【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（以下、ＥＬと略）素子を含む画素が複数マトリックス状に配置された有機エレクトロルミネセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、薄膜積層により高輝度で面状の自発光が得られることを特徴とする。このＥＬ素子は有機層の機能積層数を増やすことにより（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、５１巻、１９８７年、ｐ．９１３、６５巻、１９８９年、ｐ．３６１０、非特許文献１、２）、低電圧で高効率な発光を可能としている。ここで基本となる素子構成は、陽極／正孔輸送層／ＥＬ発光層／陰極という構成でなりたっている。その後、陽極／正孔輸送層／ＥＬ発光層／電子輸送層／陰極の構成で高効率化が図られてきた。更に、ＥＬ発光層を通過するキャリアを阻止する為にＥＬ発光層と電子輸送層の間にブロッキング層が設けられたり、低電圧でキャリアの注入が可能となるよう陰極と電子輸送層の間に電子注入層としての金属薄膜が設けられたりして、発光効率の改善が試みられてきた。
【０００３】
これらの有機ＥＬ素子は電極間の電流や薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略）からの電流により自発光することから、高密度な表示装置として用られようとしている。また、ＲＧＢを発光する有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの薄膜ディスプレイも実現できる。
【０００４】
なお、上記、有機ＥＬ素子は電圧駆動も可能であるが、輝度と電流が略比例するため、電流による駆動がより適当であることが報告されている。これらの駆動は、使用する有機ＥＬ発光素子の電流−光特性に合致する電流を有機ＥＬ素子に与えるようプログラムされていた。
【０００５】
ここで、図９に特開２００１−１４７６５９号公報（特許文献１）で開示されたアクティブ表示素子の駆動例を示す。なお、駆動タイミングの説明は図１０を用いて行う。
【０００６】
先ず、走査信号線２６３を選択し、ＮチャネルのＴＦＴ２６５がＯＮ状態となる。それから、画像信号線２６２を通して有機ＥＬ素子２６９の駆動電流を印加し有効状態とする。その後に保持信号線２６４を選択し、ＰチャネルのＴＦＴ２６７をＯＮする。これにより、ＰチャネルのＴＦＴ２６６は駆動電流を自身のチャネルに流して変換された電圧レベルをゲートに発生させ、容量２６１はＴＦＴ２６６のゲートに生じた電圧レベルを保持する。この時点で、ＰチャネルのＴＦＴ２６８は有機ＥＬ素子２６９に今回の設定電流を流す。次に、保持信号線２６４が非選択されＴＦＴ２６７がＯＦＦとなると、ＰチャネルのＴＦＴ２６８は有機ＥＬ素子２６９に、前記、保持容量２６１の電圧レベルに対応した電流を流す。上記の一連の動作で有機ＥＬ素子２６９は発光する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１４７６５９号公報
【非特許文献１】
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、５１巻、１９８７年、ｐ．９１３
【非特許文献２】
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、６５巻、１９８９年、ｐ．３６１０
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記有機ＥＬ素子を電極間や薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略）からの電流により発光させる際には、駆動電流源から画素回路までの配線による寄生容量や発光部の積層膜による容量における電荷の蓄積時間が必要となる。
【０００９】
これらの容量に電荷が蓄積完了するまで、発光は所定の輝度に達しない。なお、高輝度で駆動電流が大きいときはこの充電時間は短くなり、低輝度で駆動電流が小さいときは充電時間が長くかかる。
【００１０】
また、上記充電時間を短くするために大電流で発光する低効率な有機ＥＬ素子を用いた場合は、消費電力の点で不利となる。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、有機ＥＬ素子を電流駆動する際に配線容量等から生じる充電時間、即ち、有機ＥＬ素子の駆動電流印加に対しての素子発光時間に関する問題を軽減する手段を提供し、充電時間を短くするために大電流で駆動する必要がなく高効率な有機ＥＬ素子を用いることも可能な有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
〔解決手段１〕
電流で駆動される有機エレクトロルミネセンス素子がマトリックス状に配置された有機エレクトロルミネセンス表示装置において、
