JP4958402B2 - フラットパネルディスプレイ用ドライバ - Google Patents

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Description

本発明は、画像データを、対応する大きさの電流として出力するフラットパネルディスプレイのドライバに関し、特に、有機ELディスプレイのOLEDドライバに関する。
フラットパネルディスプレイ(以下FPDという)の発光強度は、一般的に輝度(Luminance)と階調(Gradation)で示すが、輝度とは、画面全体に対して設定された明るさの程度を意味し、階調とは、各ピクセル別に受信したビデオデータによって設定された輝度内での明るさの程度を意味する。
有機EL(Organic Electro-Luminescent)素子は自発光素子であって、流入する電流量に比例して発光強度が調整されるため、有機ELディスプレイ(OLED:Organic Light Emitting Diode Display)の輝度及び階調を調整するための電流ドライバの制御には電流ミラー、また出力ラインのスイッチング間隔を調整するためには、平均電流量の調整などの方法によりFPDのピクセルに出力する電流量を調節する。
図1は、通常の有機電界発光素子(有機EL素子)を用いたFPDの構成を示すブロック図である。図1に示されているように、有機電界発光素子を用いたFPDは、複数の単位ピクセルxyがマトリックス状に配置されているディスプレイパネル1と、セグメントラインを制御するセグメントライン制御部2と、共通ラインを制御する共通ライン制御部3とを備えている。
ディスプレイパネル1は、縦方向に複数のセグメントライン(Segment Line)を備え、横方向には、複数の共通ラインを備え、セグメントラインと共通ラインとが交差する点ごとに1つの単位ピクセルxyを備える。ここで、セグメントラインは、ソースライン(Source Line)ともいい、共通ラインは、スキャンライン(Scan Line)ともいう。
ディスプレイパネル1は、セグメントラインと共通ラインとが交差する点ごとに形成される単位ピクセルのマトリックスにより構成されるが、1つの単位ピクセルxyは、1つの有機電界発光素子及び1つのキャパシタにより構成される。有機電界発光素子の一方のノードとキャパシタの一方のノードは、1つのセグメントラインと接続され、有機電界発光素子の他方のノードとキャパシタの他方のノードは、1つの共通ラインと接続される。
共通ラインに一定の電圧を印加し、セグメントラインを介して電流を供給すれば、有機電界発光素子が光を放出する。したがって、画像データの出力は通常、まず共通ラインを選択し、次に各セグメントラインにピクセルデータに対応する電流を供給する方法で行われる。
前記セグメントライン制御部2を構成するFPD用ドライバを通常ソースドライバと称するが、有機ELの場合には、ソースドライバは、出力用画像データが規定した基準電流と同じ電流を各セグメントラインに供給する電流ドライバとして具現される。また、ソースドライバ内の、セグメントラインと1対1に対応する出力電流駆動手段をチャネルと称する。
ところが、高解像度の画像ディスプレイであるほどセグメントラインと共通ラインの数が増加する。スイッチング信号だけを伝送する共通ラインは長くなっても問題が少ないが、ピクセルデータを伝送するセグメントラインは、その数が多くなるにつれて画像データを画素に伝送するのに困難さが増してくる。
最も大きい問題点は、基準電流源からセグメントラインまでの接続導線の長さの違いによる抵抗差により、同じ画像データに対応する駆動用出力電流を各セグメントラインに供給する際、チャネルに供給される電流及び電圧値が互いに異なってくるようになるという点である。
上記問題点を解決するために一般的に用いられる方法は、基準電流を発生する基準電流発生手段を複数備えてチップ全体の複数箇所に分布させ、1つの基準電流発生手段に割り当てられるチャネルの数を減らすことである。しかし、この方法だけを適用する場合、チップの面積を大きく増加させるという短所があるため、他の改善方法と共に用いてチップの面積縮小とチャネル駆動効率をトレードオフ(trade−off)することが求められる。
また、各チャネルの駆動電流を一致させる手段として電流ミラーが用いられる。
図2は、従来の電流ミラーー例を示す回路図である。
