JP2004326115A - 表示装置に利用される有機発光ダイオード駆動回路 - Google Patents

表示装置に利用される有機発光ダイオード駆動回路 Download PDF

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【課題】受動マトリクス型の有機発光ダイオードにおいて、アクティブでない画素を流れる逆電流に起因して生じる不要な発光を回避する。
【解決手段】有機発光ダイオードが共通陽極構成で配設され、第１のスイッチ２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃを介して陰極ラインは電流源１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃと接続可能であり、第２のスイッチ２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃを介して陽極ラインは正電源と接続することが可能であることを特徴とし、さらに、第１のスイッチ２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃのそれぞれは、陰極ラインが使用中のとき、使用中の陰極ラインとそれぞれの電流源１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃとの間で接続を行い、陰極ラインが使用されていないとき、陰極ラインを正電源と接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に利用される有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）駆動回路に関し、具体的には、共通陽極受動マトリックス表示装置アプリケーション用有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）駆動回路に関する。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術は、電極間に挟まれ、ＤＣ電流にかけると、様々な色の強い光を発する有機発光材料を一部として含むものである。これらのＯＬＥＤ構造を組み合わせて、表示装置の一部を構成する画素にすることができる。ＯＬＥＤは、腕時計、電話、ラップトップコンピュータ、ポケベル、携帯電話、計算機、等のフラットパネル型ディスプレイなどのような単体の発光素子として、あるいは、発光アレイや表示装置の能動素子として様々な用途で有用なものでもある。現在まで、発光アレイや表示装置の用途は主として小型画面での用途に限定されてきた。
より高い品質とより高い解像度とを持つ大型画面での表示用アプリケーションに対する要望のために、当業界は旧型のＬＥＤと液晶表示装置（ＬＣＤ）に替わる別の表示技術に目を向けることになった。例えば、ＬＣＤは、大型画面マーケットが求める、明るい、高出力の出力光と、広い視角と、応答速度要件とを提供することはできない。これと対照的に、ＯＬＥＤ技術では、高解像度で、かつ、より広い視角で見える明るい鮮やかな色が約束される。しかし、屋内外スタジアム用ディスプレイや、商業広告用大型ディスプレイや、一般大衆向けの情報表示などの大型画面装置での用途におけるＯＬＥＤ技術の利用はまだ開発段階にある。
大型画面用アプリケーションにおけるＯＬＥＤ技術の利用に関連しては、いくつかの技術的に挑戦すべき課題が存在する。このような挑戦すべき課題の１つとして、ＯＬＥＤ表示装置が、周囲の光、湿度、温度を含む様々な外部環境要因に応じて、広いダイナミックレンジの色と、コントラストと、光の強度とを提供すると予想されることが挙げられる。例えば、戸外用ディスプレイは、日中にはより強い白色コントラストを生みだし、夜間にはより強い黒色コントラストを生みだすことを求められる。さらに、出力光は、明るい日光の中ではより強くし、暗い、荒れ模様の気象状態の間は弱くする必要がある。ＯＬＥＤ装置が発する発光強度は装置を駆動する電流量に直接比例する。したがって、より強い出力光を必要とすればするほど、より多くの電流が画素へ出力されることになる。したがって、ＯＬＥＤ装置に対する電流の制限により弱い発光が達成される。
画素とは、定義によって、画像における単一の点またはプログラム可能な色の単位とされる。しかし、画素は、赤色、緑色、青色のサブピクセルなどのサブピクセル構成を備えたものであってもよい。共通陰極構成を備えた駆動回路によりこのようなサブピクセルの駆動が可能であることは公知である。新たな技術によれば共通陽極構成も利用可能である。これらの構成は、３個それぞれのサブピクセルのアドレス指定を、共通陰極ラインを介して行うか、共通陽極ラインを介して行うかを意味する。したがって、共通陰極構成では、３個のサブピクセルの陰極を電気的に接続して、共通アドレスの指定が行われる。共通陽極構成では、３個のサブピクセルの陽極を電気的に接続して、共通アドレスの指定が行われる。
公知の共通陰極駆動回路では、個々の各陽極と正電源との間に電流源が配設されるが、その一方で陰極とアースとの共通の電気的接続が行われる。このため、電流と電圧とが互いに依存し、小さな電圧変動によってかなり大きな電流変動が生じる結果、出力光の変動によるさらなる結果がもたらされることになる。さらに、共通陰極構成では、定電流源が正電源を基準としているため、どのような小さな電圧変動も電流変動を生じる結果となる。これらの理由のために、共通陰極構成は、精密な電流制御に依存する精密な発光制御をさらに困難なものとしている。