駆動電流の印加開始から有機エレクトロルミネセンス素子の所定輝度での発光までの時間による閾値を設け、その閾値以下の時間で所定輝度での発光が可能な画像データによる制御は電流制御に、その閾値以上の時間が所定輝度での発光までに必要な画像データによる制御はＰＷＭ制御に、切り替え可能な手段を有することを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【００１３】
〔解決手段２〕
画素内に計時手段を設けたことを特徴とする解決手段１に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【００１４】
〔解決手段３〕
前記閾値は有機エレクトロルミネセンス素子の所定輝度での発光までの時間の、対応駆動電流値と対応パルス幅値として記憶されることを特徴とする解決手段１又は２に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【００１５】
〔解決手段４〕
前記閾値の設定は、駆動電流源から画素回路までの配線に寄生する容量値により算定されることを特徴とする解決手段１又は２に記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【００１６】
〔解決手段５〕
有機エレクトロルミネセンス素子の所定輝度での発光までの時間が該閾値以上の判定の場合には、有機エレクトロルミネセンス素子の所定輝度を得る特性値以上に駆動電流を印加することを特徴とする解決手段１から４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス表示装置。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、電流で駆動される有機エレクトロルミネセンス素子がマトリックス状に配置された有機エレクトロルミネセンス表示装置において、駆動電流の印加開始から有機エレクトロルミネセンス素子の所定輝度での発光までの時間による閾値を設け、その閾値以下の時間で所定輝度での発光が可能な画像データによる制御は電流制御に、その閾値以上の時間が所定輝度での発光までに必要な画像データによる制御はＰＷＭ制御に、切り替え可能な手段を有している。
【００１８】
この切り替えのための閾値は、配線容量や積層ＥＬの容量により算出された値を、例えばテーブルに持ち、表示画像の画像データの駆動電流との比較に用いる事ができるよう構成される。
【００１９】
なお、発光期間の制御の手段としては、計時手段を画素内に設けることにより、設定入力に対する発光終了までの期間の計時が可能となる。
【００２０】
そして、表示用の設定輝度と該閾値を比較する手段を設けることにより、電流制御とＰＷＭ制御を適宜切り替えて使用することができる。これにより、高効率の有機ＥＬ素子を電流駆動する際に駆動基板上の配線容量から生じる充電時間、即ち、低階調時に設定される小駆動電流時においても配線に寄生する容量への充電時間が、表示レートに対して破綻しないようにして表示することが可能な有機ＥＬ表示装置が提供できる。
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１１、１２は積層の有機薄膜を陽極および陰極で狭持した構成を示す図であり、１５１はガラス基板、１５２はＩＴＯなどの透明な陽極、１５３は正孔輸送層、１５４は発光層、１５５は電子輸送層、１５６は陰極である。陽極１５２側に正電圧、陰極１５６側に負電圧を印加することにより、正孔輸送層１５３を通った正孔１５８と電子輸送層１５５を通った電子１５９が発光層１５４で励起子を形成し、再結合により発光する。
【００２３】
ここで、画素に用いられる有機ＥＬ素子の発光層には、例えば、１重項状態から蛍光を発する化１で示される構造式を有するトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等の材料が用いられる。
【００２４】
【化１】
【００２５】
これらの有機ＥＬ素子は、図１の有効表示エリア１に示されるようにマトリックス状に配置されている。このような基板では、図９に示すように各画素までの画像信号配線に容量２６０が寄生する。この容量２６０は約１０〜２０ｐＦであり、略配線の長さに比例する値である。当然、保持信号線２６４にも容量は寄生するが、該信号線は電圧信号として十分な速度が得られる電流で充電されるので、ここでは問題としていない。
【００２６】
上述の容量により画像信号電流の印加から各画素の電圧の立下りの波形を観てみると、図３のようになっている。また、ここで駆動電流が少ない場合はさらに長い時間が必要となる。なお、図３のグラフの縦軸は光応答を測定するフォトマルチプライアの電圧出力となっている。図２は画素の立下りを測定するために用いた１００ｎＡの入力画像信号である。ここで、入力画像信号の電流源には１００ＭΩの抵抗を接続して電流を電圧に変換して測定している。
【００２７】
なお、図３に示した燐光発光を用いた有機ＥＬ素子の光学応答が１．０〜１．５ｍＳ程度であるのに対し、蛍光発光を用いた有機ＥＬ素子単体の光学応答は図４に示されるように原信号遅れを加味しても２０〜３０ｎＳ程度であり、この時間の関与は配線の寄生容量による充電時間と比べ無視できるものと考えられる。
【００２８】
燐光発光を用いた有機ＥＬ素子の上記応答をより定量的に計算したものが表１に示してある。ここで、電圧は有機ＥＬ素子にかかる電圧であり、目標輝度を得る為には同並びの電圧値までデータ配線を充電する必要がある。
