JP2004279792A

JP2004279792A - 電流制御回路装置及びｅｌディスプレイ装置

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Publication number: JP2004279792A
Application number: JP2003071846A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Kuno; 朋宏久野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】電源回路のコストアップや大型化を抑制した上で、出力電圧レベルをより安定的に維持する電流制御回路装置、及びその電流制御装置を備えたＥＬディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】ＥＬディスプレイ装置１３のコントローラ１は、ＥＬディスプレイ３等の負荷による実際の消費電流値を画像表示用のデータに基づいて推定し、推定した消費電流値が基準電流値ＩＳよりも低い場合は、両者の差に応じた電流を電流消費回路７の電流制限抵抗及びトランジスタを介して回路グランドに流すように制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示を行うための動作用電源を供給する電源回路に接続され、消費電流に関する制御を行う電流制御回路装置、及びその電流制御回路装置を備えて構成されるＥＬディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１には、有機ＥＬ素子を画素として構成されるディスプレイを線順次走査方式によって駆動する場合に、次の走査に備えて、ＥＬ素子の陰極側に逆バイアス電圧を印加するリセット動作と、ＥＬ素子の陽極側より予め充電を行うプリセット動作とを行なうようにした技術が開示されている。
【０００３】
このような、画像表示行う際にリセット動作，プリセット動作を行なう構成では、ＥＬ素子に対する電荷の充放電が頻繁に行なわれるため、消費電流が比較的大きく変動する。そのような構成に対して動作用電源を供給する電源回路は、電源電圧を略一定に維持するように構成する必要がある。
【０００４】
例えば、スイッチング方式の電源回路では、出力電圧をフィードバックしてスイッチング周波数又はスイッチングパルスのデューティを変化させるように構成される。斯様な構成において、電源電圧を安定的に維持するためには、スイッチング周波数をより高く設定したり、出力電圧の変動を高速に判定可能な比較回路を備えたり、電源電圧の出力段に大容量のコンデンサを配置する等の対策を施している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２３２０７４号公報（図９〜図１２参照。）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような対策では、電源回路のコストアップや大型化が避けられない。また、出力電圧をフィードバックして制御を行う方式では、実際に負荷変動が生じた後に出力電圧の補正動作が開始されるため、若干のタイムラグが発生し、一時的に電圧が低下してしまう。
【０００７】
更に、電源回路が短絡保護機能や過電流保後機能を備えている場合には、電圧低下が比較的大きなレベルで発生すると、上記機能が作動して電圧の出力が停止してしまうこともある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源回路のコストアップや大型化を抑制した上で、出力電圧レベルをより安定的に維持することが可能な電流制御回路装置、及びその電流制御回路装置を備えて構成されるＥＬディスプレイ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電流制御回路装置によれば、制御手段は、負荷による実際の消費電流値を推定し、推定した消費電流値が基準電流値よりも低い場合は、両者の差に応じた電流を電流経路手段を介して回路グランドに流すように制御する。即ち、電源回路としての消費電流は概ね基準電流値以下に維持されるようになるので、電源回路の設計は、その基準電流値に合わせて行なえば良い。従って、電源回路側で高精度のフィードバック制御を行ったり、出力段に大容量のコンデンサを配置する必要がなくなり、電源回路をより低コストで構成することができる。或いは、電源回路をより小型化することが可能となる。
