JP4410186B2

JP4410186B2 - 発光ディスプレイの駆動方法

Info

Publication number: JP4410186B2
Application number: JP2005314965A
Authority: JP
Inventors: 真一石塚; 善教福田; 敏宮口; 英夫越智; 泰三石田; 正美土田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2018-04-21
Also published as: JP2006065351A

Description

本発明は、有機ＥＬ素子等を用いて画像表示を行う発光ディスプレイの駆動方法に関する。

従来より有機ＥＬなどの発光素子を複数用いた発光ディスプレイが知られている。これは、例えば、複数の陽極線と複数の陰極線をマトリクス（格子）状に配置し、このマトリクス状に配置した陽極線と陰極線の各交点位置に発光素子を接続して構成される（例えば、特許文献１、２、３参照）。

各交点位置に接続される発光素子は、図７にその等価回路を示すように、ダイオード特性からなる発光エレメントＥと、これに並列接続された寄生容量Ｃとで表すことができるものである。従って、発光素子は電流が順方向から流れ込む場合のみ発光する。

発光素子は、図６に示されるように、透明基板１０１上に陽極（透明電極）１０２、有機材料を含む発光層１０３、陰極（金属電極）１０４が順次積層されて構成される。陽極１０２に駆動源１０５を接続し陰極１０４をアースに接続すると、発光層に駆動電流が流れ素子が発光する。
特開平９−１３８６５９号公報（第３−５頁、図３、４）特開平６−３０１３５５号公報（第５頁、図２）特開平９−２３２０７４号公報（第５頁、図６）

上述した従来の発光ディスプレイは、発光層の厚みに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あると、陰極と陽極が短絡してリーク電流が発生し、発光不良を来すという問題があった。すなわち、発光層の薄い箇所は他と比べて電気的抵抗が小さく駆動電流がその箇所に集中するので、他の正常な発光層に流れる駆動電流が減少し発光輝度が低下するのである。短絡による影響は、同一陰極線上の他の発光素子に対しても及ぼされるため、ディスプレイの表示画像は見苦しいものとなる。

本発明はこの問題を解決するものであり、上記従来に比べて発光不良の少ない発光ディスプレイを提供することを目的とする。

本発明は上述した問題点を解決することを目的とするものであって、本発明の駆動方法は、マトリクス状に配置した陽極線と陰極線に対してその各交点位置において発光素子を接続し、陽極線及び陰極線のいずれか一方を走査線とするとともに他方をドライブ線とし、走査線を走査しながら、該走査に応じて所望のドライブ線に駆動源を接続することにより走査線とドライブ線の交点位置に接続された発光素子を発光させるようにした発光ディスプレイの駆動方法であって、ドライブ線は、接続される発光素子を発光させるときは駆動源に接続されるとともに該発光素子を発光させないときはアース電位に接続されるものであり、走査線は走査がなされるときはアース手段に接続されるとともに走査がなされないときは定電圧源に接続されるものであり、すべての走査線が定電圧源に接続されるとともにすべてのドライブ線がアース電位に接続されてすべての発光素子に対して発光時に印加される電圧とは逆方向の電圧であって発光層の層薄部を破壊する大きさの電圧が同時に印加される期間を有することを特徴としている。

リーク電流の発生による発光不良を回避することができ、良好な画像表示を行うことができる。

以下、図面を基にして本発明の実施の形態について説明する。上述したように短絡によるリーク電流は発光層の厚みの薄い箇所において発生するが、本出願の発明者は、発光素子に発光時とは逆方向の電圧を印加することによって、この箇所を短絡しない状態とできることを発見した。本発明はこの現象に基づいてなされたものであり、まずこの現象について図１乃至図３により説明する。

図１乃至図３に示すように、発光素子は透明基板１０１上に陽極（透明電極）１０２、有機材料を含む発光層１０３、陰極（金属電極）１０４が順次積層されて構成される。また１０３ａは発光層１０３の層薄部である。

上述したように発光素子はダイオード特性を有しているので、正常な発光素子に対して発光時とは逆方向の電圧を印加しても電流は流れない。ところが、低抵抗の層薄部１０３ａが存在すると、図１に矢印で示すようにその箇所にのみ集中して電流が流れるため、層薄部１０３ａには発光時のリーク電流より過大な電流が流れる。

その結果、図２に示すように、層薄部１０３ａ及びその周辺の発光層１０３は気化され、その膨張圧によって陰極１０４は陽極１０２と離れる方向に湾曲する。さらに膨張が進むと陰極１０４は破壊され、図３に示すように、破壊された陰極１０４の断片は陽極から離れる方向に屈曲する。

