極に接続されている。コンデンサ２０
３のもう一方の電極は、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接
続されている。各画素の有するＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴ２
０２のソース領域とドレイン領域の一方は、電源供給線
（Ｖ１〜Ｖｘ）に、他方は、各画素が有するＯＬＥＤ２
０４の一方の電極に接続されている。

【００１１】ＯＬＥＤ２０４は、陽極と、陰極と、陽極
と陰極の間に設けられたＯＬＥＤ層とを有する。ＯＬＥ
Ｄ２０４の陽極がＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴ２０２のソース
領域またはドレイン領域と接続している場合、ＯＬＥＤ
２０４の陽極が画素電極、陰極が対向電極となる。逆
に、ＯＬＥＤ２０４の陰極がＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴ２０
２のソース領域またはドレイン領域と接続している場
合、ＯＬＥＤ２０４の陰極が画素電極、陽極が対向電極
となる。

【００１２】なお、本明細書において、対向電極の電位
を対向電位という。なお、対向電極に対向電位を与える
電源を対向電源と呼ぶ。画素電極の電位と対向電極の電
位の電位差がＯＬＥＤ駆動電圧であり、このＯＬＥＤ駆
動電圧がＯＬＥＤ層に印加される。

【００１３】尚、本明細書中において、スイッチング用
ＴＦＴはＮｃｈとし、駆動用ＴＦＴはＰｃｈとし、ＯＬ
ＥＤは駆動用ＴＦＴに接続される方をアノード、他方を
カソードとする。ただし、これ以外の組合せが実現でき
ないという意味ではなく、他の組合せも可能である。

【００１４】上記ＯＬＥＤ表示装置の階調表示方法とし
て、定電流アナログ階調方式と、定電圧時間階調方式が
挙げられる。この他に定電流時間階調方式があるが、前
記２種について説明する。また。言葉の定義として、定
電流駆動とは、１フレーム期間等映像を保持する期間に
おいて、一定の電流で駆動するという意味であり、常時
同じ電流で駆動するという意味ではない。定電圧駆動に
ついても同様である。図１０（Ａ）に定電流駆動、およ
び図１０（Ｂ）に定電圧駆動の概念図を示す。定電流駆
動とはＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを電圧制御型電流源として
用いて、駆動ＴＦＴのゲート電圧を制御することによっ
て、必要な電流をＯＬＥＤに流している。定電圧駆動と
はＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをスイッチとして用いて、必要
な時に電源供給線とＯＬＥＤをショートすることによっ
て、ＯＬＥＤを発光させる駆動方法である。

【００１５】まず、ＯＬＥＤ表示装置の定電流アナログ
階調方式について説明する。図３に定電流アナログ階調
方式の表示装置のブロック図を示す。また、図４にその
タイミングチャートを示す。以下、図３を用いて説明す
る。まず、ゲートスタートパルスＧＳＰとゲートクロッ
クパルスがＧＣＬがシフトレジスタ３０４に入力される
とシフトレジスタ３０４内にシフトパルスが形成され
る。それをバッファ回路３０５を介してゲート信号線に
出力する。シフトパルスにそって、ゲート信号線は順次
選択されていく。ゲート信号線が選択されている期間中
に、ソース信号線駆動回路のシフトレジスタ３０２には
ソーススタートパルスＳＳＰとソースクロックパルスＳ
ＣＬが入力される。これらによって、ソースシフトレジ
スタ３０２にシフトパルスが形成され、それをバッファ
回路３０３を介してアナログスイッチ３１２、３１３の
制御端子に出力する。アナログスイッチ３１２、３１３
は選択されるとアナログ映像信号線３１４とソース信号
線３０６、３０７を順次ショートしていき、アナログ映
像信号を順次ソース信号線にサンプリングしていく。サ
ンプリングされたアナログ映像信号はソース信号線３０
６、３０７と画素中のスイッチング用ＴＦＴを介して、
ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲートに入力される。

【００１６】以上のように、アナログ映像信号によって
ＯＬＥＤの発光量が制御され、その発光量の制御によっ
て階調表示がなされる。このように、定電流アナログ階
調方式では、ソース信号線に入力されるアナログ映像信
号の電位の変化で階調表示が行われる。

【００１７】駆動用ＴＦＴにはＶｇｓに応じたドレイン
電流が流れる、定電流アナログ駆動においては通常ＴＦ
Ｔは飽和領域で動作させる。図５（Ａ）はＴＦＴの動作
を示したものである。飽和領域はＶｄｓ＞Ｖｇｓの領域
であり、Ｖｄｓの変化に対してドレイン電流の変化の少
ない領域である。この部分を擬似定電流として使用す
る。

【００１８】次に、定電圧時間階調方式について説明す
る。時間階調方式では、画素にデジタル信号を入力し
て、ＯＬＥＤの発光状態もしくは非発光状態を選択し、
１フレーム期間あたりにＯＬＥＤが発光した期間の累計
によって階調を表現する。尚、時間階調の原理について
は特許文献１に記載されている。

