予備充電装置およびこれを含むディスプレイ
【課題】 ＥＬ素子に接続された配線のインピーダンスや寄生静電容量に起因する輝度ムラを解消する。
【解決手段】 パッシブマトリクス型ディスプレイにおける駆動対象のＥＬ素子がもつ寄生静電容量を予備充電する予備充電装置であって、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子が接続されたデータ線に接続される予備充電用電源回路と、走査ドライバの接地ラインに設置され、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を前記接地ラインにおいて検出する電流検出手段と、を備え、前記予備充電用電源回路は、前記電流検出手段で検出された電流が所定の値まで増加した時点で、前記ＥＬ素子に対する供給電流の増加を抑制する充電抑制手段とを含むことを特徴とする予備充電装置とこれを含むディスプレイ１０を提供する。
【解決手段】 パッシブマトリクス型ディスプレイにおける駆動対象のＥＬ素子がもつ寄生静電容量を予備充電する予備充電装置であって、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子が接続されたデータ線に接続される予備充電用電源回路と、走査ドライバの接地ラインに設置され、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を前記接地ラインにおいて検出する電流検出手段と、を備え、前記予備充電用電源回路は、前記電流検出手段で検出された電流が所定の値まで増加した時点で、前記ＥＬ素子に対する供給電流の増加を抑制する充電抑制手段とを含むことを特徴とする予備充電装置とこれを含むディスプレイ１０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブマトリクス駆動方式を採用する電流駆動型のフラットパネルディスプレイ装置(以下、「ＦＰＤ」とよぶ)を構成する素子を予備充電する装置と該装置を含むディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＦＰＤとよばれる高画質で薄型の画像ディスプレイが注目されてきている。そのＦＰＤの代表的なものとしては、例えば、非発光型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の表示パネルや、自発光型の有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence：以下、「有機ＥＬ」とよぶ)ディスプレイの表示パネルなどが挙げられる。
【０００３】
図５に、この有機ＥＬディスプレイの表示パネル１００の典型的な全体構造を概念的に示す。この表示パネル１００は、透明基板（ガラス基板）１０１と、該透明基板１０１上に設けられたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）透明電極等からなる陽極１０２と、背面電極である陰極１０３と、陽極１０２と陰極１０３との間に挟み込まれた有機ＥＬ素子１０４とを備えている。
この表示パネル１００において、有機ＥＬ素子１０４に電流（電荷）が流れると、すなわち陽極１０２から正孔（ホール）、陰極１０３から有機ＥＬ素子１０４へと電流（電荷）がそれぞれ注入されると、これらが有機ＥＬ素子１０４内の発光層（後述）で再結合して有機分子を励起する。そして、その励起状態から基底状態へ戻る際に放出されるエネルギーにより有機ＥＬ素子１０４が発光する。発光した光は、矢印で示すように、上記透明基板１０１を通って図における下方向へと放出される。
【０００４】
図６は、上記有機ＥＬ素子１０４の構造を例示している。ここで、有機ＥＬ素子には発光層のみからなる単層型と発光層以外の層も有する多層型とがあり、図６は後者（５層型）の有機ＥＬ素子を例示している。
図６に示すように、この有機ＥＬ素子１０４は、上記陽極１０２との接合性を良くしてホールの注入効率を高めるためのホール注入層１０４ａと、ホール注入層１０４ａから注入されたホールの輸送性を高めるためのホール輸送層１０４ｂと、上記陰極１０３との接合性を良くして電子の注入効率を高めるための電子注入層１０４ｅと、電子注入層１０４ｅから注入された電子の輸送性を高めるための電子輸送層１０４ｄと、ホール輸送層１０４ｂと電子輸送層１０４ｄとの間に挟まれた有機物の蛍光体である発光層１０４ｃとを備えている。そして、上述したように、この発光層１０４ｃにおいてホールと電子とが再結合することにより発光する。
【０００５】
次に、上記有機ＥＬ素子の特徴を以下に示す。
（１）その発光輝度が電流にほぼ比例する。
（２）ダイオードのような整流性を有している。
（３）図７に示すような電流−電圧特性を示し、順方向に閾値電圧（Ｖth）以上の電圧を印加すると電流が流れる。
（４）大きな寄生静電容量を有している。
なお、有機ＥＬ素子は、発光ダイオードに類似した電流−電圧特性を有することから、有機発光ダイオードとも呼ばれる。
【０００６】
上記有機ＥＬディスプレイは、用途や製造コストに応じて、アクティブマトリックス型またはパッシブマトリクス型の２つの駆動方式を適用することができる。ここで、アクティブマトリクス型の駆動方式では、例えばＥＬ素子を駆動するためのトランジスタ（ＴＦＴ）を備え、このトランジスタによりスイッチングを行ってＥＬ素子を発光させている。一方、パッシブマトリクス型の駆動方式では、カラム（列）およびロウ（行）の２つの格子状に配置された２つの配線と、この２つの配線にそれぞれ接続された各ドライバとを備えており、この各ドライバによりカラム（列）およびロウ（行）の交点に位置するＥＬ素子を順次に選択して発光させている。
【０００７】
図４は、パッシブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイの原理的な構成を表した回路図である。この有機ＥＬディスプレイの表示パネル１００には、カラム(列)を構成する複数本のデータ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・と、ロウ(行)を構成する複数本の走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・とが格子状に配線され、各データ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・と各走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・の交点位置に有機ＥＬ素子（ダイオード記号で表記）１０４が配置されている。