図２または図３の状態の場合、陰極１０４が湾曲もしくは破断屈曲した箇所は発光はしない。しかし、陰極１０４と陽極１０２が隔離されているためリーク電流も発生しない。従って、発光素子の他の部分と該陰極１０４に接続される他の発光素子は正常に発光し、従来問題とされた発光不良は回避される。

発光層の層薄部は、陽極１０２上に付着した埃、塵により製造時に発生するが、リーク電流は層薄部の厚みの程度やディスプレイの使用環境などに応じて駆動時間の経過に伴い発生する。そこで本発明は、以上の発見に基づき、リーク電流の発生による発光不良を確実に回避するために、発光時とは逆方向の電圧の印加を周期的に行うようにしたものである。

図４は本発明の実施形態に用いられる発光ディスプレイ装置を示すものである。この装置自体は周知の発光ディスプレイ装置と同一である。この発光ディスプレイ装置は、陽極線Ａ1 〜Ａm と陰極線Ｂ1 〜Ｂn をマトリックス（格子）状に配置し、このマトリックス状に配置した陽極線と陰極線の各交点位置に発光素子Ｅ1,1 〜Ｅm,n を接続して構成されるものであり、この陽極線または陰極線のいずれか一方を一定の時間間隔で順次選択して走査するとともに、この走査に同期して他方の線を駆動源たる電流源２1 〜２m でドライブしてやることにより、任意の交点位置の発光素子を発光させるようにしたものである。なお、図４においては、発光素子をコンデンサ記号で表記するとともに発光されている発光素子についてはダイオード記号で表記している。

陰極線Ｂ1 〜Ｂn は陰極線走査回路１に接続され、陽極線Ａ1 〜Ａm は電流源２1 〜２m からなる陽極線ドライブ回路２に接続される。

陰極線走査回路１は、スイッチ３1 〜３n を一定時間間隔で順次アース端子側へ切り換えながら走査していくことにより、陰極線Ｂ1 〜Ｂn 対してアース電位（０Ｖ）を順次与えていく。また、陽極線ドライブ回路２は、前記陰極線走査回路１のスイッチ走査に同期してスイッチ４1 〜４m をオン・オフ制御することにより陽極線Ａ1 〜Ａm に定電流源２1 〜２m を接続し、所望の交点位置の発光素子に駆動電流を供給する。

例えば、発光素子Ｅ2,1 とＥ3,1 を発光させる場合を例に採ると、図示するように、陰極線走査回路１のスイッチ３1 がアース側に切り換えられ、第１の陰極線Ｂ1 にアース電位が与えられている時に、陽極線ドライブ回路２のスイッチ４2 と４3 を定電流源側に切り換え、陽極線Ａ2 とＡ3 に定電流源２2 と２3 を接続する。

このときスイッチ４1 、４4 〜４m はアース側に切り換えられるので、発光素子Ｅ1,1 、Ｅ4,1 〜Ｅm,1 は発光しない。また、走査中の陰極線Ｂ1 以外の他の陰極線Ｂ2 〜Ｂn には、発光素子が発光する際に印加される順方向電圧と同電位の逆バイアス電圧Ｖccを印加してやることにより、電流源から電流が流れ込まないようにして、クロストークを防止している。

この結果、発光素子Ｅ1,2 〜Ｅ1,ｎ、Ｅ4,2 〜Ｅ4,n …Ｅm,2 〜Ｅm,n は、陽極側がアース電位に接続され陰極側が逆バイアス電圧Ｖccに接続されることから、発光時に印加される電圧とは逆方向の電圧が印加される。

以上のような走査とドライブを高速で繰り返すことにより、任意の位置の発光素子を発光させるとともに、各発光素子があたかも同時に発光しているように制御する。

本発明の実施形態においては、発光素子に発光時とは逆方向の電圧を印加する手段として逆バイアス電圧Ｖccを用いている。

次に本発明の実施形態の駆動方法について説明する。第１の実施形態は、フレーム期間毎に、すべての陰極線Ｂ1 〜Ｂn を逆バイアス電位Ｖccに接続するとともに陽極線Ａ1 〜Ａm をアース電位に接続するリセット期間を設けたものであり、フレーム期間の度にすべての発光素子Ｅ1,1 〜Ｅm,n に発光時とは逆方向の電圧が印加されるようにするものである。

図５に第１の実施形態のタイミングチャートを示す。１フレーム期間は陰極線Ｂ1 〜Ｂn の走査期間の合計であるが、第１の実施形態は、図示されるように、各フレーム期間の間にリセット期間を設けたものである。このようにリセット期間を設定したことにより、各陰極線Ｂ1 〜Ｂn にリーク電流が発生したとしても、次の走査期間までにリーク箇所を修繕することができる。よって、突然のリーク電流の発生に対してもれなく対応することができる。

