JP3859483B2 - 駆動回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流が供給されることによって発光する有機エレクトロルミネッセンス)素子(以下、EL素子と称す。)や発光ダイオード(以下、LEDと称す。)等を使用した電流駆動型表示装置を駆動するための駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1は、EL素子を使用した一般的な表示装置の概略を示す回路図である。
【0003】
この表示装置は、表示パネル1001と、走査線駆動回路1003と、データ線駆動回路1005と、制御回路1007とで主に構成されている。
【0004】
表示パネル1001は、複数の走査線COM1〜COMnと、複数のデータ線SEG1〜SEGmと、走査線及びデータ線との交点に配置された複数のEL素子EL11〜ELnmとを有する。
【0005】
走査線駆動回路1003は、複数の走査線COM1〜COMnに接続された複数のスイッチ手段SWc1〜SWcnで構成されている。各スイッチ手段SWc1〜SWcnは、対応する走査線COM1〜COMnを接地電位GND(例えば、0V。)もしくは走査線用電源電位Vc(例えば、20V。)のいずれかに接続する。
【0006】
データ線駆動回路1005は、複数のデータ線SEG1〜SEGmに接続された複数のスイッチ手段SWs1〜SWsmと、複数の定電流素子CC1〜CCmとで主に構成されている。各スイッチ手段SWs1〜SWsmは、対応するデータ線SEG1〜SEGmを、接地電位GNDもしくは定電流素子CC1〜CCmに接続する。定電流素子CC1〜CCmは、データ線用電源電位Vs(例えば、20V。)に接続されている。
【0007】
制御回路1007は、制御データに基づいて、スイッチ手段SWc1〜SWcn及びスイッチ手段SWs1〜SWsmの動作を制御する。
【0008】
図1には、EL素子EL11のみが発光状態である場合における各スイッチ手段の状態が示されている。以下に、EL素子の発光状態及び非発光状態に関して簡単に説明する。
【0009】
EL素子EL11のカソード、すなわち走査線COM1には、走査線駆動回路1003のスイッチ手段SWc1によって接地電位GNDが供給されている。なお、接地電位GNDが走査線に供給されている場合は、走査線が活性状態もしくは選択状態であると定義され、走査線用電源電位Vcが供給されている場合は、非活性状態もしくは非選択状態であると定義される。従って、走査線COM1は、現在活性状態である。
【0010】
一方、EL素子EL11のアノード、すなわちデータ線SEG1には、データ線駆動回路1005のスイッチ手段SWs1によってデータ線用電源電位Vsが供給されている。この状態においては、EL素子EL11は、順方向にバイアスされているので、データ線用電源電位Vsから接地電位GNDに至る電流経路が形成される。よって、EL素子EL11に図示したような電流I1が流れる。このように電流I1がEL素子EL11を流れることにより、EL素子EL11が発光状態に遷移する。
【0011】
EL素子EL21のカソード、すなわち走査線COM2には、走査線駆動回路1003のスイッチ手段SWc2によって走査線用電源電位Vcが供給されている。この状態においては、EL素子EL21のアノードとカソードとの間には電位差が生じないため、データ線用電源電位Vsから接地電位GNDに至る電流経路が形成されない。よって、EL素子EL21には電流I1が流れないため、EL素子EL21は発光状態に遷移しない。
【0012】
EL素子EL12のアノード、すなわちデータ線SEG2には、データ線駆動回路1005のスイッチ手段SWs2によって接地電位GNDが供給されている。この状態においては、EL素子EL12のアノードには、定電流素子CC2からの電流が供給されないため、EL素子EL12には電流I1が流れず、EL素子EL12は発光状態に遷移しない。
【0013】
同様にして、EL素子EL22のアノード、すなわちデータ線SEG2には、データ線駆動回路1005のスイッチ手段SWs2によって接地電位GNDが供給されている。また、EL素子EL22のカソード、すなわち走査線COM2には、走査線駆動回路1003のスイッチ手段SWc2によって走査線用電源電位Vcが供給されている。この状態においては、EL素子EL22は逆バイアスされているため、EL素子EL22には電流I1が流れず、EL素子EL22は発光状態に遷移しない。
【0014】
以上のように、EL素子は、電流がEL素子に供給されることによって発光状態に遷移するが、その発光量(発光度合い)は電流値に依存する。EL素子の発光量が予め決められた設定値(誤差を考慮した規格値)から外れると、意図した表示が実現できない。従って、各データ線に供給される電流値は、互いに等しい一定値であることが要求される。データ線に供給される電流値を一定に保つために、データ線駆動回路1005には、定電流素子CC1〜CCmが設けられている。定電流素子CC1〜CCmは、例えばゲートに一定の電圧が与えられ、飽和領域で動作するMOSトランジスタで構成されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製造上のばらつきや誤差が存在するため、定電流素子として機能する全てのMOSトランジスタの特性が、必ずしも設定値(誤差を考慮した規格値)の範囲内に収まるとは限らない。例えば、MOSトランジスタの特性を示す1つのパラメータとして閾値電圧が存在するが、この閾値電圧が、定電流素子を構成するMOSトランジスタ毎に異なる値になった場合、MOSトランジスタのドレインとソース間を流れる電流Idsも設定値から外れることになる。従って、各データ線に供給される電流値は、互いに等しい一定値にはならず、互いにばらついてしまうことになる。結果として、EL素子の発光量がデータ線毎にばらついてしまうという課題があった。
【0016】
よって、製造上のばらつきの影響を受け難い改善された駆動回路が望まれていた。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を克服するために、考え出されたものである。本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要は以下の通りである。
【0018】
すなわち、本発明の駆動回路は、定電流手段を構成するMOSトランジスタのソース側に抵抗手段を設けたことである。この抵抗手段は、例えばMOSトランジスタで構成されている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0020】
