KR20050013975A - 발광 표시 패널의 구동 장치 및 구동 방법 - Google Patents

발광 표시 패널의 구동 장치 및 구동 방법

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KR20050013975A
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하야후지아키노리
가나우치가츠히로
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도호꾸 파이오니어 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 발광 소자의 기생 용량에 축적된 전하를 효율적으로 회수하여, 발광 표시 패널에 있어서의 소비 전력을 저감할 수 있도록 한 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 정전류 드라이브 기간에 점등 대상이 되는 각 EL 소자를 계조 제어에 따라 정해진 시간의 길이에 대응하여 순차 점등을 개시시키는 동시에, 점등 제어된 각 발광 소자의 소등 타이밍이 상기 점등 구동 기간의 종단에 일치하도록 제어된다. 이에 따라, 계조에 따라서 정전류 드라이브 기간에서의 EL 소자의 점등 시간이 제어되어, 화소마다 다계조 표현을 실현할 수 있다. 상기한 계조 제어 방법을 채용하면 계조 제어가 어떻든 관계없이 정전류 드라이브 기간의 종료 직후에, 모든 드라이브선을 통해 각 EL 소자의 기생 용량에 축적된 전하를 효율적으로 회수할 수 있다.

Description

발광 표시 패널의 구동 장치 및 구동 방법{DRIVE DEVICE AND DRIVE METHOD OF LIGHT EMITTING DISPLAY PANEL}
본 발명은 용량성의 발광 소자, 예컨대 유기 EL(ElectroLuminescent) 소자를 이용한 발광 표시 패널의 구동 장치에 관한 것이며, 특히 상기 발광 소자의 점등 구동에 따라 발광 소자의 기생 용량에 축적된 전하를 효율적으로 회수함으로써 발광 표시 패널에 있어서의 소비 전력을 저감할 수 있도록 한 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.
발광 소자를 매트릭스형으로 배열하여 구성한 표시 패널의 개발이 널리 진행되고 있고, 이러한 표시 패널에 이용되는 발광 소자로서 유기 재료를 발광층에 이용한 유기 EL 소자가 주목받고 있다. 이것의 배경은 소자의 발광층에 양호한 발광 특성을 기대할 수 있는 유기 화합물을 사용하는 것과, 실용에 견딜 수 있는 고효율화 및 장기 수명화의 진행에 있다.
상기한 유기 EL 소자는 전기적으로는 다이오드 특성을 갖는 발광 소자와 이 발광 소자에 병렬로 결합하는 기생 용량 성분에 의한 구성으로 대체할 수 있으므로, 유기 EL 소자를 용량성의 발광 소자라고 말할 수 있다.
이 유기 EL 소자는 발광 구동 전압이 인가되면 우선 상기 소자의 전기 용량에 해당하는 전하가 전극에 변위 전류로서 유입 축적된다. 계속해서 상기 소자 고유의 일정한 전압(발광 임계 전압=Vth)을 초과하면, 한쪽의 전극(다이오드 성분의 양극 단자측)으로부터 발광층을 구성하는 유기층에 전류가 흐르기 시작하여, 이 전류에 비례한 강도로 발광한다고 생각할 수 있다.
한편, 유기 EL 소자는 전류 ·휘도 특성이 온도 변화에 대하여 안정적이지만, 전압·휘도 특성이 온도 변화에 대하여 불안정하고, 또한 유기 EL 소자는 과전류를 받은 경우에 열화가 심하고, 발광 수명을 단축시키는 등의 이유로 일반적으로는 정전류 구동이 이루어진다. 이러한 유기 EL 소자를 이용한 표시 패널로서 소자를 매트릭스형으로 배열한 패시브 구동형 표시 패널이 이미 일부에서 실용화되어 있다.
그런데, 상기한 유기 EL 소자로 대표되는 용량성의 발광 소자를 이용한 패시브 구동형 표시 패널에 있어서, 발광 소자를 점등 구동하기 위해서는 우선 점등 대상이 되는 발광 소자의 기생 용량에 대하여 전하를 충전시킬 필요가 있으며, 또한 비점등 상태가 된 경우에는 다음 동작 모드 시에 상기 기생 용량에 축적된 전하를 방전시키는 조작이 수반된다.
특히 상기한 패시브 구동형 표시 패널에 있어서는 그 동작 원리상 크로스토크 발광이 발생한다고 하는 문제를 안고 있고, 이러한 크로스토크 발광을 방지시키기 위해서 비점등 상태의 발광 소자에는 역바이어스 전압을 인가하는 조작이 이루어지고, 이에 따라 기생 용량에 축적된 전하는 방전된다. 따라서, 표시 패널에 배열되는 발광 소자수가 많아지면, 그것에 따라 기생 용량에 축적된 전하의 방전에 의한 전력 손실이 커진다.
그래서, 상기한 유기 EL 소자의 점등 동작에 따라 그 기생 용량에 축적된 전하를 회수하여, 이것을 전원 회로에 재공급함으로써 표시 패널의 소비 전력을 저감시키려는 구동 회로의 구성이 특허 문헌 1[일본 특허 공개 2003-5711호 공보(단락 0037∼0044, 도 2)]에 개시되어 있다.
그런데, 전술한 바와 같은 패시브 구동형 표시 패널에 있어서는 다계조 표현을 실현시키는 하나의 수단으로서, 계조에 따라 EL 소자에 공급하는 전류값을 제어하고, 이에 따라 EL 소자의 발광 휘도를 변경시키는 전류 계조 제어가 알려져 있다. 또한 다른 수단으로서, EL 소자에 공급하는 전류값은 일정(정전류)하게 하고, 주사마다의 정전류 드라이브 기간에 점등 기간을 계조에 따라 제어하는 시간 계조 제어도 알려져 있다.
