JP4690665B2 - 有機el駆動回路およびこれを用いる有機el表示装置 - Google Patents
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Description
このような有機EL表示パネルの電流駆動回路の出力段は、アクディブマトリックス型でも単純マトリックス型のものでも端子ピン対応に電流源の駆動回路、例えば、カレントミラー回路による出力回路が設けられている。なお、単純マトリックス型の駆動電流の場合は、容量性負荷特性を持つ有機EL素子を初期充電(早期に発光させるための発光開始時の充電)して早期に発光させるためにピーク電流を持つ駆動電流が利用される。また、特に、単純マトリックス型のものでは、R,G,Bの発光輝度むらを防止するために電流駆動後にリセット期間を設けて次に電流駆動する有機EL素子の残留電荷を発光電圧未満の所定電圧(例えば、数V)まで定電圧リセットし、あるいは残留電荷をグランド電位にディスチャージしている。これにより、リセットの後に発生するピーク電流による電流駆動の際にピーク電流値とその波形が変動しないで済む。
また、他の問題点の1つは、液晶表示装置のように電圧駆動を行うと、輝度ばらつきが大きくなり、かつ、R,G,Bに発光感度差があることから表示制御が難しくなる点である。そのために電流駆動を行うことになるが、電流駆動を行っても、R,G,Bの駆動電流に対する発光効率の比は、例えば、R:G:B=6:11:10程度と差があって、このような発光効率は、使用される有機EL素子の材料によって異なってくる。
そこで、カラー表示における電流駆動回路では、R,G,B対応に使用材料に応じて輝度調整をして表示画面上でホワイトバランスを採る必要がある。そのために、R,G,B対応に輝度調整をする調整回路が設けられている。
基準電流を調整するために、従来、基準電流発生回路に4ビット程度のD/A変換回路を電流駆動回路に設けてR,G,B対応に、例えば、30μA〜75μAの範囲で5μA刻みで所定のビットデータを設定することでR,G,Bそれぞれの基準電流を調整しているが、最近では各種の有機EL材料が開発されてきており、ホワイトバランスを採るための輝度調整の範囲は、4ビット程度のD/A変換回路では対応しきれなくなってきている。
そこで、この発明の目的は、ホワイトバランス調整のために行われるR,G,Bの各基準電流値の調整ダイナミックレンジが小さくても精度よくホワイトバランス調整ができる有機EL駆動回路および有機EL表示装置を提供することにある。
具体的に説明すると、従来と同様に、有機EL駆動回路の各カラムピン対応に加えられる有機EL素子の電流駆動波形は、図3(a)に示すように、プリチャージされた素子発光電圧未満の所定の電圧からスタートするピーク電流波形となる。したがって、縦軸は駆動電流値であり、横軸は、時間軸であって、電流値が“0”の軸となる。
そのため、電流駆動波形が発生する前に有機EL素子の陽極側に対してディスチャージとプリチャージとが行われる。このディスチャージ+プリチャージ期間は、図3(a)に示す、いわゆる定電圧のリセット期間Tであり、有機EL素子の駆動は、この期間Tを経て表示期間Dに入り、駆動電流は、その初期にピーク電流Pを発生し、その後に定電流Sを発生する。なお、図中の期間Cは、ロー側走査においてその走査ラインが切換わる期間である。
スPdにより、カラムピン側がグランドGNDに落とされ、有機EL素子の陽極端子がグランド電位に設定される期間であり、プリチャージ期間は、残りの期間(T−td)の間、プリチャージパルスPcにより有機EL素子の陽極端子が一定電圧VPRに設定される期
間である。そして、一定電圧VPRに設定された状態で次の表示期間Dにおいて駆動電流が
発生する。
表示期間Dの初期では、図3(d)に示すピーク電流発生パルスPpが発生して、このパルスにより、ピーク電流Pが生成され、これが有機EL素子の陽極に加えられえる。 なお、有機EL素子の陰極端子は、ロー側の走査回路により走査され、走査対象となっている1水平ライン分の有機EL素子の陰極がグランドGNDへと落とされる。このロー側の走査においては、走査対象以外のローラインは、通常、Highレベルに設定され、このローラインに接続された有機EL素子が逆バイアスされる。
