JP4198483B2

JP4198483B2 - 表示装置、電子機器

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Publication number: JP4198483B2
Application number: JP2003030489A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 光明納; 潤小山
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2003280594A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関する。特に、ガラス、プラスチックなどの透明基板上に形成された薄膜トランジスタを用いたＯＬＥＤ表示装置およびその駆動方法に関する。また、表示装置を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信技術の発展によって、携帯電話が普及している。今後はさらに動画の電送や、より多量の情報伝達が予想される。一方パーソナルコンピュータもその軽量化によって、モバイル対応の製品が生産されている。電子手帳にはじまったパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）と呼ばれる情報機器も多数生産され、普及しつつある。また、表示装置などの発展により、それらの携帯情報機器にはほとんどのものにフラットディスプレイが装備されている。
【０００３】
さらに最近の技術では、それらに使用される表示装置としてアクティブマトリクス型表示装置を使用する方向に向かっている。
【０００４】
アクティブマトリクス型表示装置は、画素１つずつに対して、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を配置し、そのＴＦＴによって、画面を制御している。この様なアクティブマトリクス型表示装置はパッシブマトリクス型表示装置と比較して、高精細化が可能である、画質の向上が可能である、動画対応が可能であるなどの長所を持っている。それ故に今後は携帯情報機器の表示装置はパッシブマトリクス型からアクティブマトリクス型に変化していくと思われる。
【０００５】
また、アクティブマトリクス型表示装置のなかでも、近年、低温ポリシリコンを用いた、表示装置の製品化が行われている。低温ポリシリコン技術では画素を構成する画素ＴＦＴの他に、画素部の周辺部に、ＴＦＴを用いて駆動回路を同時形成することができ、装置の小型化、低消費電力化に大いに貢献し、それに伴って、近年その応用分野の拡大が著しいモバイル機器の表示部等に、低温ポリシリコン表示装置は不可欠なデバイスとなってきている。
【０００６】
また、近年有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）を用いた表示装置の開発が活発化している。ここでＯＬＥＤとは一重項励起子からの発光（蛍光）を利用するものと、三重項励起子からの発光（燐光）を利用するものとの両方を含むものとする。本明細書では発光素子の例としてＯＬＥＤをあげているが他の発光素子を用いてもかまわない。
【０００７】
ＯＬＥＤは一対の電極（陰極と陽極）の間にＯＬＥＤ層がはさまれる形で構成され、通常積層構造をとっている。代表的にはイーストマン・コダック・カンパニーのＴａｎｇが提案した（正孔輸送層・発光層・電子輸送層）という積層構造があげられる。
【０００８】
これ以外にも（正孔注入層・正孔輸送層・発光層・電子輸送層）または（正孔注入層・正孔輸送層・発光層・電子輸送層・電子注入層）の順に積層する構造がある。本発明においては、どれを採用しても良いし、また、発光層に対して蛍光性色素をドーピングしてもよい。
【０００９】
本明細書においては陽極と陰極の間に設けられるすべての層を総称してＯＬＥＤ層と呼ぶ。よって前記の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層はすべてＯＬＥＤ層に含まれる。陽極、ＯＬＥＤ層、陰極で構成される発光素子をＯＬＥＤと呼ぶ
【００１０】
図２に、アクティブマトリクス型ＯＬＥＤ表示装置の画素部の構成の例を示す。ゲート信号線駆動回路から選択信号を入力するゲート信号線（Ｇ１〜Ｇｙ）は、各画素が有するスイッチング用ＴＦＴ２０１のゲート電極に接続されている。また、各画素が有するスイッチング用ＴＦＴ２０１のソース領域とドレイン領域は、一方がソース信号線駆動回路から信号を入力するソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に、他方がＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴ２０２のゲート電極及び各画素が有するコンデンサ２０３の一方の電極に接続されている。コンデンサ２０３のもう一方の電極は、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接続されている。各画素の有するＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴ２０２のソース領域とドレイン領域の一方は、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に、他方は、各画素が有するＯＬＥＤ２０４の一方の電極に接続されている。
【００１１】