전자의 전류 계조 제어는 EL 소자나 드라이브 회로를 구성하는 능동 소자 등의 제조상의 변동에 기인하여, EL 소자의 발광 휘도에 변동을 부여하는 정도가 매우 크고, 또한 구동 전류를 아날로그적으로 제어하는 요소가 있기 때문에 계조 제어가 어렵다고 하는 기술적인 과제가 있다. 한편, 후자의 시간 계조 제어는 계조에따라 EL 소자에 부여하는 시간을 제어하기 때문에, 전자와 같이 소자의 제조상의 변동에 기인하는 휘도 변화의 영향은 받지 않는다. 그리고, 소위 디지털적인 시분할로 계조를 제어할 수 있기 때문에 이 종류의 표시 패널의 계조 제어에 적합하게 채용될 수 있다.
도 1∼도 4는 다계조 표현을 상기한 시간 계조로 실현하고, 또한 유기 EL 소자의 점등 동작에 따라 그 기생 용량에 축적된 전하(전력)를 회수하여, 전력의 이용 효율을 향상시키도록 한 기본적인 구성과, 그 작용을 설명하는 도면이다. 우선 도 1은 상기한 시간 계조를 실현하기 위해서 각 주사의 정전류 드라이브 기간에 이루어지는 드라이브 스위치의 동작 상태를 나타내고 있다.
또, 도 1에 도시하는 형태는 n단의 계조를 실현시키는 것으로, 저계조(예컨대 계조 1, 계조 2 등)를 표현하기 위해서는 정전류 드라이브 기간의 시작으로부터 드라이브 스위치가 온(ON)이 되는 기간이 짧게 설정된다. 또한, 높은 계조를 표현하기 위해서는 정전류 드라이브 기간의 시작으로부터 드라이브 스위치가 온이 되는 기간을 길게, 즉 가장 높은 계조 n을 표현하기 위해서는 정전류 드라이브 기간의 전부에서 드라이브 스위치가 온이 된다.
도 2∼도 4는 도 1에 t1∼t3으로 도시한 타이밍에서의 제어 형태를 순서대로 설명하는 것으로, 도 2(즉, 도 1의 t1일 때의 동작을 도시한 도면)는 점등 구동 기간으로서의 정전류 드라이브 기간의 개시 시의 상태를, 도 3(즉, 도 1의 t2일 때의 동작을 도시한 도면)은 전력 회수 동작의 직전의 상태를, 또한 도 4(즉, 도 1의 t3일 때의 동작을 도시한 도면)는 전력 회수 동작 시의 상태를 각각 나타내고 있다.또, 도 2∼도 4에 있어서, I1∼In은 정전류 회로를, 또한 Sa1∼San은 드라이브 스위치를, 또한 C2는 전력 회수 커패시터를 나타내고 있다. 또한, 다이오드와 커패시터의 심볼 마크로 나타낸 병렬 접속체는 각각 발광 소자로서의 유기 EL 소자에 의한 1 도트의 화소를 나타내고 있다.
또한, 도 2∼도 4의 각 도면은 지면의 형편상 열방향 및 행방향으로 3개의 드라이브선 및 주사선만 도시하고 있다. 그리고, 열방향으로 배열된 상기 3개의 드라이브선으로서의 양극선 중 좌측의 양극선에 대응하는 화소가 "계조 1"에, 중앙의 양극선에 대응하는 화소가 "계조 2"에, 또한 우측의 양극선에 대응하는 화소가 "계조 n"으로 각각 표현되는 경우를 나타내고 있다. 또한, 행방향으로 배열된 상기 3개의 주사선으로서의 음극선 중, 위쪽 2개의 음극선은 비주사 상태(비선택 라인)가 되고, 아래쪽 1개의 음극선(3번째 음극선)이 주사 상태(선택 라인)가 되는 상태를 나타내고 있다.
우선, 도 1에 도시하는 t1의 시점, 즉 점등 구동 기간으로서의 정전류 드라이브 동작의 개시 시에 있어서 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 온 상태로 제어되고, 도 2에 도시한 바와 같이 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 전부 정전류 회로(I1∼In)측에 접속된다. 그리고, 위쪽 2개의 음극선은 비선택 라인이 되고, 역바이어스 전압(VM)이 공급된다. 또한 3번째 음극선에는 전압(VL)이 공급되고, 상기 음극선에 접속된 EL 소자는 주사(선택) 상태가 된다.
상기한 상태에 있어서, 선택 라인에 접속된 EL 소자의 양극 단자에는 각각 정전류원(I1∼In)으로부터의 정전류가 공급되고, 그 음극 단자에는 VL로서 나타내는 전위가 공급되는 결과, 선택 라인에 접속된 각각의 EL 소자는 ○으로 둘러싼 것과 같이 점등 구동된다. 이때, 점등 구동되는 EL 소자의 순방향 전압을 VF로서 나타내고 있다. 한편, 비선택 라인에 접속된 EL 소자의 양극 단자에는 상기한 순방향 전압(VF)이 인가되는 동시에, 그 음극 단자에는 역바이어스 전압(VM)이 공급된다.
다음에 도 1에 도시하는 t2의 시점, 즉 전력 회수 동작의 직전의 상태에 있어서는 드라이브 스위치(San)만이 온 상태로 제어되고, 도 3에 도시한 바와 같이 드라이브 스위치(San)는 정전류 회로(In)측에 접속되고, 드라이브 스위치(Sa1, Sa2)는 전위(VA)에 접속된다. 결국, 상기 t1로부터 t2로 시간이 경과함에 따라서 계조 1 및 계조 2로 나타내는 저계조로 제어되는 양극선에 대한 정전류원으로부터의 공급은 순차 정지되고, 상기 양극선에는 VA로서 나타내는 전위가 공급된다. 여기서, 상기한 각 전위는 VM>VF>VA>VL의 관계로 되어 있다.