なお、説明を容易にするため、同様の構成には同様の符号を付与する。また、重複した構成の説明は省略する。
【0021】
(第1の実施の形態)
図2は、本発明の駆動回路を含む表示装置の概略を示す回路図である。
【0022】
図2に示された表示装置と、図1に示された表示装置との差異は、データ線駆動回路1005にある。
【0023】
データ線駆動回路1005は、半導体チップ上に形成されており、複数のデータ線SEG1〜SEGmに接続されたデータ線駆動部DR1〜DRmを有する。データ線駆動部DR1〜DRmは、複数のスイッチ手段SWs1〜SWsmと、一定電圧発生回路CVGとで主に構成されている。
【0024】
図3は、データ線駆動回路1005を示す詳細回路図であり、図4は、半導体チップ上におけるデータ線駆動回路1005のレイアウト図である。
【0025】
一定電圧発生回路CVGは、参照電圧発生回路VRGと、演算増幅器OPAと、抵抗Rと、モニター部MTとで構成されている。
【0026】
参照電圧発生回路VRGは、制御領域403に形成されており、所定の参照電圧Vrefを発生する。
【0027】
演算増幅器OPAは、例えば制御領域403に形成され、データ線用電源電位Vs(例えば、20V。)及び接地電位との間に接続されており、参照電圧Vrefが印加される反転端子と、電圧Vaが印加される非反転端子と、出力端子とを有する。
【0028】
モニター部MTは、PMOSトランジスタPM1と、PMOSトランジスタPM2とを有する。PMOSトランジスタPM1と、PMOSトランジスタPM2は、駆動領域401内の領域405に形成されている。PMOSトランジスタPM2は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、接地電位GNDに接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタPM2は、常時オン状態であるが、所定のオン抵抗を有しているため抵抗素子として機能する。PMOSトランジスタPM1は、PMOSトランジスタPM2のドレインに接続されたソースと、演算増幅器OPAの非反転入力端子に接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。
【0029】
抵抗Rは、演算増幅器OPAの非反転入力端子に接続された一端と、接地電位GNDに接続された他端とを有する。なお、抵抗Rは半導体チップの外部に設けられている。しかし、抵抗Rは制御領域403に形成されていても良い。
【0030】
データ線駆動部DR1は、スイッチ手段SWs1、定電流素子としてのPMOSトランジスタP303及び抵抗手段としてのPMOSトランジスタP701とを有する。
【0031】
スイッチ手段SWs1は、出力端子OUT1を介してデータ線SEG1に接続され、PMOSトランジスタP301及びNMOSトランジスタN301とで構成されている。PMOSトランジスタP301は、PMOSトランジスタP303のドレインに接続されたソースと、NMOSトランジスタN301のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子D1に接続されたゲートとを有する。NMOSトランジスタN301は、接地電位GNDに接続されたソースと、PMOSトランジスタP301のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子D1に接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタP301及びNMOSトランジスタN301は、駆動領域401内の領域407に形成されている。
【0032】
スイッチ手段SWs1には、定電流素子として機能するPMOSトランジスタP303が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP303は、PMOSトランジスタP701のドレインに接続されたソースと、PMOSトランジスタP301のソースに接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP303のゲートは、PMOSトランジスタPM1のゲートと接続されているため、これら2つのトランジスタはカレントミラー回路を構成している。従って、PMOSトランジスタPM1のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)と、PMOSトランジスタP303のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)との比に応じた電流がPMOSトランジスタP303に流れる。PMOSトランジスタP303も、駆動領域401内の領域407に形成されている。
【0033】
PMOSトランジスタP303には、抵抗手段として機能するPMOSトランジスタP701にが接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP701は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、PMOSトランジスタP303のソースに接続されたドレインと、接地電位GNDに接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP701は常時オン状態であるが、所定のオン抵抗を有しているので抵抗素子として機能する。PMOSトランジスタP701も、駆動領域401内の領域407に形成されている。
【0034】
データ線駆動部DR2は、スイッチ手段SWs2、定電流素子としてのPMOSトランジスタP307及び抵抗手段としてのPMOSトランジスタP703とを有する。
【0035】
スイッチ手段SWs2は、出力端子OUT2を介してデータ線SEG2に接続され、PMOSトランジスタP305及びNMOSトランジスタN303とで構成されている。PMOSトランジスタP305は、PMOSトランジスタP307のドレインに接続されたソースと、NMOSトランジスタN303のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子D2に接続されたゲートとを有する。NMOSトランジスタN303は、接地電位GNDに接続されたソースと、PMOSトランジスタP305のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子D2に接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタP305及びNMOSトランジスタN303は、駆動領域401内の領域409に形成されている。