これと対照的に、陽極駆動回路では、電流源が個々の各陰極とアースとの間に配設され、その一方で、陽極と正電源との共通の電気的接続が行われる。この結果、電流と電圧とは互いに完全に独立することになり、結果として小さな電圧変動による電流変動が生じなくなるため、出力光の変動によるさらなる影響が排除されることになる。さらに、共通陽極構成では、定電流源が変動しないアースを基準としているため、その基準に起因するいずれの電流変動も取り除かれる。これらの理由のために、共通陽極構成は、大画面表示装置に利用される必要な精密な発光制御に適したものになる。
別の考察として、共通陰極設計がＰＮＰトランジスタ設計を必要としながら、その一方で、共通陽極設計がＮＰＮトランジスタ設計を必要とするということがある。ＮＰＮトランジスタは、電子ではなく電流を運ぶために正孔を使用利用するＰＮＰトランジスタよりも小型で、高速である。ＮＰＮトランジスタの電子キャリアの方が、該電子キャリアのＰＮＰの対の片方よりも小さく、移動性がずっと大きい。この結果、ＰＮＰトランジスタの方がＮＰＮトランジスタよりも製造コストが３０〜５０％高くなる。というのは、製造するのにより大量の材料を必要とするからである。
画素駆動回路の１例が、参考文献“有機電界発光マトリックス型単一画素ドライバ”という名称の米国特許第６，５１２，３３４号に見られる。この特許には、ＯＥＬ装置と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタとを備えた有機電界発光（ＯＥＬ）マトリックス型単一画素ドライバについての記載がある。第１のトランジスタと第２のトランジスタとは、相補形構造を形成するため、データラインが第１のトランジスタを使用してＯＬＥＤ装置を駆動する場合、第２のトランジスタはオフ状態となり、消費電力が発生しなくなる。データラインがＬＯＷ状態にあるとき、第１のトランジスタはＯＦＦ状態となる。余分の電荷の除去後、第２のトランジスタはサブしきい値状態になる。
米国特許第６，５１２，３３４号に記載の制御回路は陽極電圧を制御するスイッチングメカニズムを用いているが、共通陽極設計は用いられていないし、より小型で、より高速で、かつ、コストの少ない部品を組み込む手段は提供されていない。さらに、米国特許第６，５１２，３３４号に記載の駆動回路は、マトリックス表示装置内の個々の画素に対する電圧制御を行うだけであり、したがって、高出力の出力光を生みだすために必要な高電流のための手段は提供されていない。最後に、米国特許番号第６，５１２，３３４号の駆動回路は光出力の量を変動させたり、高解像度受動マトリックス表示装置においてコントラストの制御を行ったりする手段を提供するものではない。
共通陽極構成を用いる受動マトリックスＯＬＥＤ表示装置において、良好なコントラストと組み合わされた高出力の出力光を可能にする改良された駆動回路を提供することが本発明の目的である。
共通陽極構成を用いて応答速度と解像度の向上を図りながら、受動マトリックスＯＬＥＤ表示装置においてダイナミックレンジを可能にする駆動回路を提供することが本発明の別の目的である。
共通陽極構成を用いる受動マトリックスＯＬＥＤ表示装置において、個々のＯＬＥＤの光出力を精確に制御する駆動回路を提供することが本発明のさらに別の目的である。
従来型のＯＬＥＤ表示ドライバよりも高速で、小型で、コストの少ない部品を用いる画素駆動回路を提供することが本発明のさらに別の目的である。
このような改良された駆動回路を実現するために、第１の例における本発明は、表示装置に利用される有機発光ダイオード駆動回路に関し、前記表示装置は、陽極と陰極とを備えた複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）（１２０）を有し、前記有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）（１２０）は、陽極ライン（１,２,３）と陰極ライン（４,５,６）および少なくとも１つの駆動回路（２００,３００）とに接続された有機発光ダイオード駆動回路において、上記有機発光ダイオードは共通陽極構成で配設され、これに対して、前記駆動回路（２００,３００）は共通陽極駆動装置として構成され、それぞれの第１のスイッチ（２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃ）による個々の関係する陰極ラインは電流源（１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃ）と接続することが可能であり、それぞれの第２のスイッチ（２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ）による個々の関係する陽極ラインは正電源と接続することが可能であることを特徴とし、さらに、それぞれの第１のスイッチ（２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃ）は、陰極ラインが使用中のとき、使用中の陰極ラインと上記それぞれの電流源（１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃ）との間で接続を行い、前記陰極ラインが使用されていないとき、上記陰極ラインを正電源と接続するように構成されることを前記駆動回路は特徴とする。
ある特定の実施形態によれば、本発明に基づく駆動回路は、前記陽極ラインと陰極ラインとが基板に沿って配設され、これにより、複数の画素が形成され、前記陽極ラインと陰極ラインとが導電層から形成されることをさらに特徴とし、さらに、表示装置前記陰極ラインまたは陽極ラインのうちの少なくとも一方が、前記少なくとも一方のラインの長さにわたって拡がる複数の電気接続を示し、上記接続が、基板上に形成された導電層よりも大容量構造の共通電気導体エレメントとの電気接続の形で設けられ、導電層に使用される材料の寄生連続抵抗の低減を図り、および／または、ＯＬＥＤ表示装置自体の寄生容量の減少を図るようにすることをさらに特徴とする。
