JP2004061712A - 有機el駆動回路および有機el表示装置 - Google Patents

有機el駆動回路および有機el表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】コントロール信号等でタイミング制御をすることなく、有機EL素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機EL駆動回路および有機EL表示装置を提供することにある。
【解決手段】この発明は、出力側トランジスタに並列にスイッチングトランジスタを設けてこのトランジスタからの電流でピーク電流を発生して有機EL素子を初期充電し、クランプ回路によってピンに接続される有機EL素子が初期充電されたときにスイッチングトランジスタをOFFするようにしているので、ピーク電流発生の制御信号を発生しなくても済む。
【選択図】  図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機EL駆動回路および有機EL表示装置に関し、詳しくは、カレントミラー回路を利用したD/A変換回路により入力デジタル値に対応する電流値を生成して有機ELパネルのカラムライン(有機EL素子の陽極側ドライブライン、以下同じ)の電流駆動回路において、コントロール信号等でタイミング制御をすることなく、有機EL素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機EL駆動回路および有機EL表示装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機EL表示装置は、自発光による高輝度表示が可能であることから、小画面での表示に適し、携帯電話機、DVDプレーヤ、PDA(携帯端末装置)等に搭載される次世代表示装置として現在注目されている。この有機EL表示装置には、液晶表示装置のように電圧駆動を行うと、輝度ばらつきが大きくなり、かつ、R(赤),G(緑),B(青)に感度差があることから制御が難しくなる問題点がある。
そこで、最近では、電流駆動のドライバを用いた有機EL表示装置が提案されている。例えば、特開平10−112391号などでは、電流駆動により輝度ばらつきの問題を解決する技術が記載されている。
【0003】
携帯電話機用の有機EL表示装置の有機EL表示パネルでは、カラムラインの数が396個(132×3)の端子ピン(以下ピン)、ローラインが162個のピンを持つものが提案され、カラムライン、ローラインのピンはこれ以上に増加する傾向にある。
このような有機EL表示パネルの電流駆動回路の出力段は、アクディブマトリックス型でも単純マトリックス型のものでもピン対応に電流源の駆動回路、例えば、カレントミラー回路による出力回路が設けられている。そのドライブ段は、例えば、特願2001−86967号に示されるようにピン対応に多数の出力側トランジスタを有するパラレル駆動のカレントミラー回路として、手前の入力段となる基準電流発生回路から基準電流を受けてピン対応に多数のミラー電流を発生する。あるいはこのミラー電流をk倍(kは2以上の整数)の電流に増幅して前記出力回路を駆動する。そして、そのk倍電流増幅回路としてはピン対応にD/A変換回路を設けて構成し、このD/A変換回路がカラム側のピン対応に表示データを受けてこの表示データをピン対応にA/D変換することで表示輝度に対応したk倍増幅した駆動電流を生成する。このときにk倍増幅した駆動電流は1ライン分生成される。
この場合の駆動電流としては、容量性負荷となる特性を持つ有機EL素子を初期充電して早期に発光させるためにピーク電流を持つ電流とされる。そのピーク電流生成は、前記のドライブ段の手前で基準電流として生成するものと、この発明の先行技術として提案されているD/A変換回路の後で行うものとがある。
【0004】
まず、有機EL表示パネルのピーク電流生成回路の一般的な例は、開平11−45071号に見ることができるので、それを図2に示す。また、この発明の先行技術として特願2002−33719「D/A変換回路およびこれを用いる有機EL駆動回路」に記載された、D/A変換回路以降にピーク電流生成回路を設けた例を図3に示す。
まず、図2から説明すると、4は、有機EL素子であって、5は、有機EL素子4を駆動するパルスを生成するパルス発生回路である。パルス発生回路5で駆動パルス6と同期したパルスを生成し、このパルスによりスイッチング素子8を駆動する。スイッチング素子8は、駆動回路7の定電流源(カレントミラー出力回路)7aの負荷抵抗に並列に設けられた素子である。そこで、このスイッチング素子8をパルス発生回路5の出力によってONして、駆動パルスでONするスイッチトランジスタ7cを介して有機EL素子4を駆動する。このとき、スイッチング素子8のON抵抗と有機EL素子4の接合容量とで決定された一定期間(パルス発生回路5の出力パルスがある期間)だけピーク電流が発生して有機EL素子4をこれの駆動時点であらかじめ充電する。これにより駆動初期に有機EL素子4は、充電されてその立上がりが急峻となり、有機EL素子4の輝度を向上させ、輝度むらなどを防止することができる。