【0036】
スイッチ手段SWs2には、定電流素子として機能するPMOSトランジスタP307が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP307は、PMOSトランジスタP703のドレインに接続されたソースと、PMOSトランジスタP305のソースに接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP307のゲートは、PMOSトランジスタPM1のゲートと接続されているため、これら2つのトランジスタはカレントミラー回路を構成している。従って、PMOSトランジスタPM1のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)と、PMOSトランジスタP307のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)との比に応じた電流がPMOSトランジスタP307に流れる。PMOSトランジスタP307も、駆動領域401内の領域409に形成されている。
【0037】
PMOSトランジスタP307には、抵抗手段として機能するPMOSトランジスタP703が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP703は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、PMOSトランジスタP305のソースに接続されたドレインと、接地電位GNDに接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP703は常時オン状態であるが、所定のオン抵抗を有しているので抵抗素子として機能する。PMOSトランジスタP703も、駆動領域401内の領域407に形成されている。
【0038】
データ線駆動部DRmは、スイッチ手段SWsm、定電流素子としてのPMOSトランジスタP311及び抵抗手段としてのPMOSトランジスタP705とを有する。
【0039】
スイッチ手段SWsmは、出力端子OUTmを介してデータ線SEGmに接続され、PMOSトランジスタP309及びNMOSトランジスタN305とで構成されている。PMOSトランジスタP309は、PMOSトランジスタP311のドレインに接続されたソースと、NMOSトランジスタN305のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子Dmに接続されたゲートとを有する。NMOSトランジスタN305は、接地電位GNDに接続されたソースと、PMOSトランジスタP309のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子Dmに接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタP309及びNMOSトランジスタN305は、駆動領域401内の領域411に形成されている。
【0040】
スイッチ手段SWs3には、定電流素子として機能するPMOSトランジスタP311が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP311は、PMOSトランジスタP705のドレインに接続されたソースと、PMOSトランジスタP309のソースに接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP311のゲートは、PMOSトランジスタPM1のゲートと接続されているため、これら2つのトランジスタはカレントミラー回路を構成している。従って、PMOSトランジスタPM1のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)と、PMOSトランジスタP311のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)との比に応じた電流がPMOSトランジスタP311に流れる。PMOSトランジスタP311も、駆動領域401内の領域411に形成されている。
【0041】
PMOSトランジスタP311には、抵抗手段として機能するPMOSトランジスタP705が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP705は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、PMOSトランジスタP311のソースに接続されたドレインと、接地電位GNDに接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP705は常時オン状態であるが、所定のオン抵抗を有しているので抵抗素子として機能する。PMOSトランジスタP705も、駆動領域401内の領域407に形成されている。
【0042】
次に、駆動回路1005の動作について説明する。説明を容易にするため、駆動回路1005の動作は、一定電圧発生回路CVGとデータ線SEG1が記載された図5を使用して説明する。
【0043】
一定電圧発生回路CVGの動作は以下の通りである。
【0044】
抵抗Rの一端、即ち演算増幅器OPAの非反転入力端子に生じる電位Vaは、式(1)で表される。
【0045】
Va=Iref*R (1)
そして、電位Vaは、反転入力端子に与えられる電位Vrefと等しくなるように、演算増幅器OPA及びPMOSトランジスタPM1によって制御される。データ線用電源電位Vsから抵抗Rを介して接地電位GNDへ流れる電流Irefの値は、PMOSトランジスタPM1のゲート・ソース間電圧Vgsで決定される。従って、Va=Vrefを満足するような電流IrefをPMOSトランジスタPM1が供給するように、PMOSトランジスタPM1のゲートに与えられる電位が制御される。この時のPMOSトランジスタPM1のゲートに与えられる電位(演算増幅器OPAが出力する電位)をVcとする。
【0046】
(EL素子が発光しない時の動作)
制御回路1007は、論理Hレベル(例えば、20V。)のデータ信号をデータ入力端子D1に出力する。データ入力端子D1に論理Hレベルが与えられると、PMOSトランジスタP301がオフ状態になり、NMOSトランジスタN301がオン状態になる。NMOSトランジスタN301がオン状態になると、データ線SEG1が接地電位GNDと電気的に接続されるため、EL素子EL11のアノードの電位は接地電位GNDとなる。この時、PMOSトランジスタP301はオフ状態なので、PMOSトランジスタP303によるEL素子への電流の供給は行われない。EL素子EL11のアノードの電位は接地電位GNDなので、走査線COM1の電位がいかなる電位であろうと、EL素子11は発光状態に遷移しない。
