JP2014145851A - 発光装置およびその電源立ち上げ方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電源スイッチを入れた後、電源電圧を立ち上げる過程で、有機EL素子を駆動するトランジスタに大きな電圧がかかりトランジスタが破壊される。
【解決手段】 第1電源電圧(Voled)と第2電源電圧(Vocom)の間に直列接続された駆動トランジスタ(M1)と発光素子(EL)を含み、駆動トランジスタと発光素子の接続点(Va)に発光素子の発光閾値以下の電圧を設定した後に、第1の電源電圧と第2の電源電圧を、発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させることを特徴とする発光装置。
【選択図】 図1
【解決手段】 第1電源電圧(Voled)と第2電源電圧(Vocom)の間に直列接続された駆動トランジスタ(M1)と発光素子(EL)を含み、駆動トランジスタと発光素子の接続点(Va)に発光素子の発光閾値以下の電圧を設定した後に、第1の電源電圧と第2の電源電圧を、発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させることを特徴とする発光装置。
【選択図】 図1
Description
本発明は、発光装置に関し、より詳しくは、電源投入時の電源電圧の立ち上げ手順が定められた発光装置と、その電源電圧立ち上げ方法に関する。
フラットパネルディスプレイ(FPD)として有機エレクトロルミネセンス(EL)表示装置は自発光デバイスであり、バックライトなど他部材が原理的に不要で、薄型化や高輝度の実現性などの点でLCDと比較して有利である。近年では、ディスプレイの画素数の増加と高精細化の要求が高まっており、画素の微細化が求められ、それに伴って画素に付随するトランジスタ回路も微細化が必要になっている。高精細化の要求に対応するには、画素のトランジスタ回路を形成するアモルファスシリコンやLTPSの薄膜トランジスタのサイズを小さくしなければならない。ヘッドマウントディスプレイやカメラの電子ビューファインダには、結晶シリコンのトランジスタで回路を形成するが、そのような表示装置においても微細化が進み、トランジスタサイズは小さくなる傾向にある。
一般に、トランジスタは、サイズが小さくなると耐圧が低下する。MOSトランジスタは、微細化に伴ってチャネル長が小さくなり、ソースとドレインの間に大きな電圧をかけることができなくなる。MOSトランジスタが非導通状態にあるときにソース−ドレイン間に大きな電圧がかかると、チャネルが破壊される。ソース−ドレイン間にかけることができる電圧の上限がソース−ドレイン間耐圧(本明細書では単に耐圧ともいう)である。
有機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子という)を始めとする多くの発光素子は、2つの電極間に電流を流して発光させる。発光輝度は単位発光面あたりの電流に比例し、電極間電圧はこの電流によって決まってくる。したがって、発光素子が微細化しても電極間の電圧は小さくはならない。
トランジスタから発光素子に電流を供給して発光させるときは、発光時の電極間電圧より高い電源電圧が必要になる。トランジスタが非導通状態にあるとき、ソース−ドレイン間には電源電圧と発光閾値の差の電圧がかかる。実際の有機EL素子は、電極間電圧が一定以下のとき発光せず、それを超えた電圧に応じて電流が流れて発光する。この電圧を発光閾値電圧という。発光素子が点灯と消灯を繰り返している時は、有機EL素子の電極間電圧は発光閾値以下にはならないから、トランジスタにかかる最大電圧は、電源電圧と発光閾値電圧の差に等しい。
しかし、電源投入直後など、電源電圧が0Vから発光に必要な電圧まで立ち上がる場合を考えると、電源が入る前の発光素子の電極間電圧は0Vであるから、電源電圧が立ち上がるとトランジスタのソース−ドレイン間には電源電圧がそのままかかる。トランジスタはこの電圧に耐えるものでなければならない。
特許文献1は、この問題に対して、発光素子の電極間を中間的な電圧に設定してから電源電圧を立ち上げることにより、トランジスタにかかる電圧を電源電圧以下にする発明を開示する。ドレインが電源に接続され、定電流を供給するN−MOSの定電流トランジスタのソースに、発光素子とP−MOSの駆動トランジスタが並列に接続されている回路において、電源投入時に、まず駆動トランジスタをオンさせて定電流トランジスタのソースを3Vに設定する。この状態で電源を0Vから6Vまで立ち上げることにより、定電流トランジスタのソース−ドレイン間電圧は3Vに抑えられ、電源電圧6Vがそのままかかることが回避されている。また、駆動トランジスタがオフのとき、定電流トランジスタから発光素子に電流が流れて、定電流トランジスタのソース電圧が3Vから6Vの間の中間的な電圧になるので、駆動トランジスタにかかる電圧も3V以内になる。
電源に駆動トランジスタと発光素子が直列に接続された発光装置においては、駆動トランジスタがオフのまま電源電圧を立ち上げると、駆動トランジスタに電源電圧がそのままかかってしまう。駆動トランジスタがオンになる電圧をゲートにあたえて、その状態で電源電圧を立ち上げても、発光素子はその大きな寄生容量のためにすぐには電圧が上昇せず、その間は駆動トランジスタに電源電圧に近い電圧がかかる。このように、駆動トランジスタには発光素子の駆動に必要な電圧がそのままかかるので、耐圧の高いトランジスタを採用しなければならず、サイズを小さくすることが困難であった。
本発明の第1は、
第1電源電圧と第2電源電圧の間で直列に接続された駆動トランジスタと発光素子を含む発光部と、
第3電源電圧が供給されて、前記発光部に電圧信号を与える信号供給部と、
電源スイッチと、
前記電源スイッチがオンになったときに、前記第1電源電圧と第2電源電圧が、基準電圧から前記発光素子を発光可能にする電圧にそれぞれ移行するタイミングを制御する電源制御部と、
を有する発光装置であって、
前記電源制御部は、前記信号供給部が、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に前記発光素子の発光閾値以下の電圧を設定する電圧信号を前記発光部に与えた後に、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧を、前記発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させることを特徴とする。
第1電源電圧と第2電源電圧の間で直列に接続された駆動トランジスタと発光素子を含む発光部と、
第3電源電圧が供給されて、前記発光部に電圧信号を与える信号供給部と、
電源スイッチと、
前記電源スイッチがオンになったときに、前記第1電源電圧と第2電源電圧が、基準電圧から前記発光素子を発光可能にする電圧にそれぞれ移行するタイミングを制御する電源制御部と、
を有する発光装置であって、
前記電源制御部は、前記信号供給部が、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に前記発光素子の発光閾値以下の電圧を設定する電圧信号を前記発光部に与えた後に、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧を、前記発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させることを特徴とする。
本発明の第2は、
第1電源電圧と第2電源電圧の間で直列に接続された駆動トランジスタと発光素子を含む発光部と、
第3電源電圧が供給されて、前記発光部に電圧信号を与える信号供給部と、
電源スイッチと、
を有する発光装置の電源立ち上げ方法であって、
前記信号供給部に前記第3電源を供給する工程と、
前記信号供給部から前記発光部に、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に前記発光素子の発光閾値以下の電圧を設定する電圧信号を与える工程と、
前記第1電源電圧と前記第2電源電圧を、基準電圧から前記発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させる工程と
