JP3656805B2 - 温度補償機能を有する有機ｅｌ素子駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発光素子を駆動する技術に関し、特にＥＬ素子の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイに代わる低消費電力及び高表示品質並びに薄型化が可能なディスプレイとして、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイが注目されている。ＥＬディスプレイに用いられるＥＬ素子の発光層に、良好な発光特性を期待することのできる有機化合物を使用したことによって、実用に耐えうる高効率化及び長寿命化が進んだことが背景にある。
【０００３】
フルカラーの表示画像は、当該発光層に適用される有機材料を、第１、第２及び第３の原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の発光をなすことのできるものに選定することによって達成することができるし（ＲＧＢ法）、また、日経エレクトロニクス１９９６．１．２９（Ｎｏ．６５４）ｐｐ．９９−１０３に記載されているような、ＲＧＢ各々の色変換層を用いたＣＣＭ（Color Changing Mediums)法などによっても達成することができる。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、電気的には、図１のような等価回路にて表すことができる。図１から分かるように、有機ＥＬ素子は、容量成分Ｃと、該容量成分に並列に結合するダイオード特性の成分Ｅとによる構成に置き換えることができる。一般に、有機ＥＬ素子は、容量性の発光素子であると考えられる。
有機ＥＬ素子は、発光駆動電圧が印加されると、先ず、当該素子の電気容量に相当する電荷が電極に変位電流として流れ込み蓄積され、続いて当該素子固有の或る一定の電圧（障壁電圧または発光閾値）を越えると、電極（ダイオード成分Ｅの陽極側）から発光層を担う有機層に電流が流れ初め、この電流に比例した強度で発光すると考えることができる。
【０００５】
図２ないし図４は、このような有機ＥＬ素子の発光特性（Ｖ−Ｉ−Ｌ特性）を示したものである。これによれば、発光閾値を超える駆動電圧を有機ＥＬ素子に印加すれば当該駆動電圧に応じた電流に比例した発光輝度を呈し、印加される駆動電圧が発光閾値以下であれば駆動電流が流れず発光輝度もゼロに等しいままであることが分かる。
【０００６】
かかる有機ＥＬ素子を用いたカラーパネルの駆動方法としては、単純マトリクス駆動方式が適用可能であることが知られており、さらに本願と同一の出願人による特開平９−２３２０７４号公報には、走査線を切り換える直前に格子状に配された各ＥＬ素子の蓄積電荷を放出させるリセット動作を行う駆動法（以下、リセット駆動法と呼ぶ）が開示されている。
【０００７】
このリセット駆動法について図５ないし図８を参照して説明する。
画素を担うＥＬ素子ＥＬ1,1〜Ｅn,mは、格子状に配列され、垂直方向に沿う陽極線Ａl〜Ａnと水平方向に沿う陰極線Ｂl〜Ｂmとの交差位置に対応して一端（上記等価回路のダイオード成分Ｅの陽極側）が陽極線に、他端（上記等価回路のダイオード成分Ｅの陰極側）が陰極線に接続される。
【０００８】
これらＥＬ素子の発光駆動手段として、陰極線走査回路１と陽極線ドライブ回路２が設けられる。
陰極線走査回路１は、走査する陰極線を選択すべく、各陰極線の電位を個々に定める機能を有し、より詳しくは、陰極線Ｂl〜Ｂmに対応する走査スイッチ５l〜５mが、電源電圧からなる逆バイアス電圧ＶB（例えば１０V)及びアース電位（０V)のうちのいずれか一方を、対応する陰極線に設定する。
【０００９】
陽極ドライブ回路２は、各陽極線を通じて駆動電流を個々に供給する機能を有し、より詳しくは、陽極線Ａl〜Ａnに対応して電流源２1〜２nが設けられ、それらの出力電流がドライブスイッチ６1〜６nを介して個々に陽極線Ａl〜Ａnに流れるように構成される。
陽極線Ａl〜Ａnはまた、陽極リセット回路３と接続される。この陽極リセット回路３は、陽極線毎に設けられたシヤントスイッチ７l〜７nを有し、該シャントスイッチがオンとされることによって陽極線をアース電位に設定する。
【００１０】
陰極線走査回路１、陽極ドライブ回路２及び陽極リセット回路３の各々は、発光制御回路４によって制御される。発光制御回路４は、図示せぬ画像データ発生系から供給された画像データ信号に応じて当該画像データが担う画像を表示させるべく各回路を制御する。
すなわち、陰極線走査回路１に対しては、走査線選択制御信号を発生し、画像データの水平走査期間に対応する陰極線Ｂl〜Ｂmのいずれか１つを選択してアース電位に設定し、その他の陰極線は逆バイアス電圧ＶBが印加されるように走査スイッチ５1〜５mを切り換える制御を行う。したがって走査スイッチ５1〜５mは、水平走査期間毎に順次アース電位に切り換えられる、いわゆる線順次走査に従った切換制御がなされる。アース電位に設定された陰極線は、その陰極線に接続されたＥＬ素子を発光可能とする走査線として機能することとなる。
【００１１】
陽極ドライブ回路２は、かかる走査線に対しての発光制御を行う。発光制御回路４は、画像データが示す画素情報に従って当夜走査線に接続されているＥＬ素子のどれをどのタイミングでどの程度の時間に亘って発光させるかについてを示すドライブ制御信号（駆動パルス）を発生し、陽極ドライブ回路２に供給する。陽極ドライブ回路２は、この制御信号に応じて、ドライブスイッチ６1〜６nをオンオフ制御し、陽極線Ａl〜Ａnを通じて画素情報に応じた該当ＥＬ素子への駆動電流の供給をなす。これにより、駆動電流の供給されたＥＬ素子は、当該画素情報に応じた発光をなすこととなる。
【００１２】
陽極リセット回路３は、リセット動作を行うためのものである。リセット動作は、発光制御回路４からのリセット制御信号に応じて行われる。陽極リセット回路３は、リセット制御信号が示すリセット対象の陽極線に対応するシャントスイッチ７1〜７nのいずれかをオンしそれ以外はオフとする。
次に、この構成に基づくリセット駆動法の態様について説明する。
【００１３】
なお、以下に述べる動作は、陰極線Ｂlを走査してＥＬ素子Ｅ1,1及びＥ2,1を光らせた後、陰極線Ｂ2に走査を移してＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2を光らせる場合を例に挙げたものである。また、説明を分かり易くするために、光っているＥＬ素子はダイオード記号にて示され、光っていない発光素子はコンデンサ記号にて示される。また、陰極線Ｂl〜Ｂmに印加される逆バイアス電圧ＶBは、装置の電源変圧と同じ１０Ｖとされている。
【００１４】
先ず、図５においては、走査スイッチ５1が基準電圧としての０Ｖ側に切り換えられ、陰極線Ｂlが走査されている。他の陰極線Ｂ2〜Ｂmには、走査スイッチ５2〜５mにより所定電圧としての逆バイアス電圧１０Ｖが印加されている。
さらに、陽極線Ａl及びＡ2には、ドライブスイッチ６1及び６2によって電流源２1及び２2が接続されている。また、他の陽極線Ａ3〜Ａnには、シャントスイッチ７3〜７nによって０Ｖが与えられている。
【００１５】
したがって、図５の場合、ＥＬ素子Ｅ1,1とＥ2,1のみが順方向にバイアスされ、電流源２1及び２2から矢印のように駆動電流が流れ込み、ＥＬ素子Ｅ1,1及びＥ2,1のみが発光することとなる。この図５の状態においては、コンデンサにハッチングして示されるＥＬ素子は、それぞれ図示の如き極性に充電されることとなる。この図５の発光状態から、図８に示されるようなＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2の発光をなす状態に走査を移行する直前に、以下のようなリセット制御が行われる。
【００１６】
すなわち、走査が図５の陰極線Ｂlから図８の陰極線Ｂ2に移行する前に、先ず、図６に示すように全てのドライブスイッチ２1〜２nをオフとするとともに、全ての走査スイッチ５1〜５mと全てのシャントスイッチ７1〜７nを０Ｖ側に切り換え、陽極線Ａl〜Ａmと陰極線Ｂl〜Ｂmの全てを一旦０Ｖにし、０Ｖによるオールリセットを掛ける。この０Ｖによるオールリセットが行われると、陽極線と陰極線の全てが０Ｖの同電位となるので、各ＥＬ素子に充電されていた電荷は図中の矢印で示すようなルートを通って放電し、全てのＥＬ素子の充電電荷が瞬時のうちに０となる。
【００１７】
このようにして全てのＥＬ素子の充電電荷を０にした後、今度は図７に示すように、陰極線Ｂ2に対応する走査スイッチ５2のみを０Ｖ側に切り換え、陰極線Ｂ2の走査を行う。これと同時に、ドライブスイッチ６2及び６3をして電流源２2及び２3を対応の陽極線に接続せしめるとともに、シャントスイッチ７1，７4〜７nをオンとし、陽極線Ａ1，Ａ4〜Ａnに０Ｖを与える。
【００１８】
