JPH11311970A - 電流型表示素子のマトリクス駆動方法及び電流型表示素子のマトリクス駆動装置 - Google Patents
電流型表示素子のマトリクス駆動方法及び電流型表示素子のマトリクス駆動装置Info
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Abstract
容量の影響を抑える。 【解決手段】 複数の走査電極ScE(ScE1,Sc
E2,・・・ScEy)と複数の信号電極SiE(SiE
1,SiE2,・・・SiEx)との各交差部に電流型表
示素子をマトリクス状に配置し、走査電極ScEを選択
して信号電極SiEに表示信号を供給することによっ
て、各電流型表示素子を駆動するにあたり、信号電極S
iEへの表示信号の供給に先立って、交差部の容量につ
いてプリチャージするプリチャージ手段3を備える。
Description
itting Diode),ECD(Electrochromic Display),
EL(Electro Luminescence)等の電流で駆動される電
流型表示素子を駆動するためのマトリクス駆動方法及び
マトリクス駆動装置に関する。
リクス型駆動装置(以下、単にマトリクス型駆動装置と
いう。)は、互いにその方向が直角となすように設けら
れた複数の走査電極(Scanning Electrode)と複数の信
号電極(Signal Electrode)からなる2組の帯状電極群
の交差部に表示素子を挟み、これらの帯状電極にそれぞ
れ接続された駆動回路によって、上記交差部での電圧等
を変化させることにより表示素子を駆動する。
は、その入力(電圧または電流など)と、表示素子の出
力(発光、透過率、反射率)との関係により決定され
る。例えば表示素子が液晶の場合には、マトリクス型駆
動装置の駆動は、走査電極を線順次で選択する線順次走
査方式を用いて、液晶に印加される実効電圧(液晶がツ
イストネマチック(TN)型の場合)または電圧の極性
(液晶が強誘電性(FLC)の場合)を変化させること
により行う。
D(Light Emitting Diode),ECD(Electrochromic
Display),EL(Electro Luminescence)等の電流で
駆動される電流型表示素子の場合には、例えば図7に示
すマトリクス型駆動装置100によりその駆動を行って
いた。ここで、マトリクス型駆動装置100は、図7に
示すように、複数の走査電極ScE(ScE1,Sc
E2,・・・ScEy)と複数の信号電極SiE(SiE
1,SiE2,・・・SiEx)とが互いに方向が直角と
なすように設けられ、これら2組の帯状電極群の交差部
に上述した電流型表示素子が挟持され、さらに走査電極
ScEに走査電極駆動回路101が、信号電極SiEに
信号電極駆動回路102がそれぞれ接続されて構成され
る。
うに、各走査電極ScE1,ScE2,・・・ScEyに
対して選択スイッチL(L1,L2,・・・Ly)が接続
されており、図示しない制御部からの制御信号で各選択
スイッチLのON/OFFを切り換えることにより、選
択した走査電極ScEの電位をGNDレベルにする。
電極SiE1,SiE2,・・・SiExに対して選択ス
イッチS(S1,S2,・・・Sx)及び電源103によ
り動作する電流源CS(CS1,CS2,・・・CSx)
が接続されており、図示しない制御部からの制御信号で
各選択スイッチSのON/OFFを切り換えることによ
り、選択した信号電極SiEに対して電流源CSから表
示信号としての電流を供給する。そして、マトリクス型
駆動装置100は、各選択スイッチL,SのON/OF
Fを切り換えることにより、選択した走査電極ScEと
選択した信号電極SiEとの交差部に配置された各電流
型表示素子を線順次駆動するようになっていた。
置100においては、走査電極ScEと信号電極SiE
との交差部に浮遊容量と呼ばれる容量成分が生じること
から、以下のような問題が生じた。
おいては、線順次駆動を行う際に、電流型表示素子に電
流源CSからの電流(表示信号)を供給しようとする
と、この浮遊容量に対する充電が行われることとなる。
これにより、マトリクス型駆動装置100によれば、図
8に示すように、電流型表示素子の表示(発光)に要す
る閾値電圧Vtに到達するまでは表示に寄与する電流が
流れないため、1走査線の選択時間の間に「無効時間」
が発生することになる。そして、マトリクス型駆動装置
100においては、この無効時間の発生により、1走査
線の選択時間の間に効率良く表示が行えないという問題
が生ずることとなる。なお、このときの電流型表示素子
の輝度低下率は、図8からも分かるように、発光時間/
1走査線選択時間×100(%)で表すことができる。
無効時間の影響は、特に階調表現を行う場合に顕著とな
る。例えば、マトリクス型駆動装置100においてPW
M(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)により
8:4:2:1の比で階調表現しようとすると、1走査
線選択時間が決められていることから、図9に示すよう
に、階調数が制限され、或いは画質の劣化を生じさせ
る、という問題があった。具体的には、マトリクス型駆
動装置100によれば、1走査線選択時間内で、上述の
無効時間を考慮して8:4:2:1の比を維持するよう
に階調表現を行うと、図9(A)に示すように、例えば
16グレイスケール(grayscale)が4グレイスケール
に減少してしまい、階調数が不足してしまう。一方、無
効時間を無視して線順次駆動により8:4:2:1の比
で階調表現を行うと、図9(B)に示すように、表示し
ている期間a,b,c,dにおいて8:4:2:1の比
が正しく確保できず、階調の非線形化(ガンマ特性劣
化)が発生し階調が正しく得られない、という問題が生
じた。
