JP2004151194A - アクティブ型発光表示パネルの駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動用ＴＦＴとＥＬ素子とを含む画素の点灯手段として、定電圧駆動および定電流駆動方式を採用した場合においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消させることができる発光表示パネルの駆動装置を提供すること。
【解決手段】駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）とＥＬ素子Ｅ１ に対して、発光電力保持用コンデンサＣ２ が直列に接続されている。また前記コンデンサＣ２ に対する電荷充電用のダイオードＤ１ と、当該ダイオードＤ１ に電流を供給するスイッチング素子ＳＷ２ が備えられる。スイッチング素子ＳＷ２ のオン動作により、コンデンサＣ２ の両端が等電位となるように充電作用を受ける。スイッチング素子ＳＷ２ のオフ動作により、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）を介してＥＬ素子Ｅ１ に駆動電流が流される。スイッチング素子ＳＷ２ のオン・オフの繰り返し周期によって、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる電流量が制御される。
【選択図】 図２
【解決手段】駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）とＥＬ素子Ｅ１ に対して、発光電力保持用コンデンサＣ２ が直列に接続されている。また前記コンデンサＣ２ に対する電荷充電用のダイオードＤ１ と、当該ダイオードＤ１ に電流を供給するスイッチング素子ＳＷ２ が備えられる。スイッチング素子ＳＷ２ のオン動作により、コンデンサＣ２ の両端が等電位となるように充電作用を受ける。スイッチング素子ＳＷ２ のオフ動作により、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）を介してＥＬ素子Ｅ１ に駆動電流が流される。スイッチング素子ＳＷ２ のオン・オフの繰り返し周期によって、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる電流量が制御される。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画素を構成する発光素子をＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によってアクティブ駆動させる発光表示パネルの駆動装置に関し、特に発光素子に駆動電力を供給する駆動電力供給手段に改良を加えた発光表示パネルの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを用いたディスプレイの開発が広く進められている。このような表示パネルに用いられる発光素子として、有機材料を発光層に用いた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が注目されている。これはＥＬ素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。
【０００３】
かかる有機ＥＬ素子を用いた表示パネルとして、ＥＬ素子を単にマトリクス状に配列した単純マトリクス型表示パネルと、マトリクス状に配列したＥＬ素子の各々に、ＴＦＴからなる能動素子を加えたアクティブマトリクス型表示パネルが提案されている。後者のアクティブマトリクス型表示パネルは、前者の単純マトリクス型表示パネルに比べて、低消費電力を実現することができ、また画素間のクロストークが少ない等の特質を備えており、特に大画面を構成する高精細度のディスプレイに適している。
【０００４】
図１は、従来のアクティブマトリクス型表示装置における１つの画素１１に対応する最も基本的な回路構成を示しており、これはコンダクタンスコントロール方式と呼ばれている。図１においてＮチャンネルで構成された制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートは、走査ドライバー１２からの走査ラインに接続され、そのソースはデータドライバー１３からのデータラインに接続されている。また、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のドレインは、Ｐチャンネルで構成された駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートに接続されると共に、電荷保持用のコンデンサＣ１ の一方の端子に接続されている。
【０００５】
一方、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースは前記コンデンサＣ１ の他方の端子に接続されると共に、発光素子としてのＥＬ素子Ｅ１ に駆動電流を供給する電源（ＶＤＤ）に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレインは前記ＥＬ素子Ｅ１ のアノードに接続され、当該ＥＬ素子のカソードは、例えば基準電位点（アース）に接続されている。そして、この構成による画素１１がマトリックス状に多数配列されることにより、発光表示パネルが形成されている。
【０００６】
図１における制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートに走査ラインを介してオン制御電圧（Ｓｅｌｅｃｔ）が供給されると、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）はソースに供給されるデータラインからのデータ電圧（Ｖｄａｔａ）に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサＣ１ が充電され、その電圧が駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートに供給される。したがって、これに基づく駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレイン電流によって、ＥＬ素子は発光駆動される。
【０００７】
また制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートがオフ電圧になると、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）はいわゆるカットオフとなり、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のドレインは開放状態になるものの、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）はコンデンサＣ１ に蓄積された電荷によりゲート電圧が保持され、次の走査まで駆動電流を維持し、ＥＬ素子Ｅ１ の発光も維持される。
【０００８】
図１に示す構成による画素１１の駆動手段としては、定電圧駆動または定電流駆動を採用することができる。前者の定電圧駆動を採用した場合においては、前記したデータドライバー１３からもたらされるＶｄａｔａが、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）を介してコンデンサＣ１ に書き込まれ、このコンデンサＣ１ に書き込まれたＶｄａｔａが駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートに印加される。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は、コンデンサＣ１ に書き込まれたＶｄａｔａに応じていわばスイッチとして機能し、ＥＬ素子Ｅ１ に供給する駆動電流（ドレイン電流）ＩＤ は、前記電源（ＶＤＤ）から供給される電圧値により制御される。
【０００９】
一方、前記ＥＬ素子Ｅ１ は、ダイオード成分とこれに並列に寄生容量を備えており、その発光閾値電圧以上の状態においては、ＥＬ素子の順方向電流にほぼ比例した発光強度を示すことが知られている。また、前記ＥＬ素子Ｅ１ は、経時変化および動作温度の影響を受けて、その順方向電圧（ＶＦ ）が変化することも知られている。したがって、ＥＬ素子を前記した定電圧駆動させた場合には、順方向電圧（ＶＦ ）の変化に基づいて前記したドレイン電流ＩＤ が変化し、結果としてＥＬ素子Ｅ１ の発光輝度が変化するという問題を招来させる。
【００１０】
また、画素１１の駆動手段として後者の定電流駆動を採用した場合においては、前記したデータドライバー１３からもたらされるＶｄａｔａが、コンデンサＣ１ に書き込まれ、このコンデンサＣ１ に書き込まれたＶｄａｔａの値に基づいて、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレイン電流ＩＤ が制御される。この定電流駆動を採用した場合においては、前記したように順方向電圧（ＶＦ ）の変化に基づいて発光輝度が変化するという問題は回避することができるものの、前記駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきが比較的大きく、これによってドレイン電流ＩＤ にばらつきを与えることになり、結果として個々に発光輝度が変化して、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題を招来させる。
【００１１】
そこで、前記したような問題点をある程度解決するために、電圧書込み方式、電流書込み方式、或いはカレントミラー方式などのＥＬ素子の点灯駆動手段が提案されている。なお、前記したコンダクタンスコントロール方式を含む電圧書込み方式、電流書込み方式については、例えば次に示す非特許文献１に、またカレントミラー方式については、特許文献１に開示されている。