このようなスイッチの切り換えによって陰極線Ｂ2の走査が行われると、上述したように全てのＥＬ素子の充電電荷は０とされているので、次に発光させるべきＥＬ素子Ｅ2,2とＥ3,2には、図７中に矢印で示したような複数のルートで充電電流が一気に流れ込み、それぞれのＥＬ素子の寄生容量Ｃが瞬時に充電されることとなる。
【００１９】
すなわち、ＥＬ素子Ｅ2,2には、電流源２2→ドライブスイッチ６2→陽極線Ａ2→ＥＬ素子Ｅ2,2→走査スイッチ５2のルートで充電電流が流れ込むだけでなく、走査スイッチ５1→陰極線Ｂ1→ＥＬ素子Ｅ2,1→ＥＬ素子Ｅ2,2走査スイッチ５2のルート、走査スイッチ５3→陰極線Ｂ3→ＥＬ素子Ｅ2,3→ＥＬ素子Ｅ2,2→走査スイッチ５2のルート、・・・・・、走査スイッチ５m→陰極線Ｂm→ＥＬ素子Ｅ2,m→ＥＬ素子Ｅ2,m→走査スイッチ５2のルートによっても同時に充電電流が流れ込み、ＥＬ素子Ｅ2,2は、これら複数ルートによる豊富な充電電流によって発光閾値まで瞬時に充電されるので、図８に示す発光の定常状態に瞬時に移行できることとなる。
【００２０】
また、ＥＬ素子Ｅ3,2も、やはり図７に示されるように複数ルートによる豊富な充電電流によって発光閾値まで瞬時に充電されるので、図８に示す発光の定常状態に瞬時に移行できる。
以上述べたように、このリセット駆動法によれば、次の走査線の発光制御に移行する前に、陰極線と陽極線の全てが一旦アース電位である０Ｖに接続されてリセットされるので、次の走査線に切り換えられた際に、発光閾値までの充電を速くし、切り換えられた走査線上の発光すべきＥＬ素子の発光の立ち上がりを早くすることができる。
【００２１】
なお、発光させるべきＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2以外の他のＥＬ素子についても、図７中に矢印で示したようなルートでそれぞれ充電が行われるが、これらの充電方向は逆バイアス方向であるので、ＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2以外の他のＥＬ素子が誤発光することはない。
また、図５〜図８の例では、駆動源として電流源２l〜２nを用いた場合を挙げているが、電圧源を用いても同様に実現することができる。
【００２２】
さらに、リセット駆動法は、上述したような０ＶによるＥＬ素子のオールリセットをなす態様だけでなく、他の所定電圧によるリセットとする態様で実現しても良いし、必要なＥＬ素子についてのリセットをなす態様で実現しても良いことが、特開平９−２３２０７４号公報に開示されている。
ここで、図７によって示される走査切換直後の状態では、発光させるべきＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2には、発光閾値に十分な値と目される約ＶB［Ｖ］（本例では１０Ｖ）の電圧が掛けられ、逆バイアス電圧源からの電流の流れ込みにより瞬時に充電されドライブスイッチ６2，６3がオンとなってから直ちに発光できるような準備がなされるようにしている。
【００２３】
かかる準備を含めた発光制御態様につき詳述すると、先ず図９は、これまで説明したリセット駆動法による発光制御モードの態様と、当該モードに対応して陽極ドライブ回路２におけるドライブスイッチに個々に制御信号として供給されうる駆動パルスの態様とを示している。
図９に示されるように、発光制御モードは、陰極線Ｂl〜Ｂmのうちのいずれかをアクティブにする期間である走査モードと、これに後続して図６の如き動作をなす期間であるリセットモードとに分けることができる。かかる走査モードとリセットモードは、画像データの１水平走査期間（１Ｈ）毎に行われる。
【００２４】
走査モードにおいて駆動パルスが高レベルを呈している間は、当該駆動パルスに対応するドライブスイッチ６1〜６nのうちの１つがオンとされ、該当のＥＬ素子の発光が継続する。このときＥＬ素子に供給される駆動電流は、一定の値を呈する。
したがって、駆動パルスの高レベル期間が長ければ長い程ＥＬ素子の発光時間が長く、発光輝度を大ならしめることができる。故に、駆動パルス幅を長くすることにより明状態を作り、駆動パルス幅を短くすることにより暗状態を作ることができ、もって多段階の階調制御を達成することができる。この階調制御は、ＰＷＭ（パルス幅変調）に基づく制御である。
【００２５】
このような階調制御においてなされる実際のＥＬ素子の出力光を分析すると、図１０の如くなる。
図１０は、走査モードの間に亘って駆動パルスが高レベルを呈し続ける最大階調時（指定最大輝度時）におけるＥＬ素子の出力光の輝度Ｌの変化の様子を示している。
【００２６】
これによれば、リセット直後は逆バイアス電源の出力電圧ＶB及び定電流源の出力電流による駆動によって、ＥＬ素子は、比較的急峻な発光立ち上がりを呈して最大輝度に達する。そして直ちに輝度は下降し、今度は定電流源のみの駆動によって、ＥＬ素子は、指定された階調に対応する輝度に安定することとなる。かかる安定な輝度の発光は、次のリセットモードが到来するまで持続する。
【００２７】
ここで、リセット直後における逆バイアス電源と定電流源とによる駆動は、上記「準備」の動作すなわち図７の動作に相当し、その後の定電流源のみによる駆動は、図８の動作に相当する。
かかる発光制御は、リセット直後の準備動作によっていち早くＥＬ素子の発光を立ち上がらせ、後続する駆動パルスのみによる定電流源の駆動に円滑に移行させるようにしている。また、図１０における輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積が発光量に相当し、実質的な輝度はこの面積に応じたものとなる。
したがって、かかる面積と一階調（駆動パルスのパルス幅）との関係を一定に保つ必要がある。そうでなければ、階調のリニアリティを損なうことが考えられる。そして特に、発光または表示品質上、動作環境が変わっても両者の関係を一定に保つことが要求される。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環境温度が変動しても実質的な発光輝度特性を一定に保つことのできるＥＬ素子駆動装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ素子駆動装置は、有機ＥＬ素子に発光駆動エネルギーを選択的に供給する駆動手段と、前記有機ＥＬ素子の動作温度を検知し前記動作温度に応じて前記発光駆動エネルギーを変化させる温度補償手段と、に加えて、以下の特徴を有している。
【００３０】
本発明の１つの特徴によれば、前記駆動手段が、複数の第１電極線と、前記第１の電極線に交叉する複数の第２電極線と、供給される画像信号の水平走査周期毎に前記第１の電極線のいずれかを選択し、前記水平走査周期内の画素位置に対応して前記第２電極線のいずれかを選択して、前記第１電極線の内の非選択線と第２電極線の内の非選択線との間に逆バイアスを加えておく一方で、前記第１電極線の内の選択電極線と前記第２電極線の内の選択電極線との間に駆動電流を供給する発光制御手段と、からなり、前記ＥＬ素子は、前記第１電極線の１つと前記第２電極線の１つとに各々の一方及び他方の電極が接続されたマトリックス状に配置された複数のＥＬ素子からなり、前記温度補償手段は、前記動作温度に応じて前記逆バイアスの大きさを変化させている。
【００３１】
更に、前記発光制御手段は、前記水平走査周期毎に、前記ＥＬ素子の寄生容量に蓄積された電荷を引き抜くリセット動作を行なうリセット手段を有する。
更に、前記温度補償手段は、前記動作温度の上昇に従い前記逆バイアスの大きさを小とする一方、前記動作温度の低下に従い前記逆バイアスの大きさを大とするのである。
【００３２】
本発明の別の特徴によれば、前記駆動手段が、複数の第１電極線と、前記第１の電極線に交叉する複数の第２電極線と、供給される画像信号の水平走査周期毎に前記第１の電極線のいずれかを選択し、前記水平走査周期内の画素位置に対応して前記第２電極線のいずれかを選択して、前記第１電極線の内の非選択線と第２電極線の内の非選択線との間に逆バイアスを加えておく一方で、前記第１電極線の内の選択電極線と前記第２電極線の内の選択電極線との間に駆動電流を供給する発光制御手段と、からなり、前記ＥＬ素子は、前記第１電極線の１つと前記第２電極線の１つとに各々の一方及び他方の電極が接続されたマトリックス状に配置された複数のＥＬ素子からなり、前記温度補償手段は、前記動作温度に応じて前記駆動電流の大きさを変化させるのである。
【００３３】
更に、前記発光制御手段は、前記水平走査周期毎に、前記ＥＬ素子の寄生容量に蓄積された電荷を引き抜くリセット動作を行なうリセット手段を有する。 更に、前記温度補償手段は、前記動作温度の上昇に従い前記駆動電流の大きさを小とする一方、前記動作温度の低下に従い前記駆動電流の大きさを大とするのである。
【００３４】
