JP2007058040A - 有機ｅｌ発光パネルの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短絡した有機ＥＬ発光素子があっても、他の画素の有機ＥＬ発光素子に影響を与えないように駆動する。
【解決手段】 行配線６と列配線とにより各有機ＥＬ発光素子１２を発光させる有機ＥＬ表示パネル１０の駆動手段であって、接続された行配線をある期間に第１電源またはアース５０に接続し、該行配線を前記期間以外の期間に第２電源４６に接続する切替回路１８を複数備え、該切替回路に接続された行配線への第２電源からの供給電流を所定の値に制限する電流制限手段４０を備えた駆動手段。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電流駆動型フラットパネル表示装置の駆動回路に関し、特に、パッシブマトリクス駆動を行う有機ＥＬ表示パネルの駆動装置に関する。

従来、高精細で視認性に優れ、携帯端末機または産業用計測器の表示など広範囲な応用可能性を有する有機エレクトロルミネセンス表示装置（または有機発光ダイオード表示装置、以下「有機ＥＬ表示装置」という）が知られている。図３は、従来の有機ＥＬ表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。有機ＥＬ表示パネルは第１素子電極と第２素子電極に挟持された電子注入層２１１、電子輸送層２１２、有機ＥＬ発光層２１３、正孔輸送層２１４、正孔注入層２１５を有する有機ＥＬ発光素子１１２を各画素に備えている。有機ＥＬ発光素子は整流特性を有しており、第１素子電極と第２素子電極により注入された電流を可視光に変換して発光が実現する。このような有機ＥＬ表示パネルは自ら発光を行なう自発光タイプの表示装置であり、例えば液晶表示装置等の非発光型表示装置に比較して、視野角が広く、応答速度が速いという利点を有している。係る利点のため、有機ＥＬ表示パネルは、携帯電話端末装置、携帯型パーソナルコンピュータ、薄型テレビジョンのフラットパネル表示装置として開発が進められている。

このような有機ＥＬ表示パネルにおいて、各画素に所望の発光を独立して行なわせて駆動する方式（ドットマトリクス駆動方式）としては、アモルファスシリコン層やポリシリコン層等を活性層（能動層）として有するＴＦＴ素子（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）等のアクティブ駆動素子を用いるアクティブマトリクス駆動方式と、行および列に配列された多数のストライプ状電極を組み合わせて、各画素において行および列の電極により挟持される有機ＥＬ発光層を駆動するパッシブマトリクス駆動方式とがある。パッシブマトリクス方式では、アルミニウムなどの金属電極からなる所定の走査ライン（陰極配線）と透明電極からなる所定のデータライン（陽極配線）によって有機ＥＬ発光層が挟持されていて、これらの電極を単純マトリクス駆動（あるいは、デューティ駆動）することにより有機ＥＬ発光層に電流を流す。こうして、走査ラインとデータラインとによってアドレス指定される画素を所望の輝度によって発光させる。この従来の駆動方法の例は、例えば特許文献１に開示されている。

図４は、有機ＥＬ発光素子の電流電圧特性を示す特性図であり、図５は、従来のパッシブマトリクス駆動による有機ＥＬ表示パネル１１０に駆動回路を接続した有機ＥＬ表示装置１００の構成を示すブロック図である。図４に示すように、有機ＥＬ発光素子は、ダイオードのような整流特性を示す。このため、有機ＥＬ発光素子１１２は、図５においては、有機ＥＬ発光素子の整流特性を表現するダイオード１１４と、電極間に生じる寄生容量を表現するキャパシタ１１６とを並列させた記号で表現している。陽極（列配線）１０４、陰極（行配線）１０６は、格子状に配列され、各電極の交点に対応するように有機ＥＬ発光素子１１２が設けられている。陰極１０６は、走査ラインとも呼ばれ、陰極１０６に接続された駆動部１４０は走査ドライバとも呼ばれる。陽極１０４は、データラインとも呼ばれ、陽極１０４に接続された駆動部１２０はデータドライバとも呼ばれる。

