有機ＥＬ発光装置
【課題】 有機ＥＬ素子を所定の輝度で発光制御するとき、その消費電流の低減を可能にした単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置を提供する。
【解決手段】 有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路２は、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１と、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＮＭＯＳトランジスタＮＭ２と、オン状態でのＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓを記憶保持するキャパシタＣｓと、このキャパシタＣｓに並列接続されたＰＭＯＳトランジスタＰＭ１を備えている。ここで、カレントミラー回路とＮＭＯＳトランジスタＮＭ１との間にはＮＭＯＳトランジスタｓｗ１が配置され、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート間にはＰＭＯＳトランジスタｓｗ２が配置される。
【解決手段】 有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路２は、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１と、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＮＭＯＳトランジスタＮＭ２と、オン状態でのＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓを記憶保持するキャパシタＣｓと、このキャパシタＣｓに並列接続されたＰＭＯＳトランジスタＰＭ１を備えている。ここで、カレントミラー回路とＮＭＯＳトランジスタＮＭ１との間にはＮＭＯＳトランジスタｓｗ１が配置され、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート間にはＰＭＯＳトランジスタｓｗ２が配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を行方向に接続する複数の走査線、および有機ＥＬ素子を列方向に接続する複数のデータ線によって選択し、所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置に関し、とくに動作時の平均電流を低減できる有機ＥＬ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス状に配置された点（ドット）で表示を行うドットマトリクスの有機ＥＬ表示パネルの駆動方式には、単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。単純マトリクス方式は、表示パネル上にマトリクス状に配置された各画素の有機ＥＬ素子を走査信号に同期して外部から直接駆動する方式であり、有機ＥＬ素子だけで表示装置の表示パネルが構成される。
【０００３】
このような有機ＥＬ発光装置に使用されている有機ＥＬ素子は、その発光効率が高く、かつ駆動電圧を低くすることができるという利点がある。また、発光素子の有機材料を選択することにより種々の色（緑、赤、青、黄など）が表示可能であって、しかも自発光型であるため表示が鮮明でバックライトが不要であり、面発光であるために視野角依存性がなく、薄型で軽量、製造プロセスの最高温度が低いため、基板材料にプラスチックフィルムなどのような柔らかい材質を用いることが可能であるなどの優れた特徴を備えている。
【０００４】
図１０は、単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置の構成を示す回路図である。
有機ＥＬパネル１０は、複数の有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４をマトリクス状に配列して構成されている。複数のデータ線１１ａ〜１１ｄはデータ線駆動回路（カラムドライバ）２０に接続されており、各データ線１１ａ〜１１ｄからはそれぞれ有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３１，ＥＬ１２〜ＥＬ３２，ＥＬ１３〜ＥＬ３３，ＥＬ１４〜ＥＬ３４のアノードに駆動電流が供給されている。また、複数の走査線１２ａ〜１２ｃは走査線駆動回路（ロードライバ）３０に接続されており、各走査線１２ａ〜１２ｃにはそれぞれ有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ１４，ＥＬ２１〜ＥＬ２４，ＥＬ３１〜ＥＬ３４のカソードが接続されている。
【０００５】
データ線駆動回路２０は基準電流生成回路２１および制御回路２２と接続され、基準電流生成回路２１では電圧可変型の定電圧直流電源Ｅからデータ線１１ａ〜１１ｄにそれぞれ供給される駆動電流を所定の大きさに設定している。このデータ線駆動回路２０には、データ線１１ａ〜１１ｄと同等、もしくはデータ線１１ａ〜１１ｄより多数の定電流源が含まれている。これらの定電流源は、たとえばカレントミラー回路によって構成される。
【０００６】
走査線駆動回路３０は、各走査線１２ａ〜１２ｃを選択的に接地電位に接続するスイッチ回路によって構成され、行方向に配列した一連の素子群ＥＬ１１〜ＥＬ１４，ＥＬ２１〜ＥＬ２４，ＥＬ３１〜ＥＬ３４が列方向に順次走査される。この走査線駆動回路３０により選択されている行の素子群、たとえば有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ１４に対して、データ線駆動回路２０から各データ線１１ａ〜１１ｄを介して駆動電流が選択的に供給されることによって、これら有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ１４のいずれか１つを選択して、所定の発光輝度で発光駆動することができる。
【０００７】
こうした従来の単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置には、走査線駆動回路３０から各有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４に供給された駆動電流を一旦コンデンサの電荷として蓄積して、コンデンサへの充電電圧に応じて発光輝度を制御する駆動方式を採用するものがあった（特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、この種の駆動方式のものには以下の課題がある。すなわち、コンデンサの充放電を制御するために、各画素にスイッチ素子などを配置する必要があることから、有機ＥＬ素子の制御回路が複雑になるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１には、各画素を点滅する選択期間の周期Ｔは、有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４の内部抵抗で構成される放電回路の時定数ＲＣの２．３倍以上に設定することで、多階調での表示が可能となるとの記載がある。その場合に、輝度Ｌと電荷量Ｑとの関係は、特許文献１に記載されている（４）式に示すようになるが、コンデンサにはその放電時にも数％の電荷が残り、それが有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４の輝度Ｌに対する誤差となるために各画素を精密に階調制御することができなかった。
【００１０】
第３に、そもそもコンデンサの充電電圧によって画素電圧を印加するものであるため、有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４の輝度とコンデンサ電圧との関係は、コンデンサ電圧が有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４のしきい値電圧を越えたときにはじめて一次比例関係となる。したがって、コンデンサの電荷が数％にまで放電されたときは、印加される画素電圧も数％になって、発光に必要なしきい値を下回るから、実際には特許文献１の（４）式に記載されたような輝度で正しく発光しなくなる。
【００１１】
このような電圧変調方式とは別の有機ＥＬ発光装置の駆動方式として、つぎに説明するパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）方式のものもある。これは、図１０に示す制御回路２２においてパルス幅変調信号ＰＷＭを生成し、このパルス幅変調信号ＰＷＭを用いてデータ線駆動回路２０からオン期間が制御された駆動電流を出力するようにして、有機ＥＬパネル１０の有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４に対する階調表示データとしたものである。
【００１２】
図１１は、従来のデータ線駆動回路２０を構成する単位出力回路の一例を示す回路図である。
この単位出力回路２ａは、直流電源電圧Ｖｄｄが供給され、カレントミラー回路を構成するＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路２１からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＣＭＯＳスイッチを構成するトランジスタｓｗ１，ＮＭ２などによって構成されており、参照信号Ｖｒｅｆに基づいてＮＭＯＳトランジスタＮＭ１で生成された基準電流Ｉｒｅｆがカレントミラー回路に流れ、カレントミラー回路おいてミラー比倍された出力電流Ｉｏｕｔとなってトランジスタｓｗ１から出力される。
【００１３】
単位出力回路２ａにおける出力電流Ｉｏｕｔの出力オン期間は、有機ＥＬ発光装置の外部から入力された画像信号に応じて設定されるものであって、制御回路２２においてたとえば６〜８ｂｉｔのディジタルデータに基づくパルス幅変調信号ＰＷＭが生成される。そして、この制御回路２２からのパルス幅変調信号ＰＷＭによってトランジスタｓｗ１，ＮＭ２のゲートが制御され、それぞれのデータ線１１ａ〜１１ｄの出力電流Ｉｏｕｔが複数の有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４に対する階調表示データとして出力される。すなわち、各走査線１２ａ〜１２ｃの駆動に同期して、１水平期間毎に一定の出力を表示したい階調に応じて１００％から最小単位のＬＳＢ出力まで出力電流Ｉｏｕｔの時間幅を制御することで、階調表示が行われる。
【００１４】
このとき、単位出力回路２ａではＮＭＯＳトランジスタＮＭ１が基準電流生成回路２１の最終段のトランジスタとカレントミラー回路を構成しており、この基準電流生成回路２１で生成された基準電流Ｉｒｅｆが折り返されて、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる。したがって、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆの電流値に応じて、カレントミラー回路のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲートソース間電圧Ｖｇｓが定まり、トランジスタｓｗ１からそれぞれのデータ線１１ａ〜１１ｄに出力される出力電流Ｉｏｕｔの大きさが制御される。しかも、単位出力回路２ａは各データ線１１ａ〜１１ｄのいずれか１本だけを駆動する回路として構成されるものであるから、データ線駆動回路２０には有機ＥＬパネル１０に存在するデータ線１１ａ〜１１ｄに対応する数の単位出力回路２ａが必要である。