【００２９】
【表１】
【００３０】
また、輝度は駆動電流に対する目標輝度であり、電流⇔輝度の交点で示される値は目標輝度相当の電圧までデータ配線を充電する時間である。
【００３１】
例えば、４８４．８ｎＡの大駆動電流で１０００ｃｄ／ｍ２を得る為のデータ配線充電時間は０．２０６ｍＳである。なお、本実施形態では、この表のデータ配線充電時間をデータ線容量が１０ｐＦとして計算しているが、このような表は駆動電流源から画素回路までの配線に寄生する容量値を設計条件等から算出し、装置に応じた値の表を用意しておくようにする。
【００３２】
これらの数値と、ＴＦＴの保持容量への許容アクセス時間を比較してみる事により、アクティブ有機ＥＬ素子を目標輝度で発光できる範囲を知ることが出来る。ＱＶＧＡを線順次で走査する保持容量への許容アクセス時間は、１／（６０フレーム・２４０走査線本）＝０．０６９ｍＳとなる。
【００３３】
【表２】
【００３４】
従って、表１より目標輝度１００ｃｄ／ｍ２以上で９２７〜１０２８ｎＡの場合は所定の輝度が得られるが、目標輝度２５ｃｄ／ｍ２以下で駆動電流８０．８〜５６５．６ｎＡの場合は所定の輝度まで到達せず、表示装置として多階調表示が破綻することが分かる。
【００３５】
よって、後に詳述するように本提案の有機ＥＬ表示装置では、例えば２５ｃｄ／ｍ２の目標輝度を得るために、６４６．４ｎＡの大駆動電流を０．０６２ｍＳ印加して所望の輝度を得ている。
【００３６】
また他の輝度の画像データに対しても、図８で示される様に、映像信号６１を比較器１６で表１に示されるような基準電流値（データ配線容量充電時間対目標輝度より算出した値）と比較して、補正後の映像信号６２とパルス制御信号６３を得ている。
【００３７】
即ち、保持容量への許容アクセス時間以上かかる図５におけるハッチング領域ではＰＷＭ制御を行い、十分充電されたデータ配線からの映像信号が保持容量に記憶され、所望の階調に対応する駆動電流が有機ＥＬ素子に流れるようにしている。
【００３８】
本実施形態での画素回路は図６のように構成されている。画素内では、有機ＥＬ素子５４の陰極は接地電位に接続される。また、有機ＥＬ素子５４の陽極はＮチャネルのＴＦＴ５０のソースに接続されている。ＮチャネルのＴＦＴ５０のドレインはＰチャネルのＴＦＴ４９に接続されている。ＰチャネルのＴＦＴ４９のソースは電源に接続され、ゲートは容量４１とＰチャネルのＴＦＴ４７に接続されている。このＰチャネルのＴＦＴ４７とＴＦＴ４９とはカレントミラー回路を構成している。ＰチャネルのＴＦＴ４８のソースはＰチャネルのＴＦＴ４７、４９のゲート、および、容量４１に接続され、ＴＦＴ４８のドレインはＰチャネルのＴＦＴ４７のドレインに接続され、ＴＦＴ４８のゲートは保持信号線４５に接続されている。ＮチャネルのＴＦＴ４６のドレインはＰチャネルのＴＦＴ４７、４８のドレインと接続され、ＴＦＴ４６のソースは画像信号線４０と接続されている。また、ＴＦＴ４６のゲートは走査信号線４２に接続されている。
【００３９】
ＮチャネルのＴＦＴ５０のゲートは抵抗５２と容量５３、そして、ＮチャネルのＴＦＴ４４のドレインと接続されている。ＴＦＴ４４のソースはパルス幅信号線４３と接続されている。ＴＦＴ４４のゲートは、ＴＦＴ４６と同じく走査信号線４２に接続されている。
【００４０】
画素の駆動は、図７のタイミングのように、先ず、走査信号線４２を選択し、ＮチャネルのＴＦＴ４６をＯＮ状態とする。それから、画像信号線４０を通して有機ＥＬ素子５４の駆動電流を印加し有効状態とする。さらに、パルス幅信号線４３を通してパルス期間設定電圧を有効とする。この駆動電流とパルス期間設定電圧は、前記、映像信号ラインメモリ６２とパルス幅制御信号６３で得られた値である。その後に保持信号線４５を選択し、ＰチャネルのＴＦＴ４８をＯＮする。これにより、ＰチャネルのＴＦＴ４７は駆動電流を自身のチャネルに流して変換された電圧レベルをゲートに発生させ、容量４１はＴＦＴ４７のゲートに生じた電圧レベルを保持する。また、容量５３にはパルス期間設定電圧が保持されＮチャネルのＴＦＴ５０をＯＮとする。この時点で、ＰチャネルのＴＦＴ４９は有機ＥＬ素子５４に今回の設定電流を流す。次に、保持信号線４５が非選択されＴＦＴ４８がＯＦＦとなると、ＰチャネルのＴＦＴ４９は有機ＥＬ素子５４に、前記、保持容量４１の電圧レベルに対応した電流を流す。しかし、該電流は容量５３、および、抵抗５２で構成される時定数に順じた計時を経るとＮチャネルのＴＦＴ５０がＯＦＦし、有機ＥＬ素子５４への電流は遮断される。
【００４１】
上記、一連の動作で有機ＥＬ素子５４は発光する。
【００４２】
次に、本発明の有機ＥＬ表示装置の全体構成を説明する。
【００４３】
図１に於いて、有機ＥＬ素子は、有効表示エリア１、シフトレジスタ２、水平シフトレジスタ５、駆動電流ラッチ４、パルス幅ラッチ６、電流変換部１９、電圧変換部２０、表示コントローラ２１より構成される。
【００４４】
ここで、有効表示エリア１の各画素内は図６の駆動ＴＦＴ回路と有機物の積層で構成されている。この画素がマトリックスに配置されることで有効表示エリア１が構成されている。
【００４５】
