JP5200313B2 - 有機ｅｌディスプレイ装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ装置及びその駆動方法に関し、詳しくはパルス数駆動における有機ＥＬ素子のリフレッシュ法の改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発光素子として、素子を流れる電流により発光する有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ素子）が知られており、有機ＥＬ素子を複数個マトリクス状に並べて画像情報を表示するテレビや携帯電話等の有機ＥＬディスプレイ装置に利用されている。
【０００３】
図６は、有機ＥＬ素子の模式図である。
有機ＥＬ素子１は、酸化インジウム等の透明導電材料からなる陽極１０（透明電極）、薄膜の有機化合物の単層または複数層で形成された有機層１１、アルミニウム等の金属材料からなる陰極１２（金属電極）を有し、ガラス基板１３上に形成される。
【０００４】
有機ＥＬ素子１の透明電極１０、金属電極１２と電源２０とを接続し、スイッチ手段５をオンして電源２０から有機ＥＬ素子１に電流を供給する。供給された電流が、有機ＥＬ素子１の陽極から陰極の方向に電流が流れる順方向電流のとき、有機ＥＬ素子１は供給された電流量に応じて有機層１１が発光する。有機層１１の発光は、透明電極１０、ガラス基板１３を通して確認される。
【０００５】
有機ＥＬ素子１の陽極は、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕなどの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。この陽極より発光した光を取り出す場合には、陽極の透過率を１０％より大きくする。
【０００６】
有機ＥＬ素子１の陰極は、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。
【０００７】
そして、電流が供給されて発光したとき電位が高い方が陽極、電位が低い方が陰極となる。また、発光した光を陰極のほうから取り出すときは陰極の透過率を大きくする。
【０００８】
このような有機ＥＬ素子１を複数配置した有機ＥＬディスプレイ装置は、複数の走査線毎に有機ＥＬ素子を接続し、順次走査により１つの走査線の有機ＥＬ素子を選択し、画像情報に応じて選択した有機ＥＬ素子に電流を供給して発光をさせて、ドットイメージによって画像を表示する。
【０００９】
また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）によるカラー画像を表示するときは、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれで発光する有機ＥＬ素子を１画素として、順次走査により選択した画素に電流を供給して画像を表示する。
【００１０】
次に、有機ＥＬディスプレイ装置における有機ＥＬ素子の輝度（階調）の制御方法を以下に説明する。
【００１１】
有機ＥＬ素子は電流駆動素子であるため、駆動電圧や駆動電流の大きさにより発光強度を変えて輝度の制御を行うことができる。しかし、有機ＥＬディスプレイ装置では、複数の有機ＥＬ素子の低輝度の特性が高輝度に比べてバラツキが大きい。このため、駆動電圧や駆動電流による輝度の制御は、特に低輝度の画像情報を表示するときにチラツキが生じ易くなり画質が低下する。
【００１２】
そこで、上記の問題を解決する手段の１つに、一定の駆動電圧や駆動電流により、単位時間あたりの発光時間を変化させて輝度の制御を行う方法がある。単位時間あたりの発光時間の制御方法として、パルス幅駆動とパルス数駆動の２つがある。
【００１３】
図７は、有機ＥＬ素子の駆動波形の模式図で、（Ａ）はパルス幅駆動、（Ｂ）はパルス数駆動である。
【００１４】
パルス幅駆動は、パルスの幅の時間ｓだけ一定の駆動電圧または駆動電流を有機ＥＬ素子に供給する輝度制御の方法である。
【００１５】
パルス数駆動は、一定の時間ｔのパルスの数だけ有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を供給する輝度制御の方法である。
【００１６】
ここで、特にパルス幅駆動において、高輝度にするときはパルス幅を拡げて一定の駆動電圧または駆動電流を長時間供給する。しかしながら、有機ＥＬ素子は図８に示すように、容量特性Ｃとダイオード特性Ｄとの並列回路の電気的な等価回路として表すことができ、順方向電流が長時間供給されると容量特性Ｃに分極が発生し易くなり、発光輝度の低下や寿命が短くなることが知られている。
【００１７】
また、有機ＥＬディスプレイ装置の順次走査において、長時間発光した有機ＥＬ素子と発光していない有機ＥＬ素子では、発光した有機ＥＬ素子は容量特性Ｃに電荷が十分に蓄積されており、発光していない有機ＥＬ素子は電荷が蓄積されていない。このため、次の順次走査で上述した２つの有機ＥＬ素子を同時に発光させると、容量特性Ｃに電荷が蓄積されていない有機ＥＬ素子は充電時間を必要とする。このため、２つの有機ＥＬ素子の発光の立ち上がりが揃わず画質が低下する。
【００１８】
したがって、従来のパルス幅駆動では、有機ＥＬ素子のリフレッシュを順次走査毎に行っている。
【００１９】
図９は、リフレッシュを行う有機ＥＬ素子の駆動回路である。
図６と同様にスイッチ手段５がオンすると、電源２０から有機ＥＬ素子１に順方向電流が供給されて有機ＥＬ素子１が発光する。パルス幅駆動によりスイッチ手段５のオン時間により有機ＥＬ素子の輝度が制御される。発光が終了し、スイッチ手段５がオフすると電源２０から供給された電流が遮断されて消灯する。
【００２０】