【特許文献１】特開２０００−２７６１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、上述した図１１のデータ線駆動回路２０は、出力電流Ｉｏｕｔがオンであれ、オフであれ、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１には基準電流Ｉｒｅｆが常時流れつづける。そして、このような単位出力回路２ａがデータ線駆動回路２０に多数含まれているため、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる電流の総和が非常に大きな値となってしまう。したがって、バッテリーで駆動されるような小型の携帯電子機器に用いる有機ＥＬ発光装置の場合には、バッテリー駆動時間が短くなってしまうという問題があった（課題１）。
【００１６】
また、表示装置の高解像度化に伴う配線の微細化は、データ線駆動回路２０の配線抵抗を増大させるため、有機ＥＬパネル１０の素子数の増加に伴って電流が増大したとき、表示装置内の画素の位置による配線抵抗の違いが無視できなくなる。すなわち、両端画素の配線抵抗ほど電流が集中するために電圧降下が大きくなり、中央の配線抵抗ほど電圧降下が小さくなって、ソース端子を接地したＮＭＯＳトランジスタＮＭ１のソース電位の分布が「お椀」を逆さにしたような上に凸の曲線となる。このように、接地ラインに生じる配線抵抗が画素位置に応じて異なるため、電圧分布には電圧降下の違いによって歪みが生じる。後述する図６（ａ）には、各単位出力回路２ａ間での電圧分布を示している。
【００１７】
いま、出力電流Ｉｏｕｔの大きさを決めるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１のゲート電圧は全て共通接地ラインであって、接続先がゲートだけであり、電流がほとんど流れずゲート電圧のドロップがほとんどないので、ソース電位のような分布が存在しない。したがって、各ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１のゲートソース間電圧Ｖｇｓが出力端子位置に応じて変化するため、正確に基準電流Ｉｒｅｆが折り返されず、誤差が生じてしまう。しかも、全体的に折り返される電流が減少し、さらに中央ほど電流の減少量が多くなるため、ソース電位の分布を逆さまにしたような、お椀形の電流分布となってしまう。後述する図６（ｂ）には、各単位出力回路２ａ間での電流分布を示している。
【００１８】
このように、出力ＰＭＯＳ部では、基準電流Ｉｒｅｆをさらに増幅してから出力しているので、出力電流分布のお椀形の歪みは一層顕著になって、その結果、表示パネルでは発光輝度のばらつきが発生するという問題があった（課題２）。
【００１９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、有機ＥＬ素子を所定の輝度で発光制御するとき、その消費電流の低減を可能にした単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、接地ラインへ流れ込む基準電流のピーク値を減少させることにより、配線抵抗による電圧変動を抑えて一様な出力電流分布を得るようにした有機ＥＬ発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明では、上記問題を解決するために、マトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ素子を行方向に接続する複数の走査線、および前記有機ＥＬ素子を列方向に接続する複数のデータ線によって選択し、所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置が提供される。
【００２２】
この有機ＥＬ発光装置は、前記走査線の走査に同期して前記データ線にそれぞれ供給される駆動電流を所定の大きさに設定する基準電流生成回路と、前記基準電流生成回路に接続され、前記駆動電流の大きさに相当するデータを保持するキャパシタを有するデータ線駆動回路と、前記データを前記データ線駆動回路の前記キャパシタに書き込む充電時間、および前記データ線に供給される前記駆動電流のオン期間を制御する制御回路と、備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、有機ＥＬ素子を所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置において、基準電流の平均電流値を減少することで駆動時の消費電流の低減を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す回路図である。なお、有機ＥＬ発光装置全体の構成は、前述した図１０に示すものと同じであって、ここでも必要に応じて図１０を参照しながら説明する。
【００２５】
図１の単位出力回路２は、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路２１（図１０参照）からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１と、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＮＭＯＳトランジスタＮＭ２と、オン状態でのＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓを記憶保持するキャパシタＣｓと、このキャパシタＣｓに並列接続されたＰＭＯＳトランジスタＰＭ１を備え、さらにカレントミラー回路とＮＭＯＳトランジスタＮＭ１との間にはスイッチ回路を構成するＮＭＯＳトランジスタｓｗ１が配置され、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート間にはスイッチ回路を構成するＰＭＯＳトランジスタｓｗ２が配置されている。
【００２６】
１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１は、ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態のときにカレントミラー回路を構成するものであって、このＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオフ状態であればＰＭＯＳトランジスタＣＭ１のゲート電位はキャパシタＣｓに保持された電荷量だけによって決定される。また、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１，ｓｗ２がオン状態のときに、キャパシタＣｓにはＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆの大きさに対応するデータ（Ｖｇｓ）が保持される。そして、これらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２のゲートには、それぞれ制御回路２２（図１０参照）から充電期間設定信号Ｗｄａｔａ、および充電期間設定信号Ｗｄａｔａを反転した反転信号Ｗｄａｔａ０が供給されており、キャパシタＣｓへのデータの書き込み期間を制御するように構成されている。
【００２７】
さらに、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１のゲート端子には、画像信号に応じて有機ＥＬ素子のオン期間を設定するためのパルス幅変調信号ＰＷＭｐが供給されている。このオン期間に続くオフ期間には、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１がキャパシタＣｓに保持された電荷を放電して、そこに記憶されているデータを消去する放電スイッチとして機能する。
【００２８】
このように、本発明の有機ＥＬ発光装置では、基準電流Ｉｒｅｆを常時ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流すことなく、オン期間の初期にキャパシタＣｓにその容量を充電可能な期間（一定期間）だけ流すようにして、このキャパシタＣｓに記憶（充電）されたゲートソース間電圧Ｖｇｓで定電流動作を行うことができる。したがって、データ線駆動回路からの出力電流Ｉｏｕｔと無関係に基準電流Ｉｒｅｆを流すように構成されていた従来の有機ＥＬ発光装置とは異なり、データ線駆動回路で必要以上の電流が消費されないように構成することによって、有機ＥＬパネルの動作時における平均電流を低減することができる。
【００２９】
図２は、図１の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
同図（ａ），（ｂ）には、いずれも図１０に示す制御回路２２から各単位出力回路２に供給されるパルス幅変調信号ＰＷＭｐ，ＰＷＭｎの信号波形図を示している。パルス幅変調信号ＰＷＭｐ，ＰＷＭｎは画像信号に応じてＨ（高レベル）とＬ（低レベル）の信号に切り替わる相補的な信号であって、対応画素を点灯するオン期間ＴｏｎにはＰＷＭｐ＝Ｈ、ＰＷＭｎ＝Ｌの信号が単位出力回路２に供給されている。したがって、このときＰＭＯＳトランジスタＰＭ１およびＮＭＯＳトランジスタＮＭ２はいずれもオフ状態となる。
【００３０】
また、図２（ｃ），（ｄ）には同じく制御回路２２から各単位出力回路２に供給される充電期間設定信号Ｗｄａｔａ，Ｗｄａｔａ０の信号波形図を示している。このうち充電期間設定信号Ｗｄａｔａは、画素点灯のためのオン期間Ｔｏｎが始まるとＨになって、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１がオンすることでＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に基準電流Ｉｒｅｆが流れはじめる。それと同時に、もう一方の充電期間設定信号Ｗｄａｔａ０がＬになって、ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態となるため、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓに応じてキャパシタＣｓが充電される。そして、カレントミラー回路を構成する１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート電位は直流電源電圧Ｖｄｄからゲートソース間電圧Ｖｇｓ分だけ下がるから、オンしたＰＭＯＳトランジスタＣＭ１に所定の大きさの出力電流Ｉｏｕｔが流れて、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ２がオフしていることから出力電流Ｉｏｕｔとして対応するデータ線１１ａ〜１１ｄに出力される。
【００３１】
