(57)【要約】【課題】有機ＥＬドライバを、半導体素子として高耐圧素子の使用を最小限に抑えて低電圧で高精度な素子を多用して構成することができ、チップ面積の縮小化、チップの低価格化および高精度化に対応することができる有機ＥＬドライバ用半導体装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子２と、有機ＥＬ素子２と電気的特性がほぼ同一の半導体素子３と、半導体素子３を駆動する電流源４と、半導体素子３の電圧を分圧した検出電圧ＶＲを生成する抵抗１０、１１と、検出電圧ＶＲに応じた駆動電圧ＶＦＥＬを有機ＥＬ素子に供給する昇圧回路１４と、抵抗１０、１１に流れる電流を補填する補正回路１３とを有する構成とすることにより、有機ＥＬドライバの構成として、使用する半導体素子の耐圧を低く抑えることを可能とする。【選択図】図１
2007147666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子と、
前記有機ＥＬ素子と電気的特性がほぼ同一の半導体素子と、
前記半導体素子を駆動する電流源と、
前記電流源に基づく前記半導体素子の駆動電圧を分圧した検出電圧を生成する分圧手段と、
前記有機ＥＬ素子に前記分圧手段による検出電圧に応じた電圧を駆動電圧として供給する第１の昇圧回路と、
前記分圧手段に流れる電流を補填する補正回路とを有する
ことを特徴とする有機ＥＬドライバ用半導体装置。
【請求項２】
前記第１の昇圧回路の出力をさらに昇圧し、前記電流源と前記補正回路に電力供給する第２の昇圧回路を有する
ことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置。
【請求項３】
前記第２の昇圧回路は、チャージポンプ回路で構成した
ことを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置。
【請求項４】
前記分圧手段は、前記半導体素子の電圧を分圧するように直列に接続された複数の抵抗素子により構成し、
前記補正回路は、前記複数の抵抗素子の任意の接続点電位が入力され、前記分圧手段による検出電圧を前記複数の抵抗素子の接続点と接地電位間の抵抗値で除した電流を生成して出力する
ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置。
【請求項５】
前記第１の昇圧回路は、前記検出電圧を前記分圧手段の分圧比の逆数倍に昇圧する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置。
【請求項６】
前記第１の昇圧回路は、ブーストコンバータ回路で構成した
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示部に有機ＥＬを用いた表示パネルにおいて有機ＥＬ表示部を駆動するための有機ＥＬドライバ用半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等のモバイル機器分野において、従来の液晶に変わる表示パネルとして有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた表示パネルが有望視されている。
しかし、上記の有機ＥＬ素子は、自発光素子であるので、駆動時間や周囲環境により電流輝度特性が変化（劣化）する。
【０００３】
このような特性劣化を抑えるために、従来技術（例えば、特許文献１を参照）によれば、有機ＥＬ素子と電気的特性がほぼ同一の半導体素子を設け、半導体素子を有機ＥＬ素子の発光頻度に応じて駆動し、該半導体素子の特性変化を示す特性変化信号を発生させ、特性変化検出信号に応じた電流レベル又は電圧レベルの駆動信号を有機ＥＬ素子に供給する構成が開示されている。
【０００４】
図４は従来の有機ＥＬドライバ用半導体装置の一構成例を示す回路ブロック図である。図４において、１はバッテリ等の直流電源であり、電源電圧ＶＢをドライバ回路部に供給する。２は有機ＥＬ素子であり、３は有機ＥＬ素子２と電気的特性がほぼ同一の半導体素子である。４は電流源であり、電流ＩＳを半導体素子３に流し込む。５はサンプルホールド回路であり、半導体素子３の両端に発生する電圧ＶＦＥＸを検出する。６はバッファ回路、７はＮチャンネルＦＥＴであり、電圧ＶＦＥＸに基づくサンプルホールド回路による検出電圧が、バッファ回路６を介して、ゲートに印加される。８、９はＰチャンネルＦＥＴであり、電流ミラー回路を構成して、ＮチャンネルＦＥＴ７の電流に基づいて電流ミラー回路を介して有機ＥＬ素子２を駆動する。
【０００５】
以上のように構成された従来の有機ＥＬドライバ用半導体装置においては、半導体素子３の両端に発生する電圧ＶＦＥＸに基づいた電流ＩＦＥＬにより、有機ＥＬ素子２が駆動される。
【特許文献１】特開２００４−４７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記のような従来の有機ＥＬドライバ用半導体装置では、半導体素子３や有機ＥＬ素子２の駆動電圧は２０Ｖ近くまで上昇することから、従来のドライバを半導体装置で具現化するには、高耐圧のプロセスが要求されることとなる。
【０００７】
このような高耐圧プロセスは高価であり、また高耐圧素子（ＤＭＯＳトランジスタ、高耐圧ＭＯＳトランジスタ）はＣＭＯＳと比較してデバイス形状が大きいため、全てを高耐圧素子で構成すると、チップ面積が大きくなってしまうことから、チップの低価格化、省実装面積化が必須と言われているモバイル機器にはあまり適さない。
【０００８】
