JP2005338824A

JP2005338824A - エレクトロルミネセントディスプレイおよびその画素駆動ユニット

Info

Publication number: JP2005338824A
Application number: JP2005146155A
Authority: JP
Inventors: Shuo-Hsiu Hu; 碩修胡
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2005-12-08
Also published as: TW200539080A; CN1599525A; TWI296399B; US20050258774A1; US7391394B2; CN100483778C

Abstract

【課題】低消費電力を実現できるエレクトロルミネセントディスプレイの画素駆動ユニットを提供する。
【解決手段】エレクトロルミネセントディスプレイにおいて、画素駆動ユニットは、電源を成す接地電位端と負電圧端との間に接続されて、発光素子を駆動するように構成されている。よって、画素駆動ユニットは、走査線およびデータ線からそれぞれ転送されてくる走査信号およびデータ信号に基づいて、該データ信号に応じた電流を発光素子に供給する。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、エレクトロルミネセントディスプレイ技術に関し、特に、画素アレイ駆動時の電力消費を低減することのできるエレクトロルミネセントディスプレイに関する。

近年、放射型ディスプレイ（ｅｍｉｓｓｉｖｅｄｉｓｐｌａｙ）分野において、エレクトロルミネセントディスプレイ技術の発展は目覚ましく、関連業界から特に注目が集まっている。エレクトロルミネセントディスプレイは、例えばプラズマディスプレイなどといったその他の放射型ディスプレイに比べて、低消費電力、小サイズ、高輝度である上に、画面がより鮮明であるといった長所を有する。エレクトロルミネセントディスプレイシステムは、網目状に張り巡らされた走査線とデータ線によって構成される画素のアレイを備え、各画素が１つのエレクトロルミネセント素子または発光素子にそれぞれ接続されてなるのが通常である。発光素子は、有機発光素子であり得、大抵は、画素に接続された駆動ユニットにより駆動されることとなっている。この有機発光素子であるが、基本的には、有機材料で作られた層のスタックから構成されて、２つの電極層、つまり、１つの陽極と１つの陰極との間に挟まれるように配置されている。かかる有機層は一般に、正孔輸送層、発光層および電子輸送層転送からなる機能層（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌａｙｅｒ）として形成されている。このような構成により、陽極と陰極の間に十分な電圧が印加されると、注入された正電荷と負電荷が発光層にて再結合し、光が放出されることになる。

図１Ａに示すのは、有機エレクトロルミネセントディスプレイに用いられる公知の画素駆動ユニットの概略図である。画素駆動ユニット１１０は、トランジスタ１１２および１１４、保持キャパシタ１１６、ならびに有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１１８から構成されている。トランジスタ１１２および１１４には任意のタイプのトランジスタを用いてよく、例えば、ＮＭＯＳ薄膜トランジスタやＰＭＯＳ薄膜トランジスタが挙げられる。トランジスタ１１２はスイッチとして機能するものであり、そのゲートは走査線ＳＣＡＮに、ソースはデータ線ＤＡＴＥに、ドレインは保持キャパシタ１１６に接続される。トランジスタ１１４は電流ドライバとして機能するものであり、そのソースはＯＬＥＤ１１８の陽極に、ドレインは正電極端ＰＶに接続される。保持キャパシタ１１６は、トランジスタ１１４のゲートとドレインの間に接続される。ＯＬＥＤ１１８の陰極は接地電位に接続される。

上述のような公知の回路構成では、概して、正電圧端ＰＶと接地電位との間にかけられるバイアスにより、トランジスタ１１４のゲート電圧が約４．５Ｖ〜６．５Ｖとなる。よって、トランジスタ１１４は、飽和領域（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｒａｎｇｅ）で動作して、ＯＬＥＤ１１８に電流を供給することとなる。このようであると、比較的高い電力消費が必要となり、信頼性の高い駆動回路システムを作るための特別な製造技術が要されることになってしまう。

図１Ｂに示すのは、別な公知の画素駆動ユニット（特許文献１参照）を示す概略図である。この画素駆動ユニットは、図１Ａに示すものとかなり類似しており、異なるのは、電源が正電圧端と負電圧端からなるという点のみである。図１Ｂにおいて、トランジスタ１１４およびＯＬＥＤ１１８は、正電圧端ＰＶと負電圧端ＣＶとの間に直列に接続されている。

上述の電源の構成によれば、トランジスタ１１４の動作ゲート電圧は３Ｖ〜０．５Ｖに低減される。そしてこれによって、駆動回路を低コストのＣＭＯＳ技術で作製することができる上に、より低い消費電力で動作させることができるようになる。

