JP2005265937A - Image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画素毎に画素を駆動する駆動回路を有するアクティブマトリックス型の画像表示装置に関する。 The present invention relates to an active matrix image display device having a drive circuit for driving a pixel for each pixel.
近年、低消費電力で高表示品質を実現可能な薄型の画像表示装置またはフラットパネルディスプレイ(Flat Panel Display : FPD)として、有機EL(Electroluminescence:エレクトロルミネッセンス)ディスプレイが注目を浴びている。 2. Description of the Related Art In recent years, organic EL (Electroluminescence) displays have attracted attention as thin image display devices or flat panel displays (FPDs) that can achieve high display quality with low power consumption.
図7(A)は、有機ELディスプレイの構成要素である典型的な有機ELの全体構造を示す。図7(A)において、符号7はガラス基板、3はガラス基板7上に設けられたITO(Indium Tin Oxide)透明電極等の陽極、4は背面電極である陰極、12は陽極3と陰極4との間に挟み込まれた有機EL素子である。電流が有機EL素子12に通流されると、すなわち陽極3から正孔(ホール)、陰極4から電子が有機EL素子12に注入されると、有機EL素子12内の発光層103(後述)で再結合し、励起状態から基底状態へ戻る際に放出されるエネルギーにより発光する。発光した光は、図7(A)の矢印に示されるようにガラス基板7を通って図上では下方向へ放出される。
FIG. 7A shows the overall structure of a typical organic EL that is a component of the organic EL display. 7A,
図7(B)は、図7(A)の有機EL素子12の構造を示す。有機EL素子には発光層のみからなる単層型と発光層以外の層も有する多層型とがあり、図7(B)は5層型を例示する。図7(B)において、符号105は陽極3との接合性を良くしホールの注入効率を高めるためのホール注入層、104はホール注入層105から注入されたホールの輸送性を高めるためのホール輸送層、101は陰極4との接合性を良くし電子の注入効率を高めるための電子注入層、102は電子注入層101から注入された電子の輸送性を高めるための電子輸送層、103はホール輸送層104と電子輸送層102との間に挟まれた有機物の蛍光体である発光層であり、上述のようにこの発光層103でホールと電子とが再結合することにより発光する。
FIG. 7B shows the structure of the
次に、有機EL素子12自体の電気的特性について説明する。上述した有機EL素子12が発光する原理より明らかなように有機EL素子12は電流動作型であり、有機EL素子12の発光輝度は通流される電流にほぼ比例する。さらに、有機EL素子12はダイオードのような整流特性を有している。図8は有機EL素子12の電圧−電流特性を示す。図8において、横軸は有機EL素子12に印加される順電圧V、縦軸は有機EL素子12に流れる電流I(または輝度)、Vth1、Vth2は各々有機EL素子12を使用する周囲温度T1、T2における閾値電圧を示す。図8に示されるように、有機EL素子12は順方向に閾値電圧(Vth1等)以上の順電圧を印加されると電流が流れ、さらに、周囲温度T2が上昇してT1となると順電圧が減少するというように一般的なダイオードと類似した特性を有している。以上のように、有機EL素子12の電気的特性は半導体を用いたダイオードと似ており、発光する原理も一般的な発光ダイオード(Light Emitting Diode : LED)と似ているため、有機発光ダイオード(Organic LED : OLED)とも呼ばれている。
Next, the electrical characteristics of the
次に、有機EL素子12を用いた有機ELディスプレイ装置の構成について説明する。有機EL素子12(または有機ELディスプレイ装置)の駆動方式は、大別して2つの種類に分けることができ、この駆動方式により有機ELディスプレイ装置の構成も種々異なるものとなる。第1の駆動方式は所謂パッシブマトリックス型と呼ばれるものであり、発光パネルにおける複数の行および列よりなるマトリックスの交点に位置する各画素には制御素子を設けず、行の走査周期のうち各行のデューティー時間にのみ発光制御するようにしたものである。一方、第2の駆動方式は所謂アクティブマトリックス型と呼ばれるものであり、発光パネルにおける各画素に制御素子を持ち、行の走査周期内にわたって発光が可能な駆動方式である。この方式には有機EL素子12の発光/非発光状態を電流値により制御する電流値制御と、制御素子に印加されるパルス幅により制御するパルス幅制御(Pulse Width Modulation : PWM)とがある。詳しくはPWMとは、有機EL素子12を駆動するトランジスタスイッチのON/OFF状態を繰り返すことにより、有機EL素子12の発光/非発光状態を繰り返すというものである。このときのON/OFF状態の繰返し周期をPWM周期と呼び、1PWM周期中における有機EL素子12の発光時間の割合をデューティー比と呼ぶ。有機EL素子12の平均発光輝度Lと通流される通流電流値Iおよびデューティー比Dとの間には、以下の式1の関係がある。
Next, the structure of the organic EL display device using the
L = k×I×D (k:比例定数) (1) L = k × I × D (k: proportional constant) (1)
式1から、デューティー比Dを制御することにより平均発光輝度Lを制御することができることがわかる。
From
図9は、有機EL素子12を駆動する従来の駆動回路を示す。図9において、符号12aeは発光パネルにおける4行および5列よりなるマトリックスの交点に位置する1画素を形成する有機EL素子であり、ダイオードで表記されている。図9ではすべての画素の有機EL素子および以下に示される他の要素について符号を付していないが、これは説明の便宜上のものであり、符号を付していない他の画素についても同様に説明される。上記画素には制御素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor : TFT)を用いた駆動回路11aeが備えられており、他の画素にも同様な駆動回路が備えられている。図9に示されるように、画面(発光パネル)の端部には行選択信号を出力する走査ドライバ(Scan Driver)51と、輝度データを出力するデータドライバ(Data Driver)52とが備えられている。走査ドライバ51からは行方向へ走査電極1aないし1dが伸びており、データドライバ52からは列方向へデータ電極2aないし2eが伸びており、両電極は格子状に構成されている。上記画素の駆動回路11aeは走査電極1aおよびデータ電極2eと接続されており、他の画素にも同様に走査電極1a等およびデータ電極2a等が接続されている。さらに上記画素の駆動回路11aeは、所定のPWM周期を有するPWM搬送波を発生するPWM搬送波発生回路53と基準電圧配線6により接続されており、他の画素も同様にPWM搬送波発生回路53と基準電圧配線6により接続されている。
