JP2004138977A

JP2004138977A - 表示パネルの駆動装置

Info

Publication number: JP2004138977A
Application number: JP2002305949A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Higuma; 樋熊　健; Masaru Sasaki; 佐々木　勝; Hiroyuki Kazama; 風間　弘行; Junichi Miyagawa; 宮川　純一
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】立体感のある良好な画像品質が得られ、低消費電力の表示パネルの駆動装置を提供する。
【解決手段】表示パネルのライン電極の各々に、陰極ドライバ回路よりライン同期パルスに同期してプリチャージ電圧を印加する。その後、選択されたラインは接地され、非選択のラインには逆バイアス電圧が印加される。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機エレクトロルミネセンス（以下、単に“有機ＥＬ”と称する）素子等を用いた表示パネルの駆動装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子を用いた表示パネルは、パネル上にマトリクス状に敷設された有機ＥＬ素子を陽極ドライバ及び陰極ドライバの各々のドライバ回路を用いて駆動して、有機ＥＬ素子を発光させる構成となっている。これらのドライバ回路は、有機ＥＬ表示パネル駆動装置を小型化すべく、通常１チップのＩＣによって構成されることが多い。なお、以下の記載においては、表示パネルの列（カラム）方向の電極を駆動するものを陽極ドライバＩＣと呼称し、行（ライン）方向の電極を駆動するものを陰極ドライバＩＣと呼称する。
【０００３】
従来の、複数のラインと複数のカラムから成る、いわゆる単純マトリクス構成による有機ＥＬ表示パネル（特許文献１を参照のこと）の動作タイミングを図１のタイミングチャートに示す。因みに、同図は表示パネルの１ライン目から３ライン目までの表示動作のタイミングを表している。
図１において１Ａは、表示パネルの制御回路から、陽極ドライバＩＣ及び陰極ドライバＩＣの各々に供給される制御信号に含まれたライン同期パルスであり、１Ａに示されるライン同期パルスの１周期内で１ライン分の発光動作が行われる。
【０００４】
また、１Ｂは、陽極ドライバＩＣから表示パネルの各々のカラムへ出力される定電流信号を示すものである。１Ｂに示す如く、定電流信号がオンとなっている期間の長さを調整することによって、当該カラムに対応して発光する素子の輝度、即ち階調表示の制御が為される。つまり、定電流信号がオンとなっている期間が長いほど階調数が大きく該当する発光素子の輝度も大となる。なお、１Ｂには１つの定電流信号の変化しか示されていないが、陽極ドライバＩＣの出力段からは、制御回路からの表示データに基づいた種々の階調を有する定電流信号が、表示パネルに備えられたカラムの数だけ出力される。
【０００５】
また、１Ｃは、陰極ドライバＩＣの１ライン目、２ライン目、及び３ライン目の出力段のレベル変化を表している。
図１からも明らかなように、１Ｂの定電流信号出力がオンとなる期間（以下、“発光期間”と称する）の前に、陽極ドライバＩＣの全てのカラム出力、及び陰極ドライバＩＣの全てのライン出力が一旦ロウレベルとなる期間（以下、“リセット期間”と称する）が設けられている。有機ＥＬ素子は、整流特性を有する有機ＥＬ発光層において接合容量を有するため、かかるリセット処理を行って接合容量に残留した電荷を放電させるのである。
【０００６】
表示パネルは、上記のリセット期間が終了すると発光期間に移行し、陰極ドライバＩＣの走査ライン出力のみがロウレベルを保持してその他のライン出力がハイレベルとなる。そして、表示パネル上において、走査ラインと定電流信号出力がオンとなっているカラムとの双方に接続された有機ＥＬ素子に定電流信号が流れて同素子が発光する。
【０００７】