好ましい実施形態では、第１のスイッチの接続が可能な正電源、第２のスイッチの接続が可能な正電源は同じ装置であり、その結果、向上した効果が得られる。
最も好ましい実施形態では、上記駆動回路は、陽極ラインが使用中の場合、使用中の陽極ラインとそれぞれの正電源との間で接続が行われるように、そして、前記陽極ラインが使用されていない場合、上記陽極ラインがアースと接続されるように前記第２のスイッチを構成することをさらに特徴とする。
好ましくは電流源がアースを基準とすることが望ましい。
未使用のまたはアクティブでないＯＬＥＤの陰極を正電源と接続することにより、或るアクティブでないＯＬＥＤの中を流れる逆電流の結果生じる複数の問題を取り除くことが可能となる。この問題については以下の詳細な説明で説明する。
このようにして、或るＯＬＥＤの中を流れる逆電流の別の問題点、前記逆電流が別のＯＬＥＤの中を通る順方向の制限電流を誘起し、その結果、後者の別のＯＬＥＤがある程度まで点灯されるという問題を回避することができる。これについては詳細な説明の中で詳しく説明する。
本発明の特徴をより良く示すために、以下、何ら限定的性質を伴わない例の形で、添付図面を参照しながらいくつかの好ましい実施形態について説明する。
本発明は、共通陽極構成で配設された受動マトリックス有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置用駆動回路である。さらに、本発明は、高出力の出力光と動的色強度レンジを同時に供給するために、個々のＯＬＥＤ装置に対する出力光の精確な制御を可能にするものである。
図１は、ＯＬＥＤアレイ１１０を備えたＯＬＥＤ駆動回路１００の概略結線図を示し、このＯＬＥＤ駆動回路１００は共通陽極ＯＬＥＤ表示装置の一部を表すものである。ＯＬＥＤアレイ１１０は、複数のＯＬＥＤ１２０（個々のＯＬＥＤは周知のように陽極と陰極とを有する）をさらに備える。例えば、ＯＬＥＤアレイ１１０は、３×３からなるアレイの形で構成されたＯＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｊから形成され、上記ＯＬＥＤアレイ１１０で、ＯＬＥＤ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの陽極は行ライン１と電気的に接続され、ＯＬＥＤ１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆの陽極は行ライン２と電気的に接続され、ＯＬＥＤ１２０ｇ、１２０ｈ、１２０ｊの陽極は行ライン３と電気的に接続される。ＯＬＥＤアレイ１１０は任意の寸法とすることができるが、専ら例示を目的として本願では３×３のアレイとして示すことにする。さらに、さらなる ＯＬＥＤ１２０ａ、１２０ｄ、１２０ｇの陰極は、列ライン４と電気的に接続され、ＯＬＥＤ１２０ｂ、１２０ｅ、１２０ｈの陰極は、列ライン５と電気的に接続され、ＯＬＥＤ１２０ｃ、１２０ｆ、１２０ｊの陰極は列ライン６と電気的に接続される。
通常３〜２０ボルトの範囲にわたる正電圧＋ＶLEDは、複数のスイッチ１４０を介してそれぞれの各行ラインと電気的に接続される。スイッチ１４０は、適切な電圧と定格電流とを有するＦＥＴスイッチまたはトランジスタなどの従来型の能動スイッチ素子である。さらに詳細には、＋ＶLEDはスイッチ１４０ａを介して行ライン１と電気的に接続され、＋ＶLEDはスイッチ１４０ｂを介して行ライン２と電気的に接続され、＋ＶLEDはスイッチ１４０ｃを介して行ライン３と電気的に接続される。ＯＬＥＤ駆動回路１００は、例えば、スイッチ１６０ａを介して列ライン４と結合することができる電流源１５０ａと、当該はスイッチ１６０ｂを介して列ライン５と結合することができる電流源１５０ｂと、スイッチ１６０ｃを介して列ライン６と結合することができる電流源１５０ｃとからなる複数の電流源１５０をさらに備えている。電流源１５０は、通常５〜５０ｍＡの範囲の定電流を供給する能力を持つ従来型の電流源である。定電流素子の例には、東芝製ＴＢ６２７０５（シフトレジスタとラッチ機能を持つ８ビット定電流ＬＥＤドライバ）およびシリコンタッチ社製ＳＴ２２２６Ａ（ＬＥＤ表示装置用ＰＷＭ制御定電流ドライバ）が含まれる。
ＯＬＥＤ駆動回路１００の範囲内のＯＬＥＤアレイ１１０は共通陽極構成で配設される。このようにして、電流と電圧とは互いに依存しなくなり、より好適な発光制御が行われる。
個々のＯＬＥＤ１２０は、サブピクセル（通常、赤、緑または青であるが、任意の色の変種も容認できる）を表し、ＯＬＥＤ１２０用の陽極と陰極間の電圧差が少なくとも１.５Ｖ（通常この範囲は１.５〜３Ｖである）で、かつ、電流が十分になると発光する。作動中、ＯＬＥＤ１２０の対応する行ライン内のその対応するスイッチ１４０を閉じることにより、＋ＶLEDが所定のＯＬＥＤ１２０の陽極に印加される。ＯＬＥＤ１２０の点灯を望む場合、ＯＬＥＤ１２０の対応する列ライン内のＯＬＥＤ１２０の対応するスイッチ１６０を閉じることによりＯＬＥＤ１２０の対応する電流源１５０が印加される。このようにして、１.５〜３Ｖのしきい値電圧がその電極の両端にわたって生じるようになるまで、電流はコンデンサとして機能する選択されたＯＬＥＤ１２０の中を流れる。一旦所望のしきい値電圧が達成されると、選択されたＯＬＥＤ１２０は、その中を流れる電流量に比例する強度で発光する。ＯＬＥＤ表示装置の出力光または輝度の標準的測定値は、プレイは平方メートル当たりのカンデラ（ＣＤ／ｍ2）で表され、一般にニット（ｎｉｔ：１ＣＤ／ｍ2ｎｉｔ＝１ニット）と呼ばれる。大型ディスプレイの場合、３００〜２０００ニットの範囲が望ましい。電流密度、したがって輝度は電流源１５０により制御される。例示として、以下の例は、ＯＬＥＤアレイ１１０のＯＬＥＤ１２０ｂから発光を得るプロセスを示すものである。