れたものであって、走査電極と信号電極との交差部に生
じる浮遊容量の影響を抑えることのできる電流表示素子
のマトリクス駆動方法及びマトリクス駆動装置を提供す
ることを目的とする。
決するため、複数の走査電極と複数の信号電極との各交
差部に電流型表示素子をマトリクス状に配置し、走査電
極を選択して信号電極に表示信号を供給することによっ
て、各電流型表示素子を駆動する電流型表示素子のマト
リクス駆動方法であって、信号電極への表示信号の供給
に先立って、交差部の容量についてプリチャージする。
いては、信号電極への表示信号の供給に先立って、交差
部の容量についてプリチャージすることにより、走査電
極と信号電極との交差部に生じる浮遊容量に電荷が蓄積
される。
め、複数の走査電極と複数の信号電極との各交差部に電
流型表示素子をマトリクス状に配置し、走査電極を選択
して信号電極に表示信号を供給することによって、各電
流型表示素子を駆動する電流型表示素子のマトリクス駆
動装置であって、信号電極への表示信号の供給に先立っ
て、交差部の容量についてプリチャージするプリチャー
ジ手段を備える。
いては、プリチャージ手段が信号電極への表示信号の供
給に先立って交差部の容量についてプリチャージするこ
とにより、走査電極と信号電極との交差部に生じる浮遊
容量に電荷が蓄積される。
参照しながら詳細に説明する。本発明を適用した電流型
表示素子を駆動するための単純XYマトリクス型駆動装
置(以下、単にマトリクス型駆動装置という。)10
は、図1に示すように、複数の走査電極ScE(ScE
1,ScE2,・・・ScEy)と複数の信号電極SiE
(SiE1,SiE2,・・・SiEx)とが互いに方向
が直角となすように設けられ、これら2組の電極群の交
差部に電流型表示素子が挟持され、走査電極ScEに走
査電極駆動回路1が、信号電極SiEに信号電極駆動回
路2及びプリチャージ回路3がそれぞれ接続されること
により構成される。
極ScEが金属により帯状に形成されたカソード電極と
なり、信号電極SiEが透明部材により帯状に形成され
たアノード電極となることにより、全体としてP−ch
のデバイスを形成している。
に、走査電極ScE(ScE1,ScE2,・・・ScE
y)に対して接続される選択スイッチL(L1,L2,・
・・Ly)を備えている。走査電極駆動回路1は、図示
しない制御部からの制御信号で各選択スイッチLのON
/OFFを切り換えることにより、走査電極ScEの選
択/非選択を決定し、選択した走査電極ScEについて
その電位をGNDレベルにする。
iE(SiE1,SiE2,・・・SiEx)に対して接
続される選択スイッチS(S1,S2,・・・Sx),選
択スイッチS(S1,S2,・・・Sx)に対して接続さ
れる電流源CS(CS1,CS2,・・・CSx),各電
流源CSの電源となる電源部4を備えている。電源部4
は、電圧Vを電流源CSに出力することによって、電流
源CSから各表示素子を表示用として十分発光させるの
に必要な電流I0を出力させる。信号電極駆動回路2に
おいては、図示しない制御部からの制御信号で各選択ス
イッチSのON/OFFを切り換えることにより、信号
電極SiEの選択/非選択が決定され、選択した信号電
極SiEに対して電流源CSからの電流I0が表示信号
として供給される。
iEとの交差部に挟持される電流型表示素子としては、
例えば緑色に発光する有機EL(Electro Luminescenc
e)が用いられる。この有機ELの電圧−電流特性図を
図2に示す。この図2に示されるように、マトリクス型
駆動装置10で駆動する有機ELは、発光を開始する閾
値電圧Vt≒10(ボルト)、十分な発光に必要な電流
I0=8(mA/cm2)、電流源CSが電流I0を流すため
に必要な信号電極駆動回路2の電源部4の出力電圧V=
11(ボルト)という特性となっている。
に、各信号電極SiE1〜SiExと接続される選択スイ
ッチC1〜Cx及びこれら各選択スイッチC1〜Cxを介し
て各信号電極SiEに電源を供給する電源部5を備えて
いる。電源部5は、上述の有機ELが発光を開始する閾
値電圧Vtを各選択スイッチC1〜Cxを介して各信号電
極SiE1〜SiExに出力するようになっている。な
お、図1では各選択スイッチC1〜Cx毎に電源部5を有
する構成としているが、1つの電源部5で各選択スイッ
チC1〜Cxを介して各信号電極SiEに電源を供給する
構成としてもよい。
1の上記選択スイッチL1〜Lyによって走査電極ScE
1〜ScEyの選択/非選択の切り換えを行う際に、走査
電極ScEと信号電極SiEとの交差部に生じる浮遊容
量に対して予め有機ELの閾値電圧Vtを出力するよう
になっている。具体的には、プリチャージ回路3は、図
示しない制御部からの制御信号で各選択スイッチC1〜
CxのON/OFFを切り換えることにより、各信号電
極SiEに対する電圧Vtの出力/非出力を決定する。
について図3を参照して説明する。マトリクス型駆動装
置10では、まず走査電極駆動回路1が上記選択スイッ
チL1〜Lyによって走査電極ScEについての選択/非
選択の切り換えを行う。この切り換えが行われると、プ
リチャージ回路3が、各選択スイッチC1〜CxをONに
し、電源部5の出力電圧Vtによって、図3に示すよう
に、T1の期間だけプリチャージを行う。マトリクス型
駆動装置10においては、このプリチャージによって、
走査電極ScEと信号電極SiEとの交差部に生じる浮
遊容量に電荷が蓄積され、さらに有機ELについて閾値
Vtまで充電が行われる。
と、プリチャージ回路3が各選択スイッチC1〜CxをO
FFにして、続いて信号電極駆動回路2が信号電極Si
Eについての各選択スイッチS1〜SxのON/OFFを
切り換えて、各有機ELについて点灯/非点灯について
の選択を行う。この時に、選択スイッチSがONなら、
