JP2005107003A - 自発光型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光表示画素を効率良く駆動させると共に、回路の障害等により電源回路より出力される動作電圧の過剰な増大を抑制させることができる表示装置を提供すること。
【解決手段】 発光表示パネルにおける全ての表示用画素における発光素子２を対象として、多入力コンパレータ３ａおよびピークホールド回路３ｂにより、順方向電圧の最大値を導出するようになされる。前記順方向電圧の最大値に基づいて、昇圧回路６はパワーＦＥＴをスイッチング動作し、これによる昇圧出力を動作電圧ＶＨとして、定電流回路１に供給する。障害等により順方向電圧の最大値が上昇し、これに基づいて動作電圧ＶＨが過剰に上昇した場合には、電圧リミッターとして機能するアナログコンパレータ７ａからの制御出力により、昇圧回路６の動作が停止される。
【選択図】 図９

Description

この発明は、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に代表される発光素子を多数配列したアクティブ駆動型、もしくはパッシブ駆動型の発光表示装置に関し、特に前記発光素子を点灯駆動するための電源回路からの動作電圧を、各発光素子の順方向電圧に基づいて制御することで、発光素子を効率良く発光駆動させることができるようにした自発光型表示装置に関する。

発光素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを用いたディスプレイの開発が広く進められている。このような表示パネルに用いられる発光素子として、有機材料を発光層に用いた有機ＥＬ素子が注目されている。これはＥＬ素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。

前記した有機ＥＬ素子は、電気的には図１のような等価回路で表すことができる。すなわち、有機ＥＬ素子は、ダイオード成分Ｅと、このダイオード成分に並列に結合する寄生容量成分Ｃp とによる構成に置き換えることができ、有機ＥＬ素子は容量性の発光素子であると考えられている。この有機ＥＬ素子は、発光駆動電圧が印加されると、先ず、当該素子の電気容量に相当する電荷が電極に変位電流として流れ込み蓄積される。続いて当該素子固有の一定の電圧（発光閾値電圧＝Ｖth）を越えると、電極（ダイオード成分Ｅの陽極側）から発光層を構成する有機層に電流が流れ初め、この電流に比例した強度で発光すると考えることができる。

図２は、このような有機ＥＬ素子の発光静特性を示したものである。これによれば、有機ＥＬ素子は図２（ａ）に示すように、駆動電流Ｉにほぼ比例した輝度Ｌで発光し、図２（ｂ）に実線で示すように駆動電圧Ｖが発光閾値電圧Ｖth以上の場合において急激に電流Ｉが流れて発光する。換言すれば、駆動電圧が発光閾値電圧Ｖth以下の場合には、ＥＬ素子には電流は殆ど流れず発光しない。したがってＥＬ素子の輝度特性は、図２（ｃ）に実線で示すように前記閾値電圧Ｖthより大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほど、その発光輝度Ｌが大きくなる特性を有している。

一方、前記した有機ＥＬ素子は、長期の使用によって素子の物性が変化し、順方向電圧ＶＦが大きくなることが知られている。このために、有機ＥＬ素子は図２（ｂ）に示したように実使用時間によって、Ｖ−Ｉ特性が矢印に示した方向（破線で示した特性）に変化し、したがって、輝度特性も低下することになる。また、前記した有機ＥＬ素子は、素子の成膜時における例えば蒸着のばらつきによっても初期輝度にばらつきが発生するという問題も抱えており、これにより、入力映像信号に忠実な輝度階調を表現することが困難になる。

さらに、有機ＥＬ素子の輝度特性は、温度によって概ね図２（ｃ）に破線で示すように変化することも知られている。すなわちＥＬ素子は、前記した発光閾値電圧より大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほどその発光輝度Ｌが大きくなる特性を有するが、高温になるほど発光閾値電圧が小さくなる。したがってＥＬ素子は、高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗いといった輝度の温度依存性を有している。

一方、前記した有機ＥＬ素子は、電流・輝度特性が温度変化に対して安定しているのに対して、電圧・輝度特性が温度変化に対して不安定であること、また過電流により素子を劣化させるのを防止することなどの理由により、一般的には定電流駆動がなされる。この場合、定電流回路に供給されるたとえばＤＣ−ＤＣコンバータ等からもたらされる動作電圧ＶＨとしては、次のような各要素を考慮して設定せざるを得ない。

すなわち、前記要素としては、ＥＬ素子の順方向電圧ＶＦ、ＥＬ素子の前記ＶＦのばらつき分ＶＢ、前記ＶＦの経時変化分ＶＬ、前記ＶＦの温度変化分ＶＴ、定電流回路が定電流動作をするのに必要なドロップ電圧ＶＤ等を挙げることができる。そして、これらの各要素が相乗的に作用した場合においても、前記定電流回路の定電流特性が十部に確保できるようにするために、動作電圧ＶＨとしては、前記各要素として示した各電圧の最大値を加算した値に設定せざるを得ない。

しかしながら、定電流回路に供給される動作電圧ＶＨとして、前記のように各電圧の最大値を加算した電圧値が必要となるケースは、滅多に生ずるものではなく、通常状態においては定電流回路における電圧降下分として大きな電力損失を招来させている。したがって、これが発熱の要因になり有機ＥＬ素子および周辺回路部品等に対してストレスを与える結果となっている。