ＯＬＥＤ２０４は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられたＯＬＥＤ層とを有する。ＯＬＥＤ２０４の陽極がＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴ２０２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、ＯＬＥＤ２０４の陽極が画素電極、陰極が対向電極となる。逆に、ＯＬＥＤ２０４の陰極がＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴ２０２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、ＯＬＥＤ２０４の陰極が画素電極、陽極が対向電極となる。
【００１２】
なお、本明細書において、対向電極の電位を対向電位という。なお、対向電極に対向電位を与える電源を対向電源と呼ぶ。画素電極の電位と対向電極の電位の電位差がＯＬＥＤ駆動電圧であり、このＯＬＥＤ駆動電圧がＯＬＥＤ層に印加される。
【００１３】
尚、本明細書中において、スイッチング用ＴＦＴはＮｃｈとし、駆動用ＴＦＴはＰｃｈとし、ＯＬＥＤは駆動用ＴＦＴに接続される方をアノード、他方をカソードとする。ただし、これ以外の組合せが実現できないという意味ではなく、他の組合せも可能である。
【００１４】
上記ＯＬＥＤ表示装置の階調表示方法として、定電流アナログ階調方式と、定電圧時間階調方式が挙げられる。この他に定電流時間階調方式があるが、前記２種について説明する。また。言葉の定義として、定電流駆動とは、１フレーム期間等映像を保持する期間において、一定の電流で駆動するという意味であり、常時同じ電流で駆動するという意味ではない。定電圧駆動についても同様である。図１０（Ａ）に定電流駆動、および図１０（Ｂ）に定電圧駆動の概念図を示す。定電流駆動とはＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴを電圧制御型電流源として用いて、駆動ＴＦＴのゲート電圧を制御することによって、必要な電流をＯＬＥＤに流している。定電圧駆動とはＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをスイッチとして用いて、必要な時に電源供給線とＯＬＥＤをショートすることによって、ＯＬＥＤを発光させる駆動方法である。
【００１５】
まず、ＯＬＥＤ表示装置の定電流アナログ階調方式について説明する。図３に定電流アナログ階調方式の表示装置のブロック図を示す。また、図４にそのタイミングチャートを示す。以下、図３を用いて説明する。まず、ゲートスタートパルスＧＳＰとゲートクロックパルスがＧＣＬがシフトレジスタ３０４に入力されるとシフトレジスタ３０４内にシフトパルスが形成される。それをバッファ回路３０５を介してゲート信号線に出力する。シフトパルスにそって、ゲート信号線は順次選択されていく。ゲート信号線が選択されている期間中に、ソース信号線駆動回路のシフトレジスタ３０２にはソーススタートパルスＳＳＰとソースクロックパルスＳＣＬが入力される。これらによって、ソースシフトレジスタ３０２にシフトパルスが形成され、それをバッファ回路３０３を介してアナログスイッチ３１２、３１３の制御端子に出力する。アナログスイッチ３１２、３１３は選択されるとアナログ映像信号線３１４とソース信号線３０６、３０７を順次ショートしていき、アナログ映像信号を順次ソース信号線にサンプリングしていく。サンプリングされたアナログ映像信号はソース信号線３０６、３０７と画素中のスイッチング用ＴＦＴを介して、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲートに入力される。
【００１６】
以上のように、アナログ映像信号によってＯＬＥＤの発光量が制御され、その発光量の制御によって階調表示がなされる。このように、定電流アナログ階調方式では、ソース信号線に入力されるアナログ映像信号の電位の変化で階調表示が行われる。
【００１７】
駆動用ＴＦＴにはＶｇｓに応じたドレイン電流が流れる、定電流アナログ駆動においては通常ＴＦＴは飽和領域で動作させる。図５（Ａ）はＴＦＴの動作を示したものである。飽和領域はＶｄｓ＞Ｖｇｓの領域であり、Ｖｄｓの変化に対してドレイン電流の変化の少ない領域である。この部分を擬似定電流として使用する。
【００１８】
次に、定電圧時間階調方式について説明する。時間階調方式では、画素にデジタル信号を入力して、ＯＬＥＤの発光状態もしくは非発光状態を選択し、１フレーム期間あたりにＯＬＥＤが発光した期間の累計によって階調を表現する。尚、時間階調の原理については特許文献１に記載されている。
【００１９】
図７に定電圧時間階調方式を用いた表示装置７０１のブロック図を示す。また、図８にタイミングチャートを示す。以下、図７について説明をおこなう。ゲート信号線駆動回路については、アナログ階調駆動と同じであるので説明は省略する。ソース信号線駆動回路はシフトレジスタ回路７０２、バッファ回路７０３、第一のラッチ回路７０４、第二のラッチ回路７０５より構成される。シフトレジスタ回路７０２にはソーススタートパルスＳＳＰとソースクロックパルスＳＣＬが入力される。それらのパルスによって、シフトレジスタはシフトパルスを形成し、それをバッファ回路７０３を介して第１のラッチ回路７０４に入力する。第１のラッチ回路７０４ではシフトパルスが入力されると、デジタル階調信号をラッチしていく。１ライン分のシフトが終了すると、第１のラッチ回路７０４には１ライン分のデジタル映像データが記憶される。その後の帰線期間中にラッチパルスが第二のラッチ回路７０５に入力され、そのラッチパルスによって、第１のラッチ回路７０４に記憶されたデジタル映像データは第二のラッチ回路７０５に転送され、ソース信号線７０８、７０９に出力される。そしてつぎのラインの映像データが第１のラッチ回路７０４に記憶される。これを繰り返すことによって、順次デジタル映像データをソース信号線７０８、７０９に出力していく。
