JPH118064A - 有機el駆動回路 - Google Patents
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Abstract
Lの特性に最適な駆動電流及びタイミング条件を供給す
ることのできる有機EL駆動回路を提供する。 【解決手段】 定電圧源6で発生した順バイアス電圧V
1と、定電圧源7で発生した逆バイアス電圧V2とを、
制御回路11からの制御信号に基づいてスイッチ回路8
で規則的にスイッチングし、定電流による方形波を発振
させて有機EL5を駆動する。
Description
いられる発光素子の駆動回路に関し、特に有機EL(El
ectro Luminescence)等のような発光が定電流によって
制御される電流制御型発光素子の駆動回路に関するもの
である。
子として、発光層に無機材料を使用した無機ELディス
プレイが実用化されている。しかし、駆動電圧が100
〜200Vと高く、またそのための駆動回路の形成が高
コストであるために価格が高く、医療機器用など特定の
アプリケーションのみに用途が限られていた。
はない、いくつかの特徴を有する有機化合物を発光層に
使用したELディスプレイ(有機EL)の研究、開発が
近年さかんに行われているが、有機EL素子を常に一定
の電流値で駆動させることが難しく、わずかな電流変動
等の影響で発光効率の低下や素子の破壊を引き起こす要
因となっていた。これは、有機EL素子自体の分子構造
に不均一性が生じやすく、このわずかな不均一で電界集
中が起こるためであり、そのような不安定な供給電流で
駆動させ続けると、有機EL素子の発光寿命も短くなる
という欠点がある。
動波形の与え方により、EL発光寿命が延ばせることが
知られている。これは、定電流による駆動や逆バイアス
の印加といった方法である。
は、一般的に図2に示すようなものが知られている。こ
のような駆動波形を実現するには、正極側への順バイア
ス、負極側への逆バイアス、そしてゼロバイアスという
ような波形を周期的に繰り返して印加させることが必要
となる。このため、電源側としては、正負両極性を持っ
た定電流源を使用し、これらを周期的にスイッチングす
るで実現することが最も簡単な方法であるが、有機EL
の電気的特性はダイオードと似通った性質を持ち、正負
両極性を持った交流で駆動させた場合、負極側にはほと
んど電流は流れない。したがって、定電流源で正負両極
を駆動させるとなると負極側に大量の電流が流れてしま
い、飽和状態となる。このため、駆動方法としては、図
12に示したように正極側への印加となる順バイアスは
定電流源1で、一方、負極側への印加となる逆バイアス
は定電圧源2で、それぞれ発生させた信号源をスイッチ
回路3に入力し、タイミング発生回路4からのスイッチ
ング信号で図2に示した理想波形に近づけるように制御
して、有機EL5を駆動させることとなる。
12に示した方法では、順バイアス用の定電流源1と逆
バイアス用の定電圧源2をタイミング発生回路4からの
信号により、切り換えて駆動させなければならないた
め、切り換え時における電源側の変動が大きい。特に、
定電流源による駆動の場合は、定電圧源を用いた場合よ
り、接続する負荷側の容量によって電源側の電流の変動
が大きく、有機ELを駆動する波形にひずみが生じる。
一般的に、定電流源の電流フィードバックのゲインが高
い場合、図13(A)のようにオーバーシュート波形が
見られ、逆に電流フィードバックのゲインが低い場合は
図13(B)のように波形がなまって方形波からくずれ
ることとなる。このようなオーバーシュートは、有機E
Lに過剰な負荷を与えるため発光寿命を短くするための
要因となり、波形のなまりは、発光効率の低下を引き起
こす要因となる。また、電流オフから電流オンの状態に
変化するときに追従しにくいため、順次、基本周期から
のずれが発生し、理想の方形波からくずれてしまい、安
定した電流を有機ELに供給できなくなる。
