JP4769662B2 - 有機電界発光装置の発光制御駆動装置 - Google Patents

有機電界発光装置の発光制御駆動装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機電界発光装置に関し、より詳細には、有機電界発光装置に設けられる発光制御駆動装置に関する。
発光制御駆動装置は、アクティブマトリクス方式の画素に発光制御信号を供給する。すなわち、データラインを介してデータ信号が画素に格納され、発光制御信号の供給によりデータ信号に相当する駆動電流が有機電界発光素子に流れる。したがって、発光制御信号は、有機発光層を有する有機電界発光素子の発光動作を制御し、発光時間を制御する役目をする。
発光制御駆動装置は、通常、シフトレジスタからなる。シフトレジスタは、多数のフリップフロップを備え、各々のフリップフロップに格納されたデータをクロック信号に同期して、左側または右側に連結したフリップフロップに伝達する。
シフトレジスタは、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されている。
特許文献１には、液晶表示装置に使われるシフトレジスタが開示されている。特許文献１に開示されるシフトレジスタは、コントラストの減少を防止するための構造を有する。また、特許文献２には、液晶表示装置に使われるシフトレジスタが開示されており、シフトレジスタは、消費電力を減少させ、信号の伝送時間を減少させるために設けられる。特許文献３には、画像表示装置に使われるシフトレジスタが開示されており、シフトレジスタは、出力信号のパルス幅を任意に変更するために設けられる。
上述したシフトレジスタは、液晶表示装置に走査信号を供給するために設けられるもので、その適用範囲は液晶表示装置に限定される。
自発光素子である有機電界発光装置は、走査信号を各々の画素に供給し、走査信号により選択された画素に対してデータ信号を印加し、有機電界発光素子に流れる駆動電流を設定することができる。また、駆動電流が有機電界発光素子に流れるか否かは、発光制御信号によって決定される。発光制御信号は、発光制御駆動装置から各々の画素に供給される。
データ信号の格納及び発光制御信号による発光動作の制御のために、各々の画素は、能動回路を備える。能動回路は、ＰＭＯＳトランジスタから構成されることが一般的であるが、場合によっては、ＮＭＯＳトランジスタから構成されることもできる。但し、能動回路を構成するトランジスタは、同じ導電型を有する。
特開２００１−０８３９４１号明細書 特開平０６−１３８８３８号明細書 特開２００４−１５２４８２号明細書
発光制御駆動装置は、単結晶シリコン基板上、又は有機電界発光装置と同じ基板上に形成されることができる。単結晶シリコン基板上に形成される発光制御駆動装置では、一般的にＣＭＯＳトランジスタが利用されるので、動作時の電力消耗が最小化される。しかし、有機電界発光装置と同じ基板上に形成される発光制御駆動装置の場合、同じ導電型を有する複数のトランジスタから構成しなければならないため、消費電力が問題となる。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、同じ導電型を有する複数のトランジスタを用いて構成した有機電界発光装置の発光制御駆動装置において、消費電力を最小化することが可能な、新規かつ改良された発光制御駆動装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、同じ導電型を有する複数のトランジスタを用いた複数のフリップフロップから構成される有機電界発光装置の発光制御駆動装置において、各フリップフロップは、反転されたクロック信号に応じて入力信号及び反転された入力信号を受信する第１スイッチング部と、第１スイッチング部から伝達される入力信号及び反転された入力信号を受信し、受信した入力信号のレベルを反転して出力し、受信した反転された入力信号を用いて出力インピーダンスを調節するレベルシフタと、クロック信号に応じてレベルシフトの出力信号を受信し、受信されたレベルシフタの出力信号を、隣接するフリップフロップに伝送する第２スイッチング部と、第２スイッチング部の出力信号を反転して発光制御信号を生成し、発光制御信号を隣接するフリップフロップに伝送するインバータとを備えることを特徴とする、有機電界発光装置の発光制御駆動装置が提供される。
