JP4999295B2 - 有機ｅｌ装置用駆動器 - Google Patents

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Description

本発明は、有機ＥＬ装置用駆動器、さらに詳しくは有機ＥＬ装置を構成する有機ＥＬ素子を備える単位ピクセルの駆動器に関する。
一般に、フラットパネルディスプレイ装置は、無機物の素子を用いる装置と、有機物の素子を用いる装置とに区分される。無機物の素子を用いる装置には、プラズマを発生させることにより蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）、平面状の電子放出源から放射させた電子により蛍光体を発光させる電界放出ディスプレイ（Field Emission Display：ＦＥＤ）装置などがある。一方、有機物の素子を用いる装置には、複数の分野で広く用いられている液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイなどがある。
ここで、有機ＥＬ装置のディスプレイパネルは、現在広く商用化されている液晶ディスプレイに比べ、約３０，０００倍以上の速い応答速度を有しており、また自ら発光し、視野角が広く、高い輝度を出すことができるという長所があり、次世代のディスプレイ装置として脚光を浴びている。
図１は、有機ＥＬ装置のディスプレイパネルの構成を示す模式的平面図である。図１に示されているように、有機ＥＬ装置のディスプレイパネルは、複数の単位ピクセルがマトリックス状に配列されており、各単位ピクセルが、それぞれ１つの有機ＥＬ素子を備えている。さらに、パネルの縦方向には、複数のセグメントラインが設けられ、パネルの横方向には、複数の共通ラインが設けられている。なお、セグメントラインは、ソースライン、共通ラインはスキャンラインとも呼ばれる。
駆動部は、複数のセグメントラインと複数の共通ラインを介して、有機ＥＬ装置のディスプレイパネルを構成する複数の単位ピクセルを駆動する。
図２は、図１に示した有機ＥＬ装置のディスプレイパネルの回路をモデル化して示した図である。図２に示されているように、各単位ピクセルは、１つの有機ＥＬ素子と１つのキャパシタとにより構成され、有機ＥＬ素子の片側のノード及びキャパシタの片側のノードが、１つのセグメントラインに接続され、有機ＥＬ素子のもう一方側のノード及びキャパシタのもう一方側のノードが、共通ラインに接続されている。
図３は、従来の技術に係る有機ＥＬ装置における単位ピクセルと駆動器を示す回路図である。図３に示されているように、有機ＥＬ装置の単位ピクセル１０は、有機ＥＬ素子Ｄｐと、有機ＥＬ素子Ｄｐの両端に一定レベルの電圧を印加するためのキャパシタＣｐとを備えている。
また、有機ＥＬ装置の単位ピクセル１０を駆動するための駆動器は、プリチャージ期間の間、セグメントラインを介して、有機ＥＬ素子Ｄｐにプリチャージ用電流Ｉｐを供給するプリチャージ部２０と、駆動期間の間、セグメントラインを介して、有機ＥＬ素子Ｄｐに駆動用電流Ｉｄを供給する駆動部２０と、ディスチャージ期間の間、セグメントラインを介して、単位ピクセル１０からディスチャージ電流Ｉｄｉｓが供給され放電するディスチャージ部４０とを備えている。
単位ピクセル１０の共通ラインには、接地電圧ＶＳＳ又は電源電圧ＶＣＣに選択的に接続するためのスイッチＳ４が備えられている。
スイッチＳ４は、ディスチャージ期間の間、単位ピクセル１０の有機ＥＬ素子Ｄｐをディセーブルさせるために、共通ラインを電源電圧ＶＣＣに接続し、残りのＮＵＬＬ期間、プリチャージ期間、駆動期間では、共通ラインを接地電圧ＶＳＳに接続する。
プリチャージ部２０は、プリチャージ用電流Ｉｐを出力するプリチャージ用電流源２１と、プリチャージ用電流源２１をセグメントラインに接続するスイッチＳ１とを備えている。
駆動部３０は、駆動用電流Ｉｄを出力する駆動用電流源３１と、駆動用電流源３１をセグメントラインに接続するスイッチＳ２とを備えている。
ディスチャージ部４０は、ディスチャージ電流Ｉｄｉｓを流すツェナーダイオードＤｚ及びツェナーダイオードＤｚとセグメントラインとを接続するスイッチＳ３を備えている。
ここで、ツェナーダイオードＤｚは、有機ＥＬ装置の駆動器のチップに組み込まれるのではなく、駆動器のチップの外部に組み込まれ、パッド４１を介して、セグメントラインに接続される。
