JP4803637B2

JP4803637B2 - アクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置および駆動方法

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Inventors: 晶紀早藤
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Description

この発明は、異なる発光色を呈する多数の発光素子を例えばＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて選択的に発光駆動させるアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置および駆動方法に関する。

携帯電話機や携帯型情報端末機（ＰＤＡ）などの普及によって、高精細な画像表示機能を有し、薄型かつ低消費電力を実現することができる表示パネルの需要が増大しており、従来より液晶表示パネルがその要求を満たす表示パネルとして多くの製品に採用されてきた。一方、昨今においては自発光型表示素子であるという特質を生かした有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた表示パネルが実用化され、これが従来の液晶表示パネルに代わる次世代の表示パネルとして注目されている。これは素子の発光機能層に、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、実用に耐え得る高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。

前記した有機ＥＬ素子は、基本的にはガラス等の透明基板上に、例えばＩＴＯによる透明電極と有機物質からなる発光機能層と金属電極とが順次積層されることで構成されている。そして、前記発光機能層は、有機発光層の単一層、あるいは有機正孔輸送層と有機発光層からなる二層構造、または有機正孔輸送層と有機発光層および有機電子輸送層からなる三層構造、さらにこれらの適切な層間に電子もしくは正孔の注入層を挿入した多層構造になされる場合もある。

前記した有機ＥＬ素子は、電気的には図１のような等価回路で表すことができる。すなわち、有機ＥＬ素子は、発光エレメントとしてのダイオード成分Ｅと、このダイオード成分Ｅに並列に結合する寄生容量成分Ｃｐとによる構成に置き換えることができ、有機ＥＬ素子は容量性の発光素子であると考えられている。

この有機ＥＬ素子は、発光駆動電圧が印加されると、先ず当該素子の電気容量に相当する電荷が電極に変位電流として流れ込み蓄積される。続いて当該素子固有の一定の電圧（発光閾値電圧＝Ｖｔｈ）を越えると、一方の電極（ダイオード成分Ｅのアノード側）から発光層を構成する有機層に電流が流れ初め、この電流に比例した強度で発光すると考えることができる。

図２は、このような有機ＥＬ素子の発光静特性を示したものである。これによれば、有機ＥＬ素子は図２（ａ）に示すように、駆動電流Ｉにほぼ比例した輝度Ｌで発光し、図２（ｂ）に実線で示すように駆動電圧Ｖが発光閾値電圧Ｖｔｈ以上の場合において急激に電流Ｉが流れて発光する。

換言すれば、駆動電圧が発光閾値電圧Ｖｔｈ以下の場合には、ＥＬ素子には電流は殆ど流れず発光しない。したがって、ＥＬ素子の輝度特性は図２（ｃ）に実線で示すように前記閾値電圧Ｖｔｈより大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほど、その発光輝度Ｌが大きくなる特性を有している。

一方、前記した有機ＥＬ素子は、長期の使用によって素子の物性が変化し、順方向電圧Ｖｆが大きくなることが知られている。このために、有機ＥＬ素子は図２（ｂ）に示したように実使用時間によって、Ｖ−Ｉ（Ｌ）特性が矢印に示した方向（破線で示した特性）に変化し、したがって輝度特性も低下することになる。

さらに、有機ＥＬ素子の輝度特性は、温度によって概ね図２（ｃ）に破線で示すように変化することも知られている。すなわちＥＬ素子は、前記した発光閾値電圧より大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧Ｖの値が大きくなるほど、その発光輝度Ｌが大きくなる特性を有するが、高温になるほど発光閾値電圧が小さくなる。したがってＥＬ素子は、高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗いといった輝度の温度依存性を有している。

さらにまた、前記したＥＬ素子はその発光色に応じて駆動電圧に対する発光効率が異なるという問題を有しており、現状において実用化し得るＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）をそれぞれ発光するＥＬ素子の発光効率は、初期の段階においては概ね図２（ｄ）に示したようにＧの発光効率が高く、Ｂの発光効率が最も低いという状況にある。そして、これらＲ，Ｇ，Ｂを発光する各ＥＬ素子の個々においても、図２（ｂ）および（ｃ）で示したような経時変化および温度依存性をそれぞれ有している。

したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光するＥＬ素子をサブピクセルとして配列して、例えばフルカラー表示を行おうとした場合には、環境温度により、また経時変化によりカラーバランスが崩れ、表示品質を一定に保持させることが困難になるという問題が発生する。特に各ＥＬ素子をＴＦＴのスイッチング動作により、定電圧駆動する構成のアクティブマトリクス型表示パネルの駆動装置においては、図２に示したＶ−Ｉ（Ｌ）特性で示されるように各素子の順方向電圧Ｖｆの変動に伴い発光輝度が大きく変動し、表示品質を著しく悪化させるという問題を招来させる。