これにより発光時の電流方向と逆方向の電流が有機ＥＬ素子１に供給される。この逆方向電流により、有機ＥＬ素子１の容量特性Ｃに蓄積された電荷が放電される。電荷の放電量は、発光した時間に応じてリフレッシュスイッチ４０のオン時間により制御される。
【００２１】
パルス数駆動においては、時間幅ｔによるパルス数で有機ＥＬ素子の輝度が制御されるため、パルス幅駆動に比較して有機ＥＬ素子の分極の発生がしにくい。
【００２２】
更に、階調数や順次走査する走査線の数が増すと、パルス数駆動の時間幅ｔが狭くなるため、リフレッシュのタイミングの制御が困難になる。このため、パルス数駆動において、有機ＥＬ素子の順方向電流の供給時間に対する正確なリフレッシュは行われていなかった。
【００２３】
また、パルス数駆動の時間幅ｔは、有機ＥＬ素子の数（画素数）、順次走査時間、階調数等に応じて、表示する画像にチラツキが生じない程度に決められている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機ＥＬディスプレイ装置は更なる高輝度化が望まれており、高輝度化に伴う駆動電圧や駆動電流の増加によって、パルス数駆動においても有機ＥＬ素子の分極化や発光の立ち上がりの不揃いが問題となる。
【００２５】
ところで、有機ＥＬディスプレイ装置の有機ＥＬ素子の配線手段として、有機ＥＬ素子それぞれに駆動電圧値または駆動電流値を保持するコンデンサ等の保持機構を備え、順次走査の駆動パルスが通過しても発光が維持されるアクティブマトリクスと、保持機構がなく順次走査の駆動パルスが加えられたときに発光するパッシブマトリクスとがある。
【００２６】
パッシブマトリクスは、構造が単純なため携帯電話等の小型の有機ディスプレイ装置においてコスト的に優位であるが、保持機構が無いため、アクティブマトリクスに比べ有機ＥＬ素子の発光時間が短くなる。このため、パッシブマトリクスのパルス数駆動において、駆動電圧や駆動電流の増加による高輝度化の要望が特に高い。
【００２７】
本発明は、上記課題を鑑みて、パルス数駆動における有機ＥＬ素子の適切なリフレッシュを行う有機ＥＬディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、
１） １つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置であって、複数のデータ線と複数の走査線のそれぞれが直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、電源からの電流を前記有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段と、前記複数のデータ線と前記複数の走査線それぞれに接続して、前記有機ＥＬ素子に供給する電流の方向を切り替えるスイッチ手段と、前記スイッチ手段の切り替えにより、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に供給した後、逆方向電流を供給するように前記有機ＥＬ素子の発光を制御する制御手段と、を有する有機ＥＬディスプレイ装置、
２） １）の前記所定周期の順方向電流の供給時間の割合が７０％以上であること、
３） １）又は２）の前記スイッチ手段はデータ線と走査線に接続するそれぞれ２つのトランジスタからなること、
４） 電源からの電流を有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段の複数のデータ線と複数の走査線が直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、１つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により前記有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法において、所定周期で前記有機ＥＬ素子に順方向の電流と逆方向の電流を交互に印加することにより前記所定周期で前記有機ＥＬ素子を点滅発光させた後、逆方向電流を供給して前記有機ＥＬ素子を消灯させる有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法、
５） 電源からの電流を有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段の複数のデータ線と複数の走査線が直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、１つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により前記有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法において、１つの走査線の走査期間で、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に前記有機ＥＬ素子に供給するステップと、逆方向電流を前記有機ＥＬ素子に供給するステップと、を有する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法、
６） ５）の前記所定周期の順方向電流の供給時間の割合が７０％以上であること、により達成される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態の一例を以下、図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１は、複数の有機ＥＬ素子の発光により画像を表示する有機ＥＬディスプレイ装置の一例である携帯電話の模式図である。
【００３１】