FIG. 9 shows a conventional drive circuit for driving the
次に、図9に示される従来の駆動回路の動作について説明する。まず、走査ドライバ51が走査電極を1本(例えば1b)選択する。データドライバ52は、走査ドライバ51により選択された行(走査電極1bの行)の各画素の発光輝度データの信号を各駆動回路11ba、11bb、11bc、11bdおよび11beに入力する。駆動回路11baないし11beは、入力されたデータに基づいて有機EL素子12baないし12beの発光状態を制御する。一方、走査ドライバ51は発光輝度データの信号の入力(書込み)が終わると、次の行(例えば走査電極1cの行)の選択に移る。以上の操作を繰り返すことにより、順次画面のデータを更新していく。
Next, the operation of the conventional drive circuit shown in FIG. 9 will be described. First, the
上述の従来の駆動回路の例として、特許文献1に記載された駆動回路について説明する。図10は、特許文献1に記載された従来の駆動回路を示す。図10において、符号1は上述の走査電極と同様の走査配線、2は上述のデータ電極と同様の信号配線、17はゲートが走査配線1と接続されドレインが信号配線2と接続された信号サンプリングTFT(トランジスタスイッチ)、18は信号サンプリングTFT17のソースと接続され、信号配線2を介して供給された信号電圧をメモリ電圧として充電しておく信号電圧サンプリングコンデンサ、6は図示のようなノコギリ波状のPWM搬送波が印加される基準電圧配線、25は基準電圧配線6に印加される電圧と上記メモリ電圧とを比較するコンパレータ、12はカソードが陰極4と接続されたOLED、13はソースがOLED12のアノードと接続され、ゲートがコンパレータ25の出力側と接続されたOLEDドライバトランジスタ、3はOLEDドライバトランジスタ13のドレインと接続されたOLED12の電源配線(陽極)、34はOLED駆動回路である。
As an example of the above-described conventional drive circuit, a drive circuit described in
次に、上述の駆動回路34の動作について説明する。図11は、特許文献1に記載された上述の従来の駆動回路34の波形図を示す。図11の(A)は信号配線2に印加される信号電圧(行毎の輝度データ)、(B)は走査配線1に印加される走査電圧(行選択信号)、(C)は信号電圧サンプリングコンデンサ18の電圧、(D)は基準電圧配線6に印加されるノコギリ波状の電圧(PWM搬送波)であり、破線は(C)の信号電圧サンプリングコンデンサ18の電圧、(E)はコンパレータ25の出力電圧(OLEDドライバトランジスタ13のON信号)、(F)はOLED12の電流(EL電流)、(G)は式1で示されるOLED12の平均発光輝度Lである。
Next, the operation of the
図11の(B)に示されるように、時刻t0からt1において走査ドライバ(不図示)から走査配線1に走査電圧が印加されると、信号サンプリングTFT17のゲートにこの走査電圧が印加されるため、信号サンプリングTFT17がON状態(導通状態)となる。ここで図11の(A)に示されるように、時刻t0からt1においてデータドライバ(不図示)から信号配線2に信号電圧が印加されると、信号サンプリングTFT17はON状態であるため、信号サンプリングTFT17のドレインからソースを介して信号電圧サンプリングコンデンサ18へ電流が流れる。この電流により、図11の(C)に示されるように信号電圧サンプリングコンデンサ18はその電圧が発光輝度に応じた電圧(メモリ電圧)になるように充電される。コンパレータ25は基準電圧配線6に印加されるノコギリ波状の電圧(図11の(D))を基準電圧として、信号電圧サンプリングコンデンサ18に充電されたメモリ電圧(図11の(C))と比較する。コンパレータ25は基準電圧がメモリ電圧より高い場合(時刻t1からt2の間)、図11の(E)に示されるように高い電圧を出力する。基準電圧はノコギリ波状であるため、図11の(E)に示されるようにコンパレータ25の出力はパルス状となる。このコンパレータ25の出力パルスがOLEDドライバトランジスタ13のゲートに印加されるため、OLEDドライバトランジスタ13のON/OFF状態が制御される。OLEDドライバトランジスタ13がON状態の場合(時刻t1からt2の間)、図11の(F)に示されるようにOLED12へEL電流が流れて発光することになる。発光時間Taはt2−t1となる。図11の(F)に示されるように、時刻t0からt3までがPWM周期Tpであるためデューティー比DはTa/Tpとなり、式1で示される平均発光輝度Lは図11の(G)に示されるようになる。以上の操作により、信号電圧(輝度データ)に応じたデューティー比DでOLEDドライバトランジスタ13がON状態となり、これによりOLED12の平均発光輝度Lを制御することができる。時刻t4、t5以降については同様であるため省略する。
As shown in FIG. 11B, when a scanning voltage is applied from the scanning driver (not shown) to the
上述のように、従来の駆動回路34では輝度データに応じたデューティー比でOLEDドライバトランジスタ13によりOLED12の平均発光輝度Lを制御している。しかし、以下の理由によりOLEDドライバトランジスタ13のON状態における電流値が変化する場合がある。
1.OLED12の電圧−電流特性は、図8に示されるように使用環境の温度により変化する。
2.配線抵抗の影響により、電源配線3から供給される電源電圧はディスプレイ画面中で一定ではない。
このため、式1から明らかなように通流電流値Iが変化する結果、平均発光輝度Lに誤差が生じることとなり、ディスプレイ画面の輝度にムラが生じたり、階調の制御性能が低下するという問題があった。
As described above, in the
1. The voltage-current characteristic of the
2. Due to the influence of the wiring resistance, the power supply voltage supplied from the
For this reason, as is clear from
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、有機EL素子の使用環境温度の変化または有機EL素子の駆動トランジスタの電源電圧の変動により、有機EL素子の通流電流値が変化した場合であっても、有機EL素子の通流電流値と発光時間との積を一定に保ち、所望の平均発光輝度を確保することができる画像表示装置等を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and the flow of the organic EL element is caused by the change in the use environment temperature of the organic EL element or the fluctuation of the power supply voltage of the driving transistor of the organic EL element. To provide an image display device or the like that can maintain a desired average light emission luminance by keeping the product of the current value and the light emission time of an organic EL element constant even when the current value changes. is there.