本発明の更に別の特徴によれば、前記駆動手段が、複数の第１電極線と、前記第１の電極線に交叉する複数の第２電極線と、供給される画像信号の水平走査周期毎に前記第１の電極線のいずれかを選択し、前記水平走査周期内の画素位置に対応して前記第２電極線のいずれかを選択して、前記第１電極線の内の非選択線と第２電極線の内の非選択線との間に逆バイアスを加えておく一方で、前記第１電極線の内の選択電極線と前記第２電極線の内の選択電極線との間に駆動電流を供給する発光制御手段と、からなり、前記ＥＬ素子は、前記第１電極線の１つと前記第２電極線の１つとに各々の一方及び他方の電極が接続されたマトリックス状に配置された複数のＥＬ素子からなり、前記温度補償手段は、前記動作温度に応じて、前記駆動電流の供給時間を変化させるのである。
【００３５】
更に、前記発光制御手段は、前記水平走査周期毎に、前記ＥＬ素子の寄生容量に蓄積された電荷を引き抜くリセット動作を行なうリセット手段を有する。 更に、前記温度補償手段は、前記動作温度の上昇に従い前記駆動時間の長さを短くする一方、前記動作温度の低下に従い前記駆動時間の長さを長くするのである。
【００３６】
更に、前記温度補償手段としては、サーミスタの如き感温素子を用いることが出来る。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明者は、ＥＬ素子の輝度特性が概ね温度によって図１１のように変化することを見い出した。すなわちＥＬ素子は、発光閾値を有し、当該閾値より大なる発光可能領域においてはそれに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほどその発光輝度Ｌが大きくなる特性を有するが、高温になるほど閾値が小さくなる。したがってＥＬ素子は、高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗い、といった輝度の温度依存性を持つものとされる。
【００３８】
換言すれば、高温（低温）になるにつれて駆動電圧や駆動電流を含む発光駆動エネルギーを小さく（大きく）するように制御することによって、一定の発光輝度が得られるというものである。
また、印加電圧Ｖに対してＥＬ素子に流れる駆動電流Ｉの値も同様の特性を呈する。
【００３９】
以下では、このようなＥＬ素子の性質に基づいて種々の実施例が提案されている。
図１２は、本発明の一実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部回路構成を示している。
本実施例は、例えば図５ないし図８に示されるような表示装置においてＥＬ素子の駆動手段に一部である走査回路１の逆バイアス電圧出力系を改変している。
【００４０】
図１２に示されるように、１つの陰極線（第１電極線または行電極線）に供給するための逆バイアス電圧ＶB′は、電源電圧ＶBから直接ではなく、本実施例によるＥＬ素子駆動装置の特徴を担う逆バイアス生成回路１００によって生成される。
逆バイアス生成回路１００は、電圧ＶBを出力する電源に一端が接続される抵抗１０１と、抵抗１０１の他端と一端が接続される抵抗１０２と、抵抗１０２の他端と一端が接続され他端が接地されるサーミスタ１０３と、抵抗１０１及び１０２の共通接続点と非反転入力端子とが接続され出力端子と反転入力端子とが接続される演算増幅器１０４とによって構成される。サーミスタ１０３は、温度故知手段を担い、抵抗１０１及び１０２並びに演算増幅器１０４は、温度補償手段を担う。
【００４１】
演算増幅器１０４は、逆バイアス生成回路１００の出力としての逆バイアス電圧ＶB′を、対応する走査スイッチ５1，５2，・・・または５mの一方の入力端子に出力する。当該走査スイッチは、この逆バイアス電圧ＶB′と接地電位とを陰極線Ｂ1,Ｂ2，‥・またはＢmに選択的に供給する。サーミスタ１０３は、温度に応じてその抵抗値を変化させる。故に、抵抗１０１の値と、抵抗１０２及びサーミスタ１０３の抵抗の和の値とに基づく分圧比が温度によって変わるので、演算増幅器１０４の非反転入力端子に供給される電圧値は温度に応じて変化することとなる。これにより、演算増幅器１０４の出力端子からは、温度補償された逆バイアス電圧ＶBを出力させることができる。
【００４２】
先述したＰＷＭの発光制御に基づく、輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積と階調（駆動パルスのパルス幅）との関係は、温度補償された逆バイアス電圧ＶB′によって一定に維持することが可能である。この詳細を示したのが図１３である。
図１３によれば、定電流源のみによる駆動期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は高温時に高く、低温時に低くなることが分かる。ここで定電流源の出力電流は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して駆動電流に対する発光輝度が変化している。
【００４３】
この定電流源のみによる駆動期間（以下、定電流源駆動期間と呼ぶ）における発光輝度の変化に見合うように、逆バイアス電源と定電流源とによる駆動期間（以下、準備期間と呼ぶ）における発光輝度を制御すれば、当該走査モードにおける全体の実質的な発光輝度を不変とすることができる。詳述すると、高温時は定電流源駆動期間における発光輝度が高いので、その分準備期間における発光輝度を下げるよう逆バイアス電圧ＶB′を変え、低温時は定電流源駆動期間における発光輝度が低いので、その分準備期間における発光輝度を上げるよう逆バイアス電圧ＶB′を変えてやれば良いのである。これを走査回路１においてサーミスタを用いて実現したのが図１２の回路である。
【００４４】
なお図１２の構成は、図１４のような構成に改変可能である。
図１４においては、演算増幅器１０４に代えてＰＮＰトランジスタ１０５を採用し逆バイアス生成回路１００′を実現しており、そのコレクタは給電されエミッタは抵抗１０６を介して接地されている。トランジスタ１０５のエミッタからは、上記実施例と同様に温度補償された逆バイアス電圧ＶB′が得られる。
【００４５】
上記実施例及び改変例においては、逆バイアス電圧を制御して温度補償をなすようにしているが、図１５に示されるような構成に基づき定電流源の出力電流を制御して温度補償をなすようにしても良い。図１５に示される実施例は、例えば図５ないし図８に示されるような表示装置においてＥＬ素子の駆動手段の他の一部であるドライブ回路２における定電流出力系を改変する態様を導くものである。
【００４６】
図１５において、電流発生回路２００は、定電流源２1，２2，…または２nに基づく電流の値を動作温度に応じて制御して温度補償の施された出力電流を得る。
電流発生回路２００は、いわゆるカレントミラー回路が適用され、一端が電源と接続されるサーミスタ２０１と、サーミスタ２０１の他端と一端が接続される抵抗２０２と、抵抗２０２の他端とエミッタが接続されコレクタが定電流源２1，２2，…または２nを介して接地されかつベースとコレクタとが接続されるＰＮＰトランジスタ２０３と、抵抗２０４を介してエミッタに給電されトランジスタ２０３のべ一スと自己のベースとが接続されるＰＮＰトランジスタ２０５とによって構成される。トランジスタ２０５のコレクタは、電流出力端としてドライブスイッチ６1，６2，・・・または６nへと導かれる。したがって、第２電極線（または列電極線）である陽極線Ａl〜Ａnには、定電流源から直接ではなく、電流発生回路２００の出力より駆動電流が供給される。
【００４７】
サーミスタ２０１は温度挨知手段に、ドライブスイッチ６1〜６nを除く他の部分は温度補償手段に相当する。
サーミスタ２０１の抵抗値と抵抗２０２の値の和は、基準温度下において抵抗２０４の値と同等とされ、またトランジスタ２０３とトランジスタ２０５の電気的特性が等しくされるなど、カレントミラー回路としての適正な設定がなされている。
【００４８】
このような構成によれば、サーミスタ２０１は、温度に応じてその抵抗値を変化させるので、温度に応じてトランジスタ２０３のエミッタ電位が変化し、定電流源に流れ込む電流Ｉ1の値も温度に応じて変化することとなる。これに伴いトランジスタ２０５のコレクタに流れる電流Ｉ2が電流Ｉ1と同じ値になるように変化するので、ドライブスイッチを通じて陽極線に供給される駆動電流は、温度補償の施された値を呈することができる。
【００４９】
先述したＰＷＭの発光制御に基づく、輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積と階調（駆動パルスのパルス幅）との関係は、温度補償された駆動電流によって一定に維持することが可能である。この詳細を示したのが図１６である。図１６によれば、準備期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は低温時に低く、高温時に高くなることが分かる。ここで逆バイアス電圧は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して準備期間における印加電圧に対する発光輝度が変化している。