その結果、定電圧リセット期間Tを短くできるので、その分長い発光期間が確保できる。これにより、この発明では、R,G,Bの輝度を向上させることができ、特に、高速表示走査に適した表示装置を実現することができる。
なお、前記のようなディスチャージ+プリチャージを、R,G,Bにそれぞれに分けてそれぞれにディスチャージとプリチャージを行えば、この発明では、従来の定電圧リセットやグランド電位へのディスチャージから電流駆動する場合よりもリセット期間をさらに短くできる。
これは、図3(a)に示す電流駆動波形に着目したものであり、ディスチャージとプリチャージが行われる定電圧リセット期間Tにおけるディスチャージ期間tdをR,G,Bごとに相違させてそれぞれの残りのプリチャージの期間(T−td)を変更するものである。このことで、最終的に設定されるプリチャージの電圧値がR,G,Bごとに異なる電圧値に設定される。図3(a),(e),(f)の各図の点線で示す波形がそれぞれの電流駆動波形に対応する駆動電圧波形である。
具体的には、発光効率の低いRについての駆動は、従来と同様なプリチャージパルスPcを使用し、プリチャージの期間(T−td)を確保する。これにより有機EL素子の陽極
端子が一定電圧VPRに設定された後に表示期間Dに入り、所定のピーク電流でRについて
の有機EL素子が駆動される。発光効率の高いG,Bについての駆動は、ディスチャージパルスの期間を長く採り、期間tgあるいは期間tb(ただしtg>td,tb>td)とし、
これらの期間の後にプリチャージパルスPcgあるいはプリチャージパルスPcbによりそれ
ぞれ期間(T−tg)あるいは期間(T−tb)でプリチャージを行う。
そこで、たとえ、R,G,Bにおける基準電流の調整範囲についてそのダイナミックレンジが小さくても、R,G,Bそれぞれにプリチャージ電圧を調整することで、この発明にあっては、R,G,Bのホワイトバランスを精度よく調整することができる。
なお、G,Bの発光効率の差は小さいので、G,Bについては同じ調整であってもよく、これらの調整は区別されなくてもよい。また、今後開発される発光材料により発光効率はR,G,Bともさらに異なる場合もある。そこで、この発明では、パルス発生回路がR,G,Bのホワイトバランスを採る輝度調整のためにR,G,Bの少なくとも2つについて所定の電位を相違させるパルス幅のパルスを発生すればよい。
図2のカラムドライバから先に説明すると、10は、有機ELパネルにおける有機EL駆動回路としてのカラムICドライバ(以下カラムドライバ)である。このカラムドライバ10は、基準電流発生回路1と、R(赤)に対応して設けられたR−基準電流生成回路2Rと、G(緑)に対応して設けられたG−基準電流生成回路2G、そして、B(青)に対応して設けられたB−基準電流生成回路2Bとを有している。
なお、G−基準電流生成回路2G、B−基準電流生成回路2Bが接続されるカレントミラー回路3についてはR−基準電流生成回路2Rが接続されているカレントミラー回路3と同様な構成であるので、特に図示してはいない。そこで、以下では、R−基準電流生成回路2Rとカレントミラー回路3との関係について説明し、G−基準電流生成回路2GとB−基準電流生成回路2Bとのカレントミラー回路3との関係については割愛する。
また、各基準電流設定回路2R,2G,2Bは、それぞれ4ビット程度のD/A変換回路(D/A)2が設けられていて、ホワイトバランス調整のためにR,G,Bそれぞれの表示色に対応する基準電流の電流値がそれぞれのD/A2に設定されるデータで調整される。この4ビットのデータは、装置外部から入力データとしてMPU7に供給されてMPU7からレジスタ(図示せず)を介して各D/A2に設定される。
カレントミラー回路3は、入力側のトランジスタTraと、これとカレントミラー接続されるPチャネルMOSFETトランジスタTrb〜Trnとを有していて、トランジスタTrb〜Trnのソースは、電源ライン+VDD(=+3V)に接続されている。
トランジスタTrb〜Trnのドレインは、D/A変換回路4R,4R…に接続され、それぞれのドレインからの出力電流Irは、このD/A変換回路4Rの基準駆動電流とされる。なお、G−基準電流生成回路2G、B−基準電流生成回路2Bは、それぞれ出力電流Ig,Ibを出力する。
