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JP2002215095A - 発光ディスプレイの画素駆動回路 - Google Patents

発光ディスプレイの画素駆動回路

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Publication number
JP2002215095A
JP2002215095A JP2001013096A JP2001013096A JP2002215095A JP 2002215095 A JP2002215095 A JP 2002215095A JP 2001013096 A JP2001013096 A JP 2001013096A JP 2001013096 A JP2001013096 A JP 2001013096A JP 2002215095 A JP2002215095 A JP 2002215095A
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JP
Japan
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current
light emitting
source
emitting element
drain
Prior art date
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Application number
JP2001013096A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Okuda
義行 奥田
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
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Priority to US10/050,948 priority patent/US6650060B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 選択された発光素子の電流プログラム時に、
選択されていない発光素子の駆動を停止する無駄な待ち
時間をなくし、全体の動作を簡略化した発光ディスプレ
イの画素駆動回路を提供する。 【解決手段】 電流プログラム時に駆動トランジスタ1
2のドレインもしくはソース側を一旦駆動すべき発光素
子11から切り離し(スイッチ17)、そのドレインも
しくはソース側に模範電流を注入して覚え込ませ、電流
プログラムが終了した段階ですぐにそのドレインもしく
はソースを駆動すべき発光素子側に切替えることでその
画素を駆動モードに設定する。駆動トランジスタ12の
発光素子ドライブ電流を止め、模範電流をドレインもし
くはソース側から注入し、それに見合ったゲート電圧を
自動的に生成する。この電流プログラム動作の間、他の
ラインの駆動は継続したままである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ディスプレイの
画素駆動回路に関し、特に、画素駆動に電流駆動型トラ
ンジスタを使用する有機EL(電界発光)等の発光ディ
スプレイに用いて好適な画素駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】有機ELディスプレイ等の発光ディスプ
レイは、画素毎に配置された素子を駆動するために電流
駆動用トランジスタ(TFT)が必要である。一般的な
駆動方法としては、電流駆動用トランジスタのゲート電
位をビデオ信号に追随して制御することで画像の階調を
制御する。
【0003】ところが、有機EL素子を駆動するトラン
ジスタの特性バラツキが大きく、結果として駆動電流の
画素間バラツキとなって現れ、表示に悪影響を及ぼす。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】駆動トランジスタの特
性バラツキを野放しにした場合、結果として駆動電流の
画素間バラツキとなって現れ、表示画質が低下して、ざ
らざらしたノイズがばらまかれたように見える。
【0005】一方、駆動トランジスタのソース側から模
範電流の注入を行う回路構成とした場合には、ある選択
