JP2004085751A

JP2004085751A - 有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法

Info

Publication number: JP2004085751A
Application number: JP2002244594A
Authority: JP
Inventors: Shinji Uchiyama; 内山　真志; Masatoshi Yamada; 山田　雅敏; Shinko Oda; 小田　真弘; Shoji Takano; 高野　将司
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】マトリックス状に配置されたデータ電極１０と走査電極１１の交差部に有機エレクトロルミネセンス素子１が形成された有機エレクトロルミネセンスディスプレイ３の定電流駆動において、低電圧及び低消費電力で輝度ムラを防止できるようにする。
【解決手段】有機エレクトロルミネセンス素子１駆動時のデータ電極１０の電圧を検出し、検出電圧に基づいて定電流源２の電源電圧Ｖ_０を制御する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンスディスプレイ（以下「有機ＥＬディスプレイ」という）の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機ＥＬディスプレイの駆動は、図５に示されるような単純マトリックスタイプのディスプレイ定電流駆動方法に準じた方法によって行われている。
【０００３】
即ち、ｎ本のデータ電極１０とｍ本の走査電極１１を、発光層を含む有機層を挟んでマトリックス状に配置することで、データ電極１０と走査電極１１の交差部に（１，１）〜（ｎ，ｍ）の有機エレクトロルミネセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」という）１を形成した有機ＥＬディスプレイ３を、走査電極１１を順次走査すると共に、必要なデータ電極１０に定電流発生源４の定電流源２より電流を供給することによって駆動している。
【０００４】
ところで、有機ＥＬディスプレイの製造工程において、有機層が不均一に積層されたり、陰極電極等の機能性薄膜を積層する際に有機層にダメージを与えたり、電極自体に不純物が混入したり酸化したりすることが、有機ＥＬディスプレイ３を駆動した際、輝度ムラを引き起こす原因となっている。これらの要因総てを取り除くことは非常に困難であることから、有機ＥＬ素子１の輝度と電流が比例関係にあるという特性を生かし、定電流で駆動することにより輝度の均一化を図り、輝度ムラを補うことが一般的となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５に従来の有機ＥＬ素子の定電流駆動の概念図を示す。
【０００６】
ここで、駆動電圧Ｖ_１は有機ＥＬ素子１の順方向抵抗と定電流源２より供給される定電流値Ｉの積で決まる。この順方向抵抗は、有機ＥＬ素子１の劣化が進むにつれ上昇し、駆動電圧Ｖ_１が定電流源２の電源電圧Ｖ_０に極めて近い値まで上昇すると、定電流源２は定電流出力Ｉを正常に出力することが不可能となる。その結果、定電流駆動ができなくなり、輝度ムラを引き起こすことになる。
【０００７】
これを解決するためには、有機ＥＬ素子１の劣化を見込んで、初期状態から定電流源２の電源電圧Ｖ_０を高く、すなわち、定電流駆動した際の駆動電圧Ｖ_１に対し電源電圧Ｖ_０の電位を十分高く設定しておく必要がある。このため、無駄に消費電力を費やすという弊害を生じている。
【０００８】
本発明の目的は、マトリックス状に配置されたデータ電極と走査電極の交差部に有機エレクトロルミネセンス素子が形成された有機エレクトロルミネセンスディスプレイの定電流駆動において、低電圧及び低消費電力で輝度ムラを防止できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、マトリックス状に配置されたデータ電極と走査電極の交差部に有機ＥＬ素子が形成された有機ＥＬディスプレイを定電流源で定電流駆動する有機ＥＬディスプレイの駆動方法において、有機ＥＬ素子駆動時のデータ電極の電圧を検出し、検出電圧に基づいて前記定電流源の電源電圧を制御することを特徴とする有機ＥＬディスプレイの駆動方法。
【００１０】
上記本発明は、総ての有機ＥＬ素子についての駆動時のデータ電極の電圧を検出し、最も高い検出電圧に基づいて前記定電流源の電源電圧を制御すること、