垂直シフトレジスタは表示コントローラ２１によりスタートパルス８、および、シフトクロック９を供給されて、有効表示エリア１の走査線を順次選択走査していく。
【００４６】
画像データは、表示コントローラ２１内のタイミングジェネレータ１３に同期してコントローラ１４に取り込まれる。
【００４７】
比較部１６では記憶部１５に記憶された目標輝度値（表１参照）と、前記、画像データを比較して、表１における２重線よりも上の部分に入らないように駆動電流を選択する。この選択された値は駆動電流ラインメモリ１８に記憶される。また、必要パルス期間も同表（表１）から対応値が選択されパルス幅ラインメモリ１７に記憶される。例えば、画像データ値が２５ｃｄ／ｍ２の目標輝度の場合、駆動電流としては６４６．４ｎＡが選択され、必要パルス時間としては０．０６２ｍＳが選択される。これらの値は各々メモリ１８、１７に記憶される。
【００４８】
次に、駆動電流ラインメモリ１８から読み出された駆動電流設定値は、水平シフトレジスタ５に供給されるスタートパルス１０とシフトクロック１２に同期して、駆動電流ラッチ４にラッチされる。このラッチされた駆動電流値は電流変換部１９で電流に変換され、垂直シフトレジスタ２と同期して走査ライン毎に画素内の保持容量２６１に保持される。同様に、パルス幅ラインメモリ１７から読み出されたパルス幅設定値は水平シフトレジスタ５に供給されるスタートパルス１０とシフトクロック１２に同期して、パルス幅ラッチ６にラッチされる。このラッチされたパルス幅設定値は電圧変換部２０で電圧に変換され、垂直シフトレジスタ２に同期して走査ライン毎に画素内の容量５３に保持される。そして、上述したように画素内の計時手段に対応する抵抗５２、容量５３の時定数によりパルス幅設定値の時間分計時され、容量５３の両端電圧がＴＦＴ５０のＶｔｈより低くなる迄（本例では０．０６２ｍＳ）の間有機ＥＬ素子５４が光り続ける。
【００４９】
これら一連の表示動作は、垂直シフトレジスタ２の１サイクル（６０Ｈｚ）に間に合う時間で実行される。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高効率の有機ＥＬ素子を電流駆動する際に駆動基板上の配線容量から生じる充電時間、即ち、低階調時に設定される小駆動電流時においても配線に寄生する容量への充電時間が、表示レートに対して破綻しないようにして表示することが可能な有機ＥＬ表示装置が提供できる。
【００５１】
なお、発光期間の制御の手段としては、計時手段を画素内に設けることにより、各画素、または、走査線毎に制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構成を示すブロック図。
【図２】入力画像信号の電流から電圧に変換した信号波形。
【図３】配線容量を含んだ燐光発光画素の入力画像信号に対する光応答波形。
【図４】配線容量を含んだ蛍光発光画素の入力画像信号に対する光応答波形。
【図５】本発明の駆動電流とパルス幅の関係を説明する為の図。
【図６】本実施例の画素内電流駆動、および、パルス幅駆動ＴＦＴ回路を示す図。
【図７】本実施例の画素内駆動タイミングを示す図。
【図８】補正後映像信号とパルス制御信号を生成する比較器。
【図９】従来の画素内電流駆動ＴＦＴ回路を示す図。
【図１０】従来の画素内駆動タイミングを示す図。
【図１１】有機ＥＬ素子の構成を示す概略断面図。
【図１２】有機ＥＬ素子の発光原理を示す概略断面図。
【符号の説明】
１ 有効表示エリア
２ 垂直シフトレジスタ
４ 駆動電流ラッチ
５ 水平シフトレジスタ
６ パルス幅ラッチ
７ パルス幅信号線
８ スタートパルス
９ シフトクロック
１０ スタートパルス
１１ 駆動電流信号線
１２ シフトクロック
１３ タイミングジェネレータ
１４ コントローラ
１５ 記憶部
１６ 比較器
１７ パルス幅ラインメモリ
１８ 駆動電流ラインメモリ
１９ 電流変換部
２０ 電圧変換部
２１ 表示コントローラ
４０ 画像信号線
４１ 保持容量
４２ 走査信号線
４３ パルス幅信号線
４５ 保持信号線
４６ ＮチャネルＴＦＴ
４７ ＰチャネルＴＦＴ
４８ ＰチャネルＴＦＴ
４９ ＰチャネルＴＦＴ
５０ ＮチャネルＴＦＴ
５２ 抵抗
５３ 保持容量
５４ 有機ＥＬ素子
６１ 画像データ
６２ 補正後映像信号
６３ パルス制御信号
１５１ ガラス基板
１５２ 陽極
１５３ 正孔輸送層
１５４ 発光層
１５５ 電子輸送層
１５６ 陰極
１５７ 電源
１５８ 正孔
１５９ 電子
２６０ 配線による寄生容量
２６１ 保持容量
２６２ 画像信号線
２６３ 走査信号線
２６４ 保持信号線
２６５ ＮチャネルＴＦＴ
２６６ ＰチャネルＴＦＴ
２６７ ＰチャネルＴＦＴ
２６８ ＰチャネルＴＦＴ
２６９ 有機ＥＬ素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic electroluminescence display device in which pixels including organic electroluminescence (hereinafter, abbreviated as EL) elements are arranged in a matrix.