本例では、スイッチ１４０ａが閉じられ、したがって、＋ＶLEDが行ライン１と電気的に接続される。ＯＬＥＤ１２０ｂから発光を生じさせるために、スイッチ１６０ｂが閉じられ、したがって電流源１５０ｂが列ライン５と電気的に接続される。このようにして、ＯＬＥＤ１２０ｂに対して順方向にバイアスがかけられ、電流Ｉ1がＯＬＥＤ１２０ｂの中を流れる。一旦１.５〜３Ｖの通常の素子しきい値電圧がその電極（陰極から陽極へ）の両端にわたって達成されると、ＯＬＥＤ１２０ｂが発光する。スイッチ２６０ｂが開かれると、ＯＬＥＤ１２０ｂは停止される。
スイッチ１４０は、デューティサイクルに従って順番に常時開／閉される。スイッチ１６０によって、ＯＬＥＤ１２０の発光の有無が判定される。スイッチ３６０のオンタイムはスイッチ１４０の０（出力光なし）と１つのオン・ピリオド（on-period）との間にある。長い方のスイッチ１６０が閉じられ、対応するＯＬＥＤ１２０からより多くの出力光が生成される。
しかし、前記ＯＬＥＤ駆動回路１００では、ＯＬＥＤ１２０ｂの作動によって、隣接する行ライン１と列ライン５に電流Ｉ2が誘起され、それによって、行ライン１に沿ってＯＬＥＤ１２０から、並びに、列ライン５に沿ってＯＬＥＤ１２０から、不要な発光が生じる原因になる。これは同じ行内のＯＬＥＤ１２０と同じ列内のＯＬＥＤ１２０の中を流れる不要な逆電流に起因して生じるものである。逆バイアス電流は、従来型の発光ダイオード（１０〜１００μＡなど）では小量示されるものであるが、ダイオードの製造に応じて、ＯＬＥＤ１２０に対して０.１ｍＡ／ｃｍ2ほどの強さになる場合もある。これは、接地した短絡回路の経路で順方向にバイアスをかけたダイオードを発光させるには十分な電流である。
例えば、ＯＬＥＤ１２０ｂを作動させるために、＋ＶLEDを行ライン１と接続し、次いで電流源１５０ｂを列ライン５と接続したことに起因して、別の経路を介して電流Ｉ2は＋ＶLEDから電流源１５０ｂへ流れる。電流Ｉ2はＯＬＥＤ１２０ａの陽極へ行ライン１に沿って流れる。次に、電流Ｉ2は順方向にＯＬＥＤ１２０ａの陽極から陰極へ流れる。その後、電流Ｉ2は列ライン４に沿って流れ、ＯＬＥＤ１２０ｄの陰極に達する。次に、電流Ｉ2は逆方向にＯＬＥＤ１２０ｄの陰極から陽極へ流れる。次に、行ライン２に沿って電流Ｉ2は流れ、ＯＬＥＤ１２０の陽極に達する。次に、電流Ｉ2は順方向にＯＬＥＤ１２０ｅの陽極から陰極へ流れる。ＯＬＥＤ１２０ｅの陰極は列ライン５と接続されているため、電流源１５０ｂへの上記別の経路は終了する。電流Ｉ2が逆方向にＯＬＥＤ１２０ｄの中を流れているため、ＯＬＥＤ１２０ｄは発光しない。しかし、電流Ｉ2が順方向にＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｅの中を流れているため、ＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｅとは少量の光を発する。まだ容認できるほどのものではないものの、ＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｅの発光はＯＬＥＤ１２０ｂの発光と比べて小さなものである。というのは、電流Ｉ2が電流Ｉ1と比べて小さいからであり、さらに、１.５〜３Ｖのしきい値電圧がＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｅの両端にわたってかろうじて達成されるほどのものであるからである。同様に、このようにして、行ライン１と列ライン５のＯＬＥＤ１２０の行と列全体によって変動するニットの発光が行われる。本例では、逆電流Ｉ2のために、行アドレスと列アドレス内の単一サブピクセル（ＯＬＥＤ１２０ｂ）を個々に制御することが不可能となる。
図２は本発明の１実施形態に準拠するＯＬＥＤ駆動回路２００の概略結線図を示す。ＯＬＥＤ駆動回路２００は、追加ドライバ回路と共に、図１に記載のような共通陽極設計のＯＬＥＤアレイ１１０を備えている。ＯＬＥＤ駆動回路２００は、図示のように、＋ＶLEDまたは高いＺ（すなわち開回路）のいずれかと行ライン１を結合するスイッチ２１０ａをさらに備えている。同様に、スイッチ２１０ｂは＋ＶLEDまたは高いＺのいずれかと行ライン２を結合し、スイッチ２１０ｃは＋ＶLEDまたは高いＺのいずれかと行ライン３を結合する。さらに、概要の形で描かれているように、スイッチ２２０ａは通常３〜２０Ｖの正の＋ＶLED電圧を出力する電圧源２３０ａまたは電流源１５０ａのいずれかと列ライン４を結合する。同様に、スイッチ２２０ｂは、電圧源２３０ｂまたは電流源１５０ｂのいずれかと列ライン５を結合し、スイッチ２２０ｃは電圧源２３０ｃまたは電流源１５０ｃのいずれかと列ライン６を結合する。
図１に図示の前回の例の場合のように、ＯＬＥＤ１２０ｂから発光を行うためには、スイッチ２１０ａを介して行ライン１を＋ＶLEDと接続させ、同時に、スイッチ２２０ｂを介して列ライン５を電流源１５０ｂと接続させる必要がある。電流１３は、ＯＬＥＤ２２０ｂの中を通って＋ＶLEDから、次いで、列ライン５の中を通って電流源１５０ｂへ流れる。このプロセスにより、ＯＬＥＤ１２０ｂに順方向にバイアスをかけ、１.５〜３Ｖの通常のしきい値電圧がＯＬＥＤ１２０ｂの両端にわたって達成されるとすぐに、ＯＬＥＤ１２０ｂの発光が可能となる。
ＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｃとの発光を妨げるために、列ライン４と列ライン６とがそれぞれ正電圧源２３０ａと２３０ｃと接続される。ＯＬＥＤ１２０ａと１２０ｃ双方の陽極が＋ＶLEDと接続され、陰極が＋ＶLEDと接続されるため、ＯＬＥＤ１２０ａや１２０ｃの両端にわたって電位が発生せず、したがって、いずれも発光しなくなる。したがって、未使用ＯＬＥＤ１２０の陰極を＋ＶLEDと接続することにより、ＯＬＥＤ１２０の行全体が光を発した図１に記載の逆電流問題が取り除かれることになる。