最終段のトランジスタTrnのドレインは、D/A変換回路4Rに接続され、このD/A変換回路4Rを駆動する。D/A変換回路4Rは、設定されたデータに応じて出力段電流源5Rを駆動し、出力段電流源5Rが出力電流IoutをこのICの外部出力端子10bから外部へと出力する。この出力は、次段に設けられたカラムICドライバに入力されて、同様な駆動電流を発生するモニタ電流にされる。なお、このモニタ電流は、B側あるいはG側に設けられた出力段電流源の1つから出力されてもよい。
図中、4Rは、図2のD/A変換回路4Rであり、D/A変換回路4G,D/A変換回路4Bは、それぞれD/A変換回路4Rに対応するG側あるいはB側の回路である。同様に、5Rは、図2の出力段電流源5Rであり、出力段電流源5G,出力段電流源5Bは、それぞれ出力段電流源5Rに対応するG側あるいはB側の回路である。カラムピン9G1,9R1,9B1,9G2,9R2,…は、カラムドライバ10の出力端子(そのうちRの出力端子が図2の出力端子X1〜Xm)であると同時に、ここではこれが有機ELパネルの各端子ピンに接続され、この端子ピンにもなっている。この各カラムピンは、有機EL素子11の陽極側に接続され、この有機EL素子11の陰極側がロー側走査回路(図示せず)のラインに接続されている。
さて、端子電圧リセット回路8は、有機EL素子の陽極側の端子電圧を定電圧リセットするものであって、リセットパルス発生回路81と、プログラマブルパルス幅リセットパルス発生回路82,83、R,G,Bに対応して定電圧VPR,定電圧VPG,定電圧VPBを発生するプログラマブル定電圧発生回路84(ただし、VPG<VPR,VPB<VPRである。)、各カラムピンに対応してそれぞれ設けられたリセットスイッチ回路SR1G,SR1R,SR1B,SR2G,SR2R,SR2B…、そしてプリチャージスイッチ回路SP1G,SP1R,SP1B,SP2G,SP2R,SP2B…とからなる。
プログラマブル定電圧発生回路84は、従来のようなツエナーダイオード等による定電圧発生ではなく、R,G,Bに対応して3端子レギュレータ3個とD/A変換回路3個とで構成される。それぞれの3端子レギュレータは、それぞれのD/Aからそれぞれに所定の電圧を受けることで定電圧VPR,定電圧VPG,定電圧VPBを発生する。この回路は、プログラマブル3端子レギュレータにより発生する定電圧VPR,定電圧VPG,定電圧VPBは、それぞれMPU等からプログラマブル定電圧発生回路84にデータ設定をすることで設定データに応じて調整することができる。しかも、3端子レギュレータを用いれば能動的な電流供給動作をするので大きなプリチャージ電流を発生することができ、プリチャージ期間をその分短縮できる。
なお、プログラマブル定電圧発生回路84に設定するデータは、例えば、MPU内部の不揮発性メモリ等に記憶しておき、電源ON時にプログラマブル定電圧発生回路84に設定する。また、これらの設定データは、外部からMPUに対して入力される入力データに応じて不揮発性メモリ等に記憶される。特に、MPUへのデータ入力と不揮発性メモリへのデータの書込みは、製品出荷のテスト段階等でR,G,B対応にそれぞれキーボードから入力してホワイトバランス調整を行うようにするとよい。
Gに対応するプリチャージスイッチ回路SP1G,SP2G…の一端は、それぞれプログラマブル定電圧発生回路84の定電圧VPGの電圧ライン84Gに接続され、それぞれの他端は、それぞれGに対応するカラムピン9G1,9G2,…にそれぞれ接続されている。また、Rに対応するプリチャージスイッチ回路SP1R,SP2R…の一端は、それぞれプログラマブル定電圧発生回路84の定電圧VPRの電圧ライン84Rに接続され、それぞれの他端は、それぞれRに対応するカラムピン9R1,9R2,…にそれぞれ接続されている。そしてBに対応するプリチャージスイッチ回路SP1B,SP2B…の一端は、それぞれプログラマブル定電圧発生回路84の定電圧VPBの電圧ライン84Rに接続され、それぞれの他端は、それぞれBに対応するカラムピン9B1,…にそれぞれ接続されている。