【００１９】図７に定電圧時間階調方式を用いた表示装
置７０１のブロック図を示す。また、図８にタイミング
チャートを示す。以下、図７について説明をおこなう。
ゲート信号線駆動回路については、アナログ階調駆動と
同じであるので説明は省略する。ソース信号線駆動回路
はシフトレジスタ回路７０２、バッファ回路７０３、第
一のラッチ回路７０４、第二のラッチ回路７０５より構
成される。シフトレジスタ回路７０２にはソーススター
トパルスＳＳＰとソースクロックパルスＳＣＬが入力さ
れる。それらのパルスによって、シフトレジスタはシフ
トパルスを形成し、それをバッファ回路７０３を介して
第１のラッチ回路７０４に入力する。第１のラッチ回路
７０４ではシフトパルスが入力されると、デジタル階調
信号をラッチしていく。１ライン分のシフトが終了する
と、第１のラッチ回路７０４には１ライン分のデジタル
映像データが記憶される。その後の帰線期間中にラッチ
パルスが第二のラッチ回路７０５に入力され、そのラッ
チパルスによって、第１のラッチ回路７０４に記憶され
たデジタル映像データは第二のラッチ回路７０５に転送
され、ソース信号線７０８、７０９に出力される。そし
てつぎのラインの映像データが第１のラッチ回路７０４
に記憶される。これを繰り返すことによって、順次デジ
タル映像データをソース信号線７０８、７０９に出力し
ていく。

【００２０】

【特許文献１】特開２００１−１５９８７８号公報

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたような従
来のＯＬＥＤ表示装置では、以下のような課題があっ
た。まず定電流アナログ駆動方式の表示装置では、前述
したようにＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴにおいて、電圧電流変
換をおこなっていたため、ＴＦＴの移動度やしきい値が
ばらつくとそれがそのままドレイン電流のばらつきにな
っていたため、ＴＦＴの面内ばらつきが大きいと、表示
のむらとして現れていた。たとえばＴＦＴの移動度が１
０％ばらつきを生じると輝度もまた１０％のばらつきを
生じる。またしきい値が０．１〔Ｖ〕のばらつき生じる
とやはり１０％程度の輝度ばらつきを生じてしまう。し
きい値、移動度はそれぞれ独立にばらつきをもつため、
合計では１４％程度のばらつきが発生し、ＴＦＴ特性の
ばらつき改善手法の確立が望まれている。この問題につ
いては、特開２０００−２２１９０３などに記載があ
る。

【００２２】一方、定電圧時間階調駆動では、ＴＦＴの
ばらつきは表示に対して影響がすくない。ＴＦＴが線形
領域で動作する場合にしきい値の項は１乗項であり、か
つＶｇｓが大きく設定されるため、しきい値が０．１Ｖ
のばらつきをもっても輝度は１％程度しかばらつきを生
じない。また移動度のばらつきが１０％あっても、ＯＬ
ＥＤの順方向電圧との間で負帰還がかかるため、電流の
ばらつきは抑えられ、５％以下にすることが可能であ
る。

【００２３】しかし定電圧時間階調駆動ではＯＬＥＤの
経時劣化にたいして問題があった。図１２にＯＬＥＤの
経時変化について説明する。ＯＬＥＤを駆動した場合、
２つの劣化現象が現れる。第１の劣化現象は輝度の低下
である。図１２（Ａ）に例を示す。ＯＬＥＤの発光輝度
は時間とともに減少していく、輝度が半減する時間を寿
命としているが、寿命は輝度にもよるが、現状では２０
０ｃｄ／ｍ²程度では１０００時間から数千時間が一般
的である。図１２（Ｂ）に示すように、劣化が発生する
と電流対輝度特性の傾きが低下する。

【００２４】また第２の劣化現象は順方向電圧の増加で
ある。図１３（Ａ）に示すように、同じ電流を流し続け
た時の順方向電圧は上昇していく。図１３（Ｂ）は電圧
電流特性を示しているが、図１３（Ｂ）に示すように、
劣化の前後で特性は左から右へシフトしていく。図９に
定電流駆動と定電圧駆動の動作点の変化を示すが、定電
流駆動においては、劣化が表示に現れるのは前者の発光
効率の低下のみである。図９（Ａ）にあるようにＴＦＴ
のＶｄｓに十分のマージンがあれば、ＯＬＥＤの順方向
電圧の増加はそこで吸収されるので表示には現れない。
一方、図９（Ｂ）にあるように、定電圧駆動において
は、順方向電圧の増加は、電流変化ΔＩの値を大きくし
ている。定電圧駆動の場合は電流の減少と発光効率の低
下の双方の効果が現れるため、劣化が拡大されてみえる
という問題がある。

【００２５】表示装置において、画素の発光時間は場所
によって異なっている。例えばアイコンのようなところ
は累積発光時間が長いため、早く劣化が生じる。画面全
面を均一の輝度で表示した場合、そのような劣化の早い
場所は輝度が低下し、その部分だけが焼きつきとして感
じられるという問題があった。

