JP4539963B2 - Active drive type light emitting display device and electronic device equipped with the display device - Google Patents
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Description
この発明は、発光表示用画素に加えて測定用画素を備えたアクティブ駆動型発光表示装置に関し、特に測定用画素によって発光素子の順方向電圧を取得することで、表示用画素を効率良く駆動することができるようにした発光表示装置および同表示装置を搭載した電子機器に関する。 The present invention relates to an active drive type light emitting display device including a measurement pixel in addition to a light emission display pixel, and in particular, obtains a forward voltage of a light emitting element by the measurement pixel, thereby efficiently driving the display pixel. The present invention relates to a light emitting display device and an electronic device equipped with the display device.
発光素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを用いたディスプレイの開発が広く進められている。このような表示パネルに用いられる発光素子として、有機材料を発光層に用いた有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子が注目されている。これはEL素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。 The development of a display using a display panel configured by arranging light emitting elements in a matrix is being widely promoted. As a light-emitting element used for such a display panel, an organic EL (electroluminescence) element using an organic material for a light-emitting layer has attracted attention. This is also due to the fact that the use of an organic compound that can be expected to have good light-emitting characteristics for the light-emitting layer of the EL element has led to an increase in efficiency and longevity that can withstand practical use.
前記した有機EL素子は、電気的には図1のような等価回路で表すことができる。すなわち、有機EL素子は、寄生容量成分Cp と、この容量成分に並列に結合するダイオード成分Eとによる構成に置き換えることができ、有機EL素子は容量性の発光素子であると考えられている。この有機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る。続いて当該素子固有の一定の電圧(発光閾値電圧=Vth)を越えると、電極(ダイオード成分Eのアノード側)から発光層を構成する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。 The organic EL element described above can be electrically represented by an equivalent circuit as shown in FIG. In other words, the organic EL element can be replaced with a configuration having a parasitic capacitance component Cp and a diode component E coupled in parallel to the capacitance component, and the organic EL element is considered to be a capacitive light emitting element. When a light emission driving voltage is applied to the organic EL element, first, a charge corresponding to the electric capacity of the element flows into the electrode as a displacement current and is accumulated. Subsequently, when a certain voltage specific to the element (light emission threshold voltage = Vth) is exceeded, current begins to flow from the electrode (the anode side of the diode component E) to the organic layer constituting the light emitting layer, and the intensity is proportional to this current. It can be considered to emit light.
図2は、このような有機EL素子の発光静特性を示したものである。これによれば、有機EL素子は図2(a)に示すように、駆動電流(I)にほぼ比例した輝度(L)で発光し、図2(b)に実線で示すように駆動電圧(V)が発光閾値電圧(Vth)以上の場合において急激に電流(I)が流れて発光する。 FIG. 2 shows the static light emission characteristics of such an organic EL element. According to this, as shown in FIG. 2A, the organic EL element emits light with luminance (L) substantially proportional to the drive current (I), and as shown in FIG. 2B, the drive voltage ( When V) is equal to or higher than the light emission threshold voltage (Vth), current (I) suddenly flows to emit light.
換言すれば、駆動電圧が発光閾値電圧(Vth)以下の場合には、EL素子には電流は殆ど流れず発光しない。したがって、EL素子の輝度特性は図2(c)に実線で示すように前記閾値電圧(Vth)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している。 In other words, when the drive voltage is equal to or lower than the light emission threshold voltage (Vth), almost no current flows through the EL element and no light is emitted. Therefore, as shown by a solid line in FIG. 2 (c), the EL element has a luminance characteristic that is larger than the threshold voltage (Vth). The luminance (L) is increased.
一方、前記した有機EL素子は、長期の使用によって素子の物性が変化し、順方向電圧(Vf )が大きくなることが知られている。このために、有機EL素子は図2(b)に示したように実使用時間によって、V−I特性が矢印に示した方向(破線で示した特性)に変化し、したがって、輝度特性も低下することになる。また、前記した有機EL素子は、素子の成膜時における例えば蒸着のばらつきによっても初期輝度にばらつきが発生するという問題も抱えており、これにより、入力映像信号に忠実な輝度階調を表現することが困難になる。 On the other hand, it is known that the organic EL element described above changes the physical properties of the element due to long-term use and the forward voltage (Vf) increases. For this reason, as shown in FIG. 2B, the organic EL element changes in the VI characteristic in the direction indicated by the arrow (characteristic indicated by the broken line) according to the actual usage time, and thus the luminance characteristic also decreases. Will do. In addition, the above-described organic EL element also has a problem that the initial luminance varies due to, for example, variations in vapor deposition at the time of film formation of the element, thereby expressing luminance gradation faithful to the input video signal. It becomes difficult.
さらに、有機EL素子の輝度特性は、概ね温度によって図2(c)に破線で示すように変化することも知られている。すなわちEL素子は、前記した発光閾値電圧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、高温になるほど発光閾値電圧が小さくなる。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有している。 Furthermore, it is also known that the luminance characteristics of the organic EL element change as shown by a broken line in FIG. That is, the EL element has a characteristic that in a light emission possible region larger than the light emission threshold voltage, the light emission luminance (L) increases as the value of the voltage (V) applied thereto increases. The threshold voltage is reduced. Therefore, the EL element is in a state in which light can be emitted with a smaller applied voltage as the temperature becomes higher, and has a luminance temperature dependency such that it is brighter at high temperatures and darker at low temperatures even when the same applied voltage capable of emitting light is applied.