ところで、リセット期間が終了して発光期間が開始されるタイミングにおいて、走査ライン以外の他のラインに関し、陰極ドライバＩＣの出力段はロウレベルからハイレベルに変化する。前述の如く、有機ＥＬ素子は接合容量を有し、かつ同一のカラムに接続された全ての有機ＥＬ素子の接合容量は、その一端が同カラムにおいて全て共通に接続されている。そして、発光期間に移行するタイミングにおいて、陰極ドライバＩＣの走査ライン出力がロウのまま、その他全てのライン出力がハイレベルとなる。これによって、走査ラインの接合容量と走査ライン以外の他のラインの接合容量が、陰極ドライバＩＣ出力段のハイレベルの電圧とロウレベルのアース電圧の間に直列に接続されることになる。
【０００８】
定電流信号出力がオンとなったカラムにおいて、走査ラインに接続された有機ＥＬ素子、即ち発光する有機ＥＬ素子は１つのみである。それ故、発光する有機ＥＬ素子の接合容量は、そのカラムに接続された非発光素子の接合容量を全て合わせた合成容量を介して、陰極ドライバＩＣ出力段のハイレベル電圧に充電される（以下、かかる発光期間の開始時における、発光する有機ＥＬ素子の接合容量への充電現象を“プリチャージ”と称する）。
【０００９】
いま、表示パネルのライン数をｎ行、有機ＥＬ素子１つ当たりの接合容量値をＣ、陰極ドライバＩＣ出力段のハイレベル電圧を同ＩＣに供給されている逆バイアス電圧Ｖｃに等しいとすると、発光する有機ＥＬ素子の接合容量に充電される電圧Ｖａｎは、

となる。
【００１０】
つまり、発光する有機ＥＬ素子の接合容量は、プリチャージによって陰極ドライバＩＣに供給されている逆バイアス電圧Ｖｃにほぼ等しい電圧Ｖａｎに充電され、かかる電圧が当該有機ＥＬ素子のアノードに加わることになる。
一般に、逆バイアス電圧Ｖｃの値は、有機ＥＬ素子の順方向電圧降下閾値Ｖｔｈよりも大である。それ故、かかるプリチャージによる充電電圧（以下、単に“プリチャージ電圧”と称する）により、有機ＥＬ素子に順方向電流が流れて当該有機ＥＬ素子が発光してしまう。
【００１１】
有機ＥＬ素子は、その順方向電流に対して発光輝度がリニアに変化するので、プリチャージ電圧による発光の影響を受けて、有機ＥＬ素子に予め設定された階調と実際の有機ＥＬ素子の発光輝度との間に差異が生ずる。この様子を図２の輝度特性図に示す。同図からも明らかな如く、発光素子に予め設定された階調に対応した発光輝度は、プリチャージの影響による発光輝度の分だけバイアス成分が付加された形となる。
【００１２】
従って、有機ＥＬ素子を低輝度発光をさせるべく、低い階調を設定した場合であっても図２に示すバイアス成分だけ発光輝度が増えてしまい、低階調設定による低輝度の実現が困難となる。それ故、有機ＥＬ素子の発行輝度のダイナミックレンジを拡げるためには、いきおい最高輝度における階調設定を高めざるを得ない。しかしながら、有機ＥＬ素子の寿命は、その発光輝度に反比例して発光輝度を高めると極端に短くなるという特質があり、無闇に階調設定を高めて発光輝度を上げることができない。
【００１３】
このため、従来の有機ＥＬ表示パネルにおいては、発光素子の最高輝度を抑えて階調のダイナミックレンジを小さくせざるを得ず、これによってパネルに表示された画像が立体感の無いものとなってしまう問題があった。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−２０２７５４
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明が解決しようとする課題には上述した問題が一例として挙げられる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の表示パネルの駆動装置は、電流駆動型発光素子を挟んで互いに交叉して設けられた複数の列電極と複数の行電極とからなる表示パネルと、ライン同期信号に同期して前記列電極の各々に画像データに応じた定電流を供給する列電極駆動回路と、前記ライン同期信号に同期して前記行電極を択一的に選択して駆動電位を供給し、前記行電極の非選択分については非駆動電圧を供給する行電極駆動回路とを備え、前記行電極駆動回路は、前記ライン同期信号に同期したリセットタイミングにおいて前記行電極の全てに所定のプリチャージ電位を供給することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した表示パネルの駆動装置の１つの実施例として、発光素子に有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示パネルの駆動装置を図３のブロック図に示す。