なお、データ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・および走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・は、図５に示す各陽極１０２および各陰極１０３にそれぞれ対応している。また、参照番号１０５は、有機ＥＬ素子１０４が有する前記寄生静電容量を示している。ここで、有機ＥＬ素子１０４を構成している有機薄膜は、導電性を有しているがその導電率は非常に低く、誘電材料としての性質も有している。有機ＥＬ素子１０４は、このような有機材料を電極で挟むことにより作成されているため、（駆動素子に対応する）発光ダイオードと、寄生静電容量に対応するコンデンサとが並列接続された等価回路によって表現される。従って、通常、有機ＥＬ素子１０４では、発光ダイオードを流れる電流と寄生静電容量を流れる電流とをそれぞれ分離して測定することができない。
【０００８】
表示パネル１００のカラム側端部には、各データ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・に接続されたカラムドライバ２００が設けられ、また、該表示パネル１００のロウ側端部には、走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・に接続されたロウドライバ３００が設けられている。カラムドライバ２００は、各データ線１０２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を、駆動電流源２０１ｉと予備充電用電源（Ｖth）２０３と接地点とのいずれかに接続する切替スイッチ２０２ｉを有している。また、ロウドライバ３００は、各走査線１０３ｊ（j＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を正電源３０１と接地点のいずれかに接続する切替スイッチ３０２ｊを有している。
【０００９】
このパッシブマトリクス型有機ＥＬディスプレイでは、所謂「線順次走査」によって画像を表示する。すなわち、ロウドライバ３００に設けられた切替スイッチ３０２ｍ（ｍ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）によって１つの走査線１０３ｍだけを接地し、他の各走査線１０３ｋを切替スイッチ３０２ｋによって正電源３０１に接続する。次に、カラムドライバ２００に設けられた切替スイッチ２０２ｎ（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）によって、データ線１０２ｍ（ｍ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を定電圧源２０３にそれぞれ接続し、データ線１０２ｍに接続されている各ＥＬ素子の寄生静電容量１０５に予備充電（電圧プリチャージともいう）を行う。なお、この定電圧源２０３の電圧は、ＥＬ素子を発光させない適当な電圧、例えばＥＬ素子の闘値電圧（Ｖth）に設定されている。
上記の予備充電を行った後に、カラムドライバ２００は、切替スイッチ２０２ｎによってデータ線１０２ｎを駆動電流源２０１ｎと接続し、走査線１０３ｍ上にあるＥＬ素子１０４に画像データに応じた電流を供給する。このとき、上記他の走査線１０３ｋ上にあるＥＬ素子１０４には、逆バイアス電圧が印加されるために電流が流れない。そして、走査線１０３ｊを順次変えながら上記の動作を実行していくことにより、全画面の画像が表示されることになる。
【００１０】
次に、上記の予備充電（または電圧プリチャージ）について簡単に説明する。一般に、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などのＥＬ素子は、その素子の閾値電圧（Ｖth）より大きい電圧が印加されなければ発光しない。それ故に、予備充電を行わない場合には、その素子の寄生静電容量成分への充電が完了するまでの時間(すなわち、ＥＬ素子にかかる電圧が閾値電圧（Ｖth）以上になるまでの時間)だけ、発光の開始が遅れることになる。従って、予備充電を行わない場合には、ディスプレイの明るさの低下や画像表示性能(階調性)の劣化などの問題が起こりうる。
【００１１】
上記の予備充電（または電圧プリチャージ）に関する先行技術文献としては、例えば、以下の特許文献１および２が挙げられる。ここで、特許文献１には、定電圧源を用いて各ＥＬ素子に対して予備充電を行うことが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１４３４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ディスプレイに用いられる各ＥＬ素子は、ＥＬ素子の通電路を形成する配線のインピーダンスや寄生静電容量やＥＬ素子の製造公差によるＥＬ素子の特性差などにより、一般に特性が異なる。このことは、各ＥＬ素子の発光開始電圧がそれぞれ異なり、各ＥＬ素子の予備充電に必要な電圧がそれぞれ異なることを意味する。そのため、上記の特許文献１に記載された定電圧源を用いて予備充電を行うと、画像に縞模様の輝度ムラが生じることがある。また、有機ＥＬ素子１０４では、発光ダイオードを流れる電流と寄生静電容量を流れる電流とをそれぞれ分離して測定することができないため、寄生静電容量の充電が完了したことを検出することが困難である。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、ＥＬ素子の特性のばらつきや該ＥＬ素子の通電路のインピーダンスの影響を受けることなく、最適な予備充電を実現することができる予備充電装置および該装置を含むディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
具体的には、本発明は、
パッシブマトリクス型ディスプレイの発光対象対象ＥＬ素子がもつ寄生静電容量を予備充電する予備充電装置であって、
予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子が接続されたデータ線に接続される予備充電用電源回路と、
走査ドライバの接地ラインに設置され、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を前記接地ラインにおいて検出する電流検出手段と、を備え、