図１Ｃに示すのは、図１Ｂにおける電源の電源発生回路の概略図である。２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を備える電源回路では、一般に、初期電圧Ｖを正電圧端ＰＶの電圧または負電圧端ＣＶの電圧に変換することとなっている。よって、正電圧または負電圧への変換が可能なこの種の電源回路は、製造コストが高くつく。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の変換効率は通常約８０％であるが、このことは言い換えれば、電源においてエネルギーの損失が生じているということである。さらに、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を設置することは、リップルの要因（ｒｉｐｐｌｅｆａｃｔｏｒ）を増加させることにつながり、ひいてはディスプレイシステムの画質にも影響を及ぼす。したがって、画素駆動ユニットにおける電源の上述した欠点、およびその他の欠点は改善が図られなければならない。
米国特許第６５０９６９２号明細書

そこで、本発明の目的は、エレクトロルミネセントディスプレイ、特に電源に関連する欠点を解決して低消費電力を実現できるエレクトロルミネセントディスプレイの画素駆動ユニットを提供することにある。

すなわち、本発明は、少なくとも１本の走査線およびデータ線、発光素子、ならびに、前記走査線、前記データ線、および前記発光素子に接続される画素駆動ユニット、から構成され、前記画素駆動ユニットが接地電位端と負電圧端との間に接続される、エレクトロルミネセントディスプレイに関する。この画素駆動ユニットおよび前記発光素子が、前記接地電位端と前記負電圧端との間に直列に接続されることが好ましい。また、画素駆動ユニットは、接地電位端と負電圧端との間で発光素子と接続された電流駆動回路、前記電流駆動回路に接続された保持キャパシタ、ならびに、走査線、データ線および前記保持キャパシタに接続されたスイッチ回路、を含むことが好ましい。この電流駆動回路は飽和領域で動作する薄膜トランジスタからなることが好ましい。そして、スイッチ回路は薄膜トランジスタからなることが好ましい。さらに、発光素子は有機発光ダイオードからなることが好ましい。加えて、負電圧端は有機発光ダイオードの陰極に接続されることが好ましい。

また、本発明は、負電圧端および接地電位端を備えてなる電源、ならびに、前記負電圧端と前記接地電位端との間に接続され、転送されてくる走査信号とデータ信号に応じて、発光素子の動作を駆動する画素駆動ユニット、から構成されるエレクトロルミネセントディスプレイに関する。この画素駆動ユニットおよび前記発光素子は接地電位端と負電圧端との間に直列に接続されることが好ましい。そして、発光素子が有機発光ダイオードからなることが好ましい。このとき、有機発光ダイオードの陰極が前記負電圧端に接続されることが好ましい。

さらに、本発明は、画素駆動ユニットが接地電位端と負電圧端との間で発光素子と接続された電流駆動回路、前記電流駆動回路に接続された保持キャパシタ、および、前記保持キャパシタに接続されたスイッチ回路を含み、前記スイッチ回路は、前記走査信号および前記データ信号に基づいて前記保持キャパシタを選択的に充電し、前記電流駆動回路は、充電された前記保持キャパシタの充電電圧に応じた電流を前記発光素子に供給する、エレクトロルミネセントディスプレイに関する。この電流駆動回路は、飽和領域で動作する薄膜トランジスタからなることが好ましい。また、スイッチ回路が、スイッチとして機能する薄膜トランジスタからなることが好ましい。

そして、本発明は、エレクトロルミネセントディスプレイに用いられる画素駆動回路であって、接地電位端と負電圧端との間で発光素子と接続する電流駆動回路、前記電流駆動回路に接続される保持キャパシタ、ならびに、走査線、データ線および前記保持キャパシタに接続されるスイッチ回路、から構成され、前記スイッチ回路が、前記走査線の走査信号および前記データ線のデータ信号に応じて前記発光素子の動作を駆動する、画素駆動回路に関する。この電流駆動回路および前記発光素子は、接地電位端と負電圧端との間に直列に接続されることが好ましい。電流駆動回路は飽和領域で動作する薄膜トランジスタからなることが好ましい。スイッチ回路はスイッチとして機能する薄膜トランジスタからなることが好ましい。そして、発光素子が有機発光ダイオードからなることが好ましく、負電圧端はこの有機発光ダイオードの陰極に接続されることが好ましい。

