JP3353731B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子駆動装置 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子駆動装置Info
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Description
ルミネッセンス(electro luminesce
nce:EL)素子駆動装置に関し、特に、有機薄膜E
L素子を応用したデバイスとしての平面発光型有機薄膜
ELディスプレイに用いられる有機EL素子駆動装置に
関する。
機薄膜EL素子を用いたデバイスとして、有機薄膜EL
素子構造を単位画素とし、その単位画素を1枚の支持基
板上に平面的に2次元配置してマトリクス駆動をする平
面発光型有機薄膜ELディスプレイが提案されている。
単純マトリクスによる有機ELディスプレイが研究開発
されている。単純マトリクスによる場合、例えば、m行
×n列のマトリクスが構成されているとすれば、n列側
にデータ信号、m行側に走査信号を供給して、m行側を
所定周期毎に順次走査することにより画面を構成するよ
うに駆動する。
画面サイズが大きくなると1行分の走査時間が短くなる
ことから、画面の平均輝度が低くなったり、輝度を上げ
るために消費電力が大きくなったりしてしまう。
アクティブマトリクスによるディスプレイが研究開発さ
れている。例えば、特開平9−305139号公報に
は、有機EL素子等の発光素子をアクティブマトリクス
駆動する表示装置が開示されている。
の部分詳細図である。図8に示すように、表示部は、マ
トリクス状に配列されたm×nのピクセルP11〜Pm
n(P11〜P22のみ図示)から構成され、各ピクセ
ルP11〜Pmnは、供給された定電流に応じて発光す
る。
ナログのビデオ信号Svがビデオアンプにより増幅さ
れ、更にV/I補正回路によりビデオ信号の特性が補正
され、供給される。この場合、個々のピクセルP11〜
Pmnには、ビデオ信号Svが走査制御回路により順次
時分割されて間欠的に供給される。なお、走査制御回路
は、供給される同期信号Syncのタイミングにより走
査制御を行っている。
段が各々設けられて、所謂アクティブマトリクス駆動と
され、各ピクセルP11〜Pmnに間欠的に供給される
ビデオ信号を、次のフレーム周期で次のビデオ信号が供
給されるまで保持する保持手段と、保持手段で保持され
たビデオ信号のレベルに応じた定電流で駆動される電界
効果トランジスタ(field effect tra
nsistor:FET)素子を有している。
11〜Pmnを駆動する定電流が供給されるようにな
り、各ピクセルP11〜Pmnは、供給された定電流に
応じて発光する。これにより、ビデオ信号に応じた段階
の階調制御が行われる。
子O−EL1において、電界効果トランジスタTR−1
1はアナログスイッチとして動作しており、ピクセルP
11にビデオ信号が与えられるときに開いて、入力され
たビデオ信号を、コンデンサC1及び電界効果トランジ
スタTR−1のゲートに印加している。
クセルP11にビデオ信号が与えられる期間のみオンす
るように制御されるが、オンとなる周期は、例えば、1
フレーム毎とされている。
まれたビデオ信号は、コンデンサC1により、次のフレ
ームで次のビデオ信号が与えられるまで保持される。ま
た、コンデンサC1の保持電圧は、電界効果トランジス
タTR−1のゲートに印加されているため、電界効果ト
ランジスタTR−1のドレインには、このゲート電圧に
応じた定電流が流れるようになる。
L1にカソード電流として供給され、有機EL素子を1
フレーム期間階調に応じた電流で発光させることにな
る。
る回路図である。図9に示すように、信号線1はビデオ
信号(図8参照)に、制御線2はライン同期信号(図8
参照)に、スイッチング素子3は電界効果トランジスタ
TR−11(図8参照)に、各々相当する。
8参照)に、駆動TFT(thin−film tra
nsistor)5は電界効果トランジスタTR−1
に、有機EL素子6は有機EL素子O−EL1(図8参
照)に各々相当する。有機EL素子6は、電源線7に直
接接続されると共に、接地線8に駆動TFT5を介して
接続される。