請求項２記載の電流制御回路装置によれば、基準電流値を複数段階に設定するので、消費電流の変動範囲がより広いものに適用することが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の電流制御回路装置によれば、制御手段は、画像表示用のデータに基づいて、各走査周期毎に消費電流値を推定する。即ち、画像表示用のデータを参照すれば、次の走査期間において表示される画像の状態、例えば、発光素子を何個発光させるかなどが判るので、消費電流値を高い精度で推定することができる。
【００１１】
請求項４記載の電流制御回路装置によれば、電流経路手段を、一端が電流制限抵抗を介して電源回路側に接続され、他端が回路グランド側に接続されるスイッチング素子で構成する。即ち、スイッチング素子を導通させれば、電源回路より出力される電流の一部を、電流制限抵抗を介して回路グランドに流すことができる。従って、電流制限抵抗の抵抗値を適宜設定することで、回路グランドに流す差電流量を容易に設定することができる。
【００１２】
請求項５記載の電流制御回路装置によれば、制御手段は、負荷によって実際に消費される電流値を推定し、その推定した消費電流値に基づいて、制御用のデジタルデータをＤ／Ａ変換器に出力する。Ｄ／Ａ変換器によって変換されたアナログデータは、バッファアンプを介してトランジスタのベース電位を設定する。即ち、トランジスタが回路グランドに流す電流量はそのベース電位に応じて制御される。従って、制御手段によって出力されるデジタルデータの階調に応じて、回路グランドに流す差電流量をより多段階に設定することができる。
【００１３】
請求項６記載のＥＬディスプレイ装置によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の電流制御回路装置を備えて、有機ＥＬ素子を画素として構成されるディスプレイによって画像表示を行う。即ち、有機ＥＬ素子は、直流電流駆動により発光するため、画像表示の態様に応じて消費電流が大きく変動する。従って、本発明の電流制御回路装置を有効に適用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明をＥＬディスプレイに適用した場合の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、ＥＬディスプレイ及びその駆動装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。コントローラ（制御手段）１は、外部より与えられる表示データ及び制御信号に基づいて駆動ドライバ２に駆動制御信号を与え、ＥＬディスプレイ３における画像表示を制御するようになっている。
【００１５】
尚、外部より与えられる表示データは、コントローラ１により一旦フレームメモリ４に書き込まれるようになっており、所定の表示タイミングでフレームメモリ４より読出しが行なわれ、駆動ドライバ２に駆動制御信号が出力される。
【００１６】
電源回路５は、商用交流電源６を昇圧した後整流及び平滑し、駆動ドライバ２に対してＥＬディスプレイ３の駆動用電源を供給するようになっている。ＥＬディスプレイ３は、例えば有機ＥＬ素子を画素としてドットマトリクス表示を行うように構成されている。従って、駆動ドライバ２は、実際は走査（ロウ）側とデータ（カラム）側との２つで構成されており、ＥＬディスプレイ３を線順次走査方式により単純マトリクス駆動するようになっている。
【００１７】
電流消費回路（電流経路手段）７は、電源回路５が駆動ドライバ２に対して駆動用電源を供給する電源線８に接続されている。そして、電流消費回路７は、コントローラ１によって制御され、後述するように、電源回路５の消費電流量を略一定とするように動作する構成である。
【００１８】
図２は、電流消費回路７の詳細な電気的構成を示すものである。ＮＰＮ型のトランジスタ（スイッチング素子）９のエミッタは、電流制限抵抗１０を介して電源線８に接続されており、コレクタは回路グランドに接続されている。そして、トランジスタ９のベースは、抵抗１１を介してコントローラ１の出力端子に接続されていると共に、抵抗１２を介して回路グランドに接続されている。尚、電流制限抵抗１０の抵抗値は、駆動装置の平均的な消費電流値ＩＤＭと、電源回路５について定められる基準電流値ＩＳとの差に応じて決定される。以上がＥＬディスプレイ装置１３を構成している。また、コントローラ１と電流消費回路７とは、電流制御回路装置１４を構成している。
【００１９】
次に、本実施例の作用について図３及び図４をも参照して説明する。図３は、コントローラ１が主に消費電流制御について行なう処理内容を示すフローチャートである。コントローラ１は、１ラインの表示データをフレームメモリ４から読み出すと（ステップＳ１）、その表示データにおける発光画素の数ｎを判定する（ステップＳ２）。続いて、その発光画素数ｎがしきい値Ｎｔｈ未満か否かを判断する（ステップＳ３）。