総ての有機ＥＬ素子についての駆動時のデータ電極の電圧を検出し、設定した閾値以下の検出電圧のうちで最も高い検出電圧に基づいて前記定電流源の電源電圧を制御すること、
走査電極の１周期の走査の毎に、定電流源に接続するデータ電極を１本ずつ切り換えながら電圧を検出すること、
総てのデータ電極に定電流源を接続して走査電極を走査し、走査電極の走査の都度、総てのデータ電極の電圧を同時に検出すること、
総てのデータ電極に定電流源を接続して走査電極を走査し、走査電極の走査の都度、総てのデータ電極のうちの一部のグループの電圧を同時に検出することを、走査電極の複数サイクルの走査に亘って、電圧を検出するデータ電極のグループを順次変えながら行うこと、
をその好ましい態様として含むものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を更に説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の例、図２は本発明の第２の例、図３は本発明の第３の例を示すもので、これらはデータ電極の電圧の検出方法が相違するだけで、その他の点は共通していることから、まず共通点について説明する。
【００１３】
図１〜３において、３は有機ＥＬディスプレイで、発光層を含む有機層を挟んで、マトリクス状にｎ本のデータ電極１０とｍ本の走査電極１１が設けられており、データ電極１０と走査電極１１の交差部に（１，１）〜（ｍ，ｎ）の有機ＥＬ素子１が形成された単純マトリクス型のものとなっている。
【００１４】
上記有機ＥＬディスプレイ３は、定電流発生源４によって定電流駆動されるものとなっている。定電流発生源４は、各データ電極１０に駆動に必要な定電流を供給するためのｎ個の定電流源２を有している。一般的に、データ電極１０は電流注入側電極、走査電極１１は電流排出側電極として機能し、走査電極１１は１行目からｍ行目まで順次走査され、選択された走査電極１１の行に位置する有機ＥＬ素子１のうち、定電流源２に接続された列の有機ＥＬ素子１が発光されるものである。
【００１５】
有機ＥＬディスプレイ３の駆動は、上記定電流源２を備えた定電流発生源４の他に、有機ＥＬディスプレイ３のデータ電極１０の電圧を電圧検出手段６に接続するための接続手段５又は８又は９と、有機ＥＬディスプレイ３のデータ電極１０の電圧を検出する電圧検出手段６と、電圧検出手段６により検出された電圧値から有機ＥＬディスプレイ３の状態を評価し、定電流源２に共通な定電流発生源４の電源電圧Ｖ_０を正常に定電流駆動をするための適切な値に制御することが可能な評価手段７とを用いて行われるものとなっている。
【００１６】
定電流発生源４は、有機ＥＬディスプレイ３を定電流駆動するために必要な電流を供給するが、印加される定電流発生源４の電源電圧Ｖ_０は、前記したように、定電流駆動するために必要な電圧マージンを持った値でなければならない。本発明では、この値を、データ電極１０の電圧を検出し、評価した結果に基づき決定するものである。
【００１７】
例えば、仮に総ての有機ＥＬ素子１が均等に劣化するとした場合、いずれかのデータ電極１０を定電流発生源４の定電流源２に接続して（１，１）〜（ｍ，ｎ）の有機ＥＬ素子１のいずれかを駆動しているときに、当該データ電極１０の電圧を検出し、この電圧に基づいて上記電圧マージンをもった値に電源電圧Ｖ_０を制御して駆動すれば、必要最小限の電源電圧Ｖ_０の値を保ちつつ、有機ＥＬ素子１の劣化後も定電流駆動が可能となる。
【００１８】
電源電圧Ｖ_０の制御は、上記のように１つの有機ＥＬ素子１についての駆動時のデータ電極１０の電圧検出に基づいて行うこともできるが、各有機ＥＬ素子１の劣化のバラツキを考慮すると、好ましくは複数の有機ＥＬ素子１、より好ましくは総ての有機ＥＬ素子１についての駆動時のデータ電極１０の電圧検出を行い、検出電圧の評価結果に基づいて行うことが好ましい。
【００１９】
上記データ電極１０の電圧検出に基づく電源電圧Ｖ_０の制御は、電源投入の都度、任意に設定された電源電圧Ｖ_０により駆動することで行われるようにしておくことが好ましい。これを実現するための定電流発生源４としては、例えば、カレント・ミラー回路などが挙げられる。
【００２０】
接続手段５，８，９は、電圧検出時に、有機ＥＬディスプレイ３のデータ電極１０の中から、どのデータ電極１０の値を電圧検出手段６に接続するかを選択する。このような接続手段５，８，９としては、例えばＦＥＴ等の半導体を用いたスイッチング素子あるいはこれを集積化したものなどが考えられる。
【００２１】
電圧検出手段６は、接続手段５，８，９により選択されたデータ電極１０に印加された電圧値を検出し、評価手段７に検出データを送る。これらを実現する電圧検出手段としては、バッファーを介し、Ａ／Ｄコンバータなどによりデジタルデータとして検出データを出力する構成が考えられる。