をこの順に行うことを特徴とする。
第1電源電圧と第2電源電圧の間で直列に接続された駆動トランジスタと発光素子を含む発光部と、
第3電源電圧が供給されて、前記発光部に電圧信号を与える信号供給部と、
電源スイッチと、
を有する発光装置の電源立ち上げ方法であって、
前記信号供給部に前記第3電源を供給する工程と、
前記信号供給部から前記発光部に、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に前記発光素子の発光閾値以下の電圧を設定する電圧信号を与える工程と、
前記第1電源電圧と前記第2電源電圧を、基準電圧から前記発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させる工程と
をこの順に行うことを特徴とする。
駆動トランジスタと発光素子の接続点の電圧を設定した後に、電源電圧を正負の両方向に動かすことにより、駆動トランジスタのソース−ドレイン間にかかる電圧を小さくすることができる。
多くの電子機器は、電源スイッチを入れると、まずメモリや論理回路の電源電圧Vddが立ち上がり、装置の初期化作業が行われる。メモリや論理回路は、集積度を上げかつ高速に動作させるため、電源電圧Vddは低く設定され、低耐圧トランジスタ回路で構成される。電源電圧Vddは通常は高々3Vである。
一方、発光素子とその駆動回路を含む発光部においては、駆動回路の電源Voledは、発光素子を発光させるために6Vまたはそれ以上が必要である。電源スイッチが入った直後は、意図しない発光が起きないように、電源Voledはすぐに立ち上がらず基準電位(接地電位)に置かれ、メモリや論理回路の電源電圧Vddが立ち上がって正常動作に至った後に、発光可能な電圧に設定される。しかし、上記の通り、電源に駆動トランジスタと発光素子が直列に接続された駆動回路では、電源Voledが立ち上がると駆動トランジスタに高い電圧がかかり、破壊される可能性がある。駆動トランジスタを周辺回路のトランジスタより高耐圧に設計すると、サイズが大きくなり、精細度を高めることができない。
そこで、駆動トランジスタを含む駆動回路の電源電圧はトランジスタの耐圧以上に高くせず、代わりに、発光素子側の電源電圧Vocomを、駆動回路側の電源電圧とは逆向きに大きくすることが考えられる。有機EL素子のアノードがトランジスタに接続され、カソードが低電圧側の電源線に接続されているとき、カソードの電源電圧を低いほうに移行させて所定の駆動電圧を得るのである。カソード電源は駆動回路とは直接には接続されないので、耐圧に無関係に(負の)大きな電源電圧にすることができる。
しかし、有機EL素子や無機EL素子など電極間距離が小さい発光素子では、その構造に伴って大きな寄生容量が存在するため、カソード電圧を低下させるとアノード電圧もそれに追随して低くなる。その結果、駆動トランジスタのソース−ドレイン間には両電源電圧の差がそのままかかり、耐圧以上になって破壊される。
これを避けるために、本発明の発光装置では、発光素子側の電源電圧を低くする前に、駆動トランジスタと発光素子の接続点を接地電位より高い電圧に設定する。
図1は、電源スイッチ投入前後の各電源電圧の変化を示す図である。(a)は電源投入前の状態を表し、全ての電圧が基準電圧(接地電位)にある。(b)は電源投入後、周辺回路の電源電圧(以下、第3電源電圧Vddという)が3Vに立ち上がった後の状態、(c)は、駆動トランジスタと発光素子の接続点の電位を1Vに設定した状態(以下、この設定された電位を初期電位Viniという)である。(d)は、発光素子側の電源電圧(以下、第2電源電圧Vocom)が−3Vに(負の向きに)立ち上がった後の状態、(e)は、駆動回路の電源(以下、第1電源電圧Voled)が3Vに立ち上がった後の状態を表す。
立ち上がった後の第1電源電圧Voledと第2電源電圧Vocomは、その差が発光素子を最大輝度で発光させるのに十分な電圧になるように設定される。さらに、第1電源電圧は、駆動回路を構成するトランジスタ他の回路要素が、自身の耐圧を超えないように設定される。駆動回路を構成するトランジスタと周辺回路を構成するトランジスタが、同じ設計ルールにより形成されている時は、第1電源電圧Voledは周辺回路の電源電圧すなわち第3電源電圧Vddと同じにする。第1電源電圧Voledを周辺回路の第3電源電圧Vddと同じにすることによって、発光部のトランジスタサイズを周辺回路のトランジスタと同じにすることができ、発光部の微細化が可能になる。
(c)で設定される駆動トランジスタと発光素子の接続点の初期電圧Viniは、周辺回路によって信号が与えられることにより設定される。初期電圧Viniは、基準電圧0Vと第3電源電圧Vddの間にある。
設定された初期電圧Viniは、図1の(d)(e)に示すように、それを設定する周辺回路によってそのまま維持されるか、または発光素子自身が持つ寄生容量によって保持される。周辺回路によって維持される場合は、駆動回路側の電源電圧Voledが立ち上がった後、駆動トランジスタの両端子間はVoledと初期電圧Viniの差の電圧になり、電源電圧の差Voled−Vocomより小さいから、破壊されることがない。設定した初期電圧Viniが寄生容量によって保持される場合、発光素子側の電源電圧Vocomを下げると、接続点の電圧は電源電圧Vocomの変化に追随して低くなるが、電源電圧までは下がらず、それより高い電圧に留まる。その結果、駆動トランジスタにかかる電圧はやはり両電源電圧の差よりも小さくなり、破壊されることがない。
接続点の電圧が第2電源電圧Vocomの変化にそのまま追随する場合は、変化の途中や変化の終了後も発光素子にかかる電圧は変わらず、発光閾値以下に保たれる。接続点の電圧が電源電圧の変化に遅れて追随する場合や、電圧変化幅が電源電圧の変化よりも小さい場合は、はじめに設定した電圧が閾値以下であっても、途中あるいは最終的に発光閾値を超えることがあり得る。そのような場合は、あらかじめ設定電圧を発光閾値より低くしておくことが好ましい。
図1(d)の発光素子側の電源の立ち下げと、(e)の駆動トランジスタ側の電源の立ち上げとの順を逆にして、電源電圧Voledを高くする前に電源電圧Vocomを低くすることもできる。
駆動トランジスタと発光素子の接続点に設定する初期電圧Viniは、周辺回路から与えられるので、接地電位から周辺回路の電源電圧Vddまでの範囲内で任意に設定できる。しかし、この電圧が発光素子の両電極間にかかるので、それによって発光素子が発光しないように、発光閾値またはそれより低い電圧に設定することが好ましい。
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限らず、表示装置や照明装置などの発光装置とそれを備えた電子機器に好適に用いられるものである。
図2は本発明の第1の実施例である発光装置の構成を示すブロック図である。本実施例の発光装置は、有機EL素子を用いた表示装置である。
表示装置は、表示部10、第1電源回路11、第2電源回路12、電源制御部13ならびに電源スイッチ14を含んで構成される。表示部10には、第1電源回路11から第1電源電圧Voledが供給され、第2電源回路12から第2電源電圧Vocomが供給される。また、電源制御部13からは第3電源電圧Vddと画像信号Videoが表示部10に送られる。電源制御部13はまた、第1電源回路11と第2電源回路12に、それぞれの電源電圧を発生させるタイミングを与える開始信号S1とS2を送る。
電源スイッチ14がオンになると、はじめに電源制御部13が動作を開始し、第3電源電圧Vddを3Vに立ち上げて表示部10に送る。次いで第1電源回路11および第2電源回路12にそれぞれの開始信号S1とS2を別々のタイミングで送る。電源スイッチ14がオンになる前は、第1電源電圧Voled、第2電源電圧Vocomはともに接地電位GNDにある。第1電源回路11に開始信号S1が入ると第1電源電圧VoledがV1=3Vになり、第2電源回路12に開始信号S2が入ると第2電源電圧VocomがV2=−3Vになる。