対応する有機ELに対して信号電極駆動回路2からの出
力電圧Vが印加されるので、図2で説明した電流I0が
流れることにより図3に示すT0の期間の後に当該有機
ELが発光する。一方、選択スイッチSがOFFなら
ば、対応する有機ELに対して信号電極駆動回路2から
の出力電圧Vが印加されずに、プリチャージしたときの
電圧Vtのままになっているので、当該有機ELは発光
しない状態となる。そして、マトリクス型駆動装置10
においては、順次次の走査電極ScEを選択し、同様の
処理を行うことによって、有機ELを発光させて画像等
の表示を行うことができる。
動する電圧幅V−Vtが小さく、ほとんど零にできるた
め、有機ELの発光に要する期間はほぼプリチャージ期
間T1だけで決定されることになる。また、プリチャー
ジの電圧を大きくすることでプリチャージ期間T1を短
くできるため、図3に示すように、一走査時間内で有機
ELを発光させる時間(表示期間)T2の比率を高める
ことが可能となる。これにより、マトリクス型駆動装置
10においては、図9で説明したような階調数の制限、
或いは画質の劣化等の発生がなくなり、信号電極駆動回
路2からの表示信号を忠実に再現することが可能とな
る。
成例について、図4を参照して説明する。図4に示すこ
のマトリクス型駆動装置10Aは、図1に示すマトリク
ス型駆動装置10と比較して、プリチャージ回路の構成
が異なっている。
おけるプリチャージ回路3Aは、図4に示すように、各
信号電極SiE1〜SiExと接続されたダイオードD1
〜Dx及びこれら各ダイオードD1〜Dxを介して各信号
電極SiEに電源を供給する電源部5Aを備えている。
電源部5Aは、その負極が接地され、正極が各ダイオー
ドD1〜Dxと接続されることにより、有機ELが発光を
開始する閾値電圧Vtを各ダイオードD1〜Dxを介して
各信号電極SiE1〜SiExに出力する。各ダイオード
D1〜Dxは、そのアノード側が各信号電極SiE1〜S
iExと接続され、カソード側が電源部5Aの正極と接
続されることにより、電源部5Aの保護を図っている。
なお、各デバイスの保護のため、実際には、ダイオード
とVt電源の間に必要に応じて電流制限抵抗が接続され
る。
マトリクス型駆動装置10Aにおいては、走査電極駆動
回路1の各選択スイッチLによる走査電極ScEの選択
と同時に、当該選択された走査電極ScE上の全ての有
機ELに対して電源部5Aからの閾値電圧Vtが印加さ
れる。これにより、マトリクス型駆動装置10Aによれ
ば、図1のマトリクス型駆動装置10におけるプリチャ
ージ回路3の各選択スイッチCによって発生する図3に
示したプリチャージ期間T1と表示期間T2の切り換えが
なくなり、各有機ELをより迅速に発光させることが可
能となる。
ついて図5を参照して説明する。図5に示す走査電極駆
動回路1Aは、走査電極ScE(ScE1,ScE2,・
・・ScEy)に対して接続される選択スイッチK
(K1,K2,・・・Ky)及び各選択スイッチKを介し
て各走査電極ScEに電源を供給する電源部6を備えて
いる。
選択スイッチKにつき非選択側端子aと選択側端子bの
2つの端子が設けられており、各走査電極ScEと接続
された選択スイッチKがこの2つの端子のいずれかと接
続するようになっている。この走査電極駆動回路1Aに
おいては、図5に示すように、各非選択側端子aがそれ
ぞれ電源部6と接続されており、選択側端子bがそれぞ
れ接地されている。ここで、電源部6は、信号電極Si
E側の電源部4からの電位V或いはVより大きい電圧を
各走査電極ScEに出力するようになっている。
部からの制御信号で各選択スイッチKの選択(端子a)
/非選択(端子b)を切り換える。これにより、各選択
スイッチKによって選択された走査電極ScEの電位が
GNDレベルとなり、選択されない走査電極ScEの電
位がV(ボルト)となる。
トリクス型駆動装置10,10Aによれば、走査電極S
cEの非選択時に、対応する有機ELに対して電流が流
れないことから、クロストークの影響が低減される。
合の回路構成例について、図6を参照して説明する。図
6に示す信号電極駆動回路2Aは、電圧/電流供給部1
1と、各信号電極SiEに対して接続されたユニットセ
ルUC(UC1,UC2,UCx)からなる。電圧/電流
供給部11は、各ユニットセルUCに対して定電圧Vを
印加する定電圧源12と、各ユニットセルUCに対して
定電圧Vbを印加する定電圧源13と、各ユニットセル
UCに対して可変電圧V0ボルトを印加する可変電圧源
14と、2つの(P−ch)MOSトランジスタMa,
Mbとを備えている。ここで、MOSトランジスタMa
は、そのドレインが可変電圧源14の正極側と接続され
ており、ソースがMOSトランジスタMbのドレインと
接続されている。さらに、MOSトランジスタMaは、
そのドレインとゲートとが直結されている。
に、3つのN−chのMOSトランジスタM1,M2,
M4と、2つのP−chのMOSトランジスタM3,M5
により構成されている。MOSトランジスタM1は、そ
のゲートが外部ブロックからの1(High)/0(Low)
による入力信号が供給される入力端子Xと接続され、ソ
ースが接地され、ドレインがMOSトランジスタM3の
ゲート及びMOSトランジスタM2のソースと接続され
ている。MOSトランジスタM2は、そのゲートが定電
圧源13と接続され、ドレインがMOSトランジスタM
3のソース,MOSトランジスタM4のドレイン及びゲー
トと接続されている。MOSトランジスタM3は、その
ドレインがMOSトランジスタM5のソースと接続され
ている。そして、各ユニットセルUCにおいては、MO
SトランジスタM5のドレインとMOSトランジスタM4
のソースとが接続され、ここから上述した電流I0が表
示信号として出力されるようになっている。