図2に示すように、電流ミラーを用いることにより、基準電流値と同じ電流が各ソースラインチャネルに供給される。この電流ミラーは、高電圧用PMOSを用いて具現されるものである。ここでは、ダイオード接続された基準電流源側のPMOS(Mref11)に高電圧用PMOSを用いて、電流オフセットを除去している。
ところで、上記従来の電流ミラーの場合、高輝度/高階調モードとなって、基準電流が増加すれば、基準トランジスタMref11のドレイン及びゲート間の電圧差が大きくなって、ゲート電圧Vg1が減少する。そして、出力トランジスタMn11のゲート電圧Vg1の降下は出力トランジスタMn11のソースの電圧降下を誘発させ、結果として出力電圧が減少するようになる。すなわち、出力電流を増加させるために基準電流値を増加させると出力電圧が減少し、発光素子への充分な電力供給が難しくなる。
特に、基準トランジスタMref11は、電圧に対して電流値の増加量が小さな高電圧用トランジスタであるため、Vg1の電圧降下の程度がさらに大きくなり、また相対的に低電圧用トランジスタである出力トランジスタMn11のゲート及びソース間のしきい電圧による電圧上昇は微弱であるため、出力電圧が減少する現象が一層深刻になる。
上記問題点を解決するために、本発明の出願人は、韓国特許出願第2003−82601号の発明を提案しており、図3に示されているように、該出願発明に係る、基準電流発生ブロックから生成される基準電流を複数のチャネルから各々ミラーリング(mirroring)し、FPDを駆動するFPD用ドライバは、低電圧用NMOSトランジスタMn131、Mn132から構成され、基準電流源112から発生された基準電流Irefがミラーリングされた第1ミラーリング電流Im1を入力端から印加されて流せるようにする第1電流ミラー手段130を有する基準電流発生ブロック110と、高電圧用PMOSトランジスタMph151、Mph152から構成され、前記第1ミラーリング電流Im1をミラーリングした第2ミラーリング電流Im2を出力信号として出力する第2電流ミラー手段151を有する複数のチャネル150を備える。
上記出願発明に係るFPD用ドライバでは、基準電流と駆動電流が直接ミラーリングされないため、基準電流値が増加しても出力電圧が低くならず、また第2電流ミラー手段151は、ミラーリングのための2個の高電圧用トランジスタMph151、Mph152が出力チャネルの位置に隣接して形成されるため、ミラーリングトランジスタの製造誤差による不整合(mismatch)のおそれが低く、さらに第1電流ミラー手段130は、工程誤差が小さい低電圧用トランジスタとして具現されるため、それによる電流オフセットのおそれも低いという長所が得られる。
しかしながら、図2に示した従来の技術の問題点を改善した上記のFPD用ドライバは、低電圧用トランジスタの使用により、具現面積が低減され、工程誤差が小さくなるという長所がある反面、動作領域が狭いという短所が存在する。即ち、第1電流ミラー手段130がミラーリングできる基準電流の入力範囲が狭いという問題点があった。
本発明は、上記の従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、広い範囲の基準電流を適用することができるフラットパネルディスプレイ用ドライバを提供することを目的とする。
また、本発明は、製造工程誤差による電流オフセットを減らすことができるフラットパネルディスプレイ用ドライバを提供することを目的とする。
また、本発明は、明るさが大きい場合すなわち、高電流出力モードでも出力段に充分な電圧を供給することができるフラットパネルディスプレイ用ドライバを提供することを目的とする。
上記した既出願発明のように基準電流供給用に低電圧用トランジスタを用いる場合には、従来の高電圧用トランジスタを用いた場合より、基板上の基板領域に充分な空間が残るようになる。本発明は、この点を用いて、入力電圧の範囲によって適合化された低電圧用トランジスタから構成された基準電流ミラーリング部を複数具現し、入力電圧の範囲を広くしたものである。
上記目的を達成するために本発明に係るフラットパネルディスプレイ用ドライバは、基準電流源から供給される基準電流を参照して生成される駆動電流で複数のセグメントラインを駆動するフラットパネルディスプレイ用ドライバであって、複数の前記セグメントラインを駆動する部分に伝達するために、前記基準電流をミラーリングして、ミラーリング電流を発生させる第1電流ミラー手段をそれぞれ有する複数の基準電流駆動ブロックと、前記基準電流の大きさに応じて、活性化させる前記基準電流駆動ブロックを選択する駆動ブロック選択部とを備えることを特徴とする