【００１２】
【非特許文献１】
ＦＰＤテクノロジー大全 ２００１年 Ｐ．７５３〜７５７
【特許文献１】
特開２００２−１５６９２３号公報（例えば図７）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した電圧書込み方式、電流書込み方式、或いはカレントミラー方式などのＥＬ素子の点灯駆動手段を採用した場合には、１つの画素を構成するＴＦＴの数が多くなるという問題が発生し、また、これらのＴＦＴを制御するための信号線の配置、並びに周辺回路が複雑化するなどの問題点が発生する。
【００１４】
この発明は前記したような技術的な問題点に着目してなされたものであり、温度依存性、あるいは経時変化に基づくＥＬ素子の発光輝度の変化、さらには駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧のばらつきに基づく画素間の輝度の不均一性を効果的に低減させることができるアクティブ型発光表示パネルの駆動装置を提供することを課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光表示パネルの駆動装置は、請求項１に記載のとおり、少なくとも発光素子と、前記発光素子を点灯駆動する駆動用ＴＦＴからなる発光画素を多数配列したアクティブ型発光表示パネルを駆動する駆動装置であって、発光電力保持用コンデンサに対して充放電動作を実行することで、前記発光素子に対する発光駆動電力を供給する電力供給手段を備えた点に特徴を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる発光表示パネルの駆動装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図２はこの発明にかかる画素構成を含む駆動装置の第１の実施の形態を示したものであり、画素１１には図１に示した例と同様に、Ｎチャンネルの制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）と、Ｐチャンネルの駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）とによる２つのＴＦＴが具備されている。そして、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートとソース間に電荷保持用のコンデンサＣ１ が接続されると共に、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレインには発光素子としてのＥＬ素子Ｅ１ のアノードが接続され、コンダクタンスコントロール方式による点灯駆動回路を構成している。
【００１７】
また、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースには、発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端が接続されると共に、このコンデンサＣ２ の他端は、アノード側電源回路１４を構成する電圧源Ｖａｎｏｄに接続されている。さらに、前記駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースと電圧源Ｖａｎｏｄとの間には、前記コンデンサＣ２ に対する電荷充電用の一方向性素子、すなわちこの実施の形態においてはダイオードＤ１ と、当該ダイオードＤ１ に電流を供給するスイッチング素子ＳＷ２ が直列接続されている。
【００１８】
一方、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレインにアノードが接続されたＥＬ素子Ｅ１ のカソードは、カソード側電源回路１５に接続されている。このカソード側電源回路１５には、切り換えスイッチＳＷ１ が具備されており、この切り換えスイッチＳＷ１ を介してＥＬ素子Ｅ１ のカソードは、前記アノード側電圧源Ｖａｎｏｄよりも低電位のＶｃａｔｈ、または同電位のＶａｎｏｄに択一的に接続されるように構成されている。
【００１９】
そして、この図２に示された実施の形態においては、発光電力保持用コンデンサＣ２ とダイオードＤ１ とは、各ＴＦＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ２）、コンデンサＣ１ 、ＥＬ素子Ｅ１ と共に１つの発光画素１１内にそれぞれ具備されており、この構成による画素１１がマトリックス状に多数配列されることにより、発光表示パネルが形成されている。また、前記した画素１１内に形成された発光電力保持用コンデンサＣ２ とダイオードＤ１ 、およびアノード側電源回路１４に配置されたスイッチング素子ＳＷ２ は、前記ＥＬ素子Ｅ１ に対する発光駆動電力を供給する電力供給手段を構成している。
【００２０】
一方、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）を介してゲートに供給されるデータラインからのデータ電圧（Ｖｄａｔａ）に対応して、スイッチング素子として駆動されるように、すなわち駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作するように構成されている。なお、図２には示されていないが、前記制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートは、図１に示した例と同様に走査ドライバー１２からの走査ラインに接続され、また、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のソースは、データドライバー１３からのデータラインに接続されている。
【００２１】
図２に示した構成における画素１１の点灯駆動動作が、図３に示されている。図３に示す（Ａ）は、走査ドライバー１２に具備された図示せぬシフトレジスタをシフトアップさせるゲートクロックを示しており、この実施の形態においては、このゲートクロックを反転させた（Ｂ）として示す反転クロックが利用される。そして、反転クロック（Ｂ）に同期して生成される（Ｃ）に示すラッチ信号の発生インターバル、すなわち走査ごとのＥＬ素子Ｅ１ の発光駆動時間内において、電力供給手段を構成する発光電力保持用コンデンサＣ２ には、少なくとも１回以上（＝Ｎ回）の充放電動作が実行され、これにより前記ＥＬ素子Ｅ１ に対して発光駆動電力を供給するように作用する。
【００２２】
図３に示す（Ｄ）はラッチ信号の発生インターバルにおいて、発光電力保持用コンデンサＣ２ に対してＮ回の充放電動作を実行する様子を示したものであり、ここでは、（Ｄ）として示す信号波形のボトム部分のタイミングで、前記したコンデンサＣ２ に対する電荷のチャージ動作を実行するようになされる。なお、この実施の形態においては、前記チャージ動作をリフレッシュ動作とも呼ぶことにする。
【００２３】
このチャージ動作（リフレッシュ動作）は図３（Ｈ）に示すスイッチング素子ＳＷ２ によるオン・オフ動作、および図３（Ｉ）に示す切り換えスイッチＳＷ１ による発光電位および非発光電位の選択動作によって実現される。すなわち、（Ｉ）に示す時間ｔ１ において、発光電位から非発光電位に切り換えられる。これは、機能的には前記切り換えスイッチＳＷ１ がＶｃａｔｈの選択状態（発光電位）から、Ｖａｎｏｄの選択状態（非発光電位）に切り換えられることを意味する。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ の両端電圧はほぼゼロとなり、ＥＬ素子Ｅ１ は非点灯状態になされる。
【００２４】
続いて、時間ｔ２ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ がオン動作される。これにより、電圧源Ｖａｎｏｄからの電流がスイッチング素子ＳＷ２ およびダイオードＤ１ を介して、発光電力保持用コンデンサＣ２ と駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）との接続点に向かって流れ、コンデンサＣ２ に対して電荷をほぼゼロにするような充電動作が実行される。これにより、コンデンサＣ２ の電荷はほぼゼロ状態にリフレッシュされる。
【００２５】
続いて、時間ｔ３ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ はオフ動作され、その直後の時間ｔ４ において、図３（Ｉ）に示すように発光電位、すなわち切り換えスイッチＳＷ１ が図２に示す状態に復帰する。これにより前記コンデンサＣ２ 、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）、ＥＬ素子Ｅ１ の直列回路に対して、電源Ｖａｎｏｄと電源Ｖｃａｔｈ間の順方向電圧が印加されることになる。それ故、電荷がほぼゼロ状態になされているコンデンサＣ２ を介して、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れ得る状態となる。
【００２６】
この時、前記したように駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作しており、駆動用ＴＦＴのゲート電圧がオン状態であれば、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れて点灯状態になされる。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ にはコンデンサＣ２ を介して図３（Ｅ）に示すような二次曲線で減衰する点灯駆動電流が流れる。これは、コンデンサＣ２ の電荷がゼロの状態から、電荷が蓄積されるために生ずる減衰型の電流波形となる。前記した動作は換言すれば、コンデンサＣ２ の両端子における電位差がほぼゼロの状態にチャージ（充電）されている状態から、ＶａｎｏｄとＶｃａｔｈ間の電位差に近づくように、コンデンサＣ２ が放電する動作がなされると表現することもできる。
