JP4908796B2 - パッシブマトリクス有機発光ダイオード用出力ドライバ - Google Patents

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Description

本発明は、パッシブマトリクス有機発光ダイオード（ＰＭＯＬＥＤ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に関し、より詳細には、ＰＭＯＬＥＤを駆動する出力ドライバの漏れ電流の発生を防止することができる回路に関する。
図１に示すように、従来のＰＭＯＬＥＤを駆動する出力ドライバは、低電圧アナログ部１１０と、高電圧出力ドライバ部１３０と、その間に、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）スイッチ１２０とを備えている。低電圧アナログ部１１０はミラー回路を構成する第１〜第４ＮＭＯＳトランジスタ１１２、１１４、１１６、及び１１８を備え、一端が低電源電圧端Ｖｉｎに接続されている。第１ＮＭＯＳトランジスタ１１２に電流Ｉが流れると、電流ミラー効果により、第３ＮＭＯＳトランジスタ１１６にも同じ大きさの電流Ｉが流れる。これにより、ＰＷＭスイッチ１２０のドレイン（Ｄ）−ソース（Ｓ）間に電流が流れ、高電圧出力ドライバ部１３０内の高電圧ＰＭＯＳトランジスタ１３２、１３４、１３６、及び１３８に電流が流れる。この時、ＰＷＭスイッチ１２０のドレイン端にかかる電圧Ｖ１は、低電圧アナログ部１１０内の第１ＮＭＯＳトランジスタ１１２に流れる電流Ｉにより決定される。すなわち、低電圧アナログ部１１０内に小さい電流Ｉが流れて、ＰＷＭスイッチ１２０のゲート（Ｇ）−ソース間電圧（Ｖｇｓ）が所定のしきい電圧以上に上昇すると、ＰＷＭスイッチ１２０がターンオンする。このとき、高電圧出力ドライバ部１３０の高電源電圧端Ｖｏｕｔに、例えば、約１８Ｖが印加されると、ＰＷＭスイッチ１２０のドレイン端の電圧Ｖ１は、約１４〜１５Ｖである。結局、ＰＷＭスイッチ１２０のドレイン−ソース間電圧（Ｖｄｓ）がゲート−ソース間電圧（Ｖｇｓ）と比べて高くなり、ＰＷＭスイッチ１２０において、ドレインから基板（図示せず）に漏れ電流Ｉｓｕｂが流れる。
図２は、図１に示す出力ドライバにおいて測定された、漏れ電流とドレイン電圧との関係を示すグラフである。
基板への漏れ電流Ｉｓｕｂは、以下の数式で表される。
ここで、α０は、衝突イオン化電流の第１パラメータ、
α１は、衝突イオン化定数、
β０は、衝突イオン化電流の第２パラメータ、
Ｌｅｆｆは、ＰＷＭスイッチの実効チャネル長、
Ｖｄｓｅｆｆは、実効ドレイン電圧、
Ｉｄｅａは、ドレイン飽和電流、及び
ＶＡは、アーリー電圧である。
上記数式によると、ドレイン電圧Ｖｄが増大すると、基板への漏れ電流Ｉｓｕｂも増大することが分かる。図２において、条件ａのグラフは、高電圧出力ドライバ部１３０のＭＯＳトランジスタにゲート電圧Ｖｇ＝３Ｖ、ソース電圧Ｖｓ＝１．２Ｖを印加した場合の、ドレイン電流Ｉｄに対する基板への漏れ電流Ｉｓｕｂの割合を示すグラフであり、条件ｂのグラフは、ゲート電圧Ｖｇ＝２．６Ｖ、ソース電圧Ｖｓ＝０．８Ｖを印加した場合のグラフである。上記両条件ａ、ｂ共に、ＰＷＭスイッチ１２０のドレイン電圧Ｖｄが増大するほど、基板への漏れ電流も増大するということが確認できる。
