JP3953996B2 - 表示装置および表示パネルの駆動方法 - Google Patents

Description

マトリクス状に配置される複数の発光素子を備えた表示パネルに画像を表示させる表示装置および表示パネルの駆動方法に関する。

図１３は、従来の有機ＥＬ(Electro Luminescence) 素子を用いた表示パネルの駆動装置を示している。表示パネル１において、複数の走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）（ｍは例えば６４）と複数の信号線Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）（ｎは例えば１２８）との各交点には、走査線Ａ側を陰極、信号線Ｂ側を陽極として有機ＥＬ素子Ｅ（１，１）〜Ｅ（ｍ，ｎ）がマトリクス状に配置されている。ＥＬ素子Ｅの等価回路は、ダイオード特性からなる発光エレメントと、この発光エレメントに並列接続された寄生容量とを用いて表すことができる。図１３においては、ＥＬ素子Ｅをダイオードの記号により表している。

走査ドライバＩＣ２は、各走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）について設けられた走査スイッチ３（１）〜３（ｍ）を一定周期で切り替えて、非選択の状態で逆バイアス電圧Ｖcc側に接続されている走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）を順次グランド側に接続するようになっている。また、信号ドライバＩＣ４は、信号線Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）ごとに設けられた駆動スイッチ５（１）〜５（ｎ）を上記走査に同期して順次切り替えて、ＥＬ素子Ｅの発光／非発光に応じて信号線Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）をそれぞれ電流源６（１）〜６（ｎ）またはグランドに接続するようになっている。この構成により、任意の交点位置のＥＬ素子Ｅを発光させることができる。

例えば、ＥＬ素子Ｅ（１，２）とＥＬ素子Ｅ（１，ｎ−１）とを発光させる場合には、図１３に示すように、走査スイッチ３（１）をグランド側に切り替えるとともに、走査スイッチ３（２）〜３（ｎ）を逆バイアス電圧Ｖcc側に切り替える。そして、駆動スイッチ５（２）、５（ｎ−１）をそれぞれ電流源６（２）、６（ｎ−１）側に切り替えるとともに、駆動スイッチ５（１）、５（３）〜５（ｎ−２）、５（ｎ）をグランド側に切り替える。その結果、ＥＬ素子Ｅ（１，２）およびＥ（１，ｎ−１）のみに駆動電流が供給されて発光するようになる。このような走査を高速で行うことにより、任意の位置のＥＬ素子Ｅを発光させ、人間の目には複数のＥＬ素子Ｅが同時に発光しているように視認させることにより表示パネル１に画像データを表示させることができる。

図１４は、走査線Ａ（１）、Ａ（２）、Ａ（ｍ−１）、Ａ（ｍ）の電圧波形を示している。以下、このような電圧波形とする理由について説明する。
発光パネル１は、透明基板の上に陽極、発光層、陰極が順次積層された構成を有している。そして、製造工程で塵の付着などによって発光層の厚みが薄い箇所または発光層が存在せず陽極と陰極が接触する箇所ができると、そこでリーク電流が発生し、他の正常な発光層に流れる電流が減少して発光パネル１全体の輝度が低下するという問題がある。

この発光不良の問題を解決するため、特許文献１には、走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）を一通り走査した後に期間ＨＢを設け、この期間では全てのＥＬ素子Ｅ（１，１）〜Ｅ（ｍ，ｎ）に対して発光時に印加する電圧とは逆方向の電圧（上述の逆バイアス電圧Ｖcc）を印加するようにした駆動方法が示されている。この駆動方法によると、期間ＨＢにおいて逆バイアス電圧Ｖccによって上記不良箇所にリーク電流が集中して流れ、発光層が気化した膨張圧により陰極が湾曲したり、さらに陰極が破断屈曲する。このような陰極部分は、発光はしないもののリーク電流も発生しないため、他の正常な発光層における発光不良を防止することができる。

また、ＥＬ素子Ｅは上述したように寄生容量を有しているため、走査線Ａの切り替え時に、ＥＬ素子Ｅの寄生容量に蓄積されている電荷の影響により、切り替えからＥＬ素子Ｅが発光するまでの立ち上がり速度が低下して、高速走査を行えないという問題もある。この問題を解決するため、特許文献２には、走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）の各走査が終了した後次の走査に移行する前のリセット期間Ｒ１〜Ｒｍにおいて、全ての走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）と信号線Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）をグランドに接続し、寄生容量に蓄積された電荷を放電する技術が示されている。

さらに、ＥＬ素子Ｅに印加する逆バイアスＶccを一定にすると、輝度の調整範囲が狭くなったり、階調のリニアリティが悪くなったりする問題があり、この問題を解決するため、発光期間中の走査線Ａにおいて、階調制御のためのパルス幅あるいは電流値に従って、非選択の走査線に印加する逆バイアス電圧値を調整できるようにする技術が特許文献３に示されている。
特開平１１−３０５７２７号公報 特開平９−２３２０７４号公報 特開２０００−２０００６６号公報

本願の発明者らは、特許文献１に示されている手段を採用する場合、発光不良を有効に防止するためには、逆バイアス電圧Ｖccをある値以上の大きさに設定することが必要であることを実験により明らかにした。図１５は、逆バイアス電圧Ｖccと発光不良画素の発生確率との相関関係を示す実験結果である。各逆バイアス電圧Ｖccの下で１０００時間動作させた後の発光不良画素の発生確率を示している。これによれば、発光不良の発生を抑制するには、逆バイアス電圧Ｖccを２０Ｖ程度にまで高める必要がある。しかし、逆バイアス電圧Ｖccが大きくなると新たな問題が発生する。この問題について、図１６ないし図２２も参照しながら以下に説明する。