また、第２スイッチング部の出力信号は、隣接するフリップフロップの反転された入力信号であり、インバータから出力される発光制御信号は、隣接するフリップフロップの入力信号であってもよい。
また、レベルシフタは、入力信号を受信し、ＶＤＤレールと出力端子である第１ノードとの間に連結される第１トランジスタと、第１ノードと第２ノードとの間に連結され、入力信号に応じてオンまたはオフのうちいずれかの状態となる第２トランジスタと、第１ノードとＶＳＳレールとの間に連結され、第２ノードのレベルに応じてオンまたはオフのうちいずれかの状態となる第３トランジスタと、第２ノードとＶＳＳレールとの間に連結され、反転された入力信号に応じてオンまたはオフのうちいずれかの状態となる第４トランジスタと、を備えるようにされてもよい。
第１トランジスタ、第２トランジスタ、第３トランジスタ及び第４トランジスタは、同じ導電型を有してもよい。
また、レベルシフタは、第１ノードと第２ノードとの間に連結されるキャパシタをさらに備えてもよい。
また、第１スイッチング部及び第２スイッチング部を構成するトランジスタは、レベルシフタを構成するトランジスタと同じ導電型を有してもよい。
以上説明したように本発明によれば、同じ導電型を有する複数のトランジスタを用いて構成した有機電界発光装置の発光制御駆動装置において、消費電力を最小化することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は、本発明の好適な実施形態に係る発光制御駆動装置を示す回路図である。
図１を参照すれば、発光制御駆動装置には、多数のフリップフロップが備えられる。すなわち、第１のフリップフロップ１１０は、入力信号ＩＮ及び反転された入力信号／ＩＮを受信し、受信した信号をクロック信号ＣＬＫ及び反転されたクロック信号／ＣＬＫに同期して出力する。第１のフリップフロップ１１０の出力信号ＯＵＴ１は、第２のフリップフロップ１３０に入力される。
第２のフリップフロップ１３０は、第１のフリップフロップ１１０の出力信号ＯＵＴ１及び反転された出力信号／ＯＵＴ１を受信し、クロック信号ＣＬＫ及び反転されたクロック信号／ＣＬＫに同期して出力する。前記第２のフリップフロップ１３０のシフト動作は、第３のフリップフロップ１５０にも同一に適用される。
また、図１では、発光制御駆動装置が３つのフリップフロップ１１０、１３０、１５０から構成されているが、フリップフロップの数は、要求される発光制御信号の数に応じて設定される。
各々のフリップフロップは、第１のスイッチング部１１１、レベルシフタ１１３、第２のスイッチング部１１５及びインバータ１１７を備える。
第１のスイッチング部１１１は、２つのトランジスタから構成される。また、トランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタであることが好ましい。各々のトランジスタのゲート端子には、反転されたクロック信号／ＣＬＫが印加される。反転されたクロック信号／ＣＬＫがローレベルである場合、第１のスイッチング部１１１のトランジスタは、オンとなる。例えば、第１のフリップフロップ１１０は、反転されたクロック信号／ＣＬＫがローレベルである場合、入力信号ＩＮ及び反転された入力信号／ＩＮを受信し、これをレベルシフタ１１３に伝達する。
レベルシフタ１１３は、第１のスイッチング部１１１から伝達される信号を受信し、これを反転して出力する。第１のフリップフロップ１１０の場合、反転されたクロック信号／ＣＬＫのローレベルで入力された入力信号ＩＮ及び反転された入力信号／ＩＮは、レベルシフタ１１３に入力される。反転された入力信号／ＩＮは、レベルシフタ１１３の出力インピーダンスを調節するのに用いられ、レベルシフタ１１３は、入力信号ＩＮを反転して出力する。
第２のスイッチング部１１５は、１つのトランジスタから構成される。第２のスイッチング部１１５を構成するトランジスタのゲート端子には、クロック信号ＣＬＫが印加される。第１のフリップフロップ１１０において、クロック信号ＣＬＫがローレベルである場合、第２のスイッチング部１１５のトランジスタは、オンとなり、レベルシフタ１１３の出力をインバータ１１７に供給する。
また、第１のスイッチング部１１１のトランジスタのゲート端子に印加される信号と第２のスイッチング部１１５のゲート端子に印加される信号は、互いに交換されて印加されることができる。すなわち、第１のスイッチング部１１１のトランジスタのゲート端子には、クロック信号ＣＬＫが印加され、第２のスイッチング部１１５のトランジスタのゲート端子には、反転されたクロック信号／ＣＬＫが印加されてもよい。