그 때문에, 이때에는 상기 선택 라인에 있어서의 계조 n으로 제어되는 EL 소자만이 ○으로 둘러싼 것과 같이 점등 구동된다. 이때, 비점등 제어되는 양극선(도 3에 있어서의 계조 1 및 계조 2로 제어되는 양극선)에 접속된 각 EL 소자의 양극 단자에는 전위(VA)가 공급된 상태가 되고, 소등 상태가 된다. 이런 식으로, 선택 라인에 접속된 각 EL 소자의 점등 시간이 각각 제어되어, 시간 계조에 의한 다계조 표현이 실현된다.
계속해서 도 1에 도시하는 t3의 시점, 즉 전력 회수 동작 시에는 도 4에 도시한 바와 같이 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 전부 전력 회수 커패시터(C2)측에 접속된다. 이에 따라, 모든 EL 소자의 양극 단자는 각 양극선을 통해 전부 전력 회수용 커패시터(C2)에 접속된다. 그 결과, 각 EL 소자의 기생 용량에 축적되어 있던 전하(전력)는 상기 전력 회수 커패시터(C2)에 옮겨져 전하가 회수되게 된다.
그러나, 상기 커패시터(C2)에 있어서 회수 가능한 전하는 계조 n으로 제어되어 전력 회수 동작의 직전에 점등 구동되어 있던 양극선에 접속되어 있는 소자에 축적되어 있던 것이 된다. 바꾸어 말하면, 가장 밝은 계조 n으로 제어되는 대상의 EL 소자가 그 주사 시에 존재하지 않는 경우에는 상기 주사 시에 전력의 회수가 불가능하게 되어, 전력의 회수 효율이 현저하게 낮아지게 된다.
본 발명은 상기한 기술적인 관점에 착안하여 이루어진 것으로, 상기한 시간 계조를 실현하는 패시브 구동형 표시 패널의 점등 구동 장치에 있어서, 각 주사마다 EL 소자로 대표되는 발광 소자의 기생 용량에 축적된 전하(전력)를 효율적으로 회수할 수 있는 발광 표시 패널의 구동 장치 및 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명에 따른 발광 표시 패널의 구동 장치는 청구항 1에 기재한 바와 같이, 서로 교차하는 복수의 드라이브선 및 복수의 주사선과, 상기 각 드라이브선 및 각 주사선과의 교차 위치의 각각에 있어서 상기 각 드라이브선과 각 주사선과의 사이에 각각 접속된 다이오드 특성을 갖는 용량성의 발광 소자로 이루어지는 발광 표시 패널의 구동 장치로서, 상기 각 주사선마다 발광 소자를 점등 구동시키는 점등 구동 기간과, 상기 점등 구동 기간에 계속해서 전력 회수 기간이 연속하여 설정되고, 상기 점등 구동 기간에 점등 대상이되는 각 발광 소자를 계조 제어에 따라서 정해진 시간의 길이에 대응하여 순차 점등 개시시키는 동시에, 점등 제어된 각 발광 소자의 소등 타이밍이 상기 점등 구동 기간의 종단에 일치하도록 점등 제어시키는 발광 제어 수단과, 상기 점등 구동 기간에 발광 소자가 유지하는 용량에 축적된 전력을 전력 회수 기간에서 회수하는 전력 회수 수단을 구비한 점에 특징을 갖는다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명에 따른 발광 표시 패널의 구동 방법은 청구항 18에 기재한 바와 같이, 서로 교차하는 복수의 드라이브선 및 복수의 주사선과, 상기 각 드라이브선 및 각 주사선과의 교차 위치의 각각에 있어서 상기 각 드라이브선과 각 주사선과의 사이에 각각 접속된 다이오드 특성을 갖는 용량성의 발광 소자로 이루어지는 발광 표시 패널의 구동 방법으로서, 상기 각 주사선마다 점등 대상이 되는 각 발광 소자를 계조 제어에 따라서 정해진 시간의 길이에 대응하여 순차 점등 개시시키는 동시에, 점등 제어된 각 발광 소자의 소등 타이밍을 일치시키도록 제어시키는 점등 제어 공정과, 상기 점등 제어 공정에 계속해서 상기 점등 제어 공정에서 상기 발광 소자가 유지하는 용량에 축적된 전력을 회수하는 전력 회수 공정을 실행하는 점에 특징을 갖는다.
도 1은 다계조 표현을 시간 계조로 실현하는 경우에 있어서의 드라이브 스위치의 일반적인 동작을 설명하는 타이밍도.
도 2는 도 1에 도시하는 타이밍 동작에 따른 점등 구동 기간의 개시 시의 상태를 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시하는 타이밍 동작에 따른 전력 회수 동작의 직전의 상태를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시하는 상태에 계속해서 이루어지는 전력 회수 동작 시의 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 관한 표시 패널의 구동 회로를 도시하는 결선도.
도 6은 다계조 표현을 시간 계조로 실현하는 경우에 있어서의 본 발명에 의해서 이루어지는 드라이브 스위치의 동작을 설명하는 타이밍도.
도 7은 도 6에 도시하는 타이밍 동작에 따른 점등 구동 기간의 개시 시의 상태를 도시한 도면.
도 8은 도 6에 도시하는 타이밍 동작에 따른 전력 회수 동작의 직전의 상태를 도시한 도면.
도 9는 도 8에 도시하는 상태에 계속해서 이루어지는 전력 회수 동작 시의 상태를 도시한 도면.
도 10은 도 5∼도 9에 도시하는 구성에 있어서 채용되는 각 기간의 설정 상황을 설명하는 타이밍도.
도 11은 본 발명에 따른 구동 회로에서의 제2 실시형태를 도시한 결선도.
도 12는 도 11에 도시하는 구성에 있어서 채용되는 각 기간의 설정 상황을 설명하는 타이밍도.
