JP4015897B2

JP4015897B2 - 有機ｅｌ駆動回路および有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP4015897B2
Application number: JP2002217974A
Authority: JP
Inventors: 淳前出; 雅憲藤沢
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP2004061712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機ＥＬ駆動回路および有機ＥＬ表示装置に関し、詳しくは、カレントミラー回路を利用したＤ／Ａ変換回路により入力デジタル値に対応する電流値を生成して有機ＥＬパネルのカラムライン（有機ＥＬ素子の陽極側ドライブライン、以下同じ）の電流駆動回路において、コントロール信号等でタイミング制御をすることなく、有機ＥＬ素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機ＥＬ駆動回路および有機ＥＬ表示装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ表示装置は、自発光による高輝度表示が可能であることから、小画面での表示に適し、携帯電話機、ＤＶＤプレーヤ、ＰＤＡ（携帯端末装置）等に搭載される次世代表示装置として現在注目されている。この有機ＥＬ表示装置には、液晶表示装置のように電圧駆動を行うと、輝度ばらつきが大きくなり、かつ、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に感度差があることから制御が難しくなる問題点がある。
そこで、最近では、電流駆動のドライバを用いた有機ＥＬ表示装置が提案されている。例えば、特開平１０−１１２３９１号などでは、電流駆動により輝度ばらつきの問題を解決する技術が記載されている。
【０００３】
携帯電話機用の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ表示パネルでは、カラムラインの数が３９６個（１３２×３）の端子ピン（以下ピン）、ローラインが１６２個のピンを持つものが提案され、カラムライン、ローラインのピンはこれ以上に増加する傾向にある。
このような有機ＥＬ表示パネルの電流駆動回路の出力段は、アクディブマトリックス型でも単純マトリックス型のものでもピン対応に電流源の駆動回路、例えば、カレントミラー回路による出力回路が設けられている。そのドライブ段は、例えば、特願２００１−８６９６７号に示されるようにピン対応に多数の出力側トランジスタを有するパラレル駆動のカレントミラー回路として、手前の入力段となる基準電流発生回路から基準電流を受けてピン対応に多数のミラー電流を発生する。あるいはこのミラー電流をｋ倍（ｋは２以上の整数）の電流に増幅して前記出力回路を駆動する。そして、そのｋ倍電流増幅回路としてはピン対応にＤ／Ａ変換回路を設けて構成し、このＤ／Ａ変換回路がカラム側のピン対応に表示データを受けてこの表示データをピン対応にＡ／Ｄ変換することで表示輝度に対応したｋ倍増幅した駆動電流を生成する。このときにｋ倍増幅した駆動電流は１ライン分生成される。
この場合の駆動電流としては、容量性負荷となる特性を持つ有機ＥＬ素子を初期充電して早期に発光させるためにピーク電流を持つ電流とされる。そのピーク電流生成は、前記のドライブ段の手前で基準電流として生成するものと、この発明の先行技術として提案されているＤ／Ａ変換回路の後で行うものとがある。
【０００４】
まず、有機ＥＬ表示パネルのピーク電流生成回路の一般的な例は、開平１１−４５０７１号に見ることができるので、それを図２に示す。また、この発明の先行技術として特願２００２−３３７１９「Ｄ／Ａ変換回路およびこれを用いる有機ＥＬ駆動回路」に記載された、Ｄ／Ａ変換回路以降にピーク電流生成回路を設けた例を図３に示す。