（１）階調制御特性の悪化
図１６および図１７は、発光させるＥＬ素子Ｅに関して、（ａ）走査線Ａの電圧、（ｂ）電流源６から信号線Ｂに出力される電流、（ｃ）発光輝度の波形を示している。図１６は、駆動電流のパルス幅を制御することにより減光を実行する場合を示しており、図１７は、駆動電流の大きさを制御することにより減光を実行する場合を示している。（ｂ）電流波形および（ｃ）発光輝度波形において、実線は高輝度発光時の波形を示しており、破線は低輝度発光時の波形を示している。

図１６に示すように、例えば期間ＲＢから期間Ｈ１（図１４参照）に切り替わると、ＥＬ素子Ｅの（瞬時的な）発光輝度が本来の目標輝度を超えて急峻に立ち上がり、その後時間の経過とともに徐々に目標輝度に整定するような輝度特性を呈する。ＥＬ素子Ｅの発光輝度は、駆動電流に比例することから、ＥＬ素子Ｅに流れる実際の駆動電流もこれに近似した波形を有していることになる。この現象は、逆バイアス電圧Ｖccが高いほど顕著に現れる。

この原因は、期間ＲＢから期間Ｈ１に移行すると、各信号線Ｂに接続された例えば６４個のＥＬ素子Ｅの寄生容量間で電荷移動が発生し、発光するＥＬ素子Ｅに過渡的に過大な電圧が印加されるためである。電流源６の電流駆動能力は、このような過渡現象を瞬時に整定させるだけの能力は有していない。切り替え直後の（瞬時的な）発光輝度が高いため、平均的な発光輝度（つまり人間の目に視認される輝度）を下げようとしてパルス幅を小さくしても、そのパルス幅の減少割合ほどには輝度は下がらず、１／５０程度の高い減光比を達成することができず、リニアな階調制御も困難となる。

このような問題は、図１７に示すように、駆動電流の大きさを制御することにより階調制御を行う場合にも発生する。すなわち、上記切り替え直後の過渡現象は、電流源６の出力電流とは無関係に発生するため、電流源６の出力電流の大きさを低減しても、切り替え直後のＥＬ素子Ｅの発光輝度は変化せず、やがて過渡状態が整定した時点でようやく低減した目標輝度に達する。従って、この場合も高い減光比を達成できず、階調制御特性が悪化する。

（２）絶縁部で生じる陰極と陽極の短絡
１つの信号線Ｂに接続されたｍ個のＥＬ素子Ｅのうちｋ個が非発光である場合、その非発光のＥＬ素子Ｅについては１フレーム中にｋ−１回の逆バイアスパルスがかかり、発光するＥＬ素子Ｅについては１フレーム中にｋ回の逆バイアスパルスが印加される。図１８と図１９は，隣接する２つのＥＬ素子Ｅの間隙部分の断面構造を示している。この間隙部分には絶縁部が設けられている。

本願の発明者らは、逆バイアスパルスのかかる回数が増えるに従って絶縁部にかかるダメージが大きくなり、図１９に示すような陰極と陽極の短絡が発生する確率が高くなることを明らかにした。図２０は、１フレーム中における逆バイアスパルスの印加回数と上記短絡の発生確率との関係を示す実験結果である。しかし、上述した階調制御特性の悪化を防ぐ条件と、この陰極と陽極の短絡を防ぐ条件とが相反しているため、従来の技術ではこれらの問題を同時に解決するような駆動は実現できない。

（３）輝度半減寿命の低下
図２１は、表示パネル１の使用初期におけるＥＬ素子Ｅの発光輝度の応答特性（実線）と、使用による経時劣化が生じた後の発光輝度の応答特性（破線）とを示している。また、図２２は、ＥＬ素子Ｅの発光輝度の経時変化を示しており、実線は上述した切り替え時の過渡状態が生じていない場合（すなわち理想的な定電流駆動をした場合）の相対輝度を表しており、破線は上述した切り替え時の過渡状態が生じている場合の相対輝度を表している。

ＥＬ素子Ｅは、動作時間が経過するに従って発光効率（電流−輝度特性）が悪化し、同一駆動電流に対する発光輝度が低下する。従って、たとえＥＬ素子Ｅを定電流駆動していた場合でも、ある程度の輝度の低下は避けられない（図２２の実線参照）。さらに、ＥＬ素子Ｅは、発光動作時間が経過するに従って徐々に高抵抗化する。上述した切り替え時の過渡状態が生じると、その過渡状態が整定するまでの期間においてＥＬ素子Ｅは定電流駆動状態ではなく電圧駆動状態となるため、上記高抵抗化によりＥＬ素子Ｅに流れる駆動電流が一層減少してしまう（図２１、図２２の破線参照）。その結果、発光効率の低下のみならず高抵抗化の直接的な影響を受け、輝度半減寿命を著しく低下させてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、発光不良を防止しながら、発光輝度を精度よく制御することができるだけでなく、絶縁部での陽極と陰極の短絡を防止するとともに、ＥＬ素子の高抵抗化による輝度半減寿命を極力延ばすことができる表示装置および表示パネルの駆動方法を提供することにある。