された画素セルに電流プログラムをしている間、それ以
外の画素セルは駆動トランジスタの電流を止める必要が
生じる。従って、全ての画素セルの電流プログラム動作
が終了するまでの間は、いずれの画素セルも駆動モード
に設定することができないため、全画素セルの電流プロ
グラムが終わるまで待つ必要がある。従って、全画素セ
ルの電流プログラムの動作が終了するまでの間、タイミ
ング上、EL駆動できない無駄な待ち時間となってしま
う。
【0006】また、プログラム電流値を一定にして発光
素子をON/OFFしてパルス密度により階調表現しよ
うとした場合、1フレームをいくつかのサブフレームに
分けて高速制御しなければならなくなる。上記した従来
の方法によれば、無駄時間の設定が必要であるため、そ
の分だけサブフレーム時間が長くなり、画面全体のアド
レッシングスピードの上限が低くなる。従って1フレー
ムのサブフレーム分数が下がり、表現可能な階調数が荒
くなって表示画質が落ちるといった欠点を有することが
わかった。
【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、例えば、電流プログラム時に駆動トランジスタの
ドレイン側を一旦駆動すべき発光素子から切り離し、そ
のドレイン側に模範電流を注入して覚え込ませ、電流プ
ログラムが終了した段階ですぐにそのドレインを駆動す
べき発光素子側に切替えることでその画素セルを駆動モ
ードに設定可能とし、このことにより、無駄な待ち時間
をなくし、全体の動作を簡略化した発光ディスプレイの
画素駆動回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために請求項1に記載の発明は、発光素子と、発光素子
を駆動する駆動トランジスタから成る発光ディスプレイ
の画素駆動回路であって、前記駆動トランジスタのドレ
インもしくはソースを駆動すべき発光素子から切り離し
た状態でそのドレインもしくはソースに模範電流を注入
して覚え込ませる電流プログラム手段と、前記電流プロ
グラム手段による模範電流の覚え込みが終了したときに
前記駆動トランジスタのドレインもしくはソースを駆動
すべき発光素子側に切替え、その発光素子を駆動する発
光素子駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
【0009】上記構成により、模範電流プログラム動作
によってそれを電流値として画素セルに覚え込ませるこ
とで、駆動トランジスタの特性バラツキにかかわらず駆
動電流を意図通りに制御することができ、TFTプロセ
ス特有のトランジスタ特性のバラツキによる画素セル間
の駆動電流バラツキが防げるため表示品質の改善がはか
れる。また、ある選択されたラインの画素セルに電流プ
ログラムをしている間に他の選択されていないラインの
画素セルを駆動モードに設定でき、従って、無駄な待ち
時間をなくし、全体の動作を簡略化した発光ディスプレ
イの画素駆動回路を提供することができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発光ディスプレイの画素駆動回路において、前記電流
プログラム手段は、前記駆動トランジスタのドレインも
しくはソースに模範電流を注入する模範電流源と、前記
発光素子と前記駆動トランジスタのドレインもしくはソ
ース間に介挿された第1のスイッチング手段と、前記第
1のスイッチング手段を介し、前記発光素子を回路から
切り離した状態で前記駆動トランジスタのドレインもし
くはソースに前記模範電流源から模範電流を注入する手
段と、前記模範電流の注入に応じて生成されるゲート電
圧が蓄積される電圧蓄積手段と、を備えたことを特徴と
する。
【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載の発光ディスプレイの画素駆動回路において、
前記発光素子駆動手段は、前記模範電流源と前記駆動ト
ランジスタのドレインもしくはソース間、前記模範電流
源と前記駆動トランジスタのゲート間のそれぞれに介挿
された第2、第3のスイッチング手段と、前記第2のス
イッチング手段を介して前記電流駆動トランジスタのド
レインもしくはソースから前記模範電流源を切り離し、
前記電圧蓄積手段に蓄積されたゲート電圧により前記発
光素子に電流を供給する電流供給手段と、前記第3のス