表示部10はシリコン基板からなり、中央に、有機EL素子とそれを駆動する回路(以下、これらを合わせて発光部1という)が行列をなして複数個配置され、その周囲にデータ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3が配されている。データ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3は、合わせて信号供給部と呼ばれ、発光部1に電圧信号を供給する。不図示の有機EL素子は、アノードが各発光部ごとに形成され、カソードは共通の電極6となっている。
画像信号Videoはデータ線駆動回路2に入り、データ線駆動回路2は、画像信号Videoを列ごとに振り分けてデータ電圧Vdataを生成し、データ線4に出力する。制御信号線駆動回路3は、行ごとに2本ずつ設けられた第1制御信号線51と第2制御信号線52に第1制御信号P1と第2制御信号P2を与える。
発光部1は、データ線4からデータ電圧を受け、第1、第2制御信号線からそれぞれ第1、第2制御信号を受け取る。これらの電圧信号をうけて、発光部は、それに含まれる駆動回路から有機EL素子に電流を流して発光させる。
発光部1には、電源線7によって第1電源電圧Voledが供給されている。カソードの共通電極6には、第2電源Vocomが供給される。
データ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3は、シフトレジスタ、ゲート回路などの論理回路を含み、これらの論理回路には電源制御部13から第3電源電圧Vddが供給される。
図3は発光部1の構成を示す。図2と同じ部分には同じ符号をつけた。
駆動トランジスタM1は、ソースが電源線7に接続され、ドレインが有機EL素子ELのアノードに接続されている。駆動トランジスタM1のゲートは、保持容量Cpの一端と、第1スイッチトランジスタM2のソースまたはドレインに接続されている。保持容量Cpの他端は電源線7に接続され、第1スイッチトランジスタM2のもう1つの端子はデータ線4に接続されている。さらに、第2スイッチトランジスタM3が、駆動トランジスタM1のドレインとデータ線の間に配置されている。第1スイッチトランジスタM2のゲートは第1制御信号線51に接続され、第2スイッチトランジスタM3のゲートは第2制御信号線52に接続されている。
有機EL素子のカソードは共通電極6となっている。カソードは光取り出し面になり、ITO、IZOなどの透明電極によって形成されている。有機EL素子ELはダイオード特性を持つが、アノードとカソードの2つの電極とその間の有機層で寄生容量Celを形成している。
駆動トランジスタM1、第1スイッチトランジスタM2および第2スイッチトランジスタM3は、ともにP−MOS型の電界効果トランジスタである。これらのトランジスタは、データ線駆動回路2や制御信号線駆動回路3などの周辺回路とともに、シリコン基板に周知の半導体プロセスによって形成される。ボディはすべて第3電源に接続されている。
本実施例では全てのトランジスタがP−MOS型であるが、駆動トランジスタその他のトランジスタの一部または全部がN−MOSトランジスタであってもよい。
図4は、図3の回路の動作を示すタイミングチャートである。
時刻t0以前は、電源スイッチ14がオフであり、回路に電圧が印加されていないので、全ての電位が接地電位GNDになっている。
時刻t0−t7は、時刻t0で電源スイッチ14が入った後、時刻t7で通常の表示動作が開始される前に、第1電源電圧Voledと第2電源電圧Vocomを有機EL素子の発光に必要な値にする起動シーケンス期間である。この期間は、すべての行の発光部1に一斉に同じ制御信号を与える。図4では、1行目の発光部に与える第1制御信号P1(1)と第2制御信号P2(1)、および1行目の発光部の駆動トランジスタM1のドレイン電圧Va(1)とゲート電圧Vg(1)だけを示してある。また、以下の起動シーケンスの説明において、行を示す(1)などの数字は省略する。
時刻t7以降は通常の駆動シーケンスとなり、発光部にデータ電圧が書き込まれ、それに続いて有機EL素子が発光する動作が行順次に行われる。
<Vdd立ち上げ>
時刻t0−t1の時間で、電源制御部13が自身を動作させるための第3電源電圧Vddを立ち上げる。電源制御部13の論理回路は、低耐圧CMOSプロセスで形成されており、第3電源電圧Vddは通常3Vである。
時刻t0−t1の時間で、電源制御部13が自身を動作させるための第3電源電圧Vddを立ち上げる。電源制御部13の論理回路は、低耐圧CMOSプロセスで形成されており、第3電源電圧Vddは通常3Vである。
第3電源電圧Vddは、表示部10のデータ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3にも送られる。制御信号線駆動回路から出力される第1制御信号P1と第2制御信号P2のH(high)レベルは第3電源電圧Vddである。
データ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3は、初期状態が不定なので、第3電源電圧Vddが立ち上がった直後のデータ電圧Vdataおよび第1制御信号P1、第2制御信号P2はレベルが確定せず、不定である。この間、発光素子が制御されない発光をしてしまう事を防ぐために、時刻t0−t1の期間は、電源制御部13は開始信号S1,S2を発生せず、第1電源電圧Voledと第2電源電圧VocomはGNDのままに置かれる。
<Vdd安定化>
t1〜t2の時間は第3電源電圧Vddを安定させるための保持時間である。Vddが速やかに安定する場合は、この期間はなくてもよい。
t1〜t2の時間は第3電源電圧Vddを安定させるための保持時間である。Vddが速やかに安定する場合は、この期間はなくてもよい。
<駆動Trオフ>
t2〜t3の時間で、制御信号線駆動回路3が、第1制御信号P1をLレベルに、第2制御信号P2をHレベルにして、第1スイッチトランジスタM2をオンさせ、第2スイッチトランジスタM3をオフさせる。データ線駆動回路2は、データ線4の電圧VdataをHレベル(=Vdd)にする。この結果、駆動トランジスタM1のゲート電圧VgはVddになり、駆動トランジスタM1は非導通状態になる。
t2〜t3の時間で、制御信号線駆動回路3が、第1制御信号P1をLレベルに、第2制御信号P2をHレベルにして、第1スイッチトランジスタM2をオンさせ、第2スイッチトランジスタM3をオフさせる。データ線駆動回路2は、データ線4の電圧VdataをHレベル(=Vdd)にする。この結果、駆動トランジスタM1のゲート電圧VgはVddになり、駆動トランジスタM1は非導通状態になる。
<Va設定>
t3〜t4の時間で、制御信号線駆動回路3が、第1制御信号P1をHレベルに、第2制御信号P2をLレベルにして、第1スイッチトランジスタM2をオフ、第2スイッチトランジスタM3をオンにする。データ線駆動回路2がデータ線4に初期電圧Viniを与える。以下、時刻t6まで、この状態が維持される。
t3〜t4の時間で、制御信号線駆動回路3が、第1制御信号P1をHレベルに、第2制御信号P2をLレベルにして、第1スイッチトランジスタM2をオフ、第2スイッチトランジスタM3をオンにする。データ線駆動回路2がデータ線4に初期電圧Viniを与える。以下、時刻t6まで、この状態が維持される。
駆動トランジスタM1は非導通状態のままである。また、駆動トランジスタM1のドレイン電圧Vaは初期電圧Viniになる。初期電圧Viniは、データ線駆動回路2で生成されるので、第3電源電圧Vddと接地電位の間の電圧になる。
この範囲で、初期電圧Viniは、第3電源電圧Vddとの電位差がトランジスタの耐圧よりも小さくなるように設定される。これによって、電位がVddになっている第3スイッチトランジスタM3のボディや、駆動トランジスタM1のゲートおよびボディと、駆動トランジスタのドレインの間の電圧が耐圧以下になる。
また、初期電圧Viniは、発光素子が発光しないように、発光閾値電圧以下であることが好ましい。さらに、次の期間に第2電源電圧VocomをV2=−3Vにしたときにも発光しないように、Vini−V2が発光閾値以下になる電圧であることが好ましい。
<Vocom設定>
時刻t4のタイミングで、電源制御部13が第2電源回路12に開始信号S2を送る。第2電源回路12は、t4〜t5の期間内に第2電源電圧Vocomを接地電位GND(0V)からV2=−3Vに変化させる。有機EL素子に大きな寄生容量Celがあるため、駆動トランジスタのドレイン電圧VaはVocomに追随しようとするが、ドレインにはデータ線4から初期電圧Viniが与えられているため、この初期電位Viniが維持される。その結果、Vocomが変化したときでも駆動トランジスタM1には過電圧がかからない。