도 13은 본 발명에 따른 구동 회로에서의 제3 실시형태를 도시한 결선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 발광 표시 패널
2: 데이터 드라이버(양극선 드라이브 회로)
3: 주사 드라이버(음극선 주사 회로)
4: 승압 회로
5: 역바이어스 전압 생성 회로
11: 발광 제어 회로(발광 제어 수단)
A1∼An: 드라이브선(양극선)
B1: DC 전압원
C1: 평활용 커패시터
C2: 전력 회수 커패시터
D1, D2: 다이오드
E11∼Enm: 발광 소자(유기 EL 소자)
I1∼In: 정전류원(구동원)
K1∼Km: 주서선(음극선)
L1: 인덕터
Q1: 파워 FET
Sa1∼San: 드라이브 스위치
Sk1∼Skm: 주사 스위치
SW1: 전환 스위치
이하, 본 발명에 따른 발광 표시 패널의 구동 장치를 도 5에 도시하는 실시형태에 기초하여 설명하기로 한다. 또, 도 5에는 음극선 주사 ·양극선 드라이브 형식의 발광 표시 패널과, 그 구동 회로의 예가 도시되어 있다. 즉, 발광 표시 패널(1)에는 n개의 드라이브선으로서의 양극선(A1∼An)이 수직(열) 방향으로 배열되고, m개의 주사선으로서의 음극선(K1∼Km)이 수평(행) 방향으로 배열되며, 각각의 교차 부분(총 n ×m개소)에 다이오드 및 커패시터의 심볼 마크로 나타낸 발광 소자로서의 유기 EL 소자(E11∼Enm)가 배치되어 있다.
그리고, 화소를 구성하는 각 EL 소자(E11∼Enm)는 수직 방향을 따르는 양극선(A1∼An)과 수평 방향을 따르는 음극선(K1∼Km)과의 각 교점 위치에 대응하여 일단(EL 소자의 등가 다이오드에 있어서의 양극 단자)이 양극선에, 타단(EL 소자의 등가 다이오드에 있어서의 음극 단자)이 음극선에 접속되어 있다. 또한, 각 양극선(A1∼An)은 데이터 드라이버로서의 양극선 드라이브 회로(2)에 접속되고, 각 음극선(K1∼Km)은 주사 드라이버로서의 음극선 주사 회로(3)에 접속되어 각각 구동된다.
상기 양극선 드라이브 회로(2)에는 후술하는 DC-DC 컨버터에 있어서의 승압 회로(4)로부터 초래되는 구동 전압(VH)을 이용하여 동작하는 구동원으로서의 정전류 회로(I1∼In)(정전류원이라고도 함) 및 드라이브 스위치(Sa1∼San)가 구비되어 있고, 드라이브 스위치(Sa1∼San)가 상기 정전류원(I1∼In)측에 접속됨으로써 정전류원(I1∼In)으로부터의 전류가 음극선에 대응하여 배치된 개개의 EL 소자(E11∼Enm)에 대하여 공급되도록 작용한다.
또한, 이 실시형태에 있어서는, 후술하는 바와 같이 EL 소자의 발광 제어 전에 프리차지 동작을 실행하는 경우에는 상기 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 프리차지 전원으로서의 전위(VA)에 접속되는 동시에, 전력 회수 동작의 실행 시에 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 일단이 기준 전위점(접지)에 접속된 전력 회수 수단으로서기능하는 커패시터(C2)의 타단에 접속되도록 동작한다.
한편, 상기 음극선 주사 회로(3)에는 각 음극선(K1∼Km)에 대응하여 주사 스위치(Sk1∼Skm)가 구비되고, 크로스토크 발광을 방지하기 위한 후술하는 역바이어스 전압 생성 회로(역바이어스 전압원이라고도 함)(5)로부터의 역바이어스 전압(VM) 또는 기준 전위점으로서의 접지 전위 중 어느 한쪽을 대응하는 음극선에 접속하도록 작용한다. 이에 따라, 음극선을 소정의 주기로 기준 전위점에 설정하면서 원하는 양극선(A1∼An)에 정전류원(I1∼In)을 접속함으로써 상기 각 EL 소자를 선택적으로 발광시키도록 작용한다.
한편, 상기한 DC-DC 컨버터가 도 1에 도시하는 예에서는 승압 회로(4)로서 PWM(펄스폭 변조) 제어를 이용하여, 직류의 구동 전압(VH)을 생성하도록 구성되어 있다. 또, 이 DC-DC 컨버터는 PWM 제어 대신에 주지의 PFM(펄스 주파수 변조) 제어 혹은 PSM(펄스 스킵 변조) 제어를 이용할 수도 있다.
이 DC-DC 컨버터는 승압 회로(4)의 일부를 구성하는 스위칭 조절기(6)로부터 출력되는 PWM파가 스위칭 소자로서의 MOS형 파워(FETQ1)를 소정의 듀티 사이클로 온 제어하도록 구성되어 있다. 즉, 파워(FETQ1)의 온 동작에 의해서 일차측의 DC 전압원(B1)으로부터의 전력 에너지가 인덕터(L1)에 축적되고, 파워(FETQ1)의 오프 동작에 따라 상기 인덕터(L1)에 축적된 전력 에너지는 다이오드(D1)를 통해 평활용 커패시터(C1)에 축적된다. 그리고, 상기 파워(FETQ1)의 온 ·오프 동작의 반복에 의해 승압된 DC 출력을 평활용 커패시터(C1)의 단자 전압으로서 얻을 수 있다.