一方、前記した有機EL素子は、電流・輝度特性が温度変化に対して安定しているのに対して、電圧・輝度特性が温度変化に対して不安定であること、また過電流により素子を劣化させるのを防止することなどの理由により、一般的には定電流駆動がなされる。この場合、定電流回路に供給されるたとえばDC−DCコンバータ等からもたらされる駆動電圧(V0 )としては、次のような各要素を考慮して設定せざるを得ない。 On the other hand, the above-mentioned organic EL element has a current / luminance characteristic that is stable with respect to a temperature change, whereas a voltage / luminance characteristic is unstable with respect to a temperature change. In general, constant current driving is performed for reasons such as preventing deterioration. In this case, the drive voltage (V0) supplied from the DC-DC converter or the like supplied to the constant current circuit must be set in consideration of the following factors.
すなわち、前記要素としては、EL素子の順方向電圧(Vf )、EL素子の前記Vf のばらつき分(VB )、前記Vf の経時変化分(VL )、前記Vf の温度変化分(VT )、定電流回路が定電流動作をするのに必要なドロップ電圧(VD )等を挙げることができる。そして、これらの各要素が相乗的に作用した場合においても、前記定電流回路の定電流特性が十部に確保できるようにするために、駆動電圧(V0 )としては、前記各要素として示した各電圧の最大値を加算した値に設定せざるを得ない。 That is, the elements include the forward voltage (Vf) of the EL element, the variation (VB) of the Vf of the EL element, the change over time (VL) of the Vf, the temperature change (VT) of the Vf, the constant. A drop voltage (VD) required for the current circuit to operate at a constant current can be cited. Even when these elements act synergistically, the driving voltage (V0) is shown as each element in order to ensure sufficient constant current characteristics of the constant current circuit. It must be set to a value obtained by adding the maximum values of each voltage.
しかしながら、定電流回路に供給される駆動電圧(V0 )として、前記のように各電圧の最大値を加算した電圧値が必要となるケースは、滅多に生ずるものではなく、通常状態においては定電流回路における電圧降下分として大きな電力損失を招来させている。したがって、これが発熱の要因になり有機EL素子および周辺回路部品等に対してストレスを与える結果となっている。 However, the drive voltage (V0) supplied to the constant current circuit rarely occurs in the case where a voltage value obtained by adding the maximum values of the voltages as described above is required. A large power loss is caused as a voltage drop in the circuit. Therefore, this causes heat generation and results in stress on the organic EL element and peripheral circuit components.
そこで、EL素子の順方向電圧Vf を測定し、このVf に基づいて定電流回路に与える駆動電圧(V0 )の値を制御することで、前記したような問題点を解消しようとすることが、特許文献1に開示されている。
ところで、前記した特許文献1に開示された構成は、各陽極線と各陰極線の交点位置にそれぞれEL素子を配列したいわゆるパッシブマトリクス型表示装置について示されている。この様なパッシブマトリクス型表示装置によると、陽極ドライバーにおいて、それぞれの陽極線に対応して定電流回路が備えられているので、一つの陽極線における電圧値を検出することで、当該陽極線に接続された各EL素子における順方向電圧Vf の平均値を容易に取り出すことが可能である。
By the way, the configuration disclosed in
しかしながら、アクティブマトリクス型表示装置においては、マトリクス状に配列されたEL素子の各々に、TFT(Thin Film Transistor)からなる能動素子が加えられ、このTFTによって各EL素子をそれぞれ定電流駆動するように作用するために、各EL素子の順方向電圧Vf を検出するためには、各EL素子のたとえばアノード端子からVf 検出用の配線を引き出す必要が生ずる。 However, in an active matrix display device, an active element composed of a TFT (Thin Film Transistor) is added to each of the EL elements arranged in a matrix, and each EL element is driven at a constant current by the TFT. In order to operate, in order to detect the forward voltage Vf of each EL element, it is necessary to draw a wiring for detecting Vf from, for example, the anode terminal of each EL element.
この時、たとえば1つのEL素子のみの順方向電圧Vf を利用して、各画素に与える駆動電圧を制御する構成とした場合、順方向電圧Vf を測定する当該EL素子に不具合が発生した場合には、表示パネルとモジュールを含む全体が実質的に使用することが不可能となり、不良として廃棄せざるを得ない。そこで、複数のEL素子から前記したようなVf 検出用の配線をそれぞれ引き出して各素子の順方向電圧Vf の平均値を測定するように構成することも考えられるが、これによると引出し配線数が増大するなどの物理的な問題点が発生して実現性が難しい。 At this time, for example, when the forward voltage Vf of only one EL element is used to control the drive voltage applied to each pixel, when a problem occurs in the EL element that measures the forward voltage Vf. However, the entire display panel and the module including the module cannot be used practically and must be discarded as defective. In view of this, it is conceivable that the above-described Vf detection wiring is drawn out from a plurality of EL elements and the average value of the forward voltage Vf of each element is measured. It is difficult to realize due to physical problems such as increase.
この発明は、前記したアクティブマトリクス型駆動回路における問題点に着目してなされたものであり、複数のEL素子による順方向電圧を合理的に、かつ精度良く取り出すことを可能にし、この順方向電圧に基づいて発光表示用画素に供給する駆動電圧を制御することができるアクティブ駆動型発光表示装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made paying attention to the problems in the active matrix drive circuit described above, and makes it possible to take out the forward voltage from a plurality of EL elements reasonably and accurately. It is an object of the present invention to provide an active drive light emitting display device capable of controlling a drive voltage supplied to a light emitting display pixel based on the above.