イッチ手段を介して前記電圧蓄積手段によるゲート電圧
の供給を前記電流プログラム手段による動作が有効にな
るまで保持する手段と、を備えたことを特徴とする。
【0012】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
の発光ディスプレイの画素駆動回路において、前記電流
プログラム手段は、前記駆動トランジスタのソースもし
くはドレインラインの電位を前記発光素子が動作不能な
状態に設定して前記模範電流源を前記駆動トランジスタ
のドレインもしくはソースに接続する接続手段と、前記
接続手段を介し、前記発光素子を回路から切り離した状
態で前記駆動トランジスタのドレインもしくはソースに
前記模範電流源から模範電流を注入する手段と、前記模
範電流の注入に応じて生成されるゲート電圧が蓄積され
る電圧蓄積手段と、を備えたことを特徴とする。
【0013】請求項5に記載の発明は、請求項1または
4に記載の発光ディスプレイの画素駆動回路において、
前記発光素子駆動手段は、前記模範電流源と前記駆動ト
ランジスタのドレインもしくはソース間、前記模範電流
源と前記駆動トランジスタのゲート間のそれぞれに介挿
された第2、第3のスイッチング手段と、前記第2のス
イッチング手段を介して前記駆動トランジスタのドレイ
ンもしくはソースから前記模範電流源を切り離し、前記
ソースもしくはドレインラインの電位を前記発光素子が
動作可能な状態に設定することにより、前記電圧蓄積手
段に蓄積されたゲート電圧により前記発光素子に電流を
供給する電流供給手段と、前記第3のスイッチ手段を介
して前記電圧蓄積手段によるゲート電圧の供給を前記電
流プログラム手段による動作が有効になるまで保持する
手段と、を備えたことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明における発光ディ
スプレイの画素駆動回路の一実施形態を示す概略構成図
である。図1において、11は有機EL素子(EL
1)、12は、駆動トランジスタ(TR1)、13はキ
ャパシタ(C1)、14は模範電流源(IS1)であ
る。駆動トランジスタ12として、ここでは、Pチャン
ネルの電流駆動型TFTを用いるものとし、ドレインD
側にスイッチ(S3)17を介して有機EL素子1が接
続されている。また、ゲートGとソースライン18の間
には、ゲート電圧保持用のキャパシタ13が接続され、
更に、模範電流源14とゲートG間にスイッチ(S1)
5が、模範電流源14とドレインD間にスイッチ(S
2)16が接続されている。ここでは、模範電流源14
を外部に備え、模範電流プログラムモードとEL駆動モ
ードとをスイッチ15〜17を介して切替えることによ
り後述する動作が実行される。
【0015】電流プログラムモードから説明する。ま
ず、スイッチ17を“OFF”状態に設定することによ
り、有機EL素子11を回路から切り離した状態で模範
電流源14による電流I1を駆動トランジスタ12のド
レインに注入する。他のスイッチ15、16はともに
“ON”状態に設定されている。このことにより、模範
電流I1は、駆動トランジスタ12のドレイン以外に流
れる経路がないため、駆動トランジスタ12は、ドレイ
ン電流として模範電流I1を流すようにゲート電圧を発
生させるしかない。このように、駆動トランジスタ12
は、模範電流I1を流すのに対応したゲート電圧によっ
て、あたかも模範電流源14が駆動トランジスタ12の
負荷であるかのように模範電流源14に模範電流I1を
流そうとする。そして、そのゲート電圧は、同時にキャ
パシタ13にチャージされる。
【0016】次に、有機EL動作モードについて説明す
る。まず、スイッチ16を“OFF”状態に設定して模
範電流源14を切り離し、スイッチ17を閉じて駆動ト
ランジスタ11に接続すると、駆動トランジスタ11
は、キャパシタ13にチャージされたゲート電圧によ
り、ドレイン電流として模範電流I1を流し続けようと
し、有機EL素子11に模範電流を流し込む。同時に、
スイッチ15を“OFF”することによってキャパシタ
13にチャージされているゲート電圧は閉じ込められ、
次の電流プログラムモード時まで保持される。
【0017】図2は、図1に示すスイッチ15〜17を
実際のトランジスタで構成したときの実施形態を示す回
路図である。図中、図1と同一番号が付された回路素子
は図1に示すそれと同じである。なお、図1に示すスイ