ことを特徴とする。
好ましくは、前記基準電流駆動ブロックは、前記基準電流をミラーリングし、ミラーリング電流を発生させる第1電流ミラー手段を備え、前記セグメントライン駆動部(チャネル)は、前記ミラーリング電流をミラーリングして出力電流を発生させる第2電流ミラー手段を備え、前記第1電流ミラー手段は、低電圧用素子を用いて製作され、前記第2電流ミラー手段は高電圧用素子を用いて製作される。
本発明に係るフラットパネルディスプレイ用ドライバは、チャネル駆動用に高電圧用トランジスタを用いるため、該当セグメントラインに充分な電力を供給することができるという効果があり、またチャネル駆動用電流ミラーを、隣接位置の同一規格のトランジスタを用いて形成するため、電流ミラー用のトランジスタの不整合を防止することができるという効果がある。
また、前記フラットパネルディスプレイ用ドライバは、基準電流駆動用に低電圧用トランジスタを用いるため、基準電流駆動段での素子製造上の誤差に起因する電流オフセットを減少させることができるという効果がある。
また、前記フラットパネルディスプレイ用ドライバは、基準電流の大きさに応じて割り当てられた基準電流駆動ブロックを個別に具現するため、基準電流駆動ブロックに低電圧素子を用いていても駆動できる基準電流範囲を拡張することができるという効果がある。
以下、本発明の最も好ましい実施の形態を詳細に説明する。
図4は、本発明の好ましい実施の形態に係る、フラットパネルディスプレイ(FPD)用ドライバの全体構成を示す図である。
図5は、図4に示されたFPD用ドライバの全体構成における、1つのセグメントラインに電流を供給する部分を示す図である。
図4及び図5に示されているように、本実施の形態に係るFPD用ドライバは、基準電流を複数のチャネルから各々ミラーリングし、FPDを駆動するFPD用ドライバであって、基準電流源12と、入力される基準電流Irefの大きさに応じて活性化する基準電流駆動ブロック30を選択する駆動ブロック選択部14と、低電圧用MOSトランジスタからなり、前記駆動ブロック選択部14を介して流入する基準電流Irefをミラーリングする第1電流ミラー手段を有する複数の基準電流駆動ブロック30と、高電圧用MOSトランジスタから構成され、前記選択された基準電流駆動ブロック30を流れるミラーリング電流をミラーリングして出力信号として出力する第2電流ミラー手段を有する複数のチャネル50とを備えている。
本実施の形態では、パネルの各セグメントラインと1対1に対応するように複数のチャネル50を備えたが、場合によっては、複数のチャネル50の代りに全てのセグメントラインに共通する1つのチャネルだけを備えることもできる。この場合、チャネルの出力を伝送するセグメントラインを選択するセグメントライン選択部をさらに備えることが好ましい。なお、このセグメントライン選択部は、チャネルの出力とセグメントラインとをスイッチングするスイッチとして具現する等、当技術分野の公知技術から容易に具現することができる。
もちろん、本発明はここに記載された範囲に制限されるものではないが、一実施の形態によれば、本実施の形態に係るFPD用ドライバは好ましくは、有機電界発光素子を用いたフラットパネルディスプレイを駆動するためのドライバに適用されることができる。
図4は、本実施の形態に係るFPD用ドライバの全体構成を示しているが、図5は、全体構成においていずれか1つの基準電流駆動ブロック30及び1つのチャネル50だけを示す図である。1つの基準電流駆動ブロック30及び1つのチャネル50の構成は、図3に示した改善された従来の技術と類似している。
基準電流源12は、受信したピクセルデータが示す明度に対応する電流を発生させるためのものである。入力データがデジタルデータであり、基準電流源12の出力がアナログ信号であるため、D/A変換器を備えていることが必要であるが、D/A変換器が当業者にとって自明であり、本発明の特徴とは関係ないため、その説明及び図示を省略した。
また、一実施の形態によれば、基準電流駆動ブロック30は、1対の低電圧用NMOSトランジスタから構成される第1電流ミラー手段を備えるように構成されることができる。ここでは、第1電流ミラー手段は、基準電流Irefが入力されるドレインとゲートとが接続されており、ソースが接地された第1NMOSトランジスタMn31と、ゲートが前記第1NMOSトランジスタMn31のゲートに接続され、ソースが接地されてドレインを介してミラーリング電流Im1を発生させるための第2NMOSトランジスタMn32とから構成される。