しかし、ＯＬＥＤ１２０ｅと１２０ｈとに発光を生じさせる逆電流はＯＬＥＤアレイ１１０で生みだされる。逆電流Ｉ4はＯＬＥＤ１２０ｇの中を通って逆方向に流れる。というのは、陽極が高いＺにある一方で、ＯＬＥＤ１２０ｇの陰極が＋ＶLEDと接続されているからである。このようにして、逆電流Ｉ4は、ＯＬＥＤ１２０ｇの中を通って列ライン４からＯＬＥＤ１２０ｈの陽極へ逆方向に駆動され、ＯＬＥＤ１２０ｈに発光を生じさせる。同様に、ＯＬＥＤ１２０ｄの中を通って逆電流が流れ、順方向にバイアスをかけたＯＬＥＤ１２０ｅの中を通って進み、ＯＬＥＤ１２０ｅに発光を生じさせる。
したがって、ＯＬＥＤ駆動回路２００は、一方である特定のＯＬＥＤ１２０の行ラインに沿った逆電流の影響を排除しながらも、ＯＬＥＤ１２０の対応する列ラインに沿った逆電流の影響を完全には排除するものではない。しかし、アプリケーションによっては、ＯＬＥＤアレイ１１０内のすべての逆電流の影響を排除する必要がない場合もある。
図３は、本発明の好ましい実施形態に基づくＯＬＥＤ駆動回路２００の概略結線図を示す。ＯＬＥＤ駆動回路２００は、（スイッチ２１０ａが行ライン１を＋ＶLEDまたは高いＺのいずれかと結合していた図２とは対照的に）＋ＶLEDまたはアースのいずれかと行ライン１を結合するスイッチ２１０ａをさらに備える。同様に、スイッチ２１０ｂは行ライン２を＋ＶLEDまたはアースのいずれかと結合し、スイッチ２１０ｃは行ライン３を＋ＶLEDまたはアースのいずれかと結合する。＋ＶLEDとアース間の上記行ライン１、２、３と、電流源１５０または＋ＶLED間での列ライン４、５、６との上記スイッチングは処理中に開回路が生じないことを保証する。
好ましい実施形態によれば、行ライン２と行ライン３とは、それぞれスイッチ２１０ｂと２１０ｃとを介してアースと接続されるが、この接続は、ＯＬＥＤ１２０ｅと１２０ｈとの発光を妨げることを目的として行われる。未使用行ラインのアースとの電気接続を伴うことなく、（図２に記載のように）ＯＬＥＤ１２０ｅと１２０ｈに不要な光を発光させるＯＬＥＤ１２０ｄ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｊで逆電流が誘起される。しかし、未使用の行ラインがアースと電気的に接続されることを保証することにより、ＯＬＥＤ１２０の列全体が不要な光を発しないことが保証される。
したがって、（前回の例に記載のように）ＯＬＥＤ１２０ｂからだけ光を発するためには、ＯＬＥＤ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの陽極は各々スイッチ２１０ａを介して＋ＶLEDと接続され、ＯＬＥＤ１２０ｂの陰極はスイッチ２２０ｂを介して電流源１５０ｂと接続する。ＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｃの陰極の双方は、それぞれ正電圧源２３０ａと２３０ｃと結合される。したがって、装置の両端にわたる電位の非存在に起因して、ＯＬＥＤ１２０ａまたはＯＬＥＤ１２０ｃのいずれにも電流は流れず、ＯＬＥＤ１２０ａおよびＯＬＥＤ１２０ｃのいずれもまったく光を発することはない。さらに、電流がＯＬＥＤ１２０ｅやＯＬＥＤ１２０ｈの中を流れることはない。というのは、ＯＬＥＤアレイ１１０で生みだされたすべての逆電流はスイッチ２１０ｂとスイッチ２１０ｃとを介してアースへ流れるからである。したがって、ＯＬＥＤアレイで生みだされる唯一の光源はＯＬＥＤ１２０ｂから得られるものである。このように、個々のＯＬＥＤ１２０または複数のＯＬＥＤ１２０からなるバンクを誘起して、スイッチ２１０ａ〜２１０ｃ、および、スイッチ２２０ａ〜２２０ｃの制御を行うことにより発光を行うことができる。
以下の表（表１）は、ＯＬＥＤ駆動回路２００の９個のＯＬＥＤ１２０の各々をアクティブにするために必要なスイッチ状態の真理値表である。
Figure 2004326115
要約すると、アクティブな行ラインが＋ＶLEDと接続されるのと同時に任意のアクティブでない行ラインがアースと接続される。さらに、アクティブな列ラインがその電流源と接続されるのと同時に任意のアクティブでない列ラインが正電圧と接続される。このようにして、別の経路に起因して生じるいずれのＯＬＥＤ１２０の逆電流も回避される。
さらに、ＯＬＥＤ駆動回路２００は共通陽極設計を利用し、これにより、個々のＯＬＥＤ１２０は３個のサブピクセルのうちの１つを表すことになる。例えば、画素の赤いサブピクセル（ＯＬＥＤ１２０ａなど）と、緑のサブピクセル（ＯＬＥＤ１２０ｂなど）と、青いサブピクセル（ＯＬＥＤ１２０ｃなど）とは共通陽極（本例における行ライン１）を共有する。
図４は、ＯＬＥＤ駆動回路２００の小さな部分のさらなる細部を示すＯＬＥＤ駆動回路３００の概略結線図を示す図である。ＯＬＥＤ駆動回路３００には、＋ＶLED行ライン１と、行ライン２と、トランジスタ３５０とトランジスタ３６０とをさらに備えたスイッチ２１０ａと、トランジスタ３７０とトランジスタ３８０とをさらに備えたスイッチ２１０ｂと、切り替え制御ライン７と、スイッチ制御ラインＢと、ＯＬＥＤ１２０ａと、ＯＬＥＤ１２０ｂと、ＯＬＥＤ１２０ｄと、ＯＬＥＤ１２０ｅとが含まれる。ＯＬＥＤ駆動回路３００には、さらに、電圧源２３０ａと、ＭＯＳＦＥＴ３１０をさらに備えたスイッチ２２０ａと、電圧源２３０ｂと、ＭＯＳＦＥＴ３２０をさらに備えたスイッチ２２０ｂと、電流源１５０ａと、電流源１５０ｂと、制御ライン９と、制御ライン１０と、インバータ３３０と、インバータ３４０とが含まれる。図２に記載のように、スイッチ２１０ａとスイッチ２１０ｂとはアースと接続しない場合もあるが、代わりに高いＺ値を得ることができる。しかし、この好ましい実施形態ではスイッチ２１０ａと２１０ｂとが図示のようにアースと結合される。