ッチ15は、スイッチングトランジスタ(TR2)25
に、スイッチ16は、スイッチングトランジスタ(TR
3)26に、スイッチ17はスイッチングトランジスタ
(TR4)27に相当し、ここでは、いずれもNチャン
ネルトランジスタで構成されるものとする。
【0018】動作は図1に示す実施形態と同様であるた
め重複を避ける意味で説明を省略するが、以下に動作モ
ード(電流プログラムモード/有機EL駆動モード)毎
のトランジスタ25〜27の状態遷移を<表1>として
示す。
【0019】
【表1】トランジスタの状態遷移
【0020】図3は本発明における発光ディスプレイの
画素駆動回路の他の実施形態を示す概略構成図である。
図3において、31は有機EL素子(EL1)、32
は、駆動トランジスタ(TR1)、33はキャパシタ
(C1)、34は模範電流源(IS1)である。駆動ト
ランジスタ12として、ここでは、Pチャンネルの電流
駆動型TFTを用いるものとし、ドレインD側に有機E
L素子1が接続されている。また、ゲートGとソースラ
イン38の間には、ゲート電圧保持用のキャパシタ33
が接続され、更に、模範電流源34とゲートG間にスイ
ッチ(S1)35が、模範電流源34とドレインD間に
スイッチ(S2)36が接続されている。なお、ソース
ライン38は、バイアス電源39によりバイアスされて
いるものとする。ここでも、模範電流源34を外部に備
え、模範電流プログラムモードとEL駆動モードとを、
ソースライン38の電位、およびスイッチ35、36を
介して切替えることにより後述する動作が実行される。
【0021】まず、電流プログラムモードから説明す
る。ソースライン38の電位をGNDレベル付近の“L
OW”状態に設定して模範電流源34による電流IS1
を駆動トランジスタ32のドレインに接続すれば、有機
EL素子31は、両端電位差が“ON”レベルより低く
なるため電流が流れず、模範電流I1は、駆動トランジ
スタ32のドレインのみに流れ、駆動トランジスタ32
は、ドレイン電流として模範電流I1を流すようなゲー
ト電圧を発生させる。従って、駆動トランジスタ32
は、そのゲート電圧によって、あたかも模範電流源34
が駆動トランジスタ32の負荷であるかのように、模範
電流源34に模範電流I1を流そうとする。そのゲート
電圧は、キャパシタ33にチャージされる。
【0022】次に、有機EL動作モードについて説明す
る。ここでは、まず、スイッチ36を“OFF”して模
範電流源34を切り離し、ソースライン38の電位を有
機EL素子31の“ON”レベルより高い“HIGH”
状態に設定すると、駆動トランジスタ32は、キャパシ
タ33にチャージされたゲート電圧により、ドレイン電
流として模範電流I1を流し続けようとし、有機EL素
子31に模範電流I1を流し込む。同時にスイッチ35
を“OFF”することによってキャパシタ33にチャー
ジされているゲート電圧は閉じ込められ、次の電流プロ
グラムモード時まで保持される。なお、電流プログラム
モード時、ソース電位をマイナスレベルまで下げたとき
に、有機EL素子31に逆バイアスがかかり、このこと
により有機EL素子31をリフレッシュすることもでき
る。
【0023】図4は、図3に示すスイッチ35、36を
実際のトランジスタで構成したときの実施形態を示す回
路図である。図中、図3と同一番号が付された回路素子
は図1に示すそれと同じである。なお、図1に示すスイ
ッチ35は、スイッチングトランジスタ(TR2)45
に、スイッチ36は、スイッチングトランジスタ(TR
3)46に相当し、ここでは、いずれもNチャンネルト
ランジスタで構成されるものとする。
【0024】動作は図3に示す実施形態と同様であるた
め重複を避ける意味で説明を省略するが、以下に動作モ
ード(電流プログラムモード/有機EL駆動モード)毎
のトランジスタ45、46ならびにソースライン電位の
状態遷移を<表2>として示す。
【0025】
【表2】トランジスタおよびソースライン電位の状態遷
【0026】図5、図7は本発明における発光ディスプ
レイの画素駆動回路の更に他の実施形態を示す概略構成
図であり、図6、図8は、それぞれ、図5、図7に示す
スイッチ55(75)、56(76)、57を実際のト
ランジスタで構成したときの実施形態を示す回路図であ
る。図5(7)中、図5(7)と同一番号が付された回
路素子は、図5(7)に示すそれと同じである。図1
