説明

有機EL駆動回路および有機ELパネル

【課題】微小なデータ電流を高速に書き込む。
【解決手段】短絡トランジスタQ2をオンしている状態で、パストランジスタQ1がオンして、データラインDLにおけるデータ電流Idataを駆動トランジスタQ3から引き込む。このとき、スイッチトランジスタQ7をオンしており、データラインDLは、トランジスタQ5,Q6からなるインバータINを介し、パストランジスタQ1のゲートに接続されている。データラインDLに流れる微少電流によるデータラインDLの電位変化をインバータが検知し負帰還制御することで、データラインDLの電圧変動を抑え高速な電流伝達を実現する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電流駆動型の有機EL駆動回路およびこれを利用した有機ELパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、フラットパネルの1つとして、有機ELパネルが知られている。この有機ELパネルでは、有機EL素子をマトリクス状に配列した各画素に配置し、各有機EL素子の発光を制御して表示を行う。
【0003】
このような有機ELパネルでは、各画素のデータ信号に応じた発光を行うことが重要であり、各種の提案がある。その中の1つとして、電流駆動型のパネルがある。この電流駆動型のパネルでは、データラインにデータ電流を流し、このデータ電流を駆動トランジスタに流すための電圧を内部で保持する。そして、保持された電圧に応じて駆動トランジスタに電流を流し、これを有機EL素子に供給する。従って、駆動トランジスタのしきい値にバラツキがあっても、比較的バラツキのない有機EL素子の発光が得られる。
【0004】
特許文献1には、このような電流駆動型パネルの一例が示されており、これについて図10に基づいて説明する。
【0005】
データラインYは垂直(列)方向に伸びており、その列の各画素のデータ電流が順次流れる。ゲートラインXは、水平(行)方向に伸びており、その行が選択された時にHigh(「ハイ」レベル、以下Hレベル)となる。電源ラインZは、水平方向に伸びており、その行の各画素回路に電源電圧を供給する。
【0006】
ゲートラインXには、短絡トランジスタQ2のゲートが接続されている。短絡トランジスタQ2のドレインは電源ラインZに接続され、ソースは駆動トランジスタQ3のゲートに接続されている。駆動トランジスタQ3のドレインは電源ラインZに接続され、ソースは有機EL素子Eのアノードに接続されている。また、有機EL素子Eのカソードは、低電圧電源VSSに接続されている。
【0007】
データラインYには、パストランジスタQ1のドレインが接続されており、このパストランジスタQ1のゲートは、ゲートラインXに接続されている。また、パストランジスタのソースは、駆動トランジスタQ3のソースと有機EL素子Eのアノードに接続されている。さらに、駆動トランジスタQ3のソースとゲートの間は、電圧保持用のコンデンサCにより接続されている。
【0008】
このような回路において、ゲートラインXをHレベルにすると、パストランジスタQ1と、短絡トランジスタQ2がオンする。この状態で、データラインYにデータ電流を流す(引き抜く)と、駆動トランジスタQ3は、短絡トランジスタQ2によってダイオード接続されているため、データラインYに流れるデータ電流が、駆動トランジスタQ3、パストランジスタQ1に流れる。これによって、コンデンサCには、駆動トランジスタQ3にデータ電流が流れている状態における駆動トランジスタQ3のゲートソース間電圧が充電される。
【0009】
次に、ゲートラインXがLレベルになると、パストランジスタQ1、短絡トランジスタQ2がオフされ、駆動トランジスタQ3は、コンデンサCに保持された電圧に応じた駆動電流を有機EL素子Eに供給する。
【0010】
コンデンサCに保持された電圧は、駆動トランジスタQ3がデータ電流を流している際の電圧である。このため、有機EL素子Eに供給される駆動電流はデータ電流に応じたものになる。
【0011】
なお、図10の回路において、トランジスタはすべてNチャネルのTFT(薄膜トランジスタ)である。
【0012】
【特許文献1】特開2004−12858号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
ここで、上述の電流駆動型のパネルにおいて、データ電流は、有機EL素子Eの発光に実際に必要な電流であり、表現する階調が多い場合には、微小な電流を制御しなければならない。すなわち、データ電流として、数10nA単位のコントロールが必要になる。
【0014】
一方、データラインYには、他の画素回路も接続されており、負荷容量はかなり大きい。従って、データ電流を画素回路内のコンデンサに正確に充電するためには、かなり長い時間が必要となる。1画面の画素に対するデータの書き込みは、1フレームの表示期間より長くなることはできず、従来の回路では、データ電流の書き込みを十分行えないという問題があった。
