JP4634691B2 - 有機el表示装置、及び有機el表示方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流に応じて輝度が変化する有機ELで構成された有機EL表示装置、及び有機EL表示方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
有機ELのような発光素子をアレイ状に組み合わせ、ドットマトリクスにより文字表示を行うディスプレイは、テレビ、携帯端末等に広く利用されている。特に、自発光素子を用いたこれらのディスプレイは、液晶を用いたディスプレイと異なり、照明のためのバックライトを必要としない、視野角が広い、応答速度が速い等の特徴を有し、注目を集めている。
【0003】
中でも、低温ポリシリコン等による薄膜トランジスタとこれらの発光素子とを組み合わせたアクティブマトリクス型と呼ばれるディスプレイは、単純マトリクス駆動のディスプレイと比較して、低消費電力、高輝度、高コントラスト、高精細等の優位性を持っており近年非常に注目されている。
【0004】
有機ELの駆動方法としては、一般に電圧駆動方式と電流駆動方式の2つの駆動方式がある。図6の(a)及び(b)にそれぞれの画素構成を示す(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照。)。図6の(a)の電圧駆動の場合、ソースドライバーIC102aの出力電圧がソース線108aを通して、そのまま駆動用画素トランジスタ104のゲート−ソース間の蓄積容量103に記憶され、駆動用画素トランジスタ104の電圧電流変換作用により電流に変換されて、有機EL107に電流が流れて発光する。
【0005】
図6の(b)の電流駆動の場合、ソースドライバーIC102bの出力電流がソース線108bを通して駆動用画素トランジスタ104に流れて、その際のゲート−ソース間電圧が蓄積容量103に記憶され、駆動用画素トランジスタ104の電圧電流変換作用により電流に変換されて、有機EL107に電流が流れて発光する。
【0006】
いずれの場合も、携帯端末機器の表示パネルとして十分な発光輝度を得るためには、有機EL107に十分電流を流してやる必要があり、電流値が大きいほど有機EL107の端子電圧は大きくなって駆動電圧は大きくなることになる。
【0007】
例えば最も端子電圧が必要となるグリーン単色で600cd/m2の発光輝度を実現するためには、画素の開口率を33%とすると、600/0.33≒1800cd/m2の輝度が必要となる。このとき有機ELの端子電圧は、図7(a)に示す電圧−輝度特性のGREEN111に示すように、約8V程度必要である。
【0008】
また、最も電流値が必要となるブルー単色で600cd/m2の発光輝度を実現するためには、画素の開口率を33%とすると、600/0.33≒1800cd/m2の輝度が必要となる。このとき有機ELに流れる電流密度は、図7(b)に示す電流−輝度特性のBLUE115に示すように、約500A/m2程度必要である。
【0009】
画素レイアウトを例えば200μm×60μmとすると、開口率33%であるので、各画素に流れる電流値は、500A/m2×200μm×60μm×0.33≒2μAとなる。この場合、図8(a)に示すように電源電圧が十分の場合は、有機ELの特性曲線117が劣化により変化しても、駆動用画素トランジスタの特性曲線116との交点は飽和領域にあってその電流値はほぼ2μAである。しかしながら、図8(b)に示すように電源電圧が不十分の場合は、有機ELの特性が劣化により変化すると、有機ELの特性曲線120と駆動用画素トランジスタの特性曲線119との交点は非飽和領域にあってその電流値は2μA以下となり、特性変化により白つぶれ発生121に示すように白つぶれが発生してしまう。従って、白つぶれが発生しないためには、駆動用画素トランジスタのソース−ドレイン間電圧として、少なくとも非飽和領域の約2.5Vは確保しなければならない。
【0010】
あと、図9にRGBの有機ELの温度特性を示す。0〜40℃で有機ELの端子電圧は約±1V程度変動していることがわかる。従って、−20〜60℃まで動作保証するためには、約±2Vの電圧が必要である。
【0011】
【表1】
その他、表1に示すように、有機ELの劣化で1V,スイッチ部の電圧ドロップで0.5V,電源ばらつきで0.5V必要とすると、トータルで約15V程度の駆動電圧が必要となることがわかる。
【0012】
【特許文献1】
特許第2689916号公報
【非特許文献】
Society for Information Display発行「Eurodisplay ’90」P216〜P219