素子3が導通状態のとき、信号線1からの入力信号が保
持容量4で1フレーム期間保持され、駆動TFT5のゲ
ートをオンさせ、有機EL素子6に電流を流して発光さ
せる。
は、信号線1に加えられる入力信号のレベルを可変する
方法が一般的である。この場合、電流駆動を必要とする
有機EL素子6については、信号レベルの可変量を電流
の可変量に正確にV−I変換できるような素子が必要で
ある。
うなTFT素子5を全画面にわたってバラツキ無く作成
することは困難であり、容易に作成できない。
電流の可変量に正確にV−I変換できるようなTFT素
子を必要としない有機EL素子駆動装置を提供すること
である。
め、この発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子
駆動装置は、アクティブマトリクス構成の有機エレクト
ロルミネッセンス素子駆動装置において、予め、パルス
幅変調信号で入力した入力信号のパルス幅を拡大して階
調制御を行い、1画素毎に、入力信号に応じたパルス幅
変調信号を用いて1フレーム期間中に階調をかけること
を特徴としている。
マトリクス構成の有機エレクトロルミネッセンス素子駆
動装置において、予め、パルス幅変調信号で入力した入
力信号のパルス幅を拡大して階調制御が行われ、1画素
毎に、入力信号に応じたパルス幅変調信号を用いて1フ
レーム期間中に階調がかけられる。これにより、信号レ
ベルの可変量を電流の可変量に正確にV−I変換できる
ようなTFT素子を必要としない有機EL素子駆動装置
を提供することができる。
の形態について図面を参照して説明する。 (第1の参考例の形態) 図1は、この発明の第1の参
考例の形態に係る有機EL素子駆動装置のアクティブマ
トリクスパネルの1画素分の回路図である。
10は、電源線11、信号線12、制御線13、第1の
スイッチング素子14、保持容量15、駆動TFT1
6、及びスイッチTFT17を有するアクティブマトリ
クス回路により、有機EL素子18を駆動させる。
れており、接地線19は接地されている。また、設定電
圧線20には、駆動TFT16を動作させるための所定
の電圧が加えられている。
15と並列に、スイッチTFT17であるNチャネル
(Nch)のTFT素子を配置し、パルス幅変調(pu
lsewidth modulation:PWM)信
号変換回路21で形成されたPWM信号を加えること
で、保持容量15によって保持されている駆動TFT1
6のゲート電圧を接地線19に放電する。
続され、接地線19にNchの駆動TFT16を介して
接続されている。この駆動TFT16は、電源線11か
ら接地線19に印加される駆動電圧を、ゲート電極に印
加される制御電圧に対応した駆動電流に変換して、有機
EL素子18に供給する。
持手段として保持容量15の一端が接続されており、こ
の保持容量15の他端は接地線19に接続されている。
この保持容量15及び駆動TFT16のゲート電極に
は、スイッチング手段である第1のスイッチング素子1
4の一端が接続されている。
御端子(ゲート電極)は、制御線13に接続されてお
り、残りの端子は設定電圧線20に接続されている。設
定電圧線20には、所定の電圧が加えられており(電源
線11に接続しても良い)、第1のスイッチング素子1
4を経由し駆動TFT16のゲート電極に供給される。
が接続され、PWM信号変換回路21の出力は、スイッ
チTFT17のゲート電極に接続されている。また、制
御線13は、PWM信号変換回路21にも接続されてお
り、PWM信号変換回路21は、制御線13の信号に同
期して信号線12からの入力信号をPWM信号に変換
し、スイッチTFT17へ出力する。
素分の回路(図1参照)は、従来の有機EL表示装置の
1画素分の回路(図9参照)に、スイッチTFT17と
PWM信号変換回路21を加えた構成を有している。
いられる画像表示装置の構成図である。図2に示すよう
に、有機EL素子駆動装置10は、画像表示装置22の
一部として利用されており、この画像表示装置22で
は、一個の回路基板に(m×n)個の有機EL素子(図
示しない)がm行n列に配列されている。
個とされ、一個の直流電源23が接続されている。m個
の接地線19も、相互に接続されて一個とされ、本体ハ
ウジング(図示せず)等の大容量部品に接続されること
で接地されている。