【００５０】
この準備期間における発光輝度の変化に見合うように、定電流源駆動期間における発光輝度を制御すれば、当該走査モードにおける全体の実質的な発光輝度を不変とすることができる。詳述すると、高温時は準備期間における発光輝度が低いので、その分定電流源駆動期間における発光輝度を上げるよう駆動電流を変え、低温時は準備期間における発光輝度が高いので、その分定電流源駆動期間における発光輝度を下げるよう駆動電流を変えてやれば良いのである。これをドライブ回路２においてサーミスタを用いて実現したのが図１５の回路である。
【００５１】
上記実施例においては、駆動電流の値を制御して温度補償をなすようにしているが、図１７に示されるような構成に基づき駆動電流の陽極線への供給時間を制御して温度補償をなすようにしても良い。
図１７における電流発生回路２００′は、電圧−パルス幅変換回路２Ｍを有し、この変換回路が発光制御回路４（図５ないし図８参照）からの駆動パルスのパルス幅を温度に合わせて変化させるようにしている。
【００５２】
詳述すると、定電流源２1，２2，…及び２nとは別に、電源電圧ＶDにより駆動する定電流源２Ｃが各陽極線につき設けられ、さらに抵抗２Ｒ及びサーミスタ２０１がこの定電流源２Ｃと接地点との間に順に直列接続される。定電流源２Ｃと抵抗２Ｒとの共通接続点は、電圧パルス幅変換回路２Ｍに導かれる。したがって、サーミスタ２０１の温度による抵抗変化に応じた制御電圧が電圧−パルス幅変換回路２Ｍに供給される。
【００５３】
電圧−パルス幅変換回路２Ｍは、かかる制御電圧に応じて、温度補償がなされるよう駆動パルスのパルス幅の変更を行う。パルス幅変更の施された駆動パルスは、エミッ夕の接地されたＮＰＮトランジスタ６００のベースに供給される。
トランジスタ６００は、図５ないし図８に示される如きドライブスイッチ６l〜６nを担うものであり、ベース入力の駆動パルスに応答して定電流源２l，２2，・・・または２nからのコレクタ電流をオンオフ制御せしめる。これにより、電流発生回路２００′の出力からは、温度補償のなされた改変型ＰＷＭ駆動パルス電流が供給されることとなる。
【００５４】
先述したＰＷＭの発光制御に基づく、輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積と階調との関係は、温度補償された駆動電流によって一定に維持することが可能である。この詳細を示したのが図１８である。
図１８によれば、準備期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は低温時に低く、高温時に高くなることが分かる。ここで逆バイアス電圧は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して準備期間における印加電圧に対する発光輝度が変化している。
【００５５】
一方、定電流源駆動期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は低温時に低く、高温時に高くなることが分かる。ここで駆動電流の値は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して駆動電流に対する発光輝度が変化している。
したがって本実施例においては、これら準備期間及び定電流源感動期間における発光輝度の変化に見合うように、定電流源駆動期間における駆動パルス幅を変更することにより、当該走査モードにおける全体の実質的な発光輝度を不変とすることができる。より詳しくは、高温時には定電流源駆動期間における発光時間を短くするように駆動パルスのパルス幅を短くし、低温時には定電流源駆動期間における発光時間を長くするように駆動パルスのパルス幅を長くするようにしている。このようなパルス幅の変更をドライブ回路２においてサーミスタを用いて実現したのが図１７の回路である。
【００５６】
なお、上記実施例においては、リセット駆動法に基づく制御態様を説明したが、通常のマトリクス駆動法に基づく制御態様に改変することも可能である。
また、これまでの説明においては、温度補備をなすための実演例として、逆バイアス電圧を制御する態様、駆動電流の値を制御する態様及び駆動電流の供給時間を制御する態様を挙げたが、これらは適宜併用することは可能である。
【００５７】
また、上記夷施例においては、有機ＥＬ素子を用いた装置につき説明したが、本発明は、他のＥＬ素子やこれに等価な素子に全く適用できないということはない。
さらに、上記各実施例においては、温度検知手段を実現する感温素子としてサーミスタ（感温半導体）を挙げたが、これに限らず、温度変化を検卸することのできる他の素子及び手段を適用することは可能である。また、温度検知手段を用いないで、装置の外部使用環境に応じて、ユーザが逆バイアス電圧値や電流源特性等を適宜マニュアルにて調整可能であるようにしても良い。
【００５８】
この他にも、上記各実施例においては種々の手段または行程を限定的に説明したが、当業者の設計可能な範囲にて適宜改変することも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、環境温度が変動しても実質的な発光輝度特性を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 有機ＥＬ素子の等価回路を示す図である。
【図２】大略的に有機ＥＬ素子の駆動電流−発光輝度特性を示すグラフである。
【図３】大略的に有機ＥＬ素子の駆動電流−発光輝度特性を示すグラフである。
【図４】大略的に有機ＥＬ素子の駆動電流−発光輝度特性を示すグラフである。
【図５】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第１のブロック図である。
【図６】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第２のブロック図である。
【図７】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第３のブロック図である。
【図８】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第４のブロック図である。
【図９】リセット駆動法による発光制御モードの態様及び階調制御の態様を示すタイムチャートである。
【図１０】最大階調時におけるＥＬ素子の出力光の輝度Ｌの変化の様子を示すタイムチャートである。
【図１１】印加電圧に対するＥＬ素子の発光粁度特性の温度依存性を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の駆動装置の温度補償動作を説明するためのＥＬ素子の発光輝度変化を示すタイムチャートである。
【図１４】図１２の駆動装置の変形例を示す回路図である。
【図１５】本発明の他の実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５の駆動装置の温度補償動作を説明するためのＥＬ素子の発光輝度変化を示すタイムチャートである。
【図１７】本発明のさらに他の実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７の駆動装置の温度補償動作を説明するためめＥＬ素子の発光輝度変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 陰極線走査回路
５1〜５m 走査スイッチ
２ 陽極線ドライブ回路
２1〜２n 定電流源
６1〜６n ドライブスイッチ
３ 陽極線リセット回路
７1〜７n シヤントスイッチ
Ｅ1,1，Ｅ2,1，・・・，Ｅn,m ＥＬ素子
Ａ1〜７n 陽極線
Ｂ1〜Ｂn 陰極線
４ 発光制御回路
１００ 逆バイアス生成回路
１０１，１０２ 抵抗
１０３ サーミスタ
１０４ 演算増幅器
１００′ 逆バイアス生成回路
１０５ ＮＰＮトランジスタ
１０６ 抵抗
２００ 電流発生回路
２０１ サーミスタ
２０２，２０４ 抵抗
２０３，２０５ ＰＮＰトランジスタ
２００′ 電流発生回路
２Ｃ 定電流源
２Ｒ 抵抗
２Ｍ 電圧−パルス幅変換回路
６００ ＮＰＮトランジスタ
【発明の属する技術分野】
この発明は、発光素子を駆動する技術に関し、特にＥＬ素子の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイに代わる低消費電力及び高表示品質並びに薄型化が可能なディスプレイとして、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイが注目されている。ＥＬディスプレイに用いられるＥＬ素子の発光層に、良好な発光特性を期待することのできる有機化合物を使用したことによって、実用に耐えうる高効率化及び長寿命化が進んだことが背景にある。