【００２６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明では次のような手段を用いた。

【００２７】本発明では表示の内容によって、定電圧駆
動、定電流駆動などの駆動モードを切り換えることによ
って、表示内容に適した表示モードを選択することを特
徴とする。

【００２８】ＯＬＥＤ表示装置の表示対象としては、例
えば携帯電話などがある。携帯電話は従来文字情報が表
示できればよかったが、通信技術の進歩によって、動画
も送信可能になってきた、よって、携帯電話では電話番
号や電子メールなどの文字情報と自然画の２つの種類が
あることになる。

【００２９】前述した問題点のうち、焼きつきは固定パ
ターンを連続して表示する部分に多く発生する。例えば
アイコンのようなものは焼きつきが起こりやすい。この
ようなパターンは文字情報の表示において起こりうる。
焼きつきが発生している状態で自然画を表示するとその
部分だけ、アイコンが像として残ってしまうため、ユー
ザーに違和感を与える。

【００３０】また、前述した不具合のうち表示ムラは前
面ベタパターンで顕著にみられ、それに近い文字情報の
映像ではユーザーに違和感を与える。一方、自然画を表
示した場合には、もとの映像が一律でないため、ムラが
目立ちにくく、違和感を与えることが少ない。従って、
文字情報を表示する場合には、定電圧で駆動する方がよ
く、自然画を表示する場合には定電流で表示を行うのが
よい。

【００３１】本発明では、定電流駆動、定電圧駆動など
の駆動モードを表示に内容によって切り換えることによ
って、双方の欠点を補うものである。なお、本発明は、
ＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を
用いた表示装置にも適応可能である。たとえば正孔注入
層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層に無機材料を
含む発光素子を適応した表示装置に用いることができ
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明のＯＬＥＤ表示装置につい
て説明する。

【００３３】図１に本発明の実施形態を示す。この例で
は、定電流アナログ階調駆動と定電圧時間階調駆動の２
つの駆動方式を表示装置１０１の外部の電源を変更する
ことによって切り換えている。コントロール回路１３７
はアナログ信号源１３３、可変電圧源１３４、１３５、
１３６、ソース信号線駆動回路１０２を制御している。

【００３４】まず、定電流アナログ駆動の具体的な電圧
関係について説明をおこなう。フルカラーのＯＬＥＤ表
示装置では、赤色、緑色、青色の３色のＯＬＥＤ材料を
画素のピッチで塗りわけることによってカラー表示を行
っている。３色のＯＬＥＤ材料は色ごとにその特性が異
なっている。一般に低分子のＯＬＥＤ材料を用いた場
合、緑色の発光効率が最も高く、次に青色、赤色が最も
低くなっている。具体的には、１５０ｐｐｉ程度のＯＬ
ＥＤ表示装置において、２００ｃｄ／ｍ²の輝度を得る
ためには、１つの画素に赤色、緑色、青色のそれぞれに
ついて３μＡ、０．５μＡ、２μＡの電流を流す必要が
あり、またその順方向電圧はそれぞれ、８Ｖ、５Ｖ、６
Ｖ程度となっている。

【００３５】図６に定電流アナログ階調駆動を行った場
合の電位関係を示す。ＯＬＥＤのカソードは共通接続さ
れており、その電位を−８Ｖとすると、各色ごとのアノ
ードの電位はそれぞれ０Ｖ、−３Ｖ、−２Ｖとなる。ま
た、ＴＦＴのＶｇｓはＴＦＴの飽和領域を示す式（式
１）より求められる。Ｉｄ＝１／２・μ・Ｃｏ・Ｗ／Ｌ・（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）² （式１）

【００３６】ここで、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴの仕様とし
て移動度μを１００ｃｍ²／Ｖｓ、しきい値Ｖｔｈを−
２Ｖ、単位面積あたりのゲート容量Ｃｏを３ｘ１０^-8Ｆ
／ｃｍ ²、トランジスタのゲート長Ｌを５０μｍ、ゲー
ト幅Ｗを５μｍとして、前述した１画素あたりの電流値
に対応したＶｇｓを求めると各色ごとにそれぞれ６．４
７Ｖ、３．８３Ｖ、５．６５Ｖとなる。最も電位の高い
赤色を基準に考えると、まず、ＴＦＴの動作領域を飽和
領域に確保するためのマージンをおよそ２．５Ｖとする
と、赤色のＯＬＥＤにつながるＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴの
ゲート電位はおよそ＋２．５Ｖにする必要がある。従っ
て赤色のＯＬＥＤを駆動するＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのソ
ース電位は＋９Ｖとなる。