そこで、前記したような問題を解消するために、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光するＥＬ素子の順方向電圧Ｖｆをそれぞれモニタするモニタ用素子を用意し、前記各モニタ用素子より得られる順方向電圧Ｖｆに基づいて、前記各色を発光するＥＬ素子に与える駆動電圧を個別に制御するようにした発光表示パネルの駆動装置が特許文献１に開示されている。
特開２００３−１６２２５５号公報

ところで、前記したように経時変化等に対応させて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光するサブピクセルに与える駆動電圧を個別に制御するように構成した場合においては、前記各Ｒ，Ｇ，Ｂを構成するＥＬ素子を個別に発光駆動させるＴＦＴによる駆動回路の正常な動作を阻害させるという問題が発生し得る。

図３は前記した問題点を説明するものであり、図３にはＥＬ素子を発光素子として用いた場合に好適に採用されるコンダクタンスコントロール方式と称される最も基本的な画素構成の例を示している。すなわち、ｎチャンネル型ＴＦＴで構成された制御用トランジスタＴｒ１のゲートは、走査選択線Ａ１を介して図示せぬゲートドライバに接続され、そのソースはデータ線Ｂ１を介して図示せぬデータドライバに接続されている。また、制御用トランジスタＴｒ１のドレインは、ｐチャンネル型ＴＦＴで構成された発光駆動トランジスタＴｒ２のゲートに接続されると共に、電荷保持用コンデンサＣｓの一方の端子に接続されている。

そして、発光駆動トランジスタＴｒ２のソースは前記コンデンサＣｓの他方の端子に接続されると共に、電源供給線Ｐ１に接続されている。また、発光駆動トランジスタのドレインには、発光素子としてのＥＬ素子Ｅ１のアノードが接続されると共に、当該ＥＬ素子Ｅ１のカソードはカソード側電源ラインに接続されている。斯くして前記した構成のサブピクセルは前記したＲ，Ｇ，Ｂを組としてカラー画素を構成し、このカラー画素は表示パネルにおいて縦横方向にマトリクス状に多数配列された構成とされる。

前記した画素構成において、制御用トランジスタＴｒ１のゲートに、走査選択線Ａ１を介してゲートドライバよりオン電圧が供給されると、制御用トランジスタＴｒ１はソースに供給されるデータ線Ｂ１からのデータ電圧に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用トランジスタＴｒ１のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサＣｓが充電され、その電圧が発光駆動トランジスタＴｒ２のゲートに供給される。それ故、発光駆動トランジスタＴｒ２は、そのゲートとソース間電圧に基づいてオン動作され、電源供給線Ｐ１を介してもたらされる駆動電圧、例えばＶＨＲがＥＬ素子Ｅ１に印加され、ＥＬ素子を発光駆動させる。

一方、制御用トランジスタＴｒ１のゲートがオフ電圧になると、当該トランジスタはいわゆるカットオフとなり、制御用トランジスタＴｒ１のドレインは開放状態となるものの、発光駆動トランジスタＴｒ２はコンデンサＣｓに蓄積された電荷によりゲート電圧が保持され、次の走査まで前記した駆動電圧ＶＨＲをＥＬ素子Ｅ１に印加する状態を継続し、これによりＥＬ素子Ｅ１の発光も維持される。

図３に示した画素構成においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応して電源供給線Ｐ１を介して異なった値の駆動電圧（ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢ）がそれぞれ印加される。ここでは一例として図３に付記したように、ＶＨＲは前記Ｒのサブピクセルに対して供給される駆動電圧を示し、これは一例として７．０Ｖ、またＶＨＧは前記Ｇのサブピクセルに対して供給される駆動電圧を示し、これは一例として５．５Ｖ、さらにＶＨＢは前記Ｂのサブピクセルに対して供給される駆動電圧を示し、これは一例として６．０Ｖであるとする。

一方、前記したデータドライバよりデータ線Ｂ１を介して制御用トランジスタＴｒ１のソースに対してソース供給電圧ＶＨｓｏとして前記したＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢと同一レベルの電圧が各Ｒ，Ｇ，Ｂのサブピクセルに対してそれぞれ供給されるように構成されている。したがって、図３に示す構成において前記制御用トランジスタＴｒ１がオンした場合には、発光駆動トランジスタＴｒ２はオフされるように動作する。また、前記発光駆動トランジスタＴｒ２がオン状態となるように制御するには、ソース供給電圧ＶＬｓｏとして図３に付記したとおり例えば−２．０Ｖが印加されるように構成される。

前記した条件において、前記制御用トランジスタＴｒ１を走査選択状態とするには、前記ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢのうちの最も高い電位であるＶＨＲ（＝７．０Ｖ）に対して、さらに前記トランジスタＴｒ１がオン動作することが可能な閾値電圧である２．０Ｖ程度を加算した値であるゲート制御電圧ＶＨｇａ（＝９．０Ｖ）を印加することができるように構成させる必要がある。一方、前記トランジスタＴｒ１を非走査状態にするには、前記ＶＬｓｏよりもさらに低いゲート制御電圧ＶＬｇａ（＝−４．０Ｖ）を印加することができるように構成する必要が生ずる。