この発明の画像表示装置は、画素毎に該画素を駆動する駆動回路を有するアクティブマトリックス型の画像表示装置であって、該駆動回路は、画素を選択する走査電極及び画素の輝度データを供給するデータ電極と接続され、該走査電極により画素が選択された場合に該データ電極から供給された輝度データを出力するスイッチ部と、有機EL素子を駆動する有機EL素子駆動用トランジスタと、前記有機EL素子駆動用トランジスタと接続され、画素への通電時に画素に流れる電流を検出する電流検出部と、前記スイッチ部、前記有機EL素子駆動用トランジスタ及び前記電流検出部と接続され、前記スイッチ部から出力された輝度データと前記電流検出部により検出された電流とに基づき前記有機EL素子駆動用トランジスタの動作を制御する制御部とを備え、前記電流検出部により画素に流れる電流値の変化が検出された場合、前記制御部は変化した電流値に基づき前記有機EL素子駆動用トランジスタの動作を制御して画素への通電時間を調整することを特徴とする。 The image display device according to the present invention is an active matrix type image display device having a drive circuit for driving the pixel for each pixel, and the drive circuit supplies scanning electrode for selecting the pixel and luminance data of the pixel. A switch unit that is connected to the data electrode and outputs luminance data supplied from the data electrode when a pixel is selected by the scanning electrode, an organic EL element driving transistor that drives the organic EL element, and the organic EL Connected to the element driving transistor and connected to the current detecting unit for detecting a current flowing through the pixel when the pixel is energized, the switch unit, the organic EL element driving transistor and the current detecting unit, and output from the switch unit The operation of the organic EL element driving transistor is controlled based on the luminance data thus obtained and the current detected by the current detector. And when the change of the current value flowing through the pixel is detected by the current detection unit, the control unit controls the operation of the organic EL element driving transistor based on the changed current value to the pixel. It is characterized by adjusting the energization time of the.
ここで、この発明の画像表示装置において、前記スイッチ部は、ゲートが走査電極に接続されドレイン又はソースのいずれか一方がデータ電極に接続され該いずれか一方と異なる他方(一方がドレインの場合、他方はソース。一方がソースの場合、他方はドレイン)がデータ電極に接続されソースが前記有機EL素子駆動用トランジスタのゲートに接続された選択用薄膜トランジスタであり、前記制御部は、前記選択用薄膜トランジスタのソースと接続され輝度データを記憶する輝度データ記憶部と、該輝度データ記憶部と並列に接続され前記電流検出部により検出された電流に応じた電流を流す電流源とを備えることができる。 Here, in the image display device according to the present invention, the switch unit includes a gate connected to the scan electrode and either the drain or the source connected to the data electrode, and the other is different from the other (when one is the drain, The other is a source. When one is a source, the other is a drain) is a selection thin film transistor in which the source is connected to the data electrode and the source is connected to the gate of the organic EL element driving transistor. A luminance data storage unit that is connected to the source and stores luminance data, and a current source that is connected in parallel to the luminance data storage unit and that supplies a current corresponding to the current detected by the current detection unit.
ここで、この発明の画像表示装置において、前記電流検出部は電流検出用のシャント抵抗であり、前記輝度データ記憶部はコンデンサであり、前記電流源は該シャント抵抗にゲートが接続され該コンデンサの放電電流を制御する放電用薄膜トランジスタであるものとすることができる。 Here, in the image display device of the present invention, the current detection unit is a shunt resistor for current detection, the luminance data storage unit is a capacitor, and the current source has a gate connected to the shunt resistor. It can be a thin film transistor for discharge that controls the discharge current.