図４は、図３に回路を示した駆動器の動作を示すタイミングチャートである。また、図５Ａ〜図５Ｄは、それぞれ図４に示した動作期間に対応する、図３に示した有機ＥＬ装置に用いられる駆動器の等価回路を示す図である。
通常、有機ＥＬ装置のディスプレイパネルの動作は、大別して、ＮＵＬＬ期間、プリチャージ期間、駆動期間、ディスチャージ期間に区分される。以下、図１〜図４、図５Ａ〜図５Ｄに示されているそれぞれの期間における動作を説明する。なお、図５Ａ〜図５Ｄは、それぞれ、ＮＵＬＬ期間、プリチャージ期間、駆動期間、ディスチャージ期間の４段階を示している。
図５Ａに示されているように、ＮＵＬＬ期間では、スイッチＳ１、Ｓ２及びＳ３が、すべてターンオフ状態となる。
次に、図５Ｂに示されているように、プリチャージ期間では、スイッチＳ２及びＳ３がターンオフ状態となり、スイッチＳ１がターンオン状態となる。
したがって、プリチャージ用電流源２１から出力されるプリチャージ用電流Ｉｐが、単位ピクセル１０に供給される。プリチャージ期間では、有機ＥＬ素子Ｄｐを発光させるための電流を実際に供給する期間である駆動期間の前に、有機ＥＬ素子Ｄｐの両端電圧Ｖａ〜Ｖｂが、しきい値電圧Ｖｔｈになるように調整される。
ここで、駆動器がプリチャージ用電流Ｉｐを単位ピクセルに供給するためのプリチャージ用電流源２０を備え、プリチャージ期間が設定される理由は、有機ＥＬ素子Ｄｐが動作するために必要な駆動電圧レベルは非常に高く、その駆動電圧レベルの大部分は、エネルギを出すことができるしきい値電圧として用いられ、実際の駆動に用いられる電圧は、それほど高くないために、駆動期間の前に、有機ＥＬ素子Ｄｐの両端電圧をしきい値電圧に合せておくためである。
すなわち、有機ＥＬ素子Ｄｐは、一定量の電流が供給されなければ発光しない電流駆動方式となっている。また、各々の素子にはキャパシタが接続されているため、所定の電流が供給されるようにするためには、素子の両端は一定の電圧（しきい値電圧）以上に維持されなければならない。この調整をプリチャージ期間で行うことにより、駆動期間では、有機ＥＬ素子が発光するのに必要な電流だけが供給されるようになっている。
プリチャージ期間が設定されない場合には、データを表示するための電流であるデータ駆動用電流が、しきい値電圧まで高めるためにも用いられ、有機ＥＬ素子Ｄｐが、すべての種類のスケール(scale)を表示できないという結果を招くことになる。
次いで、図５Ｃに示されているように、駆動期間では、スイッチＳ１及びＳ３がターンオフ状態となり、スイッチＳ２がターンオン状態となる。したがって、駆動用電流源３１から出力される駆動用電流Ｉｄが単位ピクセル１０に供給され、供給された電流に対応する光が有機ＥＬ素子Ｄｐから放射される。
図５Ｄに示されているように、ディスチャージ期間では、スイッチＳ１及びＳ２がターンオフされ、スイッチＳ３がターンオン状態となる。したがって、この期間では、単位ピクセルに充電された電荷が、接地電圧ＶＳＳの端子を介して、ディスチャージされる。この時、ディスチャージ部４０に流れる電流がディスチャージ電流Ｉｄｉｓである。
ディスチャージ期間の後、ＮＵＬＬ期間→プリチャージ期間→駆動期間→ディスチャージ期間が繰り返される。
ディスチャージ部４０はツェナーダイオードＤｚを備えている。このツェナーダイオードには、その特性上、逆方向に電圧が印加されると、一般的なダイオードとは異なり、両端の電圧レベルを一定に維持した状態で、電流を通過させるという特徴がある。
このディスチャージ部４０に設けられたツェナーダイオードによって、単位ピクセルの片側ノードＶａが一定の電圧に維持され、その状態で単位ピクセルにおけるチャージ前の電子がディスチャージされるようになっている。
このように、従来の技術に係る駆動器では、ツェナーダイオードを用いて、ディスチャージ動作が行われるようになっているため、ディスチャージの際の単位ピクセルの電圧レベルＶａを調整する場合には、特性が異なるツェナーダイオードに交換しなければならないという煩わしさがあった。それは、ツェナーダイオードは、製造時に、その特性が決まるからである。
また、ツェナーダイオードには、漏れ電流が生じるため、逆方向に一定の電圧を印加した状態を維持することができないという短所がある。
また、ツェナーダイオードは、駆動器のチップの外部に設けられる構成となっているので、有機ＥＬ装置の集積化の上でも障害となっている。