そこで、ＥＬ素子の順方向電圧ＶＦを測定し、このＶＦに基づいて定電流回路に与える動作電圧ＶＨの値を適切に制御することで、前記したような問題点を解消しようとすることが、特許文献１に開示されている。
特開平７−３６４０９号公報（段落０００７〜０００９、図１）

前記した特許文献１に開示された構成によると、表示パネルに配列された１つの発光素子（ＥＬ素子）の順方向電圧ＶＦを検出し、この発光素子の順方向電圧に基づいて、各発光素子をドライブする定電流回路に与える動作電圧を制御するようにしている。図３は、その構成を簡易的に示したものであり、符号１は定電流回路を示し、符号２はこの定電流回路１によって発光制御される有機ＥＬ素子に代表される発光素子を示している。そして、定電流回路１より発光素子２に対して定電流を供給することにより発生する発光素子１の順方向電圧ＶＦを、順方向電圧検出回路３によって検出し、この電圧検出回路３による検出出力は、比較／演算回路４に送られるように構成されている。

前記比較／演算回路４には、比較対象とされる所定の電圧（リファレンス電圧）を生成する電圧設定回路５が接続されている。そして、比較／演算回路４においては、電圧設定回路５から供給される前記リファレンス電圧と、電圧検出回路３から供給される順方向電圧ＶＦに対応する電圧が比較され、これらの差分に対応する制御電圧を生成するように作用する。その差分に対応する制御電圧は、電源回路としての例えばスイッチングレギュレータによる昇圧回路６に供給され、昇圧回路６から出力される動作電圧（電源電圧）ＶＨの値を制御するように作用する。

図３に示す構成において、前記電圧設定回路５よりもたらされるリファレンス電圧を“Ｖconstant”とした場合、“ＶＨ＝ＶＦ＋Ｖconstant”の関係となるように、動作電圧ＶＨの値を制御するようになされる。このように制御された動作電圧ＶＨは、前記した定電流回路１を定電流制御するように作用し、これにより、前記した発光素子２は定電流ドライブされる。したがって、定電流回路１を定電流制御する動作電圧ＶＨは、発光素子の順方向電圧ＶＦの変動に伴って、前記した“Ｖconstant”の電圧マージンをとって変動するように制御される。それ故、定電流回路１において生ずる電圧降下分をある程度の範囲に抑えることができ、定電流回路１において発生する電力損失を低減させることが可能となる。

ところで、図３に示した構成によると、すでに説明したとおり、表示パネルに配列された１つの発光素子（ＥＬ素子）の順方向電圧ＶＦを検出し、この順方向電圧に基づいて、各発光素子をドライブする定電流回路に与える動作電圧ＶＨの値を制御するようにしている。したがって、例えば図４に示すように順方向電圧ＶＦの検出対象となる発光素子２の陽極側または陰極側の配線が断線したような場合、もしくは発光素子２が破壊した場合などにおいては、その順方向電圧ＶＦは極端な大きさの電圧に上昇したものと見なされる。これにより、電源回路としての昇圧回路６より出力される動作電圧ＶＨを極端に上昇させる結果を招き、昇圧された動作電圧ＶＨにより回路に障害を与えたり、極端な場合にはこれを破壊するといった問題にも発展する。

この発明は、前記した問題点に着目してなされたものであり、発光素子を点灯駆動する定電流回路において発生する電力損失を低減させることを可能とし、しかも、前記したように、発光素子の順方向電圧の検出手段の障害もしくは故障等に起因して、電源回路より出力される動作電圧の過剰な増大を効果的に抑制させることができる自発光型表示装置を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる自発光型表示装置は、請求項１に記載のとおり、複数のデータ線と複数の走査線との交差位置に配され、発光素子と当該発光素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴとを少なくとも備えた複数の発光表示画素を有するアクティブ駆動型発光表示装置であって、前記各画素を構成する発光素子の順方向電圧をそれぞれ導出し、導出した前記各発光素子における順方向電圧の最大値を得ることができるように構成した点に特徴を有する。

また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる自発光型表示装置は、請求項２に記載のとおり、複数のデータ線と複数の走査線との交差位置の各々において、前記データ線と走査線との間にそれぞれ接続された発光素子を備えたパッシブ駆動型発光表示装置であって、前記発光素子の順方向電圧を前記各データ線より導出し、導出した前記各発光素子における順方向電圧の最大値を得ることができるように構成した点に特徴を有する。

以下、この発明にかかる自発光型表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。まず、図５はこの発明を好適に適用することができるアクティブ駆動型発光表示装置の構成例を示すものであり、図５に示す表示パネル１０にはマトリクス状に多数配列された発光表示画素のうち、代表して４組の発光表示画素ｐ11，ｐ12，ｐ21，ｐ22が示されている。そして、発光表示パネル１０には、後で説明するデータドライバーからのデータ線ｍ1 ，ｍ2 ，……が縦方向（列方向）に配列され、また、同様に後で説明する走査ドライバーからの制御線ｎ1 ，ｎ2 ，……が横方向（行方向）に配列されている。さらに、表示パネル１０には、前記各データ線に対応して、後で説明する電源回路からの電源供給線ｖ1 ，ｖ2 ，……も縦方向に配列されている。