請求項１、１１に記載した手段によれば、発光素子の発光を停止させる期間を設け、その発光停止期間においては発光素子に第１の逆バイアス電圧を印加するので発光層の厚みが薄い箇所または陽極と陰極とが接触している箇所にリーク電流が集中して流れ、当該不良部分の陰極を破断屈曲等させてリーク電流を抑制することができる。これにより、表示パネル全体としての発光不良を防ぐことができる。この第１の逆バイアス電圧としては、上記リーク電流を抑制するのに必要となる十分な大きさの電圧とすればよい。
また、発光停止期間においては、走査電極に第１の逆バイアス電圧を印加するとともに信号電極をグランドに接続し、発光期間においては、選択した走査電極をグランドに接続し、非選択の走査電極に第２の逆バイアス電圧を印加するとともに、発光させる発光素子の信号電極を駆動電源に接続し、非発光の発光素子の信号電極をグランドに接続するように駆動制御する。

一方、発光期間においては、非発光の発光素子に第２の逆バイアス電圧を印加するので、非選択の走査電極に接続された発光素子には、第２の逆バイアス電圧と駆動電源（電流源または電圧源）の出力端電圧との差電圧に等しい逆バイアス電圧が印加される。

本手段では、この第２の逆バイアス電圧を上記第１の逆バイアス電圧と異なる電圧、例えば走査電極または信号電極について接続状態が切り替わった直後における過渡現象の発生を抑制するのに適当な電圧に設定することができるので、切り替え直後の発光素子に対する過大または過小な電圧印加状態の発生を回避でき、切り替え直後から目標とする発光輝度を得ることができるようになる。

また、第２の逆バイアス電圧は第１の逆バイアス電圧より小さく設定できるようになり、第１の逆バイアス電圧がかかる回数を１フレームに１回と抑えることができるので、発光素子の絶縁部での陽極と陰極の短絡現象を抑制することができる。その結果、発光不良を防止しつつ、発光輝度を精度よく制御し、さらに絶縁部での陽極と陰極の短絡現象を抑制することができる。
水平走査周期ごとに走査電極および信号電極を同電位に設定するリセット期間を設けているので、次の走査周期への切り替え前に発光素子の寄生容量に蓄積されている電荷を放電することができ、切り替えから発光素子が発光するまでの立ち上がり時間を短縮して高速走査をすることが可能になる。リセット期間においては、走査電極および信号電極をグランド電位とするとよい。
第１の逆バイアス電圧は、第２の逆バイアス電圧より大きいので、発光不良を防止しつつ、発光輝度を精度よく制御し、さらに絶縁部での陽極と陰極の短絡現象を抑制することができる。
第１の逆バイアス電圧は、発光素子の自己修復が発生する電圧よりも大きく設定されているので、発光層の厚みが薄い箇所または陽極と陰極とが接触している箇所にリーク電流が集中して流れ、当該不良部分の陰極を破断屈曲等させてリーク電流を抑制することができる。
請求項１、１１に記載した手段によれば、上記リセット期間を設けた場合、走査電極の数をｍ、第２の逆バイアス電圧をＶｃｃ１とすれば、切り替え直後の過渡的な信号電極の電圧は（ｍ−１）／ｍ・Ｖｃｃ１となる。従って、駆動された発光素子が定常的に負担することとなる電圧をＶＥとすれば、第２の逆バイアス電圧Ｖｃｃ１はｍ／（ｍ−１）・ＶＥに等しく設定すればよい。なお、走査電極の数が多い場合には、第２の逆バイアス電圧Ｖｃｃ１を近似的にＶＥに設定してもよい。
このようにすると、リセット期間から次の走査電極の走査期間に切り替わった時に、発光素子の寄生容量間で生じる過渡現象の発生を抑えることができる。すなわち、各信号電極に着目すると、リセット期間において発光素子の寄生容量には電荷の蓄積はなく、次の走査期間への切り替えにより、選択された走査電極だけがグランドに接続され、その他の非選択の走査電極は全て第２の逆バイアス電圧側に接続されるため、切り替え直後の過渡的な信号電極の電圧は第２の逆バイアス電圧に等しくなる。従って、この第２の逆バイアス電圧を上記発光素子が定常的に負担することとなる電圧に設定すれば、発光させる発光素子には切り替え直後から定常的な電圧が印加され、切り替え直後から定電流駆動が可能となって予定した発光輝度を得ることができるようになる。

請求項２、１２に記載した手段によれば、各フレームについて発光停止期間を備えており、その期間内においては走査電極に対し、表示パネル内の不良箇所のリーク電流を抑制するのに必要となる十分な大きさの第１の逆バイアス電圧を印加できるので、発光不良を確実に防止することができる。この場合、発光停止期間を、フレームの終了後、次のフレームが始まる前に設けるとよい。

請求項３、１３に記載した手段によれば、発光素子を発光させるために定電流源を用いているので、発光素子を定電流駆動することができ、電源電圧の変動や経時変化による発光素子の高抵抗化にかかわらず安定した輝度を得ることができる。特に本手段によれば、切り替え直後の過渡現象の発生が抑制されているので、切り替え直後から定電流駆動を行うことができ、発光素子の高抵抗化の影響を受けにくく、従来構成の表示装置に対し輝度半減寿命を延ばすことができる。