前記予備充電用電源回路は、前記電流検出手段で検出された電流が所定の値まで増加した時点で、前記ＥＬ素子に対する供給電流の増加を抑制する充電抑制手段と
を含むことを特徴とする予備充電装置を提供する。
【００１５】
ここで、前記予備充電用電源回路は、電流源として機能するように構成され、予備充電時において前記発光対象ＥＬ素子の必要駆動電流よりも大きな電流を前記前記発光対象ＥＬ素子に流し得るように構成されている態様であることが好ましい。これにより、ＥＬ素子の寄生静電容量への予備充電に要する時間を短くすることができる。
また、予備充電装置の電流検出手段は磁気検出センサである態様や、前記電流検出手段は、前記接地ラインに挿入された抵抗器を備え、該抵抗器によって前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を対応する電圧に変換するように構成されている態様であってもよい。
さらに、本発明は、上記のいずれかに記載の予備充電装置を含むパッシブマトリクス型ディスプレイを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、予備充電時に発光対象ＥＬ素子の通過電流を走査ドライバの接地ラインにおいて検出し、その検出した電流の値の変化に基づいて上記発光対象ＥＬ素子の予備充電を完了する。そのため、ＥＬ素子の通電路を形成する配線のインピーダンスや寄生静電容量やＥＬ素子の製造公差によるＥＬ素子の特性差などの影響を受けることなく発光対象ＥＬ素子に対して最適な予備充電（または電圧プリチャージ）を行うことができる。従って、ＥＬ素子への予備充電が不十分であることによるディスプレイの輝度ムラの発生を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る予備充電装置を備えたパッシブマトリクス型駆動方式のディスプレイ１０を示す回路図である。このディスプレイ１０は、ダイオード記号で表記した複数の有機ＥＬ素子１２を有する表示パネル２１を備えている。表示パネル２１は、カラム(列)を構成する複数本のデータ線２４ａ，２４ｂ，・・・と、ロウ(行)を構成する複数本の走査線２５ａ，２５ｂ，・・・とが格子状に配線されており、各データ線２４ａ，２４ｂ，・・・と各走査線２５ａ，２５ｂ，・・・との交点位置にＥＬ素子１２がそれぞれ配置されている。
なお、データ線２４ａ，２４ｂ，・・・および走査線２５ａ，２５ｂ，・・・は、図５に示す各陽極１０２および各陰極１０３にそれぞれ対応するものである。また、参照番号１３は、ＥＬ素子１２が有する寄生静電容量を示している。
【００１８】
表示パネル２１のカラム側端部には、各データ線２４ａ，２４ｂ，・・・にそれぞれ接続された切替スイッチ１１ｉ（ｉ＝ａ,ｂ,ｃ・・・）が設けられている。また、表示パネル２１のロウ側端部には、走査線２５ａ，２５ｂ，・・・にそれぞれ接続された切替スイッチ１４ｊ（ｊ＝ａ,ｂ,ｃ・・・）が設けられている。
ここで、切替スイッチ１１ｉは、各データ線２４ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を、駆動電流源５ｉ、予備電流供給ライン８、または、接地点に選択的に接続するためのものである。また、切替スイッチ１４ｊは、各走査線２５ｊ（j＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を正電源４（Ｖｃｃ'）または共通の接地ライン１５に選択的に接続するためのものである。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る予備充電装置は、図１に示す予備充電用電源回路２６と、上記の接地ライン１５から接地点に流れ込む電流を対応する電圧として検知する電流検出器２とを備えている。予備充電用電源回路２６は、電流検出器２の出力を抵抗３ａと抵抗３ｂとにより決定される所定の増幅度で増幅する増幅器（オペアンプ）１ａと、マイナス側の入力が抵抗３ｃを介して定電圧源７（Ｖｃｃ）に接続され、プラス側の入力が前記増幅器１ａの出力に接続された増幅器（オペアンプ）１ｂと、ゲートが増幅器１ｂの出力に接続されたＭＯＳトランジスタ６とを備えている。このトランジスタ６は、そのドレインが前記抵抗３ｃに接続され、そのソースが予備充電電流供給ライン８に接続されている。なお、定電圧源の電圧Ｖｃｃは、前記正電源４の電圧Ｖｃｃ’よりも高くなるように決定されている。
【００２０】
前記の電流検出器２としては、例えば、磁気検出センサの一種であるホール素子や、接地ライン１５に挿入された抵抗器を使用することができる。
【００２１】
次に、本発明に係る予備充電装置による予備充電動作を説明する。図１に示す初期状態では、図１の定電圧源４（Ｖｃｃ’）により各ＥＬ素子の寄生静電容量１３の電位は−Ｖｃｃ’である。この状態において、例えば、スイッチ１４ａを破線で示すように端子ａ２側に切替え、かつ、スイッチ１１ａを端子ａ２側に切替えると、走査線１４ａとデータ線２４ａの双方に接続されたＥＬ素子１２1-1が発光対象ＥＬ素子として選択される。そして、この場合、図２に示す予備充電回路が形成される。
【００２２】
この図２に示すように、ＥＬ素子１２1-1の予備充電時には、ＥＬ素子１２1-1が予備充電電流供給ライン８と接地ライン１５との間に接続され、他の各ＥＬ素子１２（いずれもデータ線２４ａに接続されている）が正電源ラインと予備充電電流供給ライン８との間に接続されることになる。
【００２３】
このとき、増幅器１ｂの出力はライン８にＶｃｃ’よりも高い電圧が現れるようにトランジスタ６を駆動する。従って、ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1はもとより、他のＥＬ素子１２の寄生静電容量１３にも充電電流が流れる。ただし、ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1は、該ＥＬ素子１２1-1のカソードが接地されているので、他のＥＬ素子１２の寄生静電容量１３よりも充電の速度が速くなる。ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1への充電が進行するに伴って、ＥＬ素子１２1-1自身にも電流が流れ始める。図２から明らかなように、電流検出器２は、専ら、寄生静電容量１３1-1もしくは寄生静電容量１３1-1とＥＬ素子１２との双方を流れる電流を検出する。寄生静電容量１３1-1への充電が完了した後、ＥＬ素子１２1-1に流れる電流はさらに増大することになる。
【００２４】