【００２０】
即ち、ＥＬディスプレイの画素である有機ＥＬ素子は電流駆動型の発光素子であるから、発光画素数ｎに基いて電源回路５の消費電流を凡そ推定することができる（ＥＬ素子の駆動電流ＩＤに発光画素数ｎを乗じたものが凡その消費電流値となる）。そして、しきい値Ｎｔｈは、電源回路５の消費電流を平準化するために定める基準電流値に応じた発光画素数である。
【００２１】
そして、コントローラ１は、ステップＳ３において発光画素数ｎがしきい値Ｎｔｈ未満であれば（「ＹＥＳ」）、電流消費回路７のトランジスタ９をＯＮさせる（ステップＳ４）。すると、電源線８に流れている電源回路５の出力電流の一部は、抵抗１０の抵抗値に応じた値でトランジスタ９を介して回路グランドに流れる。
【００２２】
一方、ステップＳ３において発光画素数ｎがしきい値Ｎｔｈ以上の場合（「ＮＯ」）、コントローラ１は、電流消費回路７のトランジスタ９をＯＦＦさせる（ステップＳ５）。すると、トランジスタ９を介して回路グランドに流れる電流成分はゼロになる。ステップＳ４又はＳ５の実行後は、駆動ドライバ２に対し駆動制御信号を出力してＥＬディスプレイ２に画像を表示させ（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻る。
【００２３】
図４には、ＥＬディスプレイ装置１３の消費電流変化の一例を示す。ＥＬディスプレイ３の画像表示態様に応じてＥＬディスプレイ装置１３の実際の消費電流ＩＬが変動する場合に、基準電流値ＩＳを、（Ｎｔｈ×ＩＤ）として設定する。そして、基準電流値ＩＳと駆動装置の平均的な消費電流値ＩＤＭとの差をＩＧ，電源回路５の出力電圧ＶＤとすると、抵抗１０の抵抗値Ｒは次式で設定する。
ＶＤ＝Ｒ／ＩＧ
即ち、電流消費回路７のトランジスタ９をオンすれば、電流ＩＧが回路グランドに流れる。
【００２４】
図４において、コントローラ１は、ＩＬ＜ＩＳであればトランジスタ９をオンして電流ＩＧを回路グランドに流す。従って、電源回路５の出力電流をＩＳ’とすれば、出力電流ＩＳ’は破線で示すように変化する。また、ＩＬ≧ＩＳであれば、トランジスタ９はオフとなって電流ＩＧは回路グランドに流れなくなり、出力電流ＩＳ’は基準電流値ＩＳを超えて流れる。
【００２５】
以上のように本実施例によれば、ＥＬディスプレイ装置１３のコントローラ１は、ＥＬディスプレイ３等の負荷による実際の消費電流値を推定し、推定した消費電流値が基準電流値ＩＳよりも低い場合は、両者の差に応じた電流を電流消費回路７の電流制限抵抗１０及びトランジスタ９を介して回路グランドに流すように制御する。即ち、電源回路５としての消費電流は概ね基準電流値ＩＳ以下に維持されるようになるので、電源回路５の設計は、その基準電流値ＩＳに合わせて行なえば良い。
【００２６】
従って、電源回路５側で高精度のフィードバック制御を行ったり、出力段に大容量のコンデンサを配置する必要がなくなり、電源回路５をより低コストで構成することができる。或いは、電源回路５をより小型化することが可能となる。また、電流制限抵抗１０の抵抗値Ｒを適宜設定することで、回路グランドに流す差電流量を容易に設定することができる。
【００２７】
更に、コントローラ１は、画像表示用のデータに基づいて各走査周期毎に消費電流値を推定する。即ち、表示データを参照すれば、次の走査期間においてＥＬ素子を何個発光させるかが判るので、消費電流値を高い精度で推定することができる。
【００２８】
加えて、本発明を、直流電流駆動で発光する有機ＥＬ素子を画素として構成されるＥＬディスプレイ３に適用した。即ち、ＥＬディスプレイ３は、画像表示の態様に応じて消費電流が大きく変動するので、本発明を有効に適用することができる。
【００２９】
（第２実施例）
図５乃至図７は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一部分を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図５は図２相当図であり、第１実施例における電流消費回路７と同様の構成を並列化することで、基準電流値を２つ持たせるようにしている。
【００３０】
即ち、電流消費回路（電流経路手段）２１を構成するＮＰＮ型のトランジスタ２２（スイッチング素子）のエミッタは、電流制限抵抗２３を介して電源線８に接続されており、コレクタは回路グランドに接続されている。そして、トランジスタ２２のベースは、抵抗２４を介してコントローラ１のもう１つの出力端子に接続されていると共に、抵抗２５を介して回路グランドに接続されている。