ここで、この発明の画像表示装置において、前記電流検出部はカレントミラー回路により構成され、前記輝度データ記憶部はコンデンサであり、前記選択用薄膜トランジスタのソースと前記有機EL素子駆動用トランジスタのゲートとの間に接続されたヒステリシスコンパレータをさらに備えることができる。 Here, in the image display device according to the present invention, the current detection unit is configured by a current mirror circuit, the luminance data storage unit is a capacitor, a source of the selection thin film transistor, a gate of the organic EL element driving transistor, May further include a hysteresis comparator connected between the two.
本発明の画像表示装置によれば、有機EL素子に流れるEL電流の検出機構によりEL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサを放電させることができる。このため、有機EL素子の使用環境温度の変化または有機EL素子駆動用トランジスタの電源配線から供給される電源電圧の変動により有機EL素子の通流電流値が変化した場合、電流検出機構により、変化したEL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサを放電させることができる。この結果、行が選択されていない時、データメモリ用コンデンサの放電時間を変化させることができ、発光時間を変化させることができる。従って、有機EL素子の通流電流値と発光時間との積を一定に保ち、所望の平均発光輝度Lを確保することができる。 According to the image display device of the present invention, the data memory capacitor can be discharged with a current corresponding to the EL current by the detection mechanism of the EL current flowing through the organic EL element. For this reason, when the conduction current value of the organic EL element changes due to a change in the operating environment temperature of the organic EL element or a change in the power supply voltage supplied from the power supply wiring of the transistor for driving the organic EL element, the change is caused by the current detection mechanism. The data memory capacitor can be discharged with a current corresponding to the EL current. As a result, when no row is selected, the discharge time of the data memory capacitor can be changed, and the light emission time can be changed. Therefore, the product of the conduction current value of the organic EL element and the light emission time can be kept constant, and a desired average light emission luminance L can be ensured.
本発明の概念.
まず、本発明の画像表示装置の概念的な構成を説明し、次に具体的な構成について説明する。図1は、本発明の画像表示装置の概念を示す。図1では説明の便宜上、一画素のみを示してある。図1において、符号1は走査電極、2はデータ電極、15は走査電極1およびデータ電極2と接続された行選択用スイッチ(スイッチ部)、16は行選択用スイッチ15と接続されたPWMパルス発生回路(制御部)、12はカソードが陰極4と接続された有機EL素子、13はソースが有機EL素子12のアノードと接続され、ゲートがPWMパルス発生回路16の出力側と接続された有機EL素子駆動用トランジスタ、14は有機EL素子駆動用トランジスタ13のドレインと接続され、有機EL素子12の通流電流を検出し、検出された通流電流値に応じてPWMパルス発生回路16の出力パルス幅を制御する電流検出器(電流検出部)、3は電流検出器14と接続された電源配線(陽極)、30は有機EL素子駆動回路(TFT回路)である。
Concept of the present invention.
First, a conceptual configuration of the image display apparatus of the present invention will be described, and then a specific configuration will be described. FIG. 1 shows the concept of the image display apparatus of the present invention. In FIG. 1, only one pixel is shown for convenience of explanation. In FIG. 1,
次に、図1に示される有機EL素子駆動回路30の動作概要について説明する。走査電極1に走査電圧が印加されると、行選択用スイッチ15にこの走査電圧が印加されるため、行選択用スイッチ15がON状態(導通状態)となる。ここで、データドライバ(不図示)からデータ電極2にデータ電圧が印加されると、行選択用スイッチ15はON状態であるため、PWMパルス発生回路16へ電流が流れる。この電流により、PWMパルス発生回路16から例えばノコギリ波状の所望のパルス幅を有するPWM搬送波が出力される。このPWM搬送波の出力パルスが有機EL素子駆動用トランジスタ13のゲートに印加されるため、出力パルスの電圧値を基準として有機EL素子駆動用トランジスタ13のON/OFF状態が制御される。有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態の場合、電源配線3から有機EL素子駆動用トランジスタ13を介して有機EL素子12へEL電流が流れて発光することになる。
Next, an outline of the operation of the organic EL
一方、電流検出器14は上記EL電流を検出している。このため、有機EL素子12の使用環境温度の変化または有機EL素子駆動用トランジスタ13の電源配線3から供給される電源電圧の変動により、有機EL素子12の通流電流値が変化した場合、電流検出器14はその変化に応じてPWMパルス発生回路16の出力パルス幅を制御する。この結果、有機EL素子駆動用トランジスタ13を介して有機EL素子12へ流れるEL電流値を変化させ、発光時間を変化させることができる。従って、有機EL素子12の通流電流値と発光時間との積を一定に保ち、所望の平均発光輝度を確保することができる。
On the other hand, the