【０００３】
フルカラーの表示画像は、当該発光層に適用される有機材料を、第１、第２及び第３の原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の発光をなすことのできるものに選定することによって達成することができるし（ＲＧＢ法）、また、日経エレクトロニクス１９９６．１．２９（Ｎｏ．６５４）ｐｐ．９９−１０３に記載されているような、ＲＧＢ各々の色変換層を用いたＣＣＭ（Color Changing Mediums)法などによっても達成することができる。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、電気的には、図１のような等価回路にて表すことができる。図１から分かるように、有機ＥＬ素子は、容量成分Ｃと、該容量成分に並列に結合するダイオード特性の成分Ｅとによる構成に置き換えることができる。一般に、有機ＥＬ素子は、容量性の発光素子であると考えられる。
有機ＥＬ素子は、発光駆動電圧が印加されると、先ず、当該素子の電気容量に相当する電荷が電極に変位電流として流れ込み蓄積され、続いて当該素子固有の或る一定の電圧（障壁電圧または発光閾値）を越えると、電極（ダイオード成分Ｅの陽極側）から発光層を担う有機層に電流が流れ初め、この電流に比例した強度で発光すると考えることができる。
【０００５】
図２ないし図４は、このような有機ＥＬ素子の発光特性（Ｖ−Ｉ−Ｌ特性）を示したものである。これによれば、発光閾値を超える駆動電圧を有機ＥＬ素子に印加すれば当該駆動電圧に応じた電流に比例した発光輝度を呈し、印加される駆動電圧が発光閾値以下であれば駆動電流が流れず発光輝度もゼロに等しいままであることが分かる。
【０００６】
かかる有機ＥＬ素子を用いたカラーパネルの駆動方法としては、単純マトリクス駆動方式が適用可能であることが知られており、さらに本願と同一の出願人による特開平９−２３２０７４号公報には、走査線を切り換える直前に格子状に配された各ＥＬ素子の蓄積電荷を放出させるリセット動作を行う駆動法（以下、リセット駆動法と呼ぶ）が開示されている。
【０００７】
このリセット駆動法について図５ないし図８を参照して説明する。
画素を担うＥＬ素子ＥＬ1,1〜Ｅn,mは、格子状に配列され、垂直方向に沿う陽極線Ａl〜Ａnと水平方向に沿う陰極線Ｂl〜Ｂmとの交差位置に対応して一端（上記等価回路のダイオード成分Ｅの陽極側）が陽極線に、他端（上記等価回路のダイオード成分Ｅの陰極側）が陰極線に接続される。
【０００８】
これらＥＬ素子の発光駆動手段として、陰極線走査回路１と陽極線ドライブ回路２が設けられる。
陰極線走査回路１は、走査する陰極線を選択すべく、各陰極線の電位を個々に定める機能を有し、より詳しくは、陰極線Ｂl〜Ｂmに対応する走査スイッチ５l〜５mが、電源電圧からなる逆バイアス電圧ＶB（例えば１０V)及びアース電位（０V)のうちのいずれか一方を、対応する陰極線に設定する。
【０００９】
陽極ドライブ回路２は、各陽極線を通じて駆動電流を個々に供給する機能を有し、より詳しくは、陽極線Ａl〜Ａnに対応して電流源２1〜２nが設けられ、それらの出力電流がドライブスイッチ６1〜６nを介して個々に陽極線Ａl〜Ａnに流れるように構成される。
陽極線Ａl〜Ａnはまた、陽極リセット回路３と接続される。この陽極リセット回路３は、陽極線毎に設けられたシヤントスイッチ７l〜７nを有し、該シャントスイッチがオンとされることによって陽極線をアース電位に設定する。
【００１０】
陰極線走査回路１、陽極ドライブ回路２及び陽極リセット回路３の各々は、発光制御回路４によって制御される。発光制御回路４は、図示せぬ画像データ発生系から供給された画像データ信号に応じて当該画像データが担う画像を表示させるべく各回路を制御する。
すなわち、陰極線走査回路１に対しては、走査線選択制御信号を発生し、画像データの水平走査期間に対応する陰極線Ｂl〜Ｂmのいずれか１つを選択してアース電位に設定し、その他の陰極線は逆バイアス電圧ＶBが印加されるように走査スイッチ５1〜５mを切り換える制御を行う。したがって走査スイッチ５1〜５mは、水平走査期間毎に順次アース電位に切り換えられる、いわゆる線順次走査に従った切換制御がなされる。アース電位に設定された陰極線は、その陰極線に接続されたＥＬ素子を発光可能とする走査線として機能することとなる。
【００１１】
陽極ドライブ回路２は、かかる走査線に対しての発光制御を行う。発光制御回路４は、画像データが示す画素情報に従って当夜走査線に接続されているＥＬ素子のどれをどのタイミングでどの程度の時間に亘って発光させるかについてを示すドライブ制御信号（駆動パルス）を発生し、陽極ドライブ回路２に供給する。陽極ドライブ回路２は、この制御信号に応じて、ドライブスイッチ６1〜６nをオンオフ制御し、陽極線Ａl〜Ａnを通じて画素情報に応じた該当ＥＬ素子への駆動電流の供給をなす。これにより、駆動電流の供給されたＥＬ素子は、当該画素情報に応じた発光をなすこととなる。
【００１２】
陽極リセット回路３は、リセット動作を行うためのものである。リセット動作は、発光制御回路４からのリセット制御信号に応じて行われる。陽極リセット回路３は、リセット制御信号が示すリセット対象の陽極線に対応するシャントスイッチ７1〜７nのいずれかをオンしそれ以外はオフとする。
次に、この構成に基づくリセット駆動法の態様について説明する。
【００１３】
なお、以下に述べる動作は、陰極線Ｂlを走査してＥＬ素子Ｅ1,1及びＥ2,1を光らせた後、陰極線Ｂ2に走査を移してＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2を光らせる場合を例に挙げたものである。また、説明を分かり易くするために、光っているＥＬ素子はダイオード記号にて示され、光っていない発光素子はコンデンサ記号にて示される。また、陰極線Ｂl〜Ｂmに印加される逆バイアス電圧ＶBは、装置の電源変圧と同じ１０Ｖとされている。
【００１４】
先ず、図５においては、走査スイッチ５1が基準電圧としての０Ｖ側に切り換えられ、陰極線Ｂlが走査されている。他の陰極線Ｂ2〜Ｂmには、走査スイッチ５2〜５mにより所定電圧としての逆バイアス電圧１０Ｖが印加されている。
さらに、陽極線Ａl及びＡ2には、ドライブスイッチ６1及び６2によって電流源２1及び２2が接続されている。また、他の陽極線Ａ3〜Ａnには、シャントスイッチ７3〜７nによって０Ｖが与えられている。
【００１５】
したがって、図５の場合、ＥＬ素子Ｅ1,1とＥ2,1のみが順方向にバイアスされ、電流源２1及び２2から矢印のように駆動電流が流れ込み、ＥＬ素子Ｅ1,1及びＥ2,1のみが発光することとなる。この図５の状態においては、コンデンサにハッチングして示されるＥＬ素子は、それぞれ図示の如き極性に充電されることとなる。この図５の発光状態から、図８に示されるようなＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2の発光をなす状態に走査を移行する直前に、以下のようなリセット制御が行われる。
【００１６】
すなわち、走査が図５の陰極線Ｂlから図８の陰極線Ｂ2に移行する前に、先ず、図６に示すように全てのドライブスイッチ２1〜２nをオフとするとともに、全ての走査スイッチ５1〜５mと全てのシャントスイッチ７1〜７nを０Ｖ側に切り換え、陽極線Ａl〜Ａmと陰極線Ｂl〜Ｂmの全てを一旦０Ｖにし、０Ｖによるオールリセットを掛ける。この０Ｖによるオールリセットが行われると、陽極線と陰極線の全てが０Ｖの同電位となるので、各ＥＬ素子に充電されていた電荷は図中の矢印で示すようなルートを通って放電し、全てのＥＬ素子の充電電荷が瞬時のうちに０となる。
【００１７】
このようにして全てのＥＬ素子の充電電荷を０にした後、今度は図７に示すように、陰極線Ｂ2に対応する走査スイッチ５2のみを０Ｖ側に切り換え、陰極線Ｂ2の走査を行う。これと同時に、ドライブスイッチ６2及び６3をして電流源２2及び２3を対応の陽極線に接続せしめるとともに、シャントスイッチ７1，７4〜７nをオンとし、陽極線Ａ1，Ａ4〜Ａnに０Ｖを与える。
【００１８】
このようなスイッチの切り換えによって陰極線Ｂ2の走査が行われると、上述したように全てのＥＬ素子の充電電荷は０とされているので、次に発光させるべきＥＬ素子Ｅ2,2とＥ3,2には、図７中に矢印で示したような複数のルートで充電電流が一気に流れ込み、それぞれのＥＬ素子の寄生容量Ｃが瞬時に充電されることとなる。
【００１９】
すなわち、ＥＬ素子Ｅ2,2には、電流源２2→ドライブスイッチ６2→陽極線Ａ2→ＥＬ素子Ｅ2,2→走査スイッチ５2のルートで充電電流が流れ込むだけでなく、走査スイッチ５1→陰極線Ｂ1→ＥＬ素子Ｅ2,1→ＥＬ素子Ｅ2,2走査スイッチ５2のルート、走査スイッチ５3→陰極線Ｂ3→ＥＬ素子Ｅ2,3→ＥＬ素子Ｅ2,2→走査スイッチ５2のルート、・・・・・、走査スイッチ５m→陰極線Ｂm→ＥＬ素子Ｅ2,m→ＥＬ素子Ｅ2,m→走査スイッチ５2のルートによっても同時に充電電流が流れ込み、ＥＬ素子Ｅ2,2は、これら複数ルートによる豊富な充電電流によって発光閾値まで瞬時に充電されるので、図８に示す発光の定常状態に瞬時に移行できることとなる。