(2)、図3(4)に示す実施形態との差異は、スイッ
チ55(75)、56(76)、57の接続に形態にあ
り、その他の接続構成ならびに動作は、それぞれ図1
(2)、図3(4)に示す実施形態に準ずる。重複を避
ける意味でここでの説明は省略する。
【0027】上記いずれの実施形態においても、駆動ト
ランジスタのドレインもしくはソースを駆動すべき発光
素子から切り離した状態でそのドレインもしくはソース
に模範電流を注入して覚え込ませる電流プログラム手段
と、電流プログラム手段による模範電流の覚え込みが終
了したときに駆動トランジスタのドレインもしくはソー
スを駆動すべき発光素子側に切替え、その発光素子を駆
動する発光素子駆動手段とを備えた本発明における発光
ディスプレイの画素駆動回路の範囲を逸脱するものでは
ない。
【0028】以上説明のように本発明は、ある選択され
たラインの画素セルに電流プログラムをしている間に他
の選択されていないラインの画素セルを駆動モードに設
定でき、同じフレーム周波数で比較した場合、発光素子
の駆動時間が長くなり、その分、同じ視感上の輝度を実
現するための発光素子の実発光輝度を下げることができ
るようになる。これにより、発光素子の寿命も改善さ
れ、また、駆動トランジスタの電流も減らせるため、駆
動トランジスタの負担も軽くなり、サイズを小さくする
ことができる。
【0029】また、プログラム電流値を一定にして発光
素子をON/OFFしてパルス密度により階調表現しよ
うとした場合、1フレームをいくつかのサブフレームに
分けて高速制御しなければならなくなるが、上記したよ
うに無駄時間の設定が不要となるため、表現可能な階調
数が荒くなって表示画質が落ちるといった不都合を解消
することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明のように本発明は、電流プログ
ラム時に駆動トランジスタのドレイン側を一旦駆動すべ
き発光素子から切り離し、そのドレインもしくはソース
側に模範電流を注入して覚え込ませ、電流プログラムが
終了した段階ですぐにそのドレインもしくはソースを駆
動すべき発光素子側に切替えることでその画素セルを駆
動モードに設定可能とするものであり、このことによ
り、模範電流プログラム動作によってそれを電流値とし
て画素セルに覚え込ませることで、駆動トランジスタの
特性バラツキにかかわらず駆動電流を意図通りに制御す
ることができ、TFTプロセス特有のトランジスタ特性
のバラツキによる画素セル間の駆動電流バラツキが防げ
るため表示品質の改善がはかれる。
【0031】また、ある選択されたラインの画素セルに
電流プログラムをしている間に他の選択されていないラ
インの画素セルを駆動モードに設定でき、従って、無駄
な待ち時間をなくし、全体の動作を簡略化した発光ディ
スプレイの画素駆動回路を提供することができる。な
お、電流プログラムモード時、ソース電位をマイナスレ
ベルまで下げることにより、発光素子に自動的に逆バイ
アスがかかり、発光素子をリフレッシュできるといった
派生的効果も合わせ持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における発光ディスプレイの画素駆動回
路の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】図1に示す実施形態のスイッチをトランジスタ
に置換したときの回路構成を示す図である。
【図3】本発明における発光ディスプレイの画素駆動回
路の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図4】図3に示す実施形態のスイッチをトランジスタ
に置換したときの回路構成を示す図である。
【図5】本発明における発光ディスプレイの画素駆動回
路の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図6】図5に示す実施形態のスイッチをトランジスタ
に置換したときの回路構成を示す図である。
【図7】本発明における発光ディスプレイの画素駆動回
路の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図8】図7に示す実施形態のスイッチをトランジスタ
に置換したときの回路構成を示す図である。
【符号の説明】
11、31…有機EL素子、12、32…駆動トランジ