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光表示装置の好ましい1つの形態は、請求項1に記載のとおり、発光素子と当該発光素子に駆動電流を与える駆動用TFTとを少なくとも備えた発光表示用画素を多数配列したアクティブ駆動型発光表示装置であって、前記発光表示装置には、前記発光表示用画素に駆動電圧を供給する電源回路と、順方向電圧を得るための少なくとも1つの測定用素子と当該素子に駆動電流を与える駆動用TFTを含む複数の測定用画素とが配置され、前記測定用素子は、前記発光表示用画素を構成する発光素子のいずれかと少なくとも経時変化特性と温度依存性のいずれかが同一の電気的特性を有し、前記測定用素子と前記発光素子のそれぞれアノード側またはカソード側の電位が異なる電位に設定され、前記駆動用TFTにより駆動電流を印加した状態における前記測定用素子に生ずる順方向電圧を導出して前記電源回路に供給するように構成され、前記電源回路は前記順方向電圧に基づいて前記発光表示用画素の駆動電圧のレベルを制御するように構成した点に特徴を有する。
One preferred embodiment of a light emitting display device according to the present invention made in order to solve the above, as described in
以下、この発明にかかるアクティブ駆動型発光表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明するが、その前に本件出願人が先に提案しているこの発明の基礎となる発光表示装置について図3に基づいて説明する。図3は発光表示パネルの一部の構成と、これを発光駆動する回路構成とを示したものであり、符号10で示す発光表示パネルには、発光表示用画素10aをマトリクス状に配列した発光表示領域10Aと、測定用画素10bを列方向に配列した測定用画素領域10Bとが形成されている。
Hereinafter, an active drive type light emitting display device according to the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings. Prior to that, the light emitting display device which is the basis of the present invention previously proposed by the present applicant will be described. This will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a partial configuration of a light-emitting display panel and a circuit configuration for driving the light-emitting display panel. The light-emitting display panel denoted by
なお、図3においては紙面の都合により、マトリクス状に配列されている発光表示用画素10aは2つの画素の構成のみが示されており、また列方向に配列されている測定用画素10bにおいても、同様に2つの画素の構成のみが示されている。
In FIG. 3, only the configuration of the two light
前記発光表示パネル10には、後で説明するデータドライバーからのデータ線m1 ,m2 ,……が縦方向(列方向)に配列され、また、同様に後で説明する走査ドライバーからの制御線n1 ,n2 ,……が横方向(行方向)に配列されている。さらに、表示パネル10には、前記各データ線に対応して縦方向に電源供給線p1 ,p2 ,……が配列されている。
In the light
前記発光表示領域10Aにおける発光表示用画素10aは、その一例としてコンダクタンスコントロール方式による画素構成が示されている。すなわち、発光表示領域10Aの左上の画素10aを構成する各素子に符号を付けたとおり、Nチャンネルで構成された制御用TFT(Tr1)のゲートは、制御線n1 に接続され、そのソースはデータ線m2 に接続されている。また、制御用TFT(Tr1)のドレインは、Pチャンネルで構成された駆動用TFT(Tr2)のゲートに接続されると共に、電荷保持用のコンデンサC1 の一方の端子に接続されている。
As an example of the light emitting
そして、駆動用TFT(Tr2)のソースは前記コンデンサC1 の他方の端子に接続されると共に、電源供給線p2 に接続されている。また、駆動用TFTのドレインには、発光素子としての有機EL素子E1 のアノードが接続されると共に、当該EL素子E1 のカソードはカソード側電源ラインVcaに接続されている。斯くして前記した構成の発光表示用画素10aは、前記したとおり発光表示領域10Aにおいて、縦横方向にマトリクス状に多数配列されている。
The source of the driving TFT (Tr2) is connected to the other terminal of the capacitor C1 and to the power supply line p2. Further, the anode of the organic EL element E1 as a light emitting element is connected to the drain of the driving TFT, and the cathode of the EL element E1 is connected to the cathode side power supply line Vca. Thus, as described above, a large number of the light emitting
一方、測定用画素領域10Bにおける各測定用画素10bも、発光表示用画素と同様に構成されており、その最上の測定用画素における各素子には、前記した発光表示用画素10aを構成する各素子と同一の符号が付けられている。そして、この測定用画素10bを構成する制御用TFT(Tr1)のゲートは、制御線n1 に接続され、そのソースはデータ線m1 に接続されている。また、駆動用TFT(Tr2)のソースは、電源供給線p1 に接続されている。さらに、前記した測定用画素10bは、測定用画素領域10Bにおいて、1つのデータ線m1 および電源供給線p1 に沿って一列に配列されている。