ところで、前記したような電位設定に基づいて発光駆動動作を継続することで、その経時変化により各Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する順方向電圧は徐々に増大する。これに伴い前記したＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢが、一例として図３に付記したようにＶＨＲが７．５Ｖ、ＶＨＧが６．０Ｖ、ＶＨＢが８．０Ｖに増大した場合を想定すると、制御用トランジスタＴｒ１のソースに印加されるソース供給電圧ＶＨｓｏの最大値（＝８．０Ｖ）に対して、前記したゲート制御電圧ＶＨｇａ（＝９．０Ｖ）であっては、これを十分にオンさせることが不可能となり、したがって表示パネルにおける画像の表示に不具合が生ずることになる。

前記した不具合が発生しないようにするには、制御用トランジスタＴｒ１に印加されるゲート制御電圧として、前記したＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢの最大到達値に、さらにトランジスタＴｒ１のオン動作が可能となる閾値電圧を加えた電源電圧を最初から用意しておけばよいことになる。しかしながら前記した高い値の電圧を常時生成することは、例えば携帯型の機器を想定した場合においては、バッテリーの浪費に繋がることになり得策ではない。

この発明は、前記したように発光表示用画素に印加される駆動電圧の値を、経時変化およびこれに加えて温度依存性により制御する構成の表示装置に対して好適に採用することができ、前記したような要因により表示パネルにおける画像の表示に不具合が生ずるのを効果的に防止することができるアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置および駆動方法を提供することを課題とするものである。

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、異なる発光色を呈する有機ＥＬ素子を表示用画素としてそれぞれマトリクス状に配列し、前記各有機ＥＬ素子を選択的に発光駆動させるための少なくとも制御用トランジスタおよび発光駆動トランジスタを前記表示用画素毎に備えたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置であって、前記制御用トランジスタのゲートはゲートドライバに接続され、そのソースはデータドライバに接続されると共に、ドレインは前記発光駆動トランジスタのゲートに接続され、さらに前記発光駆動トランジスタのソースは電源供給線に接続され、そのドレインには前記有機ＥＬ素子のアノードが接続されると共に、当該有機ＥＬ素子のカソードはカソード側電源ラインに接続された表示用画素回路がそれぞれ構成され、各色に対応したモニタ用素子と、前記モニタ用素子に定電流を供給する定電流源と、前記定電流源から前記モニタ用素子に定電流を供給した場合に発生する各色の順方向電圧をホールドするサンプリングホールド回路と、前記サンプリングホールド回路にホールドされた各色の順方向電圧に基づいて各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧の値を制御する駆動電圧制御手段と、前記表示用画素に印加される前記各色の駆動電圧のうち、最も高い電圧値を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された最も高い電圧値に基づいて、前記制御用トランジスタに供給されるゲート制御電圧の出力レベルを制御する電圧制御手段とが備えられ、前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧が、各色の前記発光駆動トランジスタのソース側の前記電源供給線にそれぞれ供給されるように構成すると共に、前記データドライバから各画素の制御用トランジスタのソースに対して供給されるデータ書き込み信号が、前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に供給する前記駆動電圧のレベルにそれぞれレベルシフトして供給するように構成され、かつ前記電圧検出手段によって得られる前記各色の駆動電圧のうち、最も高い電圧値に基づいてレベルシフトされたゲート制御電圧を、前記ゲートドライバを介して前記制御用トランジスタのゲートに供給するように構成したことを特徴とする。

また、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方法は、請求項９に記載のとおり、異なる発光色を呈する有機ＥＬ素子を表示用画素としてそれぞれマトリクス状に配列し、前記各有機ＥＬ素子を選択的に発光駆動させるための少なくとも制御用トランジスタおよび発光駆動トランジスタを前記表示用画素毎に備えたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法であって、前記制御用トランジスタのゲートはゲートドライバに接続され、そのソースはデータドライバに接続されると共に、ドレインは前記発光駆動トランジスタのゲートに接続され、さらに前記発光駆動トランジスタのソースは電源供給線に接続され、そのドレインには前記有機ＥＬ素子のアノードが接続されると共に、当該有機ＥＬ素子のカソードはカソード側電源ラインに接続された表示用画素回路がそれぞれ構成され、各色に対応したモニタ用素子に定電流源から定電流を供給した場合に発生する各色の順方向電圧をサンプリングホールド回路にホールドし、前記サンプリングホールド回路にホールドされた各色の順方向電圧に基づいて各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧の値を制御する駆動電圧制御工程と、前記表示用画素に印加される駆動電圧のうち、最も高い電圧値を検出する電圧検出工程と、前記工程において検出された最も高い電圧値に基づいて、前記制御用トランジスタに供給されるゲート制御電圧の出力レベルを制御する電圧制御工程とが実行され、前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧が、各色の前記発光駆動トランジスタのソース側の前記電源供給線にそれぞれ供給されると共に、前記データドライバから各画素の制御用トランジスタのソースに対して供給されるデータ書き込み信号が、前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に供給する前記駆動電圧のレベルにそれぞれレベルシフトして供給され、かつ前記電圧検出手段によって得られる前記各色の駆動電圧のうち、最も高い電圧値に基づいてレベルシフトされたゲート制御電圧が、前記ゲートドライバを介して前記制御用トランジスタのゲートに供給される点に特徴を有する。