第１のフリップフロップ１１０において、第２のスイッチング部１１５の出力信号は、インバータ１１７に印加され、第２のフリップフロップ１３０に印加される。インバータ１１７に印加された信号は、反転されて出力される。インバータ１１７の出力は、第２のフリップフロップ１３０の入力信号として使われる。すなわち、第１のフリップフロップ１１０の第２のスイッチング部１１５の出力は、第２のフリップフロップ１３０の反転された入力信号として使われ、第１のフリップフロップ１１０のインバータ１１７の出力は、第２のフリップフロップ１３０の入力信号として使われる。また、第１のフリップフロップ１１０の第２のスイッチング部１１５の出力信号とインバータ１１７の出力信号とは、互いに反転された関係を有する。
第２のフリップフロップ１３０の構成は、第１のフリップフロップ１１０の構成と同一である。但し、第２のフリップフロップ１３０の入力信号及び反転された入力信号は、第１のフリップフロップ１１０から供給される。したがって、第１のフリップフロップ１１０の出力に比べて第２のフリップフロップ１３０は、１クロック遅延した信号を出力する。
図２は、本発明の好適な実施形態にかかる、図１に示されたレベルシフタを示す回路図である。
図２を参照すれば、レベルシフタは、正の電源電圧であるＶＤＤレールと負の電源電圧であるＶＳＳレールとの間に配置される。また、レベルシフタは、４つのトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４を有する。
トランジスタＱ１は、ＶＤＤレールとノードＮ１との間に連結される。また、トランジスタＱ１のゲート端子には、入力信号ＩＮが印加される。トランジスタＱ２は、ノードＮ１とノードＮ２との間に連結される。また、トランジスタＱ２のゲート端子には、入力信号ＩＮが印加される。すなわち、入力信号ＩＮは、トランジスタＱ１のゲート端子及びトランジスタＱ２のゲート端子に共通に印加される。トランジスタＱ３は、ノードＮ１とＶＳＳレールとの間に連結される。また、トランジスタＱ３のゲート端子は、ノードＮ２に連結される。トランジスタＱ４は、ノードＮ２とＶＳＳレールとの間に連結される。また、トランジスタＱ４のゲート端子には、反転された入力信号／ＩＮが印加される。
また、図２に示されたレベルシフタは、ノードＮ１とノードＮ２との間に連結されるキャパシタＣをさらに備えることができる。キャパシタＣは、ノードＮ１及びノードＮ２の電圧を一時格納する役目をする。
例えば、入力信号ＩＮがハイレベルであり、反転された入力信号／ＩＮがローレベルである場合、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２は、オフとなる。また、反転された入力信号／ＩＮはローレベルであることにより、トランジスタＱ４はオンとなる。トランジスタＱ１及びＱ２がオフ状態であるから、ＶＤＤレールからの電流供給は、遮断された状態である。したがって、トランジスタＱ４は、トライオード領域で動作し、ソース−ドレイン間の電圧差は、実質的に０Ｖとなる。ノードＮ２の電圧は、ＶＳＳとなり、トランジスタＱ３は、ダイオード連結した構造となる。ダイオード連結したトランジスタＱ３により、ノードＮ１はローレベルとなる。ノードＮ１のローレベル電圧値は、ＶＳＳ＋｜Ｖｔｈ｜となる。｜Ｖｔｈ｜は、トランジスタＱ３の閾値電圧の絶対値である。
また、入力信号ＩＮがローレベルであり、反転された入力信号／ＩＮがハイレベルである場合、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２は、オンとなる。また、反転された入力信号／ＩＮがハイレベルであることにより、トランジスタＱ４はオフとなる。オン状態のトランジスタＱ１により、ノードＮ１はハイレベルを維持し、オン状態のトランジスタＱ２により、ノードＮ２もまたハイレベルを有する。ノードＮ２にハイレベルが印加されるので、トランジスタＱ３はオフとなる。したがって、ＶＳＳレールに流入する電流経路は、オフ状態のトランジスタＱ３及びトランジスタＱ４により遮断される。また、ノードＮ１がハイレベルを有するので、入力信号ＩＮがローレベルである場合、レベルシフタは、ハイレベルを出力する。また、トランジスタＱ１は、トライオード領域で動作するので、ハイレベルが有する電圧値は、実質的にＶＤＤと同一である。