携帯電話である有機ＥＬディスプレイ装置Ａは、複数の有機ＥＬ素子を並べて、画像情報を表示する表示部Ｋ、表示部Ｋの有機ＥＬ素子や各部に電流を供給する不図示の電源、不図示の電話通信機能を備えた通信部、装置全体の制御を行うＣＰＵ（中央演算プロセッサ）等を有する。
【００３２】
本発明の有機ＥＬディスプレイ装置は、携帯電話に限らず、ラップトップコンピュータ、テレビ、デジタルカメラ、カーナビ等、画像情報を視覚的に表示する装置である。
【００３３】
図２は、有機ＥＬディスプレイ装置Ａの画像情報を表示する表示部Ｋのブロック図である。
【００３４】
表示部Ｋは、複数の有機ＥＬ素子１、配線手段Ｂ、複数のスイッチ手段５、制御手段６等を有する。
【００３５】
配線手段Ｂは、走査線Ｌ1〜Ｌnとデータ線Ｋ1〜Ｋnを有し、走査線とデータ線それぞれが直交するようにマトリクス状に配線され、電源２０、電源３０からの電流を有機ＥＬ素子へ供給する。
【００３６】
本実施の形態の配線手段は、駆動電圧値あるいは駆動電流値が比較的大きくなる保持機構を持たないパッシブマトリクスであるが、保持機構を持つアクティブマトリクスでも良い。
【００３７】
スイッチ手段５は、走査線Ｌ1〜Ｌn、データ線Ｋ1〜Ｋnそれぞれに接続し、制御手段６からの駆動パルスによりパッシブマトリクスを介して有機ＥＬ素子に供給される電流の方向を切り替える。
【００３８】
有機ＥＬ素子１は、走査線とデータ線が直交する付近に配置され、陽極がデータ線Ｋ1〜Ｋnのいずれか１つに接続され、陰極が走査線Ｌ1〜Ｌnのいずれか１つに接続されている。
【００３９】
制御手段６は、走査線Ｌ1〜Ｌnのうち、選択した１つの走査線のスイッチ手段に駆動パルスを送る。
【００４０】
一方、制御手段６は、本体のＣＰＵ１００から送られた画像情報に基づいて、選択した走査線に接続された有機ＥＬ素子それぞれに対応するデータ線のスイッチ手段５に駆動パルスを送る。
【００４１】
電源２０、電源３０は、パッシブマトリクスを介して有機ＥＬ素子に電流を供給する電圧源または電流源である。また、電源２０と電源３０は、共通の電源でも良い。
【００４２】
次に、制御手段６の有機ＥＬディスプレイ装置Ａの具体的な駆動方法を以下に説明する。
【００４３】
図３は、有機ＥＬディスプレイ装置Ａの表示部Ｋの駆動回路である。
図３の実施の形態においては、表示部Ｋは説明を容易にするために有機ＥＬ素子を３×３マトリクス状に配置した規模とした。もちろん、本発明の有機ＥＬディスプレイ装置の表示部Ｋをこの規模に限定するものではない。
【００４４】
図において、有機ＥＬ素子はダイオード特性Ｄの記号で表し、容量特性Ｃの記号は省略する。
【００４５】
また、駆動パルスＳ１、Ｓ２は２値（以下、ハイとロー）のデジタル信号で、本体ＣＰＵ１００からの画像情報情報に基づいて制御手段６が作成する。
【００４６】
走査線Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3それぞれのスイッチ手段５は、駆動パルスＳ２がハイのとき電源３０側、駆動パルスがローのとき接地側に切り替わり、有機ＥＬ素子の陽極と電源３０を接続する。
【００４７】
データ線Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3各々のスイッチ手段５は、駆動パルスＳ１がハイで電源２０側、駆動パルスがローで接地側に切り替わり、有機ＥＬ素子の陰極と電源２０との接続が行われる。
【００４８】
ここで、走査線Ｌ1に接続する有機ＥＬ素子のうち、有機ＥＬ素子Ｄ１２を発光するときの輝度の制御方法を以下に説明する。
【００４９】
制御手段６は、順次走査により複数の走査線から走査線Ｌ1を選択する。選択した走査線Ｌ1のスイッチ手段５に駆動パルスＳ２を送信する。
【００５０】
一方、制御手段６は、画像情報に基づいて、有機ＥＬ素子Ｄ１２に接続するデータ線Ｋ2のスイッチ手段５に駆動パルスＳ１を送る。
【００５１】
制御手段６は、順次走査により選択されていない走査線Ｌ2、Ｌ3のスイッチ手段５は電源３０側に切り替える。また、走査線Ｌ1において、消灯させる有機ＥＬ素子Ｄ１１、Ｄ１３が接続するデータ線Ｋ1、Ｋ3のスイッチ手段５は接地側に切り替える。
【００５２】
順次走査において、駆動パルスＳ１、Ｓ２は極性が反転した相似の駆動パルスで、駆動パルスＳ１がハイ（駆動パルスＳ２がロー）のとき、データ線Ｋ1のスイッチ手段５が電源２０側に切り替えられるとともに、走査線Ｌ1のスイッチ手段５が接地側に切り替えられる。したがって、電源２０から有機ＥＬ素子Ｄ１２の陰極に順方向電流が供給されて発光する。
【００５３】
そして、駆動パルスＳ１がロー（駆動パルスＳ２がハイ）のとき、データ線Ｋ1のスイッチ手段５が接地側に切り替えられるとともに、走査線Ｌ１のスイッチ手段５が電源側に切り替えられる。したがって、電源３０から有機ＥＬ素子Ｄ１２の陽極に逆方向の電流が供給されて消灯し、発光時に蓄積された有機ＥＬ素子Ｄ１２の容量特性の電荷が放電される。
【００５４】
図４は、有機ＥＬ素子を駆動させる駆動パルスのタイミングチャートで、駆動パルスＳ１、駆動パルスＳ２、有機ＥＬ素子に流れる電流波形を示す。
【００５５】
順次走査による１つの走査線を走査する期間は、期間Ｃ１と期間Ｃ２に分かれている。
【００５６】
期間Ｃ１（発光時間）は、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に前記有機ＥＬ素子に供給するステップである。
【００５７】
期間Ｃ１では、駆動パルスＳ１、Ｓ２によるスイッチ手段５の切り替えにより、駆動パルスＳ１の立ち上がり（駆動パルスＳ２の立ち下がり）で有機ＥＬ素子には順方向電流に切り替わり、駆動パルスＳ１の立ち下がり（駆動パルスＳ２の立ち上がり）で有機ＥＬ素子には逆方向電流に切り替わる。