充電期間設定信号ＷｄａｔａがＨ、他方の充電期間設定信号Ｗｄａｔａ０が「Ｌ」の期間にはキャパシタＣｓへの充電が行われ、その間にゲートソース間電圧Ｖｇｓ分の電荷がキャパシタＣｓに充電される。充電時間Ｔ１が終了すると、それぞれ充電期間設定信号Ｗｄａｔａ，Ｗｄａｔａ０が反転して、トランジスタｓｗ１，ｓｗ２がそれぞれオフされ、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆが遮断される（図２（ｅ））。これらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２がオフされると、キャパシタＣｓに充電された電荷の逃げ道が遮断されるため、キャパシタＣｓに保持された電荷によってカレントミラー回路のゲート電位Ｖｃ（図２（ｆ））が（Ｖｄｄ−Ｖｇｓ）として保持されて、その後も所定の大きさで出力電流Ｉｏｕｔを出し続けることができる。
【００３２】
外部からの画像データに応じて決まるオン期間Ｔｏｎが終了すると、パルス幅変調信号ＰＷＭｐがＬ、ＰＷＭｎがＨになり、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１およびＮＭＯＳトランジスタＮＭ２がオン状態になって、図２（ｇ）に示すようにそれまで流れていた出力電流Ｉｏｕｔがなくなる。また、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１がオンになると、キャパシタＣｓに充電されていた電荷が全て放電され、そこで記憶していたゲートソース間電圧Ｖｇｓが消去され、つぎのオン期間に備えることができる。
【００３３】
上述したデータ線駆動回路では、図２（ｂ）に示したように、基準電流ＩｒｅｆがＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる充電時間Ｔ１は、キャパシタＣｓが充電可能な期間だけあれば十分であり、図２に示すように画像データに応じて決まるオン期間Ｔｏｎに比較して短く設定できる。したがって、図１１に示す従来回路のように常に基準電流Ｉｒｅｆを流すように構成したものと比較して、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１における消費電流の平均値を低減できる。
【００３４】
ここで、キャパシタＣｓのデータ保持に必要な容量値は、最大のオン期間Ｔｏｎによって決まる。オン期間Ｔｏｎの最大値は、たとえば有機ＥＬ発光装置におけるフレーム周波数が１２０Ｈｚであって、走査線数が１２０本の場合には約７０μｓｅｃとなり、この程度の期間だけデータを保持できる容量値であればよく、したがって、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１における消費電流の大きさを決める充電時間Ｔ１は、このキャパシタＣｓの容量値を最小の基準電流ＩｒｅｆでＶｇｓまで充電可能な期間だけあれば足りる。
【００３５】
なお、図１の単位出力回路２では、スイッチ回路を構成するＭＯＳトランジスタが、それぞれＮＭＯＳトランジスタｓｗ１とＰＭＯＳトランジスタｓｗ２である場合の例を示したが、これらのスイッチ回路をともにＮチャネル型のＭＯＳトランジスタで構成し、あるいはともにＰチャネル型のＭＯＳトランジスタで構成することもできる。さらに、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１とＰＭＯＳトランジスタｓｗ２を入れ替えて配置することも可能である。いずれの場合であっても、充電時間Ｔ１にこれらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２がオン状態になり、充電時間Ｔ１以外にはオフ状態となるように、上述した充電期間設定信号Ｗｄａｔａ，Ｗｄａｔａ０により制御する。
【００３６】
（実施の形態２）
実施の形態１において解決されたバッテリー駆動時間に関する課題１に加え、この実施の形態２の有機ＥＬ発光装置では、発光輝度のばらつきという課題（課題２）を解決した発明について説明する。
【００３７】
図３は、従来のデータ線駆動回路２０のうち、出力部の全体構成を示す回路図である。ここに図示されているデータ線駆動回路２０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式によって階調制御を行うタイプのものである。
【００３８】
図中、定電流源２３と接続され、基準電流Ｉｒｅｆが流れるＮＭＯＳトランジスタＭ０に対して、出力回路２４のＮＭＯＳトランジスタＭ１〜ＭＮがそれぞれカレントミラー回路を構成しており、各単位出力回路の内部で生成される基準電流ＩｒｅｆＸ（Ｘ＝１〜Ｎ）はそれぞれの出力段を構成するＮＭＯＳトランジスタＭ１〜ＭＮに折り返される。折り返された基準電流ＩｒｅｆＸは、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１からなる出力増幅部で増幅され、出力電流ＩｏｕｔＸ（Ｘ＝１〜Ｎ）として出力される。したがって、出力電流ＩｏｕｔＸの大きさは基準電流ＩｒｅｆＸを制御することで任意の電流値に設定することができる。
【００３９】
これらの出力電流ＩｏｕｔＸ間のばらつきを低減するため、出力増幅部の増幅率を４倍程度としている。また、ここでのパルス幅制御は、制御回路２２（図１０）の内部ディジタル回路で生成されたＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮにより、各単位出力回路のＰＷＭ制御用のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮをオンオフ制御して、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮのオン期間に各画素の有機ＥＬ素子を点灯するようにしている。
【００４０】
ここで、前述した発光輝度のばらつきという課題（課題２）について、さらに詳細に説明する。
ＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮは、データ線駆動回路２０の外部から読み込まれる画像データとＰＷＭカウンタのカウント値とが比較され、その比較結果に応じて「Ｈ」期間を決定している。画像データは、ＰＷＭカウンタのカウント値との比較用レジスタに格納される。また、ＰＷＭカウンタでは、外部からの出力許可信号と同時にカウントが開始され、ＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮも一斉に「Ｈ」状態になる。その後、画像データとＰＷＭカウンタのカウント値とは常時比較され、画像データとカウント値とが一致した時点で、ＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮが「Ｌ」状態になる。
【００４１】
すなわち、外部からの出力許可信号によってＰＷＭカウンタがカウントを開始すると、各単位出力回路のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮが一斉にオンとなって、折り返された基準電流ＩｒｅｆＸが接地端子に流れ込む。いま、出力増幅部の増幅率を４倍とすると、出力電流ＩｏｕｔＸが２００μＡに設定されている有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路２０では、基準電流ＩｒｅｆＸはそれぞれ５０μＡが必要になる。
【００４２】
図４は、データ線駆動回路のパッド配置を示すチップレイアウト図である。
たとえば出力端子数が２４０である場合、基準電流Ｉｒｅｆ１〜Ｉｒｅｆ２４０の総和は１２ｍＡという比較的大きな電流値となる。また、データ線駆動回路２０では、その出力端子のピッチがたとえば６０μｍピッチと狭く形成されているため、チップレイアウトのパッド配置については、図４に示すように直線状のＶＤＤ配線２５の左右に電源パッド（ＶＤＤＰＡＤ）２５１，２５２が配置されるとともに、ＶＤＤ配線２５に並行するＧＮＤ配線２６の左右に接地用パッド（ＧＮＤＰＡＤ）２６１，２６２が配置されている。データ線駆動回路２０の出力電流ＩｏｕｔＸは、それぞれＶＤＤ配線２５を跨いで出力端子（出力ＰＡＤ）２７１〜２７Ｎから取り出される。また、ＶＤＤ配線２５とＧＮＤ配線２６の間に、出力増幅領域２８１〜２８Ｎ、スイッチ領域２９１〜２９Ｎ、およびカレントミラー領域２Ｍ１〜２ＭＮが形成されている。これにより、多数の出力端子２７１〜２７Ｎが、１本の直線上に、それらのピッチが均一になるように配置される。
【００４３】
ところが、出力端子２７１〜２７Ｎは、たとえ狭ピッチに配置した場合でも、出力端子数が非常に多い場合には、ＧＮＤ配線２６の両サイドに配置された接地用パッド２６１，２６２間の距離が非常に大きくなってしまう。すなわち、６０μｍピッチで２４０本の出力端子を備えたデータ線駆動回路２０であれば、出力端子２７１と２７Ｎのパッド間隔は１３．３６ｍｍの幅を必要とすることになって、接地用パッド２６１，２６２の間は１５ｍｍ程度となる。したがって、この間を接続するＧＮＤ配線２６がメタル配線であるとしても、そこに生じる配線抵抗の影響は無視できない。また、配線が微細化されると、その影響はさらに大きくなる。
【００４４】
図５は、ＧＮＤ配線の配線抵抗を具体的に示す等価回路図であり、図６（ａ），（ｂ）は、各単位出力回路間での電流分布および電圧分布を示す図である。
図５では、図３のデータ線駆動回路２０におけるＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１からなる出力増幅部、および各単位出力回路のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮは省略してある。基準電流Ｉｒｅｆが流れるＮＭＯＳトランジスタＭ０と、出力段を構成するＮＭＯＳトランジスタＭ１〜ＭＮのソース側には、それぞれ図５に示すように配線抵抗Ｒ０〜ＲＮが存在する。そして、外部からの出力許可信号によりＰＷＭカウンタでのカウントが開始されると、一斉に基準電流Ｉｒｅｆ１〜ＩｒｅｆＮが各配線抵抗Ｒ０〜ＲＮを介してＧＮＤ配線２６に流れ込む。これにより各配線抵抗Ｒ０〜ＲＮで電圧降下が発生し、それが表示パネルにおける発光輝度のばらつきの原因となっていた（図６参照）。
【００４５】
以下に説明する実施の形態２の有機ＥＬ発光装置では、ＰＷＭ制御用のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮを一斉にオンにして、基準電流ＩｒｅｆＸを同時に流すのではなく、単位出力回路を複数のグループに分割し、グループ単位で時分割して基準電流Ｉｒｅｆを流すようにしている。分割して基準電流Ｉｒｅｆを流すことで、配線抵抗Ｒ０〜ＲＮにおける電圧降下が小さくなるから、電流分布の歪みも小さくなる。なお、ここではＮ個の単位出力回路をｍ分割しているが、全体を２グループに分割してもよいし（ｍ＝２）、あるいは３グループ（ｍ＝３）、４グループ（ｍ＝４）、もしくは単位出力回路毎に基準電流ＩｒｅｆＸを流すタイミングを異ならせてもよい（ｍ＝Ｎ）。
【００４６】
図７は、実施の形態２のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す図である。
図７の単位出力回路２ｂは、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路２１（図１０参照）からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１と、オン状態でのＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓを記憶保持するキャパシタＣｓと、このキャパシタＣｓに並列接続されたＰＭＯＳトランジスタＰＭ１と、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＮＭＯＳトランジスタＮＭ２およびＰＭＯＳトランジスタＰＭ２とを備え、さらにカレントミラー回路とＮＭＯＳトランジスタＮＭ１との間にはスイッチ回路を構成するＮＭＯＳトランジスタｓｗ１が配置され、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート間にはスイッチ回路を構成するＰＭＯＳトランジスタｓｗ２が配置されている。