各々発生するm個の信号ドライバ24が個々に接続され
ており、n個の制御線13の各々には、制御信号を各々
発生するn個の制御信号ドライバ25が個々に接続され
ている。
場合、ビデオ信号等のデータ信号をm行分、電圧信号と
して供給し、制御信号ドライバ25は、水平走査期間ず
つ順次、駆動信号を出力する。また、設定電圧発生器2
6は、設定電圧線27に設定電圧を出力する。
個の統合制御回路(図示せず)に接続されており、この
統合制御回路が、m個の信号ドライバ24とn個の制御
信号ドライバ25とのマトリクス駆動を統合制御する。
て(図2参照)列毎に電圧を変え、配線抵抗等の影響を
相殺することもできる。或いは、行用にm個設けて行毎
の配線抵抗等の影響を相殺することもできる。また、全
画素で1個用意すれば、画面全体の輝度を変化させるこ
ともでき、1画素内の電源線11に接続すれば、設定電
圧発生器26を省略することもできる。
ける信号波形図である。図3に示すように、有機EL素
子駆動装置10において、制御線13に制御信号
((a)参照)を入力して、第1のスイッチング素子1
4をオン状態に動作制御し、この状態で、信号線12
に、有機EL素子18を発光させるための1画素分の信
号((b)参照)を入力する。
信号と同期して動作し、信号線12からの信号をPWM
信号に変換した((c)参照)後、反転させ((d)参
照)、スイッチTFT17のゲートへ出力する。
れると、この電圧は、第1のスイッチング素子14を介
して保持容量15に保持される。この保持容量15の保
持電圧は、駆動TFT16のゲート電極に印加されるの
で、電源線11に常時印加されている駆動電圧が、駆動
TFT16により駆動電流に変換されて有機EL素子1
8に供給される。
T16のゲート電極に印加される電圧に対応するので、
有機EL素子18は、信号線12に供給された信号に対
応した輝度で発光することになり、この動作状態は、第
1のスイッチング素子14がオフ状態とされても保持容
量15の保持電圧により維持される。
((d)参照)によりスイッチTFT17が動作し、保
持電圧((e)参照)によって駆動TFT16を動作さ
せる。すると、有機EL素子18には、対応した同様の
電流Ie1が流れ、1フレーム期間の途中で有機EL素
子18が消灯することになる。
((c)参照)によって決まるため、結局、入力信号に
よって階調がかけられるということになる。これを、有
機EL素子駆動装置10を利用した画像表示装置22に
当てはめてみれば、有機ELパネル上に画像として表示
することができる。
信号レベルの可変量を電流の可変量に正確にV−I変換
できないようなTFT素子においても、有機ELでアク
ティブマトリクス駆動を行って、階調をつけることがで
きる。これは、入力ビデオ信号をPWM信号に変換し
て、正確なV−I変換を行わなくても、1フレーム期間
中に、有機ELの発光時間を可変するブランキングをか
けることによって、オンオフ動作だけで階調をつけるこ
とができるためである。(第2の参考例の形態) 図4
は、この発明の第2の参考例の形態に係る有機EL素子
駆動装置のアクティブマトリクスパネルの1画素分の回
路図である。
30は、図1の有機EL素子駆動装置10に対し、設定
電圧線20及び信号線12の代わりに第1の信号線31
と第2の信号線32を設置し、第1のスイッチング素子
14を第1の信号線31に接続し、第2の信号線32を
PWM信号変換回路33に接続する構成としたものであ
る。
は、有機EL素子駆動装置10の設定電圧線20の代わ
りに第1の信号線31を設けたものであり、第1の信号
線31に関わる動作以外は、上記第1の参考例の形態の
有機EL素子駆動装置10と同様である。
ける信号波形図である。図5に示すように、有機EL素
子駆動装置30において、制御線13に制御信号
((a)参照)を入力して第1のスイッチング素子14
をオン状態に動作制御し、この状態で、第2の信号線3
2に、有機EL素子18を発光させるための1画素分の
信号((b)参照)を入力する。
信号と同期して動作し、第2の信号線32からの信号を
PWM信号に変換した((c)参照)後、反転させ
((d)参照)、スイッチTFT17のゲートへ出力す
る。
が印加されると、この電圧は、第1のスイッチング素子
14を介して保持容量15に保持される。この保持容量