まず、図２から説明すると、４は、有機ＥＬ素子であって、５は、有機ＥＬ素子４を駆動するパルスを生成するパルス発生回路である。パルス発生回路５で駆動パルス６と同期したパルスを生成し、このパルスによりスイッチング素子８を駆動する。スイッチング素子８は、駆動回路７の定電流源（カレントミラー出力回路）７ａの負荷抵抗に並列に設けられた素子である。そこで、このスイッチング素子８をパルス発生回路５の出力によってＯＮして、駆動パルスでＯＮするスイッチトランジスタ７ｃを介して有機ＥＬ素子４を駆動する。このとき、スイッチング素子８のＯＮ抵抗と有機ＥＬ素子４の接合容量とで決定された一定期間（パルス発生回路５の出力パルスがある期間）だけピーク電流が発生して有機ＥＬ素子４をこれの駆動時点であらかじめ充電する。これにより駆動初期に有機ＥＬ素子４は、充電されてその立上がりが急峻となり、有機ＥＬ素子４の輝度を向上させ、輝度むらなどを防止することができる。
【０００５】
図３において、１は、有機ＥＬ駆動回路のカラムドライバであって、２は、そのＤ／Ａ変換回路、３は、そのカレントミラー電流出力回路である。
カレントミラー電流出力回路３は、ドライブ段カレントミラー回路３ａと出力段カレントミラー回路３ｂとからなる。
カレントミラー回路３ａは、ピーク電流生成回路であって、ダイオード接続されたｐｎｐ型の入力側トランジスタＱsと出力側トランジスタＱtとからなり、それぞれのエミッタ側がＰチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＴrs，ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＴrtを介して出力段カレントミラー回路３ｂの入力端子３ｃに接続されている。
入力側トランジスタＱsのコレクタは、Ｄ／Ａ変換回路２の出力端子２bに接続され、出力側トランジスタＱtのコレクタは、グランドＧＮＤに接続されている。トランジスタＱsとトランジスタＱtのエミッタ面積比は１：ｘである。ここで、Ｄ／Ａ変換回路２の出力電流をＩaとすると、これに対して入力端子３cに（ｘ＋１）Ｉaの駆動電流を発生することができる。
【０００６】
カレントミラー回路３ａは、トランジスタＴrtがＯＮしているときには、（１＋ｘ）倍の駆動電流（ピーク電流）を生成する。トランジスタＴrsは、トランジスタＴrtに対応して設けられた負荷トランジスタであって、そのゲートはグランドＧＮＤに接続されていて、駆動ラインをバランスさせるために挿入されている。なお、トランジスタＴrtは、駆動初期の一定期間だけコントロール信号CONTを受けてＯＮになる。
これにより出力段カレントミラー回路３ｂのｐｎｐ型の入力側トランジスタＱxがベース電流補正駆動用のｐｎｐ型のカレントミラートランジスタＱu，Ｑwを介して駆動される。その結果、入力側トランジスタＱxによりトランジスタＴrtがＯＮしたピーク駆動時の一定期間には（１＋ｘ）Ｉaの電流が流れる。その後に通常駆動電流として駆動電流Ｉaが出力される。それらが出力段カレントミラー回路３ｂのｐｎｐ型の出力側トランジスタＱyでさらにＮ倍に電流増幅されて、有機ＥＬパネルのピン９に出力される。
なお、出力段カレントミラー回路３ｂのトランジスタＱxとトランジスタＱyのエミッタ面積比は１：Ｎであり、これらトランジスタのエミッタは、電源ライン＋ＶDDではなく、これより高い電圧、例えば、＋１５Ｖ乃至＋２０Ｖ程度の電源ライン＋Ｖccに接続され、出力側トランジスタＱyのコレクタは、カラム側のピン９に接続されている。
そこで、ピーク時にはＮ×（１＋ｘ）Ｉaの駆動電流を流してピン９を駆動する。これにより容量性負荷となる特性を持つ有機ＥＬ素子４がピーク電流で初期充電されて電流駆動される。
【０００７】