ード接続したものであり、Out端子にVの電圧を印加
することができる。ここで、MOSトランジスタには1
/gmの抵抗による電流制限があるため、デバイスの最大
許容電流に応じてできるだけ大きい電流になるよう、M
OSトランジスタM4のサイズ(幅W/長さLの比を大
きくする)を決定するようにする。
OSトランジスタMaとMOSトランジスタMbとでカレ
ントミラーを構成しており、各ユニットセルUCにおけ
るMOSトランジスタM5とMOSトランジスタM4から
出力される電流I0(以下、表示電流I0という。)は、
可変電圧源14の出力電圧V0の値を調整することによ
って決定される。また、MOSトランジスタM1とMO
SトランジスタM2は、インバータを構成しており、M
OSトランジスタM2のバイアスがVbで、このMOSト
ランジスタM2は負荷抵抗となる。
る、電流を流す)の入力信号が入力された時には、MO
SトランジスタM1がONとなり、MOSトランジスタ
M3のゲートがLowになり、またMOSトランジスタ
M5のソース側が定電圧源12によるVの電圧になり、
MOSトランジスタMaを流れる電流と同じ電流がMO
SトランジスタM5に流れ、表示電流I0が出力されるよ
うになる。なお、このときのMOSトランジスタM3で
の電圧降下(抵抗)がMOSトランジスタMbと同様と
なるようにする。
い、電流を流さない)の入力信号が入力された時には、
MOSトランジスタM1はONせず、MOSトランジス
タM2の1/gmの抵抗で定電圧源12に接続された形と
なり、P−chのMOSトランジスタM3のゲートがH
ighになり、このMOSトランジスタM3はOFFに
なる。このため、MOSトランジスタM5にバイアスが
印加されず、この場合にはMOSトランジスタMaを流
れる電流と同じ電流がMOSトランジスタM5に流れ
ず、表示電流I0は出力されない。
ば、各ユニットセルUCの入力端子Xに1(ON)また
は0(OFF)の入力信号を与えることにより、各ユニ
ットセルUCから各信号電極SiE1〜SiExに表示電
流I0を流したり、流さなかったりすることが可能とな
る。
極SiEへの表示信号の供給に先立って、走査電極Sc
Eと信号電極SiEとの交差部に生じる浮遊容量につい
てプリチャージすることとしたので、1走査線の選択時
間の間に効率良く表示を行うことが可能となり、単純マ
トリクス型の電流により駆動される表示デバイスの当該
浮遊容量から生じる画質劣化の問題が大幅に改善され
る。プリチャージを行う構成としては、上述した選択ス
イッチCによるプリチャージ回路3、ダイオードDによ
るプリチャージ回路3Aのどちらでも同等に画質劣化を
防止することが可能であり、回路を集積化する場合に
は、設計上ダイオードDによるプリチャージ回路3Aの
方が実現容易である。
SiEを透明な電極によるアノードとし、走査電極Sc
Eを金属によりカソードとするP−chの構成とした
が、本発明はこれに限られず、走査電極ScE側をアノ
ードとし、信号電極SiE側をカソードとするN−ch
の構成としてもよい。この場合には、信号電極SiEの
透明な電極について低抵抗化を図る必要があるが、N−
chの構成とすることによって、消費電力の低減を図る
ことが可能となる。
る電流型表示素子のマトリクス駆動方法によれば、信号
電極への表示信号の供給に先立って、交差部の容量につ
いてプリチャージすることにより、走査電極と信号電極
との交差部に生じる浮遊容量に電荷が蓄積されるので、
1走査線の選択時間の間に効率良く表示を行うことが可
能となり、浮遊容量による画質劣化の問題が大幅に改善
される。
リクス駆動装置によれば、プリチャージ手段が信号電極
への表示信号の供給に先立って交差部の容量についてプ
リチャージすることにより、走査電極と信号電極との交
差部に生じる浮遊容量に電荷が蓄積されるので、1走査
線の選択時間の間に効率良く表示を行うことが可能とな
り、浮遊容量による画質劣化の問題が大幅に改善され
る。
型駆動装置の構成図である。
−電流特性図である。
間との関係を示すタイミングチャートである。
型駆動装置の他の構成図である。
である。
示す回路図である。
の構成図である。
である。
あり、(A)に階調数が低下する場合を、(B)にガン
マ特性が劣化する場合をそれぞれ示す。
電極駆動回路、2,2A 信号電極駆動回路、3,3A
プリチャージ回路、4 電源部、CS(CS1,C
S2,・・・CSx) 電流源、ScE(ScE1,Sc
E2,・・・ScEy) 走査電極、SiE(SiE1,
SiE2,・・・SiEx) 信号電極、L(L1,L2,
・・・Ly),K(K1,K2,・・・Ky),S(S1,
S2,・・・Sx),C(C1,C2,・・・Cx) 選択
スイッチ
法及び電流型表示素子のマトリクス駆動装置
itting Diode),ECD(Electrochromic Display),
EL(Electro Luminescence)等の電流で駆動される電
流型表示素子を駆動するためのマトリクス駆動方法及び
マトリクス駆動装置に関する。
リクス型駆動装置(以下、単にマトリクス型駆動装置と
いう。)は、互いにその方向が直角となすように設けら
れた複数の走査電極(Scanning Electrode)と複数の信
号電極(Signal Electrode)からなる2組の帯状電極群
の交差部に表示素子を挟み、これらの帯状電極にそれぞ
れ接続された駆動回路によって、上記交差部での電圧等
を変化させることにより表示素子を駆動する。
は、その入力(電圧又は電流など)と、表示素子の出力
(発光、輝度、透過率、反射率)との関係により決定さ
れる。例えば表示素子が液晶の場合には、マトリクス型
駆動装置の駆動は、走査電極を線順次で選択する線順次
走査方式を用いて、液晶に印加される実効電圧(液晶が
ツイストネマチック(TN)型の場合)または電圧の極