【００３７】消費電力の低減を考えた場合は各色ごとに
独立にソース電位を設定したほうがよいが、電源の共通
化を図る方が一般的であり、ソース電位を赤色の＋９Ｖ
にあわせ、ゲート電位を緑色＋５．１７Ｖ、青色＋３．
３５Ｖとすることによって電位設定を行っている。これ
によって、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴは全ての色について飽
和領域での動作が確保される。アナログ駆動であるた
め、各ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲートに印加される電位
は映像信号に変化するが、上記の電流値を最大値として
設定すれば、当然のごとく、飽和領域動作も確保され
る。

【００３８】定電流アナログ階調駆動をおこなう場合に
は、可変電圧源１３５の出力は赤色、緑色、青色の３色
それぞれの電源供給線１２０、１２１、１２２に対して
＋９Ｖの電圧を出力する。この値は図６に示す値と同じ
である。ここでは電源供給線１２０、１２１、１２２の
電位を共通としたが、電力低減のため、独立に設定して
も良い。また可変電圧源１３６はカソードに対して−８
Ｖを出力する。この値は図６と同様のものである。可変
電圧源１３４は定電流アナログ階調駆動では使用しない
ので、オフ状態にしてもよい。

【００３９】そして、アナログ映像信号源より、アナロ
グ映像信号がアナログ映像信号線１０４、１０５、１０
６に入力され、ソース信号線駆動回路１０２の出力によ
ってアナログスイッチ１２３、１２６、１２９がオン
し、アナログ映像信号をソース信号線１１４、１１５、
１１６にサンプリングする。ソース信号線の電位は画素
内部のスイッチング用ＴＦＴによってＯＬＥＤ駆動用Ｔ
ＦＴのゲート及び保持容量に印加され、ＯＬＥＤ駆動用
ＴＦＴのＶｇｓに応じた電流がＯＬＥＤに流れる。ま
た、本実施例において、スイッチング用ＴＦＴをダブル
ゲートとしているがこれはスイッチング用ＴＦＴのオフ
電流の低減のためである。ダブルゲートだけでなく、ト
リプルまたはそれ以上であっても良いし、オフ電流が小
さいＴＦＴがつくれれば、シングルであってもかまわな
い。このようにして、定電流アナログ階調駆動がおこな
われる。

【００４０】次に、定電圧時間階調駆動の場合について
説明をおこなう。定電圧時間階調ではアナログ映像信号
は使用しないので、アナログ映像信号源１３３はオフ状
態としても良い。定電圧デジタル時間階調を行う場合の
電位関係について、まず図１１を用いて説明をおこな
う。前述したように定電圧デジタル時間階調ではＯＬＥ
Ｄ駆動用ＴＦＴはスイッチとしての動作をおこなう。線
形領域での動作であるのでＴＦＴのＶｄｓは小さなもの
となる。そのときの動作点は図５（Ｂ）に示すようにな
る。定電流アナログ階調のときと同様に輝度を２００ｃ
ｄ／ｍ²とし、材料も同じとすると定電圧時間階調では
カソードと駆動ＴＦＴソースの間の電圧を小さくでき
る。それは前述したようにＶｄｓが小さいためカソード
と駆動ＴＦＴソース間電圧は、ＯＬＥＤのカソード・ア
ノード間電圧とほぼ同じであるからである。

【００４１】以下に図１１に基づき電位関係を説明す
る。カソード電位を０Ｖとすると赤色、緑色、青色のア
ノード電位はそれぞれ＋８Ｖ、＋５Ｖ、＋６Ｖとなる。
ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのソース電位もこれに近いものと
なる。線形領域の電流の式（式２）からＶｄｓを求める
とそれぞれ、０．８４Ｖ、０．２０Ｖ、０．６８Ｖにな
り、これにＯＬＥＤの順方向電圧を加えて、赤色、緑
色、青色のカソード−駆動ＴＦＴソース電位はそれぞれ
＋８．８４Ｖ、＋５．２０Ｖ、＋６．６８Ｖになる。
尚、このときの各ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲート電位は
−５Ｖに設定した。すなわち、各Ｖｇｓは−１３．８４
Ｖ、−１０．２Ｖ、−１１．６８Ｖである。Ｉｄ＝μ・Ｃｏ・Ｗ／Ｌ・（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）・Ｖｄｓ（式２）

【００４２】以上をふまえて、定電圧時間階調駆動をお
こなう場合には、可変電圧源１３５の出力は赤色、緑
色、青色の３色それぞれの電源供給線１２０、１２１、
１２２に対して、それぞれ＋８．８４Ｖ、＋５．２０
Ｖ、＋６．６８Ｖの電圧を出力する。この値は図１１に
示す値と同じである。また可変電圧源１３６はカソード
に対して０Ｖを出力する。この値は図１１と同様のもの
である。可変電圧源１３４はＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオ
ンさせるためのＤＣ電位線１０７、１０８、１０９に対
して−５Ｖを、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオフさせるため
のＤＣ電位線１１０、１１１、１１２に対して＋１０Ｖ
を出力する。ここではＤＣ電位線１０７、１０８，１０
９とＤＣ電位線１１０、１１１、１１２をそれぞれ共通
としたが、消費電力低減のため、個別に設定しても良
い。