【0047】
(EL素子が発光する時の動作)
制御回路1007は、論理Lレベル(例えば、0V。)のデータ信号をデータ入力端子D1に出力する。データ入力端子D1に論理Lレベルが与えられると、NMOSトランジスタN301がオフ状態になり、PMOSトランジスタP301がオン状態になる。NMOSトランジスタN301がオフ状態になると、データ線SEG1が接地電位GNDと電気的に分離される。この時、PMOSトランジスタP301はオン状態なので、PMOSトランジスタP303によるEL素子への電流I1の供給が行われる。EL素子に流れるこの電流I1は、モニタ部MTのPMOSトランジスタPM1が流す電流Irefに比例した電流値を有する。
【0048】
先に説明したように、EL素子の発光量は電流値に依存する。従って、データ線SEG1の電位が変動したとしても、データ線SEG1に供給される電流I1の変動が小さいことが好ましい。このような電流の変動を抑えるために、PMOSトランジスタP303は、図6に示されるような飽和領域で動作するようそのゲート・ソース間電圧Vgs及びドレイン・ソース間電圧Vdsが設定されている。このように、PMOSトランジスタP303は、飽和領域で動作しているため、ドレイン・ソース間電圧Vdsが多少変動したとしても、データ線SEG1に供給される電流I1をほぼ一定に保つことが可能である。
【0049】
ここで仮に、製造上のばらつきのため、PMOSトランジスタP303の閾値電圧Vtpが設定値(誤差を考慮した規格値)から外れてしまった場合を考える。MOSトランジスタの飽和領域におけるドレイン・ソース間電流Idsは、以下の式(2)で表される。
【0050】
Ids=μW/2L*Cox(Vgs−|Vtp|)2 (2)
ここで、μは正孔の移動度、Wはゲート幅、Lはゲート長、Coxはゲート容量、Vgsはゲート・ソース間電圧、|Vtp|は閾値電圧の絶対値を示す。
【0051】
PMOSトランジスタP303の閾値電圧Vtpが、設定値よりもΔVtpだけ上昇した場合、式(2)に示す通り、ドレイン・ソース間電流Ids、すなわち電流I1がΔVtpに依存して設定値よりもΔI1だけ減少する。PMOSトランジスタP701はオン状態であるが、所定のオン抵抗値を有しているため、PMOSトランジスタP701は抵抗素子として機能している。従って、電流I1がΔI1だけ減少すると、PMOSトランジスタP701における電圧降下もΔI1に依存して減少する。この結果、PMOSトランジスタP303のゲート・ソース間電圧VgsがΔI1に依存して増加する。PMOSトランジスタP303のゲート・ソース間電圧Vgsが増加すると、式(2)に示す通り、PMOSトランジスタP303のドレイン・ソース間電流Ids、すなわち電流I1が増加する。以上の一連のフィードバック動作により、ΔI1の減少が緩和される。言い換えると、以上の一連のフィードバック動作により、電流I1は、設定値に近づくように補正される。すなわち、PMOSトランジスタの製造上のばらつきに起因する電流の変化が緩和されるのである。このようなフィードバック動作は、他のデータ線SEG2〜SEGmに関しても同様に生じる。
【0052】
以上のように、各データ線に流れる電流値I1は、互いにほぼ等しくなるように補正される。よって、データ線間における電流のばらつきが緩和されるため、EL素子の発光量がデータ線毎にばらついてしまうという課題を解決することができる。
【0053】
(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2の実施形態の駆動回路を示す詳細回路図である。
【0054】
第2の実施形態の駆動回路と、第1の実施形態の駆動回路との差異は、スイッチ手段を構成するPMOSトランジスタと、スイッチ手段を構成するNMOSトランジスタとの間に、定電流素子として機能するPMOSトランジスタを設けたことである。すなわち、第2の実施の形態の特徴は、スイッチング手段として機能するPMOSトランジスタを、前述した抵抗手段としても利用していることである。
【0055】
図7は、本発明の第2の実施の形態のデータ線駆動回路1005を示す詳細回路図である。図4は、半導体チップ上におけるデータ線駆動回路1005のレイアウト図である。なお、第2の実施の形態と第1の実施の形態の半導体チップ上における基本レイアウトは同じであるので、以降の説明において図4を参照する。
【0056】
一定電圧発生回路CVGは、参照電圧発生回路VRGと、演算増幅器OPAと、抵抗Rと、モニター部MTとで構成されている。
【0057】
参照電圧発生回路VRGは、制御領域403に形成されており、所定の参照電圧Vrefを発生する。
【0058】
演算増幅器OPAは、例えば制御領域403に形成され、データ線用電源電位Vs(例えば、20V。)及び接地電位との間に接続されており、参照電圧Vrefが印加される反転端子と、電圧Vaが印加される非反転端子と、出力端子とを有する。
【0059】
モニター部MTは、PMOSトランジスタPM1と、PMOSトランジスタPM2とを有する。PMOSトランジスタPM1と、PMOSトランジスタPM2は、駆動領域401内の領域405に形成されている。PMOSトランジスタPM2は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、接地電位GNDに接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタPM2は、常時オン状態であるが、所定のオン抵抗を有しているため抵抗素子として機能する。PMOSトランジスタPM1は、PMOSトランジスタPM2のドレインに接続されたソースと、演算増幅器OPAの非反転入力端子に接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。
【0060】
抵抗Rは、演算増幅器OPAの非反転入力端子に接続された一端と、接地電位GNDに接続された他端とを有する。なお、抵抗Rは半導体チップの外部に設けられている。しかし、抵抗Rは制御領域403に形成されていても良い。
【0061】
データ線駆動部DR1は、スイッチ手段SWs1、定電流素子としてのPMOSトランジスタP303とを有する。
【0062】