次に、上述の画像表示装置の下位概念的な構成を説明する。図2は、本発明の画像表示装置の下位概念を示す。図2で図1と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図2において、符号17はゲートが走査電極1と接続されドレインがデータ電極2と接続された行選択用トランジスタスイッチ(選択用薄膜トランジスタ)、18は行選択用トランジスタスイッチ17のソースと接続され、データ電極2を介して供給されたデータ電圧をメモリ電圧として充電しておくデータメモリ用コンデンサ(輝度データ記憶部)である。上述の説明および以下の説明では、行選択用トランジスタスイッチ17のドレインがデータ電極2と接続されソースがデータメモリ用コンデンサ18と接続されているものとするが、これとは逆に行選択用トランジスタスイッチ17のソースがデータ電極2と接続されドレインがデータメモリ用コンデンサ18と接続されていてもよいことは勿論である。
Next, a subordinate conceptual configuration of the above-described image display apparatus will be described. FIG. 2 shows a subordinate concept of the image display device of the present invention. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 2,
図2に示される画像表示装置では、有機EL素子12、有機EL素子駆動用トランジスタ13および電流検出器14の接続関係が図1に示される画像表示装置と異なっている。電流検出器14は有機EL素子駆動用トランジスタ13のソースと陰極4との間に接続され、有機EL素子12は有機EL素子駆動用トランジスタ13のドレインと陽極3との間に接続されている。有機EL素子駆動用トランジスタ13のゲートは行選択用トランジスタスイッチ17のソースおよびデータメモリ用コンデンサ18と接続されている。符号19はデータメモリ用コンデンサ18と並列に接続され、電流検出器14により制御されEL電流に比例した電流を流す電流源、31は有機EL素子駆動回路(TFT回路)であり、当該TFT回路31の外に有機EL素子12があって、有機EL素子駆動用トランジスタ13と直列に接続されている。
In the image display device shown in FIG. 2, the connection relationship between the
次に、図2に示される有機EL素子駆動回路31の動作概要について説明する。走査電極1に走査電圧が印加されると、行選択用トランジスタスイッチ17のゲートにこの走査電圧が印加されるため、行選択用トランジスタスイッチ17がON状態(導通状態)となる。ここで、データドライバ(不図示)からデータ電極2にデータ電圧が印加されると、行選択用トランジスタスイッチ17はON状態であるため、ドレインからソースを介して信号電圧サンプリングコンデンサ18へ電流が流れる。この電流により、データメモリ用コンデンサ18はその電圧が発光輝度に応じた電圧(メモリ電圧)になるように充電される。このメモリ電圧が有機EL素子駆動用トランジスタ13のゲートに印加されるため、メモリ電圧値を基準として有機EL素子駆動用トランジスタ13のON/OFF状態が制御される。有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態の場合、電源配線3から有機EL素子12、有機EL素子駆動用トランジスタ13を介して陰極4へEL電流が流れて発光することになる。
Next, an outline of the operation of the organic EL
一方、電流検出器14は上記EL電流を検出している。このため、有機EL素子12の使用環境温度の変化または有機EL素子駆動用トランジスタ13の電源配線3から供給される電源電圧の変動により、有機EL素子12の通流電流値が変化した場合、電流検出器14はその変化に応じて電流源19に流れる電流を制御する。この結果、行が選択されていない時、EL電流に比例した電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させるため、データメモリ用コンデンサ18の放電時間を変化させることができ、発光時間を変化させることができる。従って、有機EL素子12の通流電流値と発光時間との積を一定に保ち、所望の平均発光輝度を確保することができる。
On the other hand, the
以下、本発明の概要および各実施例について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the outline of the present invention and each embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図3は、本発明の画像表示装置の実施例を示す。図3に示される画像表示装置の構成は基本的に図2に示された画像表示装置の構成と同様であるため、各要素の接続関係の説明は省略し、図2と同じ符号を付した要素に関する説明も省略する。図3に示される画像表示装置が図2に示された画像表示装置と異なる点は、電流検出器14として有機EL素子駆動用トランジスタ13のソースと陰極4との間に接続され、EL電流をモニタするために用いる電流検出用シャント(shunt)抵抗20を用いる点と、電流源19としてドレインが行選択用トランジスタスイッチ17のソースと接続され、ゲートが電流検出用シャント抵抗20に接続された、データメモリ用コンデンサ18の放電用トランジスタ21(放電用薄膜トランジスタ)を用いる点とにある。符号32は有機EL素子駆動回路(TFT回路)であり、当該TFT回路32の外に有機EL素子12があって、有機EL素子駆動用トランジスタ13と直列に接続されている。
FIG. 3 shows an embodiment of the image display device of the present invention. The configuration of the image display device shown in FIG. 3 is basically the same as the configuration of the image display device shown in FIG. 2, so the description of the connection relationship of each element is omitted and the same reference numerals as in FIG. A description of the elements is also omitted. The image display device shown in FIG. 3 is different from the image display device shown in FIG. 2 in that the
次に、図3に示される有機EL素子駆動回路32の動作概要について説明する。図4は図3に示される有機EL素子駆動回路32の波形図を示す。図4の(A)はデータ電極2に印加されるデータ電圧(行毎の輝度データ)、(B)は走査電極1に印加される走査電圧(行選択信号)、(C)はデータメモリ用コンデンサ18の電圧、(D)は有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態となる閾値電圧であり、破線は(C)のデータメモリ用コンデンサ18の電圧、(E)は有機EL素子駆動用トランジスタ13のON信号、(F)は有機EL素子12の電流(EL電流)、(G)は式1で示される有機EL素子12の平均発光輝度Lである。
Next, an outline of the operation of the organic EL
