(57)【要約】【課題】薄膜発光素子の寄生容量及び配線の寄生容量に起因する薄膜発光素子の輝度の低下を抑制する薄膜発光素子の駆動回路及び駆動方法を提供する。【解決手段】薄膜発光素子１０１と、薄膜発光素子１０１に並列に接続された電荷蓄積手段１０２と、電荷蓄積手段１０２に供給する電荷量を、電圧によって制御する電荷供給手段１０３と、薄膜発光素子１０１のアノード及び電荷蓄積手段１０２と電荷供給手段１０３との間に接続され、電荷供給手段１０３から電荷蓄積手段１０２への電荷の供給を制御するスイッチング手段１０４と、薄膜発光素子１０１に接続され、薄膜発光素子１０１への電荷の供給を制御する逆バイアス電源１０５とを有することを特徴とする駆動回路。【選択図】図１
2010266797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜発光素子と、前記薄膜発光素子に並列に接続された電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に供給する電荷量を、電圧によって制御する電荷供給手段と、前記薄膜発光素子のアノード及び前記電荷蓄積手段と前記電荷供給手段との間に接続され、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段への電荷の供給を制御するスイッチング手段と、前記薄膜発光素子に接続され、前記薄膜発光素子への電荷の供給を制御する逆バイアス電源とを有することを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
薄膜発光素子と、前記薄膜発光素子に並列に接続された電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に供給する電荷量を、電圧によって制御する電荷供給手段と、前記薄膜発光素子及び前記電荷蓄積手段と前記電荷供給手段との間に接続されたスイッチング手段とを有する駆動回路の駆動方法であって、
前記薄膜発光素子に逆バイアス電圧を印加した状態で、前記スイッチング手段を導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段に電荷を蓄積するステップを実行した後、
前記スイッチング手段を非導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段への電荷供給を遮断するステップと、前記薄膜発光素子に順バイアス電圧が印加される状態にして、前記蓄積された電荷を前記薄膜発光素子に供給して発光させるステップをこの順にまたは同時に実行することを特徴とした駆動方法。
【請求項３】
薄膜発光素子と、前記薄膜発光素子に並列に接続された電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に供給する電荷量を、電圧によって制御する電荷供給手段と、前記薄膜発光素子及び前記電荷蓄積手段と前記電荷供給手段との間に接続されたスイッチング手段とを有する駆動回路の駆動方法であって、
前記電荷供給手段に対して複数の前記スイッチング手段が並列に接続されており、
前記薄膜発光素子に逆バイアス電圧を印加した状態で、前記複数のスイッチング手段のうち少なくとも１つを導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段に電荷を蓄積するステップを実行した後、
前記スイッチング手段を非導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段への電荷供給を遮断するステップと、前記薄膜発光素子に順バイアス電圧が印加される状態にして、前記蓄積された電荷を前記薄膜発光素子に供給して発光させるステップをこの順にまたは同時に実行することを特徴とした駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に用いられる薄膜発光素子の駆動回路及び駆動方法に関するものであって、特に薄膜発光素子の階調制御を電圧で制御する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機物半導体材料を用いた、電子デバイスの開発が広く行なわれており、発光素子である有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、有機太陽電池等の開発が報告されている。
【０００３】
その中でも有機ＥＬディスプレイは、最も実用化に近い技術として有望視されている。
【０００４】
有機ＥＬディスプレイに用いられる有機ＥＬ素子の駆動回路及び駆動方法としては、特許文献１の駆動回路及び駆動方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７６１０９号公報（段落［００７２］−［００８０］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７は特許文献１で開示されている駆動回路であり、図８は図７の駆動回路を応用した電圧制御によるマトリックス型の駆動回路である。