【００２０】
【特許文献１】
特開２００１−１５９８７８号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べたような従来のＯＬＥＤ表示装置では、以下のような課題があった。
まず定電流アナログ駆動方式の表示装置では、前述したようにＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴにおいて、電圧電流変換をおこなっていたため、ＴＦＴの移動度やしきい値がばらつくとそれがそのままドレイン電流のばらつきになっていたため、ＴＦＴの面内ばらつきが大きいと、表示のむらとして現れていた。たとえばＴＦＴの移動度が１０％ばらつきを生じると輝度もまた１０％のばらつきを生じる。またしきい値が０．１〔Ｖ〕のばらつき生じるとやはり１０％程度の輝度ばらつきを生じてしまう。しきい値、移動度はそれぞれ独立にばらつきをもつため、合計では１４％程度のばらつきが発生し、ＴＦＴ特性のばらつき改善手法の確立が望まれている。この問題については、特開２０００−２２１９０３などに記載がある。
【００２２】
一方、定電圧時間階調駆動では、ＴＦＴのばらつきは表示に対して影響がすくない。ＴＦＴが線形領域で動作する場合にしきい値の項は１乗項であり、かつＶｇｓが大きく設定されるため、しきい値が０．１Ｖのばらつきをもっても輝度は１％程度しかばらつきを生じない。また移動度のばらつきが１０％あっても、ＯＬＥＤの順方向電圧との間で負帰還がかかるため、電流のばらつきは抑えられ、５％以下にすることが可能である。
【００２３】
しかし定電圧時間階調駆動ではＯＬＥＤの経時劣化にたいして問題があった。図１２にＯＬＥＤの経時変化について説明する。ＯＬＥＤを駆動した場合、２つの劣化現象が現れる。第１の劣化現象は輝度の低下である。図１２（Ａ）に例を示す。ＯＬＥＤの発光輝度は時間とともに減少していく、輝度が半減する時間を寿命としているが、寿命は輝度にもよるが、現状では２００ｃｄ／ｍ²程度では１０００時間から数千時間が一般的である。図１２（Ｂ）に示すように、劣化が発生すると電流対輝度特性の傾きが低下する。
【００２４】
また第２の劣化現象は順方向電圧の増加である。図１３（Ａ）に示すように、同じ電流を流し続けた時の順方向電圧は上昇していく。図１３（Ｂ）は電圧電流特性を示しているが、図１３（Ｂ）に示すように、劣化の前後で特性は左から右へシフトしていく。図９に定電流駆動と定電圧駆動の動作点の変化を示すが、定電流駆動においては、劣化が表示に現れるのは前者の発光効率の低下のみである。図９（Ａ）にあるようにＴＦＴのＶｄｓに十分のマージンがあれば、ＯＬＥＤの順方向電圧の増加はそこで吸収されるので表示には現れない。一方、図９（Ｂ）にあるように、定電圧駆動においては、順方向電圧の増加は、電流変化ΔＩの値を大きくしている。定電圧駆動の場合は電流の減少と発光効率の低下の双方の効果が現れるため、劣化が拡大されてみえるという問題がある。
【００２５】
表示装置において、画素の発光時間は場所によって異なっている。例えばアイコンのようなところは累積発光時間が長いため、早く劣化が生じる。画面全面を均一の輝度で表示した場合、そのような劣化の早い場所は輝度が低下し、その部分だけが焼きつきとして感じられるという問題があった。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明では次のような手段を用いた。
【００２７】
本発明では表示の内容によって、定電圧駆動、定電流駆動などの駆動モードを切り換えることによって、表示内容に適した表示モードを選択することを特徴とする。
【００２８】
ＯＬＥＤ表示装置の表示対象としては、例えば携帯電話などがある。携帯電話は従来文字情報が表示できればよかったが、通信技術の進歩によって、動画も送信可能になってきた、よって、携帯電話では電話番号や電子メールなどの文字情報と自然画の２つの種類があることになる。
【００２９】
前述した問題点のうち、焼きつきは固定パターンを連続して表示する部分に多く発生する。例えばアイコンのようなものは焼きつきが起こりやすい。このようなパターンは文字情報の表示において起こりうる。焼きつきが発生している状態で自然画を表示するとその部分だけ、アイコンが像として残ってしまうため、ユーザーに違和感を与える。
【００３０】
また、前述した不具合のうち表示ムラは前面ベタパターンで顕著にみられ、それに近い文字情報の映像ではユーザーに違和感を与える。一方、自然画を表示した場合には、もとの映像が一律でないため、ムラが目立ちにくく、違和感を与えることが少ない。従って、文字情報を表示する場合には、定電圧で駆動する方がよく、自然画を表示する場合には定電流で表示を行うのがよい。
【００３１】
本発明では、定電流駆動、定電圧駆動などの駆動モードを表示に内容によって切り換えることによって、双方の欠点を補うものである。
なお、本発明は、ＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。たとえば正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層に無機材料を含む発光素子を適応した表示装置に用いることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明のＯＬＥＤ表示装置について説明する。
【００３３】