【0005】
図3において、1は、有機EL駆動回路のカラムドライバであって、2は、そのD/A変換回路、3は、そのカレントミラー電流出力回路である。
カレントミラー電流出力回路3は、ドライブ段カレントミラー回路3aと出力段カレントミラー回路3bとからなる。
カレントミラー回路3aは、ピーク電流生成回路であって、ダイオード接続されたpnp型の入力側トランジスタQsと出力側トランジスタQtとからなり、それぞれのエミッタ側がPチャネルMOSFETトランジスタTrs,NチャネルMOSFETトランジスタTrtを介して出力段カレントミラー回路3bの入力端子3cに接続されている。
入力側トランジスタQsのコレクタは、D/A変換回路2の出力端子2bに接続され、出力側トランジスタQtのコレクタは、グランドGNDに接続されている。トランジスタQsとトランジスタQtのエミッタ面積比は1:xである。ここで、D/A変換回路2の出力電流をIaとすると、これに対して入力端子3cに(x+1)Iaの駆動電流を発生することができる。
【0006】
カレントミラー回路3aは、トランジスタTrtがONしているときには、(1+x)倍の駆動電流(ピーク電流)を生成する。トランジスタTrsは、トランジスタTrtに対応して設けられた負荷トランジスタであって、そのゲートはグランドGNDに接続されていて、駆動ラインをバランスさせるために挿入されている。なお、トランジスタTrtは、駆動初期の一定期間だけコントロール信号CONTを受けてONになる。
これにより出力段カレントミラー回路3bのpnp型の入力側トランジスタQxがベース電流補正駆動用のpnp型のカレントミラートランジスタQu,Qwを介して駆動される。その結果、入力側トランジスタQxによりトランジスタTrtがONしたピーク駆動時の一定期間には(1+x)Iaの電流が流れる。その後に通常駆動電流として駆動電流Iaが出力される。それらが出力段カレントミラー回路3bのpnp型の出力側トランジスタQyでさらにN倍に電流増幅されて、有機ELパネルのピン9に出力される。
なお、出力段カレントミラー回路3bのトランジスタQxとトランジスタQyのエミッタ面積比は1:Nであり、これらトランジスタのエミッタは、電源ライン+VDDではなく、これより高い電圧、例えば、+15V乃至+20V程度の電源ライン+Vccに接続され、出力側トランジスタQyのコレクタは、カラム側のピン9に接続されている。
そこで、ピーク時にはN×(1+x)Iaの駆動電流を流してピン9を駆動する。これにより容量性負荷となる特性を持つ有機EL素子4がピーク電流で初期充電されて電流駆動される。
【0007】
D/A変換回路2は、定電流源14aからの電流Iを入力端子2aを介してコレクタに受けるダイオード接続の入力側npn型バイポーラトランジスタQaを有し、これにカレントミラー接続された出力側npn型バイポーラトランジスタQb〜Qn−1と、各出力側トランジスタQb〜Qn−1のエミッタとグランドGND間にスイッチ回路として接続されたNチャネルMOSFETトランジスタTrb〜Trn−1とが設けられている。そして、トランジスタTrb〜Trn−1のゲートがそれぞれD0〜Dn−1の各入力端子に接続されている。
出力側トランジスタQb〜Qn−1は、それぞれのコレクタが出力端子2bに接続され、トランジスタQaのエミッタ面積に対してそれぞれのトランジスタが×1,×2,×4,…×nの倍数のエミッタ面積比を持っている。なお、入力側トランジスタQaのエミッタは、抵抗RaとNチャネル型のMOSFETトランジスタTraの直列回路を介してグランドGNDに接続され、トランジスタTraのゲートは電源ライン+VDDに接続されている。
このD/A変換回路2は、CPU,MPU等のプロセッサからそのときどきの表示輝度に応じたデジタル値の表示データを入力端子D0〜Dn−1に受けて出力端子2bに入力データ(表示データ)に応じたアナログの電流値を発生する。なお、この図では、ドライブ段のそれぞれの1ピン分の駆動回路を簡略化して定電流源14aとして示してある。また、トランジスタTrrとトランジスタQrは、カレントミラー接続の共通ベースラインへベース電流を供給するベース電流供給回路であり、トランジスタQrのエミッタは、抵抗RrとNチャネル型のMOSFETトランジスタTrraの直列回路を介してグランドGNDに接続され、トランジスタTrraのゲートは電源ライン+VDDに接続されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