時刻t4のタイミングで、電源制御部13が第2電源回路12に開始信号S2を送る。第2電源回路12は、t4〜t5の期間内に第2電源電圧Vocomを接地電位GND(0V)からV2=−3Vに変化させる。有機EL素子に大きな寄生容量Celがあるため、駆動トランジスタのドレイン電圧VaはVocomに追随しようとするが、ドレインにはデータ線4から初期電圧Viniが与えられているため、この初期電位Viniが維持される。その結果、Vocomが変化したときでも駆動トランジスタM1には過電圧がかからない。
<Voled設定>
時刻t5のタイミングで、電源制御部13が第1電源回路11に開始信号S1を送る。第1電源回路11は、t5〜t6の期間に駆動トランジスタ側の第1電源電圧VOLEDをV1=3Vに立ち上げる。
時刻t5のタイミングで、電源制御部13が第1電源回路11に開始信号S1を送る。第1電源回路11は、t5〜t6の期間に駆動トランジスタ側の第1電源電圧VOLEDをV1=3Vに立ち上げる。
第1電源回路11はVddと同じ電圧V1を出力する。この結果、ボディがVddになっている発光部の駆動トランジスタM1やスイッチトランジスタM2,M3に過電圧がかからないようにできる。
<起動シーケンス終了>
t6〜t7の時間で、制御信号線駆動回路3が第2制御信号P2をHレベルにし、第2スイッチトランジスタM3をオフさせる。駆動トランジスタM1のドレイン電圧Vaは、有機ELに流れる電流に応じて電位が低くなる。しかし、実際にはVini電位は有機EL素子の発光閾値以下の電位であるため、有機ELに流れる電流は非常に小さく電位変化は無視できる程度である。
t6〜t7の時間で、制御信号線駆動回路3が第2制御信号P2をHレベルにし、第2スイッチトランジスタM3をオフさせる。駆動トランジスタM1のドレイン電圧Vaは、有機ELに流れる電流に応じて電位が低くなる。しかし、実際にはVini電位は有機EL素子の発光閾値以下の電位であるため、有機ELに流れる電流は非常に小さく電位変化は無視できる程度である。
以上で起動シーケンスが終了し、時刻t7から通常駆動シーケンスに移る。
通常駆動シーケンスでは、各行の発光部1に制御信号線51から第1制御信号P1を与え、データ線4から有機EL素子の輝度を決定するデータ電圧Data(1),Data(2),・・・を与える。第2制御信号P2はHレベルのままにして、第2スイッチトランジスタM3は用いない。発光部1は、データ電圧を保持し、駆動回路から有機EL素子に電流を流して有機EL素子を発光させる。
<1行目の書き込み>
t7〜t8の時間で、1行目の制御信号P1(1)をLレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオンさせる。制御信号P2は通常駆動時は常にHレベルにあり、第1スイッチトランジスタM2はオフである。データ線4の電圧Vdataは、1行目のデータ電圧であるData(1)になる。1行目の画素内の保持容量にデータ電圧Data(1)が書き込まれる。
t7〜t8の時間で、1行目の制御信号P1(1)をLレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオンさせる。制御信号P2は通常駆動時は常にHレベルにあり、第1スイッチトランジスタM2はオフである。データ線4の電圧Vdataは、1行目のデータ電圧であるData(1)になる。1行目の画素内の保持容量にデータ電圧Data(1)が書き込まれる。
<1行目の発光>
t8のタイミングで、制御信号P1(1)をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。画素に書き込まれたデータ電圧Data(1)が保持される。その結果、データ電圧に応じた電流が駆動トランジスタM1に流れ、発光素子に供給される。発光素子は電流に応じた輝度で発光する。
t8のタイミングで、制御信号P1(1)をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。画素に書き込まれたデータ電圧Data(1)が保持される。その結果、データ電圧に応じた電流が駆動トランジスタM1に流れ、発光素子に供給される。発光素子は電流に応じた輝度で発光する。
t8で、データ線4の電圧Vdataは2行目のデータ電圧であるData(2)に切り替わる。1行目と同様にして2行目の画素にデータ電圧Data(2)が書き込まれる。以下、同様にして1行ずつ画像データが書き込まれていく。
電源スイッチ投入後、最初に第3電源Vddを立ち上げているので、制御信号線駆動回路3とデータ線駆動回路2の回路動作が安定し、初期電圧Viniが確実に発光部に設定される。
第3電源電圧Vddを立ち上げて発光部に初期電圧Viniを設定し、次いで第2電源電圧Vocomを負の方向に移行させ、さらに第1電源電圧Voledを正の方向に移行させる。この順に発光部に電圧を印加していくことで、低耐圧のトランジスタに過電圧をかけることなく、有機EL素子に必要な電源電圧を印加して、駆動を開始する事が可能となる。
第2電源電圧Vocomの電圧をV2に移行させる前に、データ線4から第2スイッチトランジスタM3を介して駆動トランジスタのドレインと発光素子のアノードの接続点に初期電圧Viniを印加する。その後第2電源電圧VocomがV2に移行する際に、第2スイッチトランジスタM3をオンのままにして駆動トランジスタのドレインを初期電圧Viniに維持することで、駆動トランジスタのソース−ドレイン間に過電圧がかかることが避けられる。
本実施例では、制御信号線駆動回路3からの制御信号P1,P2を発光部に与えて、駆動トランジスタM1のドレインと発光素子のアノードの接続点をデータ線4に接続し、データ線4から初期電圧Viniを設定する。その後、第1、第2電源電圧を移行させる際に、データ線電圧をViniに固定し、第2スイッチトランジスタM3をオンのままとする。これによって駆動トランジスタM1のソース−ドレイン間電圧が耐圧以上になることを防ぐ。
図5は、本発明の第2の実施例である発光装置の画素の構成を示す。実施例1と同じ部分には同じ符号を付した。
実施例1における第2スイッチトランジスタM3と第2制御信号線52をなくした。まず、第1電源電圧Voledを初期電圧Viniにし、駆動トランジスタM1を導通させてドレイン電圧Vaを初期電圧Viniに設定する。
図6は、図5の回路の動作を示すタイミングチャートである。
時刻t2までは実施例1と同じであり、説明を省略する。
<駆動Trオン>
t2〜t3の時間で、全行の制御信号P1をLレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオンさせる。データ線4のデータ電圧VdataはLレベル(=GND)にする。駆動トランジスタM1のゲートにLレベルの電圧Vgが書き込まれ、駆動トランジスタM1は導通状態になる。
t2〜t3の時間で、全行の制御信号P1をLレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオンさせる。データ線4のデータ電圧VdataはLレベル(=GND)にする。駆動トランジスタM1のゲートにLレベルの電圧Vgが書き込まれ、駆動トランジスタM1は導通状態になる。
<Va設定>
t3〜t4の時間で全行の制御信号P1をHレベルにする。駆動トランジスタM1のゲートにはLレベルの電圧が保持される。電源制御部13が第1電源回路11に最初の開始信号S1を送り、第1電源11は初期電圧Viniを出力する。駆動トランジスタM1が導通しているので、ドレイン電圧Vaが初期電圧Viniになる。
t3〜t4の時間で全行の制御信号P1をHレベルにする。駆動トランジスタM1のゲートにはLレベルの電圧が保持される。電源制御部13が第1電源回路11に最初の開始信号S1を送り、第1電源11は初期電圧Viniを出力する。駆動トランジスタM1が導通しているので、ドレイン電圧Vaが初期電圧Viniになる。
初期電圧Viniとして設定される電圧の条件は、実施例1と同じである。
<Vocom設定>