On the other hand, each
なお、前記した測定用画素10bを構成する符号E1 で示す素子は、測定用素子と称呼することにする。そして、この図3に示す例においては、前記測定用素子として、発光表示用画素10aを構成する前記した有機EL素子E1 とは、互いに同一の電気的特性を有する素子が使用されている。すなわち、発光表示用EL素子と測定用EL素子とは、表示パネル10上に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成されている。したがって、測定用EL素子を駆動した場合には発光動作を伴うことになるので、必要に応じて測定用画素領域10Bの表面に光を遮断させる遮蔽膜などを施すことが望ましい。
The element indicated by the symbol E1 constituting the above-described
なお、測定用素子としては前記したように必ずしも有機EL素子を用いる必要はなく、発光しない素子を測定用画素領域10Bに作り込むなどの対応も考えられる。要するに前記した測定用素子としては、その経時変化特性、温度依存性などを含む電気的特性が有機EL素子の特性に近似している他の素子を使用することができる。
As described above, it is not always necessary to use an organic EL element as a measurement element, and it is possible to consider a method of forming an element that does not emit light in the
以上のとおり図3に示す表示パネル10の構成においては、発光表示用画素10aがデータ線と制御線との交点位置にマトリクス状にそれぞれ配列されると共に、測定用画素10bは1つのデータ線m1 に沿って一列に配列され、当該測定用画素10bにおいて利用される各制御線が、前記した発光表示用画素10aにおいて利用される制御線n1 ,n2 ,……と共用されている。したがって、測定用画素10bの制御用TFTのゲート電圧は、発光表示用画素10aの制御用TFTのゲート電圧と共通となり、結果として、測定用画素10bの駆動用TFTのゲート電圧は、発光表示用画素10aの駆動用TFTのゲート電圧と共通となる。
As described above, in the configuration of the
前記した測定用画素10bにおける電源供給線p1 には、定電流源11を介して、定電流が供給されるように構成されている。そして、定電流源11と各測定用画素10bとの間における電源供給線p1 において電圧検出端子12が形成され、当該端子12において測定用画素10bにおける測定用素子の順方向電圧Vf が取得できるように構成されている。すなわち、測定用素子の順方向電圧Vf は、図3に示す例においては駆動用TFT(Tr2)を介して得るようになされている。
A constant current is supplied to the power supply line p1 in the
一方、各発光表示画素10aには、電源供給線p2 ,……をそれぞれ介して、定電圧源を構成する電源回路17からの駆動電圧が供給され、この駆動電圧によって発光素子としての各EL素子E1 が、選択的に点灯駆動されるようになされる。また、縦方向に配列された各データ線m1 ,m2 ,……は、データドライバー13から導出されており、また、横方向に配列された制御線n1 ,n2 ,……は、走査ドライバー14から導出されている。
On the other hand, each light emitting
前記データドライバー13および走査ドライバー14には、コントローラIC15よりコントロールバスが接続されており、コントローラICに供給される画像信号に基づいて、データドライバー13および走査ドライバー14が制御され、次に説明するような作用により発光表示領域10Aにおける各発光表示用画素10aが選択的に点灯駆動され、結果として発光表示領域10Aにおいて画像が再生される。
A control bus is connected to the
すなわち、発光表示用画素10aにおける制御用TFT(Tr1)のゲートに、たとえば制御線n1 を介して走査ドライバー14よりオン電圧が供給されると、制御用TFT(Tr1)はソースに供給されるデータ線m2 からのデータ電圧に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用TFT(Tr1)のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサC1 が充電され、その電圧が駆動用TFT(Tr2)のゲートに供給される。それ故、駆動用TFT(Tr2)は、そのゲート電圧とソース電圧に基づいた電流をEL素子E1 に流し、EL素子を発光駆動させる。すなわち、駆動用TFT(Tr2)はEL素子E1 を定電流駆動することで、EL素子E1 を発光駆動させる。
That is, when an on-voltage is supplied to the gate of the control TFT (Tr1) in the light emitting
また、制御用TFT(Tr1)のゲートがオフ電圧になると、制御用TFT(Tr1)はいわゆるカットオフとなり、制御用TFT(Tr1)のドレインは開放状態となるものの、駆動用TFT(Tr2)はコンデンサC1 に蓄積された電荷によりゲート電圧が保持され、次の走査まで駆動電流を維持し、EL素子E1 の発光も維持される。 When the gate of the control TFT (Tr1) is turned off, the control TFT (Tr1) becomes a so-called cut-off, and the drain of the control TFT (Tr1) is opened, but the drive TFT (Tr2) is The gate voltage is held by the electric charge accumulated in the capacitor C1, the driving current is maintained until the next scanning, and the light emission of the EL element E1 is also maintained.