【０００７】
特許文献１では、電荷供給手段から電荷蓄積手段に電荷を蓄積した後、電荷蓄積手段に蓄積した電荷を放電することにより、薄膜発光素子を駆動しており、電荷供給手段から電荷蓄積手段に印加する電圧によって、薄膜発光素子の輝度を制御している。
【０００８】
しかしながら、図８の駆動回路には、実際には図９の駆動回路（図８と同じ画素構成）に示すように、薄膜発光素子の寄生容量Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２と配線の寄生容量Ｃ３１、Ｃ３２が存在する。
【０００９】
よって、図１０のタイミングチャートに従って図８の駆動回路を駆動させると、ｔ１からｔ２の期間にキャパシタＣ１に電荷を蓄積しても、ｔ２の時刻にｓｗ３１を導通状態にすると、Ｃ１の電荷は前記の寄生容量に充電されて、Ｃ１の電圧は降下する。
【００１０】
Ｃ１の電圧が降下すると、薄膜発光素子の抵抗が高くなるため、Ｃ１に充電された電荷が発光期間であるｔ２からｔ３の期間に全て放電されず、所望の輝度で発光せずに暗く表示されるという課題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、薄膜発光素子の寄生容量及び配線の寄生容量に起因する薄膜発光素子の輝度の低下を抑制する薄膜発光素子の駆動回路及び駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、薄膜発光素子と、前記薄膜発光素子に並列に接続された電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に供給する電荷量を、電圧によって制御する電荷供給手段と、前記薄膜発光素子のアノード及び前記電荷蓄積手段と前記電荷供給手段との間に接続され、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段への電荷の供給を制御するスイッチング手段と、前記薄膜発光素子に接続され、前記薄膜発光素子への電荷の供給を制御する逆バイアス電源とを有することを特徴とする駆動回路を提供するものである。
【００１３】
また、本発明は、薄膜発光素子と、前記薄膜発光素子に並列に接続された電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に供給する電荷量を、電圧によって制御する電荷供給手段と、前記薄膜発光素子及び前記電荷蓄積手段と前記電荷供給手段との間に接続されたスイッチング手段とを有する駆動回路の駆動方法であって、
前記薄膜発光素子に逆バイアス電圧を印加した状態で、前記スイッチング手段を導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段に電荷を蓄積するステップを実行した後、
前記スイッチング手段を非導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段への電荷供給を遮断するステップと、前記薄膜発光素子に順バイアス電圧が印加される状態にして、前記蓄積された電荷を前記薄膜発光素子に供給して発光させるステップをこの順にまたは同時に実行することを特徴とした駆動方法を提供するものである。
【００１４】
さらに、本発明は、薄膜発光素子と、前記薄膜発光素子に並列に接続された電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に供給する電荷量を、電圧によって制御する電荷供給手段と、前記薄膜発光素子及び前記電荷蓄積手段と前記電荷供給手段との間に接続されたスイッチング手段とを有する駆動回路の駆動方法であって、
前記電荷供給手段に対して複数の前記スイッチング手段が並列に接続されており、
前記薄膜発光素子に逆バイアス電圧を印加した状態で、前記複数のスイッチング手段のうち少なくとも１つを導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段に電荷を蓄積するステップを実行した後、
前記スイッチング手段を非導通状態にして、前記電荷供給手段から前記電荷蓄積手段への電荷供給を遮断するステップと、前記薄膜発光素子に順バイアス電圧が印加される状態にして、前記蓄積された電荷を前記薄膜発光素子に供給して発光させるステップをこの順にまたは同時に実行することを特徴とした駆動方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、薄膜発光素子の寄生容量及び配線の寄生容量に起因する薄膜発光素子の輝度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の駆動回路の回路図である。