【００２７】
前記図３（Ｅ）に示す駆動電流によるＥＬ素子Ｅ１ の点灯動作は、一走査ごとの発光駆動時間内に１回以上、Ｎ回繰り返して実行される。すなわち、一走査ごとの発光駆動時間内における前記繰り返し回数（リフレッシュ回数）Ｎが大きければ、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる駆動電流量は大になり、ＥＬ素子Ｅ１ の発光強度はこれにほぼ比例して大となる。したがって、前記リフレッシュ回数Ｎを適宜設定することで、画素１１の階調をデジタル的に制御することもできる。
【００２８】
なお、以上説明したＥＬ素子Ｅ１ の点灯駆動動作によると、ＥＬ素子Ｅ１ には図３（Ｅ）に示すように二次曲線で減衰する点灯駆動電流が繰り返して流れることになる。そこで、発光電力保持用コンデンサＣ２ の充放電動作に同期して、コンデンサＣ２ に対して充電電流を供給する場合の供給電圧、すなわち、電圧源Ｖａｎｏｄから供給される出力電圧を、図３（Ｆ）に示すように繰り返してレベルが上昇するようにスイープする電圧波形が出力されるように構成されていることが望ましい。このような電圧波形を採用した場合においては、ＥＬ素子Ｅ１ に対して図３（Ｇ）に示すような定電流を流すことができる。それ故、ＥＬ素子Ｅ１ に対して図３（Ｅ）に示したような高いレベルのピーク値を含む駆動電流を供給する問題を回避することができ、ＥＬ素子Ｅ１ の寿命を延ばすことに寄与できる。
【００２９】
以上説明した図２に示す第１の実施の形態によると、発光電力保持用コンデンサＣ２ に対するリフレッシュ動作の実行頻度によって、ＥＬ素子Ｅ１ に供給する電流量を制御することができる。したがって、これによりデジタル的な階調表現を実現することができる。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作させることができるので、駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきに起因して駆動電流に同様のばらつきを与えることを回避することができ、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題も効果的に回避することができる。これにより、従来の技術の欄で説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００３０】
図４は、前記した画素構成を採用した場合の表示パネル上における画素と周辺回路との接続関係を示したものであり、図４においては代表して３つの画素１１を配列した例が示されている。なお、図４は各画素１１に対して共通の駆動電流を供給する単色の表示パネルを構成した例が示されている。これによると、走査ドライバー１２からの走査ラインｎ１ に対して、各画素１１における制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートがそれぞれ接続され、またデータドライバー１３からの各データラインｍ１ ，ｍ２ ，ｍ３ に対して、各画素１１における制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のソースがそれぞれ接続されている。
【００３１】
そして、画素１１の一部を構成する発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端と、コンデンサＣ２ に対する電荷充電用のダイオードＤ１ のアノードは、アノード側電源回路１４からの制御線ａ１ およびｂ１ にそれぞれ接続されている。図４に示すアノード側電源回路１４は、図２に示したそれと同様な構成になされており、電圧源Ｖａｎｏｄからの出力電圧を制御線ａ１ に供給し、またスイッチング素子ＳＷ２ を介した出力電圧を制御線ｂ１ に供給するように構成されている。
【００３２】
さらに図４に示す構成においては、各画素１１におけるＥＬ素子Ｅ１ の各カソードは、基準電位点で共通陰極になされ、この基準電位点を介して符号１５で示すカソード側電源回路１５に接続されている。図４に示すカソード側電源回路１５は、図２に示したそれと同様な構成になされており、切り換えスイッチＳＷ１ を介して電圧源ＶｃａｔｈまたはＶａｎｏｄの電位を、択一的に選択できるように構成されている。
【００３３】
図４に示す例は、前記したとおり単色の表示パネルの構成例を示したものであるが、例えばＥＬ素子の発光層にそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を発光することができる有機材料を用い、フルカラー表示を実現する表示パネルに適用した場合においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光するＥＬ素子の発光効率に差が発生する。そこで、前記したようなフルカラー表示を実現する表示パネルにおいては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応したアノード側電源回路を個別に形成し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光効率に対応して、前記したリフレッシュ動作のインターバルを調整することで、前記した発光効率の差を補正し、良好なホワイトバランスを得ることもできる。
【００３４】
図５は、この発明にかかる画素構成を含む駆動装置の第２の実施の形態を示したものである。なお、この図５に示す画素１１の構成は、すでに説明した図２に示す画素１１の構成と同一であり、したがってその説明は省略する。また図５においては、先に説明した図２に示す各部と同様の機能を果たす各部を同一符号で示している。
【００３５】
この図５に示す構成においては、アノード側電源回路１４に切り換えスイッチＳＷ３ が具備され、発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端に対して電圧源Ｖａｎｏｄまたは基準電位（アース電位）が択一的に印加できるように構成されている。また、スイッチング素子ＳＷ２ はこれをオンさせることにより、一方向性素子としてのダイオードＤ１ のアノードを、アース電位に落とすことができるように構成されている。一方、カソード側電源回路１５に具備された切り換えスイッチＳＷ１ は、ＥＬ素子Ｅ１ のカソード側をアース電位に、または電圧源Ｖｃａｔｈに択一的に接続することができるように構成されている。
【００３６】
前記したアノード側電源回路１４に備えられたスイッチング素子ＳＷ２ と切り換えスイッチＳＷ３ 、およびカソード側電源回路１５に具備された切り換えスイッチＳＷ１ のリフレッシュ動作時における動作態様について説明する。すなわち、図３（Ｉ）に示す時間ｔ１ において、発光電位から非発光電位に切り換えられる。これは、機能的にはカソード側電源回路１５に具備された切り換えスイッチＳＷ１ がＶｃａｔｈの選択状態から、アース電位に切り換えられ、同時にアノード側電源回路１４に備えられた切り換えスイッチＳＷ３ も、Ｖａｎｏｄの選択状態から、アース電位に切り換えられることで達成される。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ の両端電圧はほぼゼロとなり、ＥＬ素子Ｅ１ は非点灯状態になされる。
【００３７】
続いて、時間ｔ２ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ がオン動作される。これにより、スイッチング素子ＳＷ２ およびダイオードＤ１ を介して、発光電力保持用コンデンサＣ２ の電荷をほぼゼロにするリフレッシュ動作が実行される。続いて、時間ｔ３ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ はオフ動作され、その直後の時間ｔ４ において、図３（Ｉ）に示すように発光電位の状態に切り換えられる。すなわち、切り換えスイッチＳＷ１ およびＳＷ３ は図５に示した状態に復帰する。
【００３８】
これにより前記コンデンサＣ２ 、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）、ＥＬ素子Ｅ１ の直列回路に対して、電源Ｖａｎｏｄと電源Ｖｃａｔｈ間の順方向電圧が印加されることになる。それ故、電荷がほぼゼロ状態になされているコンデンサＣ２ を介して、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れ得る状態となる。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲート電圧がオン状態であれば、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れて点灯状態になされる。
【００３９】
この図５に示す実施の形態においても、前記リフレッシュ回数Ｎを適宜設定することで、画素１１の階調をデジタル的に制御することができる。そして、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる電流は、図３（Ｅ）に示すような二次曲線で減衰する点灯駆動電流であることはすでに説明したとおりであるが、アノード側電源回路１４における電圧源Ｖａｎｏｄから供給される出力電圧として、図３（Ｆ）に示すようなスイープする電圧波形を採用することで、同様にＥＬ素子Ｅ１ に対して高いレベルのピーク値を含む駆動電流が供給されるのを避けることができる。
【００４０】