スイッチ手段SWs1は、出力端子OUT1を介してデータ線SEG1に接続され、PMOSトランジスタP301及びNMOSトランジスタN301とで構成されている。PMOSトランジスタP301は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、PMOSトランジスタP303のソースに接続されたドレインと、データ入力端子D1に接続されたゲートとを有する。NMOSトランジスタN301は、接地電位GNDに接続されたソースと、PMOSトランジスタP303のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子D1に接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタP301及びNMOSトランジスタN301は、駆動領域401内の領域407に形成されている。
【0063】
スイッチ手段SWs1には、定電流素子として機能するPMOSトランジスタP303が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP303は、PMOSトランジスタP301のドレインに接続されたソースと、NMOSトランジスタN301のドレインに接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP303のゲートは、PMOSトランジスタPM1のゲートと接続されているため、これら2つのトランジスタはカレントミラー回路を構成している。従って、PMOSトランジスタPM1のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)と、PMOSトランジスタP303のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)との比に応じた電流がPMOSトランジスタP303に流れる。PMOSトランジスタP303も、駆動領域401内の領域407に形成されている。
【0064】
データ線駆動部DR2は、スイッチ手段SWs2、定電流素子としてのPMOSトランジスタP307とを有する。
【0065】
スイッチ手段SWs2は、出力端子OUT2を介してデータ線SEG2に接続され、PMOSトランジスタP305及びNMOSトランジスタN303とで構成されている。PMOSトランジスタP305は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、PMOSトランジスタP307のソースに接続されたドレインと、データ入力端子D2に接続されたゲートとを有する。NMOSトランジスタN303は、接地電位GNDに接続されたソースと、PMOSトランジスタP307のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子D2に接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタP305及びNMOSトランジスタN303は、駆動領域401内の領域409に形成されている。
【0066】
スイッチ手段SWs2には、定電流素子として機能するPMOSトランジスタP307が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP307は、PMOSトランジスタP305のドレインに接続されたソースと、NMOSトランジスタN303のドレインに接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP307のゲートは、PMOSトランジスタPM1のゲートと接続されているため、これら2つのトランジスタはカレントミラー回路を構成している。従って、PMOSトランジスタPM1のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)と、PMOSトランジスタP307のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)との比に応じた電流がPMOSトランジスタP307に流れる。PMOSトランジスタP307も、駆動領域401内の領域409に形成されている。
【0067】
データ線駆動部DRmは、スイッチ手段SWsm、定電流素子としてのPMOSトランジスタP311とを有する。
【0068】
スイッチ手段SWsmは、データ線SEGmに接続され、PMOSトランジスタP309及びNMOSトランジスタN305とで構成されている。PMOSトランジスタP309は、データ線用電源電位Vsに接続されたソースと、PMOSトランジスタP311のソースに接続されたドレインと、データ入力端子Dmに接続されたゲートとを有する。NMOSトランジスタN305は、接地電位GNDに接続されたソースと、PMOSトランジスタP311のドレインに接続されたドレインと、データ入力端子Dmに接続されたゲートとを有する。PMOSトランジスタP309及びNMOSトランジスタN305は、駆動領域401内の領域411に形成されている。
【0069】
スイッチ手段SWs3には、定電流素子として機能するPMOSトランジスタP311が接続されている。詳細には、PMOSトランジスタP311は、PMOSトランジスタP309のドレインに接続されたソースと、NMOSトランジスタN305のドレインに接続されたドレインと、演算増幅器OPAの出力端子に接続されたゲートを有する。PMOSトランジスタP311のゲートは、PMOSトランジスタPM1のゲートと接続されているため、これら2つのトランジスタはカレントミラー回路を構成している。従って、PMOSトランジスタPM1のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)と、PMOSトランジスタP311のディメンジョン(ゲート幅とゲート長との比W/L)との比に応じた電流がPMOSトランジスタP311に流れる。PMOSトランジスタP311も、駆動領域401内の領域411に形成されている。
【0070】
次に、本発明の第2の実施形態の駆動回路1005の動作について説明する。説明を容易にするため、駆動回路1005の動作は、一定電圧発生回路CVGとデータ線SEG1が記載された図8を使用して説明する。
【0071】
一定電圧発生回路CVGの動作は以下の通りである。
【0072】
抵抗Rの一端、即ち演算増幅器OPAの非反転入力端子に生じる電位Vaは、前述した式(1)で表される。
【0073】