本発明は、上記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、ディスチャージ期間において単位ピクセルに印加される電圧を調整することができる有機ＥＬ装置用駆動器を提供することを目的としている。
上記の目的を達成するため、本発明に係る有機ＥＬ装置用駆動器は、有機ＥＬ装置を構成する有機ＥＬ素子を備えた単位ピクセルの駆動器であって、ディスチャージ期間の間、前記単位ピクセルにチャージされた電荷を放電するディスチャージ電流を放出するディスチャージ部を備え、該ディスチャージ部が、スイッチング手段及び電流ミラーリング手段を備え、前記スイッチング手段が、前記単位ピクセルに印加された一定レベルのディスチャージさせるための駆動電圧がゲートに印加され、ディスチャージさせるための前記駆動電圧に応答して基準電流を前記電流ミラーリング手段に伝送する第２ＭＯＳトランジスタにより構成され、前記ミラーリング手段が、前記スイッチング手段から伝送された基準電流がゲート及び一端側に印加され、他端側が接地電圧端子に接続された第１ＭＯＳトランジスタと、ゲートが前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、一端側が前記第２ＭＯＳトランジスタのゲート及び前記単位ピクセルに接続され、他端側が前記接地電圧端子に接続された第３ＭＯＳトランジスタとを備え、前記スイッチング手段を介して伝送された前記基準電流をミラーリングするように構成され、前記基準電流をミラーリングした前記ディスチャージ電流が、前記電流ミラーリング手段を介して放出されることを特徴としている。
上記本発明に係る有機ＥＬ装置用駆動器によれば、ディスチャージの際に単位ピクセルに印加される電圧レベルを調整することができる。また、ツェナーダイオードを用いていないので、ツェナーダイオードを介して流れる漏れ電流がなく、さらに安定したディスチャージ動作が可能となる。
以下、本発明のもっとも好ましい実施の形態に係る有機ＥＬ装置を構成する有機ＥＬ素子を備えた単位ピクセルの駆動器を、添付する図面を参照して説明する。
図６は、本発明の好ましい実施の形態に係る有機ＥＬ素子を備えた単位ピクセルの駆動器を示す回路図である。図６に示されているように、実施の形態に係る有機ＥＬ装置用駆動器は、単位ピクセル１０にチャージされた電荷を放電するために、ディスチャージ期間の間、ディスチャージ電流Ｉｄｉｓを生成し、放出するためのディスチャージ部１００を備えている。また、図６に示したように、単位ピクセル１０は、有機ＥＬ素子Ｄｐを備えている。
ディスチャージ部１００は、単位ピクセル１０に印加された一定レベルのディスチャージさせるための駆動電圧Ｖａに応答し、基準電流Ｉｄａを伝送するスイッチ部１１０と、スイッチ部１１０によって伝送された基準電流Ｉｄａをミラーリングしたディスチャージ電流（Ｉｄｉｓ＝Ｉｄａ×ｍ）を生成するための電流ミラー１２０とを備えている。
また、実施の形態に係る有機ＥＬ素子の駆動器は、ディジタル値として受信した制御信号Ｃｏｌに対応する基準電流Ｉｄａを生成し、ディスチャージ部１００に供給するディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４００をさらに備えている。
スイッチ部１１０は、単位ピクセルに印加された一定レベルのディスチャージさせるための駆動電圧Ｖａがゲートに入力され、基準電流Ｉｄａを電流ミラー１２０に伝送するＭＯＳトランジスタＭｎ２を備えている。
また、電流ミラー１２０は、ＭＯＳトランジスタＭｎ１及びＭｎ３を備えている。ＭＯＳトランジスタＭｎ１は、スイッチ部１１０を介して伝送された基準電流Ｉｄａがゲート及び一端側に印加され、他端側は、接地電圧ＶＳＳ端子に接続され、ダイオード接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＭｎ３は、ゲートがＭＯＳトランジスタＭｎ１のゲートに接続され、一端側が単位ピクセルに、他端側が、接地電圧ＶＳＳ端子に接続されている。この電流ミラー１２０から、基準電流Ｉｄａをミラーリングしたディスチャージ電流Ｉｄｉｓが、接地電圧ＶＳＳ側に放出される。
ディスチャージ部１００は、このほかに、ディスチャージ期間の間、単位ピクセル１０とディスチャージ部１００とを接続するディスチャージ用スイッチＳ３をさらに備えている。