近年、駆動ピン数は高解像度の要請により増加する傾向にある。前記のピーク電流生成回路は、図2においてはパルス発生回路5からの駆動パルス6を受けてピーク電流を生成する。図3においては、コントロール回路等からタイミング信号CONTを受けてピーク電流を生成する。前者の回路では、パルス発生回路5とスイッチ回路とが特別に必要となり、後者の回路では、タイミング信号CONT等をタイミング信号として発生する回路と、このタイミング信号CONT等を各電流駆動回路へ供給するための配線ラインとが必要になる。特に、図3の電流駆動回路へは多数のタイミング信号が供給され、これに伴い、表示データの設定のための配線など、各種の配線ラインが多数形成される。しかも、高解像度になればなるほどタイミング信号を発生するタイミング制御が厳しくなり、それを供給する多くの配線ラインが必要となって、その分、制御が難しくなる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、コントロール信号等でタイミング制御をすることなく、有機EL素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機EL駆動回路および有機EL表示装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明の有機EL駆動回路および有機EL表示装置の特徴は、出力側トランジスタに並列に設けられたON/OFFのスイッチ動作をするトランジスタと、このスイッチ動作をするトランジスタが出力側トランジスタの動作開始とともにONするようにこのスイッチ動作をするトランジスタのベースあるいはゲートをバイアスするバイアス回路と、端子ピンに接続される有機EL素子が初期充電されたときにスイッチ動作をするトランジスタがOFFするようにバイアス回路のバイアス電圧を所定の電圧にクランプするクランプ回路とを備えるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
このように、この発明にあっては、出力側トランジスタに並列にON/OFFのスイッチ動作をするトランジスタを設けてこのトランジスタがONしたときにON状態に応じた電流が流れて、これからの電流でピーク電流を発生して有機EL素子を初期充電し、クランプ回路によってピンに接続される有機EL素子が初期充電されたときにスイッチ動作をするトランジスタをOFFするようにしているので、ピーク電流発生の制御信号を発生させなくても済む。
その結果、コントロール信号等でタイミング制御をする必要がなく、有機EL素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機EL駆動回路および有機EL表示装置を実現することができる。
【0011】
【実施例】
図1は、この発明の有機EL駆動回路を適用した一実施例の電流駆動回路のブロック図である。なお、図2,図3と同一の構成要素は同一の符号で示す。
図1において、10は、有機EL駆動回路のカラムドライバであって、11は、カレントミラー電流出力回路、そして12は、ピーク電流生成回路である。このピーク電流生成回路12は、トランジスタQzと、電流源13、そしてクランプ回路14とを有している。
カレントミラー電流出力回路12は、図3のカレントミラー電流出力回路3に対応する回路であるが、駆動レベルシフト回路11aと出力段カレントミラー回路11bとからなる。
駆動レベルシフト回路11aは、D/A変換回路2の出力を出力段カレントミラー回路11bに伝達するための回路であって、NチャネルトのMOSFETトランジスタTNvからなる。そのゲートはバイアスラインVbに接続され、そのソース側はD/A変換回路2の出力端子2bに接続されている。そしてそのドレインは、出力段カレントミラー回路11bの入力端子11cに接続されている。
これによりD/A変換回路2の出力電流をIaとすると、これに対して入力端子11cにIaの駆動電流を発生する。
【0012】
出力段カレントミラー回路11bは、図3の出力段カレントミラー回路3bに対して、さらにカレントミラーの出力側トランジスタQyに並列にピーク電流生成回路12が設けられている。
ピーク電流生成回路12は、npn型のスイッチ動作をするスイッチングトランジスタQzを有し、トランジスタQzは、コレクタが電源ライン+Vccに接続され、エミッタがピン9に接続されている。これにより、トランジスタQzが出力側トランジスタQyに並列に設けられる。トランジスタQzのベースは、電流源13を介して電源ライン+Vccに接続され、さらにクランプ回路14を介してグランドGNDに接続されている。この電流源13は、トランジスタQzのベースバイアス回路になっている。