前記各発光表示画素は、一例としてコンダクタンスコントロール方式による構成が示されている。すなわち、図５に示す表示パネル１０における左上の画素ｐ11を構成する各素子に符号を付けたとおり、Ｎチャンネル型ＴＦＴ（Thin Film Transistor）により構成された制御用トランジスタＴr1のゲートは、制御線ｎ1 に接続され、そのソースはデータ線ｍ1 に接続されている。また、制御用トランジスタＴr1のドレインは、Ｐチャンネル型ＴＦＴで構成された駆動用トランジスタＴr2のゲートに接続されると共に、電荷保持用のコンデンサＣ1 の一方の端子に接続されている。

そして、駆動用トランジスタＴr2のソースは前記コンデンサＣ1 の他方の端子に接続されると共に、電源供給線ｖ1 に接続されている。また、駆動用トランジスタのドレインには、発光素子としての有機ＥＬ素子Ｅ1 の陽極端子が接続されると共に、当該ＥＬ素子Ｅ1 の陰極端子は基準電位点（グランド）に接続されている。斯くして、前記した構成の発光表示画素は、前記したとおり表示パネル１０上に、縦横方向にマトリクス状に多数配列されている。

一方、図５に示すように縦方向に配列された各データ線ｍ1 ，ｍ2 ，……は、データドライバー１１から導出されており、また、横方向に配列された制御線ｎ1 ，ｎ2 ，……は、走査ドライバー１２から導出されている。前記データドライバー１１および走査ドライバー１２には、コントローラＩＣ１３よりコントロールバスが接続されており、コントローラＩＣ１３に供給される画像信号に基づいて、データドライバー１１および走査ドライバー１２が制御され、次に説明するような作用により各発光表示画素が選択的に点灯駆動されて、画像信号に基づく画像が表示パネル１０上において表示される。

例えば、発光表示画素ｐ11における制御用トランジスタＴr1のゲートに、制御線ｎ1 を介して走査ドライバー１２よりオン電圧が供給されると、制御用トランジスタＴr1はソースに供給されるデータ線ｍ1 からのデータ電圧に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用トランジスタＴr1のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサＣ1 には前記データ電圧に対応した電圧が充電され、その電圧が駆動用トランジスタＴr2のゲートに供給される。それ故、駆動用トランジスタＴr2は、そのゲート電圧とソース電圧（Ｖgs）に基づいた電流をＥＬ素子Ｅ1 に流し、ＥＬ素子を発光駆動させる。すなわち、駆動用トランジスタＴr2は、ＥＬ素子Ｅ1 を定電流駆動することで、ＥＬ素子Ｅ1 を発光駆動させるように作用する。

一方、制御用トランジスタＴr1のゲートがオフ電圧になると、制御用トランジスタＴr1はいわゆるカットオフとなり、制御用トランジスタＴr1のドレインは開放状態となるものの、駆動用トランジスタＴr2はコンデンサＣ1 に蓄積された電荷によりゲート電圧が保持される。したがって、次の走査まで駆動用トランジスタの駆動電流が維持され、これによりＥＬ素子Ｅ1 の発光も維持される。

なお、前記した構成の各発光表示画素においては、駆動用トランジスタＴr2が、各ＥＬ素子Ｅ1 を発光駆動させる定電流回路として機能する。そして、この実施の形態においては、各ＥＬ素子の順方向電圧ＶＦを取得するために、定電流回路として機能する駆動用トランジスタＴr2のドレインとＥＬ素子の陽極端子との接続点の電位が引き出せるように構成されている。図５においては説明の便宜上、前記接続点に引き出し端子ｔ11，ｔ12，ｔ21，ｔ22，……を形成した状態を示している。そして、後で説明するように、これら各端子によって得られる各順方向電圧ＶＦの最大値を利用して、電源回路１４から各電源供給線ｖ1 ，ｖ2 ，……を介して発光表示画素に供給される動作電圧ＶＨが制御されるようになされる。

次に図６は、この発明を適用することができるパッシブ駆動型発光表示装置の構成例を示すものである。このパッシブマトリクス型表示装置におけるＥＬ素子のドライブ方法には、陰極線走査・陽極線ドライブ、および陽極線走査・陰極線ドライブの２つの方法があるが、図２に示す例は前者の陰極線走査・陽極線ドライブの形態を示している。

すなわち、ｎ本のデータ線としての陽極線ａ1 〜ａn が縦方向に配列され、ｍ本の走査線としての陰極線ｋ1 〜ｋm が横方向に配列され、各々の交差した部分（計ｎ×ｍ箇所）に、ダイオードのシンボルマークで示した有機ＥＬ素子Ｅ11〜Ｅnmが接続されて、表示パネル２０を構成している。