【００２２】
評価手段７は、電圧検出手段６より検出された電圧値が適切な範囲であるか否かを判断し、その結果を基に、定電流発生源４に印加される電源電圧Ｖ_０の値を決定し制御する。また、総ての有機ＥＬ素子１についての駆動時のデータ電極１０の電圧を検出する場合、有機ＥＬディスプレイ３中の全有機ＥＬ素子１分のデータを一度保持しなければならないため、制御部の他にメモリ部を有する。この評価手段７としては、例えば、マイクロコンピューターにより、検出された電圧値からＤＣ−ＤＣコンバータ等を制御するためのコントロール信号を生成し、定電流発生源４の電源電圧Ｖ_０を制御するものが考えられる。また、マイクロコンピューター内のメモリに全有機ＥＬ素子１分のデータが収まらない場合は、別途ＲＯＭ等のメモリを設けることもできる。
【００２３】
総ての有機ＥＬ素子１についての駆動時のデータ電極１０の電圧を検出する場合、上記のように、検出した電圧値は逐一評価手段７に取り込まれ、全有機ＥＬ素子１分のデータが評価手段７内のメモリに蓄えられる。評価手段７は、通常、各有機ＥＬ素子１間のバラツキによって異なるものとなる検出電圧の最大値を求め、この最大値の電圧に比べて若干高い電圧、例えば検出された最大値に１〜５Ｖ程度を加えた電圧値を決定し、電源電圧Ｖ_０がこの決定した電圧値となるように、コントロール信号をＤＣ−ＤＣコンバータに出力することで定電流発生源４の電源電圧Ｖ_０を制御する。
【００２４】
また、各有機ＥＬ素子１間のバラツキの他に、破損等の異常があれば、極端に検出電圧値が異なるため、予め破損しているか否かを判別するための閾値を設定しておけば、これ基準に異常有機ＥＬ素子１を判定することもできる。この場合、全有機ＥＬ素子１についてのデータを取り込んだ後、異常有機ＥＬ素子１に基づくものと判定された閾値を超える検出電圧を除き、閾値以下の検出電圧のうちで最も高い検出電圧を求め、この最大値の電圧に比べ若干高い電圧、例えば検出された最大値に１〜５Ｖを足した電圧値を決定し、電源電圧Ｖ_０がこの決定した電圧値となるように、コントロール信号をＤＣ−ＤＣコンバータに出力することで定電流発生源４の電源電圧Ｖ_０を制御する。
【００２５】
次に、第１の例〜第３の例の特徴点を説明する。
【００２６】
（１）第１の例
図１に示される第１の例は、有機ＥＬ素子１を１つずつ駆動しながら、総ての有機ＥＬ素子１についてのデータ電極１０の電圧を検出するものとなっている。
【００２７】
まず、１列目のデータ電極１０を定電流源２に接続し、最初の１周期の走査で（１，１）から（ｍ，１）までの有機ＥＬ素子１を順次駆動し、１列目のデータ電極１０の電圧を接続手段５を介して電圧検出手段６に順次取り込んで検出する。次の１周期の走査では、同様にして、（１，２）から（ｍ、２）までの有機ＥＬ素子１を順次駆動し、２列目のデータ電極１０の電圧を順次取り込んで検出する。以下同様の操作を繰り返すことにより、有機ＥＬディスプレイ３内の全有機ＥＬ素子１についての駆動時のデータ電極１０の電圧を検出することができる。
【００２８】
尚、上記説明では、データ電極１０を１列目からｎ列目まで順番に定電流源２に接続して電圧を検出することとしているが、どのような順番で行うかは任意に定めることができる。
【００２９】
（２）第２の例
図２に示される第２の例は、有機ＥＬ素子１を１行毎に駆動しながら、１行分のデータ電極１０の電圧を同時に取り込むことを繰り返すことで、総ての有機ＥＬ素子１についてのデータ電極１０の電圧を検出するものとなっている。
【００３０】
まず、総てのデータ電極１０を定電流発生源４の定電流源２に接続し、１行目の走査電極１１が走査されて（１，１）から（１，ｎ）までの有機ＥＬ素子１が選択されている間に、総てのデータ電極１０の電圧を接続手段８を介して同時に電圧検出手段６に取り込んで検出する。次に、２行目の走査電極１１が走査されて（２，１）から（２，ｎ）までの有機ＥＬ素子１が選択されている間に、総てのデータ電極１０の電圧を同時に取り込んで検出する。これを順次ｍ行目の走査電極１１まで繰り返すことにより、有機ＥＬディスプレイ３内の全有機ＥＬ素子１についての駆動時のデータ電極１０の電圧を検出することができる。
【００３１】
尚、上記のように１行目から順次有機ＥＬ素子１を駆動してデータ電極１０の電圧を検出すれば、１周期で検出を完了することができるが、２行目〜ｍ行目から開始して、２周期に亘って検出を行うようにしてもよい。
【００３２】
（３）第３の例