時刻t4に、電源制御部13から第2電源回路12に開始信号S2が送られる。第2電源回路12は、t4〜t5の時間で第2電源電圧Vocomを負の方向に動かし、電圧V2(<0)に設定する。
時刻t4に、電源制御部13から第2電源回路12に開始信号S2が送られる。第2電源回路12は、t4〜t5の時間で第2電源電圧Vocomを負の方向に動かし、電圧V2(<0)に設定する。
<駆動Trオフ>
t5〜t6の時間で、データ線駆動回路2がデータ線4のデータ電圧VdataをVDDとおなじレベル(Hレベル)にする。また、制御信号線駆動回路3が、第1制御信号P1をLレベルにする。駆動トランジスタM1のゲート電圧VgはHレベルになり、駆動トランジスタM1は非導通状態になる。
t5〜t6の時間で、データ線駆動回路2がデータ線4のデータ電圧VdataをVDDとおなじレベル(Hレベル)にする。また、制御信号線駆動回路3が、第1制御信号P1をLレベルにする。駆動トランジスタM1のゲート電圧VgはHレベルになり、駆動トランジスタM1は非導通状態になる。
<Voled設定>
t6〜t7の時間で、第1制御信号P1をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。また、電源制御部13から第1電源11に2番目の開始信号S1を送り、第1電源電圧VOLEDを初期電圧Viniより高い電圧V1に設定する。
t6〜t7の時間で、第1制御信号P1をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。また、電源制御部13から第1電源11に2番目の開始信号S1を送り、第1電源電圧VOLEDを初期電圧Viniより高い電圧V1に設定する。
ここまでが、起動の為のシーケンスである。その後、t7から画素にデータを書き込み発光させるという通常の駆動シーケンスに移るが、実施例1と同じであるため説明を省略する。
本実施例も実施例1と同じく、発光部に、Vdd、Vini、Vocom、Voledの順に電圧を印加する。特に、Vocomの電圧を負に移行させる前に、駆動トランジスタM1を介して初期電圧Viniを印加する。これによって駆動トランジスタM1のドレイン、すなわち有機EL素子のアノード電圧Vaが初期電圧に設定される。Vocomの電圧を負に移行させるときも、駆動トランジスタM1を導通状態に保って、アノード電圧Vaを初期電圧Viniを保持する。この結果、起動時に低耐圧のトランジスタ(駆動トランジスタM1とそのほかのスイッチトランジスタ)に過電圧をかけることなく、有機EL素子の発光に必要な電圧を与えることが可能となる。
本実施例では、データ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3からの信号を発光部1に与えて駆動トランジスタM1を導通させ、駆動トランジスタM1のドレインと発光素子のアノードの接続点に初期電圧Viniを設定する。これによって実施例1の第2スイッチトランジスタM3を省くことができる。その後、第1、第2電源電圧を移行させる際に、第1電源電圧をViniに固定し、駆動トランジスタM1をオンのままとする。これによって駆動トランジスタM1のソース−ドレイン間電圧が耐圧以上になることを防ぐ。
図7は、本発明の第3の実施例である発光装置の概略ブロック図である。
図7の発光装置は、実施例1と同じく有機EL表示装置であり、実施例1と同じ部分には同じ符号を付した。
データ線駆動回路2と表示領域の間にプリチャージ回路22が配置されている。プリチャージ回路22は、一定のプリチャージ電圧VPREと、プリチャージ制御信号PREが入力されて、データ線4にプリチャージ電圧VPREを伝える。
図8は、本実施例におけるプリチャージ回路22と発光部1の構成を示す。プリチャージ回路22があることに加えて、実施例1の図2の回路と異なるのは、駆動トランジスタM1のドレインと有機EL素子ELのアノードの間に、第3スイッチトランジスタM4が設けられていることと、データ線4とデータ線駆動回路2の間に直列容量Csが置かれていることである。第3スイッチトランジスタM4は、ゲートが第3制御信号線53に接続され、第3制御信号P3によってオンとオフが制御される。データ線4はまた、プリチャージ信号PREがHレベルになって第4スイッチトランジスタM5がオンになったときに、プリチャージ電圧Vpreが供給されるようになっている。
データ線4には、第1−第3制御信号線51−53との交差部や隣接するデータ線の間に形成されるデータ線寄生容量Cdがある。
図9は起動時、図10は通常駆動時のタイミングチャートである。
t0以前は回路に電圧が印加されていないので、全ての電位が基準電位(接地電位GND)になっている。
t0は電源スイッチ14を入れた時刻である。t0からt7までが起動シーケンス期間である。
<Vdd立ち上げ>
t0〜t1の時間で、データ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3の電源(第3電源)Vddを立ち上げる。Vddのレベルは、発光部を低耐圧トランジスタで動作させるときの最大の電圧で、ここでは3Vである。この時、発光素子が制御されない発光をしてしまう事を防ぐために、電源Voled,VocomはGNDのままである。
t0〜t1の時間で、データ線駆動回路2と制御信号線駆動回路3の電源(第3電源)Vddを立ち上げる。Vddのレベルは、発光部を低耐圧トランジスタで動作させるときの最大の電圧で、ここでは3Vである。この時、発光素子が制御されない発光をしてしまう事を防ぐために、電源Voled,VocomはGNDのままである。
また、第1ないし第3制御信号P1、P2、P3は、制御信号線駆動回路3の内部の論理回路で生成されるので、この時点では不定である。電源制御部から送られるプリチャージ制御信号PREは、プリチャージ回路22の第4スイッチトランジスタM5を誤動作防止のためにオフにしておく必要があり、LレベルであるGNDにしておく。
<Vdd安定化>
t1〜t2の時間は電源電圧Vddを安定させるための保持時間である。電源制御部13は、時刻t2までにプリチャージ電圧VPREを第3電源電圧Vddにする。
t1〜t2の時間は電源電圧Vddを安定させるための保持時間である。電源制御部13は、時刻t2までにプリチャージ電圧VPREを第3電源電圧Vddにする。
<駆動Trオフ>
t2〜t3の時間で、電源制御部13がプリチャージ制御信号PREをHレベルにし、第4スイッチトランジスタM5をオンさせる。データ線駆動回路2がデータ線4をVddにする。制御信号線駆動回路3は、全行の第1制御信号P1をLレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオンさせる。第2、第3制御信号P2、P3はHレベルでM3、M4はオフのままである。
t2〜t3の時間で、電源制御部13がプリチャージ制御信号PREをHレベルにし、第4スイッチトランジスタM5をオンさせる。データ線駆動回路2がデータ線4をVddにする。制御信号線駆動回路3は、全行の第1制御信号P1をLレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオンさせる。第2、第3制御信号P2、P3はHレベルでM3、M4はオフのままである。
以上の動作によって駆動トランジスタM1のゲート(Vg)に電圧Vddが書き込まれ、駆動トランジスタM1は非導通状態になる。
<Va設定>
t3〜t4の時間で全行の第1制御信号P1をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。同時に、第2、第3制御信号P2、P3をLレベルにし、第2スイッチトランジスタM3、第3スイッチトランジスタM4をオンさせる。駆動トランジスタM1のゲート(Vg)は、書き込まれたHレベルの電圧を保持する。電源制御部13は、プリチャージ線の電圧をVddからViniに切り替える。ViniはVddよりは低いが、第4スイッチトランジスタはオンに保たれ、データ線4はVini電圧になる。この結果、有機EL素子のアノード電圧Vaが初期電圧Viniに設定される。