[0002]
[Prior art]
The organic EL element is characterized in that planar light emission with high luminance can be obtained by laminating thin films. By increasing the number of functional layers of the organic layer, this EL element can be used at a low voltage by increasing the number of functional layers (Applied Physics Letters, Vol. 51, 1987, p. 913, 65, 1989, p. 3610). Highly efficient light emission is possible. Here, the basic element configuration is configured as anode / hole transport layer / EL light emitting layer / cathode. After that, high efficiency has been achieved in the configuration of anode / hole transport layer / EL light emitting layer / electron transport layer / cathode. Further, a blocking layer may be provided between the EL light emitting layer and the electron transport layer to prevent carriers passing through the EL light emitting layer, or between the cathode and the electron transport layer so that carriers can be injected at a low voltage. Attempts have been made to improve luminous efficiency by providing a metal thin film as an electron injection layer.
[0003]
These organic EL elements emit light by current between electrodes or current from a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT), and are therefore being used as high-density display devices. Further, a full-color thin-film display can be realized by using an organic EL element that emits RGB light.
[0004]
Although the above-mentioned organic EL element can be driven by voltage, it has been reported that driving by current is more appropriate because luminance and current are approximately proportional. These drives were programmed to provide a current to the organic EL device that matches the current-light characteristics of the organic EL device used.
[0005]
Here, FIG. 9 shows a driving example of an active display element disclosed in JP-A-2001-147659 (Patent Document 1). Note that the driving timing will be described with reference to FIG.
[0006]
First, the scanning signal line 263 is selected, and the N-channel TFT 265 is turned on. Then, a driving current for the organic EL element 269 is applied through the image signal line 262 to make the organic EL element 269 effective. After that, the holding signal line 264 is selected, and the P-channel TFT 267 is turned on. Accordingly, the P-channel TFT 266 causes the drive current to flow through its own channel to generate a converted voltage level at the gate, and the capacitor 261 holds the voltage level generated at the gate of the TFT 266. At this time, the P-channel TFT 268 allows the current setting current to flow through the organic EL element 269. Next, when the holding signal line 264 is deselected and the TFT 267 is turned off, the P-channel TFT 268 allows a current corresponding to the voltage level of the holding capacitor 261 to flow through the organic EL element 269. The organic EL element 269 emits light by the above series of operations.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-147659 [Non-Patent Document 1]
Applied Physics Letters, 51, 1987, p. 913
[Non-patent document 2]
Applied Physics Letters, 65, 1989, p. 3610
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the organic EL element is caused to emit light by a current between electrodes or from a thin film transistor (hereinafter, abbreviated as TFT), a parasitic capacitance due to a wiring from a driving current source to a pixel circuit and a charge due to a capacitance due to a laminated film of a light emitting portion. Storage time is required.
[0009]
Until the charge is completely stored in these capacitors, the light emission does not reach the predetermined luminance. When the driving current is high at high luminance, the charging time is short, and when the driving current is low at low luminance, the charging time is long.
[0010]
In addition, when a low-efficiency organic EL element that emits light with a large current is used in order to shorten the charging time, power consumption is disadvantageous.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and alleviates a problem relating to a charging time caused by a wiring capacity or the like when current driving an organic EL element, that is, an element light emitting time with respect to application of a driving current to the organic EL element. It is an object of the present invention to provide an organic EL display device which does not need to be driven with a large current to shorten the charging time and which can use a highly efficient organic EL element.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
[Solution 1]
In an organic electroluminescence display device in which organic electroluminescence elements driven by current are arranged in a matrix,
A threshold is set according to the time from the start of the application of the driving current to the emission of the organic electroluminescent element at a predetermined luminance. Control based on image data capable of emitting light at a predetermined luminance in a time shorter than the threshold is applied to current control. An organic electroluminescence display device characterized in that the control based on image data necessary until light emission at a predetermined luminance for the above-mentioned time is performed is switched to PWM control.