請求項５、１５に記載した手段によれば、第１の逆バイアス電圧は定電流源を構成する電源電圧に等しいので、さらに電圧変換手段等を設ける必要がなくコストダウンが図れる。

請求項６、７、１６、１７に記載した手段によれば、各走査電極に接続された走査スイッチを切り替えることまたは各走査電極に接続された走査スイッチに供給する電圧を切り替えることにより第１および第２の逆バイアス電圧の切り替えを行うことができる。

請求項８、１８に記載した手段によれば、各水平走査周期において駆動電源から発光素子に供給する駆動電流の時間幅を変化させることにより、その変化に対応して（例えば時間幅に比例して）発光輝度を制御することができる。

請求項９、１９に記載した手段によれば、各水平走査周期において駆動電源から発光素子に供給する駆動電流の大きさを変化させることにより、その変化に対応して（例えば駆動電流の大きさに比例して）発光輝度を制御することができる。

請求項１０、２０に記載した手段によれば、駆動電流または印加電圧に応じて発光輝度が変化する有機ＥＬ素子について、発光輝度を精度よく制御することができる。また、経時劣化により高抵抗化する特性を有する有機ＥＬ素子について、輝度半減寿命を極力延ばすことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を有機ＥＬ素子に適用した第１の実施形態について図１ないし図９を参照しながら説明する。なお、図１ないし図４において図１３と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
図１において、表示装置７の走査ドライバＩＣ８（陰極側駆動部に相当）は、各走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）について設けられた走査スイッチ９（１）〜９（ｍ）を一定周期（水平走査周期）で切り替えて、各走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）に逆バイアス電圧Ｖcc1 （第２の逆バイアス電圧に相当）、逆バイアス電圧Ｖcc（第１の逆バイアス電圧に相当）またはグランド電圧（０Ｖ）を印加するようになっている。

また、制御部１０は、表示パネル１に画像を表示させるための画像データに応じて、信号ドライバＩＣ４（陽極側駆動部に相当）および走査ドライバＩＣ８を制御するもので、例えばマイクロコンピュータにより構成されている。なお、走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）は本発明でいう走査電極に相当し、信号線Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）は信号電極に相当し、ＥＬ素子Ｅ（１，１）〜Ｅ（ｍ，ｎ）は発光素子に相当する。

次に、本実施形態の作用について図２ないし図９も参照しながら説明する。
図５は、走査線Ａ（１）、Ａ（２）、Ａ（ｍ−１）、Ａ（ｍ）の電圧波形を示すもので、ここに示されていない走査線Ａ（３）〜Ａ（ｍ−２）についても同様の電圧波形となる。また、この図５において、期間Ｒ２と期間Ｈｍ−１との間には期間Ｈ３、Ｒ３、…、Ｈｍ−２、Ｒｍ−２が存在するが、これらの期間については省略されている。図中、ＴＦはフレーム周期、ＴＨは走査周期、ＴＲはリセット時間である。

図１ないし図４は、それぞれ図５に示す期間Ｈ１、期間Ｒ１、期間Ｈｍ、期間ＨＢにおける走査スイッチ９と駆動スイッチ５の切替状態を示している。これ以外の期間については特に図示していないが、リセット期間Ｒ２〜Ｒｍ、ＲＢの切替状態は全て期間Ｒ１の切替状態と同じであり、期間Ｈ２〜Ｈｍ−１の切替状態は期間Ｈ１または期間Ｈｍと同様となる。

既に説明したように、１フレームの最後に期間ＨＢを設けて表示パネル１の発光不良の発生を防止している。この期間では、図４に示すように走査スイッチ９（１）〜９（ｍ）を全て逆バイアス電圧Ｖcc側に切り替えるとともに、駆動スイッチ５（１）〜５（ｎ）を全てグランド側に切り替えて、全てのＥＬ素子Ｅ（１，１）〜Ｅ（ｍ，ｎ）に逆バイアス電圧Ｖccを印加している。この逆バイアス電圧Ｖccは、リーク電流を抑制するのに必要となる十分な大きさの電圧とすればよい。例えば、発明者の実験データ（図１５）によると、逆バイアス電圧Ｖccは２０Ｖとすればよい。

また、各走査期間への切り替えからＥＬ素子Ｅが発光するまでの立ち上がり速度を高めるため、期間Ｈ１〜Ｈｍおよび期間ＨＢについてそれぞれリセット期間Ｒ１〜ＲｍおよびＲＢを設けている。これらの期間では、図２に示すように走査スイッチ９（１）〜９（ｍ）および駆動スイッチ５（１）〜５（ｎ）を全てグランド側に切り替えて、ＥＬ素子Ｅ（１，１）〜Ｅ（ｍ，ｎ）の寄生容量の蓄積電荷を放電させている。

続いて、期間ＲＢから期間Ｈ１への切り替えについて説明する。
図６は、走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）および信号線Ｂ（２）ついての切り替えの前後の状態を示すもので、ＥＬ素子Ｅ（１，２）〜Ｅ（ｍ，２）はその寄生容量Ｃを表すコンデンサの記号で表記している。（ａ）は期間ＲＢを示しており、上述したようにＥＬ素子Ｅ（１，２）〜Ｅ（ｍ，２）の寄生容量の電荷は０となる。この状態から（ｂ）に示す期間Ｈ１に切り替えられると、走査される走査線Ａ（１）のみがグランド電位に保持され、その他の走査線Ａ（２）〜Ａ（ｍ）には逆バイアス電圧Ｖcc1 が与えられる。この切り替え直後の信号線Ｂ（２）の電圧Ｖｃは、以下の（１）式のようになる。