【００４７】
１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１は、ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態のときにカレントミラー回路を構成するものであって、このＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオフ状態であればＰＭＯＳトランジスタＣＭ１のゲート電位はキャパシタＣｓに保持された電荷量だけによって決定される。また、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１とＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態のときに、キャパシタＣｓにはＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆの大きさに対応するデータ（Ｖｇｓ）が保持される。そして、これらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２のゲートには、それぞれ制御回路２２（図１０参照）から充電期間設定信号Ｗｄａｔａ、および充電期間設定信号Ｗｄａｔａを反転した反転信号Ｗｄａｔａ０が供給されており、キャパシタＣｓへのデータの書き込み期間が、後述するようにグループ毎に異なるタイミングで制御されている。そのため、複数または一つの単位出力回路２ｂからなるデータ線駆動回路２０では、データの書き込み期間が各グループで異なるタイミングに設定され、このオン期間に続くオフ期間では、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１がキャパシタＣｓに保持された電荷を放電して、そこに記憶されているデータを消去する放電スイッチとして機能する。
【００４８】
さらに、図７の単位出力回路２ｂにおいて、実施の形態１の単位出力回路２との違いは、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１のゲート端子に、画像信号に応じて有機ＥＬ素子のオン期間を設定するための放電信号（パルス幅変調信号）Ｄｉｓｃｈａを供給するとともに、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ２およびＰＭＯＳトランジスタＰＭ２のゲート端子にオンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦを供給して、出力電流Ｉｏｕｔを制御している点である。
【００４９】
図８は、図７の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
同図（ａ）には、図１０に示す制御回路２２から各単位出力回路２ｂに供給される放電信号Ｄｉｓｃｈａの信号波形図、同図（ｂ）には、オンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦの信号波形図を示している。
【００５０】
制御回路２２からの放電信号Ｄｉｓｃｈａが「Ｈ」になると、放電用スイッチＰＭ１がオフするため、キャパシタＣｓの充電が可能となる。そのとき、図８（ｃ）に示すように充電期間設定信号Ｗｄａｔａが「Ｈ」、反転信号Ｗｄａｔａ０が「Ｌ」になれば、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１，ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２はともにオン状態となり、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に基準電流Ｉｒｅｆが流れてキャパシタＣｓの充電が開始される。図８（ｅ）に示すように、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に基準電流Ｉｒｅｆが流れると、カレントミラー回路を構成する１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート電位Ｖｃは直流電源電圧Ｖｄｄからゲートソース間電圧Ｖｇｓ分だけ下がる（図８（ｆ））。充電期間設定信号Ｗｄａｔａが「Ｈ」の期間はキャパシタＣｓへの充電が行われ、キャパシタＣｓにはゲートソース間電圧Ｖｇｓが充電される。
【００５１】
当該単位出力回路２ｂにおける充電期間が終了して、充電期間設定信号Ｗｄａｔａが「Ｌ」（Ｗｄａｔａ０＝「Ｈ」）になると、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１およびＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオフし、基準電流Ｉｒｅｆが遮断される。ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１，ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２および放電用スイッチＰＭ１のすべてがオフすると、キャパシタＣｓの充放電の電流経路はすべて遮断されるため、キャパシタＣｓに充電されたゲートソース間電圧Ｖｇｓは保持される。その後、すべてのグループにおける充電期間が完了してデータ保持状態となると、出力のオン期間となるためオンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦが「Ｌ」となり、出力端子から出力電流Ｉｏｕｔが出力される（図８（ｇ））。そして、すべての単位出力回路２ｂでフレーム周波数および外部からの画像データによって決まるオン期間が終了すると、オンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦが「Ｈ」、放電信号Ｄｉｓｃｈａが「Ｌ」となるから、出力電流Ｉｏｕｔが遮断され、さらにキャパシタＣｓが放電され、そこで記憶していたゲートソース間電圧Ｖｇｓが消去される。その後はオフ期間となり、つぎのオン期間に備える。
【００５２】
図９は、複数の出力端子で構成された駆動タイミングを示す信号波形図である。
基本的なタイミングは図８の単位出力回路２ｂで説明したものと同じであるが、ここでは、基準電流Ｉｒｅｆをグループ間で時分割して接地端子へ流すために、単位出力回路２ｂの充電期間設定信号Ｗｄａｔａ（同図（ｃ）〜（ｆ））と基準電流Ｉｒｅｆ（同図（ｇ）〜（ｊ））の各信号タイミングが、グループ単位でずらされた状態を示している。
【００５３】
このように、本発明の有機ＥＬ発光装置では、基準電流Ｉｒｅｆを常時ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流すことなく、オン期間の初期にキャパシタＣｓにその容量を充電可能な期間（一定期間）だけ流すようにして、このキャパシタＣｓに記憶（充電）されたゲートソース間電圧Ｖｇｓで定電流動作を行うことができる。また、基準電流Ｉｒｅｆを単位出力回路毎に異なるタイミングで流すようにしている。したがって、データ線駆動回路からの出力電流Ｉｏｕｔと無関係に、かつ各データ線について同時に基準電流Ｉｒｅｆを流すように構成されていた従来の有機ＥＬ発光装置とは異なり、データ線駆動回路で必要以上の電流が消費されないように構成することによって、有機ＥＬパネルの動作時における平均電流を低減するとともに、基準電流のピーク値を低減し、かつ各データ線で一様な電流分布を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１に係る有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す回路図である。
【図２】図１の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
【図３】従来のデータ線駆動回路のうち、出力部の全体構成を示す回路図である。
【図４】データ線駆動回路のパッド配置を示すチップレイアウト図である。
【図５】図３のデータ線駆動回路におけるＧＮＤ配線の配線抵抗を具体的に示す等価回路図である。
【図６】各単位出力回路間での電流分布および電圧分布を示す図である。
【図７】実施の形態２のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す図である。
【図８】図７の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
【図９】複数の出力端子で構成された駆動タイミングを示す信号波形図である。
【図１０】単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置の構成を示す回路図である。
【図１１】従来のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 有機ＥＬパネル
１１ａ〜１１ｄ データ線
１２ａ〜１２ｃ 走査線
２０ データ線駆動回路
２１ 基準電流生成回路
２２ 制御回路
３０ 走査線駆動回路
ＣＭ０，ＣＭ１，ＰＭ１，ｓｗ２ ＰＭＯＳトランジスタ
ＮＭ１，ＮＭ２，ｓｗ１ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｃｓ キャパシタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を行方向に接続する複数の走査線、および有機ＥＬ素子を列方向に接続する複数のデータ線によって選択し、所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置に関し、とくに動作時の平均電流を低減できる有機ＥＬ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス状に配置された点（ドット）で表示を行うドットマトリクスの有機ＥＬ表示パネルの駆動方式には、単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。単純マトリクス方式は、表示パネル上にマトリクス状に配置された各画素の有機ＥＬ素子を走査信号に同期して外部から直接駆動する方式であり、有機ＥＬ素子だけで表示装置の表示パネルが構成される。
【０００３】
このような有機ＥＬ発光装置に使用されている有機ＥＬ素子は、その発光効率が高く、かつ駆動電圧を低くすることができるという利点がある。また、発光素子の有機材料を選択することにより種々の色（緑、赤、青、黄など）が表示可能であって、しかも自発光型であるため表示が鮮明でバックライトが不要であり、面発光であるために視野角依存性がなく、薄型で軽量、製造プロセスの最高温度が低いため、基板材料にプラスチックフィルムなどのような柔らかい材質を用いることが可能であるなどの優れた特徴を備えている。
【０００４】