t3〜t4の時間で全行の第1制御信号P1をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。同時に、第2、第3制御信号P2、P3をLレベルにし、第2スイッチトランジスタM3、第3スイッチトランジスタM4をオンさせる。駆動トランジスタM1のゲート(Vg)は、書き込まれたHレベルの電圧を保持する。電源制御部13は、プリチャージ線の電圧をVddからViniに切り替える。ViniはVddよりは低いが、第4スイッチトランジスタはオンに保たれ、データ線4はVini電圧になる。この結果、有機EL素子のアノード電圧Vaが初期電圧Viniに設定される。
初期電圧Viniは、実施例1と同様に、VddとViniの電位差がトランジスタの耐圧よりも小さくなるような電位に設定される。さもないと、M1トランジスタのゲートやS1スイッチのゲート電位がVddになっているため、これらの素子が破損する恐れがある。同時に、Vini電位はVocomの電位をV2に設定した時に発光素子が発光しないような、発光閾値以下の電圧であることが好ましい。発光閾値以上の電圧だと、不要な電流が流れ発光素子が発光してしまう。
<Vocom設定>
t4〜t5の時間で第2電源電圧Vocomを負電圧であるV2電位に移行させる。この時、有機EL素子の寄生容量Celによりアノード電圧も低い方向に引かれるが、アノードはデータ線4から初期電圧Viniに固定されているため、初期電圧Viniに維持される。
t4〜t5の時間で第2電源電圧Vocomを負電圧であるV2電位に移行させる。この時、有機EL素子の寄生容量Celによりアノード電圧も低い方向に引かれるが、アノードはデータ線4から初期電圧Viniに固定されているため、初期電圧Viniに維持される。
<Voled設定>
t5〜t6の時間で第1電源電圧VoledをV1に設定する。駆動トランジスタM1は非導通状態にあるため、有機EL素子のアノードに電流は流れない。
t5〜t6の時間で第1電源電圧VoledをV1に設定する。駆動トランジスタM1は非導通状態にあるため、有機EL素子のアノードに電流は流れない。
<起動シーケンス終了>
t6〜t7の時間で、プリチャージ線の電圧がVPREに戻り、データ電圧Vdataが参照電圧Vrefになる。第2、第3制御信号P2、P3はHレベルになり、第2スイッチトランジスタM3、第3スイッチトランジスタM4をオフにする。有機EL素子のアノードは定電圧源から切り離されるため、有機ELに流れる電流に応じて電位が低くなる。しかし、実際にはVini電位は有機EL素子の発光閾値以下の電位であるため、有機ELに流れる電流は非常に小さく電位変化は無視できる程度である。
t6〜t7の時間で、プリチャージ線の電圧がVPREに戻り、データ電圧Vdataが参照電圧Vrefになる。第2、第3制御信号P2、P3はHレベルになり、第2スイッチトランジスタM3、第3スイッチトランジスタM4をオフにする。有機EL素子のアノードは定電圧源から切り離されるため、有機ELに流れる電流に応じて電位が低くなる。しかし、実際にはVini電位は有機EL素子の発光閾値以下の電位であるため、有機ELに流れる電流は非常に小さく電位変化は無視できる程度である。
<通常駆動シーケンス>
次いで通常の駆動シーケンスに入る。通常駆動シーケンスにおけるデータの書き込みは、行ごとに順に行われる。
次いで通常の駆動シーケンスに入る。通常駆動シーケンスにおけるデータの書き込みは、行ごとに順に行われる。
時刻t7から時刻t10までが1行目のデータ書き込み期間である。
時刻t7−t8の期間は、1行目の発光部のプリチャージ期間である。
データ線4に1行目のデータ信号Vdata(1)が与えられる。第1制御信号P1(1)および第2制御信号P2(1)はLレベルである。これによって第1スイッチトランジスタM2と第2スイッチトランジスタM3がオンになり、発光部の駆動トランジスタM1のゲートおよびドレインは短絡される。第3制御信号P3(1)はHレベルにあり、第3スイッチトランジスタM4はオフになっている。さらに、プリチャージ制御信号PREがHレベルなので第4スイッチトランジスタM5がオンになり、データ線4にプリチャージ電圧Vpreがかかる。これによって駆動トランジスタM1のゲートおよびドレインにプリチャージ電圧Vpreが設定される。
データ線駆動回路2からは参照電圧Vrefが出力されており、容量CsにはVref−Vpreの電圧がかかる。第3スイッチトランジスタM4はオフなので有機EL素子に電流は流れない。
次に、時刻t8−t9でオートゼロ動作が行われる。プリチャージ制御信号PREがHレベルからLレベルに変化し、第4スイッチトランジスタM5がオフになる。駆動トランジスタM1の電流が、保持容量Cp、データ線容量Cd、列制御容量Csを充電し、駆動トランジスタM1のゲート電位、ドレイン電位、データ線電位が上昇する。
時刻t9において、第2制御信号P2(1)がLレベルからHレベルに変化し、スイッチトランジスタM3がオフする。駆動トランジスタM1の閾値電圧(Vth)が保持容量Cpおよびデータ線容量Cdに保持される。オートゼロ動作により、駆動トランジスタM1の閾値電圧が発光部ごとに不均一であっても、均一な駆動電流を得ることができる。
時刻t9−t10は、階調電圧の書き込み期間である。データ線4の電圧Vdataが参照電圧Vrefから階調電圧Vda(1)に変化する(差電圧ΔV=Vda−Vref)。列制御容量Csとデータ線容量Cdと保持容量Cpの並列容量による容量分割比によってきまる電圧が駆動トランジスタM1のゲートに書き込まれ、保持容量Cpによって保持される。駆動トランジスタM1のゲート−ソース間電圧はVgs=(Cs/(Cs+Cd+Cp))・ΔV+Vthとなる。
時刻t10以降が発光期間になる。発光部内の第1制御信号P1(1)がLレベルからHレベルに変化するので、第1スイッチトランジスタM2がオフする。同時に、第3制御信号P3(1)がHレベルからLレベルに変化するので、第3スイッチトランジスタM4がオンする。よって、駆動トランジスタM1は有機EL素子に対して、ゲート−ソース間電圧に応じた電流の供給を開始する。よって、有機EL素子は発光を開始する。
時刻t11において第3制御信号P3(1)がLレベルからHレベルに変化して第3スイッチトランジスタM4がオンからオフに変化する。よって、駆動トランジスタM1から有機EL素子への電流供給が停止され、有機EL素子は非発光状態になる。有機EL素子は時刻t10から時刻t11直前まで発光状態であり、時刻t11以降は非発光状態になる。なお、時刻t11は任意に設定することで発光期間および消灯期間を適宜設定することができる。
1行目の発光部が発光を開始する時刻t10で、2行目の発光部へのデータ書き込みが開始される。
以下、行単位で通常駆動が繰り返し行われていく。
時刻t12で1行目の駆動の周期が完了する。時刻t12以降、再び1行目に同じ操作が行われ、プリチャージ、オートゼロ、プログラミング、発光、消灯が繰り返される。
同一列に接続している発光部は列単位でプリチャージ回路22を共通に使用して、プリチャージ動作、オートゼロ動作、電圧プログラミング動作を行う。これによって、画素に必要な回路素子の数が削減できる。
本実施例では3端子のトランジスタ構成を例にしたが、トランジスタ構造はこれに限定されるわけではなく、実施例1と同様に4端子でもよい。耐圧(絶対定格電圧、または性能が劣化しない範囲の使用電圧)が小さいトランジスタを使うことができるので、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ、ポリシリコン薄膜トランジスタ、単結晶シリコントランジスタ、酸化物半導体トランジスタ、有機半導体トランジスタなどに適用することができる。
実施例1,2と同様に、Vdd、アノード電極へのVini印加、Vocom、Voledの順に発光部内に電圧を印加していくことによって、起動時に過電圧をかけることなく、有機EL素子に必要な電源電圧を立ち上げ、駆動を開始する事ができる。
実施例1では、第2スイッチトランジスタM3は起動シーケンスでのみ機能し、通常駆動時には使用されなかった。本実施例では、第2スイッチトランジスタを通常の駆動時にも使用する。これにより、閾値の不均一をなくすことができる。
実施例1と3では、第2電源電圧Vocomを変化させるときに第2スイッチトランジスタM3をオンにした。実施例2では、同じときに駆動トランジスタM1を導通状態にした。それらの実施例では、駆動トランジスタM1のドレインを定電圧線(実施例1と3ではデータ線、実施例2では第1電源線)に接続することにより、そこに設定された初期電圧Viniを維持した。
