JP2006139405A - 定電流駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電界効果トランジスタに特性のバラツキがあっても定電流Ｉの値にバラツキがないようにすると共に消費電力を改善することを目的とする。
【解決手段】 リファレンス側及びミラー側より成る複数のカレントミラー回路と、この複数のカレントミラー回路の夫々のミラー側に設けた電流保持用容量２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、この複数のカレントミラー回路を一定の周期で順次選択する順次選択手段２３，２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、この複数のカレントミラー回路の夫々のリファレンス側及びミラー側とを接続する第１のスイッチ手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、この複数のカレントミラー回路の選択の周期に合わせてミラー側の電流が一定になるように定電流発生部５，７，８のリファレンス電圧を切り換えるリファレンス電圧切換手段２３，２５，２６と、この定電流発生部５，７，８をこの選択の周期に合わせて、この複数のカレントミラー回路のリファレンス側に接続する第２のスイッチ手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃとを有するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は有機エレクトロルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子と称する）や発光ダイオード（以下ＬＥＤと称する）等の電流駆動素子をマトリックス状に配置した表示装置を駆動するのに適用して好適な定電流駆動装置に関する。
従来、有機ＥＬ素子やＬＥＤ等の電流駆動素子１を図４に示す如くマトリックス状に配置した表示装置が提案されている。図４例は説明を簡単にするためこの電流駆動素子１をマトリックス状に３×３個としたものが記載されているが、実際にはマトリックス状に例えば５００×５００個の画像表示装置が実現されている。
図４に示す如き、電流駆動素子１をマトリックス状に配置した表示装置を駆動するのに線順次駆動が行なわれている。この場合、この電流駆動素子１の駆動源には一般的に電流源２ａ，２ｂ，２ｃが用いられている。
この図４に示す如き、電流駆動素子１をマトリックス状に配置した表示装置において、画像を表示するのには、接続スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃで横のラインを順次選択し、縦の各ラインに画像の輝度に応じた電流を流せば良い。この場合、線順次であるので縦の各ラインの電流は、横のラインと同期して一斉に流す必要がある。
この画像の輝度に応じた電流を流すのに、電流源２ａ，２ｂ，２ｃを夫々定電流とし、画像の輝度に応じたパルス幅変調信号（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））により接続スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃをオン・オフする。即ち、画像の輝度に応じて接続スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃを横のラインが接続スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃにより選ばれている時間内でオン−オフすれば良い。明るくしたいときには、オン時間を長く、暗くしたいときにはオン時間を短くする。
従来、この電流源２ａ，２ｂ，２ｃに使用される定電流回路として図５に示す如きものが提案されている。この図５につき説明するに、５は定電流発生部を構成する演算増幅回路を示し、この演算増幅回路５の非反転入力端子＋を定電流Ｉの値を決定するリファレンス電圧Ｖｒｅｆを得る電池６を介して接地し、この演算増幅回路５の反転入力端子−を抵抗器７を介して接地する。
また、この演算増幅回路５の出力端子をｎ形の電界効果トランジスタ８のゲートに接続し、この電界効果トランジスタ８のソースを演算増幅回路５の反転入力端子−に接続し、この電界効果トランジスタ８のドレインをカレントミラー回路のリファレンス側を構成するダイオード接続したｐ形の電界効果トランジスタ９のドレインとゲートとの接続点に接続し、この電界効果トランジスタ９のソースを正の直流電圧が供給される電源端子１０に接続する。
この電界効果トランジスタ９のゲートをカレントミラー回路のミラー側を構成するｐ形の電界効果トランジスタ１１のゲートに接続し、この電界効果トランジスタ１１のソースを電源端子１０に接続し、この電界効果トランジスタ１１のドレインを例えば接続スイッチ４ａに接続する如くする。
この定電流発生部の電界効果トランジスタ８のドレイン−ソース間に流れる電流Ｉは
Ｉ＝Ｖｒｅｆ÷Ｒ
となり一定の電流値となる。ここで、Ｖｒｅｆは電池６によるリファレンス電圧、Ｒは抵抗器７の抵抗値である。
この定電流Ｉは、電界効果トランジスタ９から供給され、この電界効果トランジスタ９とカレントミラー回路を構成するミラー側の電界効果トランジスタ１１にもこの定電流Ｉが流れ、この定電流Ｉが例えば接続スイッチ４ａを介して表示装置を構成する電流駆動素子１に供給される。
斯る図５に示す如き定電流回路を図４に示す如き表示装置の電流源２ａ，２ｂ，２ｃとして使用したときには、この図５に示す如き定電流回路を例えば５００個も必要とし回路規模が大きくなると共に消費電力が大きくなる不都合がある。
そこで定電流発生部の演算増幅回路５、電池６及び抵抗器７を全カレントミラー回路に共通とするようにした図６に示す如き電流駆動素子１をマトリックス状に配した定電流駆動装置が提案されている。この図６につき説明するにこの図６において、図５に対応する部分には同一符号を付して、その詳細説明は省略する。