予備充電は、寄生静電容量１３1-1を充電することを目的とするものであるので、ＥＬ素子１２1-1の発光が視認されるほどの充電電流を流すことを回避しなければならない。全てのＥＬ素子１２について、上記発光が視認されない程度の充電電流（図３のＩ0に対応）の値は、予め実験等により規定できる。この充電電流（Ｉ0）は、接地ライン１５に設置された電流検出器２を用いて、対応する電圧として検出することができる。この電流検出器２の出力電圧は、抵抗３ａと抵抗３ｂとにより決められた所定の増幅度により増幅器１ａにおいて増幅される。ここで、増幅器１ａの増幅度は、電流検出器２が前記充電電流Ｉ0を検出したとき、つまり抵抗３ｃを流れる電流が充電電流Ｉ0に達したときに、充電電流Ｉ0に対応する参照電圧（図２（ｂ）のＶ0、Ｖ0’）を増幅器１ｂに与えるように設定されている。
【００２５】
そして、増幅器１ａにおいて増幅された電圧が、上記の充電電流Ｉ0に対応する参照電圧（図３のＶ0、Ｖ0’に対応）に達すると、増幅器１ｂは、予備充電用電源回路２６からの充電電流の増加を抑制するようにトランジスタ６を制御する。これにより、予備充電用電源回路２６による発光対象ＥＬ素子１２1-1への予備充電動作が完了する。
このように、予備充電用電源回路２６は、発光対象ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1が充電されていないうちは比較的大きな電流を供給することができる。そして、この寄生静電容量への充電が完了すると、予備充電用電源回路２６はトランジスタ６のゲートを制御して供給電流を抑制するので、発光対象ＥＬ素子１２1-1が予備充電時に発光するのを防止できる。また、発光対象ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1への充電している間は、比較的大きい電流を供給することができるので、定電流により予備充電する場合と比較して短時間で予備充電を終了することができる。
従って、本発明の実施に用いられる予備充電装置２６によれば、各ＥＬ素子に接続される配線のインピーダンスや該ＥＬ素子の寄生静電容量の違いによる影響を受けることなく各ＥＬ素子に対して短時間に十分な予備充電を行い、ＥＬ素子の輝度ムラを解消することができる。
【００２６】
図３は、異なる閾値電圧ＶｔｈおよびＶｔｈ’を有する２つのＥＬ素子の電圧−電流特性を示している。図３によれば、ＥＬ素子が異なる閾値電圧ＶｔｈおよびＶｔｈ’を有している場合であっても、このＥＬ素子から出力される電流を検出すれば、予備充電が完了したことがわかる。ここで、本発明の予備充電電源回路２６は、電流源として機能するように構成されており、このようなＥＬ素子に対して所定の電流を供給することができる。そのため、本願に係る予備充電用電源回路２６を用いると、接地ライン１５に接続された発光対象ＥＬ素子１２1-1からの出力電流が所定の充電電流（Ｉ0）に達しているかを電流検出器２によって検出して、発光対象ＥＬ素子への予備充電が完了したことがわかる。
【００２７】
以上、パッシブマトリクス型ディスプレイの予備充電装置とこれを備えたディスプレイを説明してきたが、上記の実施形態は、本発明の原理の適用を表す多くの特定の実施形態のうちのいくつかを単に例示するものであるということを理解されたい。例えば、定電圧源７の代わりに、定電流源または（ＭＯＳトランジスタのソースとゲートを接続した）定電流回路を適用してもよい。
例えば、上記のパッシブマトリクス型ディスプレイではＥＬ素子が有機ＥＬ素子の場合を説明してきたが、これ以外の電流駆動素子にも適用できることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施に用いられる予備充電用電源回路とこれを備えたディスプレイを示す概略図である。
【図２】異なる閾値電圧をもつ２つのＥＬ素子の電圧−電流特性と、充電電流Ｉ0との関係を示すグラフである。
【図３】図１のデータ線２４ａに接続されたＥＬ素子２５ａ、２５ｂ、２５ｃに注目したときの簡略化した回路を示す概略図である。
【図４】従来の予備充電用電源回路を示す概略図である。
【図５】有機ＥＬ素子を備えたディスプレイの積層構造を示す斜視図である。
【図６】有機ＥＬ素子薄膜の多層構造を示す斜視図である。
【図７】有機ＥＬ素子の電圧−電流特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ、１ｂ オペアンプ
２ 電流検出器
３ａ、３ｂ、３ｃ 抵抗
４ 定電圧源（Ｖｃｃ’）
５ 電流源
６ トランジスタ
７ 定電圧源（Ｖｃｃ）
８ 予備充電電流供給ライン
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 切替スイッチ
１２ ＥＬ素子（有機ＥＬ素子)
１３ ＥＬ素子（有機ＥＬ素子）の寄生静電容量
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 切替スイッチ
１５ 共通接地ライン
２１ 表示パネル
２４ データ線（陽極)
２５ 走査線（陰極）
２６ 予備充電用電源回路
１００ 表示パネル
１０１ 透明基板（ガラス基板）
１０２ カラム電極（陽極)
１０３ ロウ電極（陰極）
１０４ ＥＬ素子薄膜（有機ＥＬ素子薄膜）
２００ カラムドライバ(データドライバ)
３００ ロウドライバ(走査ドライバ)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブマトリクス駆動方式を採用する電流駆動型のフラットパネルディスプレイ装置(以下、「ＦＰＤ」とよぶ)を構成する素子を予備充電する装置と該装置を含むディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＦＰＤとよばれる高画質で薄型の画像ディスプレイが注目されてきている。そのＦＰＤの代表的なものとしては、例えば、非発光型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の表示パネルや、自発光型の有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence：以下、「有機ＥＬ」とよぶ)ディスプレイの表示パネルなどが挙げられる。
【０００３】
図５に、この有機ＥＬディスプレイの表示パネル１００の典型的な全体構造を概念的に示す。この表示パネル１００は、透明基板（ガラス基板）１０１と、該透明基板１０１上に設けられたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）透明電極等からなる陽極１０２と、背面電極である陰極１０３と、陽極１０２と陰極１０３との間に挟み込まれた有機ＥＬ素子１０４とを備えている。