【００２０】
また、ＥＬ素子Ｅ3,2も、やはり図７に示されるように複数ルートによる豊富な充電電流によって発光閾値まで瞬時に充電されるので、図８に示す発光の定常状態に瞬時に移行できる。
以上述べたように、このリセット駆動法によれば、次の走査線の発光制御に移行する前に、陰極線と陽極線の全てが一旦アース電位である０Ｖに接続されてリセットされるので、次の走査線に切り換えられた際に、発光閾値までの充電を速くし、切り換えられた走査線上の発光すべきＥＬ素子の発光の立ち上がりを早くすることができる。
【００２１】
なお、発光させるべきＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2以外の他のＥＬ素子についても、図７中に矢印で示したようなルートでそれぞれ充電が行われるが、これらの充電方向は逆バイアス方向であるので、ＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2以外の他のＥＬ素子が誤発光することはない。
また、図５〜図８の例では、駆動源として電流源２l〜２nを用いた場合を挙げているが、電圧源を用いても同様に実現することができる。
【００２２】
さらに、リセット駆動法は、上述したような０ＶによるＥＬ素子のオールリセットをなす態様だけでなく、他の所定電圧によるリセットとする態様で実現しても良いし、必要なＥＬ素子についてのリセットをなす態様で実現しても良いことが、特開平９−２３２０７４号公報に開示されている。
ここで、図７によって示される走査切換直後の状態では、発光させるべきＥＬ素子Ｅ2,2及びＥ3,2には、発光閾値に十分な値と目される約ＶB［Ｖ］（本例では１０Ｖ）の電圧が掛けられ、逆バイアス電圧源からの電流の流れ込みにより瞬時に充電されドライブスイッチ６2，６3がオンとなってから直ちに発光できるような準備がなされるようにしている。
【００２３】
かかる準備を含めた発光制御態様につき詳述すると、先ず図９は、これまで説明したリセット駆動法による発光制御モードの態様と、当該モードに対応して陽極ドライブ回路２におけるドライブスイッチに個々に制御信号として供給されうる駆動パルスの態様とを示している。
図９に示されるように、発光制御モードは、陰極線Ｂl〜Ｂmのうちのいずれかをアクティブにする期間である走査モードと、これに後続して図６の如き動作をなす期間であるリセットモードとに分けることができる。かかる走査モードとリセットモードは、画像データの１水平走査期間（１Ｈ）毎に行われる。
【００２４】
走査モードにおいて駆動パルスが高レベルを呈している間は、当該駆動パルスに対応するドライブスイッチ６1〜６nのうちの１つがオンとされ、該当のＥＬ素子の発光が継続する。このときＥＬ素子に供給される駆動電流は、一定の値を呈する。
したがって、駆動パルスの高レベル期間が長ければ長い程ＥＬ素子の発光時間が長く、発光輝度を大ならしめることができる。故に、駆動パルス幅を長くすることにより明状態を作り、駆動パルス幅を短くすることにより暗状態を作ることができ、もって多段階の階調制御を達成することができる。この階調制御は、ＰＷＭ（パルス幅変調）に基づく制御である。
【００２５】
このような階調制御においてなされる実際のＥＬ素子の出力光を分析すると、図１０の如くなる。
図１０は、走査モードの間に亘って駆動パルスが高レベルを呈し続ける最大階調時（指定最大輝度時）におけるＥＬ素子の出力光の輝度Ｌの変化の様子を示している。
【００２６】
これによれば、リセット直後は逆バイアス電源の出力電圧ＶB及び定電流源の出力電流による駆動によって、ＥＬ素子は、比較的急峻な発光立ち上がりを呈して最大輝度に達する。そして直ちに輝度は下降し、今度は定電流源のみの駆動によって、ＥＬ素子は、指定された階調に対応する輝度に安定することとなる。かかる安定な輝度の発光は、次のリセットモードが到来するまで持続する。
【００２７】
ここで、リセット直後における逆バイアス電源と定電流源とによる駆動は、上記「準備」の動作すなわち図７の動作に相当し、その後の定電流源のみによる駆動は、図８の動作に相当する。
かかる発光制御は、リセット直後の準備動作によっていち早くＥＬ素子の発光を立ち上がらせ、後続する駆動パルスのみによる定電流源の駆動に円滑に移行させるようにしている。また、図１０における輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積が発光量に相当し、実質的な輝度はこの面積に応じたものとなる。
したがって、かかる面積と一階調（駆動パルスのパルス幅）との関係を一定に保つ必要がある。そうでなければ、階調のリニアリティを損なうことが考えられる。そして特に、発光または表示品質上、動作環境が変わっても両者の関係を一定に保つことが要求される。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環境温度が変動しても実質的な発光輝度特性を一定に保つことのできるＥＬ素子駆動装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明による有機ＥＬ素子駆動装置は、有機ＥＬ素子に発光駆動エネルギーを選択的に供給する駆動手段と、前記有機ＥＬ素子の動作温度を検知し前記動作温度に応じて前記発光駆動エネルギーを変化させる温度補償手段と、に加えて、以下の特徴を有している。
【００３０】
本発明の１つの特徴によれば、前記駆動手段が、複数の第１電極線と、前記第１の電極線に交叉する複数の第２電極線と、供給される画像信号の水平走査周期毎に前記第１の電極線のいずれかを選択し、前記水平走査周期内の画素位置に対応して前記第２電極線のいずれかを選択して、前記第１電極線の内の非選択線と第２電極線の内の非選択線との間に逆バイアスを加えておく一方で、前記第１電極線の内の選択電極線と前記第２電極線の内の選択電極線との間に駆動電流を供給する発光制御手段と、からなり、前記ＥＬ素子は、前記第１電極線の１つと前記第２電極線の１つとに各々の一方及び他方の電極が接続されたマトリックス状に配置された複数のＥＬ素子からなり、前記温度補償手段は、前記動作温度に応じて前記逆バイアスの大きさを変化させている。
【００３１】
更に、前記発光制御手段は、前記水平走査周期毎に、前記ＥＬ素子の寄生容量に蓄積された電荷を引き抜くリセット動作を行なうリセット手段を有する。
更に、前記温度補償手段は、前記動作温度の上昇に従い前記逆バイアスの大きさを小とする一方、前記動作温度の低下に従い前記逆バイアスの大きさを大とするのである。
【００３２】
本発明の別の特徴によれば、前記駆動手段が、複数の第１電極線と、前記第１の電極線に交叉する複数の第２電極線と、供給される画像信号の水平走査周期毎に前記第１の電極線のいずれかを選択し、前記水平走査周期内の画素位置に対応して前記第２電極線のいずれかを選択して、前記第１電極線の内の非選択線と第２電極線の内の非選択線との間に逆バイアスを加えておく一方で、前記第１電極線の内の選択電極線と前記第２電極線の内の選択電極線との間に駆動電流を供給する発光制御手段と、からなり、前記ＥＬ素子は、前記第１電極線の１つと前記第２電極線の１つとに各々の一方及び他方の電極が接続されたマトリックス状に配置された複数のＥＬ素子からなり、前記温度補償手段は、前記動作温度に応じて前記駆動電流の大きさを変化させるのである。
【００３３】
更に、前記発光制御手段は、前記水平走査周期毎に、前記ＥＬ素子の寄生容量に蓄積された電荷を引き抜くリセット動作を行なうリセット手段を有する。 更に、前記温度補償手段は、前記動作温度の上昇に従い前記駆動電流の大きさを小とする一方、前記動作温度の低下に従い前記駆動電流の大きさを大とするのである。
【００３４】
本発明の更に別の特徴によれば、前記駆動手段が、複数の第１電極線と、前記第１の電極線に交叉する複数の第２電極線と、供給される画像信号の水平走査周期毎に前記第１の電極線のいずれかを選択し、前記水平走査周期内の画素位置に対応して前記第２電極線のいずれかを選択して、前記第１電極線の内の非選択線と第２電極線の内の非選択線との間に逆バイアスを加えておく一方で、前記第１電極線の内の選択電極線と前記第２電極線の内の選択電極線との間に駆動電流を供給する発光制御手段と、からなり、前記ＥＬ素子は、前記第１電極線の１つと前記第２電極線の１つとに各々の一方及び他方の電極が接続されたマトリックス状に配置された複数のＥＬ素子からなり、前記温度補償手段は、前記動作温度に応じて、前記駆動電流の供給時間を変化させるのである。
【００３５】