Ｖｃ＝（ｍ−１）／ｍ・Ｖcc1 …（１）
ここで、走査線の数ｍは例えば６４に設定されているため、上記（１）式は次の（２）式のように近似できる。
Ｖｃ≒Ｖcc1 …（２）

電流源６（２）からＥＬ素子Ｅ（１，２）に駆動電流を供給した状態で十分な時間が経過した時に当該ＥＬ素子Ｅ（１，２）が定常的に負担することとなる電圧をＶＥとすれば、上記（１）式または（２）式で示される電圧ＶｃがＶＥに等しくなる条件の下で、切り替え時に生じる過渡現象を最も抑制することができる。この条件を満たす逆バイアス電圧Ｖcc1 は、次の（３）式または近似的に（４）式となる。

Ｖcc1 ＝ｍ／（ｍ−１）・ＶＥ …（３）
Ｖcc1 ≒ＶＥ …（４）
ＶＥは通常の有機ＥＬ素子では１３Ｖ程度であり、この場合、Ｖcc1 は１３Ｖ程度を印加することとなる。Ｖccが２０Ｖとなっているため、Ｖcc1 はＶccよりも低い電圧を印加することになる。

図７および図８は、逆バイアス電圧Ｖcc1 を（３）式に従って設定した場合の（ａ）走査線Ａ（１）の電圧、（ｂ）電流源６（２）から信号線Ｂ（２）に出力される電流、（ｃ）ＥＬ素子Ｅ（１，２）の発光輝度の波形を示している。図７は、駆動電流のパルス幅を制御することにより階調制御を実行する場合を示し、図８は、駆動電流の大きさを制御することにより階調制御を実行する場合を示している。（ｂ）電流波形および（ｃ）発光輝度波形において、実線は高輝度発光時の波形を示しており、破線は低輝度発光時の波形を示している。

期間ＲＢから期間Ｈ１に切り替わると、ＥＬ素子Ｅ（１，２）に印加される電圧は切り替え直後から定常的な整定電圧ＶＥとなるため、電流源６（２）の出力電流（一例として１５０μＡ）がＥＬ素子Ｅ（１，２）にそのまま流れ、切り替え当初からＥＬ素子Ｅ（１，２）は定電流駆動される。その結果、図７に示すように、期間ＲＢから期間Ｈ１への切り替え当初からＥＬ素子Ｅ（１，２）の発光輝度が目標輝度に一致し、電流源６（２）の出力電流のパルス幅に比例して発光輝度を増減することができるようになる。

また、図８に示すように駆動電流の大きさを制御して発光輝度を増減する場合には、電流源６（２）は発光輝度に応じた大きさの電流を出力し、それに伴ってＥＬ素子Ｅ（１，２）が定常的に負担することとなる電圧ＶＥも増減する。このため、逆バイアス電圧Ｖcc1 も上記（３）式に従って増減制御する必要がある。このように電流源６（２）の電流および逆バイアス電圧Ｖcc1 を制御すれば、期間ＲＢから期間Ｈ１への切り替え当初からＥＬ素子Ｅ（１，２）の発光輝度を目標輝度に一致させることができ、電流源６（２）の出力電流の大きさに比例して発光輝度を増減することができるようになる。

以上の作用は、期間ＲＢから期間Ｈ１への切り替えに限らず、期間Ｒ２から期間Ｈ２への切り替え、…、期間Ｒｍ−１から期間Ｈｍへの切り替え等についても同様となる。また、走査線の数ｍがある程度多い場合（例えば６４本）、逆バイアス電圧Ｖcc1 を近似的に（４）式に従って設定した場合でもほぼ同様となる。また、逆バイアス電圧Ｖcc1 が（３）式または（４）式から多少ずれても上記作用が直ちに消失することはない。

ただし、逆バイアス電圧Ｖcc1 を下げ過ぎると、非選択の走査線Ａに接続されたＥＬ素子Ｅの印加電圧がＥＬ素子Ｅの発光しきい値ＶＬ以上となって発光してしまうため、逆バイアス電圧Ｖcc1 として設定できる下限値Ｖcc1(min)は、以下の（５）式のようになる。
Ｖcc1(min)＝ＶＥ−ＶＬ …（５）

このように各フレームについて、期間ＨＢではＥＬ素子Ｅに対して十分な大きさの逆バイアス電圧Ｖccを印加し、その他の期間Ｈ１〜Ｈｍでは非発光のＥＬ素子Ｅに対して電圧Ｖccよりも低い逆バイアス電圧Ｖcc1 を印加すると、逆バイアス電圧Ｖccは１フレームに１回だけかかることになるので、ＥＬ素子Ｅの絶縁部へのダメージが軽減され、絶縁部での陰極と陽極の短絡の発生を防止することができる。実験結果によると、絶縁部での陰極と陽極の短絡の発生する画素の割合は、従来方法でＶcc＝２０Ｖとした場合と、本発明の方法でＶcc1 ＝１３Ｖ、Ｖcc＝２０Ｖとした場合で、７５％から０％に減少していることが確認できた。