同図において、表示パネルとしての有機ＥＬ表示パネル１０は、有機ＥＬ素子をマトリクス状に敷設して構成された表示パネルである。同パネル上において、列電極駆動回路としての陽極ドライバＩＣ２０、及び行電極駆動回路としての陰極ドライバＩＣ３０により駆動された有機ＥＬ素子が発光する。これら各々のドライバＩＣは、制御回路４０からの制御信号によって制御される。なお、有機ＥＬ表示パネル１０、陽極ドライバＩＣ２０、及び陰極ドライバＩＣ３０の構成及び動作についてはその詳細を後述する。
【００１８】
制御回路４０は、主に、マイクロコンピュータ、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ素子から成るメモリ回路、及びこれら各構成要素の周辺回路（図示せず）から構成されている。制御回路４０内のメモリ回路には、図１に示す有機ＥＬ表示パネル駆動装置の各部の動作を規定する各種プログラムが記憶されている。制御回路４０に内蔵されたマイクロコンピュータは、所定のタイミングに基づいてこれらのプログラムを実行する。なお、表示パネル上に設けられた有機ＥＬ素子の数が多い場合、制御回路４０は、マイクロコンピュータの処理を軽減すべく、表示処理を専用に行う表示処理専用のコントローラを更に内蔵する構成としても良い。また、前記マイクロコンピュータとは別に、単体の表示処理用コントロールＩＣを用いる構成としても良い。
【００１９】
画素データ用ＲＯＭ回路５０は、有機ＥＬ表示パネル１０に表示される画素データを記憶している画素データ記憶回路である。制御回路４０は、画素データ用ＲＯＭ回路５０から画素データを所定のタイミングで読み出して、有機ＥＬ表示パネル１０に表示する表示データを生成する。
陽極ドライバ電源回路６０、及び陰極ドライバ電源回路７０は、各々のドライバＩＣに有機ＥＬ素子駆動用の電圧を供給する電源回路である。因みに、陽極ドライバ電源回路６０からは陽極ドライバ電圧Ｖａが陽極ドライバＩＣ２０に供給され、陰極ドライバ電源回路７０からは逆バイアス電圧Ｖｃ、及びプリチャージ電圧Ｖｐｃが陰極ドライバＩＣ３０に供給される。
【００２０】
次に、有機ＥＬ表示パネル１０、陽極ドライバＩＣ２０、及び陰極ドライバＩＣ３０の構成について図４に示すブロック図を参照しつつ説明する。
図４に示された有機ＥＬ表示パネル１０は、いわゆる単純マトリクス構成によるものであって、表示パネル上に有機ＥＬ素子ＥＬＤがマトリクス状に敷設されており、同図に示された事例では（ｎライン×ｍカラム）のマトリクスが構成されている。
【００２１】
なお、有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ発光層を列電極としてのアノード電極と行電極としてのカソード電極で挟持する構成となっており、通常のダイオードと同様に整流特性を有している。また、有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ発光層において接合容量を有するため、図４に示される如く、各々の有機ＥＬ素子ＥＬＤには接合容量Ｃが等価的に並列接続されることになる。図４において、表示パネルのマトリクスを構成する各々の有機ＥＬ素子のアノード電極は、マトリクスの各カラム毎に集線されて陽極ドライバＩＣ２０に接続される。また、カソード電極は、マトリクスの各ライン毎に集線されて陰極ドライバＩＣ３０に接続される。
【００２２】