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、一般的に有機ELを駆動するには、マージンを含めるとおよそ15Vもの駆動電圧が必要である。もし、電源回路の構成として、図10(a)に示すように、パネル133aの電源電圧を0V〜15Vに設定すると、ソースドライバーIC131aの耐圧も15V程度必要となって、高耐圧のプロセスとなり、0.18μm〜0.25μmといった微細化ルールは適用できない。すると携帯電話のように、コントローラ、メモリーをソースドライバーIC131aに内蔵するのは不可能となる。
【0014】
すなわち、パネルの電源電圧を0V〜15Vに設定すると、ソースドライバーIC131aの耐圧も15V程度の高耐圧プロセスになり、微細化ルールが適用できないのでコントローラや、メモリーをソースドライバーIC131aに内蔵するのは不可能になるという課題がある。
【0015】
本発明は、上記課題を考慮し、大きな駆動電圧を要する有機ELパネルにおいて、メモリー、コントローラー一体型の低耐圧なソースドライバーでも駆動できる電源回路構成を有する有機EL表示装置、及び有機EL表示方法を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
また、もし電源回路の構成として、図10(b)に示すように、パネル133bの電源電圧を−9V〜6Vに設定したとすると、ソースドライバーIC131bには5.5V程度の耐圧があればよいので、0.18μmや0.25μmといった微細化プロセスが適用でき、ソースドライバーIC131bにコントローラ、メモリーを内蔵することが可能となる。ただし、このような構成にすると、正電圧(6V)だけでなく、負電圧(−9V)も必要となり、オンボード電源としてよく用いられるチョッパー方式のDC/DCコンバータが、昇圧回路と反転回路の2系統必要となり、実装面積が大きなコイルも2個必要となることになる。
【0017】
さらに、もし図11(a)のチョッパー方式の反転回路で負電源(−9V)を生成した場合、その出力電流−出力電圧特性は、図11(b)に示すように、入力電圧が低いと電流ドライブ能力が小さくなってしまうことがわかる。これは、入力電圧が低いほど、反転回路のデューティ比(ONの時間の割合)が大きくなってしまい、出力電流が大きくなるとパワーFETやダイオードでの電圧ドロップが大きくなって、100%デューティ(ONしっぱなし)でも、目標の電圧に変換できなくなってしまうからである。電源回路として必要な電流出力能力は、前記したように1画素当たり2μAとすると、例えばQVGA仕様ではパネル画素数が320RGB×240であるので、2μA×320×240≒150mAとなる。従って画素数や発光輝度にもよるが、入力電圧は、図11(b)よりマージンも含めると、5〜7V程度必要であることがわかる。しかし、携帯電話やデジカメなどは、バッテリー駆動で使用すると電圧値が下がってきて、およそ2〜3V程度となる。したがって、反転回路の負電源の出力電流を確保するためには、入力電圧を一旦5〜7V以上に昇圧してから反転回路に入力する必要があり、結果として、昇圧回路2系統と反転回路1系統が必要となる。この場合、実装面積の大きなコイルが3個必要となる。
【0018】
また、ビデオのように入力電圧が5〜8Vのような機種では、正電圧6Vを発生させるためには、昇圧回路や降圧回路ではだめで、昇降圧回路が必要となる。それは、バッテリーがフル充電のときは、電圧値が8V程度なので、降圧回路により6Vを出力できるが、バッテリーが消耗すると、電圧値が5V程度となり、6Vを発生させるためには昇圧回路に切り替える必要がある。図12に一般的な昇降圧回路を示す。(a)はSepic方式,(b)はZeta方式と呼ばれるものである。いずれも昇圧回路と降圧回路を組み合わせた構成になっているので、降圧回路→昇圧回路に切り替えたときに、ディスプレイにノイズが発生することはない。ただし、両者とも昇降圧回路1系統につき、コイルが2個必要である。従って、昇降圧回路2系統と反転回路1系統が必要な場合、実装面積の大きなコイルが5個も必要となる。これを防ぐために、図(c)に示すようなコイルが1個のTr2石方式の昇降圧回路も提案されているが、スイッチ制御が2系統となり、まだ実用化されていないのが現状である。
【0019】
すなわち、もし電源回路の構成として、図10(b)に示すように、パネル133bの電源電圧を−9V〜6Vに設定したとすると、電源回路のサイズが大きくなり、また電源回路の部品点数が増大するという課題がある。
【0020】
本発明は、電源回路の構成として、図10(b)に示すように、パネル133bの電源電圧を−9V〜6Vに設定しても、電源回路のサイズが大きくならず、また電源回路の部品点数が増大しない有機EL表示装置、及び有機EL表示方法を提供することを目的とするものである。