Ｄ／Ａ変換回路２は、定電流源１４ａからの電流Ｉを入力端子２ａを介してコレクタに受けるダイオード接続の入力側ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱaを有し、これにカレントミラー接続された出力側ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱb〜Ｑn-1と、各出力側トランジスタＱb〜Ｑn-1のエミッタとグランドＧＮＤ間にスイッチ回路として接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＴrb〜Ｔrn-1とが設けられている。そして、トランジスタＴrb〜Ｔrn-1のゲートがそれぞれＤ0〜Ｄn-1の各入力端子に接続されている。
出力側トランジスタＱb〜Ｑn-1は、それぞれのコレクタが出力端子２ｂに接続され、トランジスタＱaのエミッタ面積に対してそれぞれのトランジスタが×１，×２，×４，…×ｎの倍数のエミッタ面積比を持っている。なお、入力側トランジスタＱaのエミッタは、抵抗ＲaとＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴトランジスタＴraの直列回路を介してグランドＧＮＤに接続され、トランジスタＴraのゲートは電源ライン＋ＶDDに接続されている。
このＤ／Ａ変換回路２は、ＣＰＵ，ＭＰＵ等のプロセッサからそのときどきの表示輝度に応じたデジタル値の表示データを入力端子Ｄ0〜Ｄn-1に受けて出力端子２ｂに入力データ（表示データ）に応じたアナログの電流値を発生する。なお、この図では、ドライブ段のそれぞれの１ピン分の駆動回路を簡略化して定電流源１４ａとして示してある。また、トランジスタＴrrとトランジスタＱrは、カレントミラー接続の共通ベースラインへベース電流を供給するベース電流供給回路であり、トランジスタＱrのエミッタは、抵抗ＲrとＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴトランジスタＴrraの直列回路を介してグランドＧＮＤに接続され、トランジスタＴrraのゲートは電源ライン＋ＶDDに接続されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、駆動ピン数は高解像度の要請により増加する傾向にある。前記のピーク電流生成回路は、図２においてはパルス発生回路５からの駆動パルス６を受けてピーク電流を生成する。図３においては、コントロール回路等からタイミング信号CONTを受けてピーク電流を生成する。前者の回路では、パルス発生回路５とスイッチ回路とが特別に必要となり、後者の回路では、タイミング信号CONT等をタイミング信号として発生する回路と、このタイミング信号CONT等を各電流駆動回路へ供給するための配線ラインとが必要になる。特に、図３の電流駆動回路へは多数のタイミング信号が供給され、これに伴い、表示データの設定のための配線など、各種の配線ラインが多数形成される。しかも、高解像度になればなるほどタイミング信号を発生するタイミング制御が厳しくなり、それを供給する多くの配線ラインが必要となって、その分、制御が難しくなる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、コントロール信号等でタイミング制御をすることなく、有機ＥＬ素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機ＥＬ駆動回路および有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明の有機ＥＬ駆動回路および有機ＥＬ表示装置の特徴は、出力側トランジスタに並列に設けられたＯＮ／ＯＦＦのスイッチ動作をするトランジスタと、このスイッチ動作をするトランジスタが出力側トランジスタの動作開始とともにＯＮするようにこのスイッチ動作をするトランジスタのベースあるいはゲートをバイアスするバイアス回路と、端子ピンに接続される有機ＥＬ素子が初期充電されたときにスイッチ動作をするトランジスタがＯＦＦするようにバイアス回路のバイアス電圧を所定の電圧にクランプするクランプ回路とを備えるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