図１に本発明の実施形態を示す。この例では、定電流アナログ階調駆動と定電圧時間階調駆動の２つの駆動方式を表示装置１０１の外部の電源を変更することによって切り換えている。コントロール回路１３７はアナログ信号源１３３、可変電圧源１３４、１３５、１３６、ソース信号線駆動回路１０２を制御している。
【００３４】
まず、定電流アナログ駆動の具体的な電圧関係について説明をおこなう。フルカラーのＯＬＥＤ表示装置では、赤色、緑色、青色の３色のＯＬＥＤ材料を画素のピッチで塗りわけることによってカラー表示を行っている。３色のＯＬＥＤ材料は色ごとにその特性が異なっている。一般に低分子のＯＬＥＤ材料を用いた場合、緑色の発光効率が最も高く、次に青色、赤色が最も低くなっている。具体的には、１５０ｐｐｉ程度のＯＬＥＤ表示装置において、２００ｃｄ／ｍ²の輝度を得るためには、１つの画素に赤色、緑色、青色のそれぞれについて３μＡ、０．５μＡ、２μＡの電流を流す必要があり、またその順方向電圧はそれぞれ、８Ｖ、５Ｖ、６Ｖ程度となっている。
【００３５】
図６に定電流アナログ階調駆動を行った場合の電位関係を示す。ＯＬＥＤのカソードは共通接続されており、その電位を−８Ｖとすると、各色ごとのアノードの電位はそれぞれ０Ｖ、−３Ｖ、−２Ｖとなる。
また、ＴＦＴのＶｇｓはＴＦＴの飽和領域を示す式（式１）より求められる。
Ｉｄ＝１／２・μ・Ｃｏ・Ｗ／Ｌ・（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）² （式１）
【００３６】
ここで、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴの仕様として移動度μを１００ｃｍ²／Ｖｓ、しきい値Ｖｔｈを−２Ｖ、単位面積あたりのゲート容量Ｃｏを３ｘ１０^-8Ｆ／ｃｍ²、トランジスタのゲート長Ｌを５０μｍ、ゲート幅Ｗを５μｍとして、前述した１画素あたりの電流値に対応したＶｇｓを求めると各色ごとにそれぞれ６．４７Ｖ、３．８３Ｖ、５．６５Ｖとなる。最も電位の高い赤色を基準に考えると、まず、ＴＦＴの動作領域を飽和領域に確保するためのマージンをおよそ２．５Ｖとすると、赤色のＯＬＥＤにつながるＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲート電位はおよそ＋２．５Ｖにする必要がある。従って赤色のＯＬＥＤを駆動するＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのソース電位は＋９Ｖとなる。
【００３７】
消費電力の低減を考えた場合は各色ごとに独立にソース電位を設定したほうがよいが、電源の共通化を図る方が一般的であり、ソース電位を赤色の＋９Ｖにあわせ、ゲート電位を緑色＋５．１７Ｖ、青色＋３．３５Ｖとすることによって電位設定を行っている。これによって、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴは全ての色について飽和領域での動作が確保される。アナログ駆動であるため、各ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲートに印加される電位は映像信号に変化するが、上記の電流値を最大値として設定すれば、当然のごとく、飽和領域動作も確保される。
【００３８】
定電流アナログ階調駆動をおこなう場合には、可変電圧源１３５の出力は赤色、緑色、青色の３色それぞれの電源供給線１２０、１２１、１２２に対して＋９Ｖの電圧を出力する。この値は図６に示す値と同じである。ここでは電源供給線１２０、１２１、１２２の電位を共通としたが、電力低減のため、独立に設定しても良い。また可変電圧源１３６はカソードに対して−８Ｖを出力する。この値は図６と同様のものである。可変電圧源１３４は定電流アナログ階調駆動では使用しないので、オフ状態にしてもよい。
【００３９】
そして、アナログ映像信号源より、アナログ映像信号がアナログ映像信号線１０４、１０５、１０６に入力され、ソース信号線駆動回路１０２の出力によってアナログスイッチ１２３、１２６、１２９がオンし、アナログ映像信号をソース信号線１１４、１１５、１１６にサンプリングする。ソース信号線の電位は画素内部のスイッチング用ＴＦＴによってＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲート及び保持容量に印加され、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのＶｇｓに応じた電流がＯＬＥＤに流れる。また、本実施例において、スイッチング用ＴＦＴをダブルゲートとしているがこれはスイッチング用ＴＦＴのオフ電流の低減のためである。ダブルゲートだけでなく、トリプルまたはそれ以上であっても良いし、オフ電流が小さいＴＦＴがつくれれば、シングルであってもかまわない。このようにして、定電流アナログ階調駆動がおこなわれる。
【００４０】
次に、定電圧時間階調駆動の場合について説明をおこなう。定電圧時間階調ではアナログ映像信号は使用しないので、アナログ映像信号源１３３はオフ状態としても良い。定電圧デジタル時間階調を行う場合の電位関係について、まず図１１を用いて説明をおこなう。前述したように定電圧デジタル時間階調ではＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴはスイッチとしての動作をおこなう。線形領域での動作であるのでＴＦＴのＶｄｓは小さなものとなる。そのときの動作点は図５（Ｂ）に示すようになる。定電流アナログ階調のときと同様に輝度を２００ｃｄ／ｍ²とし、材料も同じとすると定電圧時間階調ではカソードと駆動ＴＦＴソースの間の電圧を小さくできる。それは前述したようにＶｄｓが小さいためカソードと駆動ＴＦＴソース間電圧は、ＯＬＥＤのカソード・アノード間電圧とほぼ同じであるからである。