【0021】
上述した課題を解決するために、第1の本発明は、ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路と、
マイコンからのデジタル信号の電圧レベルを変換して前記ソースドライバーICに出力するレベルシフタ回路とを備え、
前記電源回路は、複数の正電圧の電源電圧レベルを有し、前記表示パネルを駆動する電源電圧より小さい電圧を作り、
その電圧は、前記ソースドライバーICの電源として使用され、
前記ソースドライバーICのグランド電圧は、前記表示パネルのグランド電圧より高く設定され、
前記複数の正電圧の電源電圧レベルのうち、第1の正電圧は、前記表示パネルの電源電圧であり、第2の正電圧は前記ソースドライバーICのアナログ電圧であり、第3の正電圧は前記ソースドライバーICのデジタル電圧であり、第4の正電圧は前記ソースドライバーICのグランド電圧であって、
前記レベルシフタ回路は、前記マイコンからのデジタル信号のHIGH側を前記第3の正電圧に、LOW側を前記第4の正電圧に変換する、有機EL表示装置である。
【0024】
また、第2の本発明は、前記電源回路は、前記第1の正電圧を生成する、コイルを用いた非絶縁型のスイッチングレギュレータと、
前記第2、第3及び第4の正電圧をそれぞれ生成するシリーズレギュレータとを有する第1の本発明の有機EL表示装置である。
【0025】
また、第3の本発明は、前記第1の正電圧は、前記表示パネルの駆動電圧に等しく、
前記第2の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーICのアナログ電源の耐圧に等しく、
前記第3の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーICのデジタル電源の耐圧に等しく、
前記第1の正電圧と前記第2の正電圧の差が、最大でも0.5V以下である第1の本発明の有機EL表示装置である。
【0026】
また、第4の本発明は、前記第4の正電圧のリップル電圧は±20mV以下に抑えられている第3の本発明の有機EL表示装置である。
【0027】
また、第5の本発明は、前記レベルシフタ回路を、前記電源回路を制御する電源ICに内蔵した第4の本発明の有機EL表示装置である。
【0031】
また、第6の本発明は、ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路とを備え、
前記電源回路は、正電圧と負電圧の2つの電源電圧レベルを少なくとも有し、前記表示パネルに前記正電圧と前記負電圧を供給すると共に、前記正電圧からそれより小さい電圧を作り、その電圧を前記ソースドライバーICに電源として供給し、
前記ソースドライバーICのグランド電圧は前記電源回路のグランド電圧に実質上等しく、
前記表示パネルのグランド電圧は前記負電圧に実質上等しい、有機EL表示装置である。
【0032】
また、第7の本発明は、前記電源回路は、前記正電圧と前記負電圧をトランスを用いた絶縁型スイッチングレギュレータで生成する第6の本発明の有機EL表示装置である。
【0033】
また、第8の本発明は、前記電源回路は、フィードバックが正電圧のみである第6の本発明の有機EL表示装置である。
【0034】
また、第9の本発明は、ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路と、
マイコンからのデジタル信号の電圧レベルを変換して前記ソースドライバーICに出力するレベルシフタ回路と、を備えた有機EL表示装置を用いた有機EL表示方法であって、
複数の正電圧の電源電圧レベルを有する前記電源回路が、前記表示パネルを駆動する電源電圧より小さい電圧を作り、その電圧を前記ソースドライバーICの電源として使用し、
前記ソースドライバーICのグランド電圧を、前記表示パネルのグランド電圧より高く設定し、
前記複数の正電圧の電源電圧レベルのうち、第1の正電圧を前記表示パネルの電源電圧に設定し、第2の正電圧を前記ソースドライバーICのアナログ電圧に設定し、第3の正電圧を前記ソースドライバーICのデジタル電圧に設定し、第4の正電圧を前記ソースドライバーICのグランド電圧に設定し、
前記レベルシフタ回路が、前記マイコンからのデジタル信号のHIGH側を前記第3の正電圧に、LOW側を前記第4の正電圧に変換するように動作させる、有機EL表示方法である。
また、第10の本発明は、
ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路と、を備えた有機EL表示装置を用いた有機EL表示方法であって、
前記電源回路は、正電圧と負電圧の2つの電源電圧レベルを少なくとも有し、前記表示パネルに前記正電圧と前記負電圧を供給すると共に、前記正電圧からそれより小さい電圧を作り、その電圧を前記ソースドライバーICに電源として供給し、