走査ドライバ１４０には、各行配線１０６に接続されるスイッチ１４８が備えられている。このスイッチ１４８は、接続された行配線を、正電圧の電源（正電源）につながる電源ライン１４６に接続するか、ＬＯＷ電圧にされているライン１５０に接続するかを切り替えるために用いられる。走査ドライバ１４０は、ある期間（選択期間）に、走査ライン１０６を一つ選択し、その走査ラインをライン１５０に接続してＬＯＷ電位にする。通常のパッシブマトリクス駆動においては、ライン１５０がアースに接続されており、ＬＯＷ電位はアース電位となる。そして、その選択期間には、他の走査ラインはＨＩ電位にする。

データドライバ１２０は、選択された走査ラインに接続された各有機ＥＬ発光素子に電流を供給する出力段回路１２８を有している。出力段回路１２８には、電流源回路１３０が備えられている。出力段回路１２８は、スイッチ１３４により、各列配線１０４が、電流源回路１３０の出力に接続されるか、アース電位にされたライン１３６に接続されるかをデータに応じて切り替える。パルス幅変調を採用する従来例において、選択期間のうち列配線１０４が電流源回路１３０の出力に接続される期間には、電流源回路１３０が、走査ライン１０６のＬＯＷ電位との間で、有機ＥＬ発光素子１１２を発光させる発光電流を出力する。また、選択期間のうちスイッチ１３４がライン１３６側に切り替えられる期間においては、有機ＥＬ発光素子１１２の二つの素子電極の電位は等電位となり、発光電流が流れない。スイッチ１３４の動作により、パルス幅が変調され、例えば、パルス幅変調による輝度変調が可能になる。また、走査ライン１０６のＨＩ電位は、電流源回路１３０の出力電圧との間で、選択されていない行の有機ＥＬ発光素子１１２に発光電流が流れないように選択される。典型的には、走査ライン１０６のＨＩ電位は、電源ライン１４６の電圧と同じ電圧とされたり、あるいは、有機ＥＬ発光素子１１２に逆バイアス電圧が印加されるような電圧とされる。

選択期間が終了すると、走査ドライバ１４０は、選択する行を次の行に切り替え、それまで選択された行の走査ラインをＨＩ電位にして、新しく選択された行の走査ラインをＬＯＷ電位にする。それに応じて、データドライバ１２０が新しく選択された行において表示するための表示電流を出力する。このように、選択する行を順次切り替えてゆくことにより、最終的に画面全体の表示を行う。

図６は、従来のスイッチ１３４の構成を示す回路図である。スイッチ１３４は、正電源につながる電源ライン１４６にトランジスタＱ₁のソースが接続され、トランジスタＱ₁のドレインがトランジスタＱ₂のソースに接続され、そして、トランジスタＱ₂のドレインがアースにつながるライン１５０に接続されるように構成される。トランジスタＱ₁およびＱ₂のゲートには、ゲート電圧信号が入力されるライン１５２が接続され、このライン１５２の電位を正電源およびアースとの間で保持するためのキャパシタＣ₁およびＣ₂が接続されている。行配線への出力は、トランジスタＱ₁のドレインおよびトランジスタＱ₂のソースに接続されたラインから取り出される。トランジスタＱ₁とトランジスタＱ₂とは相補的に動作するように、例えば、トランジスタＱ₁がＮ型ＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＱ₂がＰ型ＭＯＳトランジスタとなるように構成される。この場合、ライン１５２に入力されるゲート電圧信号は、選択期間にのみＨＩ電位となり、他の期間にはＬＯＷ（アース）電位となるパルス信号とされる。これにより、選択期間中には、トランジスタＱ₁が開いてトランジスタＱ₂が閉じることにより、出力端子と正電源との間を絶縁し、出力端子とアースとの間を導通させる。また、選択期間以外の期間中には、トランジスタＱ₁が閉じてトランジスタＱ₂が開くことにより、出力端子と正電源との間を導通させ、出力端子とアースとの間を絶縁する。
特開平１１−３１１９７８号公報

有機ＥＬ表示装置は非常に多くの有機ＥＬ発光素子から構成されている。したがって、長期間に渡って表示装置を使用し続けている場合、表示装置内の数個の素子が劣化し短絡等の不良が発生する場合がある。