これに対し、第4の実施例では、駆動トランジスタのドレインに初期電圧Viniを与えた後、第1電源線7やデータ線4から切り離した状態で第2電源電圧Vocomを変化させる。
図11は、本実施例における起動時の電源電圧変化順を示す図である。
図1と異なるのは、(d)で、駆動トランジスタのドレイン電圧が、Vocomの0Vカラー3Vへの変化に追随して、Vini1=3VからVini2=0Vに下がっていることである。
初期電圧Vini1は0VとVddの間で任意に設定できる。ここでは、駆動トランジスタのドレイン電圧がVocomの変化に追随して低下するので、低下した後のドレイン電圧Vini2が0VとVddの間にあるようにするために、初期電圧Vini1を0VとVddの間の最も高い電圧3Vとした。
本実施例の構成を示すブロック図、及び発光部の回路は実施例1の図2、図3と同じである。
図12は本実施例の発光部の動作を示すタイミングチャートである。
t3の直前までは実施例1と同じである。
<Va設定>
t3〜t4の時間で全画素の第1制御信号P1をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。第2制御信号P2をLレベルにし、第2スイッチトランジスタM3をオンさせる。データ線4に初期電圧Vini1を与える。初期電圧Vini1は、Vddとほぼ等しい電圧とする。
t3〜t4の時間で全画素の第1制御信号P1をHレベルにし、第1スイッチトランジスタM2をオフさせる。第2制御信号P2をLレベルにし、第2スイッチトランジスタM3をオンさせる。データ線4に初期電圧Vini1を与える。初期電圧Vini1は、Vddとほぼ等しい電圧とする。
駆動トランジスタM1は非導通状態、第2スイッチトランジスタM3はオンとなるので、駆動トランジスタM1のドレインと有機EL素子のアノードの接続点に、初期電圧Vini1が設定される。
<Va切り離し>
t4〜t5の時間で、第2制御信号P2をHレベルにし、第2スイッチトランジスタM3をオフにする。駆動トランジスタM1のドレインすなわち有機EL素子のアノードは、データ線4から切断されフローティング状態になる。
t4〜t5の時間で、第2制御信号P2をHレベルにし、第2スイッチトランジスタM3をオフにする。駆動トランジスタM1のドレインすなわち有機EL素子のアノードは、データ線4から切断されフローティング状態になる。
<Vocom設定>
t5〜t6の時間で第2電源電圧Vocomを負電圧であるV2電位にする。
t5〜t6の時間で第2電源電圧Vocomを負電圧であるV2電位にする。
駆動トランジスタM1のドレイン電圧Vaは、第2電源電圧Vocomの変化に追随して低くなり、
Va=Vini2=Vini1−Cel/(Cel+Cx)×|V2|・・・式(1)
となる。Cxは有機EL素子のアノードが接続されている節点の、Cel以外の寄生容量である。通常、CxはCelに比べて非常に小さいため、
Va=Vini2≒Vini1−|V2|・・・式(2)
としてよい。
Va=Vini2=Vini1−Cel/(Cel+Cx)×|V2|・・・式(1)
となる。Cxは有機EL素子のアノードが接続されている節点の、Cel以外の寄生容量である。通常、CxはCelに比べて非常に小さいため、
Va=Vini2≒Vini1−|V2|・・・式(2)
としてよい。
<Voled設定>
t6〜t7の時間で、第1電源電圧VOLEDをV1=Vddに設定する。発光部のトランジスタと周辺回路のトランジスタが同じ耐圧に設計されているとして、第1電源電圧VOLED=V1を第3電源電圧Vddと同電圧にする。
t6〜t7の時間で、第1電源電圧VOLEDをV1=Vddに設定する。発光部のトランジスタと周辺回路のトランジスタが同じ耐圧に設計されているとして、第1電源電圧VOLED=V1を第3電源電圧Vddと同電圧にする。
このとき、駆動トランジスタのソース−ドレイン間にはVdd−Vaの電圧がかかる。これがVddを超えないようにするには、Va<0、すなわちVini1<|V2|であればよい。
Vini1は、この条件を満たすと同時に、初期電圧Vini1を設定したときに発光素子が発光しない電圧であることが好ましい。Vini1を発光閾値以下に設定すると、第2電源電圧VocomをV2にした後も発光閾値以下になる。
t7から通常の駆動シーケンスに移る。駆動シーケンスは実施例1と同じである。
本実施例では、アノードにはVini1という予め高い初期電圧が与えられている。カソード電圧Vocomを負の方向に動かすと、アノード電圧は、カソード電圧Vocomの変化に追従して下がる。しかし、カソード電圧Vocomの最終値V2までは下がらず、Vini2にとどまる。その結果、駆動トランジスタに過電圧がかかることが防止できる。
本実施例では、第2スイッチトランジスタM3をオンにして初期電圧Vini1を設定した後、第2のスイッチトランジスタ(M3)をオフにして第2電源電圧Vocomを負に移行させる。実施例2と同様に、駆動トランジスタM1を導通させて第1電源線から初期電圧Vini1を設定し、その後駆動トランジスタM1を非導通状態にしてから第2電源電圧Vocomを負に移行させてもよい。
いずれの場合も、初期電圧Vini1の設定時に有機EL素子が発光閾値以下の電圧になっていれば、移行後も有機EL素子は発光閾値以下の電圧に保たれる。
(応用例)
本発明の発光装置は、発光部をライン状に配列させてプリンタの露光装置とすることができる。
本発明の発光装置は、発光部をライン状に配列させてプリンタの露光装置とすることができる。
図13は、本発明の発光装置を露光装置とした電子写真プリンタの断面図である。電子写真プリンタに代表される画像形成装置は、露光装置と、露光装置によって表面に潜像が形成される感光体を備えている。
画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択して実行する。
露光ユニット70Yは、本発明の発光装置である露光装置と、露光装置から射出された光を集光して感光ドラム85Yの表面に露光光を照射するためのレンズと、を有している。また、露光ユニット70Yは、感光ドラム85Yの表面の所定の位置以外に光が照射されないように光吸収部材を有していてもよい。
画像形成装置の筺体80内には、露光ユニット70Y,70M,70C,70Kの他に、転写ベルト81、給紙ユニット82、定着ローラ83、加圧ローラ84、が配置されている。さらに、筺体80内には、感光ドラム85Y,85M,85C,85K、帯電ローラ86Y,86M,86C,86K、現像器87Y,87M,87C,87K、転写ローラ88Y,88M,88C,88Kが配置されている。給紙ユニット82は、着脱自在に構成されている。
本発明の発光装置を用いて、情報表示装置を構成することができる。情報表示装置は、携帯電話、携帯コンピュータ、デジタルスチルカメラもしくはビデオカメラなどに組み込まれる。もしくはそれらの各機能の複数を実現する装置である。
本発明の発光装置はまた、携帯電話、携帯コンピュータ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの電子機器の表示部に組み込まれる。
図14は、デジタルスチルカメラシステムの一例のブロック図である。114はデジタルスチルカメラシステム、108は撮影部、1099は映像信号処理回路、110は表示部、111はメモリ、112はCPU、113は操作部を示す。表示部110は、本発明の発光装置の表示部10(図2)である。図14では不図示の第1、第2電源回路11,12と電源制御部13は、CPU112に含まれている。電源スイッチ14は、デジタルスチルカメラシステム114の電源スイッチ(不図示)と共通である。
撮影部108で撮影した映像または、メモリ111に記録された映像を、映像信号処理回路109で信号処理し、表示部110で見ることができる。CPU112では、操作部113からの入力によって、撮影部108、メモリ111、映像信号処理回路109などを制御して、状況に適した撮影、記録、再生、表示を行う。
1 発光部
2 データ線駆動回路
3 制御信号線駆動回路
4 データ線
51,52,53 制御信号線