クランプ回路14は、トランジスタQzのベース電圧をクランプする回路であって、複数のダイオードDが順方向に接続されて構成される。そのクランプ電圧VCLは、VCL≒Vd+1Vf−αである。なお、Vdは、有機EL素子4の動作時の端子電圧であり、1Vfは、トランジスタQzのベース−エミッタ間の順方向電圧降下である。αは、端子電圧Vdに対して、これより少し低い電圧でトランジスタQzをOFFさせるための差電圧である。有機EL素子4の発光時の端子電圧Vdのばらつきを考慮してトランジスタQzのOFF動作に余裕を持たせるものである。
【0013】
16は、npn型のトランジスタQ1,Q2からなるリセット回路である。トランジスタQ1,Q2のエミッタ側は、グランドGNDに接続され、トランジスタQ1のコレクタは、ピン9に接続され、トランジスタQ2のコレクタは、ピーク電流生成回路12のトランジスタQzのベースに接続されている。
これらトランジスタQ1,Q2のベースは、水平走査期間の開始時点から一定期間の間Highレベル(以下“H”)になる、リセットパルスRSを受けてONにされる。これにより、この一定期間の間、ピン9は、トランジスタQ1を介してグランドGNDに接続され、有機EL素子4の電荷をグランドGNDへと放電して有機EL素子4の端子電圧をリセットする。このとき同時に、トランジスタQzのベースは、トランジスタQ2を介してグランドGNDに接続され、OFF状態に維持される。これにより、ピーク電流生成回路12は、リセット期間の間、動作が停止する。
このリセットにより有機EL素子4の誤発光、発光輝度の変動等が防止される。
【0014】
ところで、有機EL表示装置では、カラム側が電流吐出し側となり、ロー側が電流吸い込み側(シンク側)となって、ロー側の走査に応じてカラム側の電流駆動回路から電流が出力される。したがって、図2,図3の有機EL素子4は、ピン9とグランドGNDとの間に接続されているが、実際には、有機EL素子4は、図1に示すように、ローライン走査回路15を介してグランドGNDに接続される。
ローライン走査回路15によるロー側の走査は、Lowレベル(以下“L”)のときに有機EL素子4の陰極側端子をグランドGNDに落とす。あるローライン走査と次のローライン走査との切換わり間にカラム側の駆動電流をOFFさせる“H”の期間がある。そこで、実際には、図2に示すような電流駆動回路の駆動パルス信号は不要であり、これに換わってロー側が走査がカラムドライバ10のピン9に対する電流駆動の開始点となる。
このような駆動操作に従ってピーク電流生成回路12の動作を説明すると、ローライン走査回路15が“L”になり、前記の“H”のリセットパルスRSが発生して、一定期間の間有機EL素子4の陽極側がグランドGNDに接続されて残留電荷が放電され、その後、有機EL素子4が駆動される。この駆動時点で入力側トランジスタQx,出力側トランジスタQyと、トランジスタQzとがONになる。ピン9には、A/D変換回路2から出力される電流値をIaとすると、このとき、Ia×N倍の電流に加えて、さらにONしたトランジスタQzを介して電源ライン+VccからトランジスタQzのON時の内部インピーダンスに応じた所定の電流値の電流が供給される。そこで、この電流とIa×N倍の電流の和の電流がピン9に流れる。この和の電流は、ピーク電流となって有機EL素子4を初期充電する。なお、トランジスタQzがONした時の電流は、電流源13のバイアス電流に応じて決定される。
【0015】
これにより有機EL素子4が充電され、この充電により有機EL素子4の端子電圧Vd−αまで上昇すると、トランジスタQzのベース電圧がVd+1Vf−αとなり、クランプ回路14が動作してトランジスタQzのベースを電圧VCLにクランプする。これにより有機EL素子4の端子電圧がVd−αより上昇して電圧がVdとなった時点からトランジスタQzのベース−エミッタ間が1Vf以下となるのでトランジスタQzがOFFする。
これによりピン9には、Ia×N倍の電流値のみが流れ、通常の電流値による電流駆動となる。
その結果、コントロール回路等からの制御信号によりピーク電流の発生制御は不要になる。
【0016】