図4の(B)に示されるように、時刻t0からt1において走査ドライバ(不図示)から走査電極1に走査電圧が印加されると、行選択用トランジスタスイッチ17のゲートにこの走査電圧が印加されるため、行選択用トランジスタスイッチ17がON状態(導通状態)となる。ここで図4の(A)に示されるように、時刻t0からt1においてデータドライバ(不図示)からデータ電極2にデータ電圧が印加されると、行選択用トランジスタスイッチ17はON状態であるため、行選択用トランジスタスイッチ17のドレインからソースを介してデータメモリ用コンデンサ18へ電流が流れる。この電流により、図4の(C)に示されるようにデータメモリ用コンデンサ18はその電圧が発光輝度に応じた電圧(メモリ電圧)になるように充電される。このデータメモリ用コンデンサ18の電圧が有機EL素子駆動用トランジスタ13のゲートに印加される。図4の(D)に示されるように時刻t0からt2までの間、データメモリ用コンデンサ18の電圧は閾値電圧より高いため、図4の(E)に示されるように有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態となる。有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態の場合(時刻t0からt2の間)、図4の(F)に示されるように有機EL素子12へEL電流が流れて発光することになる。発光時間Taはt2−t0となる。図4の(F)に示されるように、時刻t0からt3までがPWM周期Tpであるためデューティー比DはTa/Tpとなり、式1で示される平均発光輝度Lは図4の(G)に示されるようになる。以上の操作により、データ電圧(輝度データ)に応じたデューティー比Dで有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態となり、これにより有機EL素子12の平均発光輝度Lを制御することができる。時刻t4、t5以降については同様であるため省略する。
As shown in FIG. 4B, when a scan voltage is applied to the
一方、有機EL素子12にEL電流が流れると、電流検出用シャント抵抗20に電圧降下が生じる。この電圧降下分の電圧はデータメモリ用コンデンサ18の放電用トランジスタ21のゲートに入力されるため、EL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。図4の(D)および(E)に示されるように、データメモリ用コンデンサ18の電圧が閾値電圧以下になると有機EL素子駆動用トランジスタ13はOFF状態となる。有機EL素子12の使用環境温度の変化または有機EL素子駆動用トランジスタ13の電源配線3から供給される電源電圧の変動により、有機EL素子12の通流電流値が変化した場合、電流検出用シャント抵抗20の電圧降下が変化する。このため、放電用トランジスタ21のゲートに入力される電圧が変化し、変化したEL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。この結果、行が選択されていない時、EL電流に比例した電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させるため、データメモリ用コンデンサ18の放電時間を変化させることができ、発光時間Taを変化させることができる。従って、有機EL素子12の通流電流値Iと発光時間Taとの積を一定に保ち、所望の平均発光輝度Lを確保することができる。
On the other hand, when an EL current flows through the
以上より、本発明の実施例1によれば、ゲートが走査電極1と接続されドレインがデータ電極2と接続された行選択用トランジスタスイッチ17と、行選択用トランジスタスイッチ17のソースと接続され、データ電極2を介して供給されたデータ電圧をメモリ電圧として充電しておくデータメモリ用コンデンサ18と、有機EL素子駆動用トランジスタ13のソースと陰極4との間に接続され、EL電流をモニタするために用いる電流検出用シャント抵抗20と、ドレインが行選択用トランジスタスイッチ17のソースと接続され、ゲートが電流検出用シャント抵抗20に接続された、データメモリ用コンデンサ18の放電用トランジスタ21と、ゲートが行選択用トランジスタスイッチ17のソースと接続され、ソースが電流検出用シャント抵抗20に接続された有機EL素子駆動用トランジスタ13とを備えた有機EL素子駆動回路32により、カソードが有機EL素子駆動用トランジスタ13のドレインと接続されアノードが陽極3と接続された有機EL素子12を駆動する。有機EL素子12にEL電流が流れると、電流検出用シャント抵抗20に電圧降下が生じる。この電圧降下分の電圧はデータメモリ用コンデンサ18の放電用トランジスタ21のゲートに入力されるため、EL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。有機EL素子12の使用環境温度の変化または有機EL素子駆動用トランジスタ13の電源配線3から供給される電源電圧の変動により、有機EL素子12の通流電流値が変化した場合、電流検出用シャント抵抗20の電圧降下が変化する。このため、放電用トランジスタ21のゲートに入力される電圧が変化し、変化したEL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。この結果、行が選択されていない時、EL電流に比例した電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させるため、データメモリ用コンデンサ18の放電時間を変化させることができ、発光時間Taを変化させることができる。従って、有機EL素子12の通流電流値Iと発光時間Taとの積を一定に保ち、所望の平均発光輝度Lを確保することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the row
図5は、本発明の画像表示装置の他の実施例を示す。図5に示される画像表示装置の構成は基本的に図3に示された画像表示装置の構成と同様であるため、各要素の接続関係の説明は省略し、図3と同じ符号を付した要素に関する説明も省略する。図5に示される有機EL素子駆動回路33が図3に示された有機EL素子駆動回路32と異なる点は、以下の2点である。
FIG. 5 shows another embodiment of the image display device of the present invention. Since the configuration of the image display device shown in FIG. 5 is basically the same as the configuration of the image display device shown in FIG. 3, the description of the connection relationship of each element is omitted, and the same reference numerals as those in FIG. A description of the elements is also omitted. The organic EL
1.EL電流の検出のために、電流検出用シャント抵抗20の代わりにトランジスタ22を用いたカレントミラー回路を適用した点。
2.データメモリ用コンデンサ18と有機EL素子駆動用トランジスタ13との間に、波形整形用のヒステリシスコンパレータ24を設置した点。
1. A current mirror circuit using a
2. A
