JP4659292B2 - 容量性発光素子表示パネルの駆動装置 - Google Patents

容量性発光素子表示パネルの駆動装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の容量性発光素子を用いた表示パネルの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容量性発光素子の１つである有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単にＥＬ素子という）は、電気的には、図１のような等価回路にて表すことができる。図１から分かるように、素子は、容量成分Ｃと、該容量成分に並列に結合するダイオード特性の成分Ｅとによる構成に置き換えることができる。よって、ＥＬ素子は、容量性の発光素子であると考えられる。ＥＬ素子は、直流の発光駆動電圧が電極間に印加されると、電荷が容量成分Ｃに蓄積され、続いて当該素子固有の障壁電圧または発光閾値電圧を越えると、電極（ダイオード成分Ｅの陽極側）から発光層を担う有機機能層に電流が流れ始め、この電流に比例した強度で発光する。
【０００３】
かかる素子の電圧Ｖ−電流Ｉ−輝度Ｌの特性は、図２に示すように、ダイオードの特性に類似しており、発光閾値電圧Ｖth以下の電圧では電流Ｉは極めて小さく、発光閾値電圧Ｖth以上の電圧になると電流Ｉは急激に増加する。また、電流Ｉと輝度Ｌはほぼ比例する。このような素子は、発光閾値電圧Ｖthを超える駆動電圧を素子に印加すれば当該駆動電圧に応じた電流に比例した発光輝度を呈し、印加される駆動電圧が発光閾値電圧Ｖth以下であれば駆動電流が流れず発光輝度もゼロに等しいままである。
【０００４】
かかるＥＬ素子の複数をマトリックス状に配置した単純マトリックス表示パネルが知られている。図３は単純マトリックス表示パネル１及びそれを駆動する駆動装置を示している。この表示パネル１は、説明を簡単にするために横方向に４個、縦方向に４個の合計１６個のＥＬ素子Ｅ1,1〜Ｅ4,4を備えたものを示している。ＥＬ素子Ｅ1,1〜Ｅ4,4各々が表示パネル１の画素をなす。図３ではＥＬ素子Ｅ1,1〜Ｅ4,4各々をダイオードの記号によって示している。ＥＬ素子Ｅ1,1〜Ｅ4,4は縦方向に平行に配列された４本の陽極線（ドライブ線）Ａ1〜Ａ4と横方向に平行に配列された４本の陰極線（走査線）Ｂ1〜Ｂ4との交差した部分に配置されている。ＥＬ素子Ｅ1,1〜Ｅ4,4各々の陽極電極は対応する陽極線Ａ1〜Ａ4に接続され、陰極電極は対応する陰極線Ｂ1〜Ｂ4に接続されている。
【０００５】
表示パネル１の駆動装置は陽極駆動回路２と陰極走査回路３とを備えている。陽極駆動回路２は陽極線Ａ1〜Ａ4に対応した電流源４1〜４4及び切換スイッチ５1〜５4を有している。電流源４1〜４4の入力端子は電圧ＶＡ（例えば、２４Ｖ）を出力する電源７の正端子と接続されている。電流源４1〜４4の電流出力端子には対応する切換スイッチ５1〜５4の一方の固定端子が接続されている。切換スイッチ５1〜５4の他方の固定端子はアース接続されている。切換スイッチ５1〜５4の可動子は対応する陽極線Ａ1〜Ａ4に接続されている。切換スイッチ５1〜５4の切換動作は制御回路９によって画像信号に応じて制御される。
【０００６】
陰極走査回路３は切換スイッチ６1〜６4を有している。切換スイッチ６1〜６4の一方の固定端子は電圧ＶＫ（例えば、２０Ｖ）を出力する電源７の正端子に接続され、他方の固定端子はアース接続されている。切換スイッチ６1〜６4の可動子は対応する陰極線Ｂ1〜Ｂ4に接続されている。切換スイッチ６1〜６4の切換動作は制御回路９によって順次行われる。制御回路９は画像信号の水平同期信号に同期して選択信号を切換スイッチ６1〜６4にその順番に繰り返し供給する。切換スイッチ６1〜６4の可動子は通常、一方の固定端子と接触しており、制御回路９からの選択信号が供給された切換スイッチ６1〜６4のいずれか１の切換スイッチは他方の固定端子との接触に切り換える。選択信号によって選択された切換スイッチを介してアース電位（０Ｖ）が陰極線Ｂ1〜Ｂ4に順番に印加され、それが走査となる。
【０００７】