【００５８】
順方向電流と逆方向電流の切り替えは所定の周期Ｔで行われ、有機ＥＬ素子は順方向電流と逆方向電流が交互に供給されて点滅発光する。この点滅発光の回数により単位時間当たりの有機ＥＬ素子の輝度の制御が行われる。
【００５９】
期間Ｃ２（消灯時間）は、逆方向電流を前記有機ＥＬ素子に供給するステップである。
【００６０】
期間Ｃ２では、駆動パルスＳ１の立ち下がり（駆動パルスＳ２の立ち上がり）により有機ＥＬ素子に逆方向電流を一定時間供給して消灯させる。
【００６１】
すなわち、制御手段６はスイッチ手段５の切り替えにより、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に供給した後、逆方向電流を供給するように有機ＥＬ素子の発光を制御する。
【００６２】
なお図においては、説明のため期間Ｃ１の全期間で点滅発光させているが、輝度が低いときは、期間Ｃ１においても、所定周期で有機ＥＬ素子を点滅発光させた後、逆方向電流を供給して前記有機ＥＬ素子を消灯させる。
【００６３】
また、期間Ｃ１における駆動パルスＳ１の周期Ｔのデューティ比、すなわち所定周期における順方向電流の供給時間の割合は、７０％以上とすると発光で充電された電荷に対する効率の良い放電が行われる。
【００６４】
さらに、Ｃ１とＣ２の走査期間における期間Ｃ１の割合を８０％以上にすると電荷に対するより良い効率の放電が行える。
【００６５】
図５は、図３と異なる実施の形態の有機ＥＬディスプレイ装置の駆動回路である。
【００６６】
図５の実施の形態においては、図３のデータ線のスイッチ手段５をトランジスタＴｒ１とＴｒ２、走査線のスイッチ手段５をトランジスタＴｒ３とＴｒ４に置き換えている。
【００６７】
反転手段５０は、駆動パルスＳ１を極性反転させた駆動パルスを作成する。
なお図３と同じ機能を有するものは、同じ参照番号を付して説明は省略する。
【００６８】
駆動パルスＳ１がハイのとき、Ｔｒ１はオン、Ｔｒ２がオフしてデータ線Ｋ2は電源２０側に接続するとともに、トランジスタＴｒ３オン、Ｔｒ４がオフして走査線Ｌ1は接地側に接続する。このため、有機ＥＬ素子Ｄ１２に順方向電流が供給される。
【００６９】
駆動パルスＳ１がローのとき、Ｔｒ１はオフ、Ｔｒ２がオンしてデータ線Ｋ2は接地側に接続するとともに、トランジスタＴｒ３オフ、Ｔｒ４がオンして走査線Ｌ1は電源３０側に接続する。このため、有機ＥＬ素子Ｄ１２に逆方向電流が供給される
スイッチ手段５としてをトランジスタを用いることにより、より短い周期の駆動パルスで駆動させる大画面の有機ディスプレイ装置の駆動にも対応できる。
【００７０】
また、トランジスタは、バイポーラやユニポーラどちらでも良く、有機材料からなるトランジスタであれば製造コスト的に有利である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬディスプレイ装置とその駆動方法によれば、パルス数駆動における有機ＥＬ素子の適切なリフレッシュが行われ、チラツキの少ない有機ＥＬディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬディスプレイ装置の一例である携帯電話の模式図である。
【図２】有機ＥＬディスプレイ装置の画像情報を表示する表示部のブロック図である。
【図３】有機ＥＬディスプレイ装置の表示部の駆動回路である。
【図４】有機ＥＬ素子を駆動させる駆動パルスのタイミングチャートを示す図である。
【図５】図３と異なる実施の形態の有機ＥＬディスプレイ装置の駆動回路である。
【図６】有機ＥＬ素子の模式図である。
【図７】有機ＥＬ素子の駆動波形の模式図である。
【図８】有機ＥＬ素子を電気的な等価回路として表す図である。
【図９】リフレッシュを行う有機ＥＬ素子の駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
１ 有機ＥＬ素子
５ スイッチ手段
６ 制御手段
１０ 陽極
１１ 有機層
１２ 陰極
１３ ガラス基板
２０、３０ 電源
４０ リフレッシュスイッチ
５０ 反転手段
１００ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ装置及びその駆動方法に関し、詳しくはパルス数駆動における有機ＥＬ素子のリフレッシュ法の改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自発光素子として、素子を流れる電流により発光する有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ素子）が知られており、有機ＥＬ素子を複数個マトリクス状に並べて画像情報を表示するテレビや携帯電話等の有機ＥＬディスプレイ装置に利用されている。
【０００３】
図６は、有機ＥＬ素子の模式図である。
有機ＥＬ素子１は、酸化インジウム等の透明導電材料からなる陽極１０（透明電極）、薄膜の有機化合物の単層または複数層で形成された有機層１１、アルミニウム等の金属材料からなる陰極１２（金属電極）を有し、ガラス基板１３上に形成される。
【０００４】
有機ＥＬ素子１の透明電極１０、金属電極１２と電源２０とを接続し、スイッチ手段５をオンして電源２０から有機ＥＬ素子１に電流を供給する。供給された電流が、有機ＥＬ素子１の陽極から陰極の方向に電流が流れる順方向電流のとき、有機ＥＬ素子１は供給された電流量に応じて有機層１１が発光する。有機層１１の発光は、透明電極１０、ガラス基板１３を通して確認される。
【０００５】
有機ＥＬ素子１の陽極は、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕなどの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。この陽極より発光した光を取り出す場合には、陽極の透過率を１０％より大きくする。