リセット期間の間隔は適宜設定すれば良いが、各走査期間と同じ間隔とすればスイッチ３1 〜３n の開閉制御が容易となる。

逆方向電圧の電圧値は、発光時の印加電圧の５０〜２００％を目安として適宜設定すれば良い。つまり、印加電圧が小なる場合は図２の状態となり、印加電圧が大なる場合は図３の状態となり、何れにしろリーク電流は防止できるからである。

第２の実施形態は、走査期間毎に、すべての陰極線Ｂ1 〜Ｂn を逆バイアス電位Ｖccに接続するとともに陽極線Ａ1 〜Ａm をアース電位に接続するリセット期間を設けたものであり、走査期間の度にすべての発光素子Ｅ1,1 〜Ｅm,n に発光時とは逆方向の電圧が印加されるようにするものである。

この実施形態の場合、逆方向の電圧を印加する回数が多くなるため、リセット期間の間隔を走査期間に比べて短時間にすることが望ましい。

以上説明した第1 及び第2 実施形態では、リセット期間における逆方向電圧の印加手段として、本来非走査の陰極線に対するクロストーク防止のために用いる逆バイアス電位Ｖccの電圧源を兼用しているので、公知の発光ディスプレイに特別に構成を付加することなく、リーク電流の防止を行うことができる。

本発明は上記の第1 及び第2 実施形態に限られることはなく、様々な応用が可能である。例えばリセット期間を設けるタイミングは、数フレーム期間毎に行うなどしても良いし、また、駆動時間の短い用途に用いられる装置であれば、装置の電源投入に応じてリセット期間を設けるようにしても良い。

また、上述したように、発光素子はクロストーク防止のために逆方向電圧が印加されることから、所定の期間において各発光素子に対して逆方向電圧が印加されたか否かを監視し、すべての発光素子に逆方向電圧が印加されていた場合は、リセット期間において陰極線Ｂ1 〜Ｂn と逆バイアス電圧Ｖccを接続せず、逆バイアス電位Ｖccの電圧源による消費電力を少なくすることができる。

以上、本発明の実施形態について有機ＥＬ材料を用いた発光素子からなる発光ディスプレイを例として説明したが、これに限られることはなく、ダイオード特性を有する発光素子からなる発光ディスプレイであれば、本発明の適用は可能である。

また、発光素子は、陰極１０２と陽極１０４の間に発光層１０３のみが形成されたものを例として説明したが、発光層１０３以外に電子輸送層、ホール輸送層などが形成される場合もあり、これら機能層が形成される発光素子であっても本発明が適用できることは言うまでもない。

以上のように本発明の発光ディスプレイの駆動方法によれば、リーク電流の発生による発光不良を回避することができるので、画像表示が良好な信頼性の高い発光ディスプレイ装置を実現することができる。

リーク電流が防止される原理を説明する説明図である。リーク電流が防止される原理を説明する説明図である。リーク電流が防止される原理を説明する説明図である。本発明の実施形態を示す図である。本発明の実施形態を示す図である。発光素子の構造を示す図である。発光素子の等価回路を示す図である。

符号の説明

１陰極線走査回路
２陽極線ドライブ回路
２1 〜２m 駆動源（定電流源）
３1 〜３n 走査スイッチ
４1 〜４m ドライブスイッチ
Ａ1 〜Ａm 陽極線（ドライブ線）
Ｂ1 〜Ｂn 陰極線（走査線）
Ｅ1,1 〜Ｅm,n 発光素子
Ｖcc 逆バイアス電位（定電圧源）
１０１透明基板
１０２陽極（透明電極）
１０３発光層
１０３ａ層薄部
１０４陰極（金属電極）

Claims

陽極、発光層及び陰極が順次積層された発光素子を複数有し、マトリクス状に配置した陽極線と陰極線に対してその各交点位置において前記発光素子を接続し、前記陽極線及び陰極線のいずれか一方を走査線とするとともに他方をドライブ線とし、走査線を走査しながら、該走査に応じて所望のドライブ線に駆動源を接続することにより走査線とドライブ線の交点位置に接続された前記発光素子を発光させるようにした発光ディスプレイの駆動方法であって、
前記ドライブ線は、接続される発光素子を発光させるときは前記駆動源に接続されるとともに該発光素子を発光させないときはアース電位に接続されるものであり、
前記走査線は走査がなされるときはアース手段に接続されるとともに走査がなされないときは定電圧源に接続されるものであり、
すべての前記走査線が前記定電圧源に接続されるとともにすべての前記ドライブ線がアース電位に接続されてすべての発光素子に対して発光時に印加される電圧とは逆方向の電圧であって前記発光層の層薄部を破壊する大きさの電圧が同時に印加される期間を有することを特徴とする発光ディスプレイの駆動方法。