【００３１】
尚、電流制限抵抗２３の抵抗値は、電源回路５について定められるもう１つの基準電流値ＩＳ２と、第１実施例における基準電流値（ＩＳ→）ＩＳ１との差に応じて決定される。その他は第１実施例と同様であり、コントローラ１と電流消費回路２１とは、電流制御回路装置２６を構成している。
【００３２】
次に、第２実施例の作用について図６及び図７をも参照して説明する。図６に示すフローチャートにおいて、コントローラ１は、ステップＳ２を実行すると、発光画素数ｎがしきい値Ｎｔｈ２以上か否かを判断する（ステップＳ７）。ここでのしきい値Ｎｔｈ２は、第１実施例におけるしきい値Ｎｔｈをしきい値Ｎｔｈ１に置き換え、そのしきい値Ｎｔｈ１よりも大きい値に設定される。即ち、電源回路５の基準電流値（ＩＳ→）ＩＳ１に応じた発光画素数以上であり、基準電流値ＩＳ２（＞ＩＳ１）に応じた値である。
【００３３】
そして、コントローラ１は、ステップＳ７において発光画素数ｎがしきい値Ｎｔｈ２未満であれば（「ＮＯ」）、電流消費回路２１のトランジスタ２２（第２トランジスタ）をＯＮさせる（ステップＳ８）。すると、電源線８に流れている電源回路５の出力電流の一部は、抵抗２３の抵抗値に応じた値でトランジスタ２２を介して回路グランドに流れる。それから、ステップＳ３’に移行する。尚、図６のステップＳ３’，Ｓ５’は、「Ｎｔｈ」→「Ｎｔｈ１」、「トランジスタ」→「第１トランジスタ」に置き換えているが、実際に行なう処理は第１実施例のステップＳ３，Ｓ５と同様である。
【００３４】
そして、上記処理の流れから、ステップＳ３’においてコントローラ１が「ＹＥＳ」と判断すると、トランジスタ９（第１トランジスタ）をＯＮさせると共に、トランジスタ２２をＯＦＦさせる（ステップＳ１０）。この場合、第１実施例においてステップＳ４を実行した場合と同様の結果となる。
【００３５】
また、上記処理の流れから、ステップＳ３’においてコントローラ１が「ＮＯ」と判断すると、ステップＳ５’に移行する。この場合、トランジスタ２２がＯＮ，トランジスタ９がＯＦＦとなるので、電源線８に流れている電源回路５の出力電流の一部は電流ＩＧ２として、トランジスタ２２を介して回路グランドに流れる。
【００３６】
一方、ステップＳ７において発光画素数ｎがしきい値Ｎｔｈ２以上の場合（「ＹＥＳ」）、コントローラ１は、電流消費回路２１のトランジスタ９及び２２をＯＦＦさせる（ステップＳ９）。すると、電流消費回路２１によって回路グランドに流れる電流成分はゼロになる。それから、ステップＳ６に移行する。
【００３７】
図７には、消費電流の変化の一例を示す。第２実施例では、基準電流値がＩＳ１，ＩＳ２の２段階に設定されており、実際の消費電流ＩＬが基準電流値ＩＳ２以上になると、トランジスタ９，２２が何れもＯＦＦとなり回路グランドには電流が流れず、第１実施例よりも高い消費電流のピークに対応して電源回路５より電流を供給させる。
【００３８】
そして、ＩＳ１≦ＩＬ＜ＩＳ２であれば、トランジスタ９がＯＦＦ，トランジスタ２２がＯＮとなり、回路グランドには電流ＩＧ２が流れ、ＩＳ１＞ＩＬであれば、トランジスタ９がＯＮ，トランジスタ２２がＯＦＦとなり、回路グランドには電流（ＩＧ→）ＩＧ１が流れる。
【００３９】
以上のように第２実施例によれば、電流制御回路装置２６の電流消費回路２１は、基準電流値を２段階で設定するので、消費電流の変動範囲がより広いものに適用することが可能となる。
【００４０】
（第３実施例）
図８及び図９は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一部分を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図８は図２相当図であり、電流消費回路（電流経路手段）３１の構成を示す。電流消費回路３１は、トランジスタ９のベースにバッファアンプ３２の出力端子が接続されており、そのバッファアンプ３２の入力端子には、Ｄ／Ａ変換器３３が接続されている。Ｄ／Ａ変換器３３のデジタルデータ入力ポートには、コントローラ１より制御データが与えられるようになっている。その他の構成は第１実施例と同様であり、コントローラ１と電流消費回路３１とは電流制御回路装置３４を構成している。
【００４１】
次に、第３実施例の作用について図９をも参照して説明する。図９に示すフローチャートにおいて、コントローラ１は、ステップＳ２を実行すると、発光画素数ｎに応じた制御データ（例えば、発光画素数ｎの即値であっても良い）をＤ／Ａ変換器３３に出力する（ステップＳ１１）。すると、制御データはＤ／Ａ変換器３３によりアナログデータに変換され、バッファアンプ３２を介してトランジスタ９のベース電位を設定する。