상기 DC 출력 전압은 온도를 보상하는 서미스터(thermister)(TH1), 레지스터(R11, R12)에 의해서 분압되고, 스위칭 조절기(6) 내의 오차 증폭기(7)에 공급되어, 이 오차 증폭기(7)에서 기준 전압(Vref)과 비교된다. 이 비교 출력(오차 출력)이 PWM 회로(8)에 공급되고, 발진기(9)로부터의 신호파의 듀티를 제어함으로써 상기 출력 전압을 소정의 구동 전압(VH)에 유지하도록 피드백 제어된다. 따라서, 상기한 DC-DC 컨버터에 의한 출력 전압, 즉 상기 구동 전압(VH)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
VH = Vref ×[(TH1 + R11 + R12)/R12] 식 …(1)
한편, 상기한 크로스토크 발광을 방지하기 위해서 이용되는 역바이어스 전압(VM)의 생성 회로(5)는 상기 구동 전압(VH)을 분압하는 분압 회로로 구성되어 있다. 즉, 이 분압 회로는 레지스터(R13, R14) 및 이미터 팔로어(emitter-follower)로서 기능하는 npn 트랜지스터(Q2)로 구성되어 있고, 상기 트랜지스터(Q2)의 이미터에서 역바이어스 전압(VM)을 얻도록 하고 있다. 따라서 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스 ·이미터간 전압을 Vbe로서 나타내면, 이 분압 회로에 의해 얻어지는 역바이어스 전압(VM)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
VM = VH ×[R14/(R13 + R14)] - Vbe 식 …(2)
또, 상기한 양극선 드라이브 회로(2) 및 음극선 주사 회로(3)에는 CPU를 포함하는 발광 제어 회로(11)로부터 컨트롤 버스가 접속되어 있고, 표시할 영상 신호에 기초로 하여 상기 주사 스위치(Sk1∼Skm) 및 드라이브 스위치(Sa1∼San)가 조작된다. 이에 따라, 영상 신호에 기초로 하여 음극 주사선을 소정의 주기로 접지 전위에 설정하면서 원하는 양극선에 대하여 정전류원(I1∼In)이 접속된다. 따라서,상기 각 EL 소자는 선택적으로 발광하여, 표시 패널(1) 위에 상기 영상 신호에 기초하는 화상이 표시된다.
도 1에 도시하는 상태는 제m 음극선(Km)이 접지 전위로 설정되어 주사 상태가 되고, 이때, 비주사 상태의 음극선(K1, K2…)에는 상기한 역바이어스 전압생성 회로(5)로부터의 역바이어스 전압(VM)이 인가된다. 따라서, 드라이브되어 있는 양극선과 주사 선택이 이루어져 있지 않은 음극선과의 교점에 접속된 각 EL 소자가 크로스토크 발광하는 것이 방지되도록 작용한다.
또한, 상기 발광 제어 회로(11)는 후술하는 계조 제어에 기초로 하여 드라이브 스위치(Sa1∼San)를 제어하고, 주사 중인 각 EL 소자의 점등 시간을 제어하도록 작용한다. 또한, 상기 발광 제어 회로(11)는 후술하는 전력 회수 기간에 드라이브 스위치(Sa1∼San)를 제어하고, 점등 구동 기간에 EL 소자의 기생 용량에 축적된 전하를 상기한 전력 회수용의 커패시터(C2)에 옮겨, 전력의 회수 동작을 실행하도록 동작한다.
그리고, 전력 회수용의 커패시터(C2)에는 다이오드(D2)의 양극 단자가 접속되는 동시에, 상기 다이오드(D2)의 음극 단자는 상기한 승압 회로(4)에 공급되는 일차측의 DC 전압원(B1)에 접속되어 있다. 이 회로 구성에 의해, 커패시터(C2)에 회수된 전력은 일차측의 DC 전압원(B1)에 재공급되도록 작용한다.
도 6∼도 9는 도 5에 도시한 구성에 있어서 다계조 표현을 시간 계조로 실현하고, 또한 유기 EL 소자의 점등 동작에 따라 그 기생 용량에 축적된 전력을 효율적으로 회수할 수 있도록 한 본 발명에 따른 발광 구동 장치의 작용을 설명하는 도면이다. 또, 이하에 설명하는 각 도면에서는 도 5에 도시한 각 부분에 해당하는 부분을 동일 부호로 나타내며, 그에 따라, 그 상세한 설명은 적절하게 생략하기로 한다.
우선, 도 6은 상기한 시간 계조를 실현하기 위해서 각 주사의 점등 구동 기간, 즉 정전류 드라이브 기간에 이루어지는 드라이브 스위치의 제어 상태를 나타내고 있다. 또, 도 6에 도시하는 드라이브 스위치의 제어 상태는 도 1에 도시한 예와 같이 n단의 계조 표현을 실현시키는 것이다. 그리고, 최저 계조의 "계조 1"을 표현하기 위해서는 정전류 드라이브 기간의 최종 근처에 있어서 계조 1에 대응하는 짧은 기간에 드라이브 스위치가 온이 되고, 그리고 정전류 드라이브 기간의 종단에서 드라이브 스위치가 오프가 된다. 또, 도 6에 있어서, 드라이브 스위치의 온(ON)은 드라이브 스위치를 정전류원측에 접속한 상태를 의미하고, 드라이브 스위치의 오프(OFF)는 드라이브 스위치를 정전류원에서 분리한 상태를 의미한다.
또한, 다음에 낮은 계조인 "계조 2"를 표현하기 위해서는 계조 2에 따라서 정해진 시간의 길이에 대응하여 상기한 계조 1에 대응하는 드라이브 스위치의 온 타이밍보다 약간 앞의 타이밍에서 드라이브 스위치가 온이 되고, 마찬가지로 정전류 드라이브 기간의 종단에서 드라이브 스위치가 오프가 된다. 마찬가지로 하여 계조에 따라 정해진 시간의 길이에 대응하여 드라이브 스위치의 온 타이밍이 결정되고, 상기와 같이 정전류 드라이브 기간의 종단에 있어서 드라이브 스위치가 오프가 되도록 제어된다.
따라서, 가장 높은 계조인 "계조 n"을 표현하기 위해서는 도 6에 도시한 바와 같이 정전류 드라이브 기간의 개시의 타이밍에서 드라이브 스위치가 온이 되고, 마찬가지로 정전류 드라이브 기간의 종단에서 드라이브 스위치가 오프가 된다. 즉, 가장 높은 계조 n을 표현하기 위해서는 정전류 드라이브 기간의 전부에서 드라이브 스위치가 온이 된다.