15の保持電圧は、駆動TFT16のゲート電極に印加
されるので、電源線11に常時印加されている駆動電圧
が、駆動TFT16により駆動電流に変換されて有機E
L素子18に供給される。
T16のゲート電極に印加される電圧に対応するので、
有機EL素子18は、第1の信号線31に供給された信
号に対応した輝度で発光することになり、この動作状態
は、第1のスイッチング素子14がオフ状態とされても
保持容量15の保持電圧により維持される。
は、第2の信号線32に印加される電圧と互いに補足し
合う関係である。例えば、第1の信号線31で電圧レベ
ルを大まかに可変し、第2の信号線32の電圧により、
PWM信号で細かく可変するという動作が可能である
((c)参照)。
号((d)参照)によりスイッチTFT17が動作し、
保持電圧((e)参照)によって駆動TFT16を動作
させる。すると、有機EL素子18には、対応した同様
の電流Ie1が流れ、上記第1の参考例の形態と同様
に、1フレーム期間の途中で有機EL素子18が消灯
し、結局、入力信号によって階調がかけられるというこ
とになる。
は、輝度の可変範囲が広く取れることになり、コントラ
ストが大きくなるという更なる効果も期待できる。 (実施の形態) 図6は、この発明の実施の形態に係る
有機EL素子駆動装置のアクティブマトリクスパネルの
1画素分の回路図である。
35は、図1の有機EL素子駆動装置10に対して、P
WM信号変換回路21をパルス幅拡大回路36に置き換
え、アナログ信号を入力する信号線12の代わりに、P
WM信号を入力する信号線37を設置し、信号線37を
パルス幅拡大回路36に接続する構成としている。
は、有機EL素子駆動装置10の信号線12とPWM信
号変換回路21との間の動作が、信号線37とパルス幅
拡大回路36との間の動作に代わるだけであり、それ以
外の動作は、上記第1の参考例の形態の有機EL素子駆
動装置10と同様である。
ける信号波形図である。図7に示すように、有機EL素
子駆動装置35において、信号線37に、前段の機器
(図示しない)から得られたデジタル信号に基づき作成
された、階調信号としてのPWM信号((b)参照)が
加えられる。このPWM信号は、パルス幅拡大回路36
へ入力され、一定の倍率で拡大される((c)参照)。
((d)参照)によりスイッチTFT17が動作し、保
持電圧((e)参照)によって駆動TFT16を動作さ
せることにより、有機EL素子18には電流Ie1が流
れ、1フレーム期間の途中で有機EL素子18が消灯
し、入力信号によって階調がかけられる。
ては、デジタル信号処理されたビデオ信号を用いても、
回路規模が大きくなったり、消費電力が大きくなること
がない、という効果が期待できる。それは、デジタル化
された信号を、再びアナログ信号に戻すことなく、画像
表示の最終段である有機ELパネルに入力して階調をか
けることができるためである。
ても、回路規模の大型化や電力消費量の増大化をもたら
さない有機EL素子駆動装置を提供することができる。
処理回路のデジタル化が進んできているが、画像表示の
最終段である有機ELパネルに入力する際は、デジタル
化された信号を再びアナログ信号に戻すことになる。こ
のようなデジタル−アナログ変換を行うためには、回路
規模が大きくなることが避けられず、電力消費量の増大
を招くので改善が望まれていた。この要望に対応するこ
とができる。
に示す有機EL素子駆動装置10,30,35は、アク
ティブマトリクス方式の有機ELパネルにおいて、パル
ス幅変調をかけ階調を制御しており、PWM信号は、保
持容量15によって1フレーム期間保持される駆動TF
T16のゲート電圧に対し、1フレーム期間中の所定の
期間だけ挿入され、この期間、有機EL素子の発光を消
灯することにより階調制御をかけている。
変換し、或いはパルス幅変調と振幅変調とに変換し、或
いは予めパルス幅変調信号で入力した入力信号のパルス
幅を拡大し、これらのPWM信号変換回路21,33や
パルス幅拡大回路36からの出力を、スイッチTFT1
7のゲートに加えることにより、スイッチTFT17を
オンさせ、アクティブマトリクス駆動の中の保持容量で
保持されている電圧を強制的に接地線に放電させること
により、階調制御を行い、1画素毎に、入力信号に応じ