図３に示される第３の例は、基本的には上記第２の例と同様であるが、例えば回路規模などの要因により、総てのデータ電極１０の電圧を同時に取り込めない場合に、総てのデータ電極１０を複数のグループに分け、このグループ毎にデータ電極１０の電圧を検出するものとなっている。
【００３３】
まず、総てのデータ電極１０を定電流発生源４の定電流源２に接続し、１行目の走査電極１１が走査されて（１，１）から（１，ｎ）までの有機ＥＬ素子１が選択されている間に、データ電極１０の電圧を検出する。これは上記第２の例と同様であるが、本第３の例では、この検出を、データ電極１０を複数のグループに分け、そのうちの１つのグループのデータ電極１０の電圧を接続手段９を介して同時に電圧検出手段６に取り込んで検出する。次に、２行目の走査電極１１が走査されて（２，１）から（２，ｎ）までの有機ＥＬ素子１が選択されている間に、上記と同じグループのデータ電極１０の電圧を同時に検出し、これを走査の１周期に亘ってｍ行目の走査電極１１が走査されるまで行う。走査の２周期目には、電圧を検出するデータ電極１０のグループを変えて同様の検出を行い。総てのグループのデータ電極１０についての電圧検出が完了するまで、複数周期の走査に亘って検出を繰り返すことで、有機ＥＬディスプレイ３内の全有機ＥＬ素子１についての駆動時のデータ電極１０の電圧を検出することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したとおりのものであり、従来では、有機ＥＬ素子を定電流駆動するために、必要最低な電圧値以上の電源電圧で駆動するため、有機ＥＬ素子の経時劣化の割合が少ない間は、無駄に電力を消費していたのに対し、本発明によれば、経時劣化の割合に応じて定電流駆動するための電源電圧の値を調整することができ、低電圧及び低消費電力を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の例の説明図である。
【図２】本発明の第２の例の説明図である。
【図３】本発明の第３の例の説明図である。
【図４】従来例の説明図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の＋定電流駆動の概念図である。
【符号の説明】
Ｖ_０　電源電圧
Ｖ_１　駆動電圧
１　　有機ＥＬ素子
２　　定電流源
３　　有機ＥＬディスプレイ
４　　定電流発生源
５　　接続手段
６　　電圧検出手段
７　　評価手段
８　　接続手段
９　　接続手段
１０　データ電極
１１　走査電極

Claims

マトリックス状に配置されたデータ電極と走査電極の交差部に有機エレクトロルミネセンス素子が形成された有機エレクトロルミネセンスディスプレイを定電流源で定電流駆動する有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法において、有機エレクトロルミネセンス素子駆動時のデータ電極の電圧を検出し、検出電圧に基づいて前記定電流源の電源電圧を制御することを特徴とする有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法。
総ての有機エレクトロルミネセンス素子についての駆動時のデータ電極の電圧を検出し、最も高い検出電圧に基づいて前記定電流源の電源電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法。
総ての有機エレクトロルミネセンス素子についての駆動時のデータ電極の電圧を検出し、設定した閾値以下の検出電圧のうちで最も高い検出電圧に基づいて前記定電流源の電源電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法。
走査電極の１周期の走査の毎に、定電流源に接続するデータ電極を１本ずつ切り換えながらデータ電極の電圧を検出することを特徴とする請求項２又は３に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法。
総てのデータ電極に定電流源を接続して走査電極を走査し、走査電極の走査の都度、総てのデータ電極の電圧を同時に検出することを特徴とする請求項２又は３に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法。
総てのデータ電極に定電流源を接続して走査電極を走査し、走査電極の走査の都度、総てのデータ電極のうちの一部のグループの電圧を同時に検出することを、走査電極の複数サイクルの走査に亘って、電圧を検出するデータ電極のグループを順次変えながら行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の有機エレクトロルミネセンスディスプレイの駆動方法。