このように、この発明にあっては、出力側トランジスタに並列にＯＮ／ＯＦＦのスイッチ動作をするトランジスタを設けてこのトランジスタがＯＮしたときにＯＮ状態に応じた電流が流れて、これからの電流でピーク電流を発生して有機ＥＬ素子を初期充電し、クランプ回路によってピンに接続される有機ＥＬ素子が初期充電されたときにスイッチ動作をするトランジスタをＯＦＦするようにしているので、ピーク電流発生の制御信号を発生させなくても済む。
その結果、コントロール信号等でタイミング制御をする必要がなく、有機ＥＬ素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機ＥＬ駆動回路および有機ＥＬ表示装置を実現することができる。
【００１１】
【実施例】
図１は、この発明の有機ＥＬ駆動回路を適用した一実施例の電流駆動回路のブロック図である。なお、図２，図３と同一の構成要素は同一の符号で示す。
図１において、１０は、有機ＥＬ駆動回路のカラムドライバであって、１１は、カレントミラー電流出力回路、そして１２は、ピーク電流生成回路である。このピーク電流生成回路１２は、トランジスタＱｚと、電流源１３、そしてクランプ回路１４とを有している。
カレントミラー電流出力回路１２は、図３のカレントミラー電流出力回路３に対応する回路であるが、駆動レベルシフト回路１１ａと出力段カレントミラー回路１１ｂとからなる。
駆動レベルシフト回路１１ａは、Ｄ／Ａ変換回路２の出力を出力段カレントミラー回路１１ｂに伝達するための回路であって、ＮチャネルトのＭＯＳＦＥＴトランジスタＴNvからなる。そのゲートはバイアスラインＶbに接続され、そのソース側はＤ／Ａ変換回路２の出力端子２ｂに接続されている。そしてそのドレインは、出力段カレントミラー回路１１ｂの入力端子１１cに接続されている。
これによりＤ／Ａ変換回路２の出力電流をＩaとすると、これに対して入力端子１１cにＩaの駆動電流を発生する。
【００１２】
出力段カレントミラー回路１１ｂは、図３の出力段カレントミラー回路３ｂに対して、さらにカレントミラーの出力側トランジスタＱyに並列にピーク電流生成回路１２が設けられている。
ピーク電流生成回路１２は、ｎｐｎ型のスイッチ動作をするスイッチングトランジスタＱzを有し、トランジスタＱzは、コレクタが電源ライン＋Ｖccに接続され、エミッタがピン９に接続されている。これにより、トランジスタＱzが出力側トランジスタＱyに並列に設けられる。トランジスタＱzのベースは、電流源１３を介して電源ライン＋Ｖccに接続され、さらにクランプ回路１４を介してグランドＧＮＤに接続されている。この電流源１３は、トランジスタＱzのベースバイアス回路になっている。
クランプ回路１４は、トランジスタＱzのベース電圧をクランプする回路であって、複数のダイオードＤが順方向に接続されて構成される。そのクランプ電圧ＶCLは、ＶCL≒Ｖd＋１Ｖf−αである。なお、Ｖdは、有機ＥＬ素子４の動作時の端子電圧であり、１Ｖfは、トランジスタＱzのベース−エミッタ間の順方向電圧降下である。αは、端子電圧Ｖｄに対して、これより少し低い電圧でトランジスタＱzをＯＦＦさせるための差電圧である。有機ＥＬ素子４の発光時の端子電圧Ｖｄのばらつきを考慮してトランジスタＱzのＯＦＦ動作に余裕を持たせるものである。
【００１３】
１６は、ｎｐｎ型のトランジスタＱ1，Ｑ2からなるリセット回路である。トランジスタＱ1，Ｑ2のエミッタ側は、グランドＧＮＤに接続され、トランジスタＱ1のコレクタは、ピン９に接続され、トランジスタＱ2のコレクタは、ピーク電流生成回路１２のトランジスタＱzのベースに接続されている。
これらトランジスタＱ1，Ｑ2のベースは、水平走査期間の開始時点から一定期間の間Ｈｉｇｈレベル（以下“Ｈ”）になる、リセットパルスＲＳを受けてＯＮにされる。これにより、この一定期間の間、ピン９は、トランジスタＱ1を介してグランドＧＮＤに接続され、有機ＥＬ素子４の電荷をグランドＧＮＤへと放電して有機ＥＬ素子４の端子電圧をリセットする。このとき同時に、トランジスタＱzのベースは、トランジスタＱ2を介してグランドＧＮＤに接続され、ＯＦＦ状態に維持される。これにより、ピーク電流生成回路１２は、リセット期間の間、動作が停止する。