前記ソースドライバーICのグランド電圧を前記電源回路のグランド電圧に実質上等しく設定し、
前記表示パネルのグランド電圧を前記負電圧に実質上等しく設定する、有機EL表示方法である。
【0036】
例えば、本発明による有機EL表示装置は、ソースドライバーICのグランドラインをパネルのグランドラインに対して上げることを手段とする。これにより、大電流が必要な負電源回路は不要となり、正電源のみの簡潔な電源回路を実現することができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
例えば、本発明は、一例として、絶縁基板上にマトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が、電流に応じて輝度が変化する有機ELで構成された表示装置において、有機ELパネルの電源回路構成として、複数の正電圧の電源電圧レベルを有した構成であって、第1の正電圧はパネルの電源電圧,第2の正電圧はソースドライバーICのアナログ電圧,第3の正電圧はソースドライバーICのデジタル電圧,第4の正電圧はソースドライバーICのグランド電圧であって、マイコンからのデジタル信号のHIGH側を前記第3の正電圧に、LOW側を前記第4の正電圧に変換するレベルシフタ回路を具備したことを特徴としている。この構成によれば、駆動電圧が大きい有機ELパネルでも、大電流が流れる負電源がないので、上昇圧回路のみで電源回路を構成でき、より簡潔な電源回路で有機ELパネルを駆動することが可能となる。
【0038】
また、本発明は、一例として、前記電源回路として、前記第1の正電圧をコイルを用いた非絶縁型のスイッチングレギュレータで生成し、前記第2,第3及び第4の正電圧をシリーズレギュレータで生成したことを特徴としている。この構成によれば、コイル1個のみで有機ELパネルを駆動することができ、より簡潔な電源回路で有機ELパネルを駆動することが可能となる。
【0039】
また、本発明は、一例として、前記第1の正電圧が有機ELの駆動電圧に等しく、前記第2の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーICのアナログ電源の耐圧に等しく、前記第3の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーICのデジタル電源の耐圧に等しく、前記第1の正電圧と前記第2の正電圧の差が、最大でも0.5V以下としたことを特徴としている。この構成によれば、パネルの電源電圧である第1の正電圧とソースドライバーICのアナログ電圧である第2の正電圧の差が、最大でも0.5Vなので、ソースドライバーICの耐圧を越えることはなく、有機ELパネルを駆動することが可能となる。
【0040】
また、本発明は、一例として、前記第4の正電圧のリップル電圧を±20mV以下に抑えたことを特徴としている。この構成によれば、ソースドライバーICのグランド電圧である第4の正電圧の揺れが、±20mV以下に抑えられるので,表示品位の良好な有機ELパネルが可能となる。
【0041】
また、本発明は、一例として、上記本発明の一例において、前記レベルシフタ回路を前記電源回路を制御する電源ICに内蔵したことを特徴としている。この構成によれば、レベルシフタ回路が電源ICに内蔵されるので、別途レベルシフタ回路を構成する必要がなく、より簡潔な電源回路で有機ELパネルを駆動することが可能となる。
【0042】
また、本発明は、一例として、前記ソースドライバーICにコントローラとメモリーを内蔵したことを特徴としている。この構成によれば、ソースドライバーICにコントローラとメモリーが内蔵されているので、携帯電話等のディスプレイとして有機ELパネルを適用することが可能となる。
【0043】
また、本発明は、一例として、前記ソースドライバーICとして電流出力型であることを特徴としている。
【0044】
また、本発明は、一例として、前記ソースドライバーICの出力電流偏差を50nA以下に抑えたことを特徴としている。この構成によれば、出力電流偏差が1階調以下であるので、階調反転は起きず、良好な有機ELパネルが可能となる。
【0045】
また、本発明は、一例として、絶縁基板上にマトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が、電流に応じて輝度が変化する有機ELで構成された表示装置において、有機ELパネルの電源回路構成として、正電圧と負電圧の2つの電源電圧レベルを有した構成であって、前記正電圧と前記負電圧を4端子のトランスを用いた絶縁型のスイッチングレギュレータで構成されたことを特徴としている。この構成によれば、正負の電圧があっても4端子のトランス1個のみで有機ELパネルを構成することが可能である。