도 6에 도시하는 제어 상태로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 방법에 의해서 이루어지는 드라이브 스위치의 제어 상태는 점등 구동 기간으로서의 정전류 드라이브 기간에 점등 대상이 되는 각 EL 소자를 계조 제어에 따라서 정해진 시간의 길이에 대응하여 순차 점등을 개시시키는 동시에, 점등 제어된 각 발광 소자의 소등 타이밍이 상기 점등 구동 기간의 종단에 일치하도록 제어된다. 이에 따라, 계조에 따라서 정전류 드라이브 기간에서의 EL 소자의 점등 시간이 제어되어, 화소마다 다계조 표현을 실현시킬 수 있다.
다음에 도시한 도 7∼도 9는 도 6에 t1∼t3으로 나타낸 타이밍 시의 제어 형태를 순서대로 설명하는 것으로, 도 7(즉, 도 6의 t1일 때의 동작을 도시한 도면)은 점등 구동 기간으로서의 정전류 드라이브 기간의 개시 시의 상태를, 도 8(즉, 도 6의 t2일 때의 동작을 도시한 도면)은 전력 회수 동작의 직전의 상태를, 또한 도 9(즉, 도 6의 t3일 때의 동작을 도시한 도면)는 전력 회수 동작 시의 상태를 각각 나타내고 있다.
또, 도 7∼도 9는 이미 설명한 도 2∼도 4와 같은 형태로 나타내고 있다. 즉, 도 7∼도 9의 각 도면은 지면의 형편상 열방향 및 행방향으로 3개의 드라이브선 및 주사선만 도시하고 있다. 그리고, 열방향으로 배열된 상기 3개의 드라이브선으로서의 양극선 중 좌측의 양극선에 대응하는 화소가 "계조 1"로, 중앙의 양극선에 대응하는 화소가 "계조 2"로, 또한 우측의 양극선에 대응하는 화소가 "계조 n"으로 각각 표현되는 경우를 나타내고 있다. 또한, 행방향으로 배열된 상기 3개의 주사선으로서의 음극선 중 위쪽 2개의 음극선은 비주사 상태(비선택 라인)가 되고, 아래쪽 1개의 음극선(3번째 음극선)이 주사 상태(선택 라인)가 되는 상태를 나타내고 있다.
여기서, 도 6에 도시하는 t1의 시점, 즉 정전류 드라이브 기간의 개시 시에는 가장 높은 계조인 "계조 n"이 표현되는 드라이브 스위치만이 온 상태로 제어된다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 가장 높은 계조 n이 표현되는 드라이브 스위치(San)만이 정전류원(In)에 접속되고, 계조 1 및 계조 2가 표현되는 드라이브 스위치(Sa1, Sa2)는 프리차지 전원으로서의 전위(VA)에 접속되어 있다.
이때, 전술한 바와 같이 위쪽 2개의 음극선은 비선택 라인이 되고, 역바이어스 전압(VM)이 공급된다. 또한 3번째의 음극선에는 전압(VL)이 공급된다. 따라서, 이때에는 상기 선택 라인에 있어서의 계조 n으로 제어되는 EL 소자만이 ○으로 둘러싼 것과 같이 점등 구동된다. 이때, 점등 구동되는 EL 소자의 순방향 전압을 VF로서 나타내고 있고, 이때의 전위 관계는 VM>VF>VA>VL의 관계로 되어 있다.
도 7에 도시하는 상태는 계조 n으로 표현되는 양극선에 대응하는 드라이브 스위치(San)만이 정전류원(In)에 접속되어 있지만, 이것은 전술한 바와 같이 계조 표현에 따라서 순차 드라이브 스위치가 정전류원측에 접속되어, 대응하는 EL 소자를 점등 구동하도록 동작한다.
다음에 도 8에 도시하는 전력 회수 동작의 직전의 상태에 있어서는 선택 라인에서 점등 구동 대상이 되는 모든 양극선에 대하여 정전류원으로부터 구동 전류가 공급되도록 이루어진다. 이것은 전술한 바와 같이 계조 표현에 따라 순차 드라이브 스위치가 정전류원측에 접속되어, 대응하는 선택 라인의 EL 소자를 점등 구동하도록 동작하기 때문이다. 따라서, 이때에는 상기 선택 라인에서의 점등 대상이 되는 EL 소자가 ○으로 둘러싼 것과 같이 점등 구동된다.
계속해서 도 9에 도시하는 전력 회수 동작 시에는 드라이브 스위치(Sa1∼San) 전부가 전력 회수용 커패시터(C2)측에 접속된다. 이에 따라, EL 소자의 양극 단자는 각 양극선을 통해 전부 전력 회수용 커패시터(C2)에 접속된다. 이 결과, 각 EL 소자의 기생 용량에 축적되어 있던 전하는 상기 전력 회수용 커패시터(C2)에 옮겨지게 된다. 이때, 상기 커패시터(C2)에 있어서 회수 가능한 전하는 소자의 양극 단자가 VF로 되어 있는 것이 대상이 된다.
따라서, 이 실시형태에 의하면 발광 표시 패널에 배열되어 있는 모든 EL 소자에 축적되어 있는 전하를 커패시터(C2)에 의해서 회수할 수 있다. 그 때문에, 상기한 전력 회수용 커패시터(C2)의 용량치는 발광 표시 패널에 배열된 전발광 소자의 합성 용량치(EL 소자 하나당 용량치 ×드라이브선수 ×주사선수)보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다.
상기한 작용에 기초로 하여 전력 회수용 커패시터(C2)에 회수된 전하는 도 5에 기초로 하여 설명한 바와 같이 다이오드(D2)를 통해 DC-DC 컨버터의 일차측의 DC 전압원에 공급된다. 따라서, 일주사마다 무효로 하고 있었던 각 EL 소자의 기생용량에 축적된 전하에 의한 전력 에너지는 일주사마다 효율적으로 커패시터(C2)에 회수되어 재공급되기 때문에, 결과적으로 점등 구동 장치의 저소비 전력화를 실현할 수 있다.