本発明によるエレクトロルミネセントディスプレイの画素を駆動するための電源は、接地電位端と負電圧端からなり、よりシンプルな構成であるため、エネルギー損失および消費電力の低減、製造コストの削減が図られ、かつ、これをエレクトロルミネセントディスプレイに用いれば、そのサイズを縮小させることも可能となる。

本発明に係るエレクトロルミネセントディスプレイは、電源および画素駆動ユニットを含む。電源は負電圧端と接地電位端からなる。そして、これら負電圧端と接地電位端の間に接続された画素駆動ユニットが、画素駆動ユニットに転送されてくる走査信号とデータ信号に応じて発光素子の動作を駆動する。

画素駆動ユニットは、電流駆動回路、保持キャパシタおよびスイッチ回路からなる。電流駆動回路は、接地電位端と負電圧端との間で発光素子と接続している。保持キャパシタは電流駆動回路に接続されている。また、スイッチ回路は走査線、データ線および保持キャパシタに接続されている。スイッチ回路は、走査信号およびデータ信号に応じて保持キャパシタを選択的に充電し、電流駆動回路は、充電された保持キャパシタの充電電圧に応じた電流を発光素子に供給する。

本発明の上述した目的、特徴および長所がより明らかとなるよう、以下に好ましい実施形態を挙げ、添付の図面と対応させながら詳細に説明していく。

本発明は、エレクトロルミネセントディスプレイ、特にエレクトロルミネセントディスプレイに用いる画素駆動ユニットを開示するものである。ここで、エレクトロルミネセントディスプレイは、アクティブマトリクス型の有機エレクトロルミネセントディスプレイであり得るが、本明細書に記載する本発明の構成は、その他のタイプのエレクトロルミネセントディスプレイにも適用可能である。

図２Ａに示すのは、本発明の１実施形態によるエレクトロルミネセントディスプレイの画素アレイの概略図であり、図２Ｂは、図２Ａにおける画素２１０の駆動ユニットの説明図である。この実施形態では、アクティブマトリクス型の有機エレクトロルミネセントディスプレイを例に挙げて説明する。画素アレイ２００は、画素２１０のアレイを構成すべく網目状に張り巡らされた走査線２０２とデータ線２０４からなる。走査線２０２は、発光させるべき画素２１０を選択するために送られる走査信号Ｓ_Ｓを伝送するものであり、データ線２０４は、各画素２１０における有機発光素子の発光輝度を制御するためのデータ信号Ｓ_Ｄを伝送するものである。

１つの画素２１０において、画素駆動ユニットは、対応する走査線２０２、データ線２０４およびＯＬＥＤ２１８に接続されている。画素駆動ユニットは、スイッチトランジスタ２１２、電流駆動回路（ここではトランジスタとして示す）２１４および保持キャパシタ２１６から構成される。スイッチトランジスタ２１２が走査信号Ｓ_Ｓによって導通し、保持キャパシタ２１６を充電すると、保持キャパシタ２１６にデータ信号Ｓ_Ｄの電位が保持される。

電流駆動トランジスタ２１４のソースとドレインは、接地電位端とＯＬＥＤ２１８陽極との間に直列に接続される。ＯＬＥＤ２１８の陰極は、負電圧端−Ｖに接続される。保持キャパシタ２１６は、電流駆動トランジスタ２１４のゲートとソースの間に接続される。本実施形態において、負電圧端の電圧値は約−１２Ｖとすることができるが、別の電圧値を採用してもよい。

動作は次のように行われる。スイッチトランジスタ２１２のゲートに走査信号Ｓ_Ｓが印加されると、保持キャパシタ２１６はデータ信号Ｓ_Ｄで充電される。そして、充電された保持キャパシタ２１６が電流駆動トランジスタ２１４を導通して、これを飽和領域で動作させることにより、ＯＬＥＤ２１８に電流Ｉが供給されて画像が表示されることとなる。

図２Ｂに示すのは、１つの画素を駆動するために用いられる、接地電位端と負電圧端−Ｖからなる電源である。このような構成であるため、本発明による電源は、よりシンプルであると共に、製造面においても非常に経済的であり、さらに、エレクトロルミネセントディスプレイのサイズを縮小することもできる。

図２Ｃに示すのは、本発明の１実施形態による電流駆動トランジスタ２１４のゲート−ソース電圧とドレイン−ソース電流との関係を示すグラフである。グラフ中、２６２は公知の画素駆動ユニットにおける駆動トランジスタの特性曲線を示し、２６４は本発明の１実施形態における電流駆動トランジスタ２１４の特性曲線を示すものである。本発明の電流駆動トランジスタ２１４の動作ゲート電圧Ｖ_ｇは０Ｖ〜３Ｖとなっている。