【図２】図１の駆動回路の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施形態の発光制御スイッチング素子の回路図である。
【図４】図１の駆動回路を図２のタイミングチャートに従って駆動した場合の電圧−輝度特性である。
【図５】本発明の第２の実施形態の駆動回路の回路図である。
【図６】図５の駆動回路の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図７】特許文献１に記載の駆動回路の回路図である。
【図８】図７の駆動回路を応用した駆動回路の回路図である。
【図９】図７の駆動回路を応用した駆動回路であって、図８の駆動回路と同じ画素構成を持つ駆動回路の回路図である。
【図１０】図８の駆動回路の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の駆動回路は、薄膜発光素子の発光輝度を電圧によって制御する回路である。
【００１８】
本発明の駆動回路では、図１のように、薄膜発光素子１０１のアノード及び薄膜発光素子１０１と並列に接続される電荷蓄積手段１０２が、スイッチング手段１０４を介して電荷供給手段１０３に接続されている。
【００１９】
また、薄膜発光素子１０１の一端には逆バイアス電源１０５が接続されている。
【００２０】
なお、図５のように、１つの電荷供給手段１０３に接続されるスイッチング手段１０４は１つである必要はない。
【００２１】
１つの電荷供給手段１０３に対して複数のスイッチング手段１０４が並列に接続され、１つの電荷供給手段１０３が複数のスイッチング手段１０４を介して複数の薄膜発光素子１０１のアノード及び複数の電荷蓄積手段１０２と接続されていても良い。
【００２２】
薄膜発光素子１０１は、電流が流れることによって、発光する。従って、電流によって輝度が決まれば良く、本発明の実施形態では有機ＥＬ素子とするが、これに限定されない。
【００２３】
電荷蓄積手段１０２は、薄膜発光素子１０１を駆動するための電荷を蓄積し、蓄積した電荷を薄膜発光素子１０１に供給することにより薄膜発光素子１０１を駆動する。
【００２４】
従って、容量として安定した電荷量を蓄積できるものであれば良く、好ましくは容量のばらつきが少なく作製できるものが良い。また、通常のキャパシタの他に、後述するスイッチング手段１０４の作製と同時に表示装置上に作製できるものが作製の都合上好ましい。
【００２５】
電荷供給手段１０３は、電荷蓄積手段１０２に電荷を供給する。従って、電荷蓄積手段１０２に蓄積する電荷量に対応した電圧範囲で出力できれば良い。
【００２６】
なお、電荷蓄積手段１０２に蓄積される電荷量Ｑは、電荷蓄積手段１０２の容量をＣ、電圧をＶとした場合、Ｑ＝Ｃ×Ｖである。よって、電荷蓄積手段１０２の容量が決まれば、所望の輝度に必要な電圧範囲が決まる。
【００２７】
また、マトリックス駆動するような表示装置の場合、フレームレートとマトリックスの行数に応じた動作速度が求められる。
【００２８】
スイッチング手段１０４は、電荷供給手段１０３と電荷蓄積手段１０２の導通を制御する。従って、動作が早く、非導通時の電荷の漏れが少ないものが好ましい。本発明の実施形態では低温ポリシリコンからなる薄膜トランジスタとするが、これに限定されない。
【００２９】
逆バイアス電源１０５は、逆バイアス電圧または順バイアス電圧を印加することにより薄膜発光素子１０１に流れる電流を制御する。従って、Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗの２つの電圧を切り替えられれば良く、例えば図３のようなＣＭＯＳ回路で実現できる。
【００３０】
なお、逆バイアス電圧または順バイアス電圧を印加することにより薄膜発光素子１０１に流れる電流を制御できれば、薄膜発光素子１０１のアノードまたはカソードのどちらに接続しても良い。
【００３１】
次に、本発明の駆動回路の駆動方法を示す。
【００３２】
まず、薄膜発光素子１０１に逆バイアス電圧を印加した状態で、スイッチング手段１０４を導通状態にし、電荷供給手段１０３から電荷蓄積手段１０２に所望の発光輝度を得るための電荷を蓄積するステップを実行する。
【００３３】
続いて、スイッチング手段１０４を非導通状態にして、電荷供給手段１０３から電荷蓄積手段１０２への電荷供給を遮断するステップを実行する。
【００３４】
その後、薄膜発光素子１０１に順バイアス電圧が印加される状態にし、電荷蓄積手段１０２に蓄積された電荷を薄膜発光素子１０１に供給して薄膜発光素子１０１を発光させるステップを実行する。
【００３５】
なお、上記２番目のステップと３番目のステップは、同時に実行しても良い。
【００３６】