表示装置内にこのような不良素子が生じた場合の影響を、図７を用いて説明する。図７は、ある列に接続された複数の有機ＥＬ発光素子１１２Ａ、１１２Ｘ、１１２Ｂの電気的な接続および動作を示す回路図である。有機ＥＬ発光素子１１２Ｘは、不良となって短絡状態になっており、有機ＥＬ発光素子１１２Ａおよび１１２Ｂは正常なものである。この場合、以下のような問題が発生し周辺の有機ＥＬ発光素子に悪影響を及ぼす。有機ＥＬ発光素子１１２Ｘの走査ラインが非選択状態のときは、この走査ラインは、正電源につながる電源ライン１４６に接続されてＨＩ電位になっている。このとき、走査ドライバ１４０の正電源から短絡している有機ＥＬ発光素子１１２Ｘを介して、選択された走査ライン上の有機ＥＬ発光素子１１２Ａに過大な電流Ｉ_Xが流れ込む。このため有機ＥＬ発光素子１１２Ａに流れる電流がデータドライバ１２０による電流に電流Ｉ_Xが加わることとなる。有機ＥＬ発光素子１１２Ｂの行が選択される期間中には、同じことがこの行でも起こる。このため、不良の有機ＥＬ発光素子１１２Ｘと同じ列上にある他の有機ＥＬ発光素子１１２Ａ、１１２Ｂが輝度データに関わりなく高輝度で発光してしまう。つまり、たった一つの画素の短絡不良がその列全体の不良となり、ひいては、表示装置全体の不良につながってしまう。またこの列の各有機ＥＬ発光素子には常に過大な電流が流れ続けるため、発熱が大きくなり周辺の有機ＥＬ発光素子の劣化が進むといった悪影響を生じる。

本発明は、上記問題点の少なくともいずれかを解決する駆動手段を提供することを課題とする。

本発明は、駆動手段において正電源等の電源（第２電源）から行配線への電流を制限することにより、上記課題を解決する。すなわち、本発明においては、有機ＥＬ表示パネルの行配線をある期間にわたり第１電源またはアースに接続し、行配線を期間以外の期間にわたり第２電源に接続する複数の切替回路と、切替回路に接続された行配線への第２電源からの供給電流を所定の値に制限する電流制限手段とを備えてなる駆動手段が提供される。

上記構成により、過大な電流が不良となった有機ＥＬ発光素子に流れることが防止でき、上記問題点が解決される。

本発明においては、切替回路は、行配線を第２電源に接続するための三端子素子を有しており、電流制限手段は、三端子素子を通過する電流に応じて三端子素子の電流制御端子を制御することにより所定の値に制限することが好適である。また、この場合、電流制限手段は、三端子素子を通過する電流に応じた電流を生成するカレントミラー回路を備え、カレントミラー回路が生成した電流に応じて三端子素子の電流制御端子の電圧を制御するものとすることがさらに好適である。

本発明により、有機ＥＬ発光素子に不良画素が生じても、その列の正常な画素に影響を与えず、表示装置全体の不良につながりにくい駆動手段が実現される。

以下、図面を用いて本発明の構成について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の駆動手段の回路構成を示す回路図である。本実施形態の駆動手段は、有機ＥＬ表示パネル１０に接続可能な走査ドライバ２０として実施され得る。この走査ドライバ２０は、プルアップ側のトランジスタＱ_lに供給電流を制限するための回路４０を具備している。トランジスタＱ_lはＰ型ＦＥＴであり、トランジスタＱ₂はＮ型ＦＥＴである。

図１に示した本実施形態の駆動手段において、走査ドライバ２０には、供給電流を制限するための回路４０が備えられている。回路４０には、トランジスタＱ₅、Ｑ₆、Ｑ₇、抵抗Ｒ、キャパシタＣ₃が含まれている。トランジスタＱ₃およびＱ₅はＮ型ＦＥＴであり、トランジスタＱ₅〜Ｑ₅はＰ型ＦＥＴである。トランジスタＱ₅およびＱ₆は所謂カレントミラー回路を構成している。このカレントミラー回路は、トランジスタＱ₅のソース・ドレイン間に流れる電流と等しい電流がトランジスタＱ₆のソース・ドレイン間に流れるように動作する。したがって、このカレントミラー回路は、トランジスタＱ₅を通じて流れる電流等しい電流をライン４２からアースに向かって流す働きをする。抵抗ＲおよびキャパシタＣ₃は、インピーダンス成分として電流を電位差に変換する作用を有する。この電位差は、正電源につながるライン４６の電位とライン４２との電位差である。このライン４２には、トランジスタＱ₇のゲートが接続される。