アース電位となっている陰極線、すなわち選択された陰極線に接続されたＥＬ素子のうちで画像信号に対応して発光させるべきＥＬ素子には切換スイッチ５1〜５4を介して電流が流れ込み、そのＥＬ素子は発光する。
図４はＥＬ素子Ｅ1,2及びＥ3,2が発光を開始した時点の切換スイッチ５1〜５4及び６1〜６4の動作状態及び電流の流れを示している。すなわち、切換スイッチ５1及び５3が電流源４1及び４3と陽極線Ａ1及びＡ3とを接続し、切換スイッチ５2及び５4が陽極線Ａ2及びＡ4をアース電位に等しくさせる。切換スイッチ６2が選択されて陰極線Ｂ2をアース電位に等しくさせ、残りの切換スイッチ６1、６3及び６4は電位ＶＫを陰極線Ｂ1、Ｂ3及びＢ4に印加する。
【０００８】
図４の状態では、矢印で示すように電流源４1から電流は切換スイッチ５1、陽極線Ａ1、ＥＬ素子Ｅ1,2、陰極線Ｂ2、切換スイッチ６2を介してアースに流れ、これによりＥＬ素子Ｅ1,2が発光する。同様に、電流源４3から電流は切換スイッチ５3、陽極線Ａ3、ＥＬ素子Ｅ3,2、陰極線Ｂ2、切換スイッチ６2を介してアースに流れ、これによりＥＬ素子Ｅ3,2が発光する。
【０００９】
また、図４の状態では、ＥＬ素子Ｅ1,1〜Ｅ4,1の陰極電極には電位ＶＫが切換スイッチ６1及び陰極線Ｂ1を介して印加され、ＥＬ素子Ｅ1,3〜Ｅ4,3の陰極電極には電位ＶＫが切換スイッチ６3及び陰極線Ｂ3を介して印加され、ＥＬ素子Ｅ1,4〜Ｅ4,4の陰極電極には電位ＶＫが切換スイッチ６4及び陰極線Ｂ4を介して印加される。陽極線Ａ2及びＡ4は切換スイッチ５2及び５4を介してアース電位にされている。よって、図４において黒のダイオード記号で示したＥＬ素子Ｅ2,1、Ｅ2,3、Ｅ2,4、Ｅ4,1、Ｅ4,3及びＥ4,4には電圧ＶＫが陰極電極側を＋、陽極電極側を−として印加され、いわゆる逆バイアス状態となる。ＥＬ素子Ｅ2,1、Ｅ2,3、Ｅ2,4、Ｅ4,1、Ｅ4,3及びＥ4,4には図４に矢印で示すように電流が陰極電極側から陽極電極側に流れて充電が行われる。
【００１０】
ＥＬ素子Ｅ1,2及びＥ3,2の発光期間が終了すると、図５に示すように切換スイッチ５1及び５3は切り換えられて陽極線Ａ1及びＡ3をアース電位に等しくさせる。この時点では切換スイッチ６2は陰極線Ｂ2をアース電位に等しくさせたままである。よって、ＥＬ素子Ｅ1,2、Ｅ2,2、Ｅ3,2及びＥ4,2の陽極電極及び陰極電極は共にアース電位となるので、ＥＬ素子Ｅ1,2及びＥ3,2の発光が停止する。一方、図５において更に黒のダイオード記号で示したＥＬ素子Ｅ1,1、Ｅ1,3、Ｅ1,4、Ｅ3,1、Ｅ3,3及びＥ3,4には電圧ＶＫが陰極電極側を＋、陽極電極側を−として印加され、いわゆる逆バイアス状態となる。ＥＬ素子Ｅ2,1、Ｅ2,3、Ｅ2,4、Ｅ4,1、Ｅ4,3及びＥ4,4には図５に矢印で示すように電流が陰極電極側から陽極電極側に流れて充電が行われる。図６は充電されるＥＬ素子に流れる電流の時間変化の一例を示している。図６において時点ｔ＝０から充電が開始される。
【００１１】
ＥＬ素子Ｅ1,2、Ｅ2,2、Ｅ3,2及びＥ4,2を除くＥＬ素子に充電によって蓄積された電荷は、次の走査のための選択信号が発生する直前のリセット動作によって強制的な全ての陰極線Ｂ1〜Ｂ4へのアース接続や陽極線Ａ1〜Ａ4への所定電位の印加が行われて放電される。
このような充電放電動作は走査によって他の切換スイッチ６1，６3，６4のいずれか１が選択されてアース電位を陰極線に供給した場合であっても同様である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の駆動装置においては、上記したように走査によって選択された陰極線以外の陰極線に接続された発光に無関係なＥＬ素子には充電電流が流れて無駄な電力消費が行われるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、容量性発光素子の充電電流による無駄な電力消費を低減させることができる表示パネルの駆動装置を提供することである。
【００１３】