そして、画素を構成する各ＥＬ素子Ｅ11〜Ｅnmは、垂直方向に沿う陽極線ａ1 〜ａn と水平方向に沿う陰極線ｋ1 〜ｋm との各交点位置に対応して一端（ＥＬ素子の等価ダイオードにおける陽極端子）が陽極線に、他端（ＥＬ素子の等価ダイオードにおける陰極端子）が陰極線に接続されている。さらに、各陽極線ａ1 〜ａn は陽極線ドライブ回路２１に接続され、各陰極線ｋ1 〜ｋm は陰極線走査回路２２に接続されてそれぞれ駆動される。

前記陽極線ドライブ回路２１には、後述する電源回路から供給される動作電圧ＶH を利用して定電流動作する定電流回路Ｉ1 〜Ｉn およびドライブスイッチＳX1〜ＳXnが備えられており、ドライブスイッチＳX1〜ＳXnが、前記定電流回路Ｉ1 〜Ｉn 側に接続されることにより、定電流回路Ｉ1 〜Ｉn からの電流が、陰極線に対応して配置された個々のＥＬ素子Ｅ11〜Ｅnmに対して供給されるように作用する。また、前記ドライブスイッチＳX1〜ＳXnは、定電流回路Ｉ1 〜Ｉn からの電流を個々のＥＬ素子に供給しない場合には、基準電位点としてのグランド側に接続できるように構成されている。

また、前記陰極線走査回路２２には、各陰極線ｋ1 〜ｋm に対応して走査スイッチＳY1〜ＳYmが備えられ、逆バイアス電圧源ＶM または走査基準電位点としてのグランド電位のうちのいずれか一方を、対応する陰極線に接続するように作用する。これにより、陰極線を所定の周期で走査基準電位点（グランド電位）に設定しながら、所望の陽極線ａ1 〜ａn に定電流回路Ｉ1 〜Ｉn を接続することにより、前記各ＥＬ素子を選択的に発光させることができる。

なお、前記陽極線ドライブ回路２１および陰極線走査回路２２は、コントローラＩＣによって構成された発光制御回路２３より指令を受け、発光制御回路２３に供給される画像信号に応じて、当該画像信号に対応した画像を表示パネル２０に表示させるように作用する。

そして、図６に示した構成においては、各ＥＬ素子Ｅ11〜Ｅnmの順方向電圧ＶＦを取得するために、各陽極線ａ1 〜ａn の電位が取り出されるように構成されている。すなわち、後で詳細に説明するように各陽極線ａ1 〜ａn における電位は、多入力コンパレータ３ａにそれぞれ供給され、この多入力コンパレータ３ａによって得られる各順方向電圧ＶＦの最大値を利用して、電源回路から供給される動作電圧ＶＨが制御されるようになされる。

図７は、図５に示したアクティブマトリクス構成の表示装置、もしくは図６に示したパッシブマトリクス構成の表示装置における各ＥＬ素子より順方向電圧ＶＦを取得して、電源回路から供給される動作電圧ＶＨを制御する基本構成を示したものである。図７において、図５に示したアクティブマトリクス構成の表示装置を適用する場合においては、図５に示した発光表示画素を構成する駆動用トランジスタＴr2およびＥＬ素子Ｅ1 の１組を、等価的に図７に示す定電流回路１および発光素子２とみなすことができる。

これにより、発光表示画素を構成する駆動用トランジスタＴr2とＥＬ素子Ｅ1 との接続部において発生するＥＬ素子Ｅ1 の順方向電圧ＶＦが、多入力コンパレータ３ａの一つの入力端子に供給されるように構成される。したがって、図７に示す構成においては図５に示す端子ｔ11，ｔ12，ｔ21，ｔ22，……において得られる全ての発光素子における順方向電圧ＶＦが、多入力コンパレータ３ａの各入力端子にそれぞれ供給されるようになされる。これにより、後述するように全ての発光素子における順方向電圧ＶＦの最大値によって、電源回路から供給される動作電圧ＶＨが制御されるようになされる。

一方、図７において、図６に示したパッシブマトリクス構成の表示装置を適用した場合においては、図６に示した各陽極線ａ1 〜ａn から取り出された各電位を多入力コンパレータ３ａに導入されるように構成される。この構成によって、後述するように全ての発光素子における順方向電圧ＶＦの最大値によって、電源回路から供給される動作電圧ＶＨが制御されるようになされる。

図７に示すように前記多入力コンパレータ３ａの出力端には、ホールド用コンデンサＣ11と、その放電用抵抗素子Ｒ11を備えたピークホールド回路３ｂが接続されている。したがって、多入力コンパレータ３ａとピークホールド回路３ｂとにより構成された電圧検出回路によって、図５に示す表示パネル１０、または図６に示す表示パネル２０に配列されたＥＬ素子に代表される各発光素子における順方向電圧ＶＦの最大値を得ることができる。

前記ピークホールド回路３ｂから出力される順方向電圧ＶＦの最大値は、比較／演算回路４に送られる。すでに図３に基づいて説明したように、比較／演算回路４においては、電圧設定回路５から供給されるリファレンス電圧と、ピークホールド回路３ｂから供給される順方向電圧ＶＦの最大値に対応する電圧が比較され、これらの差分に対応する制御電圧が生成される。その差分に対応する制御電圧は、電源回路としての例えばスイッチングレギュレータによる昇圧回路６に供給され、昇圧回路６から出力される動作電圧（電源電圧）ＶＨの値を制御するように作用する。