【0015】
本発明では、電流駆動型のパネルにおいて、データ電流の書き込みを高速に行う。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は、データ電流の供給を受け、このデータ電流に応じた電圧を保持し、その後保持した電圧に応じて有機EL素子に対応した駆動電流を供給する有機EL駆動回路であって、データラインからのデータ電流を書き込み電流として入力するパストランジスタと、入力側がデータラインに接続され、出力側がパストランジスタのゲートに接続されたインバータとを有し、データ電流の書き込み時において、インバータをオンして、データライン電圧をクランプすることを特徴とする。
【0017】
また、本発明は、データ電流を流すデータラインに一端が接続され、選択信号によりオンオフされるパストランジスタと、入力側がデータラインに接続され、出力側がパストランジスタのゲートに接続されたインバータと、ドレインゲート間を短絡した状態で、前記パストランジスタを通して流れるデータ電流を流し、その状態におけるゲートソース間電圧をゲートソース間の保持容量に保持し、ゲートソース間電圧に応じた駆動電流を有機EL素子に供給する駆動トランジスタと、を有し、データ電流の書き込み時において、インバータをオンして、データライン電圧をクランプすることを特徴とする。
【0018】
また、前記パストランジスタがオンされている状態でオフし、前記パストランジスタがオフされている状態でオンし前記駆動トランジスタからの電流を有機EL素子に供給する制御トランジスタを有することが好適である。
【0019】
また、前記パストランジスタをNチャネルトランジスタとし、前記データ電流は、データラインへ引き抜くプル電流とすることが好適である。
【0020】
また、前記パストランジスタをPチャネルトランジスタとし、前記データ電流は、データラインに流し込むプッシュ電流とすることが好適である。
【0021】
また、前記インバータに代えて、1つの入力端がデータラインに接続され、出力端がパストランジスタのゲートに接続されたNOR回路を設け、データ電流書き込み時に前記NOR回路の他入力端にLレベルを入力することで、NOR回路をインバータとして機能させることが好適である。
【0022】
また、前記インバータに代えて、1つの入力端がデータラインに接続され、出力端がパストランジスタのゲートに接続されたNAND回路を設け、データ電流書き込み時に前記NAND回路の他入力端にHレベルを入力することで、NAND回路をインバータとして機能させることが好適である。
【0023】
また、本発明は、上記有機EL回路をマトリクス配置したことを特徴とする有機ELパネル。
【発明の効果】
【0024】
以上説明したように、本発明によれば、入力側がデータラインに接続されたインバータを設け、このインバータによりパストランジスタのゲート電圧を制御する。そこで、パストランジスタに流れる電流を早期にデータラインに流れるデータ電流にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0026】
図1は、実施形態に係る有機EL駆動回路の構成を示す図である。
【0027】
データラインDLは垂直(列)方向に伸びており、その列の各画素のデータ電流が順次流れる。ライトイネーブルラインWEは、水平(行)方向に伸びており、その行が選択されデータ電流を書き込む時にHレベルとなる。
【0028】
高電圧の電源ラインPVDDと、低電圧のグランドラインGNDは、垂直方向に伸びており、その行の各画素回路に電源電圧およびグランド電圧を供給する。
【0029】
ライトイネーブルラインWEには、Nチャネルの短絡トランジスタQ2のゲートが接続されている。短絡トランジスタのドレインは電源ラインPVDDに接続され、ソースはNチャネルの駆動トランジスタQ3のゲートに接続されている。駆動トランジスタQ3のドレインは電源ラインPVDDに接続され、ソースはNチャネルの制御トランジスタQ4のドレインに接続されている。
【0030】
この制御トランジスタQ4のゲートは制御ラインCSに接続され、ソースは有機EL素子Eのアノードに接続されている。
【0031】
また、有機EL素子Eのカソードは、低電圧のカソード電源CVに接続されている。さらに、駆動トランジスタQ3のソースとゲートの間は、電圧保持用のコンデンサCにより接続されている。
【0032】
データラインDLには、NチャネルのパストランジスタQ1のドレインが接続されており、パストランジスタのソースは、駆動トランジスタQ3のソースおよび制御トランジスタのドレインに接続されている。
【0033】