また、一実施の形態によれば、チャネル50は、1対の高電圧用PMOSトランジスタから構成される第2電流ミラー手段51を備えるように構成することができる。ここでは、第2電流ミラー手段51は、ソースが高電圧の電源電圧VDDHに接続され、ゲートがドレインに接続され、上記ミラーリング電流Im1を流す第1PMOSトランジスタMph51と、ソースが高電圧の電源電圧VDDHに接続され、ゲートが第1PMOSトランジスタMph51のゲートに接続され、ドレインを介して出力電流Im2を発生させるための第2PMOSトランジスタMph52とにより構成される。
ここで低電圧用素子は、相対的に低電圧環境(例えば、2.5〜3V範囲)だけで駆動するように製造されたMOSトランジスタであり、高電圧用素子は相対的に低電圧環境だけではなく高電圧(例えば、18V程度)の環境でも駆動が可能となるように製造されたMOSトランジスタである。MOSトランジスタは、製造時にチャネルの長さと幅を調整することによって、低電圧用または高電圧用の性質を有するようになる。
高電圧用素子は、その駆動範囲が広く、出力段に大きな電力を供給可能であるという長所がある反面、半導体基板上で占める面積が広く、製造工程にともなう誤差が大きいという短所がある。
有機ELパネルの駆動のためのドライバは、デジタルデータである画像データ及び制御信号を受信し、先ずスキャンラインをアクティブにした後、セグメントラインの1本ずつにピクセルデータに対応する出力電流を供給する。このため、ピクセルデータに対応する基準電流を供給する手段と、セグメントラインと1対1に対応して出力電流を供給する手段との両方が必要である。
図5に示すように、基準電流を供給する手段が半導体基板上の中央の基準基板領域100に位置し、各セグメントラインへの出力電流を供給する手段等の集合が該基準基板領域100の周囲のチャネル基板領域500に位置することが一般的である。本発明がここに記載された事項の範囲に制限されるものではないが、一実施の形態によれば、複数の基準電流駆動ブロック30及び駆動ブロック選択部14を、基準基板領域100に形成し、複数のチャネル50を、チャネル基板領域500に形成することができる。
また、本発明によれば、複数のチャネルに供給する基準電流を生成する基準電流駆動ブロック30を低電圧素子により構成することができる。低電圧素子は、半導体チップ上に具現される場合、高電圧素子より占める面積が著しく小さい。本発明はこの点に着眼して、従来の技術において広い面積を占めた高電圧素子が位置した基準基板領域100に基準電流駆動ブロック30を複数備えることによって、基準電流の駆動範囲を拡張する。
上記多段に具現された複数の基準電流駆動ブロック30のうち、いずれか1つの基準電流駆動ブロック30だけを駆動する必要があるが、これは駆動ブロック選択部14が基準電流源12から入力される電流の大きさに応じて1つの基準電流駆動ブロック30を選択することにより実現可能である。
PC等に用いられる画像データが、デジタルデータであり、本実施の形態に係るFPD用ドライバは、これをD/A変換して、基準電流源12が生成する基準電流に変更する。したがって、駆動ブロック選択部14が、基準電流源12の出力した電流Irefの大きさを判別し、対応する基準電流駆動ブロック30を選択してターンオンさせるように具現することもできるが、本実施の形態の駆動チップに対して入力される入力データであるデジタルピクセルデータ値を用いて対応する基準電流駆動ブロック30を選択するように具現する方が好ましい。例えば、デジタルピクセルデータ値の範囲を所定数の範囲に区分し、区分されたいずれかの範囲内のデジタル値が入力されれば、駆動ブロック選択部14の対応するスイッチにターンオン信号を伝送することによって、基準電流駆動ブロック30の選択を行うことができる。この過程において、入力されるデジタル値の範囲が出力されるデジタル値の範囲より広いが、入力されるデジタル値を所定数の出力値範囲に区分(グルーピング)し、各区分された範囲に1つの出力値を指定すればよい。このような機能は、マルチプレクサ(MUX)等公知の技術により当業者が容易に具現できるため、その説明を省略する。