前記した発光駆動動作に同期して各測定用画素10bにおいても同様の走査を受け、この時の測定用EL素子E1 のアノードに発生する順方向電圧が、測定用画素を構成する駆動用TFT(Tr2)を介して前記電圧検出端子12にもたらされる。この電圧検出端子12におけるもたらされる測定用素子の順方向電圧Vf はサンプリング・ホールド回路16に供給され、サンプリング・ホールド回路16によるホールド出力は電源回路17における電圧制御部18に供給されるように構成されている。
In synchronization with the light emission driving operation described above, each
ここで、前記電源回路17における電圧制御部18は、サンプリング・ホールド回路16によるホールド電圧を受けて、電源供給線p2 ,……に与える定電圧の値を制御する。すなわち、これは前記した電圧検出端子12にもたらされる順方向電圧値Vf に対応して、各発光表示用画素10aに加える駆動電圧のレベルを制御するようになされる。
Here, the
この場合、端子12にもたらされる順方向電圧値Vf が大きな場合においては、各発光表示用画素10aに加える駆動電圧のレベルを増大させるように制御し、逆に端子12にもたらされる順方向電圧値Vf が小さな場合においては、各発光表示用画素10aに加える駆動電圧のレベルを低下させるように制御する。
In this case, when the forward voltage value Vf provided to the terminal 12 is large, control is performed so as to increase the level of the drive voltage applied to each light emitting
これにより、発光表示用画素10aに印加される駆動電圧値が制御され、発光表示用画素10aにおける駆動用TFT(Tr2)は、定電流特性が維持できる程度のドロップ電圧(VD )を確保した状態で、EL素子E1 を駆動することができる。この場合、前記したEL素子の順方向電圧Vf の経時変化分(VL )、Vf の温度変化分(VT )等の変動要素も含めて発光表示用画素10aに印加される駆動電圧値が制御されるので、発光表示用画素10aにおける駆動用TFT(Tr2)において発生する電力損失を効果的に抑えることができる。
As a result, the driving voltage value applied to the light emitting
なお、図3に示した構成における定電流源11は、1つの測定用画素10bを所定の輝度で発光させる程度の電流を出力するように構成されていることが望ましい。これにより、発光表示用画素10aを点灯駆動させる動作に同期して、各々の測定用画素10bに対して順次定電流が印加される。すなわち、定電流源11より複数の測定用画素10bに対して同時に電流が供給されないように制御される。
Note that the constant
そして、前記サンプリング・ホールド回路16においては、測定用画素10bに対して前記定電流が順次供給される周期よりも長い時定数を持たせることにより、アナログ的に平均化した各測定用画素10bにおける順方向電圧Vf を電圧検出端子12において得ることができる。これにより、発光表示用画素10aに印加される駆動電圧値の制御を、平均化した電圧Vf に基づいて実行することができ、前記Vf のばらつきによる影響を避けることができる。
In the sampling and holding
なお、図3に示す構成においては、前記したコントローラIC15に対して、輝度制御信号が供給されるように構成されており、この輝度制御信号を受けて各発光表示用画素10aの発光輝度が変更できるようにされている。すなわち、輝度制御信号がコントローラIC15に供給されることにより、コントローラIC15よりデータドライバー13に制御信号が送出され、データドライバー13は前記輝度制御信号に基づいて、各発光表示用画素10aを構成する制御用TFT(Tr1)に加えるソース電圧を制御する。
In the configuration shown in FIG. 3, a luminance control signal is supplied to the
これにより、各発光表示用画素10aにおける駆動用TFT(Tr2)のゲート電圧が制御され、発光表示用画素10aにおけるEL素子E1 に供給される電流値が可変される。したがって、結果として発光表示用画素10aにおけるEL素子E1 の発光輝度が制御される。この場合、測定用画素10bを構成する測定用素子に供給される駆動電流も、前記した輝度制御信号に基づいて、制御を受けることになる。
As a result, the gate voltage of the driving TFT (Tr2) in each light emitting
それ故、この図3に示す構成によると、前記した輝度制御信号により測定用画素10bに電流を供給する定電流源11の電流値も可変されることになる。このように発光素子(EL素子E1 )の発光輝度(=駆動電流)に応じて、測定用画素10bの測定用素子に流れる電流も可変されるので、発光表示用画素10aにおけるEL素子E1 および測定用画素10bにおける測定用素子は、同一条件で駆動されることになる。
Therefore, according to the configuration shown in FIG. 3, the current value of the constant
したがって、発光表示用画素10aにおけるEL素子E1 の順方向電圧Vf を、測定用画素10bにおける測定用素子によって、より正確に把握することができる。それ故、発光表示用画素10aにおける駆動用TFT(Tr2)において発生する前記した電力損失の抑制作用を、より高い精度をもって実現させることが可能となる。
Therefore, the forward voltage Vf of the EL element E1 in the light emitting
ところで、図3に示す構成においては、前記発光表示用画素10aを構成する駆動用TFT(Tr2)は、所定のゲート電圧において飽和領域で動作させるようになされている。すなわち、発光表示用画素10aを構成する駆動用TFTは、ある程度のドレイン・ソース間電圧Vdsを保持し、これにより定電流駆動がなされる。一方、前記した測定用画素10bにおける駆動用TFT(Tr2)は線形領域で、すなわちスイッチ素子として動作させることが必要である。これは、測定用画素10bにおける駆動用TFTのオン抵抗が大きい場合には、このTFTのソースとドレイン間において電圧降下が生じ、測定用素子における正確な順方向電圧Vf を電圧検出端子12において得ることができなくなるためである。
Incidentally, in the configuration shown in FIG. 3, the driving TFT (Tr2) constituting the light emitting
このように発光表示用画素10aにおける駆動用TFTは飽和領域で動作させ、測定用画素10bにおける駆動用TFTは線形領域で動作させることになると、発光表示用画素ならびに測定用画素における各部の電位設定に互いに制約が発生し、好ましい条件で両者が動作できる範囲が狭められるという問題が発生する。
As described above, when the driving TFT in the light emitting
図4は、図3に示した定電流源11を含む測定用画素10bにおける画素構成を示したものである。この図4に示す構成において測定用画素10bにおける駆動用TFT(Tr2)が線形領域で、すなわちスイッチ素子として動作させるには、Pチャンネル型の駆動用TFT(Tr2)がオンする時のゲート電圧をVlow とした時、次の式1に示す関係を満たす必要があり、さらに式2に示す条件を満たすことがより望ましい。
Vca+Vf ≧Vlow ……(式1)
〔0≧Vgs+Vlow −(Vca+Vf )〕 ……(式2)
FIG. 4 shows a pixel configuration in the
Vca + Vf ≥ Vlow (Equation 1)
[0 ≧ Vgs + Vlow− (Vca + Vf)] (Formula 2)
図4に示す回路構成において例えば、Vgs=1V,Vlow =0V,Vca=−8V,Vf =5Vの各電位設定とした場合においては、測定用画素10bにおける駆動用TFT(Tr2)のドレイン・ソース間電圧Vdsは、次の式3のように表すことができる。
Vds=Vgs+Vlow −(Vca+Vf )=1+0−(−8+5)=4 ……(式3)
In the circuit configuration shown in FIG. 4, for example, when Vgs = 1V, Vlow = 0V, Vca = −8V, and Vf = 5V, the drain / source of the driving TFT (Tr2) in the