【００４１】
以下に図１１に基づき電位関係を説明する。カソード電位を０Ｖとすると赤色、緑色、青色のアノード電位はそれぞれ＋８Ｖ、＋５Ｖ、＋６Ｖとなる。ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのソース電位もこれに近いものとなる。線形領域の電流の式（式２）からＶｄｓを求めるとそれぞれ、０．８４Ｖ、０．２０Ｖ、０．６８Ｖになり、これにＯＬＥＤの順方向電圧を加えて、赤色、緑色、青色のカソード−駆動ＴＦＴソース電位はそれぞれ＋８．８４Ｖ、＋５．２０Ｖ、＋６．６８Ｖになる。尚、このときの各ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのゲート電位は−５Ｖに設定した。すなわち、各Ｖｇｓは−１３．８４Ｖ、−１０．２Ｖ、−１１．６８Ｖである。
Ｉｄ＝μ・Ｃｏ・Ｗ／Ｌ・（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）・Ｖｄｓ（式２）
【００４２】
以上をふまえて、定電圧時間階調駆動をおこなう場合には、可変電圧源１３５の出力は赤色、緑色、青色の３色それぞれの電源供給線１２０、１２１、１２２に対して、それぞれ＋８．８４Ｖ、＋５．２０Ｖ、＋６．６８Ｖの電圧を出力する。この値は図１１に示す値と同じである。また可変電圧源１３６はカソードに対して０Ｖを出力する。この値は図１１と同様のものである。可変電圧源１３４はＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオンさせるためのＤＣ電位線１０７、１０８、１０９に対して−５Ｖを、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオフさせるためのＤＣ電位線１１０、１１１、１１２に対して＋１０Ｖを出力する。ここではＤＣ電位線１０７、１０８，１０９とＤＣ電位線１１０、１１１、１１２をそれぞれ共通としたが、消費電力低減のため、個別に設定しても良い。
【００４３】
以上のように、本発明では、外部の可変電圧源１３４、１３５、１３６の出力電圧を変えることによって、また、アナログスイッチ１２３〜１３１の動作を制御することによって定電流アナログ階調駆動と定電圧時間階調駆動の双方を切り換えて駆動することが可能であり、表示内容に応じていずれか適した駆動を選択することが可能である。
なお、本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。
【００４４】
【実施例】
以下に本発明の実施例について記述する。
【００４５】
[実施例１]
図１４は本発明で用いる可変電圧源の実施例である。図１４に示す可変電圧源は固定抵抗１４０８と可変抵抗１４０９によって第１の基準電圧をつくり、固定抵抗１４１０と可変抵抗１４１１のよって第二の基準電圧をつくっている。この基準電圧は可変抵抗１４０９と１４１１の値を変えることによって、電圧値を変えることができる。
この２つの基準電圧のうち、いずれか一方をＦＥＴスイッチ１４０６、１４０７を用いて選択し、電源バッファ回路１４０３に入力する。電源バッファ回路の出力は出力端子１４０５より表示装置に接続される。
【００４６】
ここでは固定抵抗と可変抵抗の組合せによって基準電圧を設定したが、基準電圧の設定はこの方式に限定するものではない。また電源バッファ回路はここでは図示しないがオペアンプを使ったもの、エミッタホロワ、ソースフォロワを使ったものを使用してもよい。
【００４７】
図１５は基準電圧源として、ＤＡ変換回路１５０１を可変電圧源に使用した例である。基準電圧の設定はコントロール回路からのデータ信号によって制御される。このデータはコントロール回路内部または外部に不揮発性のメモリ回路を設け、その中に記憶しておき必要に応じて出力をおこなうものである。
【００４８】
メモリのデータは各駆動方法ごとに必要なだけ用意しておき、各駆動方法を選択した場合にそれに対応したデータをＤＡ変換回路に送りこむことによって、各駆動方法に必要な電圧を得ることが可能となる。ＤＡ変換回路１５０１の出力は図１４の実施例と同様に電源バッファ回路１５０３を介して出力端子に出力される。
【００４９】
[実施例２]
図１７に示すのは本発明のソース信号線駆動の実施例である。まず、定電流アナログ階調駆動について説明をおこなう。シフトレジスタ１７０１にはスタートパルスＳＳＰ、クロックパルスＳＣＬが入力され順次パルスをシフトしていく。パルスはバッファ回路１７０２を介して、スイッチ１７０３に入力される。定電流アナログ階調ではラッチ回路１７０４、１７０５を使用しないのでスイッチ１７０３はＡの側に接続されアナログ映像信号線１７１０とソース信号線１７０６を接続するアナログスイッチ１７０７を制御する。これによってアナログ映像信号は順次サンプリングされソース信号線１７０６に供給される。
【００５０】
次に定電圧時間階調について説明をおこなう。シフトレジスタ１７０１にスタートパルスＳＳＰ、クロックパルスＳＣＬが入力されることは同じであるが、サブフレームを使用するため、その周波数は必ずしも同じではなく、一般的には高くなる。スタートパルスＳＳＰ、クロックパルスＳＣＬによって、順次パルスはシフトされ、バッファ回路１７０２を介してスイッチ１７０３に送られる。定電圧時間階調時には〔Ｂ〕の側に接続され第一ラッチ回路１７０４に送られる。第一ラッチ回路のデータは帰線期間中に第二ラッチ回路１７０５に転送される。第二ラッチ回路１７０５の出力によってアナログスイッチ１７０８，１７０９のいずれかが選択され、電源線１７１１、１７１２のいずれかの電位がソース信号線１７０６に送られる。