本願の請求項１に係る発明の駆動装置は、互いに交差する複数のドライブ線及び複数の走査線と、ドライブ線及び走査線による複数の交差位置各々にて走査線及びドライブ線間に接続され極性を有する複数の容量性発光素子とからなる表示パネルの駆動装置であって、複数の走査線のうちから１の走査線を所定のタイミングで順番に選択し、１の走査線を選択する毎に発光期間とリセット動作期間とを順に設け、発光期間に複数のドライブ線のうちから１の走査線上の発光させるべき容量性発光素子に対応する発光ドライブ線を指定する制御手段と、発光期間とリセット動作期間とにおいて１の走査線に第１所定電位を供給し、かつ複数の走査線のうちの１の走査線以外の走査線に第１所定電位より高い第２所定電位を供給する走査手段と、発光期間において発光閾値電圧以上の正電圧が発光させるべき容量性発光素子に順方向に印加されるように発光ドライブ線に駆動電流を供給し、かつ複数のドライブ線のうちの発光ドライブ線以外のドライブ線に第１所定電位より高くかつ発光閾値電圧より低い第３所定電位を供給し、リセット動作期間において複数のドライブ線に第３所定電位を供給する駆動手段と、を備え、第３所定電位は、所定負荷回路に電源電圧を供給すべく所定負荷回路と接続された電圧源の電流吐き出し端子から得ることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図７は本発明による駆動装置を示しており、図３に示した部分と同一部分は同一符号が用いられている。切換スイッチ５1〜５4の他方の固定端子はスイッチ１０を介して電源回路１１及びロジック回路１２に接続されている。電源回路１１はロジック回路１２の電源回路であり、例えば、３Ｖの如き低電圧ＶＬ（ＥＬ素子を発光させる発光閾値電圧Ｖthより小なる電圧）を出力する電流吐き出し型の電圧源である。電圧ＶＬはＥＬ素子を発光閾値電圧Ｖthより小なる電圧であり、電圧ＶＫよりも低い電圧である。電源回路１１の電流吐き出し端子とロジック回路１２とを接続した接続ラインＬとアースとの間には平滑用のコンデンサ１３が接続されている。電流吐き出し端子は電位ＶＬを与え、電源回路１１からロジック回路１２等の負荷に電流を送り出す端子である。スイッチ１０は表示パネル１の駆動時にオンとなるが、常時オンでも良い。コンデンサ１３の容量は表示パネル１の容量に比べて十分に大である。
【００１５】
図７の装置のその他の構成は図３に示した構成と同様である。
図８はＥＬ素子Ｅ1,2及びＥ3,2が発光を開始した時点の切換スイッチ５1〜５4及び６1〜６4の動作状態及び電流の流れを示している。すなわち、切換スイッチ５1及び５3が電流源４1及び４3と陽極線Ａ1及びＡ3とを接続し、切換スイッチ５2及び５4が陽極線Ａ2及びＡ4をアース電位に等しくさせる。切換スイッチ６2が選択されて陰極線Ｂ2をアース電位に等しくさせ、残りの切換スイッチ６1、６3及び６4は電位ＶＫを陰極線Ｂ1、Ｂ3及びＢ4に印加する。
【００１６】
図８の状態では、電流源４1から電流は切換スイッチ５1、陽極線Ａ1、ＥＬ素子Ｅ1,2、陰極線Ｂ2、切換スイッチ６2を介してアースに流れ、これによりＥＬ素子Ｅ1,2が発光する。同様に、電流源４3から電流は切換スイッチ５3、陽極線Ａ3、ＥＬ素子Ｅ3,2、陰極線Ｂ2、切換スイッチ６2を介してアースに流れ、これによりＥＬ素子Ｅ3,2が発光する。
【００１７】
また、図８の状態では、ＥＬ素子Ｅ1,1〜Ｅ4,1の陰極電極には電位ＶＫが切換スイッチ６1及び陰極線Ｂ1を介して印加され、ＥＬ素子Ｅ1,3〜Ｅ4,3の陰極電極には電位ＶＫが切換スイッチ６3及び陰極線Ｂ3を介して印加され、ＥＬ素子Ｅ1,4〜Ｅ4,4の陰極電極には電位ＶＫが切換スイッチ６4及び陰極線Ｂ4を介して印加される。陽極線Ａ2及びＡ4は切換スイッチ５2及び５4並びにスイッチ１０を介して電源回路１１、ロジック回路１２及びコンデンサ１３の接続ラインＬに接続される。よって、ＥＬ素子Ｅ2,1、Ｅ2,3、Ｅ2,4、Ｅ4,1、Ｅ4,3及びＥ4,4には電圧ＶＫ−ＶＬが陰極電極側を＋、陽極電極側を−として印加され、いわゆる逆バイアス状態となる。電圧ＶＫ−ＶＬによる電流がＥＬ素子Ｅ2,1、Ｅ2,3、Ｅ2,4、Ｅ4,1、Ｅ4,3及びＥ4,4には陰極電極側から陽極電極側に流れ、その電流は切換スイッチ５2及び５4、スイッチ１０並びにロジック回路１２を介してアースに流れる。この電流はＥＬ素子Ｅ2,1、Ｅ2,3、Ｅ2,4、Ｅ4,1、Ｅ4,3及びＥ4,4を充電させると共に、ロジック回路１２を作動させることになる。すなわち、上記のＥＬ素子Ｅ1,2及びＥ3,2が発光を開始した時点と同様に、ロジック回路１２は充電電流を消費するので、従来装置では充電電流が直接アースに流れて無駄な電力消費となったことを改善させることができる。また、ＥＬ素子Ｅ2,1、Ｅ2,3、Ｅ2,4、Ｅ4,1、Ｅ4,3及びＥ4,4が十分に充電されるとその電流は流れなくなる。