たパルス幅変調信号を用いて1フレーム期間中に階調を
かける。
可変量に正確にV−I変換できないようなTFT素子に
おいても、有機ELでアクティブマトリクス駆動を行っ
て、階調をつけることができる。
装置は、アクティブマトリクス駆動のTFTを用いた有
機EL駆動回路において、PWMにより階調をかけるも
のである。通常、アクティブマトリクス駆動の場合、階
調は、電圧変調(AM変調)でかけるが、これは、アク
ティブマトリクスの原理上、実現するのに簡単だからで
ある。
動装置のような構成にすれば、PWMにより階調を制御
することができるが、一画素の中にTFTでこのPWM
回路を構成しようとすると、光を通さなければならない
液晶画素の開口率は極端に低くなってしまうと予想され
る。従って、アクティブマトリクス駆動による液晶パネ
ルでは、PWMは実用にならないと思われる。
り、液晶のように光を通す部分を設ける必要が無いの
で、有機EL素子表示装置の場合は、TFT素子の上に
重ねた構成で作成することができる。
ば、アクティブマトリクス構成の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子駆動装置において、予め、パルス幅変調信
号で入力した入力信号のパルス幅を拡大して階調制御が
行われ、1画素毎に、入力信号に応じたパルス幅変調信
号を用いて1フレーム期間中に階調がかけられるので、
信号レベルの可変量を電流の可変量に正確にV−I変換
できるようなTFT素子を必要としない有機EL素子駆
動装置を提供することができる。
回路規模の大型化や電力消費量の増大化をもたらさない
有機EL素子駆動装置を提供することができる。
素子駆動装置のアクティブマトリクスパネルの1画素分
の回路図である。
表示装置の構成図である。
図である。
素子駆動装置のアクティブマトリクスパネルの1画素分
の回路図である。
図である。
装置のアクティブマトリクスパネルの1画素分の回路図
である。
図である。
である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】アクティブマトリクス構成の有機エレクト
ロルミネッセンス素子駆動装置において、 予め、パルス幅変調信号で入力した入力信号のパルス幅
を拡大して階調制御を行い、1画素毎に、入力信号に応
じたパルス幅変調信号を用いて1フレーム期間中に階調
をかけることを特徴とする有機エレクトロルミネッセン
ス素子駆動装置。 - 【請求項2】有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動
電圧を、ゲート電極に印加される制御電圧に対応した駆
動電流に変換して供給する駆動薄膜トランジスタと、 前記パルス幅変調信号を一定の倍率で拡大するパルス幅
拡大回路を有することを特徴とする請求項1に記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子駆動装置。 - 【請求項3】アクティブマトリクス構成の有機エレクト
ロルミネッセンス素子駆動装置において、 有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を、ゲー
ト電極に印加される制御電圧に対応した駆動電流に変換
して供給する駆動薄膜トランジスタと、 パルス幅変調信号を一定の倍率で拡大するパルス幅拡大
回路と、 ゲート信号の入力によりオンし、前記駆動薄膜トランジ
スタのゲート電圧を接地線に放電させるスイッチ薄膜ト
ランジスタを有し、 予め、パルス幅変調信号で入力した入力信号のパルス幅
を拡大して階調制御を行い、1画素毎に、入力信号に応
じたパルス幅変調信号を用いて1フレーム期間中に階調
をかけることを特徴とする有機エレクトロルミネッセン
ス素子駆動装置。 - 【請求項4】アクティブマトリクス駆動の中の保持容量
で保持されている電圧を強制的に接地線に放電させるこ
とにより、有機エレクトロルミネッセンス素子を1フレ
ーム期間の内の所定の期間だけ消灯させ、階調をかける
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の有機
エレクトロルミネッセンス素子駆動装置。
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