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４はその基本構成を示したものであり、符号１はアクティブ駆動型発光表示パネルを示しており、この表示パネル１における表示領域ａにはＲ，Ｇ，Ｂで示したサブピクセルを組とした鎖線で囲まれたカラー表示画素がマトリクス状に配列されている。なお、図４においては紙面の都合により、カラー表示画素はその一部の配列構成のみを示している。

また、前記表示パネル１の一部にはモニタ用素子の配置領域ｂが形成されており、このモニタ用素子の配置領域ｂには、前記表示領域ａの成膜工程と同時に形成されたＲ，Ｇ，Ｂの各色に対応したモニタ用素子としての有機ＥＬ素子ＥＲ，ＥＧ，ＥＢが配置されている。そして、Ｒに対応するモニタ用素子ＥＲに定電流を供給する定電流源ＩＲ、またＧに対応するモニタ用素子ＥＧに定電流を供給する定電流源ＩＧ、さらにＢに対応するモニタ用素子ＥＢに定電流を供給する定電流源ＩＢがそれぞれ備えられている。

これに加えて、前記定電流源ＩＲからモニタ用素子ＥＲに定電流を供給した場合に発生する順方向電圧ＶｆＲが、サンプルホールド回路２Ｒに供給されるように構成され、また、定電流源ＩＧからモニタ用素子ＥＧに定電流を供給した場合に発生する順方向電圧ＶｆＧが、サンプルホールド回路２Ｇに供給されるように構成されている。さらに同様に定電流源ＩＢからモニタ用素子ＥＢに定電流を供給した場合に発生する順方向電圧ＶｆＢが、サンプルホールド回路２Ｂに供給されるように構成されている。

そして、前記各サンプルホールド回路２Ｒ，２Ｇ，２Ｂによってそれぞれホールドされた順方向電圧ＶｆＲ，ＶｆＧ，ＶｆＢは、スイッチングレギュレータとしての各ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに対してそれぞれ制御電圧として供給されるように構成されている。したがって、前記各ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、前記各サンプルホールド回路２Ｒ，２Ｇ，２Ｂによりそれぞれホールドされた順方向電圧ＶｆＲ，ＶｆＧ，ＶｆＢとしての各制御電圧に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂで示した各表示用画素に対して供給する駆動電圧の値を制御する駆動電圧制御手段として機能する。

すなわち、コンバータ３Ｒからは前記ＶｆＲに基づいて駆動電圧ＶＨＲが出力され、これはＲで示す表示用画素に対して駆動電圧として供給される。また、コンバータ３Ｇからは前記ＶｆＧに基づいて駆動電圧ＶＨＧが出力され、これはＧで示す表示用画素に対して駆動電圧として供給され、さらに同様にコンバータ３Ｂからは前記ＶｆＢに基づいて駆動電圧ＶＨＢが出力され、これはＢで示す表示用画素に対して駆動電圧として供給される。そして、前記した駆動電圧制御手段として機能する各ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、図示せぬ例えばバッテリーを一次側電源とする昇圧型のコンバータを構成している。

図４に示した構成によると、各ＤＣ−ＤＣコンバータによる出力電圧の制御動作は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの順方向電圧に対応して各々において独立して実行される。したがって、各Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて、動作温度および経時変化に対応した最適な駆動電圧を各表示用画素（サブピクセル）に供給することが可能となり、良好なカラーバランス（ホワイトバランス）を保つことができる。

図５は、図４における表示領域ａに配列された各サブピクセルおよびこれを発光制御させる各ドライバの構成を示したものである。なお、図５においては紙面の都合により、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルからなる２組のカラー画素の構成のみを示している。そして、これらの各サブピクセルの構成は、すでに図４に基づいて説明したものと同一であり、図５に示す左上のサブピクセルを構成する各素子に同一符号を付けて、その詳細な説明は省略する。

図５に示したように表示パネル１には、データドライバ５からのデータ書き込み信号が供給されるデータ線ＢＲ１，ＢＧ１，ＢＢ１，……が縦方向に配列され、またゲートドライバ６からの走査選択信号（ゲート制御電圧）が供給される走査選択線Ａ１，Ａ２，……が横方向に配列されている。さらに、表示パネル１には、前記データ線に対応して縦方向に電源供給線ＰＲ１，ＰＧ１，ＰＢ１，……がそれぞれ配列されており、これらの各電源供給線には図４に示した各ＤＣ−ＤＣコンバータ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂよりもたらされる各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢがそれぞれ供給されるように構成されている。

図５におけるデータドライバ５には、シフトレジスタおよびデータラッチ回路５ａが備えられ、またデータラッチ回路から出力されるデータ電圧のレベルを所定の値にレベルシフトするレベルシフタ５ｂが備えられている。前記シフトレジスタには、図示せぬ発光制御回路より１つの走査ライン毎にシリアルな画像データおよびシフトクロックが供給されて、前記シフトクロックにより画像データが順次取り込まれる。