図１０は、単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置の構成を示す回路図である。
有機ＥＬパネル１０は、複数の有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４をマトリクス状に配列して構成されている。複数のデータ線１１ａ〜１１ｄはデータ線駆動回路（カラムドライバ）２０に接続されており、各データ線１１ａ〜１１ｄからはそれぞれ有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３１，ＥＬ１２〜ＥＬ３２，ＥＬ１３〜ＥＬ３３，ＥＬ１４〜ＥＬ３４のアノードに駆動電流が供給されている。また、複数の走査線１２ａ〜１２ｃは走査線駆動回路（ロードライバ）３０に接続されており、各走査線１２ａ〜１２ｃにはそれぞれ有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ１４，ＥＬ２１〜ＥＬ２４，ＥＬ３１〜ＥＬ３４のカソードが接続されている。
【０００５】
データ線駆動回路２０は基準電流生成回路２１および制御回路２２と接続され、基準電流生成回路２１では電圧可変型の定電圧直流電源Ｅからデータ線１１ａ〜１１ｄにそれぞれ供給される駆動電流を所定の大きさに設定している。このデータ線駆動回路２０には、データ線１１ａ〜１１ｄと同等、もしくはデータ線１１ａ〜１１ｄより多数の定電流源が含まれている。これらの定電流源は、たとえばカレントミラー回路によって構成される。
【０００６】
走査線駆動回路３０は、各走査線１２ａ〜１２ｃを選択的に接地電位に接続するスイッチ回路によって構成され、行方向に配列した一連の素子群ＥＬ１１〜ＥＬ１４，ＥＬ２１〜ＥＬ２４，ＥＬ３１〜ＥＬ３４が列方向に順次走査される。この走査線駆動回路３０により選択されている行の素子群、たとえば有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ１４に対して、データ線駆動回路２０から各データ線１１ａ〜１１ｄを介して駆動電流が選択的に供給されることによって、これら有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ１４のいずれか１つを選択して、所定の発光輝度で発光駆動することができる。
【０００７】
こうした従来の単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置には、走査線駆動回路３０から各有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４に供給された駆動電流を一旦コンデンサの電荷として蓄積して、コンデンサへの充電電圧に応じて発光輝度を制御する駆動方式を採用するものがあった（特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、この種の駆動方式のものには以下の課題がある。すなわち、コンデンサの充放電を制御するために、各画素にスイッチ素子などを配置する必要があることから、有機ＥＬ素子の制御回路が複雑になるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１には、各画素を点滅する選択期間の周期Ｔは、有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４の内部抵抗で構成される放電回路の時定数ＲＣの２．３倍以上に設定することで、多階調での表示が可能となるとの記載がある。その場合に、輝度Ｌと電荷量Ｑとの関係は、特許文献１に記載されている（４）式に示すようになるが、コンデンサにはその放電時にも数％の電荷が残り、それが有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４の輝度Ｌに対する誤差となるために各画素を精密に階調制御することができなかった。
【００１０】
第３に、そもそもコンデンサの充電電圧によって画素電圧を印加するものであるため、有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４の輝度とコンデンサ電圧との関係は、コンデンサ電圧が有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４のしきい値電圧を越えたときにはじめて一次比例関係となる。したがって、コンデンサの電荷が数％にまで放電されたときは、印加される画素電圧も数％になって、発光に必要なしきい値を下回るから、実際には特許文献１の（４）式に記載されたような輝度で正しく発光しなくなる。
【００１１】
このような電圧変調方式とは別の有機ＥＬ発光装置の駆動方式として、つぎに説明するパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）方式のものもある。これは、図１０に示す制御回路２２においてパルス幅変調信号ＰＷＭを生成し、このパルス幅変調信号ＰＷＭを用いてデータ線駆動回路２０からオン期間が制御された駆動電流を出力するようにして、有機ＥＬパネル１０の有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４に対する階調表示データとしたものである。
【００１２】
図１１は、従来のデータ線駆動回路２０を構成する単位出力回路の一例を示す回路図である。
この単位出力回路２ａは、直流電源電圧Ｖｄｄが供給され、カレントミラー回路を構成するＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路２１からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＣＭＯＳスイッチを構成するトランジスタｓｗ１，ＮＭ２などによって構成されており、参照信号Ｖｒｅｆに基づいてＮＭＯＳトランジスタＮＭ１で生成された基準電流Ｉｒｅｆがカレントミラー回路に流れ、カレントミラー回路おいてミラー比倍された出力電流Ｉｏｕｔとなってトランジスタｓｗ１から出力される。
【００１３】
単位出力回路２ａにおける出力電流Ｉｏｕｔの出力オン期間は、有機ＥＬ発光装置の外部から入力された画像信号に応じて設定されるものであって、制御回路２２においてたとえば６〜８ｂｉｔのディジタルデータに基づくパルス幅変調信号ＰＷＭが生成される。そして、この制御回路２２からのパルス幅変調信号ＰＷＭによってトランジスタｓｗ１，ＮＭ２のゲートが制御され、それぞれのデータ線１１ａ〜１１ｄの出力電流Ｉｏｕｔが複数の有機ＥＬ素子ＥＬ１１〜ＥＬ３４に対する階調表示データとして出力される。すなわち、各走査線１２ａ〜１２ｃの駆動に同期して、１水平期間毎に一定の出力を表示したい階調に応じて１００％から最小単位のＬＳＢ出力まで出力電流Ｉｏｕｔの時間幅を制御することで、階調表示が行われる。
【００１４】
このとき、単位出力回路２ａではＮＭＯＳトランジスタＮＭ１が基準電流生成回路２１の最終段のトランジスタとカレントミラー回路を構成しており、この基準電流生成回路２１で生成された基準電流Ｉｒｅｆが折り返されて、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる。したがって、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆの電流値に応じて、カレントミラー回路のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲートソース間電圧Ｖｇｓが定まり、トランジスタｓｗ１からそれぞれのデータ線１１ａ〜１１ｄに出力される出力電流Ｉｏｕｔの大きさが制御される。しかも、単位出力回路２ａは各データ線１１ａ〜１１ｄのいずれか１本だけを駆動する回路として構成されるものであるから、データ線駆動回路２０には有機ＥＬパネル１０に存在するデータ線１１ａ〜１１ｄに対応する数の単位出力回路２ａが必要である。
【特許文献１】特開２０００−２７６１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、上述した図１１のデータ線駆動回路２０は、出力電流Ｉｏｕｔがオンであれ、オフであれ、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１には基準電流Ｉｒｅｆが常時流れつづける。そして、このような単位出力回路２ａがデータ線駆動回路２０に多数含まれているため、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる電流の総和が非常に大きな値となってしまう。したがって、バッテリーで駆動されるような小型の携帯電子機器に用いる有機ＥＬ発光装置の場合には、バッテリー駆動時間が短くなってしまうという問題があった（課題１）。
【００１６】
また、表示装置の高解像度化に伴う配線の微細化は、データ線駆動回路２０の配線抵抗を増大させるため、有機ＥＬパネル１０の素子数の増加に伴って電流が増大したとき、表示装置内の画素の位置による配線抵抗の違いが無視できなくなる。すなわち、両端画素の配線抵抗ほど電流が集中するために電圧降下が大きくなり、中央の配線抵抗ほど電圧降下が小さくなって、ソース端子を接地したＮＭＯＳトランジスタＮＭ１のソース電位の分布が「お椀」を逆さにしたような上に凸の曲線となる。このように、接地ラインに生じる配線抵抗が画素位置に応じて異なるため、電圧分布には電圧降下の違いによって歪みが生じる。後述する図６（ａ）には、各単位出力回路２ａ間での電圧分布を示している。
【００１７】
いま、出力電流Ｉｏｕｔの大きさを決めるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１のゲート電圧は全て共通接地ラインであって、接続先がゲートだけであり、電流がほとんど流れずゲート電圧のドロップがほとんどないので、ソース電位のような分布が存在しない。したがって、各ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１のゲートソース間電圧Ｖｇｓが出力端子位置に応じて変化するため、正確に基準電流Ｉｒｅｆが折り返されず、誤差が生じてしまう。しかも、全体的に折り返される電流が減少し、さらに中央ほど電流の減少量が多くなるため、ソース電位の分布を逆さまにしたような、お椀形の電流分布となってしまう。後述する図６（ｂ）には、各単位出力回路２ａ間での電流分布を示している。
【００１８】
このように、出力ＰＭＯＳ部では、基準電流Ｉｒｅｆをさらに増幅してから出力しているので、出力電流分布のお椀形の歪みは一層顕著になって、その結果、表示パネルでは発光輝度のばらつきが発生するという問題があった（課題２）。
【００１９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、有機ＥＬ素子を所定の輝度で発光制御するとき、その消費電流の低減を可能にした単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、接地ラインへ流れ込む基準電流のピーク値を減少させることにより、配線抵抗による電圧変動を抑えて一様な出力電流分布を得るようにした有機ＥＬ発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明では、上記問題を解決するために、マトリクス状に配置された複数の有機ＥＬ素子を行方向に接続する複数の走査線、および前記有機ＥＬ素子を列方向に接続する複数のデータ線によって選択し、所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置が提供される。