【0046】
また、本発明は、一例として、上記本発明の一例の前記トランスを用いた絶縁型のスイッチングレギュレータにおいて、フィードバックは正電圧のみとしたことを特徴としている。これにより、4端子出力のトランスが使用可能となる。
【0047】
また、本発明は、一例として、上記本発明の一例の有機ELパネルを具備したことを特徴としている。
【0048】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0049】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の有機ELパネルの電源回路のシステム構成1を示している。図1において、第1の正電圧(パネルの電源電圧)は15V,第2の正電圧(ソースドライバーIC2のアナログ電圧)は14.5V,第3の正電圧(ソースドライバーIC2のデジタル電圧)は12.3V,第4の正電圧(ソースドライバーIC2のグランド電圧)は9Vである。なお、これらの電圧設定値は、有機ELの駆動電圧が15V,ソースドライバーIC2のアナログ電源の耐圧が5.5V,ソースドライバーICのデジタル電源の耐圧が3.3Vの場合であって、第1から第4の正電圧を規定するものではない。すなわち、第1から第4の正電圧は、前記第1の正電圧が有機ELの駆動電圧に等しく、前記第2の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーIC2のアナログ電源の耐圧に等しく、前記第3の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーIC2のデジタル電源の耐圧に等しく、前記第1の正電圧と前記第2の正電圧の差が、最大でも0.5V以下であればよい。
【0050】
図1において、マイコンCPU5からの画像信号やクロック信号等の低振幅(図では3.3V)の信号は、レベルシフタ回路(L/S)4により、HIGH信号(3.3V)は、ソースドライバーIC2のデジタル電圧である第3の正電圧(12.3V)に変換され、LOW信号(0V)は、ソースドライバーIC2のグランド電圧である第4の正電圧(9V)に変換され、ソースドライバーIC2に入力される。ソースドライバーIC2では、12.3VがHIGH信号,9VがLOW信号であるので、画像信号のON,OFFに従って、電流もしくは電圧のアナログ信号がパネル3に出力される。このとき出力されるアナログ信号の電圧値は、最小で第4の正電圧(9V),最大で第2の正電圧(14.5V)であるが、パネル3の電源電圧は15Vなので、十分パネル3を構成する有機ELを駆動することができる。すなわち、ソースドライバーICには、アナログ電圧である第2の正電圧(14.5V)とグランド電圧である第4の正電圧(9V)の差である5.5Vという低耐圧しか要求されない。
【0051】
このように、ソースドライバーIC2のグランド電圧を中間電位に上げることにより、駆動電圧の大きな有機ELでも、低耐圧なソースドライバーIC2で駆動することが可能となる。
【0052】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図2は、本発明の有機ELパネルの電源回路7を示している。電源回路7は、基準電圧1.25V11、三角波発振器12、スイッチングレギュレータ9、シリーズレギュレータ10a、10b、10cから構成されている。また、スイッチングレギュレータ9は、エラーアンプ13、PWMコンパレータ14、増幅器15、コイル16等から構成されている。
【0053】
有機ELパネルを駆動するためには、前述したように、15V程度の大きな駆動電圧と150mA程度の大きな駆動電流が必要である。従って、実施の形態1の図1で示したパネル3の電源電圧である前記第1の正電圧は、コイル16を用いた非絶縁型のスイッチングレギュレータ9で生成する。すなわち、スイッチングレギュレータ9の回路構成としては、携帯端末のバッテリー駆動や電池駆動では、入力電圧は最大でも10V程度であるので、それを15Vに昇圧するチョッパー方式の昇圧回路である。それに対して、実施の形態1の図1で示したソースドライバーIC2のアナログ電圧である前記第2の正電圧,デジタル電圧である前記第3の正電圧,グランド電圧である前記第4の正電圧は、電流値が数mAと小さく、かつパネルの電源電圧より低いので、それぞれシリーズレギュレータ10a、10b、10cで構成できる。
【0054】
このように、本発明の実施の形態のソースドライバーIC2のグランドレベルをパネル3の電源電圧の中間電位に設定した電源回路構成では、コイル16が必要なスイッチングレギュレータ9は1系統のみでいけるので、実装面積の小さいシンプルな電源回路7と低耐圧なソースドライバーIC2で有機ELパネルを駆動できる。