そして、前記データラッチ回路に対してラッチ指令信号が供給されることにより、１つの走査ラインに対応する画像データ信号が前記シフトレジスタからデータラッチ回路に移され、データラッチ回路は前記画像データ信号をパラレルデータとしてラッチするように動作する。このようにしてラッチされた画像データは、レベルシフタ５ｂにおいて前記した各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢのレベルにそれぞれレベルシフトされて各画素の制御用トランジスタＴｒ１のソース電極に対してデータ書き込み信号として供給される。

一方、図５におけるゲートドライバ６には、シフトレジスタ６ａおよびレベルシフタ６ｂが備えられている。前記シフトレジスタ６ａには、図示せぬ発光制御回路より水平同期信号に対応した走査シフトクロックが供給される。これにより走査選択線毎に配置された前記シフトレジスタ６ａは順次レジスタ出力を発生するように動作する。そして、レジスタ出力は前記レベルシフタ６ｂにおいて、後述する所定のレベルのゲート制御電圧となるようにレベルシフトされて各走査選択ラインＡ１，Ａ２，……に順次出力される。

したがって、データ書き込み期間の１走査毎に、各走査選択ラインに接続された各表示画素は、ゲートドライバ６より前記したゲート制御電圧の供給を受ける。これに同期して、走査選択ライン毎に配列された各表示画素に対してデータドライバ５におけるレベルシフタ５ｂよりデータ書き込み信号がパラレルに供給され、当該走査選択ラインに対応する各画素における前記した電荷保持用コンデンサＣｓには、前記データ書き込み信号に対応した電荷が書き込まれる。そして、この動作が全走査選択ラインにわたって実行されることにより、表示パネル１上に１フレームに対応する画像が表示される。

ここで、図５に示す構成においては、ゲートドライバ６におけるレベルシフタ６ｂには、後述する電圧制御手段よりゲート制御電圧ＶＨｇａに対応した出力が供給されるように作用する。すなわち、ゲートドライバ６における前記レベルシフタ６ｂは、前記シフトレジスタ６ａからのレジスタ出力を受けて、走査選択ラインに対してゲート制御電圧として前記したＶＨｇａのレベルの電圧を出力するように動作する。

図６〜図９は、前記したゲート制御電圧ＶＨｇａを生成する電圧制御手段の好ましい実施の形態をそれぞれ示すものである。まず、図６は電圧制御手段の第１の構成を示したものであり、この図６に示す構成においては、すでに説明したＲ，Ｇ，Ｂに対応する表示用画素（サブピクセル）に印加される駆動電圧（ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢ）のうち、最も高い電圧値を検出する電圧検出手段１１が備えられている。

図６に示す構成においては前記電圧検出手段１１は、３つのダイオードＤＲ，ＤＧ，ＤＢにより構成されている。すなわち、前記各ダイオードＤＲ，ＤＧ，ＤＢのアノード端子には、前記表示用画素に印加される駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢがそれぞれ供給されるようになされ、各ダイオードのカソード端子は共通接続されている。したがって、共通接続された前記各ダイオードのカソード端子には、前記各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢのうちの最も高い電圧値がもたらされる。その出力は、電圧制御手段として機能するチャージポンプ１２に供給される。

前記チャージポンプ１２には、電圧加算用コンデンサＣ１が接続されており、このコンデンサＣ１に対して所定の電圧値ＶＤＤを有する電圧源１３より、スイッチＳ１，Ｓ２を介して間欠的に充電動作が行われるように構成されている。図６に示す状態はコンデンサＣ１に前記ＶＤＤを充電している状態を示している。前記コンデンサＣ１にＶＤＤが充電された状態で前記スイッチＳ１，Ｓ２が図示とは逆方向に切り換えられることで、ＶＤＤが充電された状態のコンデンサＣ１は、ダイオードＤ１に並列接続される。

これにより、前記した電圧検出手段１１より出力される各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢのうちの最も高い電圧値に対して、前記所定の電圧値ＶＤＤが加算された状態で、コンデンサＣ２の端子にＶＨｇａとして出力される。これは、図５に基づいて説明したとおり、ゲートドライバ６におけるレベルシフタ６ｂに供給され、レベルシフタ６ｂからは各画素における制御用トランジスタＴｒ１のゲートに対してＶＨｇａのレベルを有するゲート制御電圧が供給されるようになされる。

前記電圧源１３より供給される電圧値ＶＤＤは、各画素における制御用トランジスタＴｒ１がオン動作することが可能なゲート・ソース間の閾値電圧以上の値、すなわち２Ｖ程度に設定されている。これにより、各Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する画素に供給される駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢが変化しても、これらの最も高い電圧値に加えて、常に前記電圧値ＶＤＤが加算されたＶＨｇａのレベルを有するゲート制御電圧が制御用トランジスタＴｒ１のゲートに供給される。したがって、経時変化および動作温度にかかわらず、制御用トランジスタＴｒ１は走査のタイミングに対応して正確にオン動作を実行し、画像表示に不具合が発生するのを防止させることができる。