そして、図５に示した第２の実施の形態においても、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作させることができるので、駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきに起因して駆動電流に同様のばらつきを与えることを回避することができ、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題も効果的に回避することができる。これにより、従来の技術の欄で説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００４１】
図６は、この発明にかかる画素構成を含む駆動装置の第３の実施の形態を示したものである。なお、この図６に示す画素１１の構成は、すでに説明した図２に示す画素１１の構成と同一であり、したがってその説明は省略する。また図６においては、先に説明した図２に示す各部と同様の機能を果たす各部を同一符号で示している。
【００４２】
この図６に示す構成においては、アノード側電源回路１４に切り換えスイッチＳＷ３ が具備され、発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端に対して電圧源Ｖａｎｏｄまたは基準電位（アース電位）が択一的に印加できるように構成されている。また、スイッチング素子ＳＷ２ はこれをオンさせることにより、一方向性素子としてのダイオードＤ１ のアノードを、アース電位に落とすことができるように構成されている。一方、図６に示す構成においては、カソード側電源回路１５はＥＬ素子Ｅ１ のカソード側をアース電位に接続した構成とされている。
【００４３】
前記したアノード側電源回路１４に備えられたスイッチング素子ＳＷ２ と切り換えスイッチＳＷ３ のリフレッシュ動作時における動作態様について説明する。すなわち、図３（Ｉ）に示す時間ｔ１ において、発光電位から非発光電位に切り換えられる。これは、機能的にはアノード側電源回路１４に備えられた切り換えスイッチＳＷ３ が、Ｖａｎｏｄの選択状態（発光電位）から、アース電位に切り換えられることで達成される。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ の両端電圧はほぼゼロとなり、ＥＬ素子Ｅ１ は非点灯状態になされる。
【００４４】
続いて、時間ｔ２ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ がオン動作される。これにより、スイッチング素子ＳＷ２ およびダイオードＤ１ を介して、発光電力保持用コンデンサＣ２ の電荷をほぼゼロにするリフレッシュ動作が実行される。続いて、時間ｔ３ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ はオフ動作され、その直後の時間ｔ４ において、図３（Ｉ）に示すように発光電位の状態に切り換えられる。すなわち、切り換えスイッチＳＷ３ は図６に示した状態に復帰する。
【００４５】
これにより前記コンデンサＣ２ 、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）、ＥＬ素子Ｅ１ の直列回路に対して、電源Ｖａｎｏｄの順方向電圧が印加されることになる。それ故、電荷がほぼゼロ状態になされているコンデンサＣ２ を介して、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れ得る状態となる。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲート電圧がオン状態であれば、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れて点灯状態になされる。
【００４６】
この図６に示す実施の形態においても、前記リフレッシュ回数Ｎを適宜設定することで、画素１１の階調をデジタル的に制御することができる。そして、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる電流は、図３（Ｅ）に示すような二次曲線で減衰する点灯駆動電流であることはすでに説明したとおりであるが、アノード側電源回路１４における電圧源Ｖａｎｏｄから供給される出力電圧として、図３（Ｆ）に示すようなスイープする電圧波形を採用することで、同様にＥＬ素子Ｅ１ に対して高いレベルのピーク値を含む駆動電流が供給されるのを避けることができる。
【００４７】
そして、図６に示した第３の実施の形態においても、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作させることができるので、駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきに起因して駆動電流に同様のばらつきを与えることを回避することができ、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題も効果的に回避することができる。これにより、従来の技術の欄で説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００４８】
以上説明した各実施の形態においては、画素１１を構成する制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）としてＮチャンネルが用いられ、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）としてＰチャンネルが用いられているが、制御用ＴＦＴおよび駆動用ＴＦＴの組み合わせは、前記した関係に限定されるものではない。例えば図７（Ａ）に示すように、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）および駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）として、共にＰチャンネルを用いることもできる。また、図７（Ｂ）に示すように、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）および駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）として、共にＮチャンネルを用いることもでき、さらに図７（Ｃ）に示すように、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）としてＰチャンネルを用い、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）としてＮチャンネルを用いた構成にも、この発明を適用することができる。
【００４９】
また、以上説明した実施の形態は、いずれも１つの画素に２つのＴＦＴを備えたコンダクタンスコントロール方式を採用しているが、例えば図８に示したような３つのＴＦＴによりデジタル階調を実現する駆動方式にも、この発明を適用することができる。この図８に示した構成においては、すでに説明したコンダクタンスコントロール方式による画素構成に加えて、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）が備えられており、当該ＴＦＴ（Ｔｒ３）のソースおよびドレインが電荷蓄積用のコンデンサＣ１ の両端に接続されている。そして、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）のゲートには、制御ラインを介してリセット信号が供給されるように構成されている。
【００５０】
前記した構成によると、ＥＬ素子Ｅ１ の点灯期間の途中において、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）のゲートにリセット信号を与えてオン動作させることで、コンデンサＣ１ の電荷を放電させることができる。したがって、ＥＬ素子Ｅ１ の点灯時間を制御することができ、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）を利用することによって、デジタル的に階調表現を可能にしている。このような３つのＴＦＴによるデジタル階調駆動方式に、この発明を適用しても、すでに説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００５１】
なお、この発明にかかる発光表示パネルの駆動装置においては、前記した２つのＴＦＴ構成、または３つのＴＦＴ構成による発光画素を備えた表示パネルに対して好適に利用することができる。しかしながら、例えば前記した電圧書込み方式、電流書込み方式、或いはカレントミラー方式など、３つ以上のＴＦＴ構成による点灯駆動手段を採用した画素構成に、この発明を適用することも可能であり、この場合においてもすでに説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消させることに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアクティブマトリクス型表示装置の１つの画素に対応する回路構成を示した結線図である。
【図２】この発明にかかる駆動装置における第１の実施の形態を示した画素単位の結線図である。
【図３】図２に示した構成における作用を説明するタイミング図である。
【図４】図２に示した構成を採用した場合における周辺回路との接続関係を説明する結線図である。
【図５】この発明にかかる駆動装置における第２の実施の形態を示した画素単位の結線図である。
【図６】同じく第３の実施の形態を示した画素単位の結線図である。
【図７】この発明が適用し得る他の画素構成例を示した結線図である。