本発明は、マトリックス状に素子が配置され、各画素が光を放出する有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ等の電流量によって輝度が定められる発光素子から構成される表示装置に用いることができる。
【００３７】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態のマトリックス型の駆動回路、図２はそのタイミングチャートを示している。
【００３８】
なお、図１及び図２において、薄膜発光素子１０１を各々ＥＬ１１、ＥＬ２１、ＥＬ１２、ＥＬ２２と表記する。
【００３９】
また、電荷蓄積手段１０２を各々Ｃ１、Ｃ２、電荷供給手段１０３を各々Ｅ１、Ｅ２、スイッチング手段１０４を各々ｓｗ１１、ｓｗ１２、逆バイアス電源１０５を各々Ｅ２１、Ｅ２２と表記する。
【００４０】
本実施形態では説明の簡略化のために２行２列のマトリックス型の駆動回路としているが、これに限定されない。
【００４１】
例えば、ｎ行ｍ列のマトリックス表示装置であれば、薄膜発光素子１０１はＥＬｎｍ、電荷蓄積手段１０２はＣｍ、電荷供給手段１０３はＥｍ、スイッチング手段１０４はｓｗ１ｍ、逆バイアス電源１０５はＥ２ｎのように拡張できる。
【００４２】
図２のタイミングチャートに従えば、時刻ｔ１にｓｗ１１が導通し、電源Ｅ１から所定の電圧でキャパシタＣ１に電荷が蓄積され始める。
【００４３】
この時、Ｅ２１、Ｅ２２共にＨｉｇｈに設定されているために、薄膜発光素子１０１には全て逆バイアス電圧が印加されており、充電期間中は発光しない。
【００４４】
次に、時刻ｔ２にｓｗ１１が非導通状態になると、電源Ｅ１からキャパシタＣ１への電荷供給は止まる。
【００４５】
また同時に、Ｅ２１がＬｏｗに設定されると、キャパシタＣ１に蓄えられた電荷が放電されて、ＥＬ１１が発光する。
【００４６】
次に、時刻ｔ３にＥ２１をＨｉｇｈにし、ｓｗ１１を導通状態にすると、ＥＬ１１の発光は止まり、電源Ｅ１から所定の電圧でキャパシタＣ１に電荷が蓄積され始める。
【００４７】
この時、Ｅ２１、Ｅ２２共にＨｉｇｈに設定されているために、薄膜発光素子１０１には全て逆バイアス電圧が印加されており、充電期間中は発光しない。
【００４８】
次に、時刻ｔ４にｓｗ１１が非導通状態になると、電源Ｅ１からキャパシタＣ１への電荷供給は止まる。
【００４９】
また同時に、Ｅ２２がＬｏｗに設定されると、キャパシタＣ１に蓄えられた電荷が放電されて、ＥＬ２１が発光する。
【００５０】
このように電荷蓄積手段１０２であるキャパシタＣ１を順次充放電して薄膜発光素子１０１を発光させることでマトリックス型の表示が行われる。
【００５１】
本実施形態によれば、ｔ１からｔ２、またはｔ３からｔ４の期間には、逆バイアス電源１０５により薄膜発光素子１０１が発光しないように制御されている。
【００５２】
この期間には、キャパシタＣ１だけでなく、薄膜発光素子の寄生容量及び配線の寄生容量にも電荷が充電される。
【００５３】
よって、スイッチング手段１０４を非導通状態にした場合にも、キャパシタＣ１の電圧降下が発生せず、電荷供給手段１０３から供給された電荷が全て放電される。
【００５４】
故に、特許文献１（段落［００３６］−［００４０］）においてＬ＝（Ａ／Ｔ・Ｓ）Ｃ・Ｖで表わされるように、本実施形態では、電圧に対して輝度が線形一次比例となる。
【００５５】
上記の式において、Ｌは発光輝度（ｃｄ／ｍ2）、Ａは比例定数（ｃｄ／Ａ）、Ｔは時間（ｓ）、Ｓは面積（ｍ2）、Ｃは容量（Ｆ）、Ｖは電圧（Ｖ）である。
【００５６】
図４は本実施形態の駆動回路を図２のタイミングチャートに従って駆動し、薄膜発光素子１０１を発光させたときの電圧−輝度特性である。
【００５７】
なお、比較例として図８の駆動回路を図１０のタイミングチャートに従って駆動し、薄膜発光素子１０１を発光させたときの電圧−輝度特性も示している。
【００５８】
図４から分かるように、本実施形態ではスイッチング手段１０４を非導通状態にした場合にも、電圧降下が起きないために、比較例と同じ電圧であっても、高い発光輝度を得ることができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態のマトリックス型の駆動回路を示したものであり、図６はそのタイミングチャートを示している。
【００６０】
なお、図５及び図６において、薄膜発光素子１０１を各々ＥＬ１１、ＥＬ２１、ＥＬ３１、ＥＬ４１、ＥＬ５１、ＥＬ６１、ＥＬ１２、ＥＬ２２、ＥＬ３２、ＥＬ４２、ＥＬ５２、ＥＬ６２と表記する。
【００６１】
また、電荷蓄積手段１０２を各々Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２、電荷供給手段１０３を各々Ｅ１、Ｅ２、スイッチング手段１０４を各々ｓｗ１１、ｓｗ１２、ｓｗ１３、ｓｗ１４と表記する。
【００６２】