[0013]
[Solution 2]
2. The organic electroluminescent display device according to claim 1, wherein a timing unit is provided in the pixel.
[0014]
[Solution 3]
3. The organic electroluminescence display according to claim 1, wherein the threshold value is stored as a corresponding drive current value and a corresponding pulse width value of a time until light emission at a predetermined luminance of the organic electroluminescence element. apparatus.
[0015]
[Solution 4]
3. The organic electroluminescence display device according to claim 1, wherein the setting of the threshold is calculated based on a capacitance value parasitic on a wiring from a driving current source to a pixel circuit.
[0016]
[Solution 5]
In the case where the time until the organic electroluminescent element emits light at a predetermined luminance is equal to or greater than the threshold value, the drive current is applied to a characteristic value or more for obtaining the predetermined luminance of the organic electroluminescent element. An organic electroluminescent display device according to any one of means 1 to 4.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention relates to an organic electroluminescence display device in which organic electroluminescence elements driven by current are arranged in a matrix, wherein the time from the start of application of a driving current to the emission of organic electroluminescence elements at a predetermined luminance is determined. A threshold is provided, and control by image data capable of emitting light at a predetermined luminance in a time equal to or less than the threshold is performed by current control, and control by image data required to emit light at a predetermined luminance during a time equal to or more than the threshold is performed by PWM control. , Switchable means.
[0018]
As the threshold value for the switching, a value calculated based on the wiring capacitance or the capacitance of the stacked EL is stored in, for example, a table, and can be used for comparison with the drive current of the image data of the display image.
[0019]
As a means for controlling the light emitting period, by providing a time measuring means in the pixel, it is possible to time the period until the light emission ends with respect to the setting input.
[0020]
By providing a means for comparing the set luminance for display with the threshold value, the current control and the PWM control can be appropriately switched and used. Thereby, the charging time generated from the wiring capacitance on the driving substrate when the high-efficiency organic EL element is driven by current, that is, the charging time to the parasitic capacitance on the wiring even at the time of the small driving current set at the time of low gradation However, it is possible to provide an organic EL display device that can display an image without failing at a display rate.
[0021]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.
[0022]
11 and 12 are views showing a configuration in which a laminated organic thin film is sandwiched between an anode and a cathode, 151 is a glass substrate, 152 is a transparent anode such as ITO, 153 is a hole transport layer, 154 is a light emitting layer, 155 is an electron transport layer, and 156 is a cathode. By applying a positive voltage to the anode 152 and a negative voltage to the cathode 156, holes 158 passing through the hole transporting layer 153 and electrons 159 passing through the electron transporting layer 155 form excitons in the light emitting layer 154. And emit light by recombination.
[0023]
Here, a material such as tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq 3 ) having a structural formula represented by Chemical Formula 1, which emits fluorescence from a singlet state, is used for a light emitting layer of an organic EL element used for a pixel. Used.
[0024]
Embedded image
[0025]
These organic EL elements are arranged in a matrix as shown in the effective display area 1 of FIG. In such a substrate, the capacitor 260 is parasitic on the image signal wiring up to each pixel as shown in FIG. This capacitance 260 is about 10 to 20 pF, and is a value substantially proportional to the length of the wiring. Naturally, the capacitance is also parasitic on the holding signal line 264, but since the signal line is charged with a current capable of obtaining a sufficient speed as a voltage signal, this is not a problem here.
[0026]
FIG. 3 shows a waveform of the falling of the voltage of each pixel from the application of the image signal current due to the above-described capacitance. If the drive current is small, a longer time is required. The vertical axis of the graph in FIG. 3 indicates the voltage output of the photomultiplier for measuring the optical response. FIG. 2 shows a 100 nA input image signal used to measure the falling edge of a pixel. Here, a resistance of 100 MΩ is connected to the current source of the input image signal, and the current is converted to a voltage for measurement.
[0027]
The optical response of the organic EL element using phosphorescence shown in FIG. 3 is about 1.0 to 1.5 mS, whereas the optical response of the organic EL element itself using fluorescence is shown in FIG. As described above, even when the delay of the original signal is taken into account, it is about 20 to 30 nS, and it is considered that the contribution of this time can be ignored compared to the charging time due to the parasitic capacitance of the wiring.
[0028]
Table 1 shows a more quantitative calculation of the above response of the organic EL device using phosphorescence. Here, the voltage is a voltage applied to the organic EL element, and it is necessary to charge the data wiring to the same voltage value in order to obtain the target luminance.