【００２２】
この有機ＥＬ発光装置は、前記走査線の走査に同期して前記データ線にそれぞれ供給される駆動電流を所定の大きさに設定する基準電流生成回路と、前記基準電流生成回路に接続され、前記駆動電流の大きさに相当するデータを保持するキャパシタを有するデータ線駆動回路と、前記データを前記データ線駆動回路の前記キャパシタに書き込む充電時間、および前記データ線に供給される前記駆動電流のオン期間を制御する制御回路と、備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、有機ＥＬ素子を所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置において、基準電流の平均電流値を減少することで駆動時の消費電流の低減を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す回路図である。なお、有機ＥＬ発光装置全体の構成は、前述した図１０に示すものと同じであって、ここでも必要に応じて図１０を参照しながら説明する。
【００２５】
図１の単位出力回路２は、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路２１（図１０参照）からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１と、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＮＭＯＳトランジスタＮＭ２と、オン状態でのＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓを記憶保持するキャパシタＣｓと、このキャパシタＣｓに並列接続されたＰＭＯＳトランジスタＰＭ１を備え、さらにカレントミラー回路とＮＭＯＳトランジスタＮＭ１との間にはスイッチ回路を構成するＮＭＯＳトランジスタｓｗ１が配置され、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート間にはスイッチ回路を構成するＰＭＯＳトランジスタｓｗ２が配置されている。
【００２６】
１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１は、ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態のときにカレントミラー回路を構成するものであって、このＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオフ状態であればＰＭＯＳトランジスタＣＭ１のゲート電位はキャパシタＣｓに保持された電荷量だけによって決定される。また、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１，ｓｗ２がオン状態のときに、キャパシタＣｓにはＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆの大きさに対応するデータ（Ｖｇｓ）が保持される。そして、これらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２のゲートには、それぞれ制御回路２２（図１０参照）から充電期間設定信号Ｗｄａｔａ、および充電期間設定信号Ｗｄａｔａを反転した反転信号Ｗｄａｔａ０が供給されており、キャパシタＣｓへのデータの書き込み期間を制御するように構成されている。
【００２７】
さらに、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１のゲート端子には、画像信号に応じて有機ＥＬ素子のオン期間を設定するためのパルス幅変調信号ＰＷＭｐが供給されている。このオン期間に続くオフ期間には、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１がキャパシタＣｓに保持された電荷を放電して、そこに記憶されているデータを消去する放電スイッチとして機能する。
【００２８】
このように、本発明の有機ＥＬ発光装置では、基準電流Ｉｒｅｆを常時ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流すことなく、オン期間の初期にキャパシタＣｓにその容量を充電可能な期間（一定期間）だけ流すようにして、このキャパシタＣｓに記憶（充電）されたゲートソース間電圧Ｖｇｓで定電流動作を行うことができる。したがって、データ線駆動回路からの出力電流Ｉｏｕｔと無関係に基準電流Ｉｒｅｆを流すように構成されていた従来の有機ＥＬ発光装置とは異なり、データ線駆動回路で必要以上の電流が消費されないように構成することによって、有機ＥＬパネルの動作時における平均電流を低減することができる。
【００２９】
図２は、図１の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
同図（ａ），（ｂ）には、いずれも図１０に示す制御回路２２から各単位出力回路２に供給されるパルス幅変調信号ＰＷＭｐ，ＰＷＭｎの信号波形図を示している。パルス幅変調信号ＰＷＭｐ，ＰＷＭｎは画像信号に応じてＨ（高レベル）とＬ（低レベル）の信号に切り替わる相補的な信号であって、対応画素を点灯するオン期間ＴｏｎにはＰＷＭｐ＝Ｈ、ＰＷＭｎ＝Ｌの信号が単位出力回路２に供給されている。したがって、このときＰＭＯＳトランジスタＰＭ１およびＮＭＯＳトランジスタＮＭ２はいずれもオフ状態となる。
【００３０】
また、図２（ｃ），（ｄ）には同じく制御回路２２から各単位出力回路２に供給される充電期間設定信号Ｗｄａｔａ，Ｗｄａｔａ０の信号波形図を示している。このうち充電期間設定信号Ｗｄａｔａは、画素点灯のためのオン期間Ｔｏｎが始まるとＨになって、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１がオンすることでＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に基準電流Ｉｒｅｆが流れはじめる。それと同時に、もう一方の充電期間設定信号Ｗｄａｔａ０がＬになって、ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態となるため、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓに応じてキャパシタＣｓが充電される。そして、カレントミラー回路を構成する１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート電位は直流電源電圧Ｖｄｄからゲートソース間電圧Ｖｇｓ分だけ下がるから、オンしたＰＭＯＳトランジスタＣＭ１に所定の大きさの出力電流Ｉｏｕｔが流れて、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ２がオフしていることから出力電流Ｉｏｕｔとして対応するデータ線１１ａ〜１１ｄに出力される。
【００３１】
充電期間設定信号ＷｄａｔａがＨ、他方の充電期間設定信号Ｗｄａｔａ０が「Ｌ」の期間にはキャパシタＣｓへの充電が行われ、その間にゲートソース間電圧Ｖｇｓ分の電荷がキャパシタＣｓに充電される。充電時間Ｔ１が終了すると、それぞれ充電期間設定信号Ｗｄａｔａ，Ｗｄａｔａ０が反転して、トランジスタｓｗ１，ｓｗ２がそれぞれオフされ、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆが遮断される（図２（ｅ））。これらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２がオフされると、キャパシタＣｓに充電された電荷の逃げ道が遮断されるため、キャパシタＣｓに保持された電荷によってカレントミラー回路のゲート電位Ｖｃ（図２（ｆ））が（Ｖｄｄ−Ｖｇｓ）として保持されて、その後も所定の大きさで出力電流Ｉｏｕｔを出し続けることができる。
【００３２】
外部からの画像データに応じて決まるオン期間Ｔｏｎが終了すると、パルス幅変調信号ＰＷＭｐがＬ、ＰＷＭｎがＨになり、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１およびＮＭＯＳトランジスタＮＭ２がオン状態になって、図２（ｇ）に示すようにそれまで流れていた出力電流Ｉｏｕｔがなくなる。また、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１がオンになると、キャパシタＣｓに充電されていた電荷が全て放電され、そこで記憶していたゲートソース間電圧Ｖｇｓが消去され、つぎのオン期間に備えることができる。
【００３３】
上述したデータ線駆動回路では、図２（ｂ）に示したように、基準電流ＩｒｅｆがＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる充電時間Ｔ１は、キャパシタＣｓが充電可能な期間だけあれば十分であり、図２に示すように画像データに応じて決まるオン期間Ｔｏｎに比較して短く設定できる。したがって、図１１に示す従来回路のように常に基準電流Ｉｒｅｆを流すように構成したものと比較して、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１における消費電流の平均値を低減できる。
【００３４】
ここで、キャパシタＣｓのデータ保持に必要な容量値は、最大のオン期間Ｔｏｎによって決まる。オン期間Ｔｏｎの最大値は、たとえば有機ＥＬ発光装置におけるフレーム周波数が１２０Ｈｚであって、走査線数が１２０本の場合には約７０μｓｅｃとなり、この程度の期間だけデータを保持できる容量値であればよく、したがって、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１における消費電流の大きさを決める充電時間Ｔ１は、このキャパシタＣｓの容量値を最小の基準電流ＩｒｅｆでＶｇｓまで充電可能な期間だけあれば足りる。
【００３５】
なお、図１の単位出力回路２では、スイッチ回路を構成するＭＯＳトランジスタが、それぞれＮＭＯＳトランジスタｓｗ１とＰＭＯＳトランジスタｓｗ２である場合の例を示したが、これらのスイッチ回路をともにＮチャネル型のＭＯＳトランジスタで構成し、あるいはともにＰチャネル型のＭＯＳトランジスタで構成することもできる。さらに、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１とＰＭＯＳトランジスタｓｗ２を入れ替えて配置することも可能である。いずれの場合であっても、充電時間Ｔ１にこれらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２がオン状態になり、充電時間Ｔ１以外にはオフ状態となるように、上述した充電期間設定信号Ｗｄａｔａ，Ｗｄａｔａ０により制御する。
【００３６】
（実施の形態２）
実施の形態１において解決されたバッテリー駆動時間に関する課題１に加え、この実施の形態２の有機ＥＬ発光装置では、発光輝度のばらつきという課題（課題２）を解決した発明について説明する。
【００３７】
図３は、従来のデータ線駆動回路２０のうち、出力部の全体構成を示す回路図である。ここに図示されているデータ線駆動回路２０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式によって階調制御を行うタイプのものである。