Vds = Vgs + Vlow− (Vca + Vf) = 1 + 0 − (− 8 + 5) = 4 (Equation 3)
前記した電位設定によると、式3に示すようにVds=4(V)となり、測定用素子のアノードに生ずる順方向電圧Vf を、駆動用TFT(Tr2)を介した電圧検出端子12において正確に検出することは不可能となる。一方、前記した電位設定は、図3に示した発光表示用画素10aにおける駆動用TFTを飽和領域で動作させる場合において好ましい条件であるということができる。
According to the potential setting described above, Vds = 4 (V) as shown in
そこで、発光表示用画素10aにおける駆動用TFTを飽和領域で動作させる前記した電位設定の条件下においても、前記式3において、Vds=0、もしくはその値がマイナス(−)とすることができる回路構成、すなわち、測定用画素における駆動用TFTが確実に線形領域で動作することができるように構成することが望まれる。
Therefore, even in the above-described potential setting condition in which the driving TFT in the light emitting
図5は、これを実現する1つの手段を示しており、これは請求項1に記載した発明に対応するものである。なお、この図5に示す構成においては、すでに説明した図3に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。この図5において、すでに説明した図3に示す構成との相違点は、各測定用画素10bにおける駆動用TFT(Tr2)とカソード側電源ラインVcaとの間に、複数の直列接続された測定用素子E1 が介在されている点である。
FIG. 5 shows one means for realizing this, which corresponds to the invention described in
なお、前記各測定用素子E1 としては、好ましくは有機EL素子が用いられ、図5に示す実施の形態においては2つのEL素子が直列接続された構成になされている。ここで、各測定用素子E1 を構成する有機EL素子と、各発光表示用EL素子とは、互いに同一の電気的特性を有する素子を使用することが望ましい。すなわち、発光表示用EL素子と測定用EL素子とは、表示パネル10上に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成されることで、前記したほぼ同一の電気的特性特性を得ることができる。
Each measuring element E1 is preferably an organic EL element, and in the embodiment shown in FIG. 5, two EL elements are connected in series. Here, it is desirable that the organic EL element constituting each measuring element E1 and each light emitting display EL element use elements having the same electrical characteristics. That is, the light emitting display EL element and the measurement EL element are formed and formed on the
図5に示した構成において、すでに例示した電位設定とした場合、前記した式3に示すVdsの値を求めると、次のように示すことができる。
Vds=Vgs+Vlow −(Vca+Vf )=1+0−(−8+5×2)=−1
In the configuration shown in FIG. 5, when the potential setting already exemplified is obtained, the value of Vds shown in the above-described
Vds = Vgs + Vlow− (Vca + Vf) = 1 + 0 − (− 8 + 5 × 2) = − 1
前記したVdsの計算から明らかなように、図5に示す構成によると発光表示用画素10aにおける駆動用TFTを好適に飽和領域で動作させる電位設定の条件下においても、測定用画素における駆動用TFTを確実に線形領域で動作させることができる。したがって、図5に示す構成によると、電圧検出端子12より、2つの測定用EL素子による順方向電圧を得ることができる。この端子12より得られる2つの測定用EL素子による順方向電圧(2・Vf )は、サンプリング・ホールド回路16に供給され、サンプリング・ホールド回路16によるホールド出力は電源回路17における電圧制御部18に供給される。
As apparent from the calculation of Vds described above, according to the configuration shown in FIG. 5, the driving TFT in the measurement pixel can be obtained even under a potential setting condition in which the driving TFT in the light emitting
これにより電圧制御部18は、各発光表示用画素10aに与える定電圧の値を制御することになるが、この時電圧制御部18は前記順方向電圧(=ホールド出力)を、直列接続された前記複数の測定用素子数(図5に示す実施の形態においては素子数=2)で除算し、その除算した値に基づいて発光表示用画素に与える定電圧を制御することが望ましい。これにより、電圧制御部18による出力電圧に、過剰な補正がなされるのを阻止することができる。なお前記除算する手段としては、きわめて典型的な例においては、抵抗による電圧分圧手段などを利用することができる。
As a result, the
以上説明した図5に示す実施の形態によると、図3に示した構成における作用効果をそのまま享受することができる。さらに、発光表示用画素における駆動用TFTを飽和領域で動作させつつ、測定用画素における駆動用TFTを確実に線形領域で動作させることができるので、電圧検出端子12において測定用素子によるより正確な順方向電圧を得ることができる。これにより、電圧制御部より出力される定電圧の補正の精度をより向上させることが可能となる。
According to the embodiment shown in FIG. 5 described above, the operational effects of the configuration shown in FIG. 3 can be enjoyed as they are. Furthermore, since the driving TFT in the measurement pixel can be operated in the linear region while the driving TFT in the light emitting display pixel is operated in the saturation region, the
なお、図5に示した実施の形態においては、測定用画素10bにおいて、2つの測定用素子が直列に接続されているが、この測定用素子の数は必要に応じて3つ以上になされる場合もある。
In the embodiment shown in FIG. 5, in the
図6は、発光表示用画素における駆動用TFTを飽和領域で動作させると共に、測定用画素における駆動用TFTを確実に線形領域で動作させることができる他の1つの手段を示しており、これは請求項1に記載した発明に対応するものである。なお、この図6においては、すでに説明した図3に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。
FIG. 6 shows another means by which the driving TFT in the light emitting display pixel can be operated in the saturation region and the driving TFT in the measurement pixel can be reliably operated in the linear region. This corresponds to the invention described in
この図6に示す構成において、すでに説明した図3に示す構成との相違点は、発光表示画素10aを構成する発光素子のカソード側の電位と、測定用画素を構成する測定用素子のカソード側の電位とが異なる電位に設定されている点である。