このように、ＰＷＭスイッチ１２０を入れる電流Ｉが低電流である時、ＰＷＭスイッチ１２０のドレイン電圧Ｖｄが増大して、ドレインから基板に流れる漏れ電流Ｉｓｕｂが増大する。このような基板への漏れ電流は、印加される電圧の大きさにより異なるが、漏れ電流が発生するチャネルが多くなるほど、不必要に消費される電力が増大する。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、漏れ電流の発生を防止した、ＰＭＯＬＥＤを駆動する出力ドライバを提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の第１の実施の形態に係るパッシブマトリクス有機発光ダイオード用出力ドライバは、電圧が印加される低電源電圧端に接続され、前記電圧の値に比例する電流を、電流ミラー回路を介して複写して、複写電流を高電圧出力ドライバ部に出力する低電圧アナログ部と、高電源電圧端に接続され、電流ミラー回路としての入力端に前記複写電流が出力されると通電し、電流ミラー回路としての出力端に出力電流を出力する前記高電圧出力ドライバ部と、前記低電圧アナログ部及び高電圧出力ドライバ部の接続を断続するスイッチ部と、前記低電圧アナログ部から前記高電圧出力ドライバ部へ前記複写電流を供給するための配線中の、前記高電圧出力ドライバ部及びスイッチ部の間に挿入される、少なくとも１つの補償ダイオードとを備え、前記高電圧出力ドライバ部が、電流ミラー回路を構成する、ゲート端子同士が互いに接続された第１のＭＯＳトランジスタおよび第２のＭＯＳトランジスタを備え、前記第１のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記入力端を構成し、前記第２のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記出力端を構成し、前記第１のＭＯＳトランジスタの他端および前記第２のＭＯＳトランジスタの他端が、前記高電源電圧端に接続され、前記高電源電圧端に印加される電圧が、前記複写電流が前記高電圧出力ドライバ部に印加されるようにするための電圧であり、前記複写電流が、前記高電圧出力ドライバ部の前記入力端に入力されると、前記高電圧出力ドライバ部が、前記複写電流と同じ大きさの前記出力電流を、出力ドライバの出力として前記高電圧出力ドライバ部の前記出力端から出力することを特徴とする。
前記補償ダイオードが、ＭＯＳトランジスタを用いて形成されることができる。
また、本発明の第２の実施の形態に係るパッシブマトリクス有機発光ダイオード用出力ドライバは、電圧が印加される低電源電圧端に接続され、前記電圧の値に比例する電流を、電流ミラー回路を介して複写して、複写電流を第１高電圧ドライバに出力する第２高電圧ドライバと、高電源電圧端に接続され、電流ミラー回路としての入力端に前記複写電流が出力されると通電し、電流ミラー回路としての出力端に出力電流を出力する前記第１高電圧ドライバと、前記第２高電圧ドライバから前記第１高電圧ドライバへ前記複写電流を供給するための配線中の、前記第１高電圧ドライバ及び第２高電圧ドライバの間に挿入される、少なくとも１つの補償ダイオードとを備え、前記第１高電圧ドライバが、電流ミラー回路を構成する、ゲート端子同士が互いに接続された第１のＭＯＳトランジスタおよび第２のＭＯＳトランジスタを備え、前記第１のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記入力端を構成し、前記第２のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記出力端を構成し、前記第１のＭＯＳトランジスタの他端および前記第２のＭＯＳトランジスタの他端が、前記高電源電圧端に接続され、前記高電源電圧端に印加される電圧が、前記複写電流が前記第１高電圧ドライバに印加されるようにするための電圧であり、前記複写電流が、前記第１高電圧ドライバの前記入力端に入力されると、前記第１高電圧ドライバが、前記複写電流と同じ大きさの前記出力電流を、出力ドライバの出力として前記第１高電圧ドライバの前記出力端から出力することを特徴とする。
前記補償ダイオードが、ＭＯＳトランジスタを用いて形成されることができる。
本発明によると、ＰＭＯＬＥＤを駆動する出力ドライバの漏れ電流の発生を防止することができる。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＭＯＬＥＤの電流出力ドライバの回路図である。