【００４３】以上のように、本発明では、外部の可変電
圧源１３４、１３５、１３６の出力電圧を変えることに
よって、また、アナログスイッチ１２３〜１３１の動作
を制御することによって定電流アナログ階調駆動と定電
圧時間階調駆動の双方を切り換えて駆動することが可能
であり、表示内容に応じていずれか適した駆動を選択す
ることが可能である。なお、本発明はＯＬＥＤを用いた
表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置に
も適応可能である。

【００４４】

【実施例】以下に本発明の実施例について記述する。

【００４５】[実施例１]図１４は本発明で用いる可変電
圧源の実施例である。図１４に示す可変電圧源は固定抵
抗１４０８と可変抵抗１４０９によって第１の基準電圧
をつくり、固定抵抗１４１０と可変抵抗１４１１のよっ
て第二の基準電圧をつくっている。この基準電圧は可変
抵抗１４０９と１４１１の値を変えることによって、電
圧値を変えることができる。この２つの基準電圧のう
ち、いずれか一方をＦＥＴスイッチ１４０６、１４０７
を用いて選択し、電源バッファ回路１４０３に入力す
る。電源バッファ回路の出力は出力端子１４０５より表
示装置に接続される。

【００４６】ここでは固定抵抗と可変抵抗の組合せによ
って基準電圧を設定したが、基準電圧の設定はこの方式
に限定するものではない。また電源バッファ回路はここ
では図示しないがオペアンプを使ったもの、エミッタホ
ロワ、ソースフォロワを使ったものを使用してもよい。

【００４７】図１５は基準電圧源として、ＤＡ変換回路
１５０１を可変電圧源に使用した例である。基準電圧の
設定はコントロール回路からのデータ信号によって制御
される。このデータはコントロール回路内部または外部
に不揮発性のメモリ回路を設け、その中に記憶しておき
必要に応じて出力をおこなうものである。

【００４８】メモリのデータは各駆動方法ごとに必要な
だけ用意しておき、各駆動方法を選択した場合にそれに
対応したデータをＤＡ変換回路に送りこむことによっ
て、各駆動方法に必要な電圧を得ることが可能となる。
ＤＡ変換回路１５０１の出力は図１４の実施例と同様に
電源バッファ回路１５０３を介して出力端子に出力され
る。

【００４９】[実施例２]図１７に示すのは本発明のソー
ス信号線駆動の実施例である。まず、定電流アナログ階
調駆動について説明をおこなう。シフトレジスタ１７０
１にはスタートパルスＳＳＰ、クロックパルスＳＣＬが
入力され順次パルスをシフトしていく。パルスはバッフ
ァ回路１７０２を介して、スイッチ１７０３に入力され
る。定電流アナログ階調ではラッチ回路１７０４、１７
０５を使用しないのでスイッチ１７０３はＡの側に接続
されアナログ映像信号線１７１０とソース信号線１７０
６を接続するアナログスイッチ１７０７を制御する。こ
れによってアナログ映像信号は順次サンプリングされソ
ース信号線１７０６に供給される。

【００５０】次に定電圧時間階調について説明をおこな
う。シフトレジスタ１７０１にスタートパルスＳＳＰ、
クロックパルスＳＣＬが入力されることは同じである
が、サブフレームを使用するため、その周波数は必ずし
も同じではなく、一般的には高くなる。スタートパルス
ＳＳＰ、クロックパルスＳＣＬによって、順次パルスは
シフトされ、バッファ回路１７０２を介してスイッチ１
７０３に送られる。定電圧時間階調時には〔Ｂ〕の側に
接続され第一ラッチ回路１７０４に送られる。第一ラッ
チ回路のデータは帰線期間中に第二ラッチ回路１７０５
に転送される。第二ラッチ回路１７０５の出力によって
アナログスイッチ１７０８，１７０９のいずれかが選択
され、電源線１７１１、１７１２のいずれかの電位がソ
ース信号線１７０６に送られる。

【００５１】以上のようにして、ソース信号線駆動回路
は定電流アナログ階調駆動または定電圧時間階調駆動の
いずれかを選択的におこなう。

【００５２】[実施例３]図１６に示すのは駆動方式とし
て、定電流時間階調方式と定電圧時間階調方式を切り替
える方式の実施例である。この２つはいずれも時間階調
方式であるので、アナログ映像信号は不要であり、ソー
ス信号線駆動回路１６０２は同一構成で対応ができる。
異なっているのは動作の駆動電位のみであり、これによ
ってＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴの線型領域、飽和領域の使い
分けをおこなっている。