性(液晶が強誘電性(FLC)の場合)を変化させるこ
とにより行う。
D(Light Emitting Diode),ECD(Electrochromic
Display),EL(Electro Luminescence)等の電流で
駆動される電流型表示素子の場合には、例えば図7に示
すマトリクス型駆動装置100によりその駆動を行って
いた。ここで、マトリクス型駆動装置100は、図7に
示すように、複数の走査電極ScE(ScE1,Sc
E2,・・・ScEy)と複数の信号電極SiE(SiE
1,SiE2,・・・SiEx)とが互いに方向が直角と
なすように設けられている。これら2組の帯状電極群の
交差部に上述した電流型表示素子が挟持され、さらに走
査電極ScEに走査電極駆動回路101が、信号電極S
iEに信号電極駆動回路102がそれぞれ接続されて構
成される。
うに、各走査電極ScE1,ScE2,・・・ScEyに
対して選択スイッチL(L1,L2,・・・Ly)が接続
されており、図示しない制御部からの制御信号で各選択
スイッチLのON/OFFを切り換えることにより、選
択した走査電極ScEの電位をGNDレベルにする。
電極SiE1,SiE2,・・・SiExに対して選択ス
イッチS(S1,S2,・・・Sx)及び電源103によ
り動作する電流源CS(CS1,CS2,・・・CSx)
が接続されており、図示しない制御部からの制御信号で
各選択スイッチSのON/OFFを切り換えることによ
り、選択した信号電極SiEに対して電流源CSから表
示信号としての電流を供給する。そして、マトリクス型
駆動装置100は、各選択スイッチL,SのON/OF
Fを切り換えることにより、選択した走査電極ScEと
選択した信号電極SiEとの交差部に配置された各電流
型表示素子を線順次駆動するようになっていた。
置100においては、走査電極ScEと信号電極SiE
との交差部に浮遊容量と呼ばれる容量成分が生じること
から、以下のような問題が生じた。
おいては、線順次駆動を行う際に、電流型表示素子に電
流源CSからの電流(表示信号)を供給しようとする
と、この浮遊容量に対する充電が行われることとなる。
これにより、マトリクス型駆動装置100によれば、図
8に示すように、電流型表示素子の表示(発光)に要す
る閾値電圧Vtに到達するまでは表示に寄与する電流が
流れないため、1走査線の選択時間の間に「無効時間」
が発生することになる。そして、マトリクス型駆動装置
100においては、この無効時間の発生により、1走査
線の選択時間の間に効率良く表示が行えないという問題
が生ずることとなる。なお、このときの電流型表示素子
の輝度低下率は、図8からも分かるように、発光時間/
1走査線選択時間×100(%)で表すことができる。
無効時間の影響は、特に階調表現を行う場合に顕著とな
る。例えば、マトリクス型駆動装置100においてPW
M(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)により
8:4:2:1のパルス幅の比で階調を表現しようとす
ると、1走査線選択時間が決められていることから、図
9に示すように、階調数が制限され、或いは画質の劣化
を生じさせる、という問題があった。具体的には、マト
リクス型駆動装置100によれば、1走査線選択時間内
で、上述の無効時間を考慮して8:4:2:1のパルス
幅の比を維持するように階調表現を行うと、図9(A)
に示すように、例えば16グレイスケール(grayscal
e)が4グレイスケールに減少してしまい、階調数が不
足してしまう。一方、無効時間を無視して線順次駆動に
より8:4:2:1のパルス幅の比で階調表現を行う
と、図9(B)に示すように、表示している期間a,
b,c,dにおいて8:4:2:1の発光時間の比が正
しく確保できず、階調の非線形化(ガンマ特性劣化)が
発生し階調が正しく得られない、という問題が生じた。
れたものであって、走査電極と信号電極との交差部に生
じる浮遊容量の影響を抑えることのできる電流表示素子
のマトリクス駆動方法及びマトリクス駆動装置を提供す
ることを目的とする。
決するため、複数の走査電極と複数の信号電極との各交
差部に電流型表示素子をマトリクス状に配置し、走査電
極を選択して信号電極に表示信号を供給することによっ
て、各電流型表示素子を駆動する電流型表示素子のマト
リクス駆動方法であって、信号電極への表示信号の供給
に先立って、交差部の容量に電荷をプリチャージする。
いては、信号電極への表示信号の供給に先立って、交差
部の容量に電荷をプリチャージすることにより、走査電
極と信号電極との交差部に生じる浮遊容量に電荷が蓄積
される。
め、複数の走査電極と複数の信号電極との各交差部に電
流型表示素子をマトリクス状に配置し、走査電極を選択
して信号電極に表示信号を供給することによって、各電
流型表示素子を駆動する電流型表示素子のマトリクス駆
動装置であって、信号電極への表示信号の供給に先立っ
て、交差部の容量に電荷をプリチャージするプリチャー
ジ手段を備える。
いては、プリチャージ手段が信号電極への表示信号の供
給に先立って交差部の容量に電荷をプリチャージするこ
とにより、走査電極と信号電極との交差部に生じる浮遊
容量に電荷が蓄積される。
参照しながら詳細に説明する。本発明を適用した電流型
表示素子を駆動するための単純XYマトリクス型駆動装
置(以下、単にマトリクス型駆動装置という。)10
は、図1に示すように、複数の走査電極ScE(ScE
1,ScE2,・・・ScEy)と複数の信号電極SiE
(SiE1,SiE2,・・・SiEx)とが互いに方向
が直角となすように設けられ、これら2組の電極群の交
差部に電流型表示素子が挟持され、走査電極ScEに走
査電極駆動回路1が、信号電極SiEに信号電極駆動回
路2及びプリチャージ回路3がそれぞれ接続されること
により構成される。