【図８】この発明が適用し得るさらに他の画素構成例を示した結線図である。
【符号の説明】
１１ 画素
１２ 走査ドライバー
１３ データドライバー
１４ アノード側電源回路
１５ カソード側電源回路
Ｃ１ 電荷蓄積用コンデンサ
Ｃ２ 発光電力保持用コンデンサ
Ｄ１ 一方向性素子（ダイオード）
Ｅ１ 発光素子（有機ＥＬ素子）
ＳＷ１ ，ＳＷ３ 切り換えスイッチ
ＳＷ２ スイッチング素子
Ｔｒ１ 制御用ＴＦＴ
Ｔｒ２ 駆動用ＴＦＴ
Ｔｒ３ 消去用ＴＦＴ
Ｖａｎｏｄ アノード側電圧源
Ｖｃａｔｈ カソード側電圧源
【発明の属する技術分野】
この発明は、画素を構成する発光素子をＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によってアクティブ駆動させる発光表示パネルの駆動装置に関し、特に発光素子に駆動電力を供給する駆動電力供給手段に改良を加えた発光表示パネルの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを用いたディスプレイの開発が広く進められている。このような表示パネルに用いられる発光素子として、有機材料を発光層に用いた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が注目されている。これはＥＬ素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。
【０００３】
かかる有機ＥＬ素子を用いた表示パネルとして、ＥＬ素子を単にマトリクス状に配列した単純マトリクス型表示パネルと、マトリクス状に配列したＥＬ素子の各々に、ＴＦＴからなる能動素子を加えたアクティブマトリクス型表示パネルが提案されている。後者のアクティブマトリクス型表示パネルは、前者の単純マトリクス型表示パネルに比べて、低消費電力を実現することができ、また画素間のクロストークが少ない等の特質を備えており、特に大画面を構成する高精細度のディスプレイに適している。
【０００４】
図１は、従来のアクティブマトリクス型表示装置における１つの画素１１に対応する最も基本的な回路構成を示しており、これはコンダクタンスコントロール方式と呼ばれている。図１においてＮチャンネルで構成された制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートは、走査ドライバー１２からの走査ラインに接続され、そのソースはデータドライバー１３からのデータラインに接続されている。また、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のドレインは、Ｐチャンネルで構成された駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートに接続されると共に、電荷保持用のコンデンサＣ１ の一方の端子に接続されている。
【０００５】
一方、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースは前記コンデンサＣ１ の他方の端子に接続されると共に、発光素子としてのＥＬ素子Ｅ１ に駆動電流を供給する電源（ＶＤＤ）に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレインは前記ＥＬ素子Ｅ１ のアノードに接続され、当該ＥＬ素子のカソードは、例えば基準電位点（アース）に接続されている。そして、この構成による画素１１がマトリックス状に多数配列されることにより、発光表示パネルが形成されている。
【０００６】
図１における制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートに走査ラインを介してオン制御電圧（Ｓｅｌｅｃｔ）が供給されると、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）はソースに供給されるデータラインからのデータ電圧（Ｖｄａｔａ）に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサＣ１ が充電され、その電圧が駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートに供給される。したがって、これに基づく駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレイン電流によって、ＥＬ素子は発光駆動される。
【０００７】
また制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートがオフ電圧になると、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）はいわゆるカットオフとなり、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のドレインは開放状態になるものの、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）はコンデンサＣ１ に蓄積された電荷によりゲート電圧が保持され、次の走査まで駆動電流を維持し、ＥＬ素子Ｅ１ の発光も維持される。
【０００８】
図１に示す構成による画素１１の駆動手段としては、定電圧駆動または定電流駆動を採用することができる。前者の定電圧駆動を採用した場合においては、前記したデータドライバー１３からもたらされるＶｄａｔａが、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）を介してコンデンサＣ１ に書き込まれ、このコンデンサＣ１ に書き込まれたＶｄａｔａが駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートに印加される。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は、コンデンサＣ１ に書き込まれたＶｄａｔａに応じていわばスイッチとして機能し、ＥＬ素子Ｅ１ に供給する駆動電流（ドレイン電流）ＩＤ は、前記電源（ＶＤＤ）から供給される電圧値により制御される。
【０００９】
一方、前記ＥＬ素子Ｅ１ は、ダイオード成分とこれに並列に寄生容量を備えており、その発光閾値電圧以上の状態においては、ＥＬ素子の順方向電流にほぼ比例した発光強度を示すことが知られている。また、前記ＥＬ素子Ｅ１ は、経時変化および動作温度の影響を受けて、その順方向電圧（ＶＦ ）が変化することも知られている。したがって、ＥＬ素子を前記した定電圧駆動させた場合には、順方向電圧（ＶＦ ）の変化に基づいて前記したドレイン電流ＩＤ が変化し、結果としてＥＬ素子Ｅ１ の発光輝度が変化するという問題を招来させる。
【００１０】
また、画素１１の駆動手段として後者の定電流駆動を採用した場合においては、前記したデータドライバー１３からもたらされるＶｄａｔａが、コンデンサＣ１ に書き込まれ、このコンデンサＣ１ に書き込まれたＶｄａｔａの値に基づいて、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレイン電流ＩＤ が制御される。この定電流駆動を採用した場合においては、前記したように順方向電圧（ＶＦ ）の変化に基づいて発光輝度が変化するという問題は回避することができるものの、前記駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきが比較的大きく、これによってドレイン電流ＩＤ にばらつきを与えることになり、結果として個々に発光輝度が変化して、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題を招来させる。
【００１１】
そこで、前記したような問題点をある程度解決するために、電圧書込み方式、電流書込み方式、或いはカレントミラー方式などのＥＬ素子の点灯駆動手段が提案されている。なお、前記したコンダクタンスコントロール方式を含む電圧書込み方式、電流書込み方式については、例えば次に示す非特許文献１に、またカレントミラー方式については、特許文献１に開示されている。
【００１２】
【非特許文献１】
ＦＰＤテクノロジー大全 ２００１年 Ｐ．７５３〜７５７
【特許文献１】
特開２００２−１５６９２３号公報（例えば図７）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した電圧書込み方式、電流書込み方式、或いはカレントミラー方式などのＥＬ素子の点灯駆動手段を採用した場合には、１つの画素を構成するＴＦＴの数が多くなるという問題が発生し、また、これらのＴＦＴを制御するための信号線の配置、並びに周辺回路が複雑化するなどの問題点が発生する。
【００１４】
この発明は前記したような技術的な問題点に着目してなされたものであり、温度依存性、あるいは経時変化に基づくＥＬ素子の発光輝度の変化、さらには駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧のばらつきに基づく画素間の輝度の不均一性を効果的に低減させることができるアクティブ型発光表示パネルの駆動装置を提供することを課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光表示パネルの駆動装置は、請求項１に記載のとおり、少なくとも発光素子と、前記発光素子を点灯駆動する駆動用ＴＦＴからなる発光画素を多数配列したアクティブ型発光表示パネルを駆動する駆動装置であって、発光電力保持用コンデンサに対して充放電動作を実行することで、前記発光素子に対する発光駆動電力を供給する電力供給手段を備えた点に特徴を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる発光表示パネルの駆動装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図２はこの発明にかかる画素構成を含む駆動装置の第１の実施の形態を示したものであり、画素１１には図１に示した例と同様に、Ｎチャンネルの制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）と、Ｐチャンネルの駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）とによる２つのＴＦＴが具備されている。そして、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲートとソース間に電荷保持用のコンデンサＣ１ が接続されると共に、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレインには発光素子としてのＥＬ素子Ｅ１ のアノードが接続され、コンダクタンスコントロール方式による点灯駆動回路を構成している。