また、実施の形態に係る有機ＥＬ素子の駆動器は、さらにプリチャージ部２００を備えており、プリチャージ部２００は、プリチャージ期間の間、単位ピクセル１０にプリチャージ用電流Ｉｐを供給するためのプリチャージ用電流源２１及びプリチャージ用電流源２１と単位ピクセル１０とを接続するプリチャージ用スイッチＳ１を備えている。
また、実施の形態に係る有機ＥＬ素子の駆動器は、さらに駆動部３００を備えており、駆動部３００は、駆動期間の間、単位ピクセル１０に駆動用電流Ｉｄを供給するための駆動用電流源３１及び駆動用電流源３１と単位ピクセル１０を接続する駆動用スイッチＳ２を備えている。
次に、図６に示した実施の形態に係る有機ＥＬ素子の駆動器の動作を説明する。
まず、プリチャージ期間と駆動期間に関する動作は、従来の駆動器と同様である。すなわち、プリチャージ期間では、スイッチＳ１がターンオンされ、プリチャージ用電流源２１から供給されるプリチャージ用電流Ｉｐが単位ピクセル１０に供給される。
次に、駆動期間では、スイッチＳ２がターンオンされ、駆動用電流源３１から供給される駆動用電流Ｉｄが単位ピクセル１０に供給される。
この時、駆動用電流Ｉｄに応答し、単位ピクセル１０に備えられた有機ＥＬ素子Ｄｐが光を放射する。
次に、ディスチャージ期間でスイッチＳ３がターンオンされ、ディスチャージ電流Ｉｄｉｓが、単位ピクセル１０から、ディスチャージ部１００を介して出力される。ここで、スイッチＳ４は、上述のように、ディスチャージ期間では電源電圧ＶＣＣとの間、プリチャージ期間及び駆動期間では接地電圧ＶＳＳとの間を接続する。
次いで、ディスチャージ期間での動作を詳細に説明すると、まず、ディジタル−アナログ変換器４００は、制御部から出力されるディジタル値の制御信号Ｃｏｌに応答し、基準電流Ｉｄａを生成して出力する。
ディスチャージ期間でスイッチＳ３がターンオンされると、単位ピクセルの１つのノードＶａが、ディスチャージ部１００に備えられたＭＯＳトランジスタＭｎ２のゲートと接続される。
その結果、ＭＯＳトランジスタＭｎ２がターンオンされ、ディジタル−アナログ変換器４００から供給される基準電流Ｉｄａが、電流ミラーリング用のＭＯＳトランジスタＭｎ１に伝送される。
ＭＯＳトランジスタＭｎ１は、ダイオード接続されているため、基準電流Ｉｄａが供給されるとターンオンされ、ＭＯＳトランジスタＭｎ１とともに電流ミラーリングを行うＭＯＳトランジスタＭｎ３もターンオンされる。その結果、基準電流Ｉｄａをミラーリングしたディスチャージ電流Ｉｄｉｓが、接地電圧ＶＳＳ端子を介して放出される。
ディスチャージ電流Ｉｄｉｓは、電流ミラーリングを行う２つのＭＯＳトランジスタＭｎ１、Ｍｎ３のチャネル幅の比によって決定される。ここで、２つのＭＯＳトランジスタＭｎ１、Ｍｎ３のチャネル幅の比が１：ｍであるとすると、ＭＯＳトランジスタＭｎ１に流れる電流がＩｄａである時、ＭＯＳトランジスタＭｎ３に流れる電流ＩｄｉｓはＩｄａのｍ倍、すなわちＩｄａ×ｍとなる。
ディスチャージ電流Ｉｄｉｓが継続して流れることによって、ノードＶａの電圧レベルが下がる。電圧低下が続き、ノードＶａの電圧がＭＯＳトランジスタＭｎ２のしきい値電圧Ｖｔｈ以下になると、ＭＯＳトランジスタＭｎ２がターンオフされる。その結果、電流ミラー１２０がそれ以上動作しないようになり、ノードＶａの電圧がそれ以下には下がらなくなる。
したがって、ディスチャージ期間で、ノードＶａの電圧が一定のレベルに低下した後では、ＭＯＳトランジスタＭｎ３は、ターンオフ状態に維持される。そのため、ＭＯＳトランジスタＭｎ３の漏れ電流を除くと、その他の電流が存在しないので、ノードＶａの電圧は、一定の値に維持される。
上記のように、ＭＯＳトランジスタＭｎ２のチャネルサイズを調整することにより、基準電流Ｉｄａに対応したＭＯＳトランジスタＭｎ２のゲート−ソース間の電圧レベルを調整することができる。したがって、ディスチャージの際にノードＶａに印加されるディスチャージ電圧Ｖｄｉｓのレベルを決定することができるようになる。
なお、本発明は、上記の本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、改良が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