極ScEが金属により帯状に形成されたカソード電極と
なり、信号電極SiEが透明部材により帯状に形成され
たアノード電極となることにより、全体としてP型のデ
バイスを形成している。走査電極駆動回路1は、図1に
示すように、走査電極ScE(ScE1,ScE2,・・
・ScEy)に対して接続される選択スイッチL(L1,
L2,・・・Ly)を備えている。走査電極駆動回路1
は、図示しない制御部からの制御信号で各選択スイッチ
LのON/OFFを切り換えることにより、走査電極S
cEの選択/非選択を決定し、選択した走査電極ScE
についてその電位をGNDレベルにする。
iE(SiE1,SiE2,・・・SiEx)に対して接
続される選択スイッチS(S1,S2,・・・Sx),選
択スイッチS(S1,S2,・・・Sx)に対して接続さ
れる電流源CS(CS1,CS2,・・・CSx),各電
流源CSの電源となる電源部4を備えている。電源部4
は、電圧Vを電流源CSに出力することによって、電流
源CSから各表示素子を表示用として十分発光させるの
に必要な電流I0を出力させる。信号電極駆動回路2に
おいては、図示しない制御部からの制御信号で各選択ス
イッチSのON/OFFを切り換えることにより、信号
電極SiEの選択/非選択が決定され、選択した信号電
極SiEに対して電流源CSからの電流I0が表示信号
として供給される。
iEとの交差部に挟持される電流型表示素子としては、
例えば緑色に発光する有機EL(Electro Luminescenc
e)が用いられる。この有機ELの電圧−電流特性図を
図2に示す。この図2に示されるように、マトリクス型
駆動装置10で駆動する有機ELは、発光を開始する閾
値電圧Vt≒10(ボルト)、十分な発光に必要な電流
I0=8(mA/cm2)、電流源CSが電流I0を流すため
に必要な信号電極駆動回路2の電源部4の出力電圧V=
11(ボルト)という特性となっている。
に、各信号電極SiE1〜SiExと接続される選択スイ
ッチC1〜Cx及びこれら各選択スイッチC1〜Cxを介し
て各信号電極SiEに電源を供給する電源部5を備えて
いる。電源部5は、上述の有機ELが発光を開始する閾
値電圧Vtを各選択スイッチC1〜Cxを介して各信号電
極SiE1〜SiExに出力するようになっている。な
お、図1では各選択スイッチC1〜Cx毎に電源部5を有
する構成としているが、1つの電源部5で各選択スイッ
チC1〜Cxを介して各信号電極SiEに電源を供給する
構成としてもよい。プリチャージ回路3は、走査電極駆
動回路1の上記選択スイッチL1〜Lyによって走査電極
ScE1〜ScEyの選択/非選択の切り換えを行う際
に、走査電極ScEと信号電極SiEとの交差部に生じ
る浮遊容量に対して予め有機ELの閾値電圧Vtを出力
するようになっている。具体的には、プリチャージ回路
3は、図示しない制御部からの制御信号で各選択スイッ
チC1〜CxのON/OFFを切り換えることにより、各
信号電極SiEに対する電圧Vtの出力/非出力を決定
する。
について図3を参照して説明する。マトリクス型駆動装
置10では、まず走査電極駆動回路1が上記選択スイッ
チL 1〜Lyによって走査電極ScEについての選択/非
選択の切り換えを行う。この切り換えが行われると、プ
リチャージ回路3が、各選択スイッチC1〜CxをONに
し、電源部5の出力電圧Vtによって、図3に示すよう
に、T1の期間だけプリチャージを行う。マトリクス型
駆動装置10においては、このプリチャージによって、
走査電極ScEと信号電極SiEとの交差部に生じる浮
遊容量に電荷が蓄積され、さらに有機ELについて閾値
Vtまで充電が行われる。
と、プリチャージ回路3が各選択スイッチC1〜CxをO
FFにして、続いて信号電極駆動回路2が信号電極Si
Eについての各選択スイッチS1〜SxのON/OFFを
切り換えて、各有機ELについて点灯/非点灯について
の選択を行う。この時に、選択スイッチSがONなら、
対応する有機ELに対して信号電極駆動回路2からの出
力電圧Vが印加されるので、図2で説明した電流I0が
流れることにより図3に示すT0の期間の後に当該有機
ELが発光する。一方、選択スイッチSがOFFなら
ば、対応する有機ELに対して信号電極駆動回路2から
の出力電圧Vが印加されずに、プリチャージしたときの
電圧Vtのままになっているので、当該有機ELは発光
しない状態となる。そして、マトリクス型駆動装置10
においては、順次次の走査電極ScEを選択し、同様の
処理を行うことによって、有機ELを発光させて画像等
の表示を行うことができる。
動する電圧幅V−Vtが小さく、ほとんど零にできるた
め、有機ELの発光に要する期間はほぼプリチャージ期
間T 1だけで決定されることになる。また、プリチャー
ジの電圧を大きくすることでプリチャージ期間T1を短
くできるため、図3に示すように、一走査時間内で有機
ELを発光させる時間(表示期間)T2の比率を高める
ことが可能となる。これにより、マトリクス型駆動装置
10においては、図9で説明したような階調数の制限、
或いは階調レベルの劣化等の発生がなくなり、信号電極
駆動回路2からの表示信号を忠実に再現することが可能
となる。
成例について、図4を参照して説明する。図4に示すこ
のマトリクス型駆動装置10Aは、図1に示すマトリク
ス型駆動装置10と比較して、プリチャージ回路の構成
が異なっている。
おけるプリチャージ回路3Aは、図4に示すように、各
信号電極SiE1〜SiExと接続されたダイオードD1
〜Dx及びこれら各ダイオードD1〜Dxを介して各信号
電極SiEに電源を供給する電源部5Aを備えている。
電源部5Aは、その負極が接地され、正極が各ダイオー
ドD1〜Dxと接続されることにより、有機ELが発光を
開始する閾値電圧Vtを各ダイオードD1〜Dxを介して