そして、電位Vaは、反転入力端子に与えられる電位Vrefと等しくなるように、演算増幅器OPA及びPMOSトランジスタPM1によって制御される。データ線用電源電位Vsから抵抗Rを介して接地電位GNDへ流れる電流Irefの値は、PMOSトランジスタPM1のゲート・ソース間電圧Vgsで決定される。従って、Va=Vrefを満足するような電流IrefをPMOSトランジスタPM1が供給するように、PMOSトランジスタPM1のゲートに与えられる電位が制御される。この時のPMOSトランジスタPM1のゲートに与えられる電位(演算増幅器OPAが出力する電位)をVcとする。
【0074】
(EL素子が発光しない時の動作)
制御回路1007は、論理Hレベル(例えば、20V。)のデータ信号をデータ入力端子D1に出力する。データ入力端子D1に論理Hレベルが与えられると、PMOSトランジスタP301がオフ状態になり、NMOSトランジスタN301がオン状態になる。NMOSトランジスタN301がオン状態になると、データ線SEG1が接地電位GNDと電気的に接続されるため、EL素子EL11のアノードの電位は接地電位GNDとなる。この時、PMOSトランジスタP301はオフ状態なので、PMOSトランジスタP303によるEL素子への電流の供給は行われない。EL素子EL11のアノードの電位は接地電位GNDなので、走査線COM1の電位がいかなる電位であろうと、EL素子11は発光状態に遷移しない。
【0075】
(EL素子が発光する時の動作)
制御回路1007は、論理Lレベル(例えば、0V。)のデータ信号をデータ入力端子D1に出力する。データ入力端子D1に論理Lレベルが与えられると、NMOSトランジスタN301がオフ状態になり、PMOSトランジスタP301がオン状態になる。NMOSトランジスタN301がオフ状態になると、データ線SEG1が接地電位GNDと電気的に分離される。この時、PMOSトランジスタP301はオン状態なので、PMOSトランジスタP303によるEL素子への電流I1の供給が行われる。EL素子に流れるこの電流I1は、モニタ部MTのPMOSトランジスタPM1が流す電流Irefに比例した電流値を有する。
【0076】
先に説明したように、EL素子の発光量は電流値に依存する。従って、データ線SEG1の電位が変動したとしても、データ線SEG1に供給される電流I1の変動が小さいことが好ましい。このような電流の変動を抑えるために、PMOSトランジスタP303は、図6に示されるような飽和領域で動作するようそのゲート・ソース間電圧Vgs及びドレイン・ソース間電圧Vdsが設定されている。例えば演算増幅器OPAの出力電位Vcは、17V程度になるよう設定され、ドレイン・ソース間電圧Vdsは、3V程度になるように設定されている。このように、PMOSトランジスタP303は、飽和領域で動作しているため、Vdsが多少変動したとしても、データ線SEG1に供給される電流I1をほぼ一定に保つことが可能である。
【0077】
ここで仮に、製造上のばらつきのため、PMOSトランジスタP303の閾値電圧Vtpが設定値(誤差を考慮した規格値)から外れてしまった場合を考える。MOSトランジスタの飽和領域におけるドレイン・ソース間電流Idsは、前述の式(2)で表される。
【0078】
PMOSトランジスタP303の閾値電圧Vtpが、設定値よりもΔVtpだけ上昇した場合、式(2)に示す通り、ドレイン・ソース間電流Ids、すなわち電流I1がΔVtpに依存して設定値よりもΔI1だけ減少する。PMOSトランジスタP301はオン状態であるが、所定のオン抵抗値を有しているため、PMOSトランジスタP301は抵抗素子として機能する。従って、電流I1がΔI1だけ減少すると、PMOSトランジスタP301における電圧降下もΔI1に依存して減少する。この結果、PMOSトランジスタP303のゲート・ソース間電圧VgsがΔI1に依存して増加する。PMOSトランジスタP303のゲート・ソース間電圧Vgsが増加すると、式(2)に示す通り、PMOSトランジスタP303のドレイン・ソース間電流Ids、すなわち電流I1が増加する。以上の一連のフィードバック動作により、電流I1は、設定値に近づくように補正される。すなわち、PMOSトランジスタの製造上のばらつきに起因する電流の変化が緩和されるのである。このようなフィードバック動作は、他のデータ線SEG2〜SEGmに関しても同様に生じる。
【0079】
以上のように、各データ線に流れる電流値I1は、互いにほぼ等しくなるように補正される。よって、データ線間における電流のばらつきが緩和されるので、EL素子の発光量がデータ線毎にばらついてしまうという課題を解決することができる。
【0080】
さらに、第2の実施形態の駆動回路においては、スイッチ手段SWs1として機能するPMOSトランジスタP301が、上記フィードバック動作を実現するための抵抗手段としても機能する。詳細には、PMOSトランジスタP301のオン抵抗が、定電流素子として機能するPMOSトランジスタP301の製造誤差を補正する抵抗手段として利用されている。
【0081】
従って、第2の実施形態の駆動回路は、PMOSトランジスタの製造上のばらつきを補正するための特別な素子を必要としないので、第1の実施形態よりも素子数を低減することが可能となり、結果として回路面積を増大させることなくデータ線間における電流のばらつきを抑制することができる。
【0082】
なお、第1の実施の形態においては、表示素子に電流を供給することによって表示動作が実行される表示装置を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、表示素子から電流を吸い込む(電流を引き込む)ことによって表示動作が実行される表示装置にも適用可能である。この場合、データ線駆動部DR1は、図9に示されるような構成になる。つまり、定電流素子を構成するNMOSトランジスタのソース側に、抵抗手段として機能する常時オン状態であるNMOSトランジスタが設けられる。
【0083】
また、第2の実施の形態においても、表示素子に電流を供給することによって表示動作が実行される表示装置を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、表示素子から電流を吸い込む(電流を引き込む)ことによって表示動作が実行される表示装置にも適用可能である。この場合、データ線駆動部DR1は、図10に示されるような構成になる。つまり、定電流素子を構成するNMOSトランジスタのソース側に、抵抗手段としても機能するスイッチ手段を構成するNMOSトランジスタが設けられる。
【0084】
以上の各実施の形態における駆動回路は、EL素子を駆動しているが、駆動する対象はEL素子に限定されるものではなく、駆動回路が駆動する対象は、電流が供給されることによって表示状態に遷移する表示体であれば良い。