【００４２】
トランジスタ９は、そのベース電位に応じて、電流制限抵抗１０を介して回路グランドに流す電流ＩＧをアナログ的に変化させる。即ち、第１実施例では、図４に示したように電源回路５の出力電流ＩＳ’はある程度変動するが、第３実施例では、発光画素数ｎに応じた略連続的な段階で回路グランドに流す電流ＩＧを制御することができるので、出力電流ＩＳ’の変動を極めて小さくすることができる。
【００４３】
以上のように第３実施例によれば、コントローラ１は、負荷によって実際に消費される電流値を発光画素数ｎに基づいて推定し、制御用のデジタルデータをＤ／Ａ変換器３３に出力することでトランジスタ９のベース電位を設定するようにした。従って、コントローラ１によって出力されるデジタルデータの階調に応じて、回路グランドに流す電流量をより多段階に設定することができる。
【００４４】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
スイッチング素子は、バイポーラトランジスタに限ることなく、ＦＥＴを用いても良い。
第２実施例において、回路構成を３並列以上にしても良い。
また、第２実施例において、トランジスタ９及び２２を同時にＯＮさせることで、より多くの電流を回路グランドに流しても良い。
有機ＥＬ素子を画素とするＥＬディスプレイ３に限ることなく、その他例えばＬＥＤのような電流駆動型の表示部を有するものに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＥＬディスプレイに適用した場合の第１実施例であり、ＥＬディスプレイ及びその駆動装置の構成を概略的に示す機能ブロック図
【図２】電流消費回路の詳細な電気的構成を示す図
【図３】駆動装置のコントローラが主に消費電流制御について行なう処理内容を示すフローチャート
【図４】駆動装置の消費電流変化の一例を示す図
【図５】本発明の第２実施例を示す図２相当図
【図６】図３相当図
【図７】図４相当図
【図８】本発明の第３実施例を示す図２相当図
【図９】図３相当図
【符号の説明】
１はコントローラ（制御手段）、３はＥＬディスプレイ、５は電源回路、７は電流消費回路（電流経路手段）、９はトランジスタ（スイッチング素子）、１０は電流制限抵抗、１３はＥＬディスプレイ装置、１４は電流制御回路装置、２１は電流消費回路（電流経路手段）、２２はトランジスタ（スイッチング素子）、２３は電流制限抵抗、２６は電流制御回路装置、３１は電流消費回路（電流経路手段）、３２はバッファアンプ、３３はＤ／Ａ変換器、３４は電流制御回路装置を示す。

Claims

画像表示を行うための動作用電源を供給する電源回路に接続され、
前記電源回路より出力される電流の一部を回路グランドに流すための電流経路手段と、
負荷によって実際に消費される電流値を推定し、推定した消費電流値が基準電流値よりも低い場合は、両者の差に応じた電流を前記電流経路手段を介して回路グランドに流すように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電流制御回路装置。
前記基準電流値が複数段階に設定されていることを特徴とする請求項１記載の電流制御回路装置。
前記画像表示が線順次走査方式で行なわれる場合、
前記制御手段は、前記画像表示用のデータに基づいて、各走査周期毎に消費電流値を推定することを特徴とする請求項１又は２記載の電流制御回路装置。
前記電流経路手段は、一端が電流制限抵抗を介して前記電源回路側に接続されると共に、他端が前記回路グランド側に接続されるスイッチング素子で構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電流制御回路装置。
画像表示を行うための動作用電源を供給する電源回路に接続され、
一端が電流制限抵抗を介して前記電源回路側に接続されると共に、他端が回路グランド側に接続されるトランジスタと、
このトランジスタのベースに出力端子が接続されるバッファアンプと、
このバッファアンプの入力端子側にアナログデータを出力するＤ／Ａ変換器と、
負荷によって実際に消費される電流値を推定し、その推定した消費電流値に基づいて、前記トランジスタを制御するためのデジタルデータを前記Ｄ／Ａ変換器に出力する制御手段とを備えて構成されることを特徴とする電流制御回路装置。
請求項１乃至５の何れかに記載の電流制御回路装置を備え、
有機ＥＬ素子を画素として構成されるディスプレイによって前記画像表示を行うように構成されることを特徴とするＥＬディスプレイ装置。