6 有機EL素子のカソード電極
7 第1電源線
10 表示部
11 第1電源回路
12 第2電源回路
13 電源制御部
14 電源スイッチ
Voled 第1電源電圧
Vocom 第2電源電圧
Vdd 第3電源電圧
Vini 初期電圧
2 データ線駆動回路
3 制御信号線駆動回路
4 データ線
51,52,53 制御信号線
6 有機EL素子のカソード電極
7 第1電源線
10 表示部
11 第1電源回路
12 第2電源回路
13 電源制御部
14 電源スイッチ
Voled 第1電源電圧
Vocom 第2電源電圧
Vdd 第3電源電圧
Vini 初期電圧
Claims (14)
- 第1電源電圧と第2電源電圧の間で直列に接続された駆動トランジスタと発光素子を含む発光部と、
第3電源電圧が供給されて、前記発光部に電圧信号を与える信号供給部と、
電源スイッチと、
前記電源スイッチがオンになったときに、前記第1電源電圧と第2電源電圧が、基準電圧から前記発光素子を発光可能にする電圧にそれぞれ移行するタイミングを制御する電源制御部と、
を有する発光装置であって、
前記電源制御部は、前記信号供給部が、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に前記発光素子の発光閾値以下の電圧を設定する電圧信号を前記発光部に与えた後に、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧を、前記発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させることを特徴とする発光装置。 - 前記発光部が前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点を定電圧線に接続するスイッチトランジスタを含み、前記信号供給部が前記スイッチトランジスタをオンさせる信号を前記発光部に与えることにより、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に前記定電圧線の電圧が設定されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第1電源電圧と前記第2電源電圧が、前記発光素子を発光可能にする電圧にそれぞれ移行する間、前記スイッチトランジスタがオンに維持されていることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
- 前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点の電圧が設定された後であって、かつ前記第1電源電圧と前記第2電源電圧が前記発光素子を発光可能にする電圧にそれぞれ移行する前に、前記信号供給部が、前記スイッチトランジスタをオフにする信号を前記発光部に与えることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
- 前記信号供給部が、前記駆動トランジスタを導通状態にする電圧信号を前記発光部に与えることにより、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点の電圧が設定されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に設定される電圧が、前記基準電圧から前記第3電源電圧の範囲にあることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に設定される電圧が、前記第2電源電圧の移行の前および後において、前記発光素子の電圧を発光閾値以下にする電圧であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 移行後の前記第1電源電圧が前記第3電源電圧と同電圧であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第1電源電圧と前記第2電源電圧が、前記基準電圧に対して逆向きに移行することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記電源制御部が前記第1電源電圧を移行させた後に、前記信号供給部が、前記発光素子の輝度を決定する電圧信号を前記発光部に与え、前記発光部の駆動トランジスタが前記電圧信号に応じた電流を前記発光素子に供給して前記発光素子を発光させることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子が、アノードとカソードの間に有機層を挟んで構成される有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 感光体と露光装置を含むプリンタであって、前記露光装置が請求項1ないし11のいずれか1項に記載の発光装置であることを特徴とするプリンタ。
- 撮影部と表示部を含むカメラであって、前記表示部が請求項1ないし11のいずれか1項に記載の発光装置であることを特徴とするカメラ。
- 第1電源電圧と第2電源電圧の間で直列に接続された駆動トランジスタと発光素子を含む発光部と、
第3電源電圧が供給されて、前記発光部に電圧信号を与える信号供給部と、
電源スイッチと、
を有する発光装置の電源立ち上げ方法であって、
前記信号供給部に前記第3電源を供給する工程と、
前記信号供給部から前記発光部に、前記駆動トランジスタと前記発光素子の接続点に前記発光素子の発光閾値以下の電圧を設定する電圧信号を与える工程と、
前記第1電源電圧と前記第2電源電圧を、基準電圧から前記発光素子の発光を可能にする電圧にそれぞれ移行させる工程と
をこの順に行うことを特徴とする発光装置の電源立ち上げ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013013421A JP2014145851A (ja) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | 発光装置およびその電源立ち上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013013421A JP2014145851A (ja) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | 発光装置およびその電源立ち上げ方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2014145851A true JP2014145851A (ja) | 2014-08-14 |
Family
ID=51426167
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JP2013013421A Pending JP2014145851A (ja) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | 発光装置およびその電源立ち上げ方法 |
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JP (1) | JP2014145851A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10121413B2 (en) | 2014-09-18 | 2018-11-06 | Japan Display Inc. | Display device and driving method thereof |
WO2021090536A1 (ja) * | 2019-11-05 | 2021-05-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器 |
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2013
- 2013-01-28 JP JP2013013421A patent/JP2014145851A/ja active Pending
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