さらに、本実施形態の駆動方法によれば、経時変化によりＥＬ素子Ｅが高抵抗化しても、その影響による輝度の低下を抑制でき、従来構成の表示装置に比べて輝度半減寿命を延ばすことができる。図９は、発光輝度の時間変化を示す実験結果である。図中、実線が本実施形態の場合を示し、破線が従来構成の場合を示している。この実験は、Ｖcc＝２０Ｖ、Ｖcc1 ＝１３Ｖ、ｍ＝６４、ｎ＝１２８の場合であって、有機ＥＬパネルと定電流ドライバを用いて、フレーム周波数１２０Ｈｚ、ＴＲ＝１０μｓｅｃ、ＴＨ＝１／１２０／６４ｓｅｃで、初期輝度２００Ｃｄ／ｍ^２にて８５℃雰囲気中で輝度測定をしたものである。従来方法に比べて、約１．６倍の輝度半減寿命が得られた。

以上説明したように、本実施形態の表示装置７は、各フレームごとに全てのＥＬ素子Ｅの発光を停止させる期間ＨＢを設け、その期間ＨＢにおいては全ての走査線Ａに逆バイアス電圧Ｖccを印加するとともに全ての信号線Ｂをグランドに接続して全てのＥＬ素子Ｅに逆バイアス電圧Ｖccを印加するので、表示パネル１の不良箇所の陰極を破断屈曲等させてリーク電流を抑制することができる。

この場合の逆バイアス電圧Ｖccは、期間Ｈ１〜Ｈｍに印加する逆バイアス電圧Ｖcc1 とは異なり、リーク電流を抑制するのに十分な大きさの電圧に設定することができる。このため、表示パネル１の発光不良を確実に防止することができる。逆バイアス電圧Ｖccが印加されるのは、１フレーム周期に１回のみであるが、発明者の知見によりリーク電流を抑制するためには、１回で十分であることがわかっている。また、期間Ｈ１〜Ｈｍおよび期間ＨＢについてそれぞれリセット期間Ｒ１〜ＲｍおよびＲＢを設けたので、ＥＬ素子Ｅの発光立ち上がり速度を高めることができる。

その一方で、期間Ｈ１〜Ｈｍにおいては、非選択の走査線Ａに印加する逆バイアス電圧Ｖcc1 を上記逆バイアス電圧Ｖccよりも低い電圧、すなわち（３）式または（４）式に示す電圧に設定したので、リセット期間Ｒから走査期間Ｈへの切り替え直後における過渡現象を抑制でき、切り替え当初からＥＬ素子Ｅを定電流駆動することができる。その結果、駆動電流のパルス幅または大きさを制御して、低輝度から高輝度までの広範囲において発光輝度を精度よく制御することが可能となる。また、経時変化によりＥＬ素子Ｅが高抵抗化しても、その影響による輝度の低下を抑制でき、従来構成の表示装置に比べて輝度半減寿命を延ばすことができる。さらに、本駆動方法では大きな逆バイアス電圧Ｖccは１フレームに１回だけかかることになるので、ＥＬ素子Ｅの絶縁部へのダメージが軽減され、絶縁部での陰極と陽極の短絡の発生を防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図１０および図１１を参照しながら説明する。
図１０は、表示装置の電気的構成を示すもので、図１と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。この図１０に示す表示装置１１は、図１に示す表示装置７に対し走査ドライバＩＣの構成が異なっている。

すなわち、走査ドライバＩＣ１２は、各走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）について走査スイッチ１３（１）〜１３（ｍ）を有しており、これらの走査スイッチ１３（１）〜１３（ｍ）は、各走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）をそれぞれ電源線１５側またはグランド側に接続するようになっている。また、走査ドライバＩＣ１２の外部には、上記電源線１５を逆バイアス電圧Ｖcc1 側またはＶcc側に接続する電源選択スイッチ１６が設けられている。これらの走査スイッチ１３（１）〜１３（ｍ）および電源選択スイッチ１６は、本発明でいう陰極側駆動部に相当し、制御部１０からの切替信号により切り替え制御されている。逆バイアス電圧Ｖcc1 およびＶccは、第１の実施形態で説明したとおりの電圧である。さらに、本実施形態ではＶccを信号ドライバＩＣ４にも供給している。

図１１は、電源選択スイッチ１６の電気的構成を示している。逆バイアス電圧Ｖccを有する電源線１７と電源線１５との間には、ダイオード１８とＭＯＳＦＥＴ１９との直列回路並びにＭＯＳＦＥＴ２０と抵抗２１との直列回路が接続されている。このうちＭＯＳＦＥＴ１９のゲートには、抵抗２２を介して制御部１０から切替信号Ｓａが与えられている。また、電源線１７とグランドとの間には抵抗２３と２４とが直列に接続されており、その共通接続点はＭＯＳＦＥＴ２０のゲートに接続されるとともにコンデンサ２５を介してグランドに接続されている。

この構成において、切替信号ＳａがＨレベル（Ｖcc）の場合には、ＭＯＳＦＥＴ１９がオフとなり、電源線１５には逆バイアス電圧Ｖccに対しＭＯＳＦＥＴ２０のソース・ドレイン間電圧と抵抗２１による電圧降下分だけ低い逆バイアス電圧Ｖcc1 が出力される。この場合、ＭＯＳＦＥＴ２０のソース・ドレイン間電圧は、素子定数によって定まる。一方、切替信号ＳａがＬレベル（０Ｖ）の場合には、ＭＯＳＦＥＴ１９がオンとなり、電源線１５にはダイオード１８およびＭＯＳＦＥＴ１９を通して逆バイアス電圧Ｖccにほぼ等しい電圧が出力される。