この図６においては定電流発生部を構成する演算増幅回路５の非反転入力端子＋を定電流Ｉの値を決定するリファレンス電圧Ｖｒｅｆを得る電池６を介して接地し、この演算増幅回路５の反転入力端子−を抵抗器７を介して接地する。
また、この演算増幅回路５の出力端子を全カレントミラー回路に応じた数、例えば５００個、図６では３個のｎ形の電界効果トランジスタ８ａ，８ｂ及び８ｃの夫々のゲートに接続し、この電界効果トランジスタ８ａ，８ｂ及び８ｃの夫々のソースを演算増幅回路５の反転入力端子−に接続する。
また、この電界効果トランジスタ８ａ，８ｂ及び８ｃの夫々のドレインを夫々カレントミラー回路のリファレンス側を構成するダイオード接続したｐ形の電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のゲートとドレインとの接続点に接続し、この電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のソースを正の直流電圧が供給される電源端子１０に接続する。
この電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のゲートを夫々カレントミラー回路のミラー側を構成するｐ形の電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの夫々のゲートに夫々接続し、この電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの夫々のソースを電源端子１０に接続し、この電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの夫々のドレインを夫々例えば接続スイッチ４ａ，４ｂ及び４ｃに接続する如くする。
この定電流発生部の電界効果トランジスタ８ａ，８ｂ及び８ｃの夫々のドレイン−ソース間に流れる電流Ｉは
Ｉ＝Ｖｒｅｆ÷nＲ (nは並列に接続されるカレントミラーの数)
となり一定の電流値となる。
この定電流Ｉは、夫々電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃから夫々供給され、この電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃと夫々カレントミラー回路を構成するミラー側の夫々の電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃにも、この定電流Ｉが流れ、この定電流Ｉが例えば接続スイッチ４ａ，４ｂ及び４ｃを介して表示装置を構成する電流駆動素子１に供給される。
従来、電流駆動素子をマトリックス状に配した表示装置の定電流駆動装置として特許文献１に開示されたものも提案されている。
特開平１１−３３８５６１号公報
然しながら、図６に示す如き、電界効果トランジスタ８ａ，８ｂ，８ｃ，９ａ，９ｂ，９ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃには特性のバラツキがあり、この電界効果トランジスタの特性のバラツキにより夫々の定電流Ｉの値にバラツキを生じる不都合があると共に複数例えば５００個のカレントミラー回路においては、常にリファレンス側とミラー側とに同じ電流が流れるので消費電力が大となる不都合がある。
本発明は、斯る点に鑑み、電界効果トランジスタに特性のバラツキがあっても定電流Ｉの値にバラツキがないようにすると共に消費電力を改善することを目的とする。
本発明定電流駆動装置は、リファレンス側及びミラー側より成る複数のカレントミラー回路と、この複数のカレントミラー回路の夫々のミラー側に設けた電流保持用容量と、この複数のカレントミラー回路を一定の周期で順次選択する順次選択手段と、この複数のカレントミラー回路の夫々のリファレンス側及びミラー側とを接続する第１のスイッチ手段と、この複数のカレントミラー回路の選択の周期に合わせてミラー側の電流が一定になるように定電流発生部のリファレンス電圧を切り換えるリファレンス電圧切換手段と、この定電流発生部をこの選択の周期に合わせて、この複数のカレントミラー回路のリファレンス側に接続する第２のスイッチ手段とを有するものである。
本発明によれば、複数のカレントミラー回路の選択の周期に合わせてミラー側の電流が一定になるように定電流発生部のリファレンス電圧を切り換えるようにしているので例えば使用する電界効果トランジスタの特性にバラツキがあっても定電流Ｉの値のバラツキをなくすことができる。
また本発明によれば、複数のカレントミラー回路のうちの選択されたカレントミラー回路以外のカレントミラー回路は電流保持用容量によりミラー側にのみ定電流Ｉを流すようにしているので、消費電力が略々半分に改善される。
以下、図１、図２及び図３を参照して本発明定電流駆動装置を実施するための最良の形態の例につき説明する。この図１、図２において、図６に対応する部分には同一符号を付して示す。
本例においては、図１に示す如く、定電流発生部を構成する演算増幅回路５の反転入力端子−を抵抗器７を介して接地する。この演算増幅回路５の出力端子をｎ形の電界効果トランジスタ８のゲートに接続し、この電界効果トランジスタ８のソースを演算増幅回路５の反転入力端子−に接続する。
また、本例においては、この定電流発生部を構成する電界効果トランジスタ８のドレインを夫々接続スイッチを構成するｐ形の電界効果トランジスタ２０ａ，２０ｂ及び２０ｃの夫々のドレインに接続し、この接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ａ，２０ｂ及び２０ｃの夫々のソースを夫々カレントミラー回路のリファレンス側を構成するｐ形の電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のドレインに接続し、この電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のソースを正の直流電圧が供給される電源端子１０に接続する。