陽極ドライバＩＣ２０は、スイッチ素子Ｓａ１からＳａｍ、及び各々のスイッチ素子毎に定電流駆動回路ＣＣｇとプルダウン抵抗Ｒａを含む構成となっている。スイッチ素子Ｓａ１からＳａｍは、制御回路４０から供給される陽極ドライバ制御信号によってその切換動作が制御される。また、定電流駆動回路ＣＣｇは、例えば、ＰＭＯＳ−ＦＥＴを出力段トランジスタとする定電流駆動回路であり、陽極ドライバ電源回路６０から供給される電源電圧Ｖａに基づいて、負荷となる有機ＥＬ素子に定電流信号を供給する。
【００２３】
一方、陰極ドライバＩＣ３０は、スイッチ素子Ｓｃ１からＳｃｎ、及び各々のスイッチ素子毎にプルアップ抵抗Ｒｃ，Ｒｐｃ、及びプルダウン抵抗Ｒｇを含む構成となっている。スイッチ素子Ｓｃ１からＳｃｎは、制御回路から供給される陰極ドライバ制御信号によってその切換動作が制御される。プルアップ抵抗Ｒｃは、陰極ドライバ電源回路７０から供給される逆バイアス電圧Ｖｃに接続されており、プルアップ抵抗Ｒｐｃは、同じく陰極ドライバ電源回路７０から供給されるプリチャージ電圧Ｖｐｃに接続されている。また、プルダウン抵抗Ｒｇはアースに接地されている。
【００２４】
次に、図４のブロック図に示される回路の動作を、図５に示す動作タイミングチャートを参照しつつ説明する。
図５において、５Ａは、制御回路４０から各ドライバＩＣの各々に供給される制御信号に含まれたライン同期パルスであり、５Ａに示されるライン同期パルスの１周期内で１ライン分の発光動作が行われる。
【００２５】
また、５Ｂ，５Ｃは、陽極ドライバＩＣ２０から表示パネルの各々のカラムへ出力される定電流信号等の様子を示している。因みに、５Ｂは、定電流信号がオンとなり有機ＥＬ素子を発光させる出力段の様子を示しており、５Ｃは、定電流信号がオフのままで有機ＥＬ素子を発光させない出力段を示している。
また、５Ｄ，５Ｅは、陰極ドライバＩＣ３０から表示パネルの各々のラインへの出力の変化を表しており、５Ｄは走査ラインの出力段を、５Ｅは走査ライン以外の他のラインの出力段を表している。
【００２６】
先ず、ライン同期パルスの１周期内において、最初のリセット期間に入ると陽極ドライバＩＣ２０は、全てのカラムへの出力をオフとする（５Ｂ，５Ｃ）。即ち、図４に示すブロック図において、陽極ドライバＩＣ２０内部のスイッチ素子Ｓａ１からＳａｍが全てプルダウン抵抗Ｒａ側に切り換えられ、表示パネルの全てのカラムがプルダウン抵抗Ｒａを介して接地される。
【００２７】
また、これと同時に陰極ドライバＩＣ３０においても、スイッチ素子Ｓｃ１からＳｃｎが全てプルアップ抵抗Ｒｐｃ側に切り換えられ、表示パネルの全てのラインがプルアップ抵抗Ｒｐｃを介して、プリチャージ電圧の電位Ｖｐｃに接続される。以上の動作によって、表示パネル上にある全ての有機ＥＬ素子の接合容量をプリチャージ電圧Ｖｐｃで充電するいわゆるリセット処理が完了する。
【００２８】
次に、ライン同期パルス周期内の発光期間に移行すると、陰極ドライバＩＣ３０は、走査を行うラインの出力段（５Ｄ）のみを０Ｖに接地し、走査ライン以外の他の全てのラインの出力段（５Ｅ）を逆バイアス電圧Ｖｃにプルアップする。これを図４に具体的に示せば、この場合の走査ラインである２ライン目のスイッチ素子Ｓｃ２がプルダウン抵抗Ｒｇ側に切り換えられ、他の全てのスイッチ素子がプルアップ抵抗Ｒｃ側に切り換えられる。
【００２９】
一方、発光期間に移行すると、表示パネル上の有機ＥＬ素子の発光／非発光を指令する表示データが、制御回路４０から陽極ドライバＩＣ２０に陽極ドライバ制御信号として供給される。これによって、発光される有機ＥＬ素子が接続されたカラムへの出力段の定電流信号がオンとなり、非発光のカラムへの出力段は定電流信号がオフのままとなる。図４の場合、スイッチ素子Ｓａ１、Ｓａｍが定電流駆動回路ＣＣｇ側に切り換えられ、１カラム目とｍカラム目への出力段の定電流信号がオンとなる。
【００３０】
これによって、定電流信号がオンとなるカラムの出力段に接続された発光する有機ＥＬ素子の接合容量は、５Ｂに示す如く、逆バイアス電圧Ｖｃと先のリセット時に各接合容量に充電されたプリチャージ電圧Ｖｐｃとの電位差である（Ｖｃ−Ｖｐｃ）なる電圧にプリチャージされる。ここで
Ｖｔｈ　≧　Ｖｃ−Ｖｐｃ　（Ｖｔｈ；有機ＥＬ素子の順方向電圧降下閾値）となるように各々の電圧値を設定しておけば、かかるプリチャージが発生しても、発光素子の接合容量へプリチャージされた充電電圧によって当該素子が発光するおそれはない。