【００５１】
以上のようにして、ソース信号線駆動回路は定電流アナログ階調駆動または定電圧時間階調駆動のいずれかを選択的におこなう。
【００５２】
[実施例３]
図１６に示すのは駆動方式として、定電流時間階調方式と定電圧時間階調方式を切り替える方式の実施例である。この２つはいずれも時間階調方式であるので、アナログ映像信号は不要であり、ソース信号線駆動回路１６０２は同一構成で対応ができる。
異なっているのは動作の駆動電位のみであり、これによってＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴの線型領域、飽和領域の使い分けをおこなっている。
【００５３】
このときの各駆動方法の設定電位は以下の通りである。
まず定電流時間階調駆動ではカソード電位にあたるＤＣ電源線１６２１の電位を―８Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのソース電位にあたるＤＣ電源線１６１８、１６１９、１６２０の電位を＋９Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオンさせるＤＣ電位線１６１２、１６１３、１６１４の電位をそれぞれ＋２．５３Ｖ、＋５．１７Ｖ、＋３．３５Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオフさせるＤＣ電位線１６１５、１６１６、１６１７を＋１０Ｖに設定する。この値は図６に示すものと同様である。
【００５４】
定電圧時間階調駆動ではカソード電位にあたるＤＣ電源線１６２１の電位を０Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴのソース電位にあたるＤＣ電源線１６１８、１６１９、１６２０の電位をそれぞれ＋８．８４Ｖ、＋５．２１Ｖ、＋６．６８Ｖ、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオンさせるＤＣ電位線１６１２、１６１３、１６１４の電位を−５〔Ｖ〕、ＯＬＥＤ駆動用ＴＦＴをオフさせるＤＣ電位線１６１５、１６１６、１６１７を＋９〔Ｖ〕に設定する。この値は図１１に示すものと同様である。
【００５５】
また、本実施例では、画素内でスイッチＴＦＴを２つ使っており、ソース信号線との選択だけでなく、駆動ＴＦＴのゲート電位を電源供給線に短絡する機能も持たせている、これによって、発光デューティの向上が期待できる。なお、この駆動方法は特開２００１−３４３９３３に記載されている。
なお、本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。
【００５６】
[実施例４]
図１８はＴＦＴの駆動領域として、線型領域、飽和領域以外の両者の中間を使用して駆動する場合の例である。この場合には、ＯＬＥＤと電源供給線は比較的大きな抵抗でつながれるような駆動になる。表示ばらつき、ＯＬＥＤの劣化に対する影響も定電流駆動と定電圧駆動の間の特性をとることになる。
【００５７】
また、実際の駆動としては線型領域と上記中間領域と飽和領域の３つを切り換えて駆動することが可能である。このような場合、可変電圧源では３つの値を出力する必要が発生するが、図１９に示すような可変電圧源回路を使用すれば対応は可能である。
また図１５のＤＡ変換回路を用いた可変電圧回路では不揮発性メモリのデータ数を増やすことによって、３種類の電圧を出力することは可能である。
なお、本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。
【００５８】
[実施例５]
第５の実施例を図２０に示す。図２０は本発明を用いたＯＬＥＤモジュールの実施例である。図２０に示す実施例のＯＬＥＤモジュールには、前述したＯＬＥＤ表示装置、ＯＬＥＤ用可変電圧源のほかに、以下のものを内蔵している、ＤＣ・ＤＣ変換回路、
制御ロジック、クロックジェネレータ、フレームメモリなどである。一般にモバイル用の情報装置ではそのバッテリーは３〔Ｖ〕から５〔Ｖ〕程度である。一方ＯＬＥＤを駆動するためにはそれより高い電圧が必要であり、ＤＣ・ＤＣ変換回路を用いて、バッテリー電圧から必要な電圧を昇圧して発生させている。
【００５９】
また制御ロジックは定電流アナログ階調と定電圧時間階調を切り替えるのに必要な信号を生成し、各ブロックに供給する。クロックジェネレータは外部から入力される同期信号、基準クロック信号から表示装置に必要なスタートパルス、クロックパルス、ラッチパルスなどの信号を作り出すのに必要な回路である。クロックジェネレータ、制御ロジックなどはＯＬＥＤパネルに取り込むことも可能である。
【００６０】
フレームメモリはデジタル映像信号を記憶し、サブフレームデータを生成するためのものである。サブフレームデータは、まず各ビット毎に1フレーム分のデータを記憶し、次に各ビット毎に順番に呼び出す必要がある。まず、第一フレームのデジタル映像データをメモリＡに記憶する、次に第二フレームのデジタル映像データをメモリＢに記憶している間に、メモリＡのデータを順番を変えてＯＬＥＤパネルの方に呼び出しをおこなう。次に第三フレームのデジタル映像データをメモリＡに記憶している間に、メモリＢのデータを順番を変えて、ＯＬＥＤパネルの方に呼び出す。このようなことを繰り返すことによって、時間階調表示をおこなう。
【００６１】
アナログ階調表示をおこなう場合にはアナログ映像信号を入力して表示をおこなう。
以上のようにして、本実施例では、アナログ階調表示と時間階調表示の２種類を表示することが可能である。