これらのスイッチ回路は、各パルスを受けてそれぞれのパルス幅の期間ONになる。
その結果、有機EL素子の陽極端子が一端グランドGNDの電位に設定された後にプリチャージ電圧VPRに設定される。
一方、Gに対応するディスチャージパルスPdGのパルス幅は、ディスチャージ期間tgに対応してtgであり、残りの期間(T−tg)がプリチャージパルスPcGのパルス幅となる。ただしtg>tdである。これらパルスによりリセットスイッチ回路SR1G,SR2G,…が期間tgの間ONになり、プリチャージスイッチ回路SP1G,SP2G,…が期間(T−tg)の間ONになる。
その結果、図3(e)に示すように、有機EL素子の陽極端子が一端グランドGNDの電位に設定された後にプリチャージ電圧VPGか、あるいはプリチャージ期間(T−tg)で決定される、これよりも低い所定の電圧に設定される。プリチャージ電圧VPGは、プリチャージ電圧VPRより低い電圧になる。
また、Bに対応するディスチャージパルスPdBのパルス幅は、ディスチャージ期間tbに対応してtbであり、残りの期間(T−tb)がプリチャージパルスPcBのパルス幅となる。ただしtb>tdである。これらパルスによりリセットスイッチ回路SR1B,SR2B,…が期間tbの間ONになり、プリチャージスイッチ回路SP1B,SP2B,…が期間(T−tb)の間ONになる。
さらに、Rのプリチャージ電圧を決める定電圧VPRは、Rの発光効率に応じて有機EL素子が発光しない程度の高い電圧値に設定することができる。
また、実施例のプログラマブル定電圧発生回路84は、単なる定電圧発生回路であってもよい。
なお、有機ELパネルの端子ピンとこの端子ピンに接続されるカラムドライバICの出力ピンとは、本来接続されて一体となるので、この明細書および特許請求の範囲においては特に区別していない。
3…カレントミラー回路、4R,4G,4B…D/A変換回路、
5R,5G,5B…出力段電流源、6…レジスタ、7…MPU、
8…端子電圧リセット回路、81…リセットパルス発生回路、
82,83…プログラマブルパルス幅リセットパルス発生回路、
84…プログラマブル定電圧発生回路、
SR1G,SR1R,SR1B,SR2G,SR2R,SR2B…リセットスイッチ回路、
SP1G,SP1R,SP1B,SP2G,SP2R,SP2B…プリチャージスイッチ回路、
10…カラムICドライバ、
Tr1〜Trk,Tra〜Trn,Qn1,Qn2〜Qnn,Qp1〜Qpn…トランジスタ。
Claims (10)
- R,G,Bの表示色のそれぞれに対応して設けられた有機ELパネルの端子ピンを介して前記有機ELパネルを電流駆動する有機EL駆動回路において、
前記端子ピンに陽極側が接続された有機EL素子の電荷を放電するために前記端子ピンと第1の電位のラインとの間に接続され前記R,G,Bの前記端子ピンに対応してそれぞれ設けられた3個以上の第1のスイッチ回路と、
前記有機EL素子の陽極側を素子発光電圧未満の所定の電位に設定するために前記端子ピンと第2の電位のラインとの間に接続され前記R,G,Bの前記端子ピンに対応してそれぞれ設けられた3個以上の第2のスイッチ回路と、
前記有機EL素子を電流駆動する前に前記陽極側を前記所定の電位に設定するためにあらかじめ設定された所定期間において前記第1のスイッチ回路をONさせた後にOFFさせて第2のスイッチ回路をONさせるパルスを発生するパルス発生回路とを備え、
前記パルス発生回路は、前記R,G,Bのホワイトバランスを採る輝度調整のために前記R,G,Bの少なくとも2つについて前記所定の電位を相違させるパルス幅の前記パルスを発生する有機EL駆動回路。 - 前記所定期間はリセット期間であり、前記パルス発生回路の前記パルスは、前記有機EL素子を前記第2の電位により決定される電圧に定電圧リセットするためのものであり、前記第1の電位のラインの電位は、前記第2の電位のラインの電位よりも低い請求項1記載の有機EL駆動回路。