また、一実施の形態によれば、活性化するチャネルを選択するチャネルスイッチ部をさらに備えることができる。このチャネルスイッチ部は、アクティブになったスキャンラインを共有するセグメントラインのうち、駆動させたいセグメントラインを選択するためのものである。好ましい具現例としてのチャネルスイッチ部は、図5に示すように、ゲートがオン/オフ制御信号を入力され、ドレインが第2電流ミラー手段51の第1PMOSトランジスタのドレイン端に接続し、ソースが第1電流ミラー手段の入力段に接続するMOSトランジスタMnh51を備える。ここでMOSトランジスタMnh51を、高電圧素子で構成することが好ましい。
以下、図4及び図5を参照しながら、本実施の形態に係るフラットパネルディスプレイ用ドライバの動作を詳細に説明する。
下記説明は、チャネル50が先に選択されてそのスイッチがターンオンされた時の動作説明であるため、チャネルスイッチ部が追加された場合でも、チャネルスイッチ部がない場合でも、同じ動作説明になる。
本実施の形態の駆動部にデジタルデータである画像データが入力される。画像データを受信した駆動部は、輝度及び階調によってスキャンラインを駆動するパルス幅、及び/またはセグメントラインに出力する電流の大きさを決定する。セグメントラインに出力する電流の大きさ(基準電流値)を決定する過程において、駆動ブロック選択部14は、駆動に適切な基準電流駆動ブロック30を選択する。
スキャンラインがアクティブになると、まず、FPD用ドライバに備えられる基準電流源12を介して基準電流Irefが発生され、該基準電流Irefは、すでに選択された基準電流駆動ブロック30に入力される。
基準電流Irefが、選択された基準電流駆動ブロック30内を通して供給電源VDDから接地電源に流れるようになれば、第1電流ミラー手段の第1及び第2NMOSトランジスタMn31、Mn32がターンオンされ、第2NMOSトランジスタMn32を介して基準電流Irefをミラーリングした第1ミラーリング電流Im1が発生する。
ピクセルの位置に対応するチャネルだけをアクティブにするためのチャネルスイッチMnh51(図5参照)により選択されたチャネル50のチャネル入力PMOSトランジスタMph51を介して前記第1ミラーリング電流Im1が流れるようになれば、セグメントライン駆動用PMOSトランジスタMph52がターンオンされ、第2ミラーリング電流Im2が発生する。この第2ミラーリング電流Im2は、FPD用ドライバの出力信号であって、上述したように有機電界発光素子を用いたFPDのいずれかのセグメントラインに供給される。
なお、上記では、本発明の特徴を明確に示せるように基準電流駆動ブロックを2個のNMOSトランジスタで構成する場合について説明及び図示をしたが、回路の安定化など付随的な目的のために、他の構成要素がさらに含まれることは、当業者にとって周知の事項であり、このような場合も本発明の目的と同様に電流ミラーリングを行うならば、本発明の技術的範囲に属することは自明である。
また、上記の説明では、基準電流源から基準電流駆動ブロックに、基準電流駆動ブロックからチャネルに、そしてチャネルからセグメントラインに適切な電流が流れることを示している。通常の考えでは、電流の入力は電流の流入(sink)であり、電流の出力は電流の流出(source)であると考えられるが、電流の方向は、便宜的に決めることができることを勘案すれば、電流が反対方向に流れるようにすることもできる。
尚、本発明は、上記説明した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。
通常の有機電界発光素子を用いたフラットパネルディスプレイの構成を示すブロック図である。 従来の技術による、図1に示された1つのセグメントラインに電流を供給する電流ミラーの構成を示す回路図である。 改善された従来の技術による、図1に示された1つのセグメントラインに電流を供給する電流ミラーの構成を示す回路図である。 本発明の好ましい実施の形態に係る、フラットパネルディスプレイ用ドライバの全体構成を示す回路図である。 図4に示した本発明の好ましい実施の形態に係るフラットパネルディスプレイ用ドライバの全体構成における、1つのセグメントラインに電流を供給する部分を示す回路図である。
符号の説明
1 ディスプレイパネル
2 セグメントライン制御部
3 共通ライン制御部
10、110 基準電流発生ブロック
12、112 基準電流源
14 駆動ブロック選択部