【００１８】
ＥＬ素子Ｅ1,2及びＥ3,2の発光期間が終了すると、図９に示すように切換スイッチ５1及び５3は切り換えられ、陽極線Ａ1及びＡ3はスイッチ１０を介して電源回路１１、ロジック回路１２及びコンデンサ１３の接続ラインＬに接続される。この時点では切換スイッチ６2は陰極線Ｂ2をアース電位に等しくさせたままである。よって、ＥＬ素子Ｅ1,2、Ｅ2,2、Ｅ3,2及びＥ4,2の陰極電極はアース電位となり、陽極電極は電位ＶＬとなり、発光最低電圧より小なる電圧の印加となるので、ＥＬ素子Ｅ1,2及びＥ3,2の発光が停止する。一方、ＥＬ素子Ｅ1,1、Ｅ1,3、Ｅ1,4、Ｅ3,1、Ｅ3,3及びＥ3,4には電圧ＶＫ−ＶＬが陰極電極側を＋、陽極電極側を−として印加され、いわゆる逆バイアス状態となる。電圧ＶＫ−ＶＬによる電流がＥＬ素子Ｅ1,1、Ｅ1,3、Ｅ1,4、Ｅ3,1、Ｅ3,3及びＥ3,4には陰極電極側から陽極電極側に流れ、その電流は切換スイッチ５1及び５3、スイッチ１０並びにロジック回路１２を介してアースに流れる。この電流はＥＬ素子Ｅ1,1、Ｅ1,3、Ｅ1,4、Ｅ3,1、Ｅ3,3及びＥ3,4を充電させると共に、ロジック回路１２を作動させることになる。すなわち、ロジック回路１２は充電電流を消費するので、従来装置では充電電流が直接アースに流れて無駄な電力消費となったことを改善させることができる。また、ＥＬ素子Ｅ1,1、Ｅ1,3、Ｅ1,4、Ｅ3,1、Ｅ3,3及びＥ3,4が十分に充電されるとその電流は流れなくなる。
【００１９】
ＥＬ素子Ｅ1,2、Ｅ2,2、Ｅ3,2及びＥ4,2を除くＥＬ素子に充電によって蓄積された電荷は、次の走査のための選択信号が発生する直前のリセット動作によって強制的な全ての陰極線Ｂ1〜Ｂ4へのアース接続や陽極線Ａ1〜Ａ4への所定電位の印加が行われて放電される。
このような充電放電動作は走査によって他の切換スイッチ６1，６3，６4のいずれか１が選択されてアース電位を陰極線に供給した場合であっても同様である。
【００２０】
ロジック回路１２に電源回路１１から流れる電流は上記したように表示パネル１からロジック回路１２に流れる電流によってに例えば、図１０に示すようにように変化する。図１０において時間ｔ＝０は、上記の図８又は図９の状態になった時点である。
なお、上記した実施例においては、電源回路１１の出力に平滑用のコンデンサ１３が接続されているが、電源回路１１内に平滑用のコンデンサが内蔵させている場合には外部接続しなくても良い。
【００２１】
また、上記した実施例においては、充電電流をロジック回路１２に流しているが、図１１に示すように昇圧回路１５に充電電流を供給しても良い。電源回路１１はここでは昇圧回路１５用の電源回路である。更に、昇圧回路１５によって昇圧された電圧によって上記の電源８の電圧ＶＫを得ても良い。すなわち、電源８をバッテリとして、昇圧回路１５によって昇圧された電圧によってそのバッテリを充電させることができる。
【００２２】
また、図１２に示すように、ツェナーダイオード１４をスイッチ１０とロジック回路１２との間に挿入しても良い。ツェナーダイオード１４はロジック回路１２側の電位と表示パネル１の電位と電位差、すなわち、逆バイアスでＥＬ素子に印加させる電圧を調整するために設けられている。更に、図１３に示すように、ロジック回路１２から表示パネル１への電流の流れを防止するためにダイオード１６を挿入しても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、表示パネルの容量性発光素子の充電電流による無駄な電力消費を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＬ素子の等価回路を示す図である。