すなわち、図７に示す構成において、ピークホールド回路３ｂから出力される順方向電圧ＶＦの最大値を“ＶＦmax ”とし、電圧設定回路５よりもたらされるリファレンス電圧を“Ｖconstant”とした場合、“ＶＨ＝ＶＦmax ＋Ｖconstant”の関係となるように、動作電圧ＶＨの値を制御するようになされる。このようにして制御された動作電圧ＶＨは、図５に示した電源回路１４より、電源供給線ｖ1 ，ｖ2 ，……をそれぞれ介して各発光表示画素ｐ11，ｐ12，ｐ21，ｐ22，……に対して供給される。また、前記のようにして制御された電源回路からの動作電圧ＶＨは、図６に示した陽極線ドライブ回路２１における定電流回路Ｉ1 〜Ｉn の動作電圧ＶＨとして供給される。

前記した構成により、電源回路からの動作電圧ＶＨは、各発光素子の順方向電圧ＶＦの最大値“ＶＦmax ”に基づいて、前記した“Ｖconstant”の電圧マージンをとって制御される。それ故、図７に示す定電流回路１において生ずる電圧降下分をある程度の範囲に抑えることができ、定電流回路１において発生する電力損失を低減させることが可能となる。

一方、図７に示した実施の形態においては、電源回路を構成する昇圧回路６から出力される動作電圧ＶＨを検出し、動作電圧ＶＨの上限値を設定することができる電圧リミッター７が具備されている。この図７に示した電圧リミッター７は、動作電圧ＶＨが予め定められた値を超える場合において、前記昇圧回路６を構成するスイッチングレグュレータのスイッチング特性を制御し、前記したように動作電圧ＶＨの上限値を設定するように作用する。

図８は、図７に示した構成において、前記した電圧リミッター７を具備したことによる作用効果を説明するものである。すなわち、図８に示すように多入力コンパレータ３ａおよびピークホールド回路３ｂからなる順方向電圧検出回路は、図５に示した表示パネル１０、もしくは図６に示した表示パネル２０に配列されたそれぞれの発光素子の順方向電圧ＶＦの最大値を検出するように作用する。

ここで、図８に示すようにいずれかの発光素子２の陽極側または陰極側の配線が断線したような場合、もしくは発光素子２が破壊した場合などにおいては、多入力コンパレータ３ａおよびピークホールド回路３ｂからなる順方向電圧検出回路からは、極端な大きさの順方向電圧ＶＦmax を検出することになる。この場合、前記した比較／演算回路４および昇圧回路６は、前記した極端な大きさの順方向電圧ＶＦmax に基づいて、動作電圧ＶＨを上昇させるように動作するが、前記電圧リミッター７は、スイッチングレグュレータのスイッチング特性を制御し、動作電圧ＶＨを所定以上に上昇させるのを阻止するように作用する。この作用により、過剰な動作電圧ＶＨを受けて、この動作電圧ＶＨにより駆動される回路に障害を与えたり、極端な場合にはこれを破壊するといった問題を回避することができる。

図９は、図７および図８に示した電圧リミッター７の好ましい第１の例を示したものである。なお、図９においては図７および図８に示した各構成要素に相当する部分を同一符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。この図９に示す形態においては、昇圧回路６には、ＭＯＳ型パワーＦＥＴＱ１１のゲートが接続されており、また、そのドレインは基準電位点としてのグランドに接続されている。さらに、そのソースには一次側電源を構成するバッテリー８の正極がインダクタＬ１１を介して接続されている。

この昇圧回路６は、前記比較／演算回路４からの制御電圧を入力として、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行ない、前記パワーＦＥＴＱ１１をスイッチングするスイッチングレギュレータとしての機能を果たす。なお、昇圧回路６はＰＷＭ制御に代えて、周知のＰＦＭ（パルス周波数変調）制御、もしくはＰＳＭ（パルススキップ変調）制御を利用することもできる。

スイッチングレギュレータとして機能する前記昇圧回路６からは、比較／演算回路４からの制御電圧に基づくＰＷＭ波が出力され、前記パワーＦＥＴＱ１１は前記ＰＷＭ波によりオン制御される。これにより、一次側のバッテリー８からの電力エネルギーがインダクタＬ１１に蓄積される。そして、パワーＦＥＴＱ１１のオフ動作に伴い、前記インダクタＬ１１に蓄積された電力エネルギーは、ダイオードＤ１１を介して平滑用コンデンサＣ１２に蓄積される。そして、比較／演算回路４からの制御電圧に基づくＰＷＭのデューティサイクルにしたがって、パワーＦＥＴＱ１１はオン・オフ動作を繰り返し、これにより昇圧された直流出力が動作電圧ＶＨとして出力される。