上述の1のカレントミラー回路の適用により、以下のようになる。図5に示されるように、有機EL素子駆動用トランジスタ13からトランジスタ22へ流れる電流をId1、トランジスタ22から陰極4へ流れる電流をIs1、行選択用トランジスタスイッチ17から放電用トランジスタ21へ流れる電流をId2、放電用トランジスタ21から陰極4へ流れる電流をIs2、放電用トランジスタ21のゲートへ流れる電流をIg2とすると、Is1=Is2であるため、Id2=Id1−2×Ig2となる。従って、EL電流の変化を検出することができ、EL電流に比例した電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。
The application of the above-described
上述の2のヒステリシスコンパレータ24の入力信号は、基準電圧配線5から供給されコンデンサ23に充電された基準電圧とデータメモリ用コンデンサ18の電圧との2つである。図4の(E)に示されるように、データメモリ用コンデンサ18の電圧にノイズが重畳している等のような場合、当該電圧が閾値電圧付近である時(時刻t2)に、有機EL素子駆動用トランジスタ13のON/OFF状態が不安定となりチャタリングを起こす可能性がある。さらに、有機EL素子駆動用トランジスタ13の閾値電圧の変動は、有機EL素子12の発光時間を変化させるためデューティー比に影響することとなる。ヒステリシスコンパレータ24はこれらのような現象を防止するために設置されたコンパレータである。
The above two input signals to the
次に、図5に示される有機EL素子駆動回路33の動作概要について説明する。図6は図5に示される有機EL素子駆動回路33の波形図を示す。図6の(A)はデータ電極2に印加されるデータ電圧(行毎の輝度データ)、(B)は走査電極1に印加される走査電圧(行選択信号)、(C)はデータメモリ用コンデンサ18の電圧、(D)はヒステリシスコンパレータ24がON状態となる基準DC電圧であり、破線は(C)のデータメモリ用コンデンサ18の電圧、(E)はヒステリシスコンパレータ24の出力電圧(有機EL素子駆動用トランジスタ13のON信号)、(F)は有機EL素子12の電流(EL電流)、(G)は式1で示される有機EL素子12の平均発光輝度Lである。
Next, an outline of the operation of the organic EL
図6の(B)に示されるように、時刻t0からt1において走査ドライバ(不図示)から走査電極1に走査電圧が印加されると、行選択用トランジスタスイッチ17のゲートにこの走査電圧が印加されるため、行選択用トランジスタスイッチ17がON状態(導通状態)となる。ここで図6の(A)に示されるように、時刻t0からt1においてデータドライバ(不図示)からデータ電極2にデータ電圧が印加されると、行選択用トランジスタスイッチ17はON状態であるため、行選択用トランジスタスイッチ17のドレインからソースを介してデータメモリ用コンデンサ18へ電流が流れる。この電流により、図6の(C)に示されるようにデータメモリ用コンデンサ18はその電圧が発光輝度に応じた電圧(メモリ電圧)になるように充電される。このデータメモリ用コンデンサ18の電圧がヒステリシスコンパレータ24の入力電圧の1つとなり、コンデンサ23の基準電圧と比較した後のヒステリシスコンパレータ24の出力電圧が有機EL素子駆動用トランジスタ13のゲートに印加される。図6の(D)に示されるように時刻t0からt2までの間、データメモリ用コンデンサ18の電圧は基準DC電圧より高いため、ヒステリシスコンパレータ24は図6の(E)に示されるように高い電圧を出力する。この結果、有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態となり、図6の(F)に示されるように有機EL素子12へEL電流が流れて発光することになる。発光時間Taはt2−t0となる。図6の(F)に示されるように、時刻t0からt3までがPWM周期Tpであるためデューティー比DはTa/Tpとなり、式1で示される平均発光輝度Lは図6の(G)に示されるようになる。以上の操作により、データ電圧(輝度データ)に応じたデューティー比Dで有機EL素子駆動用トランジスタ13がON状態となり、これにより有機EL素子12の平均発光輝度Lを制御することができる。時刻t4、t5以降については同様であるため省略する。図6の(D)ないし(F)に示されるように、データメモリ用コンデンサ18が放電していき、その電圧が基準電圧付近となった時(時刻t2)でも、上述のようにヒステリシスコンパレータ24により、有機EL素子駆動用トランジスタ13のON/OFF状態が不安定となることはなくチャタリングを起こすこともない。
As shown in FIG. 6B, when a scan voltage is applied to the
有機EL素子12にEL電流が流れると、上述のようにカレントミラー回路によりEL電流と比例した電流Id2がデータメモリ用コンデンサ18の放電回路に流れる。このため、EL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。図6の(D)および(E)に示されるように、データメモリ用コンデンサ18の電圧がヒステリシスコンパレータ24の基準DC電圧以下になると有機EL素子駆動用トランジスタ13はOFF状態となる。有機EL素子12の使用環境温度の変化または有機EL素子駆動用トランジスタ13の電源配線3から供給される電源電圧の変動により、有機EL素子12の通流電流値が変化した場合、カレントミラー回路に流れる電流Id1が変化する。この場合、上述のようにEL電流と比例した電流Id2がデータメモリ用コンデンサ18の放電回路に流れるため、EL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。この結果、行が選択されていない時、EL電流に比例した電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させるため、データメモリ用コンデンサ18の放電時間を変化させることができ、発光時間Taを変化させることができる。従って、有機EL素子12の通流電流値Iと発光時間Taとの積を一定に保ち、所望の平均発光輝度Lを確保することができる。
When an EL current flows through the
以上より、本発明の実施例2によれば、実施例1の回路に対してEL電流の検出のため電流検出用シャント抵抗21の代わりにトランジスタ22を用いたカレントミラー回路を適用し、データメモリ用コンデンサ18と有機EL素子駆動用トランジスタ13との間に波形整形用のヒステリシスコンパレータ24を設置する。この結果、有機EL素子12にEL電流が流れると、カレントミラー回路によりEL電流と比例した電流Id2がデータメモリ用コンデンサ18の放電回路に流れる。このため、実施例1と同様にEL電流に応じた電流でデータメモリ用コンデンサ18を放電させることができる。さらに実施例1と同様の効果に加えて、データメモリ用コンデンサ18が放電していき、その電圧が基準電圧付近となった時(時刻t2)でも、ヒステリシスコンパレータ24を設置することにより、有機EL素子駆動用トランジスタ13のON/OFF状態が不安定となることはなくチャタリングを起こすこともないという効果を得ることができる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the current mirror circuit using the
本発明の活用例として、有機ELディスプレイに代表される電流駆動型FPDにおける駆動回路への適用が挙げられる。 As an application example of the present invention, application to a drive circuit in a current drive type FPD typified by an organic EL display can be mentioned.