図７は電圧制御手段の第２の構成を示したものであり、この図７に示す構成においても、図６に示した例と同様に３つのダイオードＤＲ，ＤＧ，ＤＢによる電圧検出手段１１が備えられている。そして、電圧検出手段１１からの出力はバッファアンプとして機能するオペアンプ１４に供給される。また、図６に基づいて説明した例と同様の所定の電圧値ＶＤＤを有する電圧源１３からの出力も、バッファアンプとして機能するオペアンプ１５に供給される。

前記各オペアンプ１４，１５の出力端には同一の抵抗値を有する抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が接続されており、したがって、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の共通接続点には前記電圧検出手段１１からの最も高い電圧値と、前記所定の電圧値ＶＤＤとの中間電圧が発生する。これは帰還抵抗Ｒ３，Ｒ４を備えたオペアンプ１６による直流増幅器によって増幅される。前記帰還抵抗Ｒ３，Ｒ４が同一の抵抗値に設定されることにより、オペアンプ１６による直流増幅器の増幅率は２倍となる。したがって、オペアンプ１６の出力端には各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢのうちの最も高い電圧値に対して、前記所定の電圧値ＶＤＤを実質的に加算した出力がＶＨｇａとしてもたらされる。

したがって、前記オペアンプ１６よりもたらされる出力ＶＨｇａを、前記したとおりゲートドライバ６におけるレベルシフタ６ｂにおいて利用することで、同様の作用効果を得ることができる。

図８は電圧制御手段の第３の構成を示したものであり、この図８に示す構成においてはＤＣ−ＤＣコンバータが使用されており、このＤＣ−ＤＣコンバータの出力制御電圧として、図６に示した例と同様に３つのダイオードＤＲ，ＤＧ，ＤＢによる電圧検出手段１１からの出力を使用するように構成されている。

そして、電圧検出手段１１からの出力は抵抗素子Ｒ５，Ｒ６により分圧されてオペアンプによる誤差増幅器２１における一方の入力端（反転入力端）に供給されるように構成されている。また、前記誤差増幅器２１における他方の入力端（非反転入力端）には、基準電圧Ｖｒｅｆが供給されており、したがって、誤差増幅器２１においては電圧検出手段１１からの出力と、基準電圧Ｖｒｅｆとの比較出力（誤差出力）が生成される。

また、誤差増幅器２１による出力は、オペアンプによる誤差増幅器２２における一方の入力端（非反転入力端）に供給されるように構成されている。さらに、誤差増幅器２２における他方の入力端（反転入力端）には、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける出力電圧ＶＨｇａを分圧する抵抗素子Ｒ７，Ｒ８による分圧出力が供給されるように構成されている。したがって、誤差増幅器２２における出力電圧値は前記した電圧検出手段１１からの出力およびＤＣ−ＤＣコンバータにおける出力ＶＨｇａの双方の出力情報を含んだものとなる。

図８に示す構成においては、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータが利用されており、前記誤差増幅器２２における出力は、スイッチング信号生成回路２３に供給されるように構成されている。このスイッチング信号生成回路２３には、基準三角波発振器２４およびＰＷＭ回路２５が備えられている。前記ＰＷＭ回路２５は図示せぬコンパレータが具備されており、このコンパレータに対して前記誤差増幅器２２からの出力および基準三角波発振器２４からの三角波が供給されることで、ＰＷＭ回路２５からはＰＷＭ信号が生成される。

前記ＰＷＭ回路２５からのＰＷＭによるパルス信号はパワーＦＥＴＱ１ゲートに供給され、ＦＥＴＱ１をスイッチング動作するように構成されている。すなわち、前記ＦＥＴＱ１のオン動作によって、バッテリーＢａからの電力エネルギーがインダクタＬ１に蓄積され、一方、ＦＥＴＱ１のオフ動作に伴い、前記インダクタに蓄積された電力エネルギーは、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３に蓄積される。

そして、前記ＦＥＴＱ１のオン・オフ動作の繰り返しにより、昇圧されたＤＣ出力をコンデンサＣ３の端子電圧として得ることができ、これがコンバータからの出力電圧ＶＨｇａとなる。この出力電圧ＶＨｇａは前記したとおり抵抗素子Ｒ７，Ｒ８により分圧されて誤差増幅器２２に帰還され、所定の出力電圧ＶＨｇａを維持するように動作する。

前記したＤＣ−ＤＣコンバータによる構成においても、電圧検出手段１１によって得られる各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢのうちの最も高い電圧値に対して、所定の電圧値、すなわち図６および図７に基づいて説明したＶＤＤを実質的に加算させた状態でＶＨｇａとして出力させることができる。

したがって、前記した構成のＤＣ−ＤＣコンバータよりもたらされる出力ＶＨｇａを、前記したとおりゲートドライバ６におけるレベルシフタ６ｂにおいて利用することで、同様の作用効果を得ることができる。