- 前記パルス発生回路は、それぞれに前記第1のスイッチ回路をONさせた後にOFFさせて第2のスイッチ回路をONさせる複数の前記パルスを発生し、これら複数のパルスのそれぞれは、第1のパルスと第2のパルスからなり、前記第1のパルスが前記第1のスイッチ回路をONさせた後にOFFさせ、前記第2のパルスが前記第2のスイッチ回路をONさせて前記リセット期間内にOFFさせるものであり、前記第1の電位のラインは、グランドラインであり、前記第2の電位は、グランド電位よりも高い請求項2記載の有機EL駆動回路。
- 前記リセット期間は、ディスチャージ期間と前記有機EL素子を定電圧に設定するためのプリチャージ期間とからなり、前記第1のパルスのパルス幅は、前記ディスチャージ期間に対応し、前記第2のパルスのパルス幅は、前記プリチャージ期間に対応している請求項3記載の有機EL駆動回路。
- 前記第2の電位ラインは、前記R,前記Gおよび前記Bの表示色のそれぞれに対応してそれぞれ設けられ、前記Rについての前記第2の電位ラインの電位は、前記Gあるいは前記Bについての前記第2の電位ラインの電位と相違する請求項4記載の有機EL駆動回路。
- 前記パルス発生回路は、前記第1のパルスにより前記第1のスイッチ回路をONさせて一旦前記グランドの電位に前記有機EL素子の陽極側を設定するものであり、前記Rについての前記第1のパルスの前記パルス幅は、前記Gおよび前記Bについての前記第1のパルスの前記パルス幅より短く、前記Rについての前記有機EL素子の前記所定の電位よりも前記Gおよび前記Bについての前記有機EL素子の前記所定の電位が低い請求項5記載の有機EL駆動回路。
- さらに、基準電流発生回路と基準電流生成回路とを前記R,G,Bに対応してそれぞれ有し、前記第2の電位のラインは前記R,G,Bに対応してそれぞれ設けられ、各前記基準電流生成回路は、前記基準電流発生回路から基準電流と外部から設定されるデータとを受けて前記データに応じた電流値の電流を前記端子ピンに送出する駆動電流あるいはその基礎となる電流として生成し、前記R,G,Bのホワイトバランスを採る輝度調整をするために前記基準電流生成回路の電流値が前記R,G,B対応にそれぞれ設定される請求項6記載の有機EL駆動回路。
- R,G,Bの表示色のそれぞれに対応する有機ELパネルの端子ピンを介して前記有機ELパネルを電流駆動する有機EL表示装置において、
前記端子ピンに陽極側が接続された有機EL素子の電荷を放電するために前記端子ピンと第1の電位のラインとの間に接続され前記R,G,Bの前記端子ピンに対応してそれぞれ設けられた3個以上の第1のスイッチ回路と、
前記有機EL素子の陽極側を所定の電位に設定するために前記端子ピンと第2の電位のラインとの間に接続され前記R,G,Bの前記端子ピンに対応してそれぞれ設けられた3個以上の第2のスイッチ回路と、
前記有機EL素子を電流駆動する前に前記陽極側を前記所定の電位に設定するためにあらかじめ設定された所定期間において前記第1のスイッチ回路をONさせた後にOFFさせて第2のスイッチ回路をONさせるパルスを発生するパルス発生回路とを備え、
前記パルス発生回路は、前記R,G,Bのホワイトバランスを採る輝度調整のために前記R,G,Bの少なくとも2つについて前記所定の電位を相違させるパルス幅の前記パルスを発生する有機EL表示装置。 - 前記所定期間は、ディスチャージ期間と前記有機EL素子を定電圧に設定するためのプリチャージ期間とからなるリセット期間であり、前記パルス発生回路の前記パルスは、前記有機EL素子を前記第2の電位により決定される電圧に定電圧リセットするためのものであり、前記第1の電位のラインの電位は、前記第2の電位のラインの電位よりも低い請求項8記載の有機EL表示装置。
- 前記パルス発生回路は、それぞれに前記第1のスイッチ回路をONさせた後にOFFさせて第2のスイッチ回路をONさせる複数の前記パルスを発生し、これら複数のパルスのそれぞれは、第1のパルスと第2のパルスからなり、前記第1のパルスは、前記ディスチャージ期間に対応して前記第1のスイッチ回路をONさせた後にOFFさせ、前記第2のパルスは、前記プリチャージ期間に対応して前記第2のスイッチ回路をONさせて前記リセット期間内にOFFさせるものであり、前記第1の電位のラインは、グランドラインであり、前記第2の電位は、グランド電位よりも高い請求項9記載の有機EL表示装置。
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