ＭＯＳＦＥＴ３１０は電流源１５０ａと並列に配設されるＰチャネルＦＥＴである。さらに詳しく言えば、ＭＯＳＦＥＴ３１０のドレインはＯＬＥＤ１２０ａと１２０ｄの陰極と電気的に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３１０のソースは電圧源＋ＶLED２３０ａと電気的に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３１０のゲートは制御ライン９と電気的に接続される。同様に、ＭＯＳＦＥＴ３２０のドレインはＯＬＥＤ１２０ｂと１２０ｅの陰極と電気的に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３２０のソースは電圧源＋ＶLED２３０ｂと電気的に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３２０のゲートは制御ライン２０と電気的に接続される。
ＯＬＥＤ駆動回路３００は図２のＯＬＥＤ駆動回路２００の１つの詳細な実施構成の１例である。その他の構成要素を用いて本発明の精神と範囲から逸脱することなく同じ結果を達成してもよい。例えば、スイッチ２１０ａは、ＮＰＮトランジスタであってもよいトランジスタ３５０と、ＰＮＰトランジスタであってもよいトランジスタ３６０とを備えているが、同じ結果が得られる別のＣＭＯＳまたはバイポーラデバイスを使用してもよい。ＭＯＳＦＥＴ３１０とＭＯＳＦＥＴ３２０とは、本願用として適切な電圧と定格電流とを有する任意の従来型ＰＭＯＳトランジスタ素子である。しかし、ＭＯＳＦＥＴ３１０とＭＯＳＦＥＴ３２０とは任意の適切な能動スイッチ素子を表すものである。
作動中、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号を用いて、ＯＬＥＤ駆動回路３００内の列ラインにおけるスイッチング機能が制御される。時間多重化を利用して切り替え制御ラインに対するスイッチ２１０の制御が行われる。制御ライン９または１０が“オン”になっているパルス当たりの時間量によって、どれだけの量の電流が所定の経路の中を流れるかが決定される。制御ライン信号がより長い時間“オン”になっていればいるだけ、より多くの電流が生みだされ、したがって、所定のＯＬＥＤはより明るくなる。制御ライン９の信号によってスイッチ２２０ａと電流源１５０ａとの制御が行われる。制御ライン１０の信号はスイッチ２２０ｂと電流源１５０ｂとの制御を行う。同様に、切り替え制御ライン７の信号はスイッチ２１０ａを制御し、切り替え制御ライン８の信号はスイッチ２１０ｂを制御する。
インバータ３３０は、電流源１５０ａを送出する制御ライン９の信号を反転して、スイッチ２２０ａと電流源１５０ａとが決して同時に“オン”になることのないようにする（但し、インバータ３３０の伝搬遅延の場合を除く）。制御ライン９の信号がＭＯＳＦＥＴ３１０をアクティブにさせると、ＭＯＳＦＥＴ３１０は電圧源２３０ａの正電圧を列ライン４へ転送し、これに対して、インバータ３３０が反転信号を形成し、それによって、電流源１５０ａがアクティブにならないことが保証される。さらに、ＭＯＳＦＥＴ３１０をアクティブでないようにする制御ライン９の信号によって、電流源１５０ａへの入力部において反転信号が生成され、電流が列ライン４で流れることが可能となる。しかし、発光を行うためには、ＯＬＥＤ１２０用の対応する陽極を理想的動作電圧と接続する必要がある。例えば、スイッチ２１０ａは、ＯＬＥＤ１２０ａから発光を誘起するために、行ライン１と＋ＶLEDとの電気的接続も行わなければならない。あるいはスイッチ２１０ｂは、ＯＬＥＤ１２０ｄから光を発するために、行ライン２と＋ＶLEDとの電気的接続を行わなければならない。
同様に、制御ライン１０のＰＷＭ信号は、列ライン５における電流駆動能力を決定し、これによってＯＬＥＤ１２０ｂと１２０ｅの陰極側が制御される。スイッチ２１０ａはＯＬＥＤ１２０ｂの陽極を制御し、スイッチ２１０ｂはＯＬＥＤ１２０ｅの陽極を制御する。したがって、制御ライン１０の信号がＭＯＳＦＥＴ３２０をアクティブでないようにするとき、ＯＬＥＤ１２０ｂから光が発する。したがって、インバータ３４０による電流源１５０ｂへの入力信号が“オン”になり、列ライン５の中を電流が流れる。同時に、切り替え制御ライン７の信号は、スイッチ２１０ａに、＋ＶLEDが出力した理想的動作電圧と行ライン１との電気的接続を行わせる。
以下の表（表２）は、ＯＬＥＤ駆動回路３００の４個のＯＬＥＤ１２０の各々をアクティブにするために必要なスイッチ状態の真理値表である。
Figure 2004326115
切り替え制御ラインは時分割多元化信号によって制御される。この時分割は、行ラインまたは複数グループの行ラインの数に依存する。例えば、単一切替制御ラインによりグループまたはバンクとしていくつかの行ラインの制御を行うことが可能である。スイッチ２１０が所定時間の間＋ＶLEDまたはアースと接続されているかどうかを定めるバンク信号が各切り替え制御ラインにより運ばれる。Ｎ個のバンクがある場合、対応するデューティサイクルは１／（ｋ.Ｎ）である。但しｋは所定の倍数である。スイッチ２１０は１／Ｎ.Ｔの時間の間＋ＶLEDと接続され、（Ｎ−１）／Ｎ.Ｔの時間の間アースと接続される。但し、Ｔは通常１ミリ秒に等しい時間と定義される。したがって、切り替え制御ラインは計時済みのバンク信号を運び、したがって、ＯＬＥＤ１２０から求められる出力光とは独立に作動する。この結果、ＯＬＥＤ１２０の陽極は、間欠的に＋ＶLEDに基づいて、さらに、対応するＯＬＥＤ１２０が発光に必要かどうかに関わりなく、切り替え制御ラインの時間多重化バンク信号に基づいてアースと接続される。これと対照的に、制御ラインのＰＷＭ信号は、個々のＯＬＥＤ１２０の発光時の制御を行う。各ＰＷＭ信号は、対応するＯＬＥＤ１２０用の電流源１５０と列ラインとを接続する。ＯＬＥＤ１２０の陽極は発光を行うために＋ＶLEDと接続されるものである。ＰＷＭ信号は、スイッチ２２０をトリガーして、特定のＯＬＥＤ１２０の陽極が＋ＶLEDとまだ接続されているか否かにかかわりなく、対応するＯＬＥＤ１２０が発光を行う必要がなくなるとすぐに列ラインを＋ＶLEDと接続する。