図９は前記した電圧検出手段１１の他の構成例を示したものであり、この例においてはダイオードに代えてスイッチング素子として機能するアナログスイッチＱＲ，ＱＧ，ＱＢが用いられている。すなわち、各アナログスイッチＱＲ，ＱＧ，ＱＢはＦＥＴにより構成されており、ＱＲ，ＱＧ，ＱＢの各ソースには前記表示用画素に印加される駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢがそれぞれ供給されるようになされ、各ＦＥＴのドレインは共通接続されている。

また、前記各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢは、最大電位検出回路３１に供給されるように構成されており、前記回路３１において検出した最大電位に対応するいずれかのＦＥＴがオン動作されるように構成されている。したがって、共通接続された前記各ＦＥＴのソース端子には、前記各駆動電圧ＶＨＲ，ＶＨＧ，ＶＨＢのうちの最も高い電圧値がもたらされる。

図９に示した電圧検出手段１１による出力は電圧加算回路３２に供給され、ここで、図６および図７に基づいて説明した例と同様に所定の電圧値ＶＤＤを有する電圧源１３からの出力が加算され、出力ＶＨｇａを得るようになされる。前記電圧加算回路３２としては、図６に示したチャージポンプによるもの、もしくは図７に示した３つのオペアンプによる組み合わせ構成を採用することができる。

なお、以上説明した実施の形態においては、表示パネルに配列される発光素子として有機ＥＬ素子を用いた例を示しているが、図２に示したような経時変化および温度依存性を有する他の発光素子を用いた場合においても、同様の作用効果を享受することができる。

有機ＥＬ素子の等価回路図である。有機ＥＬ素子の諸特性を示した静特性図である。有機ＥＬ素子を発光素子として用いた場合の基本的な画素の構成例を示した回路構成図である。この発明を好適に採用することができる駆動電圧制御手段を含むブロック図である。図４に示す表示用画素の構成とそのドライブ回路の構成例を示した回路構成図である。この発明にかかる駆動装置における第１の電圧制御手段を示した回路構成図である。同じく第２の電圧制御手段を示した回路構成図である。同じく第３の電圧制御手段を示した回路構成図である。電圧制御手段において用いられる電圧検出手段の他の例を示した回路構成図である。

符号の説明

１発光表示パネル
２Ｂ〜２Ｒサンプルホールド回路
３Ｂ〜３ＲＤＣ−ＤＣコンバータ
５データドライバ
６走査ドライバ
１１電圧検出手段
１２チャージポンプ
１３電圧源
１４〜１６オペアンプ
２３スイッチング信号生成回路
２４基準三角波発振器
２５ＰＷＭ回路
３１最大電位検出回路
３２電圧加算回路
Ａ１，Ａ２データ線
ＢＢ１〜ＢＲ１走査選択線
Ｃ１電圧加算用コンデンサ
Ｃｓ電荷保持用コンデンサ
ＤＢ〜ＤＲダイオード
Ｅ１発光素子（有機ＥＬ素子）
ＥＢ〜ＥＲモニタ用素子
ＩＢ〜ＩＲ定電流源
ＰＢ１〜ＰＲ１電源供給線
Ｔｒ１制御用トランジスタ
Ｔｒ２発光駆動トランジスタ