前述したようなレベルシフタの動作を見れば、出力がローレベルを維持したり、ハイレベルを維持するとしても、ＶＤＤレールとＶＳＳレール間の電流経路は、遮断される。したがって、ＣＭＯＳでレベルシフタを構成する場合と同じく、レベルシフタの電力消耗は減少されることができる。
また、反転された入力信号／ＩＮは、出力端であるノードＮ１のインピーダンスを調節するのに使われる。すなわち、反転された入力信号／ＩＮがローレベルである場合、トランジスタＱ３、Ｑ４がオンとなり、トランジスタＱ１、Ｑ２がオフとなる。オフ状態のトランジスタにより、出力端のインピーダンスは、非常に高い値を維持するようになる。また、反転された入力信号／ＩＮがハイレベルである場合、トランジスタＱ３、Ｑ４は、オフとなるので、出力端のインピーダンスは、高い値を維持するようになる。
図３は、本発明の好適な実施例にかかる、図１に示された発光制御駆動装置の動作を説明するためのタイミング図である。
図１及び図３を参照すれば、反転されたクロック／ＣＬＫの第１周期のローレベルで第１のスイッチング部１１１は、入力信号ＩＮ及び反転された入力信号／ＩＮを受信する。また、第１のスイッチング部１１１を通過した信号は、レベルシフタ１１３に入力される。レベルシフタ１１３は、入力信号ＩＮを反転して出力する。反転されたクロック信号／ＣＬＫのローレベルで受信された入力信号ＩＮは、レベルシフタ１１３により反転され、クロック信号ＣＬＫの第２周期の立ち下がりエッジでサンプリングされる。例えば、入力信号ＩＮがクロック信号ＣＬＫの第２周期の立ち下がりエッジでローレベルを有する場合、第２のスイッチング部１１５は、レベルシフタ１１３の出力をサンプリングする。サンプリングされた信号は、第２のフリップフロップ１３０及びインバータ１１７に入力される。インバータ１１７に入力された信号は、反転され、第１の発光制御信号ＯＵＴ１となる。
反転されたクロック信号／ＣＬＫの第２周期のローレベル期間の間に、入力信号ＩＮは、ハイレベルを維持する。ハイレベルの入力信号ＩＮは、レベルシフタ１１３によりローレベルを有する信号として第２のスイッチング部１１５に印加される。第２のスイッチング部１１５は、クロック信号ＣＬＫの第３周期の立ち下がりエッジでローレベルを有するレベルシフタ１１３の出力信号をサンプリングする。したがって、クロック信号ＣＬＫの第３周期の立ち下がりエッジで第２のスイッチング部１１５は、ローレベルを出力し、第１のフリップフロップ１１０の出力信号ＯＵＴ１は、クロック信号ＣＬＫの下降エッジでハイレベルに変わる。
第１のフリップフロップ１１０の第２のスイッチング部１１５の出力信号及び第１のフリップフロップ１１０の出力信号ＯＵＴ１は、第２のフリップフロップ１３０に入力される。すなわち、第２のスイッチング部１１５の出力信号は、第２のフリップフロップ１３０の反転された入力信号となり、第１のフリップフロップ１１０の出力信号ＯＵＴ１は、前記第２のフリップフロップ１３０の入力信号となる。第２のフリップフロップ１３０は、反転されたクロック信号／ＣＬＫの第２周期のローレベル期間の間に出力信号ＯＵＴ１を受信し、クロック信号ＣＬＫの第３周期のローレベルで出力信号ＯＵＴ１の反転された信号をサンプリングし、出力する。したがって、第２のフリップフロップの出力信号ＯＵＴ２は、前記第１のフリップフロップの出力信号ＯＵＴ１より１周期遅延して出力される。
前述のような動作は、第３のフリップフロップにも同一に適用されることができる。すなわち、第３のフリップフロップは、第２のフリップフロップの出力信号ＯＵＴ２に比べて１周期遅延した出力信号ＯＵＴ３を出力する。
順次に、１周期ずつ遅延して出力された信号は、発光制御信号として用いられる。
各々のフリップフロップに設けられたレベルシフタは、消費電力を最小化するように設けられる。すなわち、単一の導電型のトランジスタから構成されるにもかかわらず、ＣＭＯＳトランジスタ構造を有するレベルシフタと実質的に同じ消耗電力の節減効果をもたらすことができる。
また、本実施例では、各々のフリップフロップにインバータが設けられるものが開示されているが、インバータは、ラッチの形態で設けられてもよい。すなわち、インバータと並列に逆方向のインバータが設けられたラッチが、インバータの代わりに提供されることができる。
また、本実施例において、各々のフリップフロップの出力信号が１クロック周期のデューティを有するものが示されているが、これは、入力信号ＩＮによって変更可能である。すなわち、入力信号のローレベルが有するデューティを調節することによって、フリップフロップの出力信号が有するデューティを調節することができる。