The configuration shown in FIG. 6 differs from the configuration shown in FIG. 3 described above in that the potential on the cathode side of the light emitting element constituting the light emitting
なお、この図6に示す構成においても測定用素子E1 としては、好ましくは有機EL素子が用いられる。そして、各測定用素子E1 を構成する有機EL素子と、各発光表示用EL素子とは、互いに同一の電気的特性を有する素子を使用することが望ましい。すなわち、発光表示用EL素子と測定用EL素子とは、表示パネル10上に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成されることで、前記したほぼ同一の電気的特性特性を得ることができる。
In the configuration shown in FIG. 6, an organic EL element is preferably used as the measuring element E1. The organic EL element constituting each measuring element E1 and each light emitting display EL element are desirably elements having the same electrical characteristics. That is, the light emitting display EL element and the measurement EL element are formed and formed on the
図6に示す構成において、発光表示用画素10aにおける駆動用TFTを飽和領域で動作させるすでに例示した電位設定とし、また、測定用素子E1 におけるカソード側の電位Vca1 を例えば−3Vに設定した場合において、前記した式3に示すVdsの値を求めると、次のように示すことができる。
Vds=Vgs+Vlow −(Vca+Vf )=1+0−(−3+5)=−1
In the configuration shown in FIG. 6, in the case where the already-illustrated potential setting for operating the driving TFT in the light emitting
Vds = Vgs + Vlow- (Vca + Vf) = 1 + 0-(-3 + 5) =-1
前記したVdsの計算から明らかなように、図6に示した構成においても発光表示用画素10aにおける駆動用TFTを好適に飽和領域で動作させる電位設定の条件下において、測定用画素における駆動用TFTを確実に線形領域で動作させることができる。そして、測定用EL素子による順方向電圧Vf はサンプリング・ホールド回路16に供給され、サンプリング・ホールド回路16によるホールド出力によって、電圧制御部18は各発光表示用画素10aに与える定電圧の値を制御するように作用する。
As is apparent from the calculation of Vds described above, the driving TFT in the measurement pixel is also used in the configuration shown in FIG. 6 under the potential setting conditions in which the driving TFT in the light emitting
なお、図6に示した実施の形態においては測定用画素10bにおいて、1つの測定用素子E1 を使用しているが、これは必要に応じて2つ以上の測定用素子を直列接続して使用することも有り得る。この場合においては、図5に示す構成に基づいてすでに説明したとおり、電圧検出端子12より得られる順方向電圧を、使用した測定用素子数で除算し、その除算した値に基づいて発光表示用画素に与える定電圧を制御することが望ましい。
In the embodiment shown in FIG. 6, one measuring element E1 is used in the measuring
以上説明した図6に示す実施の形態においても、図3に示した構成における作用効果をそのまま享受することができる。さらに、発光表示用画素における駆動用TFTを飽和領域で動作させつつ、測定用画素における駆動用TFTを確実に線形領域で動作させることができるので、電圧検出端子12において測定用素子によるより正確な順方向電圧を得ることができる。これにより、電圧制御部より出力される定電圧の補正の精度をより向上させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 6 described above, the operational effects of the configuration shown in FIG. 3 can be enjoyed as they are. Furthermore, since the driving TFT in the measurement pixel can be operated in the linear region while the driving TFT in the light emitting display pixel is operated in the saturation region, the
図7は、発光表示用画素における駆動用TFTを飽和領域で動作させると共に、測定用画素における駆動用TFTを確実に線形領域で動作させることができる他の1つの手段を示しており、これは請求項1に記載した発明に対応するものである。なお、この図7においては、すでに説明した図6に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。
FIG. 7 shows another means by which the driving TFT in the light emitting display pixel can be operated in the saturation region and the driving TFT in the measurement pixel can be reliably operated in the linear region. This corresponds to the invention described in
この図7に示す構成において、すでに説明した図6に示す構成との相違点は、定電流回路11を測定用素子のカソード側に配置した点にある。そして、測定用素子の各カソードと前記定電流回路11の接続点が電圧検出端子12になされ、この端子電圧をサンプリング・ホールド回路16によってサンプリングするようになされる。したがって、この図7に示す実施の形態においても、すでに説明した図6に示した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
The configuration shown in FIG. 7 is different from the configuration shown in FIG. 6 described above in that the constant
さらに図8も発光表示用画素における駆動用TFTを飽和領域で動作させると共に、測定用画素における駆動用TFTを確実に線形領域で動作させることができる他の1つの手段を示しており、これも請求項1に記載した発明に対応するものである。なお、この図8においては、すでに説明した図6に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。
Further, FIG. 8 also shows another means that can operate the driving TFT in the light emitting display pixel in the saturation region and can reliably operate the driving TFT in the measurement pixel in the linear region. This corresponds to the invention described in
この図8に示す構成において、すでに説明した図6に示す構成との相違点は、発光表示用画素および測定用画素における各駆動用TFTにNチャンネルタイプが用いられている。したがって、発光素子および測定用素子を構成する各EL素子は、その極性が逆に接続され、定電流源11は電流吸い込み回路として機能する。したがって、この図8に示す実施の形態においても、すでに説明した図6に示した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