スタ、13、33…キャパシタ、14、34、65、7
4…模範電流源、15(16、17)、35、3655
(56、57)、75、76…スイッチ、18、38…
ソースライン、25(26、27)、45、46…スイ
ッチングトランジスタ、39…バイアス電源

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子と、発光素子を駆動する駆動ト
    ランジスタから成る発光ディスプレイの画素駆動回路で
    あって、 前記駆動トランジスタのドレインもしくはソースを駆動
    すべき発光素子から切り離した状態でそのドレインもし
    くはソースに模範電流を注入して覚え込ませる電流プロ
    グラム手段と、 前記電流プログラム手段による模範電流の覚え込みが終
    了したときに前記駆動トランジスタのドレインもしくは
    ソースを駆動すべき発光素子側に切替え、その発光素子
    を駆動する発光素子駆動手段と、を備えたことを特徴と
    する発光ディスプレイの画素駆動回路。
  2. 【請求項2】 前記電流プログラム手段は、前記駆動ト
    ランジスタのドレインもしくはソースに模範電流を注入
    する模範電流源と、 前記発光素子と前記駆動トランジスタのドレインもしく
    はソース間に介挿された第1のスイッチング手段と、 前記第1のスイッチング手段を介し、前記発光素子を回
    路から切り離した状態で前記駆動トランジスタのドレイ
    ンもしくはソースに前記模範電流源から模範電流を注入
    する手段と、 前記模範電流の注入に応じて生成されるゲート電圧が蓄
    積される電圧蓄積手段と、を備えたことを特徴とする請
    求項1に記載の発光ディスプレイの画素駆動回路。
  3. 【請求項3】 前記発光素子駆動手段は、 前記模範電流源と前記駆動トランジスタのドレインもし
    くはソース間、前記模範電流源と前記駆動トランジスタ
    のゲート間のそれぞれに介挿された第2、第3のスイッ
    チング手段と、 前記第2のスイッチング手段を介して前記電流駆動トラ
    ンジスタのドレインもしくはソースから前記模範電流源
    を切り離し、前記電圧蓄積手段に蓄積されたゲート電圧
    により前記発光素子に電流を供給する電流供給手段と、 前記第3のスイッチ手段を介して前記電圧蓄積手段によ
    るゲート電圧の供給を前記電流プログラム手段による動
    作が有効になるまで保持する手段と、を備えたことを特
    徴とする請求項1または2に記載の発光ディスプレイの
    画素駆動回路。
  4. 【請求項4】 前記電流プログラム手段は、 前記駆動トランジスタのソースもしくはドレインライン
    の電位を前記発光素子が動作不能な状態に設定して前記
    模範電流源を前記駆動トランジスタのドレインもしくは
    ソースに接続する接続手段と、 前記接続手段を介し、前記発光素子を回路から切り離し
    た状態で前記駆動トランジスタのドレインもしくはソー
    スに前記模範電流源から模範電流を注入する手段と、 前記模範電流の注入に応じて生成されるゲート電圧が蓄
    積される電圧蓄積手段と、を備えたことを特徴とする請
    求項1に記載の発光ディスプレイの画素駆動回路。
  5. 【請求項5】 前記発光素子駆動手段は、 前記模範電流源と前記駆動トランジスタのドレインもし
    くはソース間、前記模範電流源と前記駆動トランジスタ
    のゲート間のそれぞれに介挿された第2、第3のスイッ
    チング手段と、 前記第2のスイッチング手段を介して前記駆動トランジ
    スタのドレインもしくはソースから前記模範電流源を切
    り離し、前記ソースもしくはドレインラインの電位を前
    記発光素子が動作可能な状態に設定することにより、前
    記電圧蓄積手段に蓄積されたゲート電圧により前記発光
    素子に電流を供給する電流供給手段と、 前記第3のスイッチ手段を介して前記電圧蓄積手段によ
    るゲート電圧の供給を前記電流プログラム手段による動
    作が有効になるまで保持する手段と、を備えたことを特
    徴とする請求項1または4に記載の発光ディスプレイの
    画素駆動回路。
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