一方、前記動作電圧ＶＨは、抵抗素子Ｒ13，Ｒ14により分圧されて、アナログ値Ａとしてアナログコンパレータ７ａの一方の入力端子に供給される。また、前記アナログコンパレータ７ａの他方の入力端子には、標準電圧ＶDDを抵抗素子Ｒ15，Ｒ16により分圧した電圧が、アナログ値Ｂとして供給されている。前記アナログコンパレータ７ａは、アナログ値Ｂを基準としてアナログ値Ａとの比較を行ない、Ａ＜Ｂの状態においては前記昇圧回路６によるスイッチング動作を継続させるように動作する。また、アナログコンパレータ７ａは、Ａ＞Ｂの状態を検出した場合には、前記昇圧回路６によるスイッチング動作を停止させるように動作する。これにより、前記パワーＦＥＴＱ１１のオン・オフ動作は停止され、動作電圧ＶＨの昇圧動作は停止される。

したがって、図９に示した構成例においては、前記アナログコンパレータ７ａと、各抵抗素子Ｒ13，Ｒ14およびＲ15，Ｒ16による分圧回路などが電圧リミッターとして機能し、これにより、動作電圧ＶＨの上限値を設定するように作用する。そして、図９に示した構成例においては、アナログ値がＡ＞Ｂの条件により、昇圧回路６によるスイッチング動作が停止した場合においては、故障もしくは寿命とみなす運用形態をとることができる。

次に図１０は、図７および図８に示した電圧リミッター７の好ましい第２の例を示したものである。なお、図１０においては図９に示した各構成要素に相当する部分を同一符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。この図１０に示す形態においては、図９に示すアナログコンパレータ７ａに代えて、デジタルコンパレータ７ｂと、２つのＡ／Ｄコンバータ７ｃ，７ｄが採用されている。

前記動作電圧ＶＨは、抵抗素子Ｒ13，Ｒ14により分圧されて、第１のＡ／Ｄコンバータ７ｃに供給され、このコンバータ７ｃより出力されるデジタルデータＡは、デジタルコンパレータ７ｂの一方の入力端子に供給される。また、標準電圧ＶDDを抵抗素子Ｒ15，Ｒ16により分圧した電圧が、第２のＡ／Ｄコンバータ７ｄに供給され、このコンバータ７ｄより出力されるデジタルデータＢは、デジタルコンパレータ７ｂの他方の入力端子に供給される。

前記デジタルコンパレータ７ｂは、データＢを基準としてデータＡとの比較を行ない、Ａ＜Ｂの状態においては前記昇圧回路６によるスイッチング動作を継続させるように動作する。また、デジタルコンパレータ７ｂは、Ａ＞Ｂの状態を検出した場合には、前記昇圧回路６によるスイッチング動作を停止させるように動作する。これにより、前記パワーＦＥＴＱ１１のオン・オフ動作は停止され、動作電圧ＶＨの昇圧動作は停止される。

したがって、図１０に示した構成例においては、前記デジタルコンパレータ７ｂ、２つのＡ／Ｄコンバータ７ｃ，７ｄと、各抵抗素子Ｒ13，Ｒ14およびＲ15，Ｒ16による分圧回路などが電圧リミッターとして機能し、これにより、動作電圧ＶＨの上限値を設定するように作用する。そして、図１０に示した構成例においては、デジタルデータ値がＡ＞Ｂの条件により、昇圧回路６によるスイッチング動作が停止した場合においては、故障もしくは寿命とみなす運用形態をとることができる。

図１１は、図７および図８に示した電圧リミッター７の好ましい第３の例を示したものである。なお、図１１においては図１０に示した各構成要素に相当する部分を同一符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。この図１１に示す形態においては、図１０に示す第２のＡ／Ｄコンバータ７ｄに代えて、デジタルリミットデータの生成回路７ｅが使用されている。

この生成回路７ｅは、図示せぬＣＰＵ（中央演算ユニット）からの指令により所定のデジタルリミットデータ、すなわち、デジタルコンパレータ７ｂにおいて比較対象とされるデジタルデータＢを出力するようになされる。この図１１に示した構成例においても、図１０に示した構成例と同様の作用効果を得ることができる。

次に図１２は、すでに説明した実施の形態と同様に電圧リミッターを備え、この電圧リミッターが、動作電圧が所定値以上となった時にオン動作して動作電圧を上限値に制限させるスイッチング素子を含む構成になされている。なお、図１２においては図９に示した各構成要素に相当する部分を同一符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。

この図１２に示す形態においては、動作電圧ＶＨが生成される平滑用コンデンサＣ12と並列に、抵抗素子Ｒ17とツェナーダイオードＺD1との直列回路が接続されている。前記ツェナーダイオードＺD1は、周知のとおり当該ダイオードの持つツェナー電圧（降伏電圧）以上の電圧が印加された場合にオン動作する。したがって、図１２に示す形態によると、動作電圧ＶＨを昇圧させる動作が実行されても、ツェナーダイオードＺD1のオン動作により抵抗素子Ｒ17を介して電流を吸い込む動作が実行され、これにより、動作電圧ＶＨの上限値を設定することができる。

なお、この図１２に示す形態によると、ツェナーダイオードＺD1のオン動作により、動作電圧ＶＨの上限値を設定することができるので、たとえ前記“ＶＦmax ”が極端な大きさとなるような障害が発生しても、表示装置をそのまま使用し続ける運用形態をとることができる。