【００３８】
図中、定電流源２３と接続され、基準電流Ｉｒｅｆが流れるＮＭＯＳトランジスタＭ０に対して、出力回路２４のＮＭＯＳトランジスタＭ１〜ＭＮがそれぞれカレントミラー回路を構成しており、各単位出力回路の内部で生成される基準電流ＩｒｅｆＸ（Ｘ＝１〜Ｎ）はそれぞれの出力段を構成するＮＭＯＳトランジスタＭ１〜ＭＮに折り返される。折り返された基準電流ＩｒｅｆＸは、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１からなる出力増幅部で増幅され、出力電流ＩｏｕｔＸ（Ｘ＝１〜Ｎ）として出力される。したがって、出力電流ＩｏｕｔＸの大きさは基準電流ＩｒｅｆＸを制御することで任意の電流値に設定することができる。
【００３９】
これらの出力電流ＩｏｕｔＸ間のばらつきを低減するため、出力増幅部の増幅率を４倍程度としている。また、ここでのパルス幅制御は、制御回路２２（図１０）の内部ディジタル回路で生成されたＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮにより、各単位出力回路のＰＷＭ制御用のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮをオンオフ制御して、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮのオン期間に各画素の有機ＥＬ素子を点灯するようにしている。
【００４０】
ここで、前述した発光輝度のばらつきという課題（課題２）について、さらに詳細に説明する。
ＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮは、データ線駆動回路２０の外部から読み込まれる画像データとＰＷＭカウンタのカウント値とが比較され、その比較結果に応じて「Ｈ」期間を決定している。画像データは、ＰＷＭカウンタのカウント値との比較用レジスタに格納される。また、ＰＷＭカウンタでは、外部からの出力許可信号と同時にカウントが開始され、ＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮも一斉に「Ｈ」状態になる。その後、画像データとＰＷＭカウンタのカウント値とは常時比較され、画像データとカウント値とが一致した時点で、ＰＷＭ信号Ｉｏｎ１，Ｉｏｎ２，…ＩｏｎＮが「Ｌ」状態になる。
【００４１】
すなわち、外部からの出力許可信号によってＰＷＭカウンタがカウントを開始すると、各単位出力回路のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮが一斉にオンとなって、折り返された基準電流ＩｒｅｆＸが接地端子に流れ込む。いま、出力増幅部の増幅率を４倍とすると、出力電流ＩｏｕｔＸが２００μＡに設定されている有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路２０では、基準電流ＩｒｅｆＸはそれぞれ５０μＡが必要になる。
【００４２】
図４は、データ線駆動回路のパッド配置を示すチップレイアウト図である。
たとえば出力端子数が２４０である場合、基準電流Ｉｒｅｆ１〜Ｉｒｅｆ２４０の総和は１２ｍＡという比較的大きな電流値となる。また、データ線駆動回路２０では、その出力端子のピッチがたとえば６０μｍピッチと狭く形成されているため、チップレイアウトのパッド配置については、図４に示すように直線状のＶＤＤ配線２５の左右に電源パッド（ＶＤＤＰＡＤ）２５１，２５２が配置されるとともに、ＶＤＤ配線２５に並行するＧＮＤ配線２６の左右に接地用パッド（ＧＮＤＰＡＤ）２６１，２６２が配置されている。データ線駆動回路２０の出力電流ＩｏｕｔＸは、それぞれＶＤＤ配線２５を跨いで出力端子（出力ＰＡＤ）２７１〜２７Ｎから取り出される。また、ＶＤＤ配線２５とＧＮＤ配線２６の間に、出力増幅領域２８１〜２８Ｎ、スイッチ領域２９１〜２９Ｎ、およびカレントミラー領域２Ｍ１〜２ＭＮが形成されている。これにより、多数の出力端子２７１〜２７Ｎが、１本の直線上に、それらのピッチが均一になるように配置される。
【００４３】
ところが、出力端子２７１〜２７Ｎは、たとえ狭ピッチに配置した場合でも、出力端子数が非常に多い場合には、ＧＮＤ配線２６の両サイドに配置された接地用パッド２６１，２６２間の距離が非常に大きくなってしまう。すなわち、６０μｍピッチで２４０本の出力端子を備えたデータ線駆動回路２０であれば、出力端子２７１と２７Ｎのパッド間隔は１３．３６ｍｍの幅を必要とすることになって、接地用パッド２６１，２６２の間は１５ｍｍ程度となる。したがって、この間を接続するＧＮＤ配線２６がメタル配線であるとしても、そこに生じる配線抵抗の影響は無視できない。また、配線が微細化されると、その影響はさらに大きくなる。
【００４４】
図５は、ＧＮＤ配線の配線抵抗を具体的に示す等価回路図であり、図６（ａ），（ｂ）は、各単位出力回路間での電流分布および電圧分布を示す図である。
図５では、図３のデータ線駆動回路２０におけるＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１からなる出力増幅部、および各単位出力回路のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮは省略してある。基準電流Ｉｒｅｆが流れるＮＭＯＳトランジスタＭ０と、出力段を構成するＮＭＯＳトランジスタＭ１〜ＭＮのソース側には、それぞれ図５に示すように配線抵抗Ｒ０〜ＲＮが存在する。そして、外部からの出力許可信号によりＰＷＭカウンタでのカウントが開始されると、一斉に基準電流Ｉｒｅｆ１〜ＩｒｅｆＮが各配線抵抗Ｒ０〜ＲＮを介してＧＮＤ配線２６に流れ込む。これにより各配線抵抗Ｒ０〜ＲＮで電圧降下が発生し、それが表示パネルにおける発光輝度のばらつきの原因となっていた（図６参照）。
【００４５】
以下に説明する実施の形態２の有機ＥＬ発光装置では、ＰＷＭ制御用のスイッチＳＷ１〜ＳＷＮを一斉にオンにして、基準電流ＩｒｅｆＸを同時に流すのではなく、単位出力回路を複数のグループに分割し、グループ単位で時分割して基準電流Ｉｒｅｆを流すようにしている。分割して基準電流Ｉｒｅｆを流すことで、配線抵抗Ｒ０〜ＲＮにおける電圧降下が小さくなるから、電流分布の歪みも小さくなる。なお、ここではＮ個の単位出力回路をｍ分割しているが、全体を２グループに分割してもよいし（ｍ＝２）、あるいは３グループ（ｍ＝３）、４グループ（ｍ＝４）、もしくは単位出力回路毎に基準電流ＩｒｅｆＸを流すタイミングを異ならせてもよい（ｍ＝Ｎ）。
【００４６】
図７は、実施の形態２のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す図である。
図７の単位出力回路２ｂは、１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１と、基準電流生成回路２１（図１０参照）からの参照信号Ｖｒｅｆによって制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１と、オン状態でのＰＭＯＳトランジスタＣＭ０のゲートソース間電圧Ｖｇｓを記憶保持するキャパシタＣｓと、このキャパシタＣｓに並列接続されたＰＭＯＳトランジスタＰＭ１と、出力電流Ｉｏｕｔを制御するＮＭＯＳトランジスタＮＭ２およびＰＭＯＳトランジスタＰＭ２とを備え、さらにカレントミラー回路とＮＭＯＳトランジスタＮＭ１との間にはスイッチ回路を構成するＮＭＯＳトランジスタｓｗ１が配置され、ＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート間にはスイッチ回路を構成するＰＭＯＳトランジスタｓｗ２が配置されている。
【００４７】
１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１は、ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態のときにカレントミラー回路を構成するものであって、このＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオフ状態であればＰＭＯＳトランジスタＣＭ１のゲート電位はキャパシタＣｓに保持された電荷量だけによって決定される。また、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１とＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオン状態のときに、キャパシタＣｓにはＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流れる基準電流Ｉｒｅｆの大きさに対応するデータ（Ｖｇｓ）が保持される。そして、これらのトランジスタｓｗ１，ｓｗ２のゲートには、それぞれ制御回路２２（図１０参照）から充電期間設定信号Ｗｄａｔａ、および充電期間設定信号Ｗｄａｔａを反転した反転信号Ｗｄａｔａ０が供給されており、キャパシタＣｓへのデータの書き込み期間が、後述するようにグループ毎に異なるタイミングで制御されている。そのため、複数または一つの単位出力回路２ｂからなるデータ線駆動回路２０では、データの書き込み期間が各グループで異なるタイミングに設定され、このオン期間に続くオフ期間では、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１がキャパシタＣｓに保持された電荷を放電して、そこに記憶されているデータを消去する放電スイッチとして機能する。
【００４８】
さらに、図７の単位出力回路２ｂにおいて、実施の形態１の単位出力回路２との違いは、ＰＭＯＳトランジスタＰＭ１のゲート端子に、画像信号に応じて有機ＥＬ素子のオン期間を設定するための放電信号（パルス幅変調信号）Ｄｉｓｃｈａを供給するとともに、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ２およびＰＭＯＳトランジスタＰＭ２のゲート端子にオンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦを供給して、出力電流Ｉｏｕｔを制御している点である。
【００４９】
図８は、図７の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
同図（ａ）には、図１０に示す制御回路２２から各単位出力回路２ｂに供給される放電信号Ｄｉｓｃｈａの信号波形図、同図（ｂ）には、オンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦの信号波形図を示している。
【００５０】
制御回路２２からの放電信号Ｄｉｓｃｈａが「Ｈ」になると、放電用スイッチＰＭ１がオフするため、キャパシタＣｓの充電が可能となる。そのとき、図８（ｃ）に示すように充電期間設定信号Ｗｄａｔａが「Ｈ」、反転信号Ｗｄａｔａ０が「Ｌ」になれば、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１，ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２はともにオン状態となり、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に基準電流Ｉｒｅｆが流れてキャパシタＣｓの充電が開始される。図８（ｅ）に示すように、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に基準電流Ｉｒｅｆが流れると、カレントミラー回路を構成する１対のＰＭＯＳトランジスタＣＭ０，ＣＭ１のゲート電位Ｖｃは直流電源電圧Ｖｄｄからゲートソース間電圧Ｖｇｓ分だけ下がる（図８（ｆ））。充電期間設定信号Ｗｄａｔａが「Ｈ」の期間はキャパシタＣｓへの充電が行われ、キャパシタＣｓにはゲートソース間電圧Ｖｇｓが充電される。