更に、前記発光制御手段は、前記水平走査周期毎に、前記ＥＬ素子の寄生容量に蓄積された電荷を引き抜くリセット動作を行なうリセット手段を有する。 更に、前記温度補償手段は、前記動作温度の上昇に従い前記駆動時間の長さを短くする一方、前記動作温度の低下に従い前記駆動時間の長さを長くするのである。
【００３６】
更に、前記温度補償手段としては、サーミスタの如き感温素子を用いることが出来る。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明者は、ＥＬ素子の輝度特性が概ね温度によって図１１のように変化することを見い出した。すなわちＥＬ素子は、発光閾値を有し、当該閾値より大なる発光可能領域においてはそれに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほどその発光輝度Ｌが大きくなる特性を有するが、高温になるほど閾値が小さくなる。したがってＥＬ素子は、高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗い、といった輝度の温度依存性を持つものとされる。
【００３８】
換言すれば、高温（低温）になるにつれて駆動電圧や駆動電流を含む発光駆動エネルギーを小さく（大きく）するように制御することによって、一定の発光輝度が得られるというものである。
また、印加電圧Ｖに対してＥＬ素子に流れる駆動電流Ｉの値も同様の特性を呈する。
【００３９】
以下では、このようなＥＬ素子の性質に基づいて種々の実施例が提案されている。
図１２は、本発明の一実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部回路構成を示している。
本実施例は、例えば図５ないし図８に示されるような表示装置においてＥＬ素子の駆動手段に一部である走査回路１の逆バイアス電圧出力系を改変している。
【００４０】
図１２に示されるように、１つの陰極線（第１電極線または行電極線）に供給するための逆バイアス電圧ＶB′は、電源電圧ＶBから直接ではなく、本実施例によるＥＬ素子駆動装置の特徴を担う逆バイアス生成回路１００によって生成される。
逆バイアス生成回路１００は、電圧ＶBを出力する電源に一端が接続される抵抗１０１と、抵抗１０１の他端と一端が接続される抵抗１０２と、抵抗１０２の他端と一端が接続され他端が接地されるサーミスタ１０３と、抵抗１０１及び１０２の共通接続点と非反転入力端子とが接続され出力端子と反転入力端子とが接続される演算増幅器１０４とによって構成される。サーミスタ１０３は、温度故知手段を担い、抵抗１０１及び１０２並びに演算増幅器１０４は、温度補償手段を担う。
【００４１】
演算増幅器１０４は、逆バイアス生成回路１００の出力としての逆バイアス電圧ＶB′を、対応する走査スイッチ５1，５2，・・・または５mの一方の入力端子に出力する。当該走査スイッチは、この逆バイアス電圧ＶB′と接地電位とを陰極線Ｂ1,Ｂ2，‥・またはＢmに選択的に供給する。サーミスタ１０３は、温度に応じてその抵抗値を変化させる。故に、抵抗１０１の値と、抵抗１０２及びサーミスタ１０３の抵抗の和の値とに基づく分圧比が温度によって変わるので、演算増幅器１０４の非反転入力端子に供給される電圧値は温度に応じて変化することとなる。これにより、演算増幅器１０４の出力端子からは、温度補償された逆バイアス電圧ＶBを出力させることができる。
【００４２】
先述したＰＷＭの発光制御に基づく、輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積と階調（駆動パルスのパルス幅）との関係は、温度補償された逆バイアス電圧ＶB′によって一定に維持することが可能である。この詳細を示したのが図１３である。
図１３によれば、定電流源のみによる駆動期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は高温時に高く、低温時に低くなることが分かる。ここで定電流源の出力電流は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して駆動電流に対する発光輝度が変化している。
【００４３】
この定電流源のみによる駆動期間（以下、定電流源駆動期間と呼ぶ）における発光輝度の変化に見合うように、逆バイアス電源と定電流源とによる駆動期間（以下、準備期間と呼ぶ）における発光輝度を制御すれば、当該走査モードにおける全体の実質的な発光輝度を不変とすることができる。詳述すると、高温時は定電流源駆動期間における発光輝度が高いので、その分準備期間における発光輝度を下げるよう逆バイアス電圧ＶB′を変え、低温時は定電流源駆動期間における発光輝度が低いので、その分準備期間における発光輝度を上げるよう逆バイアス電圧ＶB′を変えてやれば良いのである。これを走査回路１においてサーミスタを用いて実現したのが図１２の回路である。
【００４４】
なお図１２の構成は、図１４のような構成に改変可能である。
図１４においては、演算増幅器１０４に代えてＰＮＰトランジスタ１０５を採用し逆バイアス生成回路１００′を実現しており、そのコレクタは給電されエミッタは抵抗１０６を介して接地されている。トランジスタ１０５のエミッタからは、上記実施例と同様に温度補償された逆バイアス電圧ＶB′が得られる。
【００４５】
上記実施例及び改変例においては、逆バイアス電圧を制御して温度補償をなすようにしているが、図１５に示されるような構成に基づき定電流源の出力電流を制御して温度補償をなすようにしても良い。図１５に示される実施例は、例えば図５ないし図８に示されるような表示装置においてＥＬ素子の駆動手段の他の一部であるドライブ回路２における定電流出力系を改変する態様を導くものである。
【００４６】
図１５において、電流発生回路２００は、定電流源２1，２2，…または２nに基づく電流の値を動作温度に応じて制御して温度補償の施された出力電流を得る。
電流発生回路２００は、いわゆるカレントミラー回路が適用され、一端が電源と接続されるサーミスタ２０１と、サーミスタ２０１の他端と一端が接続される抵抗２０２と、抵抗２０２の他端とエミッタが接続されコレクタが定電流源２1，２2，…または２nを介して接地されかつベースとコレクタとが接続されるＰＮＰトランジスタ２０３と、抵抗２０４を介してエミッタに給電されトランジスタ２０３のべ一スと自己のベースとが接続されるＰＮＰトランジスタ２０５とによって構成される。トランジスタ２０５のコレクタは、電流出力端としてドライブスイッチ６1，６2，・・・または６nへと導かれる。したがって、第２電極線（または列電極線）である陽極線Ａl〜Ａnには、定電流源から直接ではなく、電流発生回路２００の出力より駆動電流が供給される。
【００４７】
サーミスタ２０１は温度挨知手段に、ドライブスイッチ６1〜６nを除く他の部分は温度補償手段に相当する。
サーミスタ２０１の抵抗値と抵抗２０２の値の和は、基準温度下において抵抗２０４の値と同等とされ、またトランジスタ２０３とトランジスタ２０５の電気的特性が等しくされるなど、カレントミラー回路としての適正な設定がなされている。
【００４８】
このような構成によれば、サーミスタ２０１は、温度に応じてその抵抗値を変化させるので、温度に応じてトランジスタ２０３のエミッタ電位が変化し、定電流源に流れ込む電流Ｉ1の値も温度に応じて変化することとなる。これに伴いトランジスタ２０５のコレクタに流れる電流Ｉ2が電流Ｉ1と同じ値になるように変化するので、ドライブスイッチを通じて陽極線に供給される駆動電流は、温度補償の施された値を呈することができる。
【００４９】
先述したＰＷＭの発光制御に基づく、輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積と階調（駆動パルスのパルス幅）との関係は、温度補償された駆動電流によって一定に維持することが可能である。この詳細を示したのが図１６である。図１６によれば、準備期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は低温時に低く、高温時に高くなることが分かる。ここで逆バイアス電圧は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して準備期間における印加電圧に対する発光輝度が変化している。
【００５０】
この準備期間における発光輝度の変化に見合うように、定電流源駆動期間における発光輝度を制御すれば、当該走査モードにおける全体の実質的な発光輝度を不変とすることができる。詳述すると、高温時は準備期間における発光輝度が低いので、その分定電流源駆動期間における発光輝度を上げるよう駆動電流を変え、低温時は準備期間における発光輝度が高いので、その分定電流源駆動期間における発光輝度を下げるよう駆動電流を変えてやれば良いのである。これをドライブ回路２においてサーミスタを用いて実現したのが図１５の回路である。
【００５１】