도 10은 이상 설명한 정전류 드라이브 기간과 전력 회수 기간에 더하여, 다음에 점등 구동하는 EL 소자의 기생 용량에 순방향 바이어스를 가하는 프리차지 기간을 설정한 경우의 제어 시퀀스를 설명하는 도면이다. 또, 이 프리차지 기간에 실행되는 프리차지 동작은, 예컨대 도 7에 있어서 드라이브 스위치(Sa1∼San)가 전부 프리차지 전원으로서의 전위(VA)에 접속되도록 이루어진다.
이에 따라, 다음에 점등 대상이 되는 선택 라인에 접속된 각 EL 소자에는 VA-VL의 크기의 순방향 바이어스가 인가되어, 이것이 상기 소자의 기생 용량에 대하여 차지된다. 또, 선택 라인에 접속된 각 EL 소자에 차지되는 상기 VA-VL의 크기의 순방향 바이어스는 각 소자를 점등 구동하는 이전의 크기의 전압(상기 Vth보다도 낮은 전압)인 것은 물론이다.
상기한 프리차지 기간은 이미 설명한 정전류 드라이브 기간의 직전에 설정된다. 따라서, 하나의 바람직한 제어 시퀀스에 있어서는 도 10의 (a)으로서 도시한 주사(수평) 동기 신호에 동기하여 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이 프리차지 기간이 설정된다. 그리고, 이 프리차지 기간에 계속해서 상기한 정전류 드라이브 기간과 이것에 계속되는 전력 회수 기간이 설정된다.
또한, 다른 바람직한 제어 시퀀스에 있어서는 도 10의 (a)으로서 도시한 주사(수평) 동기 신호에 동기하여 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이 전력 회수 기간이설정된다. 그리고, 이 전력 회수 기간에 계속해서 상기한 프리차지 기간과 이것에 계속되는 정전류 드라이브 기간이 설정된다. 어떻든 간에, 주사선의 주사는 연속하여 행해지는 것으로, 주사 동기 신호에 대한 동기가 도 10의 (b) 혹은 (c) 중 어느 하나라도 실질적으로 동일한 작용을 얻을 수 있다.
도 10에 도시하는 각 기간의 타이밍 제어, 및 정전류 드라이브 기간의 계조 제어에 기초하는 각 드라이브 스위치(Sa1∼San)의 전환 제어는 예컨대 도 5에 도시한 발광 제어 수단을 구성하는 제어 회로(11)에 의해서 이루어진다. 이 경우, 특별히 도시하지 않지만, 발광 제어 회로(11)내에 카운터가 설치되고, 이 카운터의 카운트수에 의해 계조 제어에 기초하는 각 드라이브 스위치(Sa1∼San)의 전환 제어, 및 도 10에 도시하는 각 기간의 전환 타이밍이 제어되도록 이루어진다.
이상, 도 5∼도 10에 기초하는 설명은 프리차지 동작을 실행할 수 있는 표시 패널의 구동 장치에 대응한 것이지만, 본 발명은 상기한 프리차지 동작을 수반하지 않는 구동 장치에도 적용할 수 있다. 도 11은 그 예를 도시하는 것으로, 데이터 드라이버(2)에 있어서의 각 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 정전류원(I1∼In) 혹은 전력 회수 커패시터(C2) 중 어느 하나로 택일적으로 전환되도록 구성되어 있다.
그리고, 도 12에는 도 11에 도시한 구동 장치에 있어서 실행되는 제어 시퀀스가 도시되어 있다. 이 제어 시퀀스의 하나의 형태에 있어서는 도 12의 (a)로서 도시한 주사(수평) 동기 신호에 동기하여, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이 정전류 드라이브 기간이 설정된다. 그리고, 정전류 드라이브 기간에 계속해서 전력 회수 기간이 설정된다. 또한, 이 제어 시퀀스의 다른 형태에 있어서는 도 12의 (a)로서도시한 주사(수평) 동기 신호에 동기하여, 도 12의 (c)에 도시한 바와 같이 전력 회수 기간이 설정된다. 그리고, 전력 회수 기간에 계속해서 정전류 드라이브 기간이 설정된다. 이미 설명한 바와 같이 주사선의 주사는 연속하여 행해지는 것으로, 주사 동기 신호에 대한 동기가 도 12의 (b) 혹은 (c) 중 어느 하나라도 실질적으로 동일한 작용을 얻을 수 있다.
그리고, 도 11에 도시한 실시형태에 있어서도, 정전류 드라이브 기간에는 계조 제어에 따라서 정해진 시간의 길이에 대응하여, 각 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 순차 커패시터(C2)측에서 정전류원(I1∼In)측으로 전환된다. 그리고, 상기 점등 구동 기간으로서의 정전류 드라이브 기간의 종단에 있어서 전력 회수 기간에 이행하여, 상기 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 전부 커패시터(C2)측으로 전환하는 동작이 실행된다.
상기한 도 11에 도시하는 실시형태에 의하면, 프리차지 동작은 실행되지 않지만, 전력 회수 기간에 발광 소자의 기생 용량에 축적된 전력을 효율적으로 회수할 수 있는 점에 관해서는 도 5∼도 10에 기초로 하여 설명한 실시형태와 마찬가지다. 그 때문에, 도 11에 도시하는 실시형태에 있어서도 점등 구동 장치의 저소비 전력화를 실현할 수 있다.
다음에 도 13은 본 발명에 따른 표시 패널의 구동 장치에 있어서의 또 다른 실시형태를 도시한 도면이다. 이 도 13에 도시하는 예는 도 11에 도시한 예와 같이 데이터 드라이버(2)에 있어서의 각 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 정전류원(I1∼In) 혹은 전력 회수용 커패시터(C2)측 중 어느 하나에 택일적으로 전환되도록 구성되어있다. 한편, 전력 회수 커패시터(C2)측에는 전환 스위치(SW1)가 구비되고, 이 스위치(SW1)를 통해 커패시터(C2)측 혹은 프리차지 전원으로서의 전위(VA)에 접속할 수 있도록 구성되어 있다.