ともに電源変動の少ない定電圧源を使用し、動作条件を
設定した制御回路を介して順バイアス、逆バイアスをス
イッチングし、使用する有機ELの特性に最適な駆動電
流及びタイミング条件を供給すると同時に、有機ELの
発光寿命を延ばすための有機EL駆動回路を提供するも
のである。
に、本発明の請求項1に係る有機EL駆動回路は、定電
圧源で発生した順バイアス電圧と、逆バイアス電圧とを
一定周期に基づいて規則的にスイッチングすることで、
定電流による方形波発振を行うことを特徴とする。
動回路は、上記定電圧源の出力段と負荷側の有機ELと
の間に電流検出回路を設け、その両端の電流値の誤差分
と初期設定された電流値とを一定周期ごとに検出し、そ
の検出値をフィードバック制御することで常に一定の条
件で駆動させることを特徴とする。
係る有機EL駆動回路の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明に係る有機EL駆動回路の基本構成を示し
たものである。
示したように、順バイアス定電圧源6、逆バイアス定電
圧源7の2系統の電源回路で構成された電源部と、順バ
イアス、逆バイアスをスイッチングするスイッチ回路8
と、有機EL5に供給する電流値を測定する電流検出回
路9と、駆動させる有機EL5の特性に応じて最適な電
流値、電圧値、方形波周期等を設定するための動作条件
設定回路10と、前記電流検出回路9及び動作条件設定
回路10からの信号を受けて順バイアス定電圧源6、逆
バイアス定電圧源7、スイッチ回路8を制御するための
制御回路11とから構成される。
源7からの電圧信号がスイッチ回路8にそれぞれ入力さ
れ、電流検出回路9を介して有機EL5に供給される。
このとき、前記有機EL5側に供給された電流値は電流
検出回路9で測定され、制御回路11に入力され、動作
条件設定回路10で設定された動作条件値と比較し、新
たな電圧値及びスイッチング周期設定を行い、順バイア
ス定電圧源6、逆バイアス定電圧源7、スイッチ回路8
に制御信号を送る。このように、1周期ごとに直前の電
流値を比較することで常に適正な電流値、波形で有機E
L5を駆動することが可能となる。
各ブロックの内容を詳細ブロック図や回路素子のレベル
で示したものであり、マイクロコンピュータ制御方式を
採用した第1実施例のものである。以下、図3及び図4
に基づいて説明する。
DAコンバータ12、14とアンプ13、15とから構
成され、順バイアス用、逆バイアス用の2系統を有す
る。DAコンバータ12は、制御回路11から送られて
きた順バイアス設定電圧のディジタル値をアナログの正
電圧値に変換し、アンプ13に供給する。一方、DAコ
ンバータ14は、制御回路11から送られてきた逆バイ
アス設定電圧のディジタル値をアナログの負電圧値に変
換し、アンプ15に供給する。
イッチング信号に対して、順バイアス、逆バイアス、ゼ
ロバイアスの3状態を、設定された一定の周期のもとに
電気的に交互にスイッチングする回路である。構成は、
4個のスイッチ(SW1,SW2,SW3,SW4)
と、入力側に4端子、出力側に2端子、また、制御信号
用の入力端子が設けられている。前記スイッチのうち、
SW2とSW3の入力側はともに接地され、0Vの基準
電圧とし、SW1の入力側には、アンプ13からの順バ
イアス電圧、SW4の入力側には、アンプ15からの逆
バイアス電圧が入力される。そして、制御回路11から
の制御信号で、図5に示した状態S0からS3を交互に
切り換えて出力する。
れている電流値を逐次測定するための回路である。その
回路は、主として、電流検出用の抵抗16とコンパレー
タ17とADコンバータ18とから構成されており、前
記電流検出抵抗16の一端は順バイアス供給側に、他の
一端は駆動させる有機EL5側に接続される。そして、
前記電流検出抵抗16の両端から出力された2本の信号
線は、コンパレータ17に入力され、両信号線の電流値
の差が検出された後、ADコンバータ18を介してディ