【０００６】
有機ＥＬ素子１の陰極は、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。
【０００７】
そして、電流が供給されて発光したとき電位が高い方が陽極、電位が低い方が陰極となる。また、発光した光を陰極のほうから取り出すときは陰極の透過率を大きくする。
【０００８】
このような有機ＥＬ素子１を複数配置した有機ＥＬディスプレイ装置は、複数の走査線毎に有機ＥＬ素子を接続し、順次走査により１つの走査線の有機ＥＬ素子を選択し、画像情報に応じて選択した有機ＥＬ素子に電流を供給して発光をさせて、ドットイメージによって画像を表示する。
【０００９】
また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）によるカラー画像を表示するときは、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれで発光する有機ＥＬ素子を１画素として、順次走査により選択した画素に電流を供給して画像を表示する。
【００１０】
次に、有機ＥＬディスプレイ装置における有機ＥＬ素子の輝度（階調）の制御方法を以下に説明する。
【００１１】
有機ＥＬ素子は電流駆動素子であるため、駆動電圧や駆動電流の大きさにより発光強度を変えて輝度の制御を行うことができる。しかし、有機ＥＬディスプレイ装置では、複数の有機ＥＬ素子の低輝度の特性が高輝度に比べてバラツキが大きい。このため、駆動電圧や駆動電流による輝度の制御は、特に低輝度の画像情報を表示するときにチラツキが生じ易くなり画質が低下する。
【００１２】
そこで、上記の問題を解決する手段の１つに、一定の駆動電圧や駆動電流により、単位時間あたりの発光時間を変化させて輝度の制御を行う方法がある。単位時間あたりの発光時間の制御方法として、パルス幅駆動とパルス数駆動の２つがある。
【００１３】
図７は、有機ＥＬ素子の駆動波形の模式図で、（Ａ）はパルス幅駆動、（Ｂ）はパルス数駆動である。
【００１４】
パルス幅駆動は、パルスの幅の時間ｓだけ一定の駆動電圧または駆動電流を有機ＥＬ素子に供給する輝度制御の方法である。
【００１５】
パルス数駆動は、一定の時間ｔのパルスの数だけ有機ＥＬ素子に駆動電圧または駆動電流を供給する輝度制御の方法である。
【００１６】
ここで、特にパルス幅駆動において、高輝度にするときはパルス幅を拡げて一定の駆動電圧または駆動電流を長時間供給する。しかしながら、有機ＥＬ素子は図８に示すように、容量特性Ｃとダイオード特性Ｄとの並列回路の電気的な等価回路として表すことができ、順方向電流が長時間供給されると容量特性Ｃに分極が発生し易くなり、発光輝度の低下や寿命が短くなることが知られている。
【００１７】
また、有機ＥＬディスプレイ装置の順次走査において、長時間発光した有機ＥＬ素子と発光していない有機ＥＬ素子では、発光した有機ＥＬ素子は容量特性Ｃに電荷が十分に蓄積されており、発光していない有機ＥＬ素子は電荷が蓄積されていない。このため、次の順次走査で上述した２つの有機ＥＬ素子を同時に発光させると、容量特性Ｃに電荷が蓄積されていない有機ＥＬ素子は充電時間を必要とする。このため、２つの有機ＥＬ素子の発光の立ち上がりが揃わず画質が低下する。
【００１８】
したがって、従来のパルス幅駆動では、有機ＥＬ素子のリフレッシュを順次走査毎に行っている。
【００１９】
図９は、リフレッシュを行う有機ＥＬ素子の駆動回路である。
図６と同様にスイッチ手段５がオンすると、電源２０から有機ＥＬ素子１に順方向電流が供給されて有機ＥＬ素子１が発光する。パルス幅駆動によりスイッチ手段５のオン時間により有機ＥＬ素子の輝度が制御される。発光が終了し、スイッチ手段５がオフすると電源２０から供給された電流が遮断されて消灯する。
【００２０】
これにより発光時の電流方向と逆方向の電流が有機ＥＬ素子１に供給される。この逆方向電流により、有機ＥＬ素子１の容量特性Ｃに蓄積された電荷が放電される。電荷の放電量は、発光した時間に応じてリフレッシュスイッチ４０のオン時間により制御される。
【００２１】
パルス数駆動においては、時間幅ｔによるパルス数で有機ＥＬ素子の輝度が制御されるため、パルス幅駆動に比較して有機ＥＬ素子の分極の発生がしにくい。
【００２２】
更に、階調数や順次走査する走査線の数が増すと、パルス数駆動の時間幅ｔが狭くなるため、リフレッシュのタイミングの制御が困難になる。このため、パルス数駆動において、有機ＥＬ素子の順方向電流の供給時間に対する正確なリフレッシュは行われていなかった。
【００２３】
また、パルス数駆動の時間幅ｔは、有機ＥＬ素子の数（画素数）、順次走査時間、階調数等に応じて、表示する画像にチラツキが生じない程度に決められている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機ＥＬディスプレイ装置は更なる高輝度化が望まれており、高輝度化に伴う駆動電圧や駆動電流の増加によって、パルス数駆動においても有機ＥＬ素子の分極化や発光の立ち上がりの不揃いが問題となる。
【００２５】
ところで、有機ＥＬディスプレイ装置の有機ＥＬ素子の配線手段として、有機ＥＬ素子それぞれに駆動電圧値または駆動電流値を保持するコンデンサ等の保持機構を備え、順次走査の駆動パルスが通過しても発光が維持されるアクティブマトリクスと、保持機構がなく順次走査の駆動パルスが加えられたときに発光するパッシブマトリクスとがある。
【００２６】
パッシブマトリクスは、構造が単純なため携帯電話等の小型の有機ディスプレイ装置においてコスト的に優位であるが、保持機構が無いため、アクティブマトリクスに比べ有機ＥＬ素子の発光時間が短くなる。このため、パッシブマトリクスのパルス数駆動において、駆動電圧や駆動電流の増加による高輝度化の要望が特に高い。