【0055】
なお、前記第4の正電圧はソースドライバーIC2のグランド電圧であるので、ソースドライバーIC2の出力電流あるいは出力電圧の出力偏差を抑えるために、リップル電圧は±20mV以下に抑えられていることが望ましい。
【0056】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について説明する。
【0057】
図3に本実施の形態の電源回路7aの構成を示す。電源回路7aは、基準電圧1.25V11、三角波発振器12、スイッチングレギュレータ9a、シリーズレギュレータ10d、10e、10f、レベルシフタ回路4a、レベルシフタ回路4b、・・・、レベルシフタ回路4nから構成されており、電源回路7aにはマイコンCPU5及びソースドライバ2が接続されている。また、スイッチングレギュレータ9aは、エラーアンプ13、PWMコンパレータ14、増幅器15、コイル16等から構成されている。そして、電源IC8aには、基準電圧1.25V11、三角波発振器12、エラーアンプ13、PWMコンパレータ14、増幅器15、シリーズレギュレータ10d、10e、10f、レベルシフタ回路4a・・・レベルシフタ回路4nが内蔵されている。また、レベルシフタ回路の個数nは、マイコンCPU5からの信号線の個数に等しい。
【0058】
実施の形態1、及び2で述べたように、本実施の形態の有機ELパネルの電源回路7aは、スイッチングレギュレータ9aを1系統とシリーズレギュレータ10d、10e、10fを3系統並びにマイコンCPU5からの信号数分のレベルシフタ回路4a・・・レベルシフタ回路4nが必要となる。これらを個々に作成していたのでは、実装面積が大きくなるので、これらを1チップ化した電源IC8aをASICで作成することにより、電源回路7aの実装面積が小さくでき、携帯電話等のディスプレイとして、有機ELパネルを適用することができる。
【0059】
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4について説明する。
【0060】
携帯電話の液晶パネルでは、一般にソースドライバーICにコントローラとメモリーを内蔵して1チップ化しているのが現状である。液晶パネルも交流駆動する必要があるので、駆動電圧は10V程度と大きいが、対向電極を反転させたり、容量結合駆動を行ったりすることにより、見かけ上の液晶パネルの駆動電圧を5V程度に抑えている。それにより、ソースドライバーを5V/3.3Vのような低耐圧で微細なプロセス(0.25μm程度)で作製することができ、コントローラとメモリーの内蔵を可能としている。
【0061】
一方、有機ELパネルは前述したように、駆動電圧が液晶パネルよりも大きく(15V程度)、かつ交流駆動ではないので液晶パネルのようなテクニックは使用できない。15Vのような高耐圧プロセスでは、設計ルールも大きく(0.6μm程度)、コントローラやメモリーを内蔵するには限界がある。特に、最近の携帯電話に要求されるQCIF(176RGB×220)やQVGA(240RGB×320)クラスの解像度では、不可能と言える。
【0062】
それに対し、実施の形態4では、実施の形態1の図1で説明したように、駆動電圧の大きい有機ELパネルでも、ソースドライバーIC2の耐圧を5Vに抑えているので、コントローラやメモリーを内蔵することが可能であり、携帯電話のディスプレイにも応用が可能である。なお、ソースドライバーIC2としては、電流出力型であり、その出力電流偏差が50nA以下に抑えられていることが望ましい。
【0063】
(実施の形態5)
次に、実施の形態5について説明する。図4は、本発明の有機ELパネルの電源回路7bを示している。
【0064】
電源回路7bは、基準電圧1.25V11、三角波発振器12、スイッチングレギュレータ9b、シリーズレギュレータ1(10g)、シリーズレギュレータ2(10e)から構成されている。また、スイッチングレギュレータ9bは、エラーアンプ13、PWMコンパレータ14、増幅器15、トランス17等から構成されている。そして、電源IC8bには基準電圧1.25V、三角波発振器12、エラーアンプ13、PWMコンパレータ14、増幅器15、シリーズレギュレータ1(10g)、シリーズレギュレータ2(10e)が内蔵されている。
【0065】
携帯電話等への適用を前提とした場合、ソースドライバーICはメモリーやコントローラを内蔵できる5V程度の低耐圧プロセスで構成するのが望ましい。この場合、有機ELパネルの電源としては、上限が6V程度が限界である(それ以上だと、ソースドライバーICを破壊する可能性がある)。有機ELパネルを駆動するためには、前述したように、15V程度の大きな駆動電圧と150mA程度の大きな駆動電流が必要である。