The configuration shown in FIG. 8 is different from the configuration shown in FIG. 6 described above in that an N-channel type is used for each driving TFT in the light emitting display pixel and the measurement pixel. Therefore, the EL elements constituting the light emitting element and the measuring element are connected in reverse polarities, and the constant
なお、以上説明した実施の形態においては、各測定用画素10bによって得られる順方向電圧Vf をサンプリング・ホールドし、このホールド値に基づいて発光表示用画素10aに加える駆動用電圧をアナログ制御するようにしているが、たとえば、前記ホールド値をA/D変換してデジタルデータとし、これに基づいて発光表示用画素10aに加える駆動用電圧を制御することもできる。このような構成を採用した場合には、前記順方向電圧Vf の平均化処理を容易にすることができ、また、測定用画素10bの一部が不良になった場合、不良になった画素からのVf の取得を停止させるなどの処理も容易に行うことができる。
In the embodiment described above, the forward voltage Vf obtained by each
また、以上説明した実施の形態においては、発光表示用画素10aとしてコンダクタンスコントロール方式の構成を採用した場合に基づいて説明したが、この発明はこの様な特定な構成の発光表示装置に採用し得るだけでなく、例えば、電圧書き込み方式、電流書き込み方式、デジタル階調を実現させる3TFT方式の駆動方式、すなわちSES(Simultaneous-Erasing-Scan =同時消去方式)、さらにはスレッショルド電圧補正方式、カレントミラー方式などのアクティブ駆動型の画素構成を用いた発光表示装置にも同様に採用することができる。
In the embodiment described above, the description has been made based on the case where the conductance control system configuration is adopted as the light emitting
さらに、以上説明した実施の形態においては、発光表示用画素10aと測定用画素10bの電気的な接続構成が、互いに同一のものを使用しているが、両者の構成は互いに異なるものであってもよい。
Furthermore, in the embodiment described above, the same electrical connection configuration is used for the light emitting
そして、前記した発光表示装置は、この種の表示装置を必要とする種々の電子機器に採用することによっても、すでに説明した作用効果をそのまま享受することができる。 The above-described light-emitting display device can enjoy the functions and effects described above as they are by adopting it in various electronic devices that require this type of display device.
10 発光表示パネル(発光表示装置)
10A 発光表示領域
10a 発光表示用画素
10B 測定用画素領域
10b 測定用画素
11 定電流源
12 電圧検出端子
13 データドライバー
14 走査ドライバー
15 コントローラIC
16 サンプリング・ホールド回路
17 電源回路
18 電圧制御部
C1 電荷保持用コンデンサ
E1 発光素子、測定用素子(有機EL素子)
Tr1 制御用TFT
Tr2 駆動用TFT
n1 ,n2 ,… 制御線
m1 ,m2 ,… データ線
p1 ,p2 ,… 電源供給線
10 Light-emitting display panel (light-emitting display device)
DESCRIPTION OF
16 Sampling and holding
Tr1 control TFT
Tr2 driving TFT
n1, n2, ... control lines m1, m2, ... data lines p1, p2, ... power supply lines
Claims (10)
前記発光表示装置には、前記発光表示用画素に駆動電圧を供給する電源回路と、順方向電圧を得るための少なくとも1つの測定用素子と当該素子に駆動電流を与える駆動用TFTを含む複数の測定用画素とが配置され、前記測定用素子は、前記発光表示用画素を構成する発光素子のいずれかと少なくとも経時変化特性と温度依存性のいずれかが同一の電気的特性を有し、前記測定用素子と前記発光素子のそれぞれアノード側またはカソード側の電位が異なる電位に設定され、
前記駆動用TFTにより駆動電流を印加した状態における前記測定用素子に生ずる順方向電圧を導出して前記電源回路に供給するように構成され、前記電源回路は前記順方向電圧に基づいて前記発光表示用画素の駆動電圧のレベルを制御するように構成されていることを特徴とするアクティブ駆動型発光表示装置。 An active drive type light emitting display device in which a large number of light emitting display pixels each including at least a light emitting element and a driving TFT for applying a driving current to the light emitting element are arranged,
The light-emitting display device includes a plurality of power supply circuits that supply a driving voltage to the light-emitting display pixels, at least one measuring element for obtaining a forward voltage, and a driving TFT that supplies a driving current to the element. and measuring pixels are arranged, the measuring device may be any one at least aging properties and temperature dependence of the light emitting elements constituting the light emitting display pixels have the same electrical characteristics, the measurement The potential on the anode side or the cathode side of the light emitting element and the light emitting element is set to a different potential,
A forward voltage generated in the measuring element in a state where a drive current is applied by the drive TFT is derived and supplied to the power supply circuit, and the power supply circuit is configured to display the light emitting display based on the forward voltage. An active drive light emitting display device configured to control the level of a drive voltage of a pixel for use .
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