各信号電極SiE1〜SiExに出力する。各ダイオード
D1〜Dxは、そのアノード側が各信号電極SiE1〜S
iExと接続され、カソード側が電源部5Aの正極と接
続されることにより、電源部5Aの保護を図っている。
なお、各デバイスの保護のため、実際には、ダイオード
とVt電源の間に必要に応じて電流制限抵抗が接続され
る。
マトリクス型駆動装置10Aにおいては、走査電極駆動
回路1の各選択スイッチLによる走査電極ScEの選択
と同時に、当該選択された走査電極ScE上の全ての有
機ELに対して電源部5Aからの閾値電圧Vtが印加さ
れる。これにより、マトリクス型駆動装置10Aによれ
ば、図1のマトリクス型駆動装置10におけるプリチャ
ージ回路3の各選択スイッチCによって発生する図3に
示したプリチャージ期間T1と表示期間T2の切り換えが
なくなり、各有機ELをより迅速に発光させることが可
能となる。
ついて図5を参照して説明する。図5に示す走査電極駆
動回路1Aは、走査電極ScE(ScE1,ScE2,・
・・ScEy)に対して接続される選択スイッチK
(K1,K2,・・・Ky)及び各選択スイッチKを介し
て各走査電極ScEに電源を供給する電源部6を備えて
いる。
選択スイッチKにつき非選択側端子aと選択側端子bの
2つの端子が設けられており、各走査電極ScEと接続
された選択スイッチKがこの2つの端子のいずれかと接
続するようになっている。この走査電極駆動回路1Aに
おいては、図5に示すように、各非選択側端子aがそれ
ぞれ電源部6と接続されており、選択側端子bがそれぞ
れ接地されている。ここで、電源部6は、信号電極Si
E側の電源部4からの電位V或いはVより大きい電圧を
各走査電極ScEに出力するようになっている。
部からの制御信号で各選択スイッチKの選択(端子a)
/非選択(端子b)を切り換える。これにより、各選択
スイッチKによって選択された走査電極ScEの電位が
GNDレベルとなり、選択されない走査電極ScEの電
位がV(ボルト)となる。
トリクス型駆動装置10,10Aによれば、走査電極S
cEの非選択時に、対応する有機ELに対して電流が流
れないことから、クロストークの影響が低減される。
合の回路構成例について、図6を参照して説明する。図
6に示す信号電極駆動回路2Aは、電圧/電流供給部1
1と、各信号電極SiEに対して接続されたユニットセ
ルUC(UC1,UC2,UC x)からなる。電圧/電流
供給部11は、各ユニットセルUCに対して定電圧Vを
印加する定電圧源12と、各ユニットセルUCに対して
定電圧Vbを印加する定電圧源13と、各ユニットセル
UCに対して可変電圧V0ボルトを印加する可変電圧源
14と、2つの(P型)MOSトランジスタMa,Mbと
を備えている。ここで、MOSトランジスタMaは、そ
のドレインが可変電圧源14の正極側と接続されてお
り、ソースがMOSトランジスタMbのドレインと接続
されている。さらに、MOSトランジスタMaは、その
ドレインとゲートとが直結されている。
に、3つのN型のMOSトランジスタM1,M2,M4
と、2つのP型のMOSトランジスタM3,M5により構
成されている。MOSトランジスタM1は、そのゲート
が外部ブロックからの1(High)若しくは0(Low)に
よる入力信号が供給される入力端子Xと接続され、ソー
スが接地され、ドレインがMOSトランジスタM3のゲ
ート及びMOSトランジスタM2のソースと接続されて
いる。MOSトランジスタM2は、そのゲートが定電圧
源13と接続され、ドレインがMOSトランジスタM3
のソース,MOSトランジスタM4のドレイン及びゲー
トと接続されている。MOSトランジスタM3は、その
ドレインがMOSトランジスタM5のソースと接続され
ている。そして、各ユニットセルUCにおいては、MO
SトランジスタM5のドレインとMOSトランジスタM4
のソースとが接続され、ここから上述した電流I0が表
示信号として出力されるようになっている。
ード接続したものであり、Out端子にVの電圧を印加
することができる。ここで、MOSトランジスタには1
/gm(但し、gmは相互コンダクタンスである)で決ま
る抵抗値による電流制限があるため、デバイスの最大許
容電流に応じてできるだけ大きい電流になるよう、MO
SトランジスタM4のサイズ(幅W/長さLの比を大き
くする)を決定するようにする。
OSトランジスタMaとMOSトランジスタMbとでカレ
ントミラーを構成しており、各ユニットセルUCにおけ
るMOSトランジスタM5とMOSトランジスタM4から
出力される電流I0(以下、表示電流I0という。)は、
可変電圧源14の出力電圧V0の値を調整することによ
って決定される。また、MOSトランジスタM1とMO
SトランジスタM2は、インバータを構成しており、M
OSトランジスタM2のバイアスがVbで、このMOSト
ランジスタM2は負荷抵抗となる。
る、電流を流す)の入力信号が入力された時には、MO
SトランジスタM1がONとなり、MOSトランジスタ
M3のゲートがLowになり、またMOSトランジスタ
M5のソース側が定電圧源12によるVの電圧になり、
MOSトランジスタMaを流れる電流と同じ電流がMO
SトランジスタM5に流れ、表示電流I0が出力されるよ
うになる。なお、このときのMOSトランジスタM3で
の電圧降下(抵抗)がMOSトランジスタMbと同様と
なるようにする。
い、電流を流さない)の入力信号が入力された時には、
MOSトランジスタM1はONせず、MOSトランジス
タM2の1/gmの抵抗で定電圧源12に接続された形と
なり、P型のMOSトランジスタM3のゲートがHig
hになり、このMOSトランジスタM3はOFFにな
る。このため、MOSトランジスタM5にバイアスが印
加されず、この場合にはMOSトランジスタMaを流れ
る電流と同じ電流がMOSトランジスタM5に流れず、