パストランジスタQ1のゲートには、PチャネルおよびNチャネルの一対のインバータトランジスタQ5、Q6のドレインに共通接続されている。なお、このインバータトランジスタQ5,Q6とで、インバータINが構成される。PチャネルのインバータトランジスタQ5のソースは、PチャネルのスイッチトランジスタQ7のドレインに接続され、スイッチトランジスタQ7のソースは、電源ラインPVDDに接続されている。スイッチトランジスタQ7ゲートは、制御ラインCSに接続されている。このスイッチトランジスタQ7は、インバータINの動作をオンオフするスイッチとして機能する。
【0034】
NチャネルのインバータトランジスタQ6のソースは、グランドラインGNDに接続されている。そして、両インバータトランジスタQ5,Q6のゲートは、データラインDLに共通接続されている。これによって、スイッチトランジスタQ7がオンの場合にインバータINが動作可能になる。
【0035】
このような回路において、データラインDLにデータ電流を流し、画素回路にデータ電流を書き込む場合には、ライトイネーブルラインWEをHレベル、制御ラインCSをLow(「ロウ」レベル、以下Lレベル)にする。これによって、インバータトランジスタQ5、Q6からなるインバータは、入力がデータラインに接続され、出力がパストランジスタQ1のゲートに接続された状態になる。すなわち、図2に示すような状態になる。
【0036】
ここで、インバータの入出力の電圧特性は、図3に太い実線で示すように、入力が低電圧の際にHレベル、高電圧の時にLレベルになる。この図3においては、インバータの入力電圧VData(データラインの電圧)を横軸、出力の電圧Vgを縦軸にとってある。
【0037】
また、パストランジスタQ1のゲート電圧Vgと、そのときのドレイン電流Iの関係は、図3において破線で示すように、ゲート電圧Vgがしきい値電圧以上になったときにゲート電圧Vgの上昇につれて、上昇する。なお、図3では、縦軸がゲート電圧Vgで、横軸がドレイン電流Iである。
【0038】
データラインDLのデータ電流が0の場合、インバータ入力電圧のデータライン電圧にネガティブフィードバックが掛かり、パストランジスタQ1の電圧を決定し電流が変化し、それがまたインバータ入力に反映される。データラインDLの電圧は、パストランジスタQ1の電流が0であるしきい値電圧付近のクランプ電圧Vcrで安定する。
【0039】
一方、データラインDLにデータ電流Idataが流れると、この電流Idataが流れることによるデータラインDLの電圧変化をインバータが検知する。そして、この電流IdataがパストランジスタQ1に流れるように、インバータINがパストランジスタQ1のゲート電圧Vgを変更する。すなわち、データラインDLの電圧は、図3に示すΔVcrだけ下がり、これによってパストランジスタQ1のゲート電圧Vgは、パストランジスタQ1のドレイン電流がΔIになるようにΔVgだけ上昇される。このようにして、インバータINがパストランジスタQ1に流れる電流がデータラインのデータ電流Idataになるように動作する。
【0040】
ここで、注目すべきは、インバータのネガティブフィードバックにより、入力電圧振幅ΔVcrは、出力電圧振幅Δgに比べて十分小さくとることができる。従って、大きな入力容量の充放電時間を短い時間に抑えることができ、スピードが大幅に上がる。
【0041】
ここで、このようなデータ電流書き込みのタイミングチャートを図4に示す。まず、1水平ラインの表示期間を示すイネーブルラインENBをLレベルとしておき、その状態で、データラインDLにおけるデータ電流を切り替える。ここで、データ電流の書き込みは、線順次で行う。すなわち、1つのデータラインDLには、1水平期間の間データ電流が供給される。従って、各画素の輝度に応じた電圧を各列毎に保持し、その電圧に応じたデータ電流をすべてのデータラインDLに同時に1水平ラインの期間供給することなどの構成が必要になる。
【0042】
イネーブルラインENBをHレベルにした場合には、次に制御ラインCSをLレベルとして、制御トランジスタQ4をオフするとともに、スイッチトランジスタQ7をオンする。これによって、駆動トランジスタQ3から有機EL素子Eへの経路が断たれるとともに、インバータINが動作可能となる。
【0043】
次に、ライトイネーブルラインWEがHレベルとなることで、短絡トランジスタQ2がオンする。これによって、駆動トランジスタQ3は、ダイオード接続される。
【0044】
ここで、インバータINが動作すると、インバータINは、上述のようにデータラインDLに流れるデータ電流がパストランジスタQ1に流れるように、パストランジスタQ1のゲート電位を制御する。従って、駆動トランジスタQ3からパストランジスタQ1に流れる電流がデータラインDLに流れるデータ電流と同一になる。特に、駆動トランジスタQ3がダイオード接続されているため、ここに流れる電流は正確にデータ電流と同一になり、そのときの駆動トランジスタQ3のゲートソース間電圧がコンデンサCに保持される。
【0045】