なお、本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。
【００６２】
[実施例６]
図２１は本発明の表示装置を使用したＰＤＡ（携帯情報端末）の実施例である。本実施例のＰＤＡはＯＬＥＤモジュール、電源、ＣＰＵ、映像コントローラ、各種メモリ、ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、マスクＲＯＭ、メモリカードインターフェース、専用ＡＳＩＣ、タブレット、赤外線ポートなどから構成されており各種映像データをＯＬＥＤ表示装置によって表示することが可能である。
本発明を用いたＰＤＡは本実施例に限定するものではなく、その他の機能、例えば電話機能などを追加してもよく、その応用は自由である。
なお、本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。
【００６３】
[実施例７]
ＯＬＥＤをはじめとした発光素子を用いた表示装置は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
【００６４】
本発明が適用可能な電子機器の例として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(ＤＶＤ)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図２２に示す。
【００６５】
図２２(Ａ)はディスプレイ装置であり、筐体３００１、支持台３００２、表示部３００３、スピーカー部３００４、ビデオ入力端子３００５等を含む。本発明は表示部３００３に用いることができる。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、ディスプレイ装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全てのディスプレイ装置が含まれる。
【００６６】
図２２(Ｂ)はデジタルスチルカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、受像部３１０３、操作キー３１０４、外部接続ポート３１０５、シャッター３１０６等を含む。本発明は表示部３１０２に用いることができる。
【００６７】
図２２(Ｃ)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。本発明は表示部３２０３に用いることができる。
【００６８】
図２２(Ｄ)はモバイルコンピュータであり、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含む。本発明は表示部３３０２に用いることができる。
【００６９】
図２２(Ｅ)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはＤＶＤ再生装置)であり、本体３４０１、筐体３４０２、表示部Ａ３４０３、表示部Ｂ３４０４、記録媒体(ＤＶＤ等)読込部３４０５、操作キー３４０６、スピーカー部３４０７等を含む。表示部Ａ３４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ３４０４は主として文字情報を表示するが、本発明はこれら表示部Ａ、Ｂ３４０３、３４０４に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【００７０】
図２２(Ｆ)は横おり型携帯情報装置であり、本体３５０１、表示部３５０２を含む。本発明は表示部３５０２に用いることができる。
【００７１】
図２２(Ｇ)はビデオカメラであり、本体３６０１、表示部３６０２、筐体３６０３、外部接続ポート３６０４、リモコン受信部３６０５、受像部３６０６、バッテリー３６０７、音声入力部３６０８、操作キー３６０９、接眼部３６１０等を含む。本発明は表示部３６０２に用いることができる。
【００７２】
図２２(Ｈ)は携帯電話であり、本体３７０１、筐体３７０２、表示部３７０３、音声入力部３７０４、音声出力部３７０５、操作キー３７０６、外部接続ポート３７０７、アンテナ３７０８等を含む。本発明は表示部３７０３に用いることができる。なお、表示部３７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
【００７３】
なお、将来的に有機発光材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型もしくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【００７４】
また、上記電子機器はインターネットやＣＡＴＶ(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機発光材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【００７５】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
なお、本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。
【００７６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。
【００７７】
【発明の効果】
前述したように本発明ではＯＬＥＤを必要に応じて、定電流駆動または定電圧駆動を切り換えて駆動することによって、それぞれの長所を生かした駆動が可能になる。本発明はＯＬＥＤを用いた表示装置のみならず、他の発光素子を用いた表示装置にも適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】従来の表示装置の画素構成を示すブロック図。