上述したように、本発明に基づいて実現されるエレクトロルミネセントディスプレイによれば、エネルギーの損失、そして消費電力を低減することができ、かつ、製造コストの削減も可能となる。

以上、好ましい実施形態により本発明を開示したが、これによって本発明の範囲が限定されることはなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限りにおいて各種変更および修飾を行うことができる。したがって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されたものが基準となる。

エレクトロルミネセントディスプレイにおける公知の画素駆動ユニットを示す概略図別の公知の画素駆動ユニットを示す概略図図１Ｂにおける電源の電源発生回路を示す概略図本発明の１実施形態によるエレクトロルミネセントディスプレイ中の画素アレイを示す概略図、図２Ａにおける画素２１０の駆動ユニットの説明図電流駆動トランジスタ２１４のゲート−ソース電圧とドレイン−ソース電流との関係を示すグラフ。

符号の説明

２００画素アレイ
２０２走査線
２０４データ線
２１０画素
２１２、２１４トランジスタ
２１６保持キャパシタ
２１８ＯＬＥＤ
−Ｖ負電圧端

Claims

少なくとも１本の走査線およびデータ線、発光素子、並びに前記走査線と前記データ線と前記発光素子とに接続される画素駆動ユニット、から構成され、
前記画素駆動ユニットが接地電位端と負電圧端との間に接続されることを特徴とするエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記画素駆動ユニットおよび前記発光素子が、前記接地電位端と前記負電圧端との間に直列に接続される請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記画素駆動ユニットが前記接地電位端と前記負電圧端との間で前記発光素子と接続された電流駆動回路、
前記電流駆動回路に接続された保持キャパシタ、並びに、前記走査線と前記データ線と前記保持キャパシタとに接続されたスイッチ回路、を含む請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記電流駆動回路が飽和領域で動作する薄膜トランジスタからなる請求項３に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記スイッチ回路がスイッチとして機能する薄膜トランジスタからなる請求項３に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記発光素子が有機発光ダイオードからなる請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記負電圧端が前記有機発光ダイオードの陰極に接続される請求項６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
負電圧端および接地電位端を備えてなる電源、並びに、前記負電圧端と前記接地電位端との間に接続され、転送されてくる走査信号とデータ信号に応じて発光素子の動作を駆動する画素駆動ユニット、から構成されることを特徴とするエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記画素駆動ユニットおよび前記発光素子が、前記接地電位端と前記負電圧端との間に直列に接続される請求項８に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記発光素子が有機発光ダイオードからなる請求項８に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記有機発光ダイオードの陰極が前記負電圧端に接続される請求項１０に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記画素駆動ユニットが前記接地電位端と前記負電圧端との間で前記発光素子と接続された電流駆動回路、
前記電流駆動回路に接続された保持キャパシタ、および、前記保持キャパシタに接続されたスイッチ回路、を含み、
前記スイッチ回路は前記走査信号および前記データ信号に基づいて前記保持キャパシタを選択的に充電するとともに、前記電流駆動回路は充電された前記保持キャパシタの充電電圧に応じた電流を前記発光素子に供給する請求項８に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記電流駆動回路が、飽和領域で動作する薄膜トランジスタからなる請求項１２に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
前記スイッチ回路が、スイッチとして機能する薄膜トランジスタからなる請求項１２に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
エレクトロルミネセントディスプレイに用いられる画素駆動回路であって、
接地電位端と負電圧端との間で発光素子と接続する電流駆動回路、前記電流駆動回路に接続される保持キャパシタ、ならびに、走査線、データ線および前記保持キャパシタに接続されるスイッチ回路、から構成され、
前記スイッチ回路が、前記走査線の走査信号および前記データ線のデータ信号に応じて前記発光素子の動作を駆動することを特徴とする画素駆動回路。
前記電流駆動回路および前記発光素子が、前記接地電位端と前記負電圧端との間に直列に接続される請求項１５に記載の画素駆動ユニット。
前記電流駆動回路が飽和領域で動作する薄膜トランジスタからなる、請求項１５に記載の画素駆動ユニット。
前記スイッチ回路がスイッチとして機能する薄膜トランジスタからなる請求項１５に記載の画素駆動ユニット。
前記発光素子が有機発光ダイオードからなる請求項１５に記載の画素駆動ユニット。
前記負電圧端が前記有機発光ダイオードの陰極に接続される、請求項１９記載の画素駆動ユニット。