[0029]
[Table 1]
[0030]
The luminance is the target luminance with respect to the drive current, and the value indicated by the intersection of the current and the luminance is the time for charging the data wiring to a voltage corresponding to the target luminance.
[0031]
For example, the data line charging time for obtaining 1000 cd / m 2 with a large driving current of 484.8 nA is 0.206 mS. In the present embodiment, the data line charging time in this table is calculated assuming that the data line capacitance is 10 pF. However, such a table is used to determine the capacitance value parasitic on the line from the drive current source to the pixel circuit by design conditions and the like. , And a table of values corresponding to the device is prepared.
[0032]
By comparing these values with the allowable access time to the storage capacitor of the TFT, it is possible to know the range in which the active organic EL element can emit light at the target luminance. The allowable access time to the storage capacitor for scanning the QVGA line-sequentially is 1 / (60 frames / 240 scanning lines) = 0.069 ms.
[0033]
[Table 2]
[0034]
Accordingly, from Table 1, a predetermined luminance is obtained when the target luminance is 100 cd / m 2 or more and 927 to 1028 nA, but a predetermined luminance is obtained when the target luminance is 25 cd / m 2 or less and the driving current is 80.8 to 565.6 nA. Thus, it can be seen that multi-gradation display is broken as a display device.
[0035]
Therefore, as will be described in detail later, in the proposed organic EL display device, in order to obtain a target luminance of, for example, 25 cd / m 2 , a large driving current of 646.4 nA is applied for 0.062 mS to obtain a desired luminance. I have.
[0036]
Also, as shown in FIG. 8, the video signal 61 is calculated by the comparator 16 from the reference current value (data wiring capacity charging time versus target luminance) as shown in Table 1 for image data of other luminances as shown in FIG. ), The corrected video signal 62 and pulse control signal 63 are obtained.
[0037]
That is, in the hatched area in FIG. 5 where the access time to the storage capacitor is longer than the allowable access time, the PWM control is performed, the video signal from the fully charged data wiring is stored in the storage capacitor, and the driving current corresponding to the desired gradation is set to the organic level. It flows to the EL element.
[0038]
The pixel circuit in the present embodiment is configured as shown in FIG. In the pixel, the cathode of the organic EL element 54 is connected to the ground potential. The anode of the organic EL element 54 is connected to the source of the N-channel TFT 50. The drain of the N-channel TFT 50 is connected to the P-channel TFT 49. The source of the P-channel TFT 49 is connected to the power supply, and the gate is connected to the capacitor 41 and the P-channel TFT 47. The P-channel TFT 47 and the TFT 49 constitute a current mirror circuit. The source of the P-channel TFT 48 is connected to the gates of the P-channel TFTs 47 and 49 and the capacitor 41, the drain of the TFT 48 is connected to the drain of the P-channel TFT 47, and the gate of the TFT 48 is connected to the holding signal line 45. I have. The drain of the N-channel TFT 46 is connected to the drains of P-channel TFTs 47 and 48, and the source of the TFT 46 is connected to the image signal line 40. The gate of the TFT 46 is connected to the scanning signal line 42.
[0039]
The gate of the N-channel TFT 50 is connected to the resistor 52 and the capacitor 53, and to the drain of the N-channel TFT 44. The source of the TFT 44 is connected to the pulse width signal line 43. The gate of the TFT 44 is connected to the scanning signal line 42 like the TFT 46.
[0040]
As for the driving of the pixel, first, the scanning signal line 42 is selected and the N-channel TFT 46 is turned on as shown in the timing of FIG. Then, a drive current for the organic EL element 54 is applied through the image signal line 40 to bring the organic EL element 54 into an effective state. Further, the pulse period setting voltage is made valid through the pulse width signal line 43. The drive current and the pulse period setting voltage are values obtained by the video signal line memory 62 and the pulse width control signal 63. Thereafter, the holding signal line 45 is selected, and the P-channel TFT 48 is turned on. As a result, the P-channel TFT 47 causes the drive current to flow through its own channel to generate a converted voltage level at the gate, and the capacitor 41 holds the voltage level generated at the gate of the TFT 47. The capacitor 53 holds the pulse period setting voltage and turns on the N-channel TFT 50. At this point, the P-channel TFT 49 allows the current set current to flow through the organic EL element 54. Next, when the holding signal line 45 is deselected and the TFT 48 is turned off, the P-channel TFT 49 allows a current corresponding to the voltage level of the holding capacitor 41 to flow through the organic EL element 54. However, when the current passes through the time counting according to the time constant constituted by the capacitor 53 and the resistor 52, the N-channel TFT 50 is turned off, and the current to the organic EL element 54 is cut off.
[0041]
The organic EL element 54 emits light by a series of operations described above.