【００１７】
また、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースには、発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端が接続されると共に、このコンデンサＣ２ の他端は、アノード側電源回路１４を構成する電圧源Ｖａｎｏｄに接続されている。さらに、前記駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のソースと電圧源Ｖａｎｏｄとの間には、前記コンデンサＣ２ に対する電荷充電用の一方向性素子、すなわちこの実施の形態においてはダイオードＤ１ と、当該ダイオードＤ１ に電流を供給するスイッチング素子ＳＷ２ が直列接続されている。
【００１８】
一方、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のドレインにアノードが接続されたＥＬ素子Ｅ１ のカソードは、カソード側電源回路１５に接続されている。このカソード側電源回路１５には、切り換えスイッチＳＷ１ が具備されており、この切り換えスイッチＳＷ１ を介してＥＬ素子Ｅ１ のカソードは、前記アノード側電圧源Ｖａｎｏｄよりも低電位のＶｃａｔｈ、または同電位のＶａｎｏｄに択一的に接続されるように構成されている。
【００１９】
そして、この図２に示された実施の形態においては、発光電力保持用コンデンサＣ２ とダイオードＤ１ とは、各ＴＦＴ（Ｔｒ１，Ｔｒ２）、コンデンサＣ１ 、ＥＬ素子Ｅ１ と共に１つの発光画素１１内にそれぞれ具備されており、この構成による画素１１がマトリックス状に多数配列されることにより、発光表示パネルが形成されている。また、前記した画素１１内に形成された発光電力保持用コンデンサＣ２ とダイオードＤ１ 、およびアノード側電源回路１４に配置されたスイッチング素子ＳＷ２ は、前記ＥＬ素子Ｅ１ に対する発光駆動電力を供給する電力供給手段を構成している。
【００２０】
一方、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）を介してゲートに供給されるデータラインからのデータ電圧（Ｖｄａｔａ）に対応して、スイッチング素子として駆動されるように、すなわち駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作するように構成されている。なお、図２には示されていないが、前記制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートは、図１に示した例と同様に走査ドライバー１２からの走査ラインに接続され、また、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のソースは、データドライバー１３からのデータラインに接続されている。
【００２１】
図２に示した構成における画素１１の点灯駆動動作が、図３に示されている。図３に示す（Ａ）は、走査ドライバー１２に具備された図示せぬシフトレジスタをシフトアップさせるゲートクロックを示しており、この実施の形態においては、このゲートクロックを反転させた（Ｂ）として示す反転クロックが利用される。そして、反転クロック（Ｂ）に同期して生成される（Ｃ）に示すラッチ信号の発生インターバル、すなわち走査ごとのＥＬ素子Ｅ１ の発光駆動時間内において、電力供給手段を構成する発光電力保持用コンデンサＣ２ には、少なくとも１回以上（＝Ｎ回）の充放電動作が実行され、これにより前記ＥＬ素子Ｅ１ に対して発光駆動電力を供給するように作用する。
【００２２】
図３に示す（Ｄ）はラッチ信号の発生インターバルにおいて、発光電力保持用コンデンサＣ２ に対してＮ回の充放電動作を実行する様子を示したものであり、ここでは、（Ｄ）として示す信号波形のボトム部分のタイミングで、前記したコンデンサＣ２ に対する電荷のチャージ動作を実行するようになされる。なお、この実施の形態においては、前記チャージ動作をリフレッシュ動作とも呼ぶことにする。
【００２３】
このチャージ動作（リフレッシュ動作）は図３（Ｈ）に示すスイッチング素子ＳＷ２ によるオン・オフ動作、および図３（Ｉ）に示す切り換えスイッチＳＷ１ による発光電位および非発光電位の選択動作によって実現される。すなわち、（Ｉ）に示す時間ｔ１ において、発光電位から非発光電位に切り換えられる。これは、機能的には前記切り換えスイッチＳＷ１ がＶｃａｔｈの選択状態（発光電位）から、Ｖａｎｏｄの選択状態（非発光電位）に切り換えられることを意味する。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ の両端電圧はほぼゼロとなり、ＥＬ素子Ｅ１ は非点灯状態になされる。
【００２４】
続いて、時間ｔ２ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ がオン動作される。これにより、電圧源Ｖａｎｏｄからの電流がスイッチング素子ＳＷ２ およびダイオードＤ１ を介して、発光電力保持用コンデンサＣ２ と駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）との接続点に向かって流れ、コンデンサＣ２ に対して電荷をほぼゼロにするような充電動作が実行される。これにより、コンデンサＣ２ の電荷はほぼゼロ状態にリフレッシュされる。
【００２５】
続いて、時間ｔ３ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ はオフ動作され、その直後の時間ｔ４ において、図３（Ｉ）に示すように発光電位、すなわち切り換えスイッチＳＷ１ が図２に示す状態に復帰する。これにより前記コンデンサＣ２ 、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）、ＥＬ素子Ｅ１ の直列回路に対して、電源Ｖａｎｏｄと電源Ｖｃａｔｈ間の順方向電圧が印加されることになる。それ故、電荷がほぼゼロ状態になされているコンデンサＣ２ を介して、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れ得る状態となる。
【００２６】
この時、前記したように駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作しており、駆動用ＴＦＴのゲート電圧がオン状態であれば、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れて点灯状態になされる。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ にはコンデンサＣ２ を介して図３（Ｅ）に示すような二次曲線で減衰する点灯駆動電流が流れる。これは、コンデンサＣ２ の電荷がゼロの状態から、電荷が蓄積されるために生ずる減衰型の電流波形となる。前記した動作は換言すれば、コンデンサＣ２ の両端子における電位差がほぼゼロの状態にチャージ（充電）されている状態から、ＶａｎｏｄとＶｃａｔｈ間の電位差に近づくように、コンデンサＣ２ が放電する動作がなされると表現することもできる。
【００２７】
前記図３（Ｅ）に示す駆動電流によるＥＬ素子Ｅ１ の点灯動作は、一走査ごとの発光駆動時間内に１回以上、Ｎ回繰り返して実行される。すなわち、一走査ごとの発光駆動時間内における前記繰り返し回数（リフレッシュ回数）Ｎが大きければ、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる駆動電流量は大になり、ＥＬ素子Ｅ１ の発光強度はこれにほぼ比例して大となる。したがって、前記リフレッシュ回数Ｎを適宜設定することで、画素１１の階調をデジタル的に制御することもできる。
【００２８】
なお、以上説明したＥＬ素子Ｅ１ の点灯駆動動作によると、ＥＬ素子Ｅ１ には図３（Ｅ）に示すように二次曲線で減衰する点灯駆動電流が繰り返して流れることになる。そこで、発光電力保持用コンデンサＣ２ の充放電動作に同期して、コンデンサＣ２ に対して充電電流を供給する場合の供給電圧、すなわち、電圧源Ｖａｎｏｄから供給される出力電圧を、図３（Ｆ）に示すように繰り返してレベルが上昇するようにスイープする電圧波形が出力されるように構成されていることが望ましい。このような電圧波形を採用した場合においては、ＥＬ素子Ｅ１ に対して図３（Ｇ）に示すような定電流を流すことができる。それ故、ＥＬ素子Ｅ１ に対して図３（Ｅ）に示したような高いレベルのピーク値を含む駆動電流を供給する問題を回避することができ、ＥＬ素子Ｅ１ の寿命を延ばすことに寄与できる。
【００２９】