キャパシタＱ₁およびＱ₂は、行配線６をアースに接続するか正電源（第２電源）に接続するかを切り替える切替回路１８として動作する。三端子素子であるトランジスタＱ₁のゲート（電流制御端子）に接続されるライン２４Ａは、トランジスタＱ₃のドレインに接続され、トランジスタＱ₃のソースはトランジスタＱ₁およびＱ₂に対するゲート電圧信号が入力される端子５２に接続される。同様に、トランジスタＱ₂のゲートに接続されるライン２４Ｂは、トランジスタＱ₄のドレインに接続され、トランジスタＱ₄のソースは、ゲート電圧信号が入力される端子５２に接続される。トランジスタＱ₃およびＱ₄のゲートは、ゲート入力ＯＮ/ＯＦＦ信号が入力される端子５４に接続される。キャパシタＣ₁およびＣ₂は、それぞれ、ライン２４Ａおよび２４Ｂの電位を正電源およびアースに対して保持する作用を有する。

図２は、この動作を入力波形や各部の電位により示す波形図である。図２（ａ）は、端子５２に入力されるゲート電圧信号の波形Ｗ₅₂を表しており、図２（ｂ）は、端子５４に入力されるゲート入力ＯＮ/ＯＦＦ信号の波形Ｗ₅₄を表している。これらの信号は、ともに、ＬＯＷ電位はアース電位である。ゲート電圧信号の波形Ｗ₅₂のＬＯＷ電位は、トランジスタＱ₁をＯＮにし、トランジスタＱ₂をＯＦＦにする電圧である。接続された行配線６がアース電位にされ、有機ＥＬ発光素子１２が駆動される選択期間は、ゲート入力ＯＮ/ＯＦＦ信号およびゲート電圧信号がともにＨＩ電位となる期間である。ゲート入力ＯＮ/ＯＦＦ信号波形Ｗ₅₄のＨＩ電位は、トランジスタＱ₃およびＱ₄がＯＮになるのに十分な電位に選ばれ、ゲート電圧信号波形Ｗ₅₂のＨＩ電位は、トランジスタＱ₁をＯＦＦにし、トランジスタＱ₂をＯＮにするのに十分な電位とされる。

図２（ａ）および（ｂ）に示したように、ゲート入力ＯＮ/ＯＦＦ信号波形Ｗ₅₄がＨＩ電位である間に、ゲート電圧信号波形Ｗ₅₂はＬＯＷ電位にされる。これにより、トランジスタＱ₃およびＱ₄がＯＮである間に、ゲート入力ＯＮ/ＯＦＦ信号波形Ｗ₅₄のＬＯＷ電位がライン２４Ａおよびライン２４Ｂに伝達される。図２（ｃ）はライン２４Ｂの電位波形Ｗ_24Bを示す波形図である。ライン２４Ｂの電位波形Ｗ_24Bが若干の遅れを示すのは、キャパシタＣ₂の充電動作によるものである。

ライン２４Ａの電位波形Ｗ_24Aは、ライン２４Ｂの電位波形Ｗ_24BがＬＯＷ電位にされると同様にも同様にＬＯＷ電位にされる（図２（ｅ））。これにより、トランジスタＱ₁はＯＦＦになり、トランジスタＱ₂がＯＮになる。そして、有機ＥＬ発光素子１２の発光に必要な電流がデータドライバ（図示しない）によって流されて、有機ＥＬ発光素子素子１２が発光する。有機ＥＬ発光素子１２素子が短絡等の不良であるときには、発光しない場合もあり得る。

ここで、ライン２４Ａの電位波形Ｗ_24Aおよびライン２４Ｂの電位波形Ｗ_24BがＬＯＷ電位になると、トランジスタＱ₁がＯＮになり、トランジスタＱ₂がＯＦＦになって、正電源につながるライン４６からの電圧が行配線６に出力される。このとき、有機ＥＬ発光素子１２が正常であれば、有機ＥＬ発光素子１２に印加される電圧は閾値以下または逆バイアスの電圧となるため、トランジスタＱ₁およびＱ₅にはほとんど電流は流れない。従って、カレントミラー回路の一部となっているトランジスタＱ₆を通じて流れる電流はほとんどなく、図２（ｄ）のように、ライン４２の電位は、波形Ｗ₄₂のようになる。つまり、ライン４２の電圧は、ライン４６の電位とほぼ同じままとなり、トランジスタＱ₇もＯＦＦとなる。このとき、ライン２４Ａの電位波形Ｗ_24Aは、ライン２４Ｂの電位波形Ｗ_24Bとほぼ同じ波形となる。