1水平期間が終了すると、イネーブルラインENBがLレベルになる。このとき、ライトイネーブルラインWEも同時にLレベルになる。そして、イネーブルラインENBがLレベルの期間において、若干(オフマージン分)遅れて制御ラインCSがHレベルになり、インバータINがオフになるとともに、制御トランジスタQ4がオンし、駆動トランジスタQ3に流れる電流が有機EL素子Eに供給される。この有機EL素子Eへの電流供給は、次のフレームにおけるデータ電流の書き込みまで継続される。
【0046】
図5、図6には、本実施形態におけるインバータを設けた回路と、これを設けない通常の回路の比較を示してある。図において、印加電流と記載してある定電流源により、時刻100μsecより、Idata=10nA,20nAの2種類の電流を流した場合における応答電流の変化をグラフに示してある。なお、図におけるコンデンサCは、データラインDLの負荷容量を模擬するものである。また、インバータを用いない回路では、データライン(コンデンサ)に4Vプリチャージしてから印加電流Idataを印加した。
【0047】
図6に示すように、インバータがない場合には、応答電流が印加電流と同一になるまでに、80μsec程度がかかるのに対し、図5に示すように、インバータを用いることで8μsec程度になり、データ電流の書き込みに要する時間が1/10程度に短縮できることがわかった。
【0048】
図7には、図1の回路を論理回路図として書き直したものが示されている。インバータトランジスタQ5,Q6、スイッチトランジスタQ7は、図6に示すように、ノアゲートNORとして表すことができる。このノアゲートNORにおいて、制御ラインCSがLレベルに設定した場合に、ノアゲートNORがインバータとして動作する。
【0049】
以上説明したように、本実施形態によれば、入力側がデータラインに接続されたインバータによって、パストランジスタQ1のゲート電圧を制御することで、パストランジスタQ1において流れる電流を早期にデータラインに流れるデータ電流に引き込むことができる。これによって、微小なデータ電流の書き込み時間を短縮して、データ電流の正確な書き込みを行うことができる。
【0050】
また、図8には、駆動トランジスタQ3をpチャネルトランジスタで構成したプル型の回路を示す。駆動トランジスタQ3のソースが電源ラインPVDDに接続され、この駆動トランジスタQ3のソースゲート間にコンデンサCが接続されている。また、駆動トランジスタQ3のゲートドレイン間にはnチャネルの短絡トランジスタQ2が接続されており、この短絡トランジスタQ2のゲートにはライトイネーブルラインWEが接続されている。ドレインがデータラインDLに接続されたnチャネルのパストランジスタQ1のソースは、駆動トランジスタQ3のドレインに接続されている。
【0051】
また、駆動トランジスタQ3のドレインは、nチャネルの制御トランジスタQ4のドレインに接続され、この制御トランジスタQ4のソースは、有機EL素子Eのアノードに接続され、有機EL素子Eのカソードはカソード電源CVに接続されている。また、制御トランジスタQ4のゲートは反転制御ラインCS(バー)に接続されている。
【0052】
さらに、反転制御ラインCS(バー)と、データラインDLの2つは、ノアゲートNORの2つの入力端にそれぞれ入力され、ノアゲートNORの出力端がパストランジスタQ1のゲートに供給されている。
【0053】
このような構成によっても、上述の場合と同様に反転制御ラインCS(バー)をLレベルに設定したときに、ノアゲートNORがインバータとして動作し、パストランジスタQ1を介しデータ電流IdataをデータラインDLに引き抜くことができる。
【0054】
図9には、パストランジスタQ1、制御トランジスタQ4をpチャネルトランジスタで構成したプッシュ型の回路を示す。
【0055】
pチャネルの制御トランジスタQ4のソースが電源ラインPVDDに接続され、制御トランジスタQ4のドレインは、nチャネルの駆動トランジスタQ3のドレインに接続され、駆動トランジスタQ3のソースは、有機EL素子Eのアノードに接続され、有機EL素子Eのカソードはカソード電源CVに接続されている。また、制御トランジスタQ4のゲートは制御ラインCSに接続されている。
【0056】
駆動トランジスタQ3のソースゲート間にコンデンサCが接続され、この駆動トランジスタQ3のゲートドレイン間にはnチャネルの短絡トランジスタQ2が接続されている。また、この短絡トランジスタQ2のゲートにはライトイネーブルラインWEが接続されている。
【0057】
ソースがデータラインDLに接続されたpチャネルのパストランジスタQ1のドレインには、駆動トランジスタQ3のドレインおよび制御トランジスタQ4のドレインが接続されている。
【0058】
さらに、制御ラインCSと、データラインDLの2つは、ナンドゲートNANDの2つの入力端にそれぞれ入力され、ナンドゲートNANDの出力端がパストランジスタQ1のゲートに供給されている。
【0059】
このような構成によっても、上述の場合と同様に制御ラインCSをHレベルに設定したときに、ナンドゲートNANDがインバータとして動作し、パストランジスタQ1を介しデータ電流IdataをデータラインDLに引き抜くことができる。