この電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のゲートを夫々カレントミラー回路のミラー側を構成するｐ形の電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの夫々のゲートに夫々接続し、この電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの夫々のソースを電源端子１０に接続し、この電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの夫々のドレインを夫々例えば接続スイッチ４ａ，４ｂ及び４ｃに接続する如くする。
本例においては、電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のゲートと電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの夫々のゲートとの夫々の接続点を夫々ミラー側の電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃの電流を保持するためのゲート電圧を保持する電流保持用容量２１ａ，２１ｂ及び２１ｃを介して電源端子１０に接続する。
また本例においては、電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のドレインを夫々接続スイッチを構成するｐ形の電界効果トランジスタ２２ａ，２２ｂ及び２２ｃの夫々のドレインに接続し、この電界効果トランジスタ２２ａ，２２ｂ及び２２ｃの夫々のソースを電界効果トランジスタ９ａ，９ｂ及び９ｃの夫々のゲートに夫々接続する。
また、図１において、２３はマイクロコンピュータ等より構成されたカレントミラー回路を順次選択すると共に予め設定されたリファレンス電圧を順次読み出すカレントミラー回路選択及びリファレンス電圧読み出し回路を示し、このカレントミラー回路選択及びリファレンス電圧読み出し回路２３が発生する図３Ａに示す如きクロック信号をシフトレジスタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃに供給すると共にこのクロック信号に同期して選択パルスを図３Ｂ，Ｃ及びＤに示す如く順次、シフトレジスタ２４ａ，２４ｂ及び２４ｃに供給し、このシフトレジスタ２４ａ，２４ｂ及び２４ｃを所定周期毎に選択する如くする。
このシフトレジスタ２４ａを接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ａ及び２２ａの夫々のゲートに接続し、このシフトレジスタ２４ａに選択パルスが供給されたときに、この電界効果トランジスタ２０ａ及び２２ａがオンとなる如くし、またシフトレジスタ２４ｂを接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ｂ及び２２ｂの夫々のゲートに接続し、このシフトレジスタ２４ｂに選択パルスが供給されたときに、この電界効果トランジスタ２０ｂ及び２２ｂがオンとなる如くし、またシフトレジスタ２４ｃを接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ｃ及び２２ｃの夫々のゲートに接続し、このシフトレジスタ２４ｃに選択パルスが供給されたときに、この電界効果トランジスタ２０ｃ及び２２ｃがオンとなる如くする。
従って、接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ａ及び２２ａと２０ｂ及び２２ｂと２０ｃ及び２２ｃとがクロック信号により順次シフトする選択パルスにより順次オンされるので、同時にオンすることはない。
例えば、選択パルスがシフトレジスタ２４ａに供給されたときは図２に示す如く、電界効果トランジスタ２０ａ及び２２ａがオンし、電界効果トランジスタ２０ｂ及び２２ｂと２０ｃ及び２２ｃとはオフしている状態である。
図１において、２５は、この複数のカレントミラー回路の夫々のミラー側の電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ及び１１ｃに流れる定電流Ｉの値が図３Ｇに示す如く一定になる様に、夫々のカレントミラー回路を構成する電界効果トランジスタの特性のバラツキに対応し、予め演算増幅回路５の非反転入力端子＋に供給する図３Ｆに示す如きリファレンス電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを夫々測定して、所定アドレスに記憶したＲＯＭ等より成る記憶装置を示す。
この記憶装置２５は、カレントミラー回路選択及びリファレンス電圧読み出し回路２３よりのカレントミラー回路のミラー側の電界効果トランジスタに一定の定電流Ｉを流す予め定めたリファレンス電圧を図３Ｅに示す如き読み出しアドレスで読み出す如くする。
この記憶装置２５より読み出されたデジタルのリファレンス電圧をデジタル−アナログ変換回路２６に供給し、このデジタル−アナログ変換回路２６の出力側に得られる図３Ｆに示す如きリファレンス電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃをカレントミラー回路の選択に同期して演算増幅回路５の非反転入力端子＋に供給する如くする。
本例は上述の如く構成されているので、例えば第１番目のシフトレジスタ２４ａが選択パルスにより選択されたときは、図２に示す如く接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ａ及び２２ａがオンし、接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ｂ及び２２ｂと２０ｃ及び２２ｃとはオフ状態である。