この表示パネル１００において、有機ＥＬ素子１０４に電流（電荷）が流れると、すなわち陽極１０２から正孔（ホール）、陰極１０３から有機ＥＬ素子１０４へと電流（電荷）がそれぞれ注入されると、これらが有機ＥＬ素子１０４内の発光層（後述）で再結合して有機分子を励起する。そして、その励起状態から基底状態へ戻る際に放出されるエネルギーにより有機ＥＬ素子１０４が発光する。発光した光は、矢印で示すように、上記透明基板１０１を通って図における下方向へと放出される。
【０００４】
図６は、上記有機ＥＬ素子１０４の構造を例示している。ここで、有機ＥＬ素子には発光層のみからなる単層型と発光層以外の層も有する多層型とがあり、図６は後者（５層型）の有機ＥＬ素子を例示している。
図６に示すように、この有機ＥＬ素子１０４は、上記陽極１０２との接合性を良くしてホールの注入効率を高めるためのホール注入層１０４ａと、ホール注入層１０４ａから注入されたホールの輸送性を高めるためのホール輸送層１０４ｂと、上記陰極１０３との接合性を良くして電子の注入効率を高めるための電子注入層１０４ｅと、電子注入層１０４ｅから注入された電子の輸送性を高めるための電子輸送層１０４ｄと、ホール輸送層１０４ｂと電子輸送層１０４ｄとの間に挟まれた有機物の蛍光体である発光層１０４ｃとを備えている。そして、上述したように、この発光層１０４ｃにおいてホールと電子とが再結合することにより発光する。
【０００５】
次に、上記有機ＥＬ素子の特徴を以下に示す。
（１）その発光輝度が電流にほぼ比例する。
（２）ダイオードのような整流性を有している。
（３）図７に示すような電流−電圧特性を示し、順方向に閾値電圧（Ｖth）以上の電圧を印加すると電流が流れる。
（４）大きな寄生静電容量を有している。
なお、有機ＥＬ素子は、発光ダイオードに類似した電流−電圧特性を有することから、有機発光ダイオードとも呼ばれる。
【０００６】
上記有機ＥＬディスプレイは、用途や製造コストに応じて、アクティブマトリックス型またはパッシブマトリクス型の２つの駆動方式を適用することができる。ここで、アクティブマトリクス型の駆動方式では、例えばＥＬ素子を駆動するためのトランジスタ（ＴＦＴ）を備え、このトランジスタによりスイッチングを行ってＥＬ素子を発光させている。一方、パッシブマトリクス型の駆動方式では、カラム（列）およびロウ（行）の２つの格子状に配置された２つの配線と、この２つの配線にそれぞれ接続された各ドライバとを備えており、この各ドライバによりカラム（列）およびロウ（行）の交点に位置するＥＬ素子を順次に選択して発光させている。
【０００７】
図４は、パッシブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイの原理的な構成を表した回路図である。この有機ＥＬディスプレイの表示パネル１００には、カラム(列)を構成する複数本のデータ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・と、ロウ(行)を構成する複数本の走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・とが格子状に配線され、各データ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・と各走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・の交点位置に有機ＥＬ素子（ダイオード記号で表記）１０４が配置されている。
なお、データ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・および走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・は、図５に示す各陽極１０２および各陰極１０３にそれぞれ対応している。また、参照番号１０５は、有機ＥＬ素子１０４が有する前記寄生静電容量を示している。ここで、有機ＥＬ素子１０４を構成している有機薄膜は、導電性を有しているがその導電率は非常に低く、誘電材料としての性質も有している。有機ＥＬ素子１０４は、このような有機材料を電極で挟むことにより作成されているため、（駆動素子に対応する）発光ダイオードと、寄生静電容量に対応するコンデンサとが並列接続された等価回路によって表現される。従って、通常、有機ＥＬ素子１０４では、発光ダイオードを流れる電流と寄生静電容量を流れる電流とをそれぞれ分離して測定することができない。
【０００８】
表示パネル１００のカラム側端部には、各データ線１０２ａ，１０２ｂ，・・・に接続されたカラムドライバ２００が設けられ、また、該表示パネル１００のロウ側端部には、走査線１０３ａ，１０３ｂ，・・・に接続されたロウドライバ３００が設けられている。カラムドライバ２００は、各データ線１０２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を、駆動電流源２０１ｉと予備充電用電源（Ｖth）２０３と接地点とのいずれかに接続する切替スイッチ２０２ｉを有している。また、ロウドライバ３００は、各走査線１０３ｊ（j＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を正電源３０１と接地点のいずれかに接続する切替スイッチ３０２ｊを有している。
【０００９】
このパッシブマトリクス型有機ＥＬディスプレイでは、所謂「線順次走査」によって画像を表示する。すなわち、ロウドライバ３００に設けられた切替スイッチ３０２ｍ（ｍ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）によって１つの走査線１０３ｍだけを接地し、他の各走査線１０３ｋを切替スイッチ３０２ｋによって正電源３０１に接続する。次に、カラムドライバ２００に設けられた切替スイッチ２０２ｎ（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）によって、データ線１０２ｍ（ｍ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を定電圧源２０３にそれぞれ接続し、データ線１０２ｍに接続されている各ＥＬ素子の寄生静電容量１０５に予備充電（電圧プリチャージともいう）を行う。なお、この定電圧源２０３の電圧は、ＥＬ素子を発光させない適当な電圧、例えばＥＬ素子の闘値電圧（Ｖth）に設定されている。