【図３】従来のアナログ階調表示装置の構成を示す図。
【図４】従来のアナログ階調表示装置のタイミングチャートを示す図。
【図５】ＯＬＥＤと駆動ＴＦＴの動作点を示す図。
【図６】アナログ階調駆動の電位関係を示す図。
【図７】従来の時間階調表示装置の構成を示す図。
【図８】従来の時間階調表示装置のタイミングチャートを示す図。
【図９】ＯＬＥＤ劣化前後の動作点を示す図。
【図１０】定電流駆動、定電圧駆動の概念図。
【図１１】時間階調駆動の電位関係を示す図。
【図１２】ＯＬＥＤの劣化特性を示す図。
【図１３】ＯＬＥＤの劣化特性を示す図。
【図１４】本発明の実施例を示す図。
【図１５】本発明の実施例を示す図。
【図１６】本発明の表示装置の構成を示す図。
【図１７】本発明のソース信号線駆動回路の実施例。
【図１８】中間電圧を使用した場合の動作点を示す図。
【図１９】電圧３値を切り換える実施例を示す図。
【図２０】ＯＬＥＤを搭載したモジュールの実施例。
【図２１】ＯＬＥＤモジュールを搭載したＰＤＡの実施例。
【図２２】本発明が適用可能な電子機器の例を示す図。

Claims

複数の画素、アナログ映像信号源、第１乃至第３の可変電圧源、第１及び第２のスイッチ、コントロール回路及びソース信号線駆動回路を有し、
前記画素は、発光素子、少なくとも１つのスイッチング用ＴＦＴ及び駆動用ＴＦＴを有し、
前記スイッチング用ＴＦＴは、ゲートはゲート信号線に、ソース又はドレインの一方はソース信号線に、ソース又はドレインの他方は前記駆動用ＴＦＴのゲートに電気的に接続され、
前記駆動用ＴＦＴは、ソースが電源供給線に、ドレインが前記発光素子の第１の電極に電気的に接続され、
前記アナログ映像信号源は、前記第１のスイッチ、前記ソース信号線及び前記スイッチング用ＴＦＴを介して、前記駆動用ＴＦＴのゲートに電気的に接続され、
前記第１の可変電圧源は、前記第２のスイッチ、前記ソース信号線及び前記スイッチング用ＴＦＴを介して、前記駆動用ＴＦＴのゲートに電気的に接続され、
前記第２の可変電圧源は、前記電源供給線を介して、前記駆動用ＴＦＴのソースに電気的に接続され、
前記第３の可変電圧源は、前記発光素子の第２の電極に電気的に接続され、
前記コントロール回路により前記第１乃至前記第３の可変電圧源から出力される電圧が制御され、前記ソース信号線駆動回路により前記第１及び前記第２のスイッチの導通が制御されることにより、前記駆動用ＴＦＴが飽和領域と線形領域の一方で動作するように切り換えられ、
前記駆動用ＴＦＴが飽和領域で動作するときは、前記アナログ映像信号源から前記駆動用ＴＦＴのゲートにアナログ映像信号が出力され、前記第２の可変電圧源から前記駆動用ＴＦＴのソースに第１の電圧が出力され、前記第３の可変電圧源から前記発光素子の第２の電極に第２の電圧が出力され、前記駆動用ＴＦＴのゲートとソースの間の電圧値に基づく電流が前記発光素子に流れ、
前記駆動用ＴＦＴが線形領域で動作するときは、前記第１の可変電圧源から前記駆動用ＴＦＴのゲートに第３の電圧が出力され、前記第２の可変電圧源から前記駆動用ＴＦＴのソースに第４の電圧が出力され、前記第３の可変電圧源から前記発光素子の第２の電極に第５の電圧が出力され、前記駆動用ＴＦＴのソースと前記発光素子の第２の電極の間の電圧値に基づく電流が前記発光素子に流れることを特徴とする表示装置。
複数の画素、第１乃至第３の可変電圧源、スイッチ、コントロール回路及びソース信号線駆動回路を有し、
前記画素は、発光素子、少なくとも１つのスイッチング用ＴＦＴ及び駆動用ＴＦＴを有し、
前記スイッチング用ＴＦＴは、ゲートはゲート信号線に、ソース又はドレインの一方はソース信号線に、ソース又はドレインの他方は前記駆動用ＴＦＴのゲートに電気的に接続され、
前記駆動用ＴＦＴは、ソースが電源供給線に、ドレインが前記発光素子の第１の電極に電気的に接続され、
前記第１の可変電圧源は、前記スイッチ、前記ソース信号線及び前記スイッチング用ＴＦＴを介して、前記駆動用ＴＦＴのゲートに電気的に接続され、
前記第２の可変電圧源は、前記電源供給線を介して、前記駆動用ＴＦＴのソースに電気的に接続され、
前記第３の可変電圧源は、前記発光素子の第２の電極に電気的に接続され、
前記コントロール回路により前記第１乃至前記第３の可変電圧源から出力される電圧が制御され、前記ソース信号線駆動回路により前記スイッチの導通が制御されることにより、前記駆動用ＴＦＴが飽和領域と線形領域の一方で動作するように切り換えられ、
前記駆動用ＴＦＴが飽和領域で動作するときは、前記第１の可変電圧源から前記駆動用ＴＦＴのゲートに第１の電圧が出力され、前記第２の可変電圧源から前記駆動用ＴＦＴのソースに第２の電圧が出力され、前記第３の可変電圧源から前記発光素子の第２の電極に第３の電圧が出力され、前記駆動用ＴＦＴのゲートとソースの間の電圧値に基づく電流が前記発光素子に流れ、
前記駆動用ＴＦＴが線形領域で動作するときは、前記第１の可変電圧源から前記駆動用ＴＦＴのゲートに第４の電圧が出力され、前記第２の可変電圧源から前記駆動用ＴＦＴのソースに第５の電圧が出力され、前記第３の可変電圧源から前記発光素子の第２の電極に第６の電圧が出力され、前記駆動用ＴＦＴのソースと前記発光素子の第２の電極の間の電圧値に基づく電流が前記発光素子に流れることを特徴とする表示装置。
請求項１または請求項２において、前記発光素子はＯＬＥＤであることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の前記表示装置を用いた電子機器。