【0060】
以上説明したように、本実施形態によれば、入力がデータラインに接続されたインバータINを設け、このインバータINによりパストランジスタQ1のゲート電圧を制御する。そこで、パストランジスタQ1に流れる電流を早期にデータラインに流れるデータ電流にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】実施形態にかかる構成を示す図である。
【図2】実施形態の回路を機能的に示す図である。
【図3】動作を示す特性図である。
【図4】各信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図5】実施形態の構成における動作を示す図である。
【図6】比較例における動作を示す図である。
【図7】実施形態の回路の機能を示す図である。
【図8】プル型の他の回路例を示す図である。
【図9】プッシュ型の他の回路例を示す図である。
【図10】従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【0062】
C コンデンサ、E 有機EL素子、Q1 パストランジスタ、Q2 短絡トランジスタ、Q3 駆動トランジスタ、Q4 制御トランジスタ、Q5,Q6 インバータトランジスタ、Q7 スイッチトランジスタ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
データ電流の供給を受け、このデータ電流に応じた電圧を保持し、その後保持した電圧に応じて有機EL素子に対応した駆動電流を供給する有機EL駆動回路であって、
データラインからのデータ電流を書き込み電流として入力するパストランジスタと、
入力側がデータラインに接続され、出力側がパストランジスタのゲートに接続されたインバータと、
を有し、
データ電流の書き込み時において、インバータをオンして、データライン電圧をクランプすることを特徴とする有機EL駆動回路。
【請求項2】
データ電流を流すデータラインに一端が接続され、選択信号によりオンオフされるパストランジスタと、
入力側がデータラインに接続され、出力側がパストランジスタのゲートに接続されたインバータと、
ドレインゲート間を短絡した状態で、前記パストランジスタを通して流れるデータ電流を流し、その状態におけるゲートソース間電圧をゲートソース間の保持容量に保持し、ゲートソース間電圧に応じた駆動電流を有機EL素子に供給する駆動トランジスタと、
を有し、
データ電流の書き込み時において、インバータをオンして、データライン電圧をクランプすることを特徴とする有機EL駆動回路。
【請求項3】
請求項2に記載の有機EL駆動回路において、
前記パストランジスタがオンされている状態でオフし、前記パストランジスタがオフされている状態でオンし前記駆動トランジスタからの電流を有機EL素子に供給する制御トランジスタを有することを特徴とする有機EL駆動回路。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1つに記載の有機EL駆動回路において、
前記パストランジスタをNチャネルトランジスタとし、
前記データ電流は、データラインへ引き抜くプル電流とすることを特徴とする有機EL駆動回路。
【請求項5】
請求項1〜3のいずれか1つに記載の有機EL駆動回路において、
前記パストランジスタをPチャネルトランジスタとし、
前記データ電流は、データラインに流し込むプッシュ電流とすることを特徴とする有機EL駆動回路。
【請求項6】
請求項4に記載の有機EL駆動回路において、
前記インバータに代えて、1つの入力端がデータラインに接続され、出力端がパストランジスタのゲートに接続されたNOR回路を設け、データ電流書き込み時に前記NOR回路の他入力端にLレベルを入力することで、NOR回路をインバータとして機能させることを特徴とする有機EL駆動回路。
【請求項7】
請求項5に記載の有機EL駆動回路において、
前記インバータに代えて、1つの入力端がデータラインに接続され、出力端がパストランジスタのゲートに接続されたNAND回路を設け、データ電流書き込み時に前記NAND回路の他入力端にHレベルを入力することで、NAND回路をインバータとして機能させることを特徴とする有機EL駆動回路。
【請求項8】
請求項1〜6のいずれか1つに記載の有機EL回路をマトリクス配置したことを特徴とする有機ELパネル。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2006−337928(P2006−337928A)
【公開日】平成18年12月14日(2006.12.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−165574(P2005−165574)
【出願日】平成17年6月6日(2005.6.6)
【出願人】(000001889)三洋電機株式会社 (18,308)
【Fターム(参考)】