以上説明した図２に示す第１の実施の形態によると、発光電力保持用コンデンサＣ２ に対するリフレッシュ動作の実行頻度によって、ＥＬ素子Ｅ１ に供給する電流量を制御することができる。したがって、これによりデジタル的な階調表現を実現することができる。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作させることができるので、駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきに起因して駆動電流に同様のばらつきを与えることを回避することができ、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題も効果的に回避することができる。これにより、従来の技術の欄で説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００３０】
図４は、前記した画素構成を採用した場合の表示パネル上における画素と周辺回路との接続関係を示したものであり、図４においては代表して３つの画素１１を配列した例が示されている。なお、図４は各画素１１に対して共通の駆動電流を供給する単色の表示パネルを構成した例が示されている。これによると、走査ドライバー１２からの走査ラインｎ１ に対して、各画素１１における制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のゲートがそれぞれ接続され、またデータドライバー１３からの各データラインｍ１ ，ｍ２ ，ｍ３ に対して、各画素１１における制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）のソースがそれぞれ接続されている。
【００３１】
そして、画素１１の一部を構成する発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端と、コンデンサＣ２ に対する電荷充電用のダイオードＤ１ のアノードは、アノード側電源回路１４からの制御線ａ１ およびｂ１ にそれぞれ接続されている。図４に示すアノード側電源回路１４は、図２に示したそれと同様な構成になされており、電圧源Ｖａｎｏｄからの出力電圧を制御線ａ１ に供給し、またスイッチング素子ＳＷ２ を介した出力電圧を制御線ｂ１ に供給するように構成されている。
【００３２】
さらに図４に示す構成においては、各画素１１におけるＥＬ素子Ｅ１ の各カソードは、基準電位点で共通陰極になされ、この基準電位点を介して符号１５で示すカソード側電源回路１５に接続されている。図４に示すカソード側電源回路１５は、図２に示したそれと同様な構成になされており、切り換えスイッチＳＷ１ を介して電圧源ＶｃａｔｈまたはＶａｎｏｄの電位を、択一的に選択できるように構成されている。
【００３３】
図４に示す例は、前記したとおり単色の表示パネルの構成例を示したものであるが、例えばＥＬ素子の発光層にそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を発光することができる有機材料を用い、フルカラー表示を実現する表示パネルに適用した場合においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光するＥＬ素子の発光効率に差が発生する。そこで、前記したようなフルカラー表示を実現する表示パネルにおいては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応したアノード側電源回路を個別に形成し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光効率に対応して、前記したリフレッシュ動作のインターバルを調整することで、前記した発光効率の差を補正し、良好なホワイトバランスを得ることもできる。
【００３４】
図５は、この発明にかかる画素構成を含む駆動装置の第２の実施の形態を示したものである。なお、この図５に示す画素１１の構成は、すでに説明した図２に示す画素１１の構成と同一であり、したがってその説明は省略する。また図５においては、先に説明した図２に示す各部と同様の機能を果たす各部を同一符号で示している。
【００３５】
この図５に示す構成においては、アノード側電源回路１４に切り換えスイッチＳＷ３ が具備され、発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端に対して電圧源Ｖａｎｏｄまたは基準電位（アース電位）が択一的に印加できるように構成されている。また、スイッチング素子ＳＷ２ はこれをオンさせることにより、一方向性素子としてのダイオードＤ１ のアノードを、アース電位に落とすことができるように構成されている。一方、カソード側電源回路１５に具備された切り換えスイッチＳＷ１ は、ＥＬ素子Ｅ１ のカソード側をアース電位に、または電圧源Ｖｃａｔｈに択一的に接続することができるように構成されている。
【００３６】
前記したアノード側電源回路１４に備えられたスイッチング素子ＳＷ２ と切り換えスイッチＳＷ３ 、およびカソード側電源回路１５に具備された切り換えスイッチＳＷ１ のリフレッシュ動作時における動作態様について説明する。すなわち、図３（Ｉ）に示す時間ｔ１ において、発光電位から非発光電位に切り換えられる。これは、機能的にはカソード側電源回路１５に具備された切り換えスイッチＳＷ１ がＶｃａｔｈの選択状態から、アース電位に切り換えられ、同時にアノード側電源回路１４に備えられた切り換えスイッチＳＷ３ も、Ｖａｎｏｄの選択状態から、アース電位に切り換えられることで達成される。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ の両端電圧はほぼゼロとなり、ＥＬ素子Ｅ１ は非点灯状態になされる。
【００３７】
続いて、時間ｔ２ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ がオン動作される。これにより、スイッチング素子ＳＷ２ およびダイオードＤ１ を介して、発光電力保持用コンデンサＣ２ の電荷をほぼゼロにするリフレッシュ動作が実行される。続いて、時間ｔ３ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ はオフ動作され、その直後の時間ｔ４ において、図３（Ｉ）に示すように発光電位の状態に切り換えられる。すなわち、切り換えスイッチＳＷ１ およびＳＷ３ は図５に示した状態に復帰する。
【００３８】
これにより前記コンデンサＣ２ 、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）、ＥＬ素子Ｅ１ の直列回路に対して、電源Ｖａｎｏｄと電源Ｖｃａｔｈ間の順方向電圧が印加されることになる。それ故、電荷がほぼゼロ状態になされているコンデンサＣ２ を介して、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れ得る状態となる。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲート電圧がオン状態であれば、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れて点灯状態になされる。
【００３９】
この図５に示す実施の形態においても、前記リフレッシュ回数Ｎを適宜設定することで、画素１１の階調をデジタル的に制御することができる。そして、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる電流は、図３（Ｅ）に示すような二次曲線で減衰する点灯駆動電流であることはすでに説明したとおりであるが、アノード側電源回路１４における電圧源Ｖａｎｏｄから供給される出力電圧として、図３（Ｆ）に示すようなスイープする電圧波形を採用することで、同様にＥＬ素子Ｅ１ に対して高いレベルのピーク値を含む駆動電流が供給されるのを避けることができる。
【００４０】
そして、図５に示した第２の実施の形態においても、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作させることができるので、駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきに起因して駆動電流に同様のばらつきを与えることを回避することができ、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題も効果的に回避することができる。これにより、従来の技術の欄で説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００４１】
図６は、この発明にかかる画素構成を含む駆動装置の第３の実施の形態を示したものである。なお、この図６に示す画素１１の構成は、すでに説明した図２に示す画素１１の構成と同一であり、したがってその説明は省略する。また図６においては、先に説明した図２に示す各部と同様の機能を果たす各部を同一符号で示している。
【００４２】
この図６に示す構成においては、アノード側電源回路１４に切り換えスイッチＳＷ３ が具備され、発光電力保持用コンデンサＣ２ の一端に対して電圧源Ｖａｎｏｄまたは基準電位（アース電位）が択一的に印加できるように構成されている。また、スイッチング素子ＳＷ２ はこれをオンさせることにより、一方向性素子としてのダイオードＤ１ のアノードを、アース電位に落とすことができるように構成されている。一方、図６に示す構成においては、カソード側電源回路１５はＥＬ素子Ｅ１ のカソード側をアース電位に接続した構成とされている。
【００４３】
前記したアノード側電源回路１４に備えられたスイッチング素子ＳＷ２ と切り換えスイッチＳＷ３ のリフレッシュ動作時における動作態様について説明する。すなわち、図３（Ｉ）に示す時間ｔ１ において、発光電位から非発光電位に切り換えられる。これは、機能的にはアノード側電源回路１４に備えられた切り換えスイッチＳＷ３ が、Ｖａｎｏｄの選択状態（発光電位）から、アース電位に切り換えられることで達成される。これにより、ＥＬ素子Ｅ１ の両端電圧はほぼゼロとなり、ＥＬ素子Ｅ１ は非点灯状態になされる。