第１の実施の形態に係る電流出力ドライバは、低電圧アナログ部３１０と、高電圧出力ドライバ部３４０と、ＰＷＭスイッチ３２０と、補償ダイオード３３０とを備える。低電圧アナログ部３１０は、ミラー回路を構成する第１〜第４ＮＭＯＳトランジスタ３１２、３１４、３１６、３１８を備え、一端が低電源電圧端Ｖｉｎに接続されている。高電圧出力ドライバ部３４０は、第１及び第２ＰＭＯＳトランジスタ３４２、３４４と、第１及び第２ＰＭＯＳトランジスタ３４２、３４４と同じ大きさの第３及び第４ＰＭＯＳトランジスタ（図示せず）とを備え、高電源電圧端Ｖｏｕｔに接続されている。ＰＷＭスイッチ３２０は、低電圧アナログ部３１０と高電圧出力ドライバ部３４０との間に備えられ、これらの接続をスイッチングする。ＭＯＳトランジスタを用いた補償ダイオード３３０は、ＰＷＭスイッチ３２０のドレイン電圧を下げるために、ＰＷＭスイッチ３２０と高電圧出力ドライバ部３４０との間に、少なくとも１つ挿入される。
図３は、一例として、１つの補償ダイオード３３０が挿入された場合を示している。補償ダイオード３３０がＰＷＭスイッチ３２０に直列に接続されることにより、補償ダイオード３３０の順方向の電圧降下分だけ、ＰＷＭスイッチ３２０のドレイン端にかかるドレイン電圧Ｖｄが減少する。このように、ＰＷＭスイッチ３２０のドレイン電圧Ｖｄが減少することで、基板への漏れ電流の発生を防止することができる。
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るＰＭＯＬＥＤの電流出力ドライバの回路図である。
第２の実施の形態に係る電流出力ドライバは、第１高電圧ドライバ４３０と、第２高電圧ドライバ４１０と、補償ダイオード４２０とを備える。第２高電圧ドライバ４１０は、ミラー回路を構成する第１〜第４ＮＭＯＳトランジスタ４１２、４１４、４１６、４１８を備え、一端が低電源電圧端Ｖｉｎに接続されている。第１高電圧ドライバ４３０は、第１及び第２ＰＭＯＳトランジスタ４３２、４３４と、第１及び第２ＰＭＯＳトランジスタ４３２、４３４と同じ大きさの第３及び第４ＰＭＯＳトランジスタ（図示せず）とを備え、高電源電圧端Ｖｏｕｔに接続されている。図３に示した第１の実施の形態と同様に、ＭＯＳトランジスタを用いた補償ダイオード４２０が、第１高電圧ドライバ４３０と第２高電圧ドライバ４１０との間に、少なくとも１つ挿入される。
図４もまた、図３と同様に、一例として、１つの補償ダイオード４２０が挿入された場合を示している。ここで、直列接続された複数の補償ダイオードを挿入できるということは当然であり、補償ダイオード４２０が第２高電圧ドライバ４１０内の第１ＮＭＯＳトランジスタ４１２に直列に接続されることにより、補償ダイオード４２０の順方向の電圧降下分だけ、第１ＮＭＯＳトランジスタ４１２のドレイン端にかかるドレイン電圧Ｖｄが減少する。このように、第１ＮＭＯＳトランジスタ４１２のドレイン電圧Ｖｄが減少することで、基板への漏れ電流の発生を防止することができる。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
従来の技術に係るＰＭＯＬＥＤの出力ドライバの回路図である。 図１に示す出力ドライバにおいて測定された、漏れ電流とドレイン電圧との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るＰＭＯＬＥＤの電流出力ドライバの回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＰＭＯＬＥＤの電流出力ドライバの回路図である。
符号の説明
３１０ 低電圧アナログ部
３２０ ＰＷＭスイッチ
３３０ 補償ダイオード
３４０ 高電圧出力ドライバ部

Claims (4)

  1. 電圧が印加される低電源電圧端に接続され、前記電圧の値に比例する電流を、電流ミラー回路を介して複写して、複写電流を高電圧出力ドライバ部に出力する低電圧アナログ部と、