Claims

異なる発光色を呈する有機ＥＬ素子を表示用画素としてそれぞれマトリクス状に配列し、前記各有機ＥＬ素子を選択的に発光駆動させるための少なくとも制御用トランジスタおよび発光駆動トランジスタを前記表示用画素毎に備えたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置であって、
前記制御用トランジスタのゲートはゲートドライバに接続され、そのソースはデータドライバに接続されると共に、ドレインは前記発光駆動トランジスタのゲートに接続され、さらに前記発光駆動トランジスタのソースは電源供給線に接続され、そのドレインには前記有機ＥＬ素子のアノードが接続されると共に、当該有機ＥＬ素子のカソードはカソード側電源ラインに接続された表示用画素回路がそれぞれ構成され、
各色に対応したモニタ用素子と、前記モニタ用素子に定電流を供給する定電流源と、前記定電流源から前記モニタ用素子に定電流を供給した場合に発生する各色の順方向電圧をホールドするサンプリングホールド回路と、前記サンプリングホールド回路にホールドされた各色の順方向電圧に基づいて各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧の値を制御する駆動電圧制御手段と、
前記表示用画素に印加される前記各色の駆動電圧のうち、最も高い電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された最も高い電圧値に基づいて、前記制御用トランジスタに供給されるゲート制御電圧の出力レベルを制御する電圧制御手段とが備えられ、
前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧が、各色の前記発光駆動トランジスタのソース側の前記電源供給線にそれぞれ供給されるように構成すると共に、前記データドライバから各画素の制御用トランジスタのソースに対して供給されるデータ書き込み信号が、前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に供給する前記駆動電圧のレベルにそれぞれレベルシフトして供給するように構成され、
かつ前記電圧検出手段によって得られる前記各色の駆動電圧のうち、最も高い電圧値に基づいてレベルシフトされたゲート制御電圧を、前記ゲートドライバを介して前記制御用トランジスタのゲートに供給するように構成したことを特徴とするアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
前記電圧制御手段は、前記電圧検出手段により検出された最も高い電圧値に対して、所定の電圧値を加算するチャージポンプにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
前記電圧制御手段は、前記電圧検出手段により検出された最も高い電圧値と、所定の電圧値とによって中間電圧値を生成すると共に、前記中間電圧値を直流増幅する構成を備えたことを特徴とする請求項１に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
前記電圧制御手段は、前記電圧検出手段により検出された最も高い電圧値を制御電圧として利用し、当該制御電圧に基づいて出力電圧が制御されるＤＣ−ＤＣコンバータにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
前記電圧検出手段には、前記各色の表示用画素に印加される駆動電圧がそれぞれ一端に供給されると共に、他端が共通接続されたダイオードを含み、前記ダイオードの共通接続点において、前記最も高い電圧値を得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４のいずれか１項に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
前記電圧検出手段には、前記各色の表示用画素に印加される駆動電圧がそれぞれ一端に供給されると共に、他端が共通接続されたスイッチング素子を含み、前記各色の表示用画素に印加される駆動電圧のうち、最も高い電圧値に対応する前記スイッチング素子がオンされ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１項に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
前記制御用トランジスタに供給される前記ゲート制御電圧の値は、前記制御用トランジスタのゲート・ソース間電圧がオン動作が可能な閾値以上の値になるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
前記表示用画素には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）をそれぞれ発光する有機ＥＬ素子が含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動装置。
異なる発光色を呈する有機ＥＬ素子を表示用画素としてそれぞれマトリクス状に配列し、前記各有機ＥＬ素子を選択的に発光駆動させるための少なくとも制御用トランジスタおよび発光駆動トランジスタを前記表示用画素毎に備えたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法であって、
前記制御用トランジスタのゲートはゲートドライバに接続され、そのソースはデータドライバに接続されると共に、ドレインは前記発光駆動トランジスタのゲートに接続され、さらに前記発光駆動トランジスタのソースは電源供給線に接続され、そのドレインには前記有機ＥＬ素子のアノードが接続されると共に、当該有機ＥＬ素子のカソードはカソード側電源ラインに接続された表示用画素回路がそれぞれ構成され、
各色に対応したモニタ用素子に定電流源から定電流を供給した場合に発生する各色の順方向電圧をサンプリングホールド回路にホールドし、前記サンプリングホールド回路にホールドされた各色の順方向電圧に基づいて各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧の値を制御する駆動電圧制御工程と、
前記表示用画素に印加される駆動電圧のうち、最も高い電圧値を検出する電圧検出工程と、
前記工程において検出された最も高い電圧値に基づいて、前記制御用トランジスタに供給されるゲート制御電圧の出力レベルを制御する電圧制御工程とが実行され、
前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に対して供給する駆動電圧が、各色の前記発光駆動トランジスタのソース側の前記電源供給線にそれぞれ供給されると共に、前記データドライバから各画素の制御用トランジスタのソースに対して供給されるデータ書き込み信号が、前記駆動電圧制御手段により得られる各色の前記表示用画素に供給する前記駆動電圧のレベルにそれぞれレベルシフトして供給され、
かつ前記電圧検出手段によって得られる前記各色の駆動電圧のうち、最も高い電圧値に基づいてレベルシフトされたゲート制御電圧が、前記ゲートドライバを介して前記制御用トランジスタのゲートに供給されることを特徴とするアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法。
前記電圧制御工程においては、前記電圧検出工程において得られた最も高い電圧値に対して、チャージポンプにより所定の電圧値を加算する動作を実行することで、制御電圧の出力レベルを制御することを特徴とする請求項９に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法。
前記電圧制御工程においては、前記電圧検出工程において得られた最も高い電圧値と、所定の電圧値とによって中間電圧値を生成すると共に、前記中間電圧値を直流増幅することで、制御電圧の出力レベルを制御する動作を実行することを特徴とする請求項９に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法。
前記電圧制御工程においては、前記電圧検出工程において得られた最も高い電圧値を制御電圧として利用し、当該制御電圧に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータによる出力電圧を制御する動作を実行することを特徴とする請求項９に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法。
前記電圧検出工程においては、前記各色の表示用画素に印加される駆動電圧を各ダイオードのそれぞれ一端に供給し、共通接続された前記各ダイオードの他端において、前記最も高い電圧値を得るようにすることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法。
前記電圧検出工程においては、前記各色の表示用画素に印加される駆動電圧を各スイッチング素子のそれぞれ一端に供給し、前記各色の表示用画素に印加される駆動電圧のうち、最も高い電圧値に対応する前記スイッチング素子がオンされることで、共通接続された前記各スイッチング素子の他端において、前記最も高い電圧値を得るようにすることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載されたアクティブマトリクス型発光表示パネルの駆動方法。