以上説明したように本発明によれば、同じ導電型を有するトランジスタを用いて有機電界発光装置の発光制御駆動装置を構成することができる。また、同じ導電型を有するトランジスタから構成される場合であっても、消費電力を最小化することができる。特に、過度な電力消耗のおそれがあるレベルシフタを本発明に開示された通り構成する場合、ＣＭＯＳで回路を構成する場合と実質的に同じ消耗電力の節減効果を得ることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明の好適な実施形態に係る発光制御駆動装置を示す回路図である。 同実施形態にかかる図１に示されたレベルシフタを示す回路図である。 同実施形態にかかる図１に示された発光制御駆動装置の動作を説明するためのタイミング図である。
符号の説明
１１０ 第１のフリップフロップ
１１１ 第１のスイッチング部
１１３ レベルシフタ
１１５ 第２のスイッチング部
１１７ インバータ
１３０ 第２のフリップフロップ
１５０ 第３のフリップフロップ

Claims (6)

  1. 同じ導電型を有する複数のトランジスタを用いた複数のフリップフロップから構成される有機電界発光装置の発光制御駆動装置において：
    前記フリップフロップは、
    反転されたクロック信号に応じて入力信号及び反転された入力信号を受信する第１スイッチング部と；
    前記第１スイッチング部から伝達される前記入力信号及び前記反転された入力信号を受信し、受信した前記入力信号のレベルを反転して出力し、受信した前記反転された入力信号を用いて出力インピーダンスを調節するレベルシフタと；
    クロック信号に応じて前記レベルシフタの出力信号を受信し、受信された前記レベルシフタの出力信号を、隣接するフリップフロップに伝送する第２スイッチング部と；
    前記第２スイッチング部の出力信号を反転して発光制御信号を生成し、前記発光制御信号を前記隣接するフリップフロップに伝送するためのインバータと；
    を備えることを特徴とする、有機電界発光装置の発光制御駆動装置。
  2. 前記第２スイッチング部の出力信号は、前記隣接するフリップフロップの前記反転された入力信号であり、前記インバータから出力される前記発光制御信号は、前記隣接するフリップフロップの前記入力信号であることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光装置の発光制御駆動装置。
  3. 前記レベルシフタは、
    前記入力信号を受信し、ＶＤＤレールと出力端子である第１ノードとの間に連結される第１トランジスタと；
    前記第１ノードと第２ノードとの間に連結され、前記入力信号に応じてオンまたはオフのうちいずれかの状態となる第２トランジスタと；
    前記第１ノードとＶＳＳレールとの間に連結され、前記第２ノードのレベルに応じてオンまたはオフのうちいずれかの状態となる第３トランジスタと；
    前記第２ノードと前記ＶＳＳレールとの間に連結され、前記反転された入力信号に応じてオンまたはオフのうちいずれかの状態となる第４トランジスタと；
    を備えることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の有機電界発光装置の発光制御駆動装置。
  4. 前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタ及び前記第４トランジスタは、同じ導電型を有することを特徴とする、請求項３に記載の有機電界発光装置の発光制御駆動装置。
  5. 前記レベルシフタは、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に連結されるキャパシタをさらに備えることを特徴とする、請求項３または４のいずれかに記載の有機電界発光装置の発光制御駆動装置。
  6. 前記第１スイッチング部及び第２スイッチング部を構成するトランジスタは、前記レベルシフタを構成するトランジスタと同じ導電型を有することを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の有機電界発光装置の発光制御駆動装置。
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