【００２７】
本発明は、上記課題を鑑みて、パルス数駆動における有機ＥＬ素子の適切なリフレッシュを行う有機ＥＬディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、
１） １つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置であって、複数のデータ線と複数の走査線のそれぞれが直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、電源からの電流を前記有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段と、前記複数のデータ線と前記複数の走査線それぞれに接続して、前記有機ＥＬ素子に供給する電流の方向を切り替えるスイッチ手段と、前記スイッチ手段の切り替えにより、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に供給した後、逆方向電流を供給するように前記有機ＥＬ素子の発光を制御する制御手段と、を有する有機ＥＬディスプレイ装置、
２） １）の前記所定周期の順方向電流の供給時間の割合が７０％以上であること、
３） １）又は２）の前記スイッチ手段はデータ線と走査線に接続するそれぞれ２つのトランジスタからなること、
４） 電源からの電流を有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段の複数のデータ線と複数の走査線が直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、１つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により前記有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法において、所定周期で前記有機ＥＬ素子に順方向の電流と逆方向の電流を交互に印加することにより前記所定周期で前記有機ＥＬ素子を点滅発光させた後、逆方向電流を供給して前記有機ＥＬ素子を消灯させる有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法、
５） 電源からの電流を有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段の複数のデータ線と複数の走査線が直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、１つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により前記有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法において、１つの走査線の走査期間で、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に前記有機ＥＬ素子に供給するステップと、逆方向電流を前記有機ＥＬ素子に供給するステップと、を有する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法、
６） ５）の前記所定周期の順方向電流の供給時間の割合が７０％以上であること、により達成される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態の一例を以下、図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１は、複数の有機ＥＬ素子の発光により画像を表示する有機ＥＬディスプレイ装置の一例である携帯電話の模式図である。
【００３１】
携帯電話である有機ＥＬディスプレイ装置Ａは、複数の有機ＥＬ素子を並べて、画像情報を表示する表示部Ｋ、表示部Ｋの有機ＥＬ素子や各部に電流を供給する不図示の電源、不図示の電話通信機能を備えた通信部、装置全体の制御を行うＣＰＵ（中央演算プロセッサ）等を有する。
【００３２】
本発明の有機ＥＬディスプレイ装置は、携帯電話に限らず、ラップトップコンピュータ、テレビ、デジタルカメラ、カーナビ等、画像情報を視覚的に表示する装置である。
【００３３】
図２は、有機ＥＬディスプレイ装置Ａの画像情報を表示する表示部Ｋのブロック図である。
【００３４】
表示部Ｋは、複数の有機ＥＬ素子１、配線手段Ｂ、複数のスイッチ手段５、制御手段６等を有する。
【００３５】
配線手段Ｂは、走査線Ｌ1〜Ｌnとデータ線Ｋ1〜Ｋnを有し、走査線とデータ線それぞれが直交するようにマトリクス状に配線され、電源２０、電源３０からの電流を有機ＥＬ素子へ供給する。
【００３６】
本実施の形態の配線手段は、駆動電圧値あるいは駆動電流値が比較的大きくなる保持機構を持たないパッシブマトリクスであるが、保持機構を持つアクティブマトリクスでも良い。
【００３７】
スイッチ手段５は、走査線Ｌ1〜Ｌn、データ線Ｋ1〜Ｋnそれぞれに接続し、制御手段６からの駆動パルスによりパッシブマトリクスを介して有機ＥＬ素子に供給される電流の方向を切り替える。
【００３８】
有機ＥＬ素子１は、走査線とデータ線が直交する付近に配置され、陽極がデータ線Ｋ1〜Ｋnのいずれか１つに接続され、陰極が走査線Ｌ1〜Ｌnのいずれか１つに接続されている。
【００３９】
制御手段６は、走査線Ｌ1〜Ｌnのうち、選択した１つの走査線のスイッチ手段に駆動パルスを送る。
【００４０】
一方、制御手段６は、本体のＣＰＵ１００から送られた画像情報に基づいて、選択した走査線に接続された有機ＥＬ素子それぞれに対応するデータ線のスイッチ手段５に駆動パルスを送る。