上記の予備充電を行った後に、カラムドライバ２００は、切替スイッチ２０２ｎによってデータ線１０２ｎを駆動電流源２０１ｎと接続し、走査線１０３ｍ上にあるＥＬ素子１０４に画像データに応じた電流を供給する。このとき、上記他の走査線１０３ｋ上にあるＥＬ素子１０４には、逆バイアス電圧が印加されるために電流が流れない。そして、走査線１０３ｊを順次変えながら上記の動作を実行していくことにより、全画面の画像が表示されることになる。
【００１０】
次に、上記の予備充電（または電圧プリチャージ）について簡単に説明する。一般に、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などのＥＬ素子は、その素子の閾値電圧（Ｖth）より大きい電圧が印加されなければ発光しない。それ故に、予備充電を行わない場合には、その素子の寄生静電容量成分への充電が完了するまでの時間(すなわち、ＥＬ素子にかかる電圧が閾値電圧（Ｖth）以上になるまでの時間)だけ、発光の開始が遅れることになる。従って、予備充電を行わない場合には、ディスプレイの明るさの低下や画像表示性能(階調性)の劣化などの問題が起こりうる。
【００１１】
上記の予備充電（または電圧プリチャージ）に関する先行技術文献としては、例えば、以下の特許文献１および２が挙げられる。ここで、特許文献１には、定電圧源を用いて各ＥＬ素子に対して予備充電を行うことが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１４３４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ディスプレイに用いられる各ＥＬ素子は、ＥＬ素子の通電路を形成する配線のインピーダンスや寄生静電容量やＥＬ素子の製造公差によるＥＬ素子の特性差などにより、一般に特性が異なる。このことは、各ＥＬ素子の発光開始電圧がそれぞれ異なり、各ＥＬ素子の予備充電に必要な電圧がそれぞれ異なることを意味する。そのため、上記の特許文献１に記載された定電圧源を用いて予備充電を行うと、画像に縞模様の輝度ムラが生じることがある。また、有機ＥＬ素子１０４では、発光ダイオードを流れる電流と寄生静電容量を流れる電流とをそれぞれ分離して測定することができないため、寄生静電容量の充電が完了したことを検出することが困難である。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、ＥＬ素子の特性のばらつきや該ＥＬ素子の通電路のインピーダンスの影響を受けることなく、最適な予備充電を実現することができる予備充電装置および該装置を含むディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
具体的には、本発明は、
パッシブマトリクス型ディスプレイの発光対象対象ＥＬ素子がもつ寄生静電容量を予備充電する予備充電装置であって、
予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子が接続されたデータ線に接続される予備充電用電源回路と、
走査ドライバの接地ラインに設置され、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を前記接地ラインにおいて検出する電流検出手段と、を備え、
前記予備充電用電源回路は、前記電流検出手段で検出された電流が所定の値まで増加した時点で、前記ＥＬ素子に対する供給電流の増加を抑制する充電抑制手段と
を含むことを特徴とする予備充電装置を提供する。
【００１５】
ここで、前記予備充電用電源回路は、電流源として機能するように構成され、予備充電時において前記発光対象ＥＬ素子の必要駆動電流よりも大きな電流を前記前記発光対象ＥＬ素子に流し得るように構成されている態様であることが好ましい。これにより、ＥＬ素子の寄生静電容量への予備充電に要する時間を短くすることができる。
また、予備充電装置の電流検出手段は磁気検出センサである態様や、前記電流検出手段は、前記接地ラインに挿入された抵抗器を備え、該抵抗器によって前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を対応する電圧に変換するように構成されている態様であってもよい。
さらに、本発明は、上記のいずれかに記載の予備充電装置を含むパッシブマトリクス型ディスプレイを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、予備充電時に発光対象ＥＬ素子の通過電流を走査ドライバの接地ラインにおいて検出し、その検出した電流の値の変化に基づいて上記発光対象ＥＬ素子の予備充電を完了する。そのため、ＥＬ素子の通電路を形成する配線のインピーダンスや寄生静電容量やＥＬ素子の製造公差によるＥＬ素子の特性差などの影響を受けることなく発光対象ＥＬ素子に対して最適な予備充電（または電圧プリチャージ）を行うことができる。従って、ＥＬ素子への予備充電が不十分であることによるディスプレイの輝度ムラの発生を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る予備充電装置を備えたパッシブマトリクス型駆動方式のディスプレイ１０を示す回路図である。このディスプレイ１０は、ダイオード記号で表記した複数の有機ＥＬ素子１２を有する表示パネル２１を備えている。表示パネル２１は、カラム(列)を構成する複数本のデータ線２４ａ，２４ｂ，・・・と、ロウ(行)を構成する複数本の走査線２５ａ，２５ｂ，・・・とが格子状に配線されており、各データ線２４ａ，２４ｂ，・・・と各走査線２５ａ，２５ｂ，・・・との交点位置にＥＬ素子１２がそれぞれ配置されている。
なお、データ線２４ａ，２４ｂ，・・・および走査線２５ａ，２５ｂ，・・・は、図５に示す各陽極１０２および各陰極１０３にそれぞれ対応するものである。また、参照番号１３は、ＥＬ素子１２が有する寄生静電容量を示している。
【００１８】
表示パネル２１のカラム側端部には、各データ線２４ａ，２４ｂ，・・・にそれぞれ接続された切替スイッチ１１ｉ（ｉ＝ａ,ｂ,ｃ・・・）が設けられている。また、表示パネル２１のロウ側端部には、走査線２５ａ，２５ｂ，・・・にそれぞれ接続された切替スイッチ１４ｊ（ｊ＝ａ,ｂ,ｃ・・・）が設けられている。