1,1a,1b,1c,1d 走査電極(走査配線)、 2,2a,2b,2c,2d データ電極(信号配線)、 3 陽極(電源配線)、 4 陰極、 5,6 基準電圧配線、 7 ガラス基板、 11ae,11ba、11bb,11bd,11bd,11be 駆動回路、 12,12ae,12ba、12bb,12bd,12bd,12be 有機EL素子(OLED)、 13 有機EL素子駆動用トランジスタ(OLEDドライバトランジスタ)、 14 電流検出器、 15 選択用スイッチ、 16 PWMパルス発生回路、 17 行選択用トランジスタスイッチ(信号サンプリングTFT)、 18 データメモリ用コンデンサ(信号電圧サンプリングコンデンサ)、 19 電流源、 20 電流検出用シャント抵抗、 21 放電用トランジスタ21、 22 トランジスタ、 23 コンデンサ、 24 ヒステリシスコンパレータ、 25 コンパレータ、 30,31,32,33,34 有機EL素子駆動回路(OLED駆動回路)、 51 走査ドライバ、 52 データドライバ、 53 PWM搬送波発生回路、 101 電子注入層、 102 電子輸送層、 103 発光層、 104 ホール輸送層、 105 ホール注入層。
1, 1a, 1b, 1c, 1d Scan electrode (scan wiring), 2, 2a, 2b, 2c, 2d Data electrode (signal wiring), 3 Anode (power supply wiring), 4 Cathode, 5, 6 Reference voltage wiring, 7 Glass substrate, 11ae, 11ba, 11bb, 11bd, 11bd, 11be driving circuit, 12, 12ae, 12ba, 12bb, 12bd, 12bd, 12be organic EL element (OLED), 13 organic EL element driving transistor (OLED driver transistor),
Claims (4)
画素を選択する走査電極及び画素の輝度データを供給するデータ電極と接続され、該走査電極により画素が選択された場合に該データ電極から供給された輝度データを出力するスイッチ部と、
有機EL素子を駆動する有機EL素子駆動用トランジスタと、
前記有機EL素子駆動用トランジスタと接続され、画素への通電時に画素に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記スイッチ部、前記有機EL素子駆動用トランジスタ及び前記電流検出部と接続され、前記スイッチ部から出力された輝度データと前記電流検出部により検出された電流とに基づき前記有機EL素子駆動用トランジスタの動作を制御する制御部とを備え、
前記電流検出部により画素に流れる電流値の変化が検出された場合、前記制御部は変化した電流値に基づき前記有機EL素子駆動用トランジスタの動作を制御して画素への通電時間を調整することを特徴とする画像表示装置。 An active matrix image display device having a drive circuit for driving the pixel for each pixel, the drive circuit comprising:
A switch unit that is connected to a scanning electrode that selects a pixel and a data electrode that supplies luminance data of the pixel, and that outputs luminance data supplied from the data electrode when the pixel is selected by the scanning electrode;
An organic EL element driving transistor for driving the organic EL element;
A current detection unit that is connected to the organic EL element driving transistor and detects a current flowing through the pixel when the pixel is energized;
The organic EL element driving transistor is connected to the switch unit, the organic EL element driving transistor, and the current detection unit, and based on the luminance data output from the switching unit and the current detected by the current detection unit. A control unit for controlling the operation,
When the current detection unit detects a change in the current value flowing through the pixel, the control unit controls the operation of the organic EL element driving transistor based on the changed current value to adjust the energization time to the pixel. An image display device characterized by the above.
前記スイッチ部は、ゲートが走査電極に接続されドレイン又はソースのいずれか一方がデータ電極に接続され該いずれか一方と異なる他方が前記有機EL素子駆動用トランジスタのゲートに接続された選択用薄膜トランジスタであり、
前記制御部は、前記選択用薄膜トランジスタのソースと接続され輝度データを記憶する輝度データ記憶部と、該輝度データ記憶部と並列に接続され前記電流検出部により検出された電流に応じた電流を流す電流源とを備えたことを特徴とする画像表示装置。 The image display device according to claim 1,
The switch unit is a selection thin film transistor in which a gate is connected to a scan electrode, either a drain or a source is connected to a data electrode, and the other is connected to a gate of the organic EL element driving transistor. Yes,
The control unit is connected to a source of the thin film transistor for selection and stores a luminance data storage unit that stores luminance data, and is connected in parallel with the luminance data storage unit to flow a current corresponding to the current detected by the current detection unit. An image display device comprising a current source.
The image display device according to claim 2, wherein the current detection unit is configured by a current mirror circuit, the luminance data storage unit is a capacitor, and includes a source of the selection thin film transistor and a gate of the organic EL element driving transistor. An image display device further comprising a hysteresis comparator connected therebetween.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060914 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091008 |