【図２】ＥＬ素子の駆動電圧−電流−発光輝度特性を概略的に示す図である。
【図３】表示パネル及びその駆動装置各々の構成を示す図である。
【図４】図３の装置においてＥＬ素子が発光を開始した時点の切換スイッチの動作状態及び電流の流れを示す図である。
【図５】図３の装置においてＥＬ素子の発光期間が終了した時点の切換スイッチの動作状態及び電流の流れを示す図である。
【図６】充電されるＥＬ素子に流れる電流の時間変化を示す図である。
【図７】本発明の実施例を示す図である。
【図８】図７の装置においてＥＬ素子が発光を開始した時点の切換スイッチの動作状態及び電流の流れを示す図である。
【図９】図７の装置においてＥＬ素子の発光期間が終了した時点の切換スイッチの動作状態及び電流の流れを示す図である。
【図１０】図７の装置において充電されるＥＬ素子に流れる電流の時間変化を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施例を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 表示パネル
２ 陽極駆動回路
３ 陰極走査回路
９ 制御回路
１１ 電源回路
１２ ロジック回路

Claims (6)

  1. 互いに交差する複数のドライブ線及び複数の走査線と、前記ドライブ線及び前記走査線による複数の交差位置各々にて前記走査線及び前記ドライブ線間に接続され極性を有する複数の容量性発光素子とからなる表示パネルの駆動装置であって、
    前記複数の走査線のうちから１の走査線を所定のタイミングで順番に選択し、前記１の走査線を選択する毎に発光期間とリセット動作期間とを順に設け、前記発光期間に前記複数のドライブ線のうちから前記１の走査線上の発光させるべき容量性発光素子に対応する発光ドライブ線を指定する制御手段と、
    前記発光期間と前記リセット動作期間とにおいて前記１の走査線に第１所定電位を供給し、かつ前記複数の走査線のうちの前記１の走査線以外の走査線に前記第１所定電位より高い第２所定電位を供給する走査手段と、
    前記発光期間において発光閾値電圧以上の正電圧が前記発光させるべき容量性発光素子に順方向に印加されるように前記発光ドライブ線に駆動電流を供給し、かつ前記複数のドライブ線のうちの前記発光ドライブ線以外のドライブ線に前記第１所定電位より高くかつ前記発光閾値電圧より低い第３所定電位を供給し、前記リセット動作期間において前記複数のドライブ線に前記第３所定電位を供給する駆動手段と、を備え、
    前記第３所定電位は、所定負荷回路に電源電圧を供給すべく前記所定負荷回路と接続された電圧源の電流吐き出し端子から得ることを特徴とする駆動装置。
  2. 前記所定負荷回路は昇圧回路であり、前記電圧源は前記昇圧回路の電源回路であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
  3. 前記電流吐き出し端子とアースとの間には前記表示パネルの容量より大なる容量を有するコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
  4. 前記電圧源は前記複数の容量性発光素子各々の発光閾値電圧より小なる電圧を出力することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
  5. 前記電流吐き出し端子と前記駆動手段との間には電位差を調整するためのツェナーダイオードが挿入されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
  6. 前記電流吐き出し端子と前記駆動手段との間には電流逆流防止用のダイオードが挿入されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
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