ここで、切替スイッチ１１ｉは、各データ線２４ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を、駆動電流源５ｉ、予備電流供給ライン８、または、接地点に選択的に接続するためのものである。また、切替スイッチ１４ｊは、各走査線２５ｊ（j＝ａ，ｂ，ｃ・・・）を正電源４（Ｖｃｃ'）または共通の接地ライン１５に選択的に接続するためのものである。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る予備充電装置は、図１に示す予備充電用電源回路２６と、上記の接地ライン１５から接地点に流れ込む電流を対応する電圧として検知する電流検出器２とを備えている。予備充電用電源回路２６は、電流検出器２の出力を抵抗３ａと抵抗３ｂとにより決定される所定の増幅度で増幅する増幅器（オペアンプ）１ａと、マイナス側の入力が抵抗３ｃを介して定電圧源７（Ｖｃｃ）に接続され、プラス側の入力が前記増幅器１ａの出力に接続された増幅器（オペアンプ）１ｂと、ゲートが増幅器１ｂの出力に接続されたＭＯＳトランジスタ６とを備えている。このトランジスタ６は、そのドレインが前記抵抗３ｃに接続され、そのソースが予備充電電流供給ライン８に接続されている。なお、定電圧源の電圧Ｖｃｃは、前記正電源４の電圧Ｖｃｃ’よりも高くなるように決定されている。
【００２０】
前記の電流検出器２としては、例えば、磁気検出センサの一種であるホール素子や、接地ライン１５に挿入された抵抗器を使用することができる。
【００２１】
次に、本発明に係る予備充電装置による予備充電動作を説明する。図１に示す初期状態では、図１の定電圧源４（Ｖｃｃ’）により各ＥＬ素子の寄生静電容量１３の電位は−Ｖｃｃ’である。この状態において、例えば、スイッチ１４ａを破線で示すように端子ａ２側に切替え、かつ、スイッチ１１ａを端子ａ２側に切替えると、走査線１４ａとデータ線２４ａの双方に接続されたＥＬ素子１２1-1が発光対象ＥＬ素子として選択される。そして、この場合、図２に示す予備充電回路が形成される。
【００２２】
この図２に示すように、ＥＬ素子１２1-1の予備充電時には、ＥＬ素子１２1-1が予備充電電流供給ライン８と接地ライン１５との間に接続され、他の各ＥＬ素子１２（いずれもデータ線２４ａに接続されている）が正電源ラインと予備充電電流供給ライン８との間に接続されることになる。
【００２３】
このとき、増幅器１ｂの出力はライン８にＶｃｃ’よりも高い電圧が現れるようにトランジスタ６を駆動する。従って、ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1はもとより、他のＥＬ素子１２の寄生静電容量１３にも充電電流が流れる。ただし、ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1は、該ＥＬ素子１２1-1のカソードが接地されているので、他のＥＬ素子１２の寄生静電容量１３よりも充電の速度が速くなる。ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1への充電が進行するに伴って、ＥＬ素子１２1-1自身にも電流が流れ始める。図２から明らかなように、電流検出器２は、専ら、寄生静電容量１３1-1もしくは寄生静電容量１３1-1とＥＬ素子１２との双方を流れる電流を検出する。寄生静電容量１３1-1への充電が完了した後、ＥＬ素子１２1-1に流れる電流はさらに増大することになる。
【００２４】
予備充電は、寄生静電容量１３1-1を充電することを目的とするものであるので、ＥＬ素子１２1-1の発光が視認されるほどの充電電流を流すことを回避しなければならない。全てのＥＬ素子１２について、上記発光が視認されない程度の充電電流（図３のＩ0に対応）の値は、予め実験等により規定できる。この充電電流（Ｉ0）は、接地ライン１５に設置された電流検出器２を用いて、対応する電圧として検出することができる。この電流検出器２の出力電圧は、抵抗３ａと抵抗３ｂとにより決められた所定の増幅度により増幅器１ａにおいて増幅される。ここで、増幅器１ａの増幅度は、電流検出器２が前記充電電流Ｉ0を検出したとき、つまり抵抗３ｃを流れる電流が充電電流Ｉ0に達したときに、充電電流Ｉ0に対応する参照電圧（図２（ｂ）のＶ0、Ｖ0’）を増幅器１ｂに与えるように設定されている。
【００２５】
そして、増幅器１ａにおいて増幅された電圧が、上記の充電電流Ｉ0に対応する参照電圧（図３のＶ0、Ｖ0’に対応）に達すると、増幅器１ｂは、予備充電用電源回路２６からの充電電流の増加を抑制するようにトランジスタ６を制御する。これにより、予備充電用電源回路２６による発光対象ＥＬ素子１２1-1への予備充電動作が完了する。
このように、予備充電用電源回路２６は、発光対象ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1が充電されていないうちは比較的大きな電流を供給することができる。そして、この寄生静電容量への充電が完了すると、予備充電用電源回路２６はトランジスタ６のゲートを制御して供給電流を抑制するので、発光対象ＥＬ素子１２1-1が予備充電時に発光するのを防止できる。また、発光対象ＥＬ素子１２1-1の寄生静電容量１３1-1への充電している間は、比較的大きい電流を供給することができるので、定電流により予備充電する場合と比較して短時間で予備充電を終了することができる。
従って、本発明の実施に用いられる予備充電装置２６によれば、各ＥＬ素子に接続される配線のインピーダンスや該ＥＬ素子の寄生静電容量の違いによる影響を受けることなく各ＥＬ素子に対して短時間に十分な予備充電を行い、ＥＬ素子の輝度ムラを解消することができる。
【００２６】
図３は、異なる閾値電圧ＶｔｈおよびＶｔｈ’を有する２つのＥＬ素子の電圧−電流特性を示している。図３によれば、ＥＬ素子が異なる閾値電圧ＶｔｈおよびＶｔｈ’を有している場合であっても、このＥＬ素子から出力される電流を検出すれば、予備充電が完了したことがわかる。ここで、本発明の予備充電電源回路２６は、電流源として機能するように構成されており、このようなＥＬ素子に対して所定の電流を供給することができる。そのため、本願に係る予備充電用電源回路２６を用いると、接地ライン１５に接続された発光対象ＥＬ素子１２1-1からの出力電流が所定の充電電流（Ｉ0）に達しているかを電流検出器２によって検出して、発光対象ＥＬ素子への予備充電が完了したことがわかる。
【００２７】
以上、パッシブマトリクス型ディスプレイの予備充電装置とこれを備えたディスプレイを説明してきたが、上記の実施形態は、本発明の原理の適用を表す多くの特定の実施形態のうちのいくつかを単に例示するものであるということを理解されたい。例えば、定電圧源７の代わりに、定電流源または（ＭＯＳトランジスタのソースとゲートを接続した）定電流回路を適用してもよい。