ジタル量として制御回路11内のRAM19に記憶され
る。
必要な動作条件である周波数、電流、電圧等を初期設定
する回路である。特に、順バイアス定電圧源6に対して
は、有機EL5の素子が壊れない十分に小さい初期電圧
を設定する。そして、その構成は、入出力ポートとメモ
リ部からなり、入出力ポートを介して、前記初期設定値
を入力し、メモリ部に記憶される。そして、その記憶さ
れた内容は電源投入と同時に制御回路11のRAM19
に読み込まれる。
9,ROM21,タイマ/カウンタ22、パラレルI/
Oポート23とから構成され、電流検出回路9からは検
出電流値を、動作条件設定回路10からは各種の初期設
定値を受けて、次の駆動周期までに補正された動作条件
を、定電圧源6に対しては電圧値を、また、スイッチ回
路8に対しては順バイアス(S1)、逆バイアス(S
2)、ゼロバイアス(S3)の3状態を交互に切り換え
るスイッチング信号と、前記S1,S2,S3の3状態
の繰り返し周期のデータを送る。前記順バイアス(S
1)、逆バイアス(S2)、ゼロバイアス(S3)のデ
ューティ比及び1周期のタイミングは、動作条件設定回
路10に初期設定された情報をタイマ/カウンタ22に
設定することにより行う。また、電圧値、電流値、方形
波パルスのデューティ比等はROM21にあらかじめ設
定しておくこともできる。
づいて説明する。まず、初期設定として順バイアス定電
圧源に初期電圧をセットし、前記初期電圧と同等で極性
が反対の電圧を逆バイアス定電圧源にセットする(P
1)。前記初期電圧は、駆動する有機EL素子が破壊し
ないよう十分に小さな値とするが、駆動する有機ELの
初期電圧電流特性が分かっている場合はそれに対応する
電圧値を与える。一般的には、5〜20V程度の電圧値
となる。ここまでの状態は図7に示したS0に相当す
る。
制御回路11はスイッチ回路8に対して出力を順バイア
スとなる状態S1に切り換える制御信号を送る(P
2)。前記制御回路11からの制御信号で選択され、ス
イッチ回路8から出力された信号が立ち上がり所定の電
圧値に達して、安定状態になるまでの時間(ts)を待
って(P3)、電流検出回路9により出力電流値を測定
し、電流情報を読み出す(P4)。この電流情報は、制
御回路内に一時記憶される。次に、設定されたt1時間
のパルス幅分の時間を制御回路11内のタイマ/カウン
タ22でカウントし(P5)、t1時間分のカウントが
終了した後、今度は、制御回路11からスイッチ回路8
に対して出力を逆バイアスとなる状態S2に切り換える
制御信号を送る(P6)。ここでまた、設定された逆バ
イアスパルス幅分の時間t2をタイマ/カウンタ22に
よりカウントする(P7)。t2時間分のカウントが終
了した後、今度は、制御回路11からスイッチ回路8に
対して出力を状態3のゼロバイアスに切り換える(P
8)。このゼロバイアス状態S3の間、(P4)で測定
した電流値と初期設定された駆動電流値との誤差分によ
り、次の周期の順バイアス用電圧値を算出し、電圧変換
する(P9)。前記変換した電圧値を順バイアス定電圧
源に設定する(P10)。そして、状態S3のゼロバイ
アス状態が終了すると(P11)、スイッチ回路8のス
イッチを順バイアス定電圧源側6に切り換え、状態S2
に戻る。このような、プロセス(P2)から(P11)
までの操作を繰り返すことで、一定の連続した駆動波形
を発生させる。
記マイクロコンピュータ制御以外の方法で制御する回路
例について説明する。
コンピュータ構成による制御方式をアナログ回路で構成
した場合の回路例である。本実施例では簡単のため、逆
バイアス定電圧源24を出力電圧値固定とし、主として
順バイアス定電圧源25を制御する。電流検出回路9で
測定された順バイアス定電圧源25側の電流値は、まず
ホールドアンプ26により一時保持され、次に、負荷側
である有機EL側の電流値はホールドアンプ27に一時
保持される。そして、両ホールドアンプ26,27の誤
差分の電流値はフィルタ回路28を介して必要な電圧値