しかし、有機ＥＬ発光素子１２が短絡等により不良であるときには、有機ＥＬ発光素子１２を通じて過大な電流が流れる。したがって、カレントミラー回路の一部となっているトランジスタＱ₆を通じて電流が流れて、ライン４６の電位は抵抗ＲとキャパシタＣ₃によるインピーダンス分だけライン４６の電位から低下した電位になる。このときには、トランジスタＱ₇は、ゲートが低い電圧になりＯＮになる。従って、ライン２４Ａの波形は、図２（ｅ）の波形Ｗ_24A#NGのように、再び高い電圧に戻る。この時の過渡特性は、キャパシタＣ₁の容量とトランジスタＱ₇が流す電流値によって定まる。こうして、トランジスタＱ₁のゲート電圧が高くなり、トランジスタＱ₁がＯＦＦになるために、トランジスタＱ₁に流れる電流が制限される。なお、このとき、トランジスタＱ₂はライン２４ＢによってＯＦＦのままとされているので、行配線６がアース電位となることはない。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形、変更および組合わせが可能である。例えば、ライン５０の接続先はアースとしたが、必ずしもアースとせず、有機ＥＬ発光素子１２を発光させることができる他の電源（第１電源）とすることができる。また、本実施の形態の駆動手段では、電流制限手段を三端子素子であるトランジスタＱ₁のゲート電圧の調整により行っているが、他の電流制限手段を用いることも可能である。

本発明における実施形態の駆動手段の回路構成を示す回路図である。 この動作を入力波形や各部の電位により示す波形図である。 従来の有機ＥＬ表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。 有機ＥＬ発光素子の電流電圧特性を示す特性図である。 従来のパッシブマトリクス駆動による有機ＥＬ表示パネルに駆動回路を接続した有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。 従来のスイッチ１３４の構成を示す回路図である。 ある列に接続された複数の有機ＥＬ発光素子の電気的な接続および動作を示す回路図である。

符号の説明

６ 行配線
１０ 有機ＥＬ表示パネル
１２ 有機ＥＬ発光素子
１８ 切替回路
２０ 走査ドライバ
４０ 供給制限回路
４２ ライン
４６ ライン
２４Ａ、２４Ｂ ライン
５２、５４ 端子
Ｗ₅₄ ゲート入力ＯＮ/ＯＦＦ信号波形
Ｗ₅₂ ゲート電圧信号波形
Ｗ_24B ライン２４Ｂの電位波形
Ｗ₄₂ ライン４２の波形
Ｗ_24A#NG 波形
Ｃ₁〜Ｃ₃ キャパシタ
Ｑ₁〜Ｑ₇ トランジスタ
Ｒ 抵抗
１０６ 行配線
１１２ 有機ＥＬ発光素子
１２０ データドライバ
１２８ 出力段回路
１３０ 電流源回路
１３４ スイッチ
１４０ 走査ドライバ
１４８ スイッチ
１４６ 電源ライン
１３６、１５０、１５２、ライン

Claims (3)

1. 有機ＥＬ表示パネルの行配線をある期間にわたり第１電源またはアースに接続し、該行配線を前記期間以外の期間にわたり第２電源に接続する複数の切替回路と、
   該切替回路に接続された行配線への前記第２電源からの供給電流を所定の値に制限する電流制限手段と
   を備えてなる駆動手段。
2. 前記切替回路は、行配線を前記第２電源に接続するための三端子素子を有しており、
   前記電流制限手段は、前記三端子素子を通過する電流に応じて前記三端子素子の電流制御端子を制御することにより前記所定の値に制限する、請求項１に記載の駆動手段。
3. 前記電流制限手段は、前記三端子素子を通過する電流に応じた電流を生成するカレントミラー回路を備え、該カレントミラー回路が生成した電流に応じて前記三端子素子の電流制御端子の電圧を制御するものである、請求項２に記載の駆動手段。
   

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