表示電流I0は出力されない。
ば、各ユニットセルUCの入力端子Xに1(ON)また
は0(OFF)の入力信号を与えることにより、各ユニ
ットセルUCから各信号電極SiE1〜SiExに表示電
流I0を流したり、流さなかったりすることが可能とな
る。
極SiEへの表示信号の供給に先立って、走査電極Sc
Eと信号電極SiEとの交差部に生じる浮遊容量につい
てプリチャージすることとしたので、1走査線の選択時
間の間に効率良く表示を行うことが可能となり、単純マ
トリクス型の電流により駆動される表示デバイスの当該
浮遊容量から生じる階調レベル劣化の問題が大幅に改善
される。プリチャージを行う構成としては、上述した選
択スイッチCによるプリチャージ回路3、ダイオードD
によるプリチャージ回路3Aのどちらでも同等に階調レ
ベル劣化を防止することが可能であり、回路を集積化す
る場合には、設計上ダイオードDによるプリチャージ回
路3Aの方が実現容易である。
SiEを透明な電極によるアノードとし、走査電極Sc
Eを金属によりカソードとするP型の構成としたが、本
発明はこれに限られず、走査電極ScE側をアノードと
し、信号電極SiE側をカソードとするN型の構成とし
てもよい。この場合には、信号電極SiEの透明な電極
について低抵抗化を図る必要があるが、N型の構成とす
ることによって、消費電力の低減を図ることが可能とな
る。
る電流型表示素子のマトリクス駆動方法によれば、信号
電極への表示信号の供給に先立って、交差部の容量につ
いてプリチャージすることにより、走査電極と信号電極
との交差部に生じる浮遊容量に電荷が蓄積されるので、
1走査線の選択時間の間に効率良く表示を行うことが可
能となり、浮遊容量による画質劣化の問題が大幅に改善
される。
リクス駆動装置によれば、プリチャージ手段が信号電極
への表示信号の供給に先立って交差部の容量についてプ
リチャージすることにより、走査電極と信号電極との交
差部に生じる浮遊容量に電荷が蓄積されるので、1走査
線の選択時間の間に効率良く表示を行うことが可能とな
り、浮遊容量による階調レベル劣化の問題が大幅に改善
される。
型駆動装置の構成図である。
−電流特性図である。
間との関係を示すタイミングチャートである。
型駆動装置の他の構成図である。
である。
示す回路図である。
の構成図である。
である。
あり、(A)に階調数が低下する場合を、(B)にガン
マ特性が劣化する場合をそれぞれ示す。
電極駆動回路、2,2A 信号電極駆動回路、3,3A
プリチャージ回路、4 電源部、CS(CS 1,C
S2,・・・CSx) 電流源、ScE(ScE1,Sc
E2,・・・ScEy) 走査電極、SiE(SiE1,
SiE2,・・・SiEx) 信号電極、L(L1,L2,
・・・Ly),K(K1,K2,・・・Ky),S(S1,
S2,・・・S x),C(C1,C2,・・・Cx) 選択
スイッチ
Claims (9)
- 【請求項1】 複数の走査電極と複数の信号電極との各
交差部に電流型表示素子をマトリクス状に配置し、上記
走査電極を選択して上記信号電極に表示信号を供給する
ことによって、各電流型表示素子を駆動する電流型表示
素子のマトリクス駆動方法であって、 上記信号電極への表示信号の供給に先立って、上記交差
部の容量についてプリチャージすることを特徴とする電
流型表示素子のマトリクス駆動方法。 - 【請求項2】 上記信号電極への表示信号の供給に先立
って、上記交差部に配置された電流型表示素子の発光閾
値電圧を印加することを特徴とする請求項1記載の電流
型表示素子のマトリクス駆動方法。 - 【請求項3】 上記信号電極への表示信号の供給に先立
って、選択された走査電極と各信号電極との交差部の容
量についてプリチャージすることを特徴とする請求項1
記載の電流型表示素子のマトリクス駆動方法。 - 【請求項4】 上記信号電極への表示信号の供給に先立
って、選択された走査電極に対してはGNDレベルの電
位を与え、選択されない走査電極に対しては上記信号電
極に与えられる電位以上の電位を与えることを特徴とす
る請求項1記載の電流型表示素子のマトリクス駆動方
法。 - 【請求項5】 複数の走査電極と複数の信号電極との各
交差部に電流型表示素子をマトリクス状に配置し、上記
走査電極を選択して上記信号電極に表示信号を供給する
ことによって、各電流型表示素子を駆動する電流型表示
素子のマトリクス駆動装置であって、 上記信号電極への表示信号の供給に先立って、上記交差
部の容量についてプリチャージするプリチャージ手段を
備えることを特徴とする電流型表示素子のマトリクス駆
動装置。 - 【請求項6】 上記プリチャージ手段は、上記交差部に
配置された電流型表示素子の発光閾値電圧を印加するこ
とを特徴とする請求項5記載の電流型表示素子のマトリ
クス駆動装置。 - 【請求項7】 各信号電極について選択する信号電極選
択手段と、選択した信号電極に対して上記表示信号を供
給する表示信号供給手段とを有する信号電極駆動手段
と、 各走査電極について選択する走査電極選択手段を有する
走査電極駆動手段とを備えることを特徴とする請求項5
記載の電流型表示素子のマトリクス駆動装置。 - 【請求項8】 上記プリチャージ手段は、上記走査電極
駆動手段の走査電極選択手段によって選択された走査電
極と各信号電極との交差部の容量についてプリチャージ
することを特徴とする請求項7記載の電流型表示素子の
マトリクス駆動装置。 - 【請求項9】 上記走査電極駆動手段は、上記走査電極
選択手段によって選択した走査電極に対してはGNDレ
ベルの電位を与え、選択しない走査電極に対しては上記
信号電極に与えられる電位以上の電位を与えることを特
徴とする請求項7記載の電流型表示素子のマトリクス駆
動装置。
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