【００５３】このときの各駆動方法の設定電位は以下の
通りである。まず定電流時間階調駆動ではカソード電位
にあたるＤＣ電源線１６２１の電位を―８Ｖ、ＯＬＥＤ
駆動用ＴＦＴのソース電位にあたるＤＣ電源線１６１
８、１６１９、１６２０の電位を＋９Ｖ、ＯＬＥＤ駆動
用ＴＦＴをオンさせるＤＣ電位線１６１２、１６１３、
１６１４の電位をそれぞれ＋２．５３Ｖ、＋５．１７
Ｖ、＋３．３５Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオフさせる
ＤＣ電位線１６１５、１６１６、１６１７を＋１０Ｖに
設定する。この値は図６に示すものと同様である。

【００５４】定電圧時間階調駆動ではカソード電位にあ
たるＤＣ電源線１６２１の電位を０Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用
ＴＦＴのソース電位にあたるＤＣ電源線１６１８、１６
１９、１６２０の電位をそれぞれ＋８．８４Ｖ、＋５．
２１Ｖ、＋６．６８Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオンさ
せるＤＣ電位線１６１２、１６１３、１６１４の電位を
−５〔Ｖ〕、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオフさせるＤＣ電
位線１６１５、１６１６、１６１７を＋９〔Ｖ〕に設定
する。この値は図１１に示すものと同様である。

【００５５】また、本実施例では、画素内でスイッチＴ
ＦＴを２つ使っており、ソース信号線との選択だけでな
く、駆動ＴＦＴのゲート電位を電源供給線に短絡する機
能も持たせている、これによって、発光デューティの向
上が期待できる。なお、この駆動方法は特開２００１−
３４３９３３に記載されている。なお、本発明はＯＬＥ
Ｄを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた
表示装置にも適応可能である。

【００５６】[実施例４]図１８はＴＦＴの駆動領域とし
て、線型領域、飽和領域以外の両者の中間を使用して駆
動する場合の例である。この場合には、ＯＬＥＤと電源
供給線は比較的大きな抵抗でつながれるような駆動にな
る。表示ばらつき、ＯＬＥＤの劣化に対する影響も定電
流駆動と定電圧駆動の間の特性をとることになる。

【００５７】また、実際の駆動としては線型領域と上記
中間領域と飽和領域の３つを切り換えて駆動することが
可能である。このような場合、可変電圧源では３つの値
を出力する必要が発生するが、図１９に示すような可変
電圧源回路を使用すれば対応は可能である。また図１５
のＤＡ変換回路を用いた可変電圧回路では不揮発性メモ
リのデータ数を増やすことによって、３種類の電圧を出
力することは可能である。なお、本発明はＯＬＥＤを用
いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装
置にも適応可能である。

【００５８】[実施例５]第５の実施例を図２０に示す。
図２０は本発明を用いたＯＬＥＤモジュールの実施例で
ある。図２０に示す実施例のＯＬＥＤモジュールには、
前述したＯＬＥＤ表示装置、ＯＬＥＤ用可変電圧源のほ
かに、以下のものを内蔵している、ＤＣ・ＤＣ変換回
路、制御ロジック、クロックジェネレータ、フレームメ
モリなどである。一般にモバイル用の情報装置ではその
バッテリーは３〔Ｖ〕から５〔Ｖ〕程度である。一方Ｏ
ＬＥＤを駆動するためにはそれより高い電圧が必要であ
り、ＤＣ・ＤＣ変換回路を用いて、バッテリー電圧から
必要な電圧を昇圧して発生させている。

【００５９】また制御ロジックは定電流アナログ階調と
定電圧時間階調を切り替えるのに必要な信号を生成し、
各ブロックに供給する。クロックジェネレータは外部か
ら入力される同期信号、基準クロック信号から表示装置
に必要なスタートパルス、クロックパルス、ラッチパル
スなどの信号を作り出すのに必要な回路である。クロッ
クジェネレータ、制御ロジックなどはＯＬＥＤパネルに
取り込むことも可能である。

【００６０】フレームメモリはデジタル映像信号を記憶
し、サブフレームデータを生成するためのものである。
サブフレームデータは、まず各ビット毎に1フレーム分
のデータを記憶し、次に各ビット毎に順番に呼び出す必
要がある。まず、第一フレームのデジタル映像データを
メモリＡに記憶する、次に第二フレームのデジタル映像
データをメモリＢに記憶している間に、メモリＡのデー
タを順番を変えてＯＬＥＤパネルの方に呼び出しをおこ
なう。次に第三フレームのデジタル映像データをメモリ
Ａに記憶している間に、メモリＢのデータを順番を変え
て、ＯＬＥＤパネルの方に呼び出す。このようなことを
繰り返すことによって、時間階調表示をおこなう。

【００６１】アナログ階調表示をおこなう場合にはアナ
ログ映像信号を入力して表示をおこなう。以上のように
して、本実施例では、アナログ階調表示と時間階調表示
の２種類を表示することが可能である。なお、本発明は
ＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を
用いた表示装置にも適応可能である。