【００４４】
続いて、時間ｔ２ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ がオン動作される。これにより、スイッチング素子ＳＷ２ およびダイオードＤ１ を介して、発光電力保持用コンデンサＣ２ の電荷をほぼゼロにするリフレッシュ動作が実行される。続いて、時間ｔ３ において図３（Ｈ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２ はオフ動作され、その直後の時間ｔ４ において、図３（Ｉ）に示すように発光電位の状態に切り換えられる。すなわち、切り換えスイッチＳＷ３ は図６に示した状態に復帰する。
【００４５】
これにより前記コンデンサＣ２ 、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）、ＥＬ素子Ｅ１ の直列回路に対して、電源Ｖａｎｏｄの順方向電圧が印加されることになる。それ故、電荷がほぼゼロ状態になされているコンデンサＣ２ を介して、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れ得る状態となる。この時、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）のゲート電圧がオン状態であれば、ＥＬ素子Ｅ１ には順方向電流が流れて点灯状態になされる。
【００４６】
この図６に示す実施の形態においても、前記リフレッシュ回数Ｎを適宜設定することで、画素１１の階調をデジタル的に制御することができる。そして、ＥＬ素子Ｅ１ に流れる電流は、図３（Ｅ）に示すような二次曲線で減衰する点灯駆動電流であることはすでに説明したとおりであるが、アノード側電源回路１４における電圧源Ｖａｎｏｄから供給される出力電圧として、図３（Ｆ）に示すようなスイープする電圧波形を採用することで、同様にＥＬ素子Ｅ１ に対して高いレベルのピーク値を含む駆動電流が供給されるのを避けることができる。
【００４７】
そして、図６に示した第３の実施の形態においても、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）は非線形領域で動作させることができるので、駆動用ＴＦＴのスレッショルド電圧（Ｖｔｈ）のばらつきに起因して駆動電流に同様のばらつきを与えることを回避することができ、画素間の輝度の不均一性が生ずるという問題も効果的に回避することができる。これにより、従来の技術の欄で説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００４８】
以上説明した各実施の形態においては、画素１１を構成する制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）としてＮチャンネルが用いられ、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）としてＰチャンネルが用いられているが、制御用ＴＦＴおよび駆動用ＴＦＴの組み合わせは、前記した関係に限定されるものではない。例えば図７（Ａ）に示すように、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）および駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）として、共にＰチャンネルを用いることもできる。また、図７（Ｂ）に示すように、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）および駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）として、共にＮチャンネルを用いることもでき、さらに図７（Ｃ）に示すように、制御用ＴＦＴ（Ｔｒ１）としてＰチャンネルを用い、駆動用ＴＦＴ（Ｔｒ２）としてＮチャンネルを用いた構成にも、この発明を適用することができる。
【００４９】
また、以上説明した実施の形態は、いずれも１つの画素に２つのＴＦＴを備えたコンダクタンスコントロール方式を採用しているが、例えば図８に示したような３つのＴＦＴによりデジタル階調を実現する駆動方式にも、この発明を適用することができる。この図８に示した構成においては、すでに説明したコンダクタンスコントロール方式による画素構成に加えて、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）が備えられており、当該ＴＦＴ（Ｔｒ３）のソースおよびドレインが電荷蓄積用のコンデンサＣ１ の両端に接続されている。そして、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）のゲートには、制御ラインを介してリセット信号が供給されるように構成されている。
【００５０】
前記した構成によると、ＥＬ素子Ｅ１ の点灯期間の途中において、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）のゲートにリセット信号を与えてオン動作させることで、コンデンサＣ１ の電荷を放電させることができる。したがって、ＥＬ素子Ｅ１ の点灯時間を制御することができ、消去用ＴＦＴ（Ｔｒ３）を利用することによって、デジタル的に階調表現を可能にしている。このような３つのＴＦＴによるデジタル階調駆動方式に、この発明を適用しても、すでに説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消することができる。
【００５１】
なお、この発明にかかる発光表示パネルの駆動装置においては、前記した２つのＴＦＴ構成、または３つのＴＦＴ構成による発光画素を備えた表示パネルに対して好適に利用することができる。しかしながら、例えば前記した電圧書込み方式、電流書込み方式、或いはカレントミラー方式など、３つ以上のＴＦＴ構成による点灯駆動手段を採用した画素構成に、この発明を適用することも可能であり、この場合においてもすでに説明した定電圧駆動および定電流駆動においてそれぞれ発生する技術的な問題点を共に解消させることに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアクティブマトリクス型表示装置の１つの画素に対応する回路構成を示した結線図である。
【図２】この発明にかかる駆動装置における第１の実施の形態を示した画素単位の結線図である。
【図３】図２に示した構成における作用を説明するタイミング図である。
【図４】図２に示した構成を採用した場合における周辺回路との接続関係を説明する結線図である。
【図５】この発明にかかる駆動装置における第２の実施の形態を示した画素単位の結線図である。
【図６】同じく第３の実施の形態を示した画素単位の結線図である。
【図７】この発明が適用し得る他の画素構成例を示した結線図である。
【図８】この発明が適用し得るさらに他の画素構成例を示した結線図である。
【符号の説明】
１１ 画素
１２ 走査ドライバー
１３ データドライバー
１４ アノード側電源回路
１５ カソード側電源回路
Ｃ１ 電荷蓄積用コンデンサ
Ｃ２ 発光電力保持用コンデンサ
Ｄ１ 一方向性素子（ダイオード）
Ｅ１ 発光素子（有機ＥＬ素子）
ＳＷ１ ，ＳＷ３ 切り換えスイッチ
ＳＷ２ スイッチング素子
Ｔｒ１ 制御用ＴＦＴ
Ｔｒ２ 駆動用ＴＦＴ
Ｔｒ３ 消去用ＴＦＴ
Ｖａｎｏｄ アノード側電圧源
Ｖｃａｔｈ カソード側電圧源
Claims (7)
- 少なくとも発光素子と、前記発光素子を点灯駆動する駆動用ＴＦＴからなる発光画素を多数配列したアクティブ型発光表示パネルを駆動する駆動装置であって、
発光電力保持用コンデンサに対して充放電動作を実行することで、前記発光素子に対する発光駆動電力を供給する電力供給手段を備えたことを特徴とする発光表示パネルの駆動装置。 - 走査ごとの前記発光素子の発光駆動時間内に、前記電力供給手段を構成する発光電力保持用コンデンサに対して、１回以上の充放電動作を実行させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の発光表示パネルの駆動装置。
- 前記電力供給手段には、発光電力保持用コンデンサに対する電荷充電用の一方向性素子と、前記一方向性素子に電流を供給するスイッチング素子が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光表示パネルの駆動装置。
- 前記電力供給手段を構成する少なくとも発光電力保持用コンデンサと電荷充電用の一方向性素子とが、前記発光素子と駆動用ＴＦＴを含む前記発光画素内にそれぞれ具備されていることを特徴とする請求項３に記載の発光表示パネルの駆動装置。
- 前記発光素子を点灯駆動する駆動用ＴＦＴが、非線形領域で動作するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光表示パネルの駆動装置。
- 前記発光電力保持用コンデンサに対する充放電動作に同期して、当該発光電力保持用コンデンサへの供給電圧をスイープするように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発光表示パネルの駆動装置。
- 前記発光素子は、有機化合物を発光層に用いた有機ＥＬ素子により構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のアクティブ型発光表示装置。
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