30 基準電流駆動ブロック
50、150 チャネル
51、151 第2電流ミラー手段100 基準基板領域
130 第1電流ミラー手段
500 チャネル基板領域



Claims (11)

  1. 基準電流源から供給される基準電流を参照して生成される駆動電流で複数のセグメントラインを駆動するフラットパネルディスプレイ用ドライバであって、
    複数の前記セグメントラインを駆動する部分に伝達するために、前記基準電流をミラーリングして、ミラーリング電流を発生させる第1電流ミラー手段をそれぞれ有する複数の基準電流駆動ブロックと、
    前記基準電流の大きさに応じて、活性化させる前記基準電流駆動ブロックを選択する駆動ブロック選択部と、
    を備えることを特徴とするフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  2. 複数の前記セグメントラインを駆動する部分が、前記基準電流の大きさに等しい出力電流を発生させて、各々割り当てられた前記セグメントラインに出力する複数のチャネルを備えることを特徴とする請求項1に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  3. 複数の前記セグメントラインを駆動する部分が、前記基準電流の大きさに等しい出力電流を発生させて、複数の前記セグメントラインのうち、いずれかを選択して出力するチャネルを備えることを特徴とする請求項1に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  4. 前記駆動ブロック選択部は、
    前記基準電流に変換される前のピクセルデータのデジタル値に応じて、活性化する前記基準電流駆動ブロックを選択することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  5. 前記チャネルは、前記ミラーリング電流をミラーリングして、前記出力電流を発生させる第2電流ミラー手段を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  6. 前記第1電流ミラー手段は、低電圧用素子を用いて構成されることを特徴とする請求項1に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  7. 前記第2電流ミラー手段は、高電圧用素子を用いて構成されることを特徴とする請求項5に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  8. 前記第1電流ミラー手段は、
    前記基準電流が流入するドレインとゲートが接続されており、ソースが接地される第1NMOSトランジスタと、
    ゲートが前記第1NMOSトランジスタのゲートに接続され、ソースが接地され、ドレインを介して前記ミラーリング電流を発生させる第2NMOSトランジスタとを備えることを特徴とする請求項1に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  9. 前記第2電流ミラー手段は、
    ソースが高電圧の電源電圧に接続され、ゲートとドレインが接続されて前記ミラーリング電流を入力される第1PMOSトランジスタと、
    ソースが前記高電圧の電源電圧に接続され、ゲートが前記第1PMOSトランジスタのゲートに接続され、ドレインを介して前記出力電流を発生させる第2PMOSトランジスタを備えることを特徴とする請求項5に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  10. 前記基準電流駆動ブロックは、半導体チップの中央の基準基板領域に配置され、前記チャネルは、前記半導体チップの中央の基準基板領域の周囲のチャネル基板領域に配置されることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
  11. 前記出力電流を割り当てられた前記セグメントラインに出力するように前記チャネルを活性化するためのチャネルスイッチをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のフラットパネルディスプレイ用ドライバ。
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