[0042]
Next, the overall configuration of the organic EL display device of the present invention will be described.
[0043]
In FIG. 1, the organic EL element includes an effective display area 1, a shift register 2, a horizontal shift register 5, a drive current latch 4, a pulse width latch 6, a current converter 19, a voltage converter 20, and a display controller 21. Is done.
[0044]
Here, the inside of each pixel of the effective display area 1 is composed of the driving TFT circuit of FIG. The effective display area 1 is formed by arranging these pixels in a matrix.
[0045]
The vertical shift register is supplied with the start pulse 8 and the shift clock 9 by the display controller 21 and sequentially selects and scans the scanning lines of the effective display area 1.
[0046]
The image data is taken into the controller 14 in synchronization with the timing generator 13 in the display controller 21.
[0047]
The comparison unit 16 compares the target luminance value (see Table 1) stored in the storage unit 15 with the image data and selects a drive current so as not to enter a portion above the double line in Table 1. I do. This selected value is stored in the drive current line memory 18. The required value of the required pulse period is also selected from the table (Table 1) and stored in the pulse width line memory 17. For example, when the image data value is the target luminance of 25 cd / m 2 , 646.4 nA is selected as the drive current and 0.062 mS is selected as the required pulse time. These values are stored in the memories 18 and 17, respectively.
[0048]
Next, the drive current set value read from the drive current line memory 18 is latched by the drive current latch 4 in synchronization with the start pulse 10 and the shift clock 12 supplied to the horizontal shift register 5. The latched drive current value is converted into a current by the current converter 19 and is held in the holding capacitor 261 in the pixel for each scanning line in synchronization with the vertical shift register 2. Similarly, the pulse width set value read from the pulse width line memory 17 is latched by the pulse width latch 6 in synchronization with the start pulse 10 and the shift clock 12 supplied to the horizontal shift register 5. The latched pulse width setting value is converted into a voltage by the voltage conversion unit 20, and is held in the capacitance 53 in the pixel for each scanning line in synchronization with the vertical shift register 2. Then, as described above, the pulse width set value is measured by the time constant of the resistor 52 and the capacitor 53 corresponding to the time measuring means in the pixel, and the voltage across the capacitor 53 becomes lower than the Vth of the TFT 50 (in this example, this example). For 0.062 mS), the organic EL element 54 continues to emit light.
[0049]
These series of display operations are executed in a time sufficient for one cycle (60 Hz) of the vertical shift register 2.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a high-efficiency organic EL element is driven by current, the charging time generated from the wiring capacitance on the driving substrate, that is, even at the time of a small driving current set at the time of low gradation, It is possible to provide an organic EL display device capable of performing display so that charging time to a parasitic capacitance of a wiring does not break down with respect to a display rate.
[0051]
As a means for controlling the light emission period, by providing a clocking means in a pixel, control can be performed for each pixel or for each scanning line.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an organic EL device of the present invention.
FIG. 2 is a signal waveform obtained by converting a current of an input image signal into a voltage.
FIG. 3 is a light response waveform of a phosphorescent pixel including a wiring capacitance with respect to an input image signal.
FIG. 4 is a light response waveform to an input image signal of a fluorescent pixel including a wiring capacitance.
FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between a drive current and a pulse width according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an in-pixel current drive and pulse width drive TFT circuit of the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing in-pixel drive timing according to the present embodiment.
FIG. 8 is a comparator that generates a corrected video signal and a pulse control signal.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional in-pixel current drive TFT circuit.
FIG. 10 is a diagram showing a conventional in-pixel drive timing.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an organic EL element.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating the principle of light emission of an organic EL element.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 effective display area 2 vertical shift register 4 drive current latch 5 horizontal shift register 6 pulse width latch 7 pulse width signal line 8 start pulse 9 shift clock 10 start pulse 11 drive current signal line 12 shift clock 13 timing generator 14 controller 15 storage unit 16 Comparator 17 Pulse width line memory 18 Driving current line memory 19 Current converter 20 Voltage converter 21 Display controller 40 Image signal line 41 Storage capacitor 42 Scan signal line 43 Pulse width signal line 45 Holding signal line 46 N-channel TFT
47 P-channel TFT
48 P-channel TFT
49 P-channel TFT
50 N-channel TFT
52 resistor 53 storage capacitor 54 organic EL element 61 image data 62 corrected video signal 63 pulse control signal 151 glass substrate 152 anode 153 hole transport layer 154 light emitting layer 155 electron transport layer 156 cathode 157 power supply 158 hole 159 electron 260 wiring Parasitic capacitance 261 Storage capacitance 262 Image signal line 263 Scanning signal line 264 Storage signal line 265 N-channel TFT
266 P-channel TFT
267 P-channel TFT
268 P-channel TFT
269 Organic EL device