この接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ａ及び２２ａがオンしているカレントミラー回路はリファレンス側の電界効果トランジスタ９ａが定電流発生部の電界効果トランジスタ８に接続され、ミラー側の電界効果トランジスタ１１ａに定電流Ｉが流れる。
この場合、本例においては、カレントミラー回路選択及びリファレンス電圧読み出し回路よりの読み出し信号により、記憶装置２５から第１番目のカレントミラー回路のリファレンス電圧Ｖａが読み出され、このリファレンス電圧Ｖａが演算増幅回路５の非反転入力端子＋に供給され、電界効果トランジスタ９ａ及び１１ａの特性のバラツキを考慮して定電流Ｉが流れる。
このときは、電流保持用容量２１ａに電流が流れ、この電流保持用容量２１ａにミラー側の電界効果トランジスタ１１ａに定電流を流し続けるためのゲート電圧を保持する電荷が充電される。
第２及び第３番目のシフトレジスタ２４ｂ及び２４ｃが選択パルスにより選択されたときも上述同様に動作する。
この接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ｂ及び２２ｂと２０ｃ及び２２ｃとがオフとなっているカレントミラー回路はリファレンス側の電界効果トランジスタ９ｂ，９ｃの電流は「０」である。ミラー側の電界効果トランジスタ１１ｂ，１１ｃの電流は一番最初だけ「０」であるが、選択パルスにより選択された後は、電流保持用容量２１ｂ，２１ｃに保持された電荷により定電流Ｉを流し続けることができる。
一方、電流保持用容量２１ａ，２１ｂ，２１ｃに蓄積した電荷は時間が経過すると放電するので適当な周期で充電する必要があるが、接続スイッチを構成する電界効果トランジスタ２０ａ及び２２ａと２０ｂ及び２２ｂと２０ｃ及び２２ｃとが周期的にオンすることで解決している。
また、第２番目及び第３番目のシフトレジスタ２４ｂ及び２４ｃが選択パルスにより選択されたときは、カレントミラー回路選択及びリファレンス電圧読み出し回路２３よりの読み出し信号により記憶装置２５に記憶した第２及び第３番目のカレントミラー回路の電界効果トランジスタ９ｂ，１１ｂ及び９ｃ，１１ｃの特性のバラツキを考慮した一定の定電流Ｉを流すリファレンス電圧Ｖｂ及びＶｃを読み出し、これを演算増幅回路５の非反転入力端子＋に供給しているので、ミラー側の電界効果トランジスタ１１ｂ及び１１ｃに一定の定電流Ｉを流すことができる。
本例によれば、複数のカレントミラー回路の選択の周期に合わせてミラー側電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの電流が一定になるように定電流発生部のリファレンス電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを切り換えるようにしているので電界効果トランジスタの特性にバラツキがあっても定電流Ｉの値のバラツキをなくすことができる。
また本例によれば、複数のカレントミラー回路のうちの選択されたカレントミラー回路以外のカレントミラー回路は電流保持用容量２１ａ，２１ｂ，２１ｃによりミラー側の電界効果トランジスタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃにのみ定電流Ｉを流すようにしているので、消費電力が略々半分に改善される。
尚、上述例は、電界効果トランジスタを使用してカレントミラー回路を構成した例につき述べたが、この電界効果トランジスタの代わりにトランジスタを使用しても良いことは勿論である。
また、本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。
本発明定電流駆動装置を実施するための最良の形態の例を示す構成図である。 図１の説明に供する構成図である。 図１の説明に供する線図である。 電流駆動素子をマトリックス状に配した表示装置の例を示す構成図である。 定電流回路の例を示す構成図である。 定電流駆動装置の例を示す構成図である。
符号の説明
５‥‥演算増幅回路、７‥‥抵抗器、８，９ａ，９ｂ，９ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ‥‥電界効果トランジスタ、１０‥‥電源端子、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ‥‥電流保持用容量、２３‥‥カレントミラー回路選択及びリファレンス電圧読み出し回路、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ‥‥シフトレジスタ、２５‥‥記憶装置、２６‥‥デジタル−アナログ変換回路

Claims (2)

  1. リファレンス側及びミラー側より成る複数のカレントミラー回路と、
    前記複数のカレントミラー回路の夫々のミラー側に設けた電流保持用容量と、
    前記複数のカレントミラー回路を一定の周期で順次選択する順次選択手段と、
    前記複数のカレントミラー回路の夫々のリファレンス側及びミラー側とを接続する第１のスイッチ手段と、前記複数のカレントミラー回路の選択の周期に合わせてミラー側の電流が一定になるように定電流発生部のリファレンス電圧を切り換えるリファレンス電圧切換手段と、
    前記定電流発生部を前記選択の周期に合わせて、前記複数のカレントミラー回路のリファレンス側に接続する第２のスイッチ手段とを有することを特徴とする定電流駆動装置。
  2. 請求項１記載の定電流駆動装置において、前記電流保持用容量は前記カレントミラー回路が選択されているときに充電するようにしたことを特徴とする定電流駆動装置。
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