を順バイアス定電圧源25に設定する。また、タイミン
グ発生回路4には、補正したタイミング情報を送ること
で制御させるものである。
ず、ランダムロジックのみで構成した場合の回路例であ
る。電流検出回路9で測定された順バイアス定電圧源2
5側の電流値はまずADコンバータ18によりアナログ
値からディジタル値に変換し、第1番目のラッチ回路2
9で保持され、次の周期により電流が検出されると、前
の周期で保持されたラッチ回路29のデータがラッチ回
路30にシフトされ、新しく検出された電流値がラッチ
回路29に入力される。このとき、ラッチ回路29のデ
ータとラッチ回路30のデータの誤差量が、デコード回
路31により解読される。続いてデコード回路31のデ
ータはDAコンバータ32を介して適正な電圧値として
順バイアス定電圧源25に設定される。同時に、前記ラ
ッチ回路29及びラッチ回路30のデータはタイミング
発生回路4に送られ、タイミング発生回路においては、
適正なタイミングに補正した上で、スイッチ回路8に送
られる。このように、逐次現在の電流値と1つ前の電流
値を2つのラッチ回路に保持し、比較することで供給電
圧値と周期を補正しながら駆動することができる。
3及び図4で示したマイクロコンピュータ制御方式ほど
精度は高くないものの回路構成が簡単になるという利点
がある。
計の表示パネル駆動に応用した例を図11に示す。本応
用例は、発振回路33、カウンタ回路34、デコーダ回
路35、EL駆動回路36、そして、有機ELパネル3
7とから構成される。まず、発振回路33により1Hz
のクロック信号を発生し、カウンタ回路34に与える。
カウンタ回路34は、60進カウンタの「秒カウンタ」
と「分カウンタ」、そして、12進カウンタの「時間カ
ウンタ」とから構成され、「時間カウンタ」と「分カウ
ンタ」の出力はデコーダ回路35により点灯するELセ
グメント38を選択し、本発明に係るEL駆動回路36
に送られる。EL駆動回路36からは、点灯指令が出た
ELセグメント38に対して所定の駆動波形を送り、発
光させる。このように、発振回路33からのクロック信
号に同期して時刻表示パターンに必要なELセグメント
38をさせることで時計を構成するものである。このよ
うなディジタル式の時計用表示パネルは、少ない消費電
力で常時EL発光させることが要求されるため、低電圧
駆動が可能で長寿命EL発光に対応した本発明に係る有
機EL駆動回路は最適な応用例の一つとなる。
EL駆動回路によれば、有機EL駆動源として与える順
バイアス、逆バイアスともに定電圧源を使用して、擬似
的にAC特性を持った定電流駆動を行うことで、電流変
動が少なく、安定した駆動波形が得られ、有機ELの発
光寿命が長くなるといった効果が得られる。
合に比べて回路構成が簡単で小型化やIC化しやすいと
いう利点がある。
が比較的容易となり、マイクロコンピュータによるディ
ジタル制御等が可能となる。
給する出力段の信号線を増設することで、本発明の有機
EL駆動回路は、複数のセグメントからなる有機ELデ
ィスプレイのマトリックス駆動を可能とするための拡張
が簡単に行える。
ある。
波形である。
る。
値との組み合わせ表である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 定電圧源を用いた有機ELの駆動回路に
おいて、 上記定電圧源で発生した順バイアス電圧と、逆バイアス
電圧とを一定周期に基づいて規則的にスイッチングする
ことで、定電流による方形波発振を行うことを特徴とす
る有機EL駆動回路。 - 【請求項2】 上記定電圧源の出力段と負荷側の有機E
Lとの間に電流検出回路を設け、その両端の電流値の誤
差分と初期設定された電流値とを一定周期ごとに検出
し、その検出値をフィードバック制御することで常に一
定の条件で駆動させることを特徴とする有機EL駆動回
路。
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