이 도 13에 도시한 실시형태에 의하면 스위치(SW1)를 도면과는 반대의 방향으로 전환함으로써 프리차지 동작을 실행시킬 수 있다. 또한, 점등 구동 기간으로서의 상기한 정전류 드라이브 기간에는 각 드라이브 스위치(Sa1∼San)는 적절하게 정전류원(I1∼In)측에 접속된다. 그리고, 정전류 드라이브 기간에 계속되는 전력 회수 기간에는 각 스위치(SW1, Sa1∼San)는 도 13에 도시하는 상태가 된다. 이 도 13에 도시한 실시형태에 있어서도 이미 설명한 실시형태와 같이 발광 소자의 기생 용량에 축적된 전력을 효율적으로 회수할 수 있어, 점등 구동 장치의 저소비 전력화를 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 구동 장치는 발광 소자의 기생 용량에 축적된 전하를 효율적으로 회수하여, 발광 표시 패널에 있어서의 소비 전력을 저감할 수 있다.

Claims (19)

  1. 서로 교차하는 복수의 드라이브선 및 복수의 주사선과, 상기 각 드라이브선 및 각 주사선과의 교차 위치의 각각에 있어서 상기 각 드라이브선과 각 주사선과의 사이에 각각 접속된 다이오드 특성을 갖는 용량성의 발광 소자로 이루어지는 발광 표시 패널의 구동 장치로서,
    상기 각 주사선마다 발광 소자를 점등 구동시키는 점등 구동 기간과 상기 점등 구동 기간에 계속해서 전력 회수 기간이 연속하여 설정되고,
    상기 점등 구동 기간에 점등 대상이 되는 각 발광 소자를 계조 제어에 따라서 정해진 시간의 길이에 대응하여 순차 점등 개시 시키는 동시에, 점등 제어된 각 발광 소자의 소등 타이밍이 상기 점등 구동 기간의 종단에 일치하도록 점등 제어시키는 발광 제어 수단과,
    상기 점등 구동 기간에 발광 소자가 유지하는 용량에 축적된 전력을 전력 회수 기간에서 회수하는 전력 회수 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자의 점등 구동 기간의 직전에, 주사 대상이 되는 각 발광 소자가 유지하는 용량에 대하여 상기 발광 소자가 점등되는 이전 크기의 순방향 바이어스를 인가하는 프리차지 기간도 설정되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각 드라이브선은 상기 점등 구동 기간에는 발광 소자의 구동원에 접속되고, 상기 전력 회수 기간에는 상기 전력 회수 수단에 접속되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 각 드라이브선은 상기 점등 구동 기간에는 발광 소자의 구동원에 접속되고, 상기 전력 회수 기간에는 상기 전력 회수 수단에 접속되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 발광 소자의 구동원은 정전류 회로인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 발광 소자의 구동원은 정전류 회로인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 비주사 상태의 주사선에 접속된 발광 소자에는 주사선을 통해 상기 발광 소자에 대한 역바이어스 전위가 인가되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 회수 수단에는 상기발광 소자의 점등 구동 기간에 발광 소자가 유지하는 용량에 축적된 전력을 상기 드라이브선을 통해 회수하는 전력 회수 커패시터를 포함하고, 상기 전력 회수 커패시터에 축적된 전력을 상기 발광 표시 패널을 구동하는 DC-DC 컨버터의 일차측의 DC 전압원에 공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전력 회수 수단에는 상기 발광 소자의 점등 구동 기간에 발광 소자가 유지하는 용량에 축적된 전력을 상기 드라이브선을 통해 회수하는 전력 회수 커패시터를 포함하고, 상기 전력 회수 커패시터에 축적된 전력을 상기 발광 표시 패널을 구동하는 DC-DC 컨버터의 일차측의 DC 전압원에 공급하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전력 회수 커패시터의 용량치는 상기 발광 표시 패널에 배열된 전(全)발광 소자의 합성 용량치보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전력 회수 커패시터의 용량치는 상기 발광 표시 패널에 배열된 전(全)발광 소자의 합성 용량치보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 표시 패널을 구성하는발광 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 발광 표시 패널을 구성하는 발광 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 발광 표시 패널을 구성하는 발광 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 발광 표시 패널을 구성하는 발광 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 발광 표시 패널을 구성하는 발광 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 발광 표시 패널을 구성하는 발광 소자는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 장치.
  18. 서로 교차하는 복수의 드라이브선 및 복수의 주사선과, 상기 각 드라이브선 및 각 주사선과의 교차 위치의 각각에 있어서, 상기 각 드라이브선과 각 주사선과의 사이에 각각 접속된 다이오드 특성을 갖는 용량성의 발광 소자로 이루어지는 발광 표시 패널의 구동 방법으로서,
    상기 각 주사선마다 점등 대상이 되는 각 발광 소자를 계조 제어에 따라서 정해진 시간의 길이에 대응하여 순차 점등 개시시키는 동시에, 점등 제어된 각 발광 소자의 소등 타이밍을 일치시키도록 제어시키는 점등 제어 공정과,
    상기 점등 제어 공정에 계속해서, 상기 점등 제어 공정에서 상기 발광 소자가 유지하는 용량에 축적된 전력을 회수하는 전력 회수 공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 발광 소자를 점등 구동하는 점등 제어 공정의 직전에 점등 대상이 되는 각 발광 소자가 유지하는 용량에 대하여 상기 소자가 점등되는 이전 크기의 순방향 바이어스를 인가하는 프리차지 공정이 실행되는 것을 특징으로 하는 발광 표시 패널의 구동 방법.
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