図１３は、図１２と同様に動作電圧が所定値以上となった時にオン動作して、動作電圧を上限値に制限させるスイッチング素子を含む構成になされている。なお、この図１２に示す形態においては、図１２に示す抵抗素子Ｒ17とツェナーダイオードＺD1との回路構成に代えて、スイッチング素子としてのｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ12と、抵抗体Ｒ18〜Ｒ20の構成になされている。

すなわち、動作電圧ＶＨが生成される平滑用コンデンサＣ12と並列に、抵抗体Ｒ18とＲ19が直列接続され、その接続中点にｎｐｎ型バイポーラトランジスタＱ12のベースが接続されている。また、前記トランジスタＱ12のコレクタは、抵抗体Ｒ20を介してコンデンサＣ12における動作電圧ＶＨの出力端子に接続され、またトランジスタＱ12のエミッタは基準電位点に接続されている。

前記した構成によると、抵抗体Ｒ18とＲ19によって分圧されるトランジスタＱ12に加わるベース電圧がスレッショルト電圧である約０．３Ｖ程度になると、トランジスタＱ12はターンオンし、抵抗素子Ｒ20を介して電流を吸い込む動作が実行される。これにより、動作電圧ＶＨの上限値を設定することができる。したがって、この構成によると抵抗体Ｒ18とＲ19の抵抗比を選択することで、前記した動作電圧ＶＨの上限値を設定することが可能になる。

したがって、この図１３に示す形態によると、トランジスタＱ12のオン動作により、動作電圧ＶＨの上限値を設定することができるので、たとえ前記“ＶＦmax ”が極端な大きさとなるような障害が発生しても、図１２に示した例と同様に表示装置をそのまま使用し続ける運用形態をとることができる。

次に図１４は、電源回路から出力される動作電圧が所定の値に達した場合に、電源回路を構成するスイッチングレグュレータに供給する制御信号を、予め定められた値の制御信号に切り換えるように構成した例を示している。なお、この図１４においては図９に示した各構成要素に相当する部分を同一符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。

この図１４に示した構成においては、比較／演算回路４から供給される制御電圧、もしくは昇圧制御回路９から供給される予め定められた制御電圧が、選択スイッチＳＷを介して、択一的にスイッチングレギュレータを構成する昇圧回路６に供給されるように構成されている。そして、アナログコンパレータ７ａの出力状態が、Ａ＜Ｂの関係を維持している状態においては、前記スイッチＳＷは、図１４に示した状態になされている。したがって、昇圧回路６等の動作により、各発光素子の順方向電圧ＶＦの最大値“ＶＦmax ”に基づいて、動作電圧ＶＨの値が制御される。

一方、前記した幾つかの原因により、前記“ＶＦmax ”が極端な大きさとなり、結果としてアナログコンパレータ７ａの出力状態が、Ａ＞Ｂの関係となった場合には、前記スイッチＳＷは、図１４に示した状態とは逆の状態に切り換えられる。これにより、昇圧回路６には昇圧制御回路９から供給される予め定められた制御電圧が供給されるようになされる。この昇圧制御回路９から供給される制御電圧は、これに基づいて生成される動作電圧ＶＨの値が、発光表示装置にダメージを与えることのない通常の発光動作が継続できる値になされている。

なお、図１４に示した構成においては、前記したアナログコンパレータ７ａによって、選択スイッチＳＷが昇圧制御回路９側に切り換えられた場合においては、この切り換え状態にロックされるように制御される。したがって、図１４に示した構成によると、アナログコンパレータ７ａの出力状態が、Ａ＞Ｂの関係となった場合には、それ以降において昇圧回路６には、昇圧制御回路９から供給される制御電圧が供給されるようになされる。

それ故、この図１４に示す形態によると、たとえ、前記“ＶＦmax ”が極端な大きさとなるような障害が発生しても、発光表示装置にダメージを与えることのない通常の発光動作を行なうことができる動作電圧ＶＨに切り換えられるので、表示装置をそのまま使用し続ける運用形態をとることができる。

なお、図１４に示した実施の形態において、アナログコンパレータ７ａに代えて、図１０に示すようにデジタルコンパレータ７ｂと、第１と第２のＡ／Ｄコンバータ７ｃ，７ｄの構成に置き換えることもできる。また、この場合、さらに第２のＡ／Ｄコンバータ７ｄを図１１に示すように、デジタルリミットデータの生成回路７ｅに置き換えた構成も採用することができる。

以上説明した実施の形態においては、アクティブ駆動型の発光表示画素として、図５に示したようにコンダクタンスコントロール方式の構成を採用した場合に基づいて説明したが、この発明はこの様な特定な構成の発光表示装置に採用し得るだけでなく、例えば、電圧書き込み方式、電流書き込み方式、デジタル階調を実現させる３ＴＦＴ方式の駆動方式、すなわちＳＥＳ（Simultaneous Erasing Scan ＝同時消去方式）、さらにはスレッショルド電圧補正方式、カレントミラー方式などのアクティブ駆動型の画素構成を用いた発光表示装置にも同様に採用することができる。