【００６２】[実施例６]図２１は本発明の表示装置を使
用したＰＤＡ（携帯情報端末）の実施例である。本実施
例のＰＤＡはＯＬＥＤモジュール、電源、ＣＰＵ、映像
コントローラ、各種メモリ、ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、マス
クＲＯＭ、メモリカードインターフェース、専用ＡＳＩ
Ｃ、タブレット、赤外線ポートなどから構成されており
各種映像データをＯＬＥＤ表示装置によって表示するこ
とが可能である。本発明を用いたＰＤＡは本実施例に限
定するものではなく、その他の機能、例えば電話機能な
どを追加してもよく、その応用は自由である。なお、本
発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光
素子を用いた表示装置にも適応可能である。

【００６３】[実施例７]ＯＬＥＤをはじめとした発光素
子を用いた表示装置は自発光型であるため、液晶ディス
プレイに比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が
広い。従って、様々な電子機器の表示部に用いることが
できる。

【００６４】本発明が適用可能な電子機器の例として、
ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレ
イ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシス
テム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコン
ポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機
器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、
携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた
画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(ＤＶ
Ｄ)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディ
スプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に、斜め
方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角
の広さが重要視されるため、発光装置を用いることが望
ましい。それら電子機器の具体例を図２２に示す。

【００６５】図２２(Ａ)はディスプレイ装置であり、筐
体３００１、支持台３００２、表示部３００３、スピー
カー部３００４、ビデオ入力端子３００５等を含む。本
発明は表示部３００３に用いることができる。発光装置
は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶デ
ィスプレイよりも薄い表示部とすることができる。な
お、ディスプレイ装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信
用、広告表示用などの全てのディスプレイ装置が含まれ
る。

【００６６】図２２(Ｂ)はデジタルスチルカメラであ
り、本体３１０１、表示部３１０２、受像部３１０３、
操作キー３１０４、外部接続ポート３１０５、シャッタ
ー３１０６等を含む。本発明は表示部３１０２に用いる
ことができる。

【００６７】図２２(Ｃ)はノート型パーソナルコンピュ
ータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２
０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、
ポインティングマウス３２０６等を含む。本発明は表示
部３２０３に用いることができる。

【００６８】図２２(Ｄ)はモバイルコンピュータであ
り、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０
３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含
む。本発明は表示部３３０２に用いることができる。

【００６９】図２２(Ｅ)は記録媒体を備えた携帯型の画
像再生装置(具体的にはＤＶＤ再生装置)であり、本体３
４０１、筐体３４０２、表示部Ａ３４０３、表示部Ｂ３
４０４、記録媒体(ＤＶＤ等)読込部３４０５、操作キー
３４０６、スピーカー部３４０７等を含む。表示部Ａ３
４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ３４０４
は主として文字情報を表示するが、本発明はこれら表示
部Ａ、Ｂ３４０３、３４０４に用いることができる。な
お、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機
器なども含まれる。

【００７０】図２２(Ｆ)は横おり型携帯情報装置であ
り、本体３５０１、表示部３５０２を含む。本発明は表
示部３５０２に用いることができる。

【００７１】図２２(Ｇ)はビデオカメラであり、本体３
６０１、表示部３６０２、筐体３６０３、外部接続ポー
ト３６０４、リモコン受信部３６０５、受像部３６０
６、バッテリー３６０７、音声入力部３６０８、操作キ
ー３６０９、接眼部３６１０等を含む。本発明は表示部
３６０２に用いることができる。

【００７２】図２２(Ｈ)は携帯電話であり、本体３７０
１、筐体３７０２、表示部３７０３、音声入力部３７０
４、音声出力部３７０５、操作キー３７０６、外部接続
ポート３７０７、アンテナ３７０８等を含む。本発明は
表示部３７０３に用いることができる。なお、表示部３
７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯
電話の消費電流を抑えることができる。

【００７３】なお、将来的に有機発光材料の発光輝度が
高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡
大投影してフロント型もしくはリア型のプロジェクター
に用いることも可能となる。

【００７４】また、上記電子機器はインターネットやＣ
ＡＴＶ(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて配
信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報
を表示する機会が増してきている。有機発光材料の応答
速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好まし
い。

【００７５】また、発光装置は発光している部分が電力
を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報
を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特
に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする
表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景
として文字情報を発光部分で形成するように駆動するこ
とが望ましい。なお、本発明はＯＬＥＤを用いた表示装
置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応
可能である。

【００７６】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能であ
る。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６に示した
いずれの構成の発光装置を用いても良い。

【００７７】

【発明の効果】前述したように本発明ではＯＬＥＤを必
要に応じて、定電流駆動または定電圧駆動を切り換えて
駆動することによって、それぞれの長所を生かした駆動
が可能になる。本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみ
ならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の構成を示すブロック
図。