【００５１】
当該単位出力回路２ｂにおける充電期間が終了して、充電期間設定信号Ｗｄａｔａが「Ｌ」（Ｗｄａｔａ０＝「Ｈ」）になると、ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１およびＰＭＯＳトランジスタｓｗ２がオフし、基準電流Ｉｒｅｆが遮断される。ＮＭＯＳトランジスタｓｗ１，ＰＭＯＳトランジスタｓｗ２および放電用スイッチＰＭ１のすべてがオフすると、キャパシタＣｓの充放電の電流経路はすべて遮断されるため、キャパシタＣｓに充電されたゲートソース間電圧Ｖｇｓは保持される。その後、すべてのグループにおける充電期間が完了してデータ保持状態となると、出力のオン期間となるためオンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦが「Ｌ」となり、出力端子から出力電流Ｉｏｕｔが出力される（図８（ｇ））。そして、すべての単位出力回路２ｂでフレーム周波数および外部からの画像データによって決まるオン期間が終了すると、オンオフ制御信号ＯＮ／ＯＦＦが「Ｈ」、放電信号Ｄｉｓｃｈａが「Ｌ」となるから、出力電流Ｉｏｕｔが遮断され、さらにキャパシタＣｓが放電され、そこで記憶していたゲートソース間電圧Ｖｇｓが消去される。その後はオフ期間となり、つぎのオン期間に備える。
【００５２】
図９は、複数の出力端子で構成された駆動タイミングを示す信号波形図である。
基本的なタイミングは図８の単位出力回路２ｂで説明したものと同じであるが、ここでは、基準電流Ｉｒｅｆをグループ間で時分割して接地端子へ流すために、単位出力回路２ｂの充電期間設定信号Ｗｄａｔａ（同図（ｃ）〜（ｆ））と基準電流Ｉｒｅｆ（同図（ｇ）〜（ｊ））の各信号タイミングが、グループ単位でずらされた状態を示している。
【００５３】
このように、本発明の有機ＥＬ発光装置では、基準電流Ｉｒｅｆを常時ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１に流すことなく、オン期間の初期にキャパシタＣｓにその容量を充電可能な期間（一定期間）だけ流すようにして、このキャパシタＣｓに記憶（充電）されたゲートソース間電圧Ｖｇｓで定電流動作を行うことができる。また、基準電流Ｉｒｅｆを単位出力回路毎に異なるタイミングで流すようにしている。したがって、データ線駆動回路からの出力電流Ｉｏｕｔと無関係に、かつ各データ線について同時に基準電流Ｉｒｅｆを流すように構成されていた従来の有機ＥＬ発光装置とは異なり、データ線駆動回路で必要以上の電流が消費されないように構成することによって、有機ＥＬパネルの動作時における平均電流を低減するとともに、基準電流のピーク値を低減し、かつ各データ線で一様な電流分布を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１に係る有機ＥＬ発光装置のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す回路図である。
【図２】図１の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
【図３】従来のデータ線駆動回路のうち、出力部の全体構成を示す回路図である。
【図４】データ線駆動回路のパッド配置を示すチップレイアウト図である。
【図５】図３のデータ線駆動回路におけるＧＮＤ配線の配線抵抗を具体的に示す等価回路図である。
【図６】各単位出力回路間での電流分布および電圧分布を示す図である。
【図７】実施の形態２のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路を示す図である。
【図８】図７の単位出力回路の駆動タイミングを示す信号波形図である。
【図９】複数の出力端子で構成された駆動タイミングを示す信号波形図である。
【図１０】単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置の構成を示す回路図である。
【図１１】従来のデータ線駆動回路を構成する単位出力回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 有機ＥＬパネル
１１ａ〜１１ｄ データ線
１２ａ〜１２ｃ 走査線
２０ データ線駆動回路
２１ 基準電流生成回路
２２ 制御回路
３０ 走査線駆動回路
ＣＭ０，ＣＭ１，ＰＭ１，ｓｗ２ ＰＭＯＳトランジスタ
ＮＭ１，ＮＭ２，ｓｗ１ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｃｓ キャパシタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を行方向に接続する複数の走査線、および前記有機ＥＬ素子を列方向に接続する複数のデータ線によって選択し、所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置において、
前記走査線の走査に同期して前記データ線にそれぞれ供給される駆動電流を所定の大きさに設定する基準電流生成回路と、
前記基準電流生成回路に接続され、前記駆動電流の大きさに相当するデータを保持するキャパシタを有するデータ線駆動回路と、
前記データを前記データ線駆動回路の前記キャパシタに書き込む充電時間、および前記データ線に供給される前記駆動電流のオン期間を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
前記制御回路では、前記充電時間を前記駆動電流のオン期間より短く制御することにより、前記データ線駆動回路における消費電流を低減するようにしたことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
前記データ線駆動回路は、
１対のＭＯＳトランジスタのゲートを互いに接続して、所定の倍率で前記駆動電流を出力するカレントミラー回路と、
前記基準電流生成回路に接続され、前記カレントミラー回路に基準電流を供給するトランジスタ回路と、
前記１対のＭＯＳトランジスタのゲート間、および前記カレントミラー回路と前記トランジスタ回路との間にそれぞれ配置されたスイッチ回路と、
からなる複数の単位出力回路を備え、
前記スイッチ回路を前記充電時間だけオンに制御して、前記駆動電流の大きさに相当するデータを前記キャパシタに書き込むことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項４】
前記データ線駆動回路では、前記カレントミラー回路に流れる前記基準電流が前記データ線に対応する単位出力回路毎に異なるタイミングで流れるようにしたことを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項５】
前記データ線駆動回路では、前記カレントミラー回路に流れる前記基準電流が前記データ線に対応する単位出力回路を複数のグループに区分して、前記グループ毎に異なるタイミングで流れるようにしたことを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項６】
前記データ線駆動回路は、前記キャパシタで保持された電荷を放電する放電スイッチを備え、
前記オン期間の終了後に前記放電スイッチをオンにして、前記キャパシタに記憶されたデータを消去するようにしたことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を行方向に接続する複数の走査線、および前記有機ＥＬ素子を列方向に接続する複数のデータ線によって選択し、所定の輝度で発光制御する単純マトリクス方式の有機ＥＬ発光装置において、
前記走査線の走査に同期して前記データ線にそれぞれ供給される駆動電流を所定の大きさに設定する基準電流生成回路と、
前記基準電流生成回路に接続され、前記駆動電流の大きさに相当するデータを保持するキャパシタを有するデータ線駆動回路と、
前記データを前記データ線駆動回路の前記キャパシタに書き込む充電時間、および前記データ線に供給される前記駆動電流のオン期間を制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする有機ＥＬ発光装置。
【請求項２】
前記制御回路では、前記充電時間を前記駆動電流のオン期間より短く制御することにより、前記データ線駆動回路における消費電流を低減するようにしたことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項３】
前記データ線駆動回路は、
１対のＭＯＳトランジスタのゲートを互いに接続して、所定の倍率で前記駆動電流を出力するカレントミラー回路と、
前記基準電流生成回路に接続され、前記カレントミラー回路に基準電流を供給するトランジスタ回路と、
前記１対のＭＯＳトランジスタのゲート間、および前記カレントミラー回路と前記トランジスタ回路との間にそれぞれ配置されたスイッチ回路と、
からなる複数の単位出力回路を備え、
前記スイッチ回路を前記充電時間だけオンに制御して、前記駆動電流の大きさに相当するデータを前記キャパシタに書き込むことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項４】
前記データ線駆動回路では、前記カレントミラー回路に流れる前記基準電流が前記データ線に対応する単位出力回路毎に異なるタイミングで流れるようにしたことを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項５】
前記データ線駆動回路では、前記カレントミラー回路に流れる前記基準電流が前記データ線に対応する単位出力回路を複数のグループに区分して、前記グループ毎に異なるタイミングで流れるようにしたことを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ発光装置。
【請求項６】
前記データ線駆動回路は、前記キャパシタで保持された電荷を放電する放電スイッチを備え、
前記オン期間の終了後に前記放電スイッチをオンにして、前記キャパシタに記憶されたデータを消去するようにしたことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１０６６６４（Ｐ２００６−１０６６６４Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５５４５９（Ｐ２００５−５５４５９）
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【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１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【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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