このリセットにより有機ＥＬ素子４の誤発光、発光輝度の変動等が防止される。
【００１４】
ところで、有機ＥＬ表示装置では、カラム側が電流吐出し側となり、ロー側が電流吸い込み側（シンク側）となって、ロー側の走査に応じてカラム側の電流駆動回路から電流が出力される。したがって、図２，図３の有機ＥＬ素子４は、ピン９とグランドＧＮＤとの間に接続されているが、実際には、有機ＥＬ素子４は、図１に示すように、ローライン走査回路１５を介してグランド
ＧＮＤに接続される。
ローライン走査回路１５によるロー側の走査は、Ｌｏｗレベル（以下“Ｌ”）のときに有機ＥＬ素子４の陰極側端子をグランドＧＮＤに落とす。あるローライン走査と次のローライン走査との切換わり間にカラム側の駆動電流をＯＦＦさせる“Ｈ”の期間がある。そこで、実際には、図２に示すような電流駆動回路の駆動パルス信号は不要であり、これに換わってロー側が走査がカラムドライバ１０のピン９に対する電流駆動の開始点となる。
このような駆動操作に従ってピーク電流生成回路１２の動作を説明すると、ローライン走査回路１５が“Ｌ”になり、前記の“Ｈ”のリセットパルスＲＳが発生して、一定期間の間有機ＥＬ素子４の陽極側がグランドＧＮＤに接続されて残留電荷が放電され、その後、有機ＥＬ素子４が駆動される。この駆動時点で入力側トランジスタＱx，出力側トランジスタＱyと、トランジスタＱzとがＯＮになる。ピン９には、Ａ／Ｄ変換回路２から出力される電流値をＩaとすると、このとき、Ｉa×Ｎ倍の電流に加えて、さらにＯＮしたトランジスタＱzを介して電源ライン＋ＶccからトランジスタＱzのＯＮ時の内部インピーダンスに応じた所定の電流値の電流が供給される。そこで、この電流とＩa×Ｎ倍の電流の和の電流がピン９に流れる。この和の電流は、ピーク電流となって有機ＥＬ素子４を初期充電する。なお、トランジスタＱzがＯＮした時の電流は、電流源１３のバイアス電流に応じて決定される。
【００１５】
これにより有機ＥＬ素子４が充電され、この充電により有機ＥＬ素子４の端子電圧Ｖd−αまで上昇すると、トランジスタＱzのベース電圧がＶd＋１Ｖf−αとなり、クランプ回路１４が動作してトランジスタＱzのベースを電圧ＶCLにクランプする。これにより有機ＥＬ素子４の端子電圧がＶd−αより上昇して電圧がＶdとなった時点からトランジスタＱzのベース−エミッタ間が１Ｖf以下となるのでトランジスタＱzがＯＦＦする。
これによりピン９には、Ｉa×Ｎ倍の電流値のみが流れ、通常の電流値による電流駆動となる。
その結果、コントロール回路等からの制御信号によりピーク電流の発生制御は不要になる。
【００１６】
以上説明してきたが、実施例では、有機ＥＬ駆動回路のカラムドライバ１０は、バイポーラトランジスタを主体として構成しているが、この回路は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタを主体として構成してもよいことはもちろんである。また、実施例のｎｐｎ型トランジスタ（あるいはＮチャンネル型）は、ｐｎｐ型（あるいはＰチャンネル型）トランジスタに、ｐｎｐ型（あるいはＰチャンネル型）トランジスタは、ｎｐｎ型（あるいはＮチャンネル）トランジスタに置き換えることができる。この場合には、電源電圧は負となり、上流に設けたトランジスタは下流に設けることになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明にあっては、出力側トランジスタに並列にＯＮ／ＯＦＦのスイッチ動作をするトランジスタを設けてこのトランジスタがＯＮしたときにＯＮ状態に応じた電流が流れて、これからの電流でピーク電流を発生して有機ＥＬ素子を初期充電し、クランプ回路によってピンに接続される有機ＥＬ素子が初期充電されたときにスイッチ動作をするトランジスタをＯＦＦするようにしているので、ピーク電流発生の制御信号を発生させなくても済む。