本実施形態において、走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）への電圧印加タイミングおよび信号線Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）への電流供給タイミングは第１の実施形態と同様となる。すなわち、期間ＲＢから期間Ｒｍ（図５参照）の間においては、電源選択スイッチ１６を電圧Ｖcc1 側に切り替えた状態とし、走査期間Ｈ１、Ｈ２、…、Ｈｍではスイッチ１３（１）、１３（２）、…、１３（ｍ）を順次グランド側に切り替え、リセット期間ＲＢ、Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｍではスイッチ１３（１）〜１３（ｍ）を全てグランド側に切り替える。一方、期間ＨＢにおいては、電源選択スイッチ１６を電圧Ｖcc側に切り替えるとともに、スイッチ１３（１）〜１３（ｍ）を全て電源線１５側に切り替える。

以上説明した本実施形態によっても、発光輝度について第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。加えて、走査ドライバＩＣ１２を従来のもの（図１３参照）と同様の構成とすることができるので、新たな設計に要する時間や費用を削減することが可能となる利点がある。また、走査ドライバＩＣ１２の入力側電源を第１の逆バイアス電圧Ｖccとし、さらにこの第１の逆バイアス電圧Ｖccから降圧した電圧を第２の逆バイアスＶcc1 として用いることができるため、Ｖcc、Ｖcc1 の２系統の電圧を別々に昇圧して作る回路を用いる場合よりもコストダウンが図れる。さらに、本実施形態では、Ｖccを信号ドライバＩＣ４の電源としても使用している。そのため、信号ドライバＩＣ４の電源回路を別途設ける場合よりもコストダウンが図れる。

（本願発明に関連する実施形態）
次に、本願発明に関連する実施形態について図１２を参照しながら説明する。
本実施形態では、走査周期ごとのリセット期間Ｒが設けられておらず、従って、本実施形態は本願発明に関連する技術を示すものである。
本実施形態の構成は、上述した第１または第２の実施形態と同じであるが、走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）への電圧印加方法が一部異なっている。図１２は、走査線Ａ（１）、Ａ（２）、Ａ（ｍ−１）、Ａ（ｍ）の電圧波形を示すもので、期間Ｒ２と期間Ｈｍ−１との間に存在する期間Ｈ３、Ｒ３、…、Ｈｍ−２、Ｒｍ−２については省略されている。

この図１２に示すように、本実施形態では走査周期ごとのリセット期間Ｒが設けられておらず、ある走査周期から次の走査周期に直ちに切り替えられる。リセット期間Ｒは、前の走査周期においてＥＬ素子Ｅの寄生容量に蓄積された電荷を放電して、次の走査周期における発光立ち上がり速度を高めることを目的として設けられたものである。これに対し、本実施形態では走査周期Ｈ１〜Ｈｍの間でＥＬ素子Ｅに印加する逆バイアス電圧をＶccからＶcc1 に下げたので、リセット期間Ｒを設けなくても発光立ち上がり速度が改善される。これにより、特にリセット期間Ｒを設けることなく、より簡単な切り替えタイミングを用いて制御することが可能となる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
各実施形態において、第１の逆バイアス電圧Ｖccは、リーク電流を抑制するのに十分な大きさの電圧に設定すればよい。また、第２の逆バイアス電圧Ｖcc1 は、走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）または信号線Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）について走査スイッチ９（１）〜９（ｍ）、１３（１）〜１３（ｍ）または駆動スイッチ５（１）〜５（ｎ）を切り替えた時に過渡現象の発生を抑制するのに適当な電圧に設定すればよい。

信号ドライバＩＣ４に設けられた電流源６（１）〜６（ｎ）に替えて電圧源を用いてもよい。ただし、発光素子の高抵抗化の影響を低減するには電流源の方が好ましい構成となる。
発光素子は、有機ＥＬ素子Ｅに限ることなく、電流駆動型の発光素子であれば適用が可能である。

本発明の第１の実施形態を示す表示装置の電気的構成を示す図（期間Ｈ１） 図１相当図（期間Ｒ１〜Ｒｍ、ＲＢ） 図１相当図（期間Ｈｍ） 図１相当図（期間ＨＢ） 走査線Ａ（１）、Ａ（２）、Ａ（ｍ−１）、Ａ（ｍ）の電圧波形を示す図 走査線Ａ（１）〜Ａ（ｍ）および信号線Ｂ（２）ついての切り替えの前後の状態を示す図 駆動電流のパルス幅を制御した場合の（ａ）走査線の電圧、（ｂ）電流源から信号線に出力される電流、（ｃ）ＥＬ素子の発光輝度の波形を示す図 駆動電流の大きさを制御した場合の図７相当図 発光輝度の時間変化を示す図 本発明の第２の実施形態を示す図１相当図 電源選択スイッチの電気的構成を示す図 本発明に関連する実施形態を示す図５相当図 従来技術を示す図１相当図 図５相当図 逆バイアス電圧と発光不良画素の発生確率との関係を示す図 図７相当図 図８相当図 隣接する２つのＥＬ素子の間隙部分の断面構造を示す図（正常時） 隣接する２つのＥＬ素子の間隙部分の断面構造を示す図（短絡時） １フレーム中における逆バイアスパルスの印加回数と短絡の発生確率との関係を示す図 経時劣化が生じる前後における（ａ）走査線の電圧、（ｂ）電流源から信号線に出力される電流、（ｃ）ＥＬ素子の発光輝度の波形を示す図 ＥＬ素子の発光輝度の時間変化を示す図