    高電源電圧端に接続され、電流ミラー回路としての入力端に前記複写電流が出力されると通電し、電流ミラー回路としての出力端に出力電流を出力する前記高電圧出力ドライバ部と、
    前記低電圧アナログ部及び高電圧出力ドライバ部の接続を断続するスイッチ部と、
    前記低電圧アナログ部から前記高電圧出力ドライバ部へ前記複写電流を供給するための配線中の、前記高電圧出力ドライバ部及びスイッチ部の間に挿入される、少なくとも１つの補償ダイオードとを備え、
    前記高電圧出力ドライバ部が、電流ミラー回路を構成する、ゲート端子同士が互いに接続された第１のＭＯＳトランジスタおよび第２のＭＯＳトランジスタを備え、前記第１のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記入力端を構成し、前記第２のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記出力端を構成し、前記第１のＭＯＳトランジスタの他端および前記第２のＭＯＳトランジスタの他端が、前記高電源電圧端に接続され、
    前記高電源電圧端に印加される電圧が、前記複写電流が前記高電圧出力ドライバ部に印加されるようにするための電圧であり、前記複写電流が、前記高電圧出力ドライバ部の前記入力端に入力されると、前記高電圧出力ドライバ部が、前記複写電流と同じ大きさの前記出力電流を、出力ドライバの出力として前記高電圧出力ドライバ部の前記出力端から出力することを特徴とするパッシブマトリクス有機発光ダイオード用出力ドライバ。
  2. 前記補償ダイオードが、ＭＯＳトランジスタを用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載のパッシブマトリクス有機発光ダイオード用出力ドライバ。
  3. 電圧が印加される低電源電圧端に接続され、前記電圧の値に比例する電流を、電流ミラー回路を介して複写して、複写電流を第１高電圧ドライバに出力する第２高電圧ドライバと、
    高電源電圧端に接続され、電流ミラー回路としての入力端に前記複写電流が出力されると通電し、電流ミラー回路としての出力端に出力電流を出力する前記第１高電圧ドライバと、
    前記第２高電圧ドライバから前記第１高電圧ドライバへ前記複写電流を供給するための配線中の、前記第１高電圧ドライバ及び第２高電圧ドライバの間に挿入される、少なくとも１つの補償ダイオードとを備え、
    前記第１高電圧ドライバが、電流ミラー回路を構成する、ゲート端子同士が互いに接続された第１のＭＯＳトランジスタおよび第２のＭＯＳトランジスタを備え、前記第１のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記入力端を構成し、前記第２のＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン端子の一端が、電流ミラー回路としての前記出力端を構成し、前記第１のＭＯＳトランジスタの他端および前記第２のＭＯＳトランジスタの他端が、前記高電源電圧端に接続され、
    前記高電源電圧端に印加される電圧が、前記複写電流が前記第１高電圧ドライバに印加されるようにするための電圧であり、前記複写電流が、前記第１高電圧ドライバの前記入力端に入力されると、前記第１高電圧ドライバが、前記複写電流と同じ大きさの前記出力電流を、出力ドライバの出力として前記第１高電圧ドライバの前記出力端から出力することを特徴とするパッシブマトリクス有機発光ダイオード用出力ドライバ。
  4. 前記補償ダイオードが、ＭＯＳトランジスタを用いて形成されることを特徴とする請求項３に記載のパッシブマトリクス有機発光ダイオード用出力ドライバ。
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