【図２】従来の表示装置の画素構成を示すブロック
図。

【図３】従来のアナログ階調表示装置の構成を示す
図。

【図４】従来のアナログ階調表示装置のタイミング
チャートを示す図。

【図５】ＯＬＥＤと駆動ＴＦＴの動作点を示す図。

【図６】アナログ階調駆動の電位関係を示す図。

【図７】従来の時間階調表示装置の構成を示す図。

【図８】従来の時間階調表示装置のタイミングチャ
ートを示す図。

【図９】ＯＬＥＤ劣化前後の動作点を示す図。

【図１０】定電流駆動、定電圧駆動の概念図。

【図１１】時間階調駆動の電位関係を示す図。

【図１２】ＯＬＥＤの劣化特性を示す図。

【図１３】ＯＬＥＤの劣化特性を示す図。

【図１４】本発明の実施例を示す図。

【図１５】本発明の実施例を示す図。

【図１６】本発明の表示装置の構成を示す図。

【図１７】本発明のソース信号線駆動回路の実施例。

【図１８】中間電圧を使用した場合の動作点を示す
図。

【図１９】電圧３値を切り換える実施例を示す図。

【図２０】ＯＬＥＤを搭載したモジュールの実施例。

【図２１】ＯＬＥＤモジュールを搭載したＰＤＡの実
施例。

【図２２】本発明が適用可能な電子機器の例を示す
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２４Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２４Ｂ６４１６４１Ｄ６４１Ｅ６４１Ｋ６４２６４２Ａ６７０６７０ＪＨ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 ＡＦターム(参考） 3K007 AB11 AB17 DB03 GA00 GA04 5C080 AA06 BB05 DD05 DD29 EE29 FF11 GG12 HH11 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に複数の画素と複数のソース信号線
と複数のゲート信号線がマトリクス状に配置され、前記
画素はＯＬＥＤを有する表示装置の駆動方法において、
前記ＯＬＥＤを定電流で駆動する第一の駆動方法と、前
記ＯＬＥＤを定電圧で駆動する第二の駆動方法とを切り
換えて駆動することを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項２】基板上に複数の画素と複数のソース信号線
と複数のゲート信号線がマトリクス状に配置され、前記
画素はＯＬＥＤと少なくとも１つのスイッチング用ＴＦ
ＴとＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを有する表示装置の駆動方法
において、前記ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動
する第一の駆動方法と、前記ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを線
形領域で駆動する第二の駆動方法とを切り換えて駆動す
ることを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項３】基板上に複数の画素と複数のソース信号線
と複数のゲート信号線がマトリクス状に配置され、前記
画素はＯＬＥＤと少なくとも１つのスイッチング用ＴＦ
ＴとＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを有する表示装置の駆動方法
において、前記ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動
する第一の駆動方法と、前記ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを線
形領域で駆動する第二の駆動方法と、前記ＯＬＥＤ駆動
用ＴＦＴを線形領域と飽和領域の中間で駆動する第三の
駆動方法とを切り換えて駆動することを特徴とした表示
装置の駆動方法。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一におい
て、前記第一の駆動方法はアナログ電流駆動を用いた方
法であることを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項５】請求項１乃至請求項３のいずれか一におい
て、前記第一の駆動方法はデジタル時間階調を用いた方
法であることを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか一におい
て、前記第二の駆動方法はデジタル時間階調を用いた方
法であることを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項７】基板上に複数の画素と複数のソース信号線
と複数のゲート信号線がマトリクス状に配置され、前記
画素は発光素子を有する表示装置の駆動方法において、
前記発光素子を定電流で駆動する第一の駆動方法と、前
記発光素子を定電圧で駆動する第二の駆動方法とを切り
換えて駆動することを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項８】基板上に複数の画素と複数のソース信号線
と複数のゲート信号線がマトリクス状に配置され、前記
画素は発光素子と少なくとも１つのスイッチング用ＴＦ
Ｔと発光素子駆動用ＴＦＴを有する表示装置の駆動方法
において、前記発光素子駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動
する第一の駆動方法と、前記発光素子駆動用ＴＦＴを線
形領域で駆動する第二の駆動方法とを切り換えて駆動す
ることを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項９】基板上に複数の画素と複数のソース信号線
と複数のゲート信号線がマトリクス状に配置され、前記
画素は発光素子と少なくとも１つのスイッチング用ＴＦ
Ｔと発光素子駆動用ＴＦＴを有する表示装置の駆動方法
において、前記発光素子駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動
する第一の駆動方法と、前記発光素子駆動用ＴＦＴを線
形領域で駆動する第二の駆動方法と、前記発光素子駆動
用ＴＦＴを線形領域と飽和領域の中間で駆動する第三の
駆動方法とを切り換えて駆動することを特徴とした表示
装置の駆動方法。
【請求項１０】請求項７乃至請求項９のいずれか一にお
いて、前記第一の駆動方法はアナログ電流駆動を用いた
方法であることを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項１１】請求項７乃至請求項９のいずれか一にお
いて、前記第一の駆動方法はデジタル時間階調を用いた
方法であることを特徴とした表示装置の駆動方法。
【請求項１２】請求項７乃至請求項１１のいずれか一に
おいて、前記第二の駆動駆動方法はデジタル時間階調を
用いた方法であることを特徴とした表示装置の駆動方
法。