図５は、バンク数が２で、１/２のデューティサイクルが使用される例示の信号状態のタイミング図３９０を示す図である。切り替え制御ライン７がハイのとき、＋ＶLEDは対応する行ライン１と接続される。切り替え制御ライン７がローのとき、対応する行ライン１はアースと接続される。同様に、切り替え制御ライン８がハイのとき、＋ＶLEDは対応する行ライン２と接続される。切り替え制御ライン８がローのとき、＋ＶLEDはアースと接続される。制御ライン９がハイのとき、電流源１５０ａは対応する列ライン４と接続される。制御ライン９の信号がローのとき、＋ＶLED電圧源２３０ａは対応する列ライン４と接続される。同様に、制御ライン１０の信号がハイのとき、電流源１５０ｂは対応する列ライン５と接続される。制御ライン１０の信号がローのとき、＋ＶLED電圧源２３０ｂは対応する列ライン５と接続される。図５に図示のように、ＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｂとは、時間Ｔ1の第１の１／２の間点灯され、これに対して、ＯＬＥＤ１２０ｅは、時間Ｔ1の第２の１／２の間点灯される。同様に、ＯＬＥＤ１２０ａとＯＬＥＤ１２０ｂとは、第２の時間Ｔ2の第１の１／２の一部分の間点灯され、これに対して、ＯＬＥＤ１２０ｅと１２０ｄとは、当該時間フレームＴ2の第２の１／２の一部分の間点灯される。このようにして、制御ラインのＰＷＭ信号と、切り替え制御ラインのバンク信号とによってＯＬＥＤ１２０の発光時の決定が行われる。
ＯＬＥＤ駆動回路３００はＯＬＥＤ１２０の放電を行う利点をさらに付加するものである。ＯＬＥＤ１２０の陽極が正電圧と電気的に接続され、さらに、対応する陰極が、ある時間（好適には１００ｎｓ〜１０００ｎｓの範囲）の間、正電圧とも接続された場合、対応する電流源がオフにされると、ＯＬＥＤ１２０の放電が即座に行われる。ＯＬＥＤ１２０の陽極と陰極双方に対する均等な電圧のこの印加によって、発光を伴うことなくＯＬＥＤの放電が速やかに行われる。これによって、ある特定のＯＬＥＤ１２０の対応する電流源が停止した後、そのＯＬＥＤ１２０の過度の発光が省かれることになる。
さらに、ＯＬＥＤ駆動回路３００は、スイッチ制御７および／またはスイッチ制御８と共に作動する時間多重化信号（制御ライン９および／または制御ライン１０）を用いて所定の表示行列において個々のＯＬＥＤ１２０を正確に制御する手段を提供するものである。さらに、共通陽極設計は、共通の陰極構成が求めるよりも高速で、コストの少ないさらに小型のＮＰＮトランジスタ部品を使用する能力を提供する。より小型でかつより高速な部品を利用することによって、さらに大きなシステムスピードが得られ、最終的に、より高速な表示更新とリフレッシュ時間とが得られる。共通陽極設計は、現在のドライバからの電源変動の減結合も行い、出力光に逆の影響を与えることにより表示品質を低下させる電流変動を防止する。最後に、個々のカラーサブピクセルの様々な理想的動作範囲に対して変動する陽極電圧を発生させる能力によって、高解像度での高いダイナミックレンジがシステムに与えられる。
前述の列ライン４-５-６が、発明の概要および添付の請求項に記載の“陰極ライン”と同一のものであることは明らかである。同様に、行ライン１-２-３は、発明の概要および添付の請求項に記載の“陽極ライン”に対応するものである。
列ラインと一体に作動する前述のスイッチは、発明の概要および請求項に記載の“第１のスイッチ”と同一のものであり、これに対して、行ラインと一体に作動するスイッチは“第２のスイッチ”と同一ものである。
さらに、発明の概要および請求項に記載の“正電源”の場合、正電圧とは図中で電圧＋ＶLEDとして示される電圧などを意味することは明らかである。
本発明は、例示として記載され、図に表された上述の実施形態に決して限定されるものではなく、このような駆動回路は本発明の範囲から離れることなく様々な形態で実現が可能である。
共通陽極ＯＬＥＤ駆動回路を示す概略結線図である。 本発明の１実施形態に準拠するＯＬＥＤ駆動回路を示す概略結線図である。 本発明の好ましい実施形態に基づくＯＬＥＤ駆動回路を示す概略結線図である。 本発明のＯＬＥＤ駆動回路の小さな部分を示すさらに詳細な概略結線図である。 ＯＬＥＤ駆動回路の制御信号を示す例示タイミング図である。
符号の説明
１ 陽極ライン
２ 陽極ライン
３ 陽極ライン
４ 陰極ライン
５ 陰極ライン
６ 陰極ライン
７ 制御ライン
８ 制御ライン
９ 制御ライン
１０ 制御ライン
２０ 制御ライン
１００ ＯＬＥＤ駆動回路
１１０ ＯＬＥＤアレイ
１２０ 有機発光ダイオート（ＯＬＥＤ）
１４０ スイッチ
１５０ａ 電流源
１５０ｂ 電流源
１５０ｃ 電流源
１６０ スイッチ
２００ 駆動回路
２１０ａ 第２のスイッチ
２１０ｂ 第２のスイッチ
２１０ｃ 第２のスイッチ
２２０ａ 第１のスイッチ
２２０ｂ 第１のスイッチ
２２０ｃ 第１のスイッチ
２３０ 電圧源
２６０ スイッチ
３００ ＯＬＥＤ駆動回路
３１０ ＭＯＳＦＥＴ
３２０ ＭＯＳＦＥＴ
３３０ インバータ
３４０ インバータ
３５０ トランジスタ
３６０ トランジスタ
３７０ トランジスタ
３８０ トランジスタ

Claims (9)