例えば、上記のパッシブマトリクス型ディスプレイではＥＬ素子が有機ＥＬ素子の場合を説明してきたが、これ以外の電流駆動素子にも適用できることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施に用いられる予備充電用電源回路とこれを備えたディスプレイを示す概略図である。
【図２】異なる閾値電圧をもつ２つのＥＬ素子の電圧−電流特性と、充電電流Ｉ0との関係を示すグラフである。
【図３】図１のデータ線２４ａに接続されたＥＬ素子２５ａ、２５ｂ、２５ｃに注目したときの簡略化した回路を示す概略図である。
【図４】従来の予備充電用電源回路を示す概略図である。
【図５】有機ＥＬ素子を備えたディスプレイの積層構造を示す斜視図である。
【図６】有機ＥＬ素子薄膜の多層構造を示す斜視図である。
【図７】有機ＥＬ素子の電圧−電流特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ、１ｂ オペアンプ
２ 電流検出器
３ａ、３ｂ、３ｃ 抵抗
４ 定電圧源（Ｖｃｃ’）
５ 電流源
６ トランジスタ
７ 定電圧源（Ｖｃｃ）
８ 予備充電電流供給ライン
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 切替スイッチ
１２ ＥＬ素子（有機ＥＬ素子)
１３ ＥＬ素子（有機ＥＬ素子）の寄生静電容量
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 切替スイッチ
１５ 共通接地ライン
２１ 表示パネル
２４ データ線（陽極)
２５ 走査線（陰極）
２６ 予備充電用電源回路
１００ 表示パネル
１０１ 透明基板（ガラス基板）
１０２ カラム電極（陽極)
１０３ ロウ電極（陰極）
１０４ ＥＬ素子薄膜（有機ＥＬ素子薄膜）
２００ カラムドライバ(データドライバ)
３００ ロウドライバ(走査ドライバ)
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブマトリクス型ディスプレイの発光対象ＥＬ素子がもつ寄生静電容量を予備充電する予備充電装置であって、
予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子が接続されたデータ線に接続される予備充電用電源回路と、
走査ドライバの接地ラインに設置され、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を前記接地ラインにおいて検出する電流検出手段と、を備え、
前記予備充電用電源回路は、前記電流検出手段で検出された電流が所定の値まで増加した時点で、前記ＥＬ素子に対する供給電流の増加を抑制する充電抑制手段と
を含むことを特徴とする予備充電装置。
【請求項２】
前記予備充電用電源回路は、電流源として機能するように構成され、予備充電時において前記発光対象ＥＬ素子の必要駆動電流よりも大きな電流を前記前記発光対象ＥＬ素子に流し得るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の予備充電装置。
【請求項３】
前記電流検出手段は、磁気検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の予備充電装置。
【請求項４】
前記電流検出手段は、前記接地ラインに挿入された抵抗器を備え、該抵抗器によって前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を対応する電圧に変換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の予備充電装置。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれかに記載の予備充電装置を含むパッシブマトリクス型ディスプレイ。
【請求項１】
パッシブマトリクス型ディスプレイの発光対象ＥＬ素子がもつ寄生静電容量を予備充電する予備充電装置であって、
予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子が接続されたデータ線に接続される予備充電用電源回路と、
走査ドライバの接地ラインに設置され、予備充電時に前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を前記接地ラインにおいて検出する電流検出手段と、を備え、
前記予備充電用電源回路は、前記電流検出手段で検出された電流が所定の値まで増加した時点で、前記ＥＬ素子に対する供給電流の増加を抑制する充電抑制手段と
を含むことを特徴とする予備充電装置。
【請求項２】
前記予備充電用電源回路は、電流源として機能するように構成され、予備充電時において前記発光対象ＥＬ素子の必要駆動電流よりも大きな電流を前記前記発光対象ＥＬ素子に流し得るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の予備充電装置。
【請求項３】
前記電流検出手段は、磁気検出センサであることを特徴とする請求項１に記載の予備充電装置。
【請求項４】
前記電流検出手段は、前記接地ラインに挿入された抵抗器を備え、該抵抗器によって前記発光対象ＥＬ素子の通過電流を対応する電圧に変換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の予備充電装置。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれかに記載の予備充電装置を含むパッシブマトリクス型ディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−９６６５１（Ｐ２００８−９６６５１Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７７６９５（Ｐ２００６−２７７６９５）
【出願日】平成１８年１０月１１日（２００６．１０．１１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１１日（２００６．１０．１１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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