有機ＥＬ装置のディスプレイパネル構成を示す模式的平面図である。 図１に示した有機ＥＬ装置のディスプレイパネルの回路をモデル化して示した図である。 従来の技術に係る有機ＥＬ装置における単位ピクセル及び駆動器を示す回路図である。 図３に示した駆動器の動作を示すタイミングチャートである。 図４に示した動作期間に対応する、図３に示した有機ＥＬ装置用駆動器の等価回路を示す図である。 図４に示した動作期間に対応する、図３に示した有機ＥＬ装置用駆動器の等価回路を示す図である。 図４に示した動作期間に対応する、図３に示した有機ＥＬ装置用駆動器の等価回路を示す図である。 図４に示した動作期間に対応する、図３に示した有機ＥＬ装置用駆動器の等価回路を示す図である。 本発明の好ましい実施の形態に係る有機ＥＬ装置用の有機ＥＬ素子を備えた単位ピクセルの駆動器を示す回路図である。
１０ 単位ピクセル
１００ ディスチャージ部
１２０ 電流ミラー
２００ プリチャージ部
３００ 駆動部
４００ ディジタル−アナログ変換器
Ｓ１ 〜 Ｓ４ スイッチ
Ｍｎ１ 〜 Ｍｎ３ ＭＯＳトランジスタ

Claims (6)

  1. 有機ＥＬ装置を構成する有機ＥＬ素子を備えた単位ピクセルの駆動器において、
    ディスチャージ期間の間、前記単位ピクセルにチャージされた電荷を放電するディスチャージ電流を放出するディスチャージ部を備え、
    該ディスチャージ部が、スイッチング手段及び電流ミラーリング手段を備え、
    前記スイッチング手段が、前記単位ピクセルに印加された一定レベルのディスチャージさせるための駆動電圧がゲートに印加され、ディスチャージさせるための前記駆動電圧に応答して基準電流を前記電流ミラーリング手段に伝送する第２ＭＯＳトランジスタにより構成され、
    前記電流ミラーリング手段が、前記スイッチング手段から伝送された基準電流がゲート及び一端側に印加され、他端側が接地電圧端子に接続された第１ＭＯＳトランジスタと、ゲートが前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、一端側が前記第２ＭＯＳトランジスタのゲート及び前記単位ピクセルに接続され、他端側が前記接地電圧端子に接続された第３ＭＯＳトランジスタとを備え、前記スイッチング手段を介して伝送された前記基準電流をミラーリングするように構成され、
    前記基準電流をミラーリングした前記ディスチャージ電流が、前記電流ミラーリング手段を介して放出されることを特徴とする有機ＥＬ装置用駆動器。
  2. さらに、ディジタル値で印加された制御信号に対応する前記基準電流を生成し、前記ディスチャージ部の前記スイッチング手段に出力するディジタル−アナログ変換器を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置用駆動器。
  3. 前記ディスチャージ部が、
    前記ディスチャージ期間の間、前記単位ピクセルと前記電流ミラーリング手段との間を接続するディスチャージ用スイッチング手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置用駆動器。
  4. プリチャージ期間の間、前記単位ピクセルにプリチャージ用電流を出力するプリチャージ用電流源と、該プリチャージ用電流源と前記単位ピクセルを構成する有機ＥＬ発光素子、及び前記有機ＥＬ発光素子の両端に接続されたキャパシタとの間を接続するプリチャージ用スイッチング手段を備えたプリチャージ部とを、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置用駆動器。
  5. 駆動期間の間、前記単位ピクセルに駆動用電流を出力する駆動用電流源と、該駆動用電流源と前記単位ピクセルを構成する有機ＥＬ発光素子、及び前記有機ＥＬ発光素子の両端に接続されたキャパシタとの間を接続する駆動用スイッチング手段とを備えた駆動部を、さらに備えることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ装置用駆動器。
  6. 前記第１ＭＯＳトランジスタと前記第３ＭＯＳトランジスタとのチャネル幅の比が、１：ｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置用駆動器。
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