符号の説明

図面中、１は表示パネル、４は信号ドライバＩＣ（陽極側駆動部）、６（１）〜６（ｎ）は電流源(駆動電源)、７、１１は表示装置、８は走査ドライバＩＣ（陰極側駆動部）、Ａ（１）〜Ａ（ｍ）は走査線（走査電極）、Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）は信号線（信号電極）、Ｅ（１，１）〜Ｅ（ｍ，ｎ）は有機ＥＬ素子（発光素子）である。

Claims (20)

1. 複数の走査電極と信号電極の各交点に発光素子がマトリクス状に配置されてなる表示パネルと、
   前記走査電極に第１の逆バイアス電圧を印加するとともに前記信号電極をグランドに接続して前記発光素子の発光を停止させる発光停止期間を１フレームに１回設け、その発光停止期間においては前記発光素子に第１の逆バイアス電圧を印加し、一方、発光期間においては選択した走査電極をグランドに接続し、非選択の走査電極に第２の逆バイアス電圧を印加するとともに、走査期間にある走査電極上で発光させる発光素子の信号電極は駆動電源に接続し、他の発光素子の信号電極はグランドに接続し、さらに、水平走査周期ごとに走査電極および信号電極を同電位に設定するリセット期間を設けるように構成された陽極側駆動部および陰極側駆動部とを備え、
   前記第１の逆バイアス電圧は、前記発光素子の自己修復が発生する電圧よりも大きく、且つ、前記第２の逆バイアス電圧よりも大きい電圧に設定されており、
   前記第２の逆バイアス電圧は、前記駆動された発光素子が定常的に負担することとなる電圧をＶＥ、走査電極の数をｍとしたときに、ｍ／（ｍ−１）・ＶＥに設定されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記発光停止期間は、フレームの終了後、次のフレームが始まる前に設けることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 信号電極に接続される駆動電源は定電流源であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記陽極側駆動部および陰極側駆動部は、前記リセット期間において、走査電極および信号電極をグランド電位とすることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の表示装置。
5. 前記第１の逆バイアス電圧は、前記定電流源を構成する電源電圧に等しいことを特徴とする請求項３記載の表示装置。
6. 前記陽極側駆動部および陰極側駆動部は、各走査電極に接続された走査スイッチを切り替えることにより前記第１および第２の逆バイアス電圧の切り替えを行うことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の表示装置。
7. 前記陽極側駆動部および陰極側駆動部は、各走査電極に接続された走査スイッチに供給する電圧を切り替えることにより、前記第１および第２の逆バイアス電圧の切り替えを行うことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の表示装置。
8. 前記陽極側駆動部および陰極側駆動部は、各水平走査周期において前記発光素子に供給する駆動電流の時間幅を制御することにより階調制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の表示装置。
9. 前記陽極側駆動部および陰極側駆動部は、各水平走査周期において前記発光素子に供給する駆動電流の大きさを制御することにより階調制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の表示装置。
10. 前記発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の表示装置。
11. 複数の走査電極と信号電極の各交点に発光素子がマトリクス状に配置されてなる表示パネルの駆動方法において、
    前記発光素子の発光期間に、選択した走査電極をグランドに接続し、駆動された発光素子が定常的に負担することとなる電圧をＶＥ、走査電極の数をｍとしてｍ／（ｍ−１）・ＶＥに等しい第２の逆バイアス電圧を非選択の走査電極に印加するとともに、選択した走査電極上で発光させる発光素子の信号電極を駆動電源に接続し、非発光となる他の発光素子の信号電極をグランドに接続して、
    前記走査電極に第１の逆バイアス電圧を印加するとともに信号電極をグランドに接続して前記発光素子の発光を停止させる発光停止期間を１フレームに１回設け、前記発光素子に対し、前記発光素子の自己修復が発生する電圧よりも大きく、且つ、前記第２の逆バイアス電圧よりも大きい第１の逆バイアス電圧を印加し、
    水平走査周期ごとに設けられたリセット期間に、走査電極および信号電極を同電位にすることを特徴とする表示パネルの駆動方法。
12. 前記発光停止期間は、フレームの終了後、次のフレームが始まる前に設けることを特徴とする請求項１１に記載の表示パネルの駆動方法。
13. 信号電極に接続される駆動電源は定電流源であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の表示パネルの駆動方法。
14. 前記リセット期間において、走査電極および信号電極をグランド電位とすることを特徴とする請求項１１ないし１３の何れかに記載の表示パネルの駆動方法。
15. 前記第１の逆バイアス電圧は、前記定電流源を構成する電源電圧に等しいことを特徴とする請求項１３記載の表示パネルの駆動方法。
16. 各走査電極に接続された走査スイッチを切り替えることにより前記第１および第２の逆バイアス電圧の切り替えを行うことを特徴とする請求項１１ないし１５の何れかに記載の表示パネルの駆動方法。
17. 各走査電極に接続された走査スイッチに供給する電圧を切り替えることにより、前記第１および第２の逆バイアス電圧の切り替えを行うことを特徴とする請求項１１ないし１５の何れかに記載の表示パネルの駆動方法。
18. 各水平走査周期において前記発光素子に供給する駆動電流の時間幅を制御することにより階調制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１１ないし１７の何れかに記載の表示パネルの駆動方法。
19. 各水平走査周期において前記発光素子に供給する駆動電流の大きさを制御することにより階調制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１１ないし１７の何れかに記載の表示パネルの駆動方法。
20. 前記発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１１ないし１９の何れかに記載の表示パネルの駆動方法。

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