  1. 表示装置に利用される有機発光ダイオード駆動回路であって、前記表示装置が、陽極と陰極とを備えた複数の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）（１２０）を有し、前記有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）（１２０）は、陽極ライン（１,２,３）と陰極ライン（４,５,６）および少なくとも１つの駆動回路（２００,３００）とに接続される有機発光ダイオード駆動回路において、前記有機発光ダイオードは共通陽極構成で配設され、これに対して、前記駆動回路（２００,３００）は共通陽極駆動装置として構成され、第１のスイッチ（２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃ）のそれぞれによる個々の関係する陰極ラインは電流源（１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃ）と接続することが可能であり、第２のスイッチ（２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ）のそれぞれによる個々の関係する陽極ラインは正電源と接続することが可能であることを特徴とし、さらに、それぞれの第１のスイッチ（２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃ）は、陰極ラインが使用中のとき、使用中の陰極ラインと前記それぞれの電流源（１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃ）との間で接続を行い、前記陰極ラインが使用されていないとき、前記陰極ラインを正電源と接続するように構成されることを特徴とする駆動回路。
  2. 請求項１に記載の有機発光ダイオード駆動回路において、第１のスイッチ（２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃ）を接続することが可能な正電源と、第２のスイッチ（２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ）を接続することが可能な正電源とが同じ電源であることを特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
  3. 請求項１または２に記載の有機発光ダイオード駆動回路において、陽極ラインが使用中のとき、使用中の前記陽極ラインとそれぞれの正電源との間で接続が行われるように、さらに、前記陽極ラインが未使用とき、前記陽極ラインがアースと接続されるように、前記第２のスイッチ（２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ）が構成されることを特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
  4. 請求項３に記載の有機発光ダイオード駆動回路において、アクティブな陽極ラインが正電源と接続されると同時に、いずれの未使用またはアクティブでない陽極ラインもアースと接続されることを特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
  5. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の有機発光ダイオード駆動回路において、アクティブな陰極ラインがその対応する電流源（１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃ）と接続されると同時に、アクティブでないいずれの陰極ラインも正電源と接続されることを特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
  6. 請求項１から５までのいずれか１つに記載の有機発光ダイオード駆動回路において、前記駆動回路（２００,３００）がＮＰＮトランジスタ（３５０,３７０）を有する第１のスイッチ（２２０ａ,２２０ｂ,２２０ｃ）を利用することを特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
  7. 請求項１から６までのいずれか１つに記載の有機発光ダイオード駆動回路において、前記駆動回路（２００,３００）がＭＯＳＦＥＴトランジスタ（３１０,３２０）を有する第２のスイッチ（２１０ａ,２１０ｂ,２１０ｃ）を利用することを特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
  8. 請求項１から７までのいずれか１つに記載の有機発光ダイオード駆動回路において、前記電流源（１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃ）がアースを基準とすることを特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
  9. 請求項１から８までのいずれか１つに記載の有機発光ダイオード駆動回路において、前記陽極ライン（１,２,３）と陰極ライン（４,５,６）とが構成され、これにより、複数の画素が形成され、前記陽極ライン（１,２,３）と陰極ライン（４,５,６）とが導電層から形成されることをさらに特徴とし、さらに、表示装置の前記陰極ライン（４,５,６）または陽極ライン（１,２,３）のうちの少なくとも一方が、前記少なくとも一方のラインの長さにわたって拡がる複数の電気接続を示し、上記接続が、基板上に形成された導電層よりも大容量構造の共通電気導体エレメントとの電気接続の形で設けられ、導電層に使用される材料の寄生連続抵抗の低減を図り、および／または、ＯＬＥＤ表示装置自体の寄生容量の減少を図るようにすることをさらに特徴とする有機発光ダイオード駆動回路。
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