その結果、コントロール信号等でタイミング制御をする必要がなく、有機ＥＬ素子を電流駆動するためのピーク電流を容易に生成でき、電流駆動の制御が容易な有機ＥＬ駆動回路および有機ＥＬ表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の有機ＥＬ駆動回路を適用した一実施例の電流駆動回路のブロック図である。
【図２】図２は、従来のカラムドライバの一例の説明図である。
【図３】図３は、従来の有機ＥＬ駆動回路のＤ／Ａ変換回路の一例の説明図である。
【符号の説明】
１，１０…カラムドライバ、２…Ｄ／Ａ変換回路、
２a…入力端子、２b…出力端子、３，１１…カレントミラー電流出力回路、
３ａ…ドライブ段カレントミラー回路、
３b…出力段カレントミラー回路、４…有機ＥＬ素子、
５…パルス発生回路、６…駆動パルス、
７…駆動回路、７ａ…定電流源、７ｂ…初期充電回路、
７ｃ…スイッチングトランジスタ、８…スイッチング素子、
９…ピン、１１ａ…駆動レベルシフト回路、
１１ｂ…出力段カレントミラー回路、
１２…ピーク電流生成回路、１３…電流源、１４…クランプ回路、
１５…ローライン走査回路、１６…リセット回路、
Ｑ1〜Ｑm，Ｑa〜Ｑz…トランジスタ。

Claims

出力段にカレントミラー回路を有し、これの出力側トランジスタの出力電流により有機ＥＬ表示パネルの端子ピンを電流駆動する有機ＥＬ駆動回路において、
前記出力側トランジスタに並列に設けられたスイッチ動作をするトランジスタと、
このスイッチ動作をするトランジスタが前記出力側トランジスタの動作開始とともにＯＮするようにこのスイッチ動作をするトランジスタのベースあるいはゲートをバイアスするバイアス回路と、
前記端子ピンに接続される有機ＥＬ素子が初期充電されたときに前記スイッチ動作をするトランジスタがＯＦＦするように前記バイアス回路のバイアス電圧を所定の電圧にクランプするクランプ回路とを備えることを特徴とする有機ＥＬ駆動回路。
さらに、前記有機ＥＬ素子の陰極側を走査する走査回路を備え、前記端子ピンは前記有機ＥＬ素子の陽極側に接続され、前記有機ＥＬ素子の初期充電は前記有機ＥＬ素子の発光電圧以下の電圧になるまで行われ、前記出力側トランジスタの動作開始は、前記走査回路の走査の開始に応じて行われ、前記走査回路の走査開始時点で前記有機ＥＬ素子の電圧が前記端子ピンを介してリセットされ、このリセットの期間の間、前記スイッチ動作をするトランジスタがＯＦＦにされる請求項１記載の有機ＥＬ駆動回路。
出力段にカレントミラー回路を有し、これの出力側トランジスタの出力電流により有機ＥＬ表示パネルの端子ピンを電流駆動する有機ＥＬ表示装置において、
前記出力側トランジスタに並列に設けられたスイッチ動作をするトランジスタと、
このスイッチ動作をするトランジスタが前記出力側トランジスタの動作開始とともにＯＮするようにこのスイッチ動作をするトランジスタのベースあるいはゲートをバイアスするバイアス回路と、
前記端子ピンに接続される有機ＥＬ素子が初期充電されたときに前記スイッチ動作をするトランジスタがＯＦＦするように前記バイアス回路のバイアス電圧を所定の電圧にクランプするクランプ回路とを備えることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
さらに、前記有機ＥＬ素子の陰極側を走査する走査回路を備え、前記端子ピンは前記有機ＥＬ素子の陽極側に接続され、前記有機ＥＬ素子の初期充電は前記有機ＥＬ素子の発光電圧以下の電圧になるまで行われ、前記出力側トランジスタの動作開始は、前記走査回路の走査の開始に応じて行われ、前記走査回路の走査開始時点で前記有機ＥＬ素子の電圧が前記端子ピンを介してリセットされ、このリセットの期間の間、前記スイッチ動作をするトランジスタがＯＦＦにされる請求項３記載の有機ＥＬ表示装置。