【００４１】
電源２０、電源３０は、パッシブマトリクスを介して有機ＥＬ素子に電流を供給する電圧源または電流源である。また、電源２０と電源３０は、共通の電源でも良い。
【００４２】
次に、制御手段６の有機ＥＬディスプレイ装置Ａの具体的な駆動方法を以下に説明する。
【００４３】
図３は、有機ＥＬディスプレイ装置Ａの表示部Ｋの駆動回路である。
図３の実施の形態においては、表示部Ｋは説明を容易にするために有機ＥＬ素子を３×３マトリクス状に配置した規模とした。もちろん、本発明の有機ＥＬディスプレイ装置の表示部Ｋをこの規模に限定するものではない。
【００４４】
図において、有機ＥＬ素子はダイオード特性Ｄの記号で表し、容量特性Ｃの記号は省略する。
【００４５】
また、駆動パルスＳ１、Ｓ２は２値（以下、ハイとロー）のデジタル信号で、本体ＣＰＵ１００からの画像情報情報に基づいて制御手段６が作成する。
【００４６】
走査線Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3それぞれのスイッチ手段５は、駆動パルスＳ２がハイのとき電源３０側、駆動パルスがローのとき接地側に切り替わり、有機ＥＬ素子の陽極と電源３０を接続する。
【００４７】
データ線Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3各々のスイッチ手段５は、駆動パルスＳ１がハイで電源２０側、駆動パルスがローで接地側に切り替わり、有機ＥＬ素子の陰極と電源２０との接続が行われる。
【００４８】
ここで、走査線Ｌ1に接続する有機ＥＬ素子のうち、有機ＥＬ素子Ｄ１２を発光するときの輝度の制御方法を以下に説明する。
【００４９】
制御手段６は、順次走査により複数の走査線から走査線Ｌ1を選択する。選択した走査線Ｌ1のスイッチ手段５に駆動パルスＳ２を送信する。
【００５０】
一方、制御手段６は、画像情報に基づいて、有機ＥＬ素子Ｄ１２に接続するデータ線Ｋ2のスイッチ手段５に駆動パルスＳ１を送る。
【００５１】
制御手段６は、順次走査により選択されていない走査線Ｌ2、Ｌ3のスイッチ手段５は電源３０側に切り替える。また、走査線Ｌ1において、消灯させる有機ＥＬ素子Ｄ１１、Ｄ１３が接続するデータ線Ｋ1、Ｋ3のスイッチ手段５は接地側に切り替える。
【００５２】
順次走査において、駆動パルスＳ１、Ｓ２は極性が反転した相似の駆動パルスで、駆動パルスＳ１がハイ（駆動パルスＳ２がロー）のとき、データ線Ｋ1のスイッチ手段５が電源２０側に切り替えられるとともに、走査線Ｌ1のスイッチ手段５が接地側に切り替えられる。したがって、電源２０から有機ＥＬ素子Ｄ１２の陰極に順方向電流が供給されて発光する。
【００５３】
そして、駆動パルスＳ１がロー（駆動パルスＳ２がハイ）のとき、データ線Ｋ1のスイッチ手段５が接地側に切り替えられるとともに、走査線Ｌ１のスイッチ手段５が電源側に切り替えられる。したがって、電源３０から有機ＥＬ素子Ｄ１２の陽極に逆方向の電流が供給されて消灯し、発光時に蓄積された有機ＥＬ素子Ｄ１２の容量特性の電荷が放電される。
【００５４】
図４は、有機ＥＬ素子を駆動させる駆動パルスのタイミングチャートで、駆動パルスＳ１、駆動パルスＳ２、有機ＥＬ素子に流れる電流波形を示す。
【００５５】
順次走査による１つの走査線を走査する期間は、期間Ｃ１と期間Ｃ２に分かれている。
【００５６】
期間Ｃ１（発光時間）は、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に前記有機ＥＬ素子に供給するステップである。
【００５７】
期間Ｃ１では、駆動パルスＳ１、Ｓ２によるスイッチ手段５の切り替えにより、駆動パルスＳ１の立ち上がり（駆動パルスＳ２の立ち下がり）で有機ＥＬ素子には順方向電流に切り替わり、駆動パルスＳ１の立ち下がり（駆動パルスＳ２の立ち上がり）で有機ＥＬ素子には逆方向電流に切り替わる。
【００５８】
順方向電流と逆方向電流の切り替えは所定の周期Ｔで行われ、有機ＥＬ素子は順方向電流と逆方向電流が交互に供給されて点滅発光する。この点滅発光の回数により単位時間当たりの有機ＥＬ素子の輝度の制御が行われる。
【００５９】
期間Ｃ２（消灯時間）は、逆方向電流を前記有機ＥＬ素子に供給するステップである。
【００６０】
期間Ｃ２では、駆動パルスＳ１の立ち下がり（駆動パルスＳ２の立ち上がり）により有機ＥＬ素子に逆方向電流を一定時間供給して消灯させる。
【００６１】
すなわち、制御手段６はスイッチ手段５の切り替えにより、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に供給した後、逆方向電流を供給するように有機ＥＬ素子の発光を制御する。
【００６２】
なお図においては、説明のため期間Ｃ１の全期間で点滅発光させているが、輝度が低いときは、期間Ｃ１においても、所定周期で有機ＥＬ素子を点滅発光させた後、逆方向電流を供給して前記有機ＥＬ素子を消灯させる。
【００６３】
また、期間Ｃ１における駆動パルスＳ１の周期Ｔのデューティ比、すなわち所定周期における順方向電流の供給時間の割合は、７０％以上とすると発光で充電された電荷に対する効率の良い放電が行われる。
【００６４】
さらに、Ｃ１とＣ２の走査期間における期間Ｃ１の割合を８０％以上にすると電荷に対するより良い効率の放電が行える。
【００６５】
図５は、図３と異なる実施の形態の有機ＥＬディスプレイ装置の駆動回路である。
【００６６】
図５の実施の形態においては、図３のデータ線のスイッチ手段５をトランジスタＴｒ１とＴｒ２、走査線のスイッチ手段５をトランジスタＴｒ３とＴｒ４に置き換えている。
【００６７】
反転手段５０は、駆動パルスＳ１を極性反転させた駆動パルスを作成する。