【0085】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果の概要を簡単に説明すると以下の通りである。
【0086】
すなわち、本発明の駆動回路によれば、定電流手段を構成するMOSトランジスタのソース側に抵抗手段を設けたことにより、定電流手段を構成するMOSトランジスタの製造特性誤差によって、定電流値が設定値から大幅にずれることを抑制することができる。その結果、各データ線に流れる電流値は、互いにほぼ等しくなるように補正され、よって、データ線間における電流のばらつきが緩和されるため、発光素子の発光量がデータ線毎にばらついてしまうという課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】EL素子を使用した一般的な表示装置の概略を示す回路図である。
【図2】本発明の駆動回路を含む表示装置の概略を示す回路図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態のデータ線駆動回路1005を示す詳細回路図である。
【図4】半導体チップ上におけるデータ線駆動回路1005のレイアウト図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態のデータ線駆動回路1005を示す回路図である。
【図6】PMOSトランジスタP303の動作特性を説明する図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態のデータ線駆動回路1005を示す詳細回路図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態のデータ線駆動回路1005を示す回路図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態のデータ線駆動回路の変形例を示す回路図である。
【図10】本発明の第2の実施の形態のデータ線駆動回路の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
P301・・・スイッチ手段SWs1のPMOSトランジスタ
P303・・・定電流手段としてのPMOSトランジスタ
N301・・・スイッチ手段SWs1のNMOSトランジスタ
D1・・・データ入力端子
SEG1・・・データ線
COM1・・・走査線
EL11・・・EL素子
Claims (9)
- データを受信する入力ノードと、
出力ノードと、
ソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第 1 導電型の第1のMOSトランジスタと、
ソースと、前記第1のMOSトランジスタのソースに接続されたドレインと、一定の電位レベルが与えられたゲートとを有し、定電流手段を構成する第 1 導電型の第2のMOSトランジスタと、
前記第2のMOSトランジスタのソースと、電源電位レベルが与えられた電源ノードとの間に接続された第1の抵抗手段と、
接地電位レベルが与えられた接地ノードに接続されたソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第2導電型の第3のMOSトランジスタと、
前記第2のMOSトランジスタのゲートに一定の電位レベルを供給する一定電圧発生回路であって、
参照電圧を発生する参照電圧発生回路と、
前記電源ノードと前記接地ノードとの間に接続され、前記参照電圧を入力する反転入力端子と、前記接地ノードに抵抗を介して接続される非反転入力端子と、前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続された出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続されたドレインと、ソースとを有する第1導電型の第4のMOSトランジスタと、
前記電源ノードと前記第4のMOSトランジスタのソースとの間に接続された第2の抵抗手段とを含む一定電圧発生回路
とを有することを特徴とする駆動回路。 - 前記第1及び第2の抵抗手段は、第1導電型のMOSトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項1記載の駆動回路。
- データを受信する入力ノードと、
出力ノードと、
ソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第 1 導電型の第1のMOSトランジスタと、
ソースと、前記第1のMOSトランジスタのソースに接続されたドレインと、一定の電位レベルが与えられたゲートとを有し、定電流手段を構成する第 1 導電型の第2のMOSトランジスタと、
前記第2のMOSトランジスタのソースと、接地電位レベルが与えられた接地ノードとの間に接続された第1の抵抗手段と、
電源電位レベルが与えられた電源ノードに接続されたソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第2導電型の第3のMOSトランジスタと、
前記第2のMOSトランジスタのゲートに一定の電位レベルを供給する一定電圧発生回路であって、
参照電圧を発生する参照電圧発生回路と、
前記電源ノードと前記接地ノードとの間に接続され、前記参照電圧を入力する反転入力端子と、前記接地ノードに抵抗を介して接続される非反転入力端子と、前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続された出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続されたドレインと、ソースとを有する第1導電型の第4のMOSトランジスタと、
前記電源ノードと前記第4のMOSトランジスタのソースとの間に接続された第2の抵抗手段とを含む一定電圧発生回路
とを有することを特徴とする駆動回路。 - 前記第1及び第2の抵抗手段は、第1導電型のMOSトランジスタで構成 されていることを特徴とする請求項3記載の駆動回路。
- データを受信する入力ノードと、
出力ノードと、ソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、一定の電位レベルが与えられたゲートとを有し、定電流手段を構成する第 1 導電型の第1のMOSトランジスタと、
電源電位レベルが与えられた電源ノードに接続されたソースと、前記第1のMOSトランジスタのソースに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第 1 導電型の第2のMOSトランジスタと