【００３１】
その後、定電流信号がオンとなったカラムの出力段（５Ｂ）は、定電流信号のハイレベルまで上昇して、当該カラムとアース電位に保持された走査ラインとが交叉する部分に設けられた有機ＥＬ素子が発光する。なお、陽極ドライバＩＣ２０の非発光カラムへの出力段については、５Ｃに示す如く、リセット期間及び発光期間を通じて常に定電流信号がオフのままであり、かかるカラムに接続された有機ＥＬ素子が発光することはない。
【００３２】
なお、以上説明した陽極ドライバＩＣ２０、陰極ドライバＩＣ３０の動作は、制御回路４０から供給される陽極ドライバ制御信号、及び陰極ドライバ制御信号によって指令されることは言うまでもない。
図６に、本実施例に基づく輝度特性図を示す。同図からも明らかな如く、本実施例においては、プリチャージの影響による発光が起こらないため、発光素子に予め設定された階調と実際の発光輝度との間に差異が生ずることがない。
【００３３】
以上説明したように、本実施例においては、発光素子の発光輝度は、陽極ドライバＩＣから供給される定電流信号の値のみで決定される。それ故、発光素子の最高輝度を抑えつつ階調のダイナミックレンジを拡大することが可能であり、発光素子の長寿命化を図りかつ高品質の表示画像を提供できる。また、表示パネルのライン走査時のリセットタイミングにおいて、全てのライン出力をアース電位ではなく、プリチャージ電圧にバイアスするので装置全体としての無駄な消費電力を低減することが可能となる。
【００３４】
また、以上説明した実施例においては、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた例を示したが、本発明の実施はかかる事例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の有機ＥＬ表示パネルの駆動装置における動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図２】図２は、従来の有機ＥＬ表示パネルの駆動装置において、有機ＥＬ素子に予め設定された階調と実際の発光輝度との関係を示す輝度特性図である。
【図３】図３は、本発明による有機ＥＬ表示パネルの駆動装置の１つの実施例を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３の有機ＥＬ表示パネルの駆動装置における、有機ＥＬ表示パネル及び各ドライバＩＣの構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図３に示す有機ＥＬ表示パネルの駆動装置における動作のタイミングを表すタイミングチャートである。
【図６】図６は、図３に示す有機ＥＬ表示パネルの駆動装置において、有機ＥＬ素子に予め設定された階調と実際の発光輝度との関係を示す輝度特性図である。
【符号の説明】
１０　…　有機ＥＬ表示パネル
２０　…　陽極ドライバＩＣ
３０　…　陰極ドライバＩＣ
４０　…　制御回路
５０　…　画素データ用ＲＯＭ回路
６０　…　陽極ドライバ電源回路
７０　…　陰極ドライバ電源回路

Claims

電流駆動型発光素子を挟んで互いに交叉して設けられた複数の列電極と複数の行電極とからなる表示パネルと、
ライン同期信号に同期して前記列電極の各々に画像データに応じた定電流を供給する列電極駆動回路と、
前記ライン同期信号に同期して前記行電極を択一的に選択して駆動電位を供給し、前記行電極の非選択分については非駆動電圧を供給する行電極駆動回路とを備え、
前記行電極駆動回路は、前記ライン同期信号に同期したリセットタイミングにおいて前記行電極の全てに所定のプリチャージ電位を供給することを特徴とする表示パネルの駆動装置。
前記プリチャージ電位は、前記電流駆動型発光素子の逆バイアス電圧値とその順方向電圧降下閾値との差分よりも大なる電位であることを特徴とする請求項１に記載の表示パネルの駆動装置。
前記電流駆動型発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示パネルの駆動装置。