なお図３と同じ機能を有するものは、同じ参照番号を付して説明は省略する。
【００６８】
駆動パルスＳ１がハイのとき、Ｔｒ１はオン、Ｔｒ２がオフしてデータ線Ｋ2は電源２０側に接続するとともに、トランジスタＴｒ３オン、Ｔｒ４がオフして走査線Ｌ1は接地側に接続する。このため、有機ＥＬ素子Ｄ１２に順方向電流が供給される。
【００６９】
駆動パルスＳ１がローのとき、Ｔｒ１はオフ、Ｔｒ２がオンしてデータ線Ｋ2は接地側に接続するとともに、トランジスタＴｒ３オフ、Ｔｒ４がオンして走査線Ｌ1は電源３０側に接続する。このため、有機ＥＬ素子Ｄ１２に逆方向電流が供給される
スイッチ手段５としてをトランジスタを用いることにより、より短い周期の駆動パルスで駆動させる大画面の有機ディスプレイ装置の駆動にも対応できる。
【００７０】
また、トランジスタは、バイポーラやユニポーラどちらでも良く、有機材料からなるトランジスタであれば製造コスト的に有利である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬディスプレイ装置とその駆動方法によれば、パルス数駆動における有機ＥＬ素子の適切なリフレッシュが行われ、チラツキの少ない有機ＥＬディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬディスプレイ装置の一例である携帯電話の模式図である。
【図２】有機ＥＬディスプレイ装置の画像情報を表示する表示部のブロック図である。
【図３】有機ＥＬディスプレイ装置の表示部の駆動回路である。
【図４】有機ＥＬ素子を駆動させる駆動パルスのタイミングチャートを示す図である。
【図５】図３と異なる実施の形態の有機ＥＬディスプレイ装置の駆動回路である。
【図６】有機ＥＬ素子の模式図である。
【図７】有機ＥＬ素子の駆動波形の模式図である。
【図８】有機ＥＬ素子を電気的な等価回路として表す図である。
【図９】リフレッシュを行う有機ＥＬ素子の駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
１ 有機ＥＬ素子
５ スイッチ手段
６ 制御手段
１０ 陽極
１１ 有機層
１２ 陰極
１３ ガラス基板
２０、３０ 電源
４０ リフレッシュスイッチ
５０ 反転手段
１００ ＣＰＵ
Claims (6)
- １つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置であって、複数のデータ線と複数の走査線のそれぞれが直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、電源からの電流を前記有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段と、前記複数のデータ線と前記複数の走査線それぞれに接続して、前記有機ＥＬ素子に供給する電流の方向を切り替えるスイッチ手段と、前記スイッチ手段の切り替えにより、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に供給した後、逆方向電流を供給するように前記有機ＥＬ素子の発光を制御する制御手段と、を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。
- 前記所定周期の順方向電流の供給時間の割合が７０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
- 前記スイッチ手段はデータ線と走査線に接続するそれぞれ２つのトランジスタからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
- 電源からの電流を有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段の複数のデータ線と複数の走査線が直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、１つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により前記有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法において、所定周期で前記有機ＥＬ素子に順方向の電流と逆方向の電流を交互に印加することにより前記所定周期で前記有機ＥＬ素子を点滅発光させた後、逆方向電流を供給して前記有機ＥＬ素子を消灯させることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法。
- 電源からの電流を有機ＥＬ素子へ供給するパッシブマトリクスである配線手段の複数のデータ線と複数の走査線が直交するように配線され、該有機ＥＬ素子は陽極が該データ線に、陰極が該走査線に接続するものであり、１つの走査線を走査する期間当たりの発光回数により前記有機ＥＬ素子の輝度を制御する有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法において、１つの走査線の走査期間で、順方向電流と逆方向電流を所定周期で交互に前記有機ＥＬ素子に供給するステップと、逆方向電流を前記有機ＥＬ素子に供給するステップと、を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法。
- 前記所定周期の順方向電流の供給時間の割合が７０％以上であることを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬディスプレイ装置の駆動方法。
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