以上説明してきたが、実施例では、有機EL駆動回路のカラムドライバ10は、バイポーラトランジスタを主体として構成しているが、この回路は、MOSFETトランジスタを主体として構成してもよいことはもちろんである。また、実施例のnpn型トランジスタ(あるいはNチャンネル型)は、pnp型(あるいはPチャンネル型)トランジスタに、pnp型(あるいはPチャンネル型)トランジスタは、npn型(あるいはNチャンネル)トランジスタに置き換えることができる。この場合には、電源電圧は負となり、上流に設けたトランジスタは下流に設けることになる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明にあっては、出力側トランジスタに並列にON/OFFのスイッチ動作をするトランジスタを設けてこのトランジスタがONしたときにON状態に応じた電流が流れて、これからの電流でピーク電流を発生して有機EL素子を初期充電し、クランプ回路によってピンに接続される有機EL素子が初期充電されたときにスイッチ動作をするトランジスタをOFFするようにしているので、ピーク電流発生の制御信号を発生させなくても済む。
その結果、コントロール信号等でタイミング制御をする必要がなく、有機EL素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機EL駆動回路および有機EL表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の有機EL駆動回路を適用した一実施例の電流駆動回路のブロック図である。
【図2】図2は、従来のカラムドライバの一例の説明図である。
【図3】図3は、従来の有機EL駆動回路のD/A変換回路の一例の説明図である。
【符号の説明】
1,10…カラムドライバ、2…D/A変換回路、
2a…入力端子、2b…出力端子、3,11…カレントミラー電流出力回路、
3a…ドライブ段カレントミラー回路、
3b…出力段カレントミラー回路、4…有機EL素子、
5…パルス発生回路、6…駆動パルス、
7…駆動回路、7a…定電流源、7b…初期充電回路、
7c…スイッチングトランジスタ、8…スイッチング素子、
9…ピン、11a…駆動レベルシフト回路、
11b…出力段カレントミラー回路、
12…ピーク電流生成回路、13…電流源、14…クランプ回路、
15…ローライン走査回路、16…リセット回路、
Q1〜Qm,Qa〜Qz…トランジスタ。

Claims (4)

  1. 出力段にカレントミラー回路を有し、これの出力側トランジスタの出力電流により有機EL表示パネルの端子ピンを電流駆動する有機EL駆動回路において、
    前記出力側トランジスタに並列に設けられたスイッチ動作をするトランジスタと、
    このスイッチ動作をするトランジスタが前記出力側トランジスタの動作開始とともにONするようにこのスイッチ動作をするトランジスタのベースあるいはゲートをバイアスするバイアス回路と、
    前記端子ピンに接続される有機EL素子が初期充電されたときに前記スイッチ動作をするトランジスタがOFFするように前記バイアス回路のバイアス電圧を所定の電圧にクランプするクランプ回路とを備えることを特徴とする有機EL駆動回路。
  2. さらに、前記有機EL素子の陰極側を走査する走査回路を備え、前記端子ピンは前記有機EL素子の陽極側に接続され、前記有機EL素子の初期充電は前記有機EL素子の発光電圧以下の電圧になるまで行われ、前記出力側トランジスタの動作開始は、前記走査回路の走査の開始に応じて行われ、前記走査回路の走査開始時点で前記有機EL素子の電圧が前記端子ピンを介してリセットされ、このリセットの期間の間、前記スイッチ動作をするトランジスタがOFFにされる請求項1記載の有機EL駆動回路。
  3. 出力段にカレントミラー回路を有し、これの出力側トランジスタの出力電流により有機EL表示パネルの端子ピンを電流駆動する有機EL表示装置において、
    前記出力側トランジスタに並列に設けられたスイッチ動作をするトランジスタと、
    このスイッチ動作をするトランジスタが前記出力側トランジスタの動作開始とともにONするようにこのスイッチ動作をするトランジスタのベースあるいはゲートをバイアスするバイアス回路と、
    前記端子ピンに接続される有機EL素子が初期充電されたときに前記スイッチ動作をするトランジスタがOFFするように前記バイアス回路のバイアス電圧を所定の電圧にクランプするクランプ回路とを備えることを特徴とする有機EL表示装置。
  4. さらに、前記有機EL素子の陰極側を走査する走査回路を備え、前記端子ピンは前記有機EL素子の陽極側に接続され、前記有機EL素子の初期充電は前記有機EL素子の発光電圧以下の電圧になるまで行われ、前記出力側トランジスタの動作開始は、前記走査回路の走査の開始に応じて行われ、前記走査回路の走査開始時点で前記有機EL素子の電圧が前記端子ピンを介してリセットされ、このリセットの期間の間、前記スイッチ動作をするトランジスタがOFFにされる請求項3記載の有機EL表示装置。
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