接地電位レベルが与えられた接地ノードに接続されたソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第2導電型の第3のMOSトランジスタと、
前記第1のMOSトランジスタのゲートに一定の電位レベルを供給する一定電圧発生回路であって、
参照電圧を発生する参照電圧発生回路と、
前記電源ノードと前記接地ノードとの間に接続され、前記参照電圧を入力する反転入力端子と、前記接地ノードに抵抗を介して接続される非反転入力端子と、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続された出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続されたドレインと、ソースとを有する第1導電型の第4のMOSトランジスタと、
前記電源ノードと前記第4のMOSトランジスタのソースとの間に接続された抵抗手段とを含む一定電圧発生回路
とを有することを特徴とする駆動回路。 - データを受信する入力ノードと、出力ノードと、ソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、一定の電位レベルが与えられたゲートとを有し、定電流手段を構成する第 1 導電型の第1のMOSトランジスタと、
接地電位レベルが与えられた接地ノードに接続されたソースと、前記第1のMOSトランジスタのソースに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第1導電型の第2のMOSトランジスタと
電源電位レベルが与えられた電源ノードに接続されたソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記入力ノードに接続されたゲートとを有する第2導電型の第3のMOSトランジスタと、
前記第1のMOSトランジスタのゲートに一定の電位レベルを供給する一定電圧発生回路であって、
参照電圧を発生する参照電圧発生回路と、
前記電源ノードと前記接地ノードとの間に接続され、前記参照電圧を入力する反転入力端子と、前記接地ノードに抵抗を介して接続される非反転入力端子と、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続された出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続されたドレインと、ソースとを有する第1導電型の第4のMOSトランジスタと、
前記電源ノードと前記第4のMOSトランジスタのソースとの間に接続された抵抗手段とを含む一定電圧発生回路
とを有することを特徴とする駆動回路。 - 電源電位レベルが与えられた電源ノードと、
接地電位レベルが与えられた接地ノードと、
データを受信するデータ入力ノードと、
発光素子が接続される出力ノードと、
ソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記データ入力ノードに接続されたゲートとを有する第 1 導電型の第 1 のMOSトランジスタと、
前記接地ノードに接続されたソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記データ入力ノードに接続されたゲートとを有する第2導電型の第2のMOSトランジスタと 、
前記第 1 のMOSトランジスタのソースに接続されたドレインと、前記電源電位レベルと前記接地電位レベルとの間の一定の電位レベルが与えられたゲートとを有し、前記出力端子へ定電流を供給する第 1 導電型の第3のMOSトランジスタと、
前記電源ノードと前記第3のMOSトランジスタのソースとの間に接続された第1の抵抗手段と
前記第3のMOSトランジスタのゲートに一定の電位レベルを供給する一定電圧発生回路であって、
参照電圧を発生する参照電圧発生回路と、
前記電源ノードと前記接地ノードとの間に接続され、前記参照電圧を入力する反転入力端子と、前記接地ノードに抵抗を介して接続される非反転入力端子と、前記第3のMOSトランジスタのゲートに接続された出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続されたドレインと、ソースとを有する第1導電型の第4のMOSトランジスタと、
前記電源ノードと前記第4のMOSトランジスタのソースとの間に接続された第2の抵抗手段とを含む一定電圧発生回路
とを有することを特徴とする駆動回路。 - 前記第1及び第2の抵抗手段は、第1導電型のMOSトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項7記載の駆動回路。
- 電源電位レベルが与えられた電源ノードと、
接地電位レベルが与えられた接地ノードと、
データを受信するデータ入力ノードと、
発光素子が接続される出力ノードと、
ソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記電源電位レベルと前記接地電位レベルとの間の一定の電位レベルが与えられたゲートとを有し、前記出力端子へ定電流を供給する第 1 導電型の第 1 のMOSトランジスタと、
前記電源ノードに接続されたソースと、前記第 1 のMOSトランジスタのソースに接続されたドレインと、前記データ入力ノードに接続されたゲートとを有する第 1 導電型の第 2 のMOSトランジスタと、
前記接地ノードに接続されたソースと、前記出力ノードに接続されたドレインと、前記データ入力ノードに接続されたゲートとを有する第2導電型の第3のMOSトランジスタと、前記第1のMOSトランジスタのゲートに一定の電位レベルを供給する一定電圧発生回路であって、
参照電圧を発生する参照電圧発生回路と、
前記電源ノードと前記接地ノードとの間に接続され、前記参照電圧を入力する反転入力端子と、前記接地ノードに抵抗を介して接続される非反転入力端子と、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続された出力端子とを有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子に接続されたゲートと、前記演算増幅器の非反転入力端子に接続されたドレインと、ソースとを有する第1導電型の第4のMOSトランジスタと、
前記電源ノードと前記第4のMOSトランジスタのソースとの間に接続された抵抗手段とを含む一定電圧発生回路
とを有することを特徴とする駆動回路。
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