【0066】
ソースドライバーICの電源の上限が6Vなので、15Vの駆動振幅を得るためには、有機ELパネルの電源として、負電源の−9Vが必要である。本実施の形態は、この大電流を流せる正負2電源(6V&−9V)を、4端子のトランス17を用いた絶縁型のスイッチングレギュレータ9bで構成している。
【0067】
通常、このような大電流の正負2電源は、図5に示すように、2系統のスイッチングレギュレータ9c、9dで構成されるが、本実施の形態は、正の電源が吐き出す電流値と負の電源が吸い込む電流値がほぼ等しいことに着目して、図4に示すように、1系統のスイッチングレギュレータ9bで構成している。これにより、実装面積の大きいトランス17は1個のみとなり、より簡単な構成で有機ELパネルの電源回路を構成できる。なお、フィードバックは正電圧で行うのが望ましい。理由は、正電圧が大きすぎるとソースドライバーを破壊するし、逆に小さすぎると書込み不足が発生して十分な輝度が得られなくなる。すなわち正電圧の電圧ばらつきの許容範囲は±0.5V以内に収める必要がある。それに対して、負電源は多少ばらついても十分マージンがあるので、表示特性に影響を与えない。
【0068】
なお、本実施の形態では、ソースドライバーICのグランド電圧を、有機ELパネルのグランド電圧より高くすることによりソースドライバーICに微細ルールを適用する場合や、電源回路として正電源と負電源とを使用し、ソースドライバーICには正電源を供給することによってソースドライバーICに微細ルールを適用する場合について説明したが、これに限らない。有機ELパネルなどの表示パネルを駆動する電源回路が、その表示パネルを駆動する電源電圧より小さい電圧を作り、その電圧をソースドライバーICの電源として使用しても構わない。このようにすれば、本実施の形態と同様にソースドライバーICに微細ルールを適用することが出来るようになる。
【0069】
なお、入力された情報を処理する情報処理手段と、処理された情報を表示する表示手段とを備え、前記表示手段には本発明の有機EL表示装置が用いられている携帯端末機器も本発明に属する。
【0070】
本実施の形態によれば、駆動電流と駆動電圧の大きな有機ELパネルにおいても、コイル1個のみの実装面積の小さい簡単な電源回路で、コントローラとメモリーを内蔵した低耐圧なソースドライバーICで駆動することが可能となり、その実用的効果は大きい。
【0071】
また、本実施の形態によれば、駆動電流と駆動電圧の大きな有機ELパネルにおいても、トランス一個のみの実装面積の小さい簡単な電源回路で、コントローラとメモリーを内蔵した低耐圧なソースドライバーICで駆動することが可能となり、その実用的効果は大きい。
【0072】
すなわち、本実施の形態によれば、コントローラとメモリーを内蔵可能な低耐圧ソースドライバーICで駆動できる簡潔な電源回路のシステム構成を提供することが出来る。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、大きな駆動電圧を要する有機ELパネルにおいて、メモリー、コントローラー一体型の低耐圧なソースドライバーでも駆動できる電源回路構成を有する有機EL表示装置、及び有機EL表示方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における有機ELパネルの電源回路のシステム構成を示す図
【図2】本発明の第2の実施形態における有機ELパネルの電源回路を示す図
【図3】本発明の第3の実施形態における電源ICの構成を示す図
【図4】本発明の第5の実施形態における有機ELパネルの電源回路を示す図
【図5】従来の正負2電源回路を示す図
【図6】有機ELの駆動方式を示す図
【図7】有機ELの特性を示す図
【図8】駆動トランジスタと有機ELの動特性を示す図
【図9】有機ELの温度特性を示す図
【図10】有機ELパネルの電源回路構成を示す図
【図11】チョッパー方式反転回路とその特性を示す図
【図12】種々の昇降圧回路を示す図
【符号の説明】
1 電源回路のシステム構成
2 ソースドライバーIC
3 パネル
4 レベルシフタ回路
4a レベルシフタ回路
4b レベルシフタ回路
4n レベルシフタ回路
5 マイコンCPU
6 バッテリー
7 電源回路
8 電源IC
8a 電源IC
9 スイッチングレギュレータ
10a シリーズレギュレータ
10b シリーズレギュレータ
10c シリーズレギュレータ
11 基準電圧1.25V
12 三角波発振器
13 エラーアンプ
14 PWMコンパレータ
15 増幅器
16 コイル
17 トランス
Claims (10)
- ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路と、
マイコンからのデジタル信号の電圧レベルを変換して前記ソースドライバーICに出力するレベルシフタ回路とを備え、
前記電源回路は、複数の正電圧の電源電圧レベルを有し、前記表示パネルを駆動する電源電圧より小さい電圧を作り、
その電圧は、前記ソースドライバーICの電源として使用され、
前記ソースドライバーICのグランド電圧は、前記表示パネルのグランド電圧より高く設定され、
前記複数の正電圧の電源電圧レベルのうち、第1の正電圧は、前記表示パネルの電源電圧であり、第2の正電圧は前記ソースドライバーICのアナログ電圧であり、第3の正電圧は前記ソースドライバーICのデジタル電圧であり、第4の正電圧は前記ソースドライバーICのグランド電圧であって、
前記レベルシフタ回路は、前記マイコンからのデジタル信号のHIGH側を前記第3の正電圧に、LOW側を前記第4の正電圧に変換する、有機EL表示装置。 - 前記電源回路は、前記第1の正電圧を生成する、コイルを用いた非絶縁型のスイッチングレギュレータと、
前記第2、第3及び第4の正電圧をそれぞれ生成するシリーズレギュレータとを有する請求項1記載の有機EL表示装置。 - 前記第1の正電圧は、前記表示パネルの駆動電圧に等しく、
前記第2の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーICのアナログ電源の耐圧に等しく、
前記第3の正電圧と前記第4の正電圧の差が、前記ソースドライバーICのデジタル電源の耐圧に等しく、
前記第1の正電圧と前記第2の正電圧の差が、最大でも0.5V以下である請求項1記載の有機EL表示装置。 - 前記第4の正電圧のリップル電圧は±20mV以下に抑えられている請求項3記載の有機EL表示装置。
- 前記レベルシフタ回路を、前記電源回路を制御する電源ICに内蔵した請求項4記載の有機EL表示装置。
- ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路とを備え、
前記電源回路は、正電圧と負電圧の2つの電源電圧レベルを少なくとも有し、前記表示パネルに前記正電圧と前記負電圧を供給すると共に、前記正電圧からそれより小さい電圧を作り、その電圧を前記ソースドライバーICに電源として供給し、
前記ソースドライバーICのグランド電圧は前記電源回路のグランド電圧に実質上等しく、
前記表示パネルのグランド電圧は前記負電圧に実質上等しい、有機EL表示装置。 - 前記電源回路は、前記正電圧と前記負電圧をトランスを用いた絶縁型スイッチングレギュレータで生成する請求項6記載の有機EL表示装置。
- 前記電源回路は、フィードバックが正電圧のみである請求項6記載の有機EL表示装置。
- ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路と、
マイコンからのデジタル信号の電圧レベルを変換して前記ソースドライバーICに出力するレベルシフタ回路と、を備えた有機EL表示装置を用いた有機EL表示方法であって、
複数の正電圧の電源電圧レベルを有する前記電源回路が、前記表示パネルを駆動する電源電圧より小さい電圧を作り、その電圧を前記ソースドライバーICの電源として使用し、
前記ソースドライバーICのグランド電圧を、前記表示パネルのグランド電圧より高く設定し、
前記複数の正電圧の電源電圧レベルのうち、第1の正電圧を前記表示パネルの電源電圧に設定し、第2の正電圧を前記ソースドライバーICのアナログ電圧に設定し、第3の正電圧を前記ソースドライバーICのデジタル電圧に設定し、第4の正電圧を前記ソースドライバーICのグランド電圧に設定し、
前記レベルシフタ回路が、前記マイコンからのデジタル信号のHIGH側を前記第3の正電圧に、LOW側を前記第4の正電圧に変換するように動作させる、有機EL表示方法。 - ソースドライバーICと、
前記ソースドライバーICによって駆動され、マトリクス状に配置された複数のデータ信号線と複数の走査信号線の交点上の画素が有機ELで構成された表示パネルと、
前記表示パネルを駆動する電源回路と、を備えた有機EL表示装置を用いた有機EL表示方法であって、
前記電源回路は、正電圧と負電圧の2つの電源電圧レベルを少なくとも有し、前記表示パネルに前記正電圧と前記負電圧を供給すると共に、前記正電圧からそれより小さい電圧を作り、その電圧を前記ソースドライバーICに電源として供給し、
前記ソースドライバーICのグランド電圧を前記電源回路のグランド電圧に実質上等しく設定し、
前記表示パネルのグランド電圧を前記負電圧に実質上等しく設定する、有機EL表示方法。
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