また、既に説明した図６に示したパッシブ駆動型の発光表示装置においては、陰極線走査・陽極線ドライブ方式について例示したが、この発明は陽極線走査・陰極線ドライブ方式のパッシブ駆動型表示装置にも採用することができる。この場合においては、陰極線側のドライブ線（データ線）と基準電位との間に発生する各発光素子の順方向電圧ＶＦを、多入力コンパレータ３ａに供給するように構成される。

有機ＥＬ素子の等価回路を示す図である。 有機ＥＬ素子の諸特性を示す図である。 発光素子の順方向電圧に基づいて動作電圧を制御する従来の構成を示した ブロック図である。 図３に示す構成において、その一部に障害が発生した場合の動作を説明す るブロック図である。 この発明が適用できるアクティブ駆動型表示パネルの一部と、その周辺回 路の構成を示した結線図である。 この発明が適用できるパッシブ駆動型表示パネルの一部と、その周辺回路 の構成を示した結線図である。 発光素子の順方向電圧に基づいて動作電圧を制御するこの発明にかかる構 成を示したブロック図である。 図７に示す構成において、その一部に障害が発生した場合の動作を説明す るブロック図である。 図７および図８に示した電圧リミッターの第１の例を採用した場合を示す ブロック図である。 同じく電圧リミッターの第２の例を採用した場合を示すブロック図であ る。 同じく電圧リミッターの第３の例を採用した場合を示すブロック図であ る。 電圧リミッターにスイッチング素子を含む第１の例を採用した場合を示 すブロック図である。 同じく電圧リミッターにスイッチング素子を含む第２の例を採用した場 合を示すブロック図である。 スイッチングレグュレータに供給する制御信号を予め定められた値の制 御信号に切り換え可能にした構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 定電流回路
２ 発光素子（有機ＥＬ素子）
３ 順方向電圧検出回路
３ａ 多入力コンパレータ
３ｂ ピークホールド回路
４ 比較／演算回路
５ 電圧設定回路
６ 昇圧回路（スイッチングレギュレータ）
７ 電圧リミッター
７ａ アナログコンパレータ
７ｂ デジタルコンパレータ
７ｃ，７ｄ Ａ／Ｄコンバータ
７ｅ デジタルリミットデータ生成回路
１０ 発光表示パネル
１１ データドライバー
１２ 走査ドライバー
１３ コントローラＩＣ
１４ 電源回路
２０ 発光表示パネル
２１ 陽極線ドライブ回路
２２ 陰極線走査回路
２３ コントローラＩＣ
Ｃ1 電荷保持用コンデンサ
Ｅ1 発光素子（有機ＥＬ素子）
Ｅ11〜Ｅnm 発光素子（有機ＥＬ素子）
Ｔr1 制御用トランジスタ
Ｔr2 駆動用トランジスタ
Ｐ11〜Ｐ22 発光表示画素
Ｑ11 パワーＦＥＴ
Ｑ12 スイッチングトランジスタ
ＺD1 ツェナーダイオード

Claims (10)

1. 複数のデータ線と複数の走査線との交差位置に配され、発光素子と当該発光素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴとを少なくとも備えた複数の発光表示画素を有するアクティブ駆動型発光表示装置であって、
   前記各画素を構成する発光素子の順方向電圧をそれぞれ導出し、導出した前記各発光素子における順方向電圧の最大値を得ることができるように構成したことを特徴とする自発光型表示装置。
2. 複数のデータ線と複数の走査線との交差位置の各々において、前記データ線と走査線との間にそれぞれ接続された発光素子を備えたパッシブ駆動型発光表示装置であって、
   前記発光素子の順方向電圧を前記各データ線より導出し、導出した前記各発光素子における順方向電圧の最大値を得ることができるように構成したことを特徴とする自発光型表示装置。
3. 前記表示装置に備えられた全ての発光素子を対象として、前記順方向電圧の最大値を得ることができるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自発光型表示装置。
4. 前記順方向電圧の最大値に基づいて、発光表示画素に与える動作電圧を制御する電源回路を備えたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の自発光型表示装置。
5. 前記順方向電圧の最大値に基づいて、前記データ線に駆動電流を与える定電流回路の動作電圧を制御する電源回路を備えたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の自発光型表示装置。
6. 前記電源回路から出力される動作電圧の上限値を設定することができる電圧リミッターを備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の自発光型表示装置。
7. 前記電圧リミッターが、前記電源回路を構成するスイッチングレグュレータのスイッチング特性を制御するように構成したことを特徴とする請求項６に記載の自発光型表示装置。
8. 前記電圧リミッターが、電源回路からの動作電圧が所定値以上となった時にオン動作して、動作電圧を前記上限値に制限させるスイッチング素子を含むことを特徴とする請求項６に記載の自発光型表示装置。
9. 前記電源回路から出力される動作電圧が所定の値に達した場合に、前記電源回路を構成するスイッチングレグュレータに供給する制御信号を、予め定められた値の制御信号に切り換えるように構成したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の自発光型表示装置。
10. 前記発光表示画素における発光素子が、有機化合物を発光層に用いた有機ＥＬ素子により構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の自発光型表示装置。

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