上記実施例においては、駆動電流の値を制御して温度補償をなすようにしているが、図１７に示されるような構成に基づき駆動電流の陽極線への供給時間を制御して温度補償をなすようにしても良い。
図１７における電流発生回路２００′は、電圧−パルス幅変換回路２Ｍを有し、この変換回路が発光制御回路４（図５ないし図８参照）からの駆動パルスのパルス幅を温度に合わせて変化させるようにしている。
【００５２】
詳述すると、定電流源２1，２2，…及び２nとは別に、電源電圧ＶDにより駆動する定電流源２Ｃが各陽極線につき設けられ、さらに抵抗２Ｒ及びサーミスタ２０１がこの定電流源２Ｃと接地点との間に順に直列接続される。定電流源２Ｃと抵抗２Ｒとの共通接続点は、電圧パルス幅変換回路２Ｍに導かれる。したがって、サーミスタ２０１の温度による抵抗変化に応じた制御電圧が電圧−パルス幅変換回路２Ｍに供給される。
【００５３】
電圧−パルス幅変換回路２Ｍは、かかる制御電圧に応じて、温度補償がなされるよう駆動パルスのパルス幅の変更を行う。パルス幅変更の施された駆動パルスは、エミッ夕の接地されたＮＰＮトランジスタ６００のベースに供給される。
トランジスタ６００は、図５ないし図８に示される如きドライブスイッチ６l〜６nを担うものであり、ベース入力の駆動パルスに応答して定電流源２l，２2，・・・または２nからのコレクタ電流をオンオフ制御せしめる。これにより、電流発生回路２００′の出力からは、温度補償のなされた改変型ＰＷＭ駆動パルス電流が供給されることとなる。
【００５４】
先述したＰＷＭの発光制御に基づく、輝度の変化曲線と時間ｔ軸とによって囲まれる面積と階調との関係は、温度補償された駆動電流によって一定に維持することが可能である。この詳細を示したのが図１８である。
図１８によれば、準備期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は低温時に低く、高温時に高くなることが分かる。ここで逆バイアス電圧は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して準備期間における印加電圧に対する発光輝度が変化している。
【００５５】
一方、定電流源駆動期間においては、ＥＬ素子の発光輝度は低温時に低く、高温時に高くなることが分かる。ここで駆動電流の値は一定を保っており、ＥＬ素子そのものが、温度に依存して駆動電流に対する発光輝度が変化している。
したがって本実施例においては、これら準備期間及び定電流源感動期間における発光輝度の変化に見合うように、定電流源駆動期間における駆動パルス幅を変更することにより、当該走査モードにおける全体の実質的な発光輝度を不変とすることができる。より詳しくは、高温時には定電流源駆動期間における発光時間を短くするように駆動パルスのパルス幅を短くし、低温時には定電流源駆動期間における発光時間を長くするように駆動パルスのパルス幅を長くするようにしている。このようなパルス幅の変更をドライブ回路２においてサーミスタを用いて実現したのが図１７の回路である。
【００５６】
なお、上記実施例においては、リセット駆動法に基づく制御態様を説明したが、通常のマトリクス駆動法に基づく制御態様に改変することも可能である。
また、これまでの説明においては、温度補備をなすための実演例として、逆バイアス電圧を制御する態様、駆動電流の値を制御する態様及び駆動電流の供給時間を制御する態様を挙げたが、これらは適宜併用することは可能である。
【００５７】
また、上記夷施例においては、有機ＥＬ素子を用いた装置につき説明したが、本発明は、他のＥＬ素子やこれに等価な素子に全く適用できないということはない。
さらに、上記各実施例においては、温度検知手段を実現する感温素子としてサーミスタ（感温半導体）を挙げたが、これに限らず、温度変化を検卸することのできる他の素子及び手段を適用することは可能である。また、温度検知手段を用いないで、装置の外部使用環境に応じて、ユーザが逆バイアス電圧値や電流源特性等を適宜マニュアルにて調整可能であるようにしても良い。
【００５８】
この他にも、上記各実施例においては種々の手段または行程を限定的に説明したが、当業者の設計可能な範囲にて適宜改変することも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、環境温度が変動しても実質的な発光輝度特性を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 有機ＥＬ素子の等価回路を示す図である。
【図２】大略的に有機ＥＬ素子の駆動電流−発光輝度特性を示すグラフである。
【図３】大略的に有機ＥＬ素子の駆動電流−発光輝度特性を示すグラフである。
【図４】大略的に有機ＥＬ素子の駆動電流−発光輝度特性を示すグラフである。
【図５】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第１のブロック図である。
【図６】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第２のブロック図である。
【図７】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第３のブロック図である。
【図８】従来のＥＬ素子を用いた表示装置の構成及びこれに適用されるリセット駆動法を説明するための第４のブロック図である。
【図９】リセット駆動法による発光制御モードの態様及び階調制御の態様を示すタイムチャートである。
【図１０】最大階調時におけるＥＬ素子の出力光の輝度Ｌの変化の様子を示すタイムチャートである。
【図１１】印加電圧に対するＥＬ素子の発光粁度特性の温度依存性を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の駆動装置の温度補償動作を説明するためのＥＬ素子の発光輝度変化を示すタイムチャートである。
【図１４】図１２の駆動装置の変形例を示す回路図である。
【図１５】本発明の他の実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５の駆動装置の温度補償動作を説明するためのＥＬ素子の発光輝度変化を示すタイムチャートである。
【図１７】本発明のさらに他の実施例によるＥＬ素子駆動装置の一部構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７の駆動装置の温度補償動作を説明するためめＥＬ素子の発光輝度変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 陰極線走査回路
５1〜５m 走査スイッチ
２ 陽極線ドライブ回路
２1〜２n 定電流源
６1〜６n ドライブスイッチ
３ 陽極線リセット回路
７1〜７n シヤントスイッチ
Ｅ1,1，Ｅ2,1，・・・，Ｅn,m ＥＬ素子
Ａ1〜７n 陽極線
Ｂ1〜Ｂn 陰極線
４ 発光制御回路
１００ 逆バイアス生成回路
１０１，１０２ 抵抗
１０３ サーミスタ
１０４ 演算増幅器
１００′ 逆バイアス生成回路
１０５ ＮＰＮトランジスタ
１０６ 抵抗
２００ 電流発生回路
２０１ サーミスタ
２０２，２０４ 抵抗
２０３，２０５ ＰＮＰトランジスタ
２００′ 電流発生回路
２Ｃ 定電流源
２Ｒ 抵抗
２Ｍ 電圧−パルス幅変換回路
６００ ＮＰＮトランジスタ
Claims (3)
- 有機ＥＬ素子の駆動装置であって、
前記有機ＥＬ素子に発光駆動エネルギーを選択的に供給する駆動手段と、
前記有機ＥＬ素子の動作温度を検知し前記動作温度に応じて前記発光駆動エネルギーを変化させる温度補償手段と、を有し、
前記駆動手段は、複数の第１電極線と、前記第１の電極線に交叉する複数の第２電極線と、供給される画像信号の水平走査周期毎に前記第１の電極線のいずれかを選択し、前記水平走査周期内の画素位置に対応して前記第２電極線のいずれかを選択して、前記第１電極線の内の非選択線と第２電極線の内の非選択線との間に逆バイアスを加えておく一方で、前記第１電極線の内の選択電極線と前記第２電極線の内の選択電極線との間に駆動電流を供給する発光制御手段と、からなり、
前記ＥＬ素子は、前記第１電極線の１つと前記第２電極線の１つとに各々の一方及び他方の電極が接続されたマトリックス状に配置された複数のＥＬ素子からなり、
前記温度補償手段は、前記動作温度に応じて前記逆バイアスの大きさを変化させる、
ことを特徴とするＥＬ素子駆動装置。 - 前記発光制御手段は、前記水平走査周期毎に、前記ＥＬ素子の寄生容量に蓄積された電荷を引き抜くリセット動作を行なうリセット手段を有することを特徴とする請求項１記載のＥＬ素子駆動装置。
- 前記温度補償手段は、前記動作温度の上昇に従い前記逆バイアスの大きさを小とする一方、前記動作温度の低下に従い前記逆バイアスの大きさを大とすることを特徴とする請求項１又は２記載のＥＬ素子駆動装置。
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