さらに、逆バイアス電源を各々Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４、Ｅ２５、Ｅ２６と表記する。
【００６３】
本実施形態では説明の簡略化のために６行２列のマトリックス型の駆動回路としているが、これに限定されない。
【００６４】
ｎ行ｍ列のマトリックス表示装置の場合には、薄膜発光素子１０１、電荷蓄積手段１０２、電荷供給手段１０３、スイッチング手段１０４、逆バイアス電源１０５の数を増やした構成とすることができる。
【００６５】
図６のタイミングチャートに従えば、時刻ｔ１にｓｗ１１が導通し、電源Ｅ１から所定の電圧でキャパシタＣ１１に電荷が蓄積され始める。
【００６６】
この時、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３は全てＨｉｇｈに設定されているために、ＥＬ１１、ＥＬ２１、ＥＬ３１には全て逆バイアス電圧が印加されており、充電期間中は発光しない。
【００６７】
次に、時刻ｔ２にｓｗ１１が非導通状態になると、電源Ｅ１からキャパシタＣ１１への電荷供給は止まる。
【００６８】
また同時に、Ｅ２１がＬｏｗに設定されると、キャパシタＣ１１に蓄えられた電荷が放電されて、ＥＬ１１が発光する。
【００６９】
次に時刻ｔ３にｓｗ１２が導通し、電源Ｅ１から所定の電圧でキャパシタＣ２１に電荷が蓄積され始める。
【００７０】
この時、Ｅ２４、Ｅ２５、Ｅ２６は全てＨｉｇｈに設定されているために、ＥＬ４１、ＥＬ５１、ＥＬ６１には全て逆バイアス電圧が印加されており、充電期間中は発光しない。
【００７１】
次に、時刻ｔ４にｓｗ１２が非導通状態になると、電源Ｅ１からキャパシタＣ２１への電荷供給は止まる。
【００７２】
また同時に、Ｅ２４がＬｏｗに設定されると、キャパシタＣ２１に蓄えられた電荷が放電されて、ＥＬ４１が発光する。
【００７３】
次に、時刻ｔ５に再度Ｅ２１をＨｉｇｈにし、ｓｗ１１を導通状態にすると、ＥＬ１１の発光は止まり、電源Ｅ１から所定の電圧でキャパシタＣ１１に電荷が蓄積され始める。
【００７４】
次に、時刻ｔ６にｓｗ１１が非導通状態になると、電源Ｅ１からキャパシタＣ１１への電荷供給は止まる。
【００７５】
また同時に、Ｅ２２がＬｏｗに設定されると、キャパシタＣ１１に蓄えられた電荷が放電されて、ＥＬ２１が発光する。
【００７６】
さらに、時刻ｔ７に再度Ｅ２４をＨｉｇｈにし、ｓｗ１２を導通状態にすると、ＥＬ４１の発光は止まり、電源Ｅ１から所定の電圧でキャパシタＣ２１に電荷が蓄積され始める。
【００７７】
次に、時刻ｔ８にｓｗ１２が非導通状態になると、電源Ｅ１からキャパシタＣ２１への電荷供給は止まる。
【００７８】
また同時に、Ｅ２５がＬｏｗに設定されると、キャパシタＣ２１に蓄えられた電荷が放電されて、ＥＬ５１が発光する。
【００７９】
このように電荷供給手段１０３と並列に接続されたｓｗ１１、ｓｗ１２を交互に選択して、電荷蓄積手段１０２であるキャパシタＣ１１、Ｃ２１を順次充放電して薄膜発光素子１０１を発光させることでマトリックス型の表示が行われる。
【００８０】
本実施形態によっても、電源Ｅ１からキャパシタＣ１１、Ｃ２１に充電される期間には、逆バイアス電源１０５により薄膜発光素子１０１が発光しないように制御されている。
【００８１】
この期間には、キャパシタＣ１１、Ｃ２１だけでなく、薄膜発光素子の寄生容量及び配線の寄生容量にも電荷が充電される。
【００８２】
よって、スイッチング手段１０４を非導通状態にした場合にも、キャパシタＣ１１、Ｃ２１の電圧降下が発生せず、第１の実施形態と同様に高い発光輝度を得ることができる。
【００８３】
前述のように、本発明の実施形態によれば、スイッチング手段１０４を非導通状態にした場合にも、キャパシタＣ１の電圧降下が発生せず、電荷供給手段１０３から供給された電荷が全て放電されるため、高い発光輝度が得られる。そして、無駄な電力消費がない。
【００８４】
また、本発明の実施形態によれば、寄生容量よりも大きな容量の電荷蓄積手段１０２をパネル上に配置して寄生容量による電圧降下を防ぐ方法のような大きな実装面積は不要となる。
【符号の説明】
【００８５】
１０１  薄膜発光素子
１０２  電荷蓄積手段
１０３  電荷供給手段
１０４  スイッチング手段
１０５  逆バイアス電源
【図１】
2010266797.tif 000003
【図２】
2010266797.tif 000004
【図３】
2010266797.tif 000005
【図４】
2010266797.tif 000006
【図５】
2010266797.tif 000007
【図６】
2010266797.tif 000008
【図７】
2010266797.tif 000009
【図８】
2010266797.tif 000010
【図９】
2010266797.tif 000011
【図１０】
2010266797.tif 000012