また、ＤＭＯＳトランジスタや高耐圧ＭＯＳトランジスタは、ＣＭＯＳと比較して相対精度が取りづらく、相対精度が要求される電流ミラー回路には適さない。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、有機ＥＬドライバを、半導体素子として高耐圧素子の使用を最小限に抑えてＣＭＯＳのような低電圧で高精度な素子を多用して構成することができ、チップ面積の縮小化、チップの低価格化および高精度化に対応することができる有機ＥＬドライバ用半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置は、有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子と電気的特性がほぼ同一の半導体素子と、前記半導体素子を駆動する電流源と、前記電流源に基づく前記半導体素子の駆動電圧を分圧した検出電圧を生成する分圧手段と、前記有機ＥＬ素子に前記分圧手段による検出電圧に応じた電圧を駆動電圧として供給する第１の昇圧回路と、前記分圧手段に流れる電流を補填する補正回路とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置は、請求項１記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置であって、前記第１の昇圧回路の出力をさらに昇圧し、前記電流源と前記補正回路に電力供給する第２の昇圧回路を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置は、請求項２記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置であって、前記第２の昇圧回路は、チャージポンプ回路で構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置は、請求項１または請求項２または請求項３記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置であって、前記分圧手段は、前記半導体素子の電圧を分圧するように直列に接続された複数の抵抗素子により構成し、前記補正回路は、前記複数の抵抗素子の任意の接続点電位が入力され、前記分圧手段による検出電圧を前記複数の抵抗素子の接続点と接地電位間の抵抗値で除した電流を生成して出力することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置であって、前記第１の昇圧回路は、前記検出電圧を前記分圧手段の分圧比の逆数倍に昇圧することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項６記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬドライバ用半導体装置であって、前記第１の昇圧回路は、ブーストコンバータ回路で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によれば、特性変化検出に用いるサンプルホールド回路の入力段に、電圧を分割するための抵抗と、それらの抵抗によって消費される電流を補填するための補正回路と、駆動信号を供給する昇圧回路を有する構成とすることにより、有機ＥＬドライバの構成として、使用する半導体素子の耐圧を低く抑えることができる。
【００１６】
そのため、有機ＥＬドライバを、半導体素子として高耐圧素子の使用を最小限に抑えてＣＭＯＳのような低電圧で高精度な素子を多用して構成することができ、チップ面積の縮小化、チップの低価格化および高精度化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を示す有機ＥＬドライバ用半導体装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本実施の形態の有機ＥＬドライバ用半導体装置の内部構成例を示す回路ブロック図である。図１において、１はバッテリ等の直流電源であり、電源電圧ＶＢをドライバ回路部に供給する。２は有機ＥＬ素子であり、３は有機ＥＬ素子２の電気的特性と実質的に同一の電気的特性を有する半導体素子である。４は電流源であり、電流ＩＳを半導体素子３に流し込む。１０、１１は抵抗であり、半導体素子３の駆動電圧ＶＦＥＸを抵抗分割して検出電圧ＶＲを生成する。１２は補正回路であり、駆動電圧ＶＦＥＸの検出電圧ＶＲが入力され、半導体素子３に補正電流を供給する。１３は第１の昇圧回路であり、駆動電圧ＶＦＥＸの検出電圧ＶＲがサンプルホールド回路５を介してＦＢ端子に入力され、有機ＥＬ素子２の駆動電圧ＶＦＥＬを出力する。１４は第２の昇圧回路であり、電圧ＶＦＥＬが入力されて内部電源電圧ＶＨを出力する。内部電源電圧ＶＨは電流源４及び補正回路１２のバイアス電源電圧である。
【００１８】
以上のように構成された有機ＥＬドライバ用半導体装置について、その動作を以下に説明する。
高電圧を発生する半導体素子駆動電圧ＶＦＥＸは、抵抗１０と抵抗１１の抵抗分割により低耐圧素子が使用できるレベルまで低電圧化され検出電圧ＶＲとなり、サンプルホールド回路５に保持される。その際、抵抗１０と抵抗１１にも電流Ｉｓｈが流れ、半導体素子３以外に電流を消費する。
【００１９】
抵抗１１の抵抗値をＲとすると、
Ｉｓｈ＝ＶＲ／Ｒ
で表される。この電流Ｉｓｈによって半導体素子３の駆動電圧ＶＦＥＸに生じる誤差を補正するように、電流Ｉｓｈを別途補正回路１２から補填する。補正回路１２は検出電圧ＶＲが入力され、電流Ｉｓｈ（＝ＶＲ／Ｒ）と同じ電流を発生させ、半導体素子３への電流源４の駆動電流ＩＳに加算する形で電流を出力する。
【００２０】
図２は本実施の形態の有機ＥＬドライバ用半導体装置における補正回路１２の内部構成例を示す回路図である。図２において、１５は演算増幅器、１６はＮＭＯＳトランジスタ、１７は抵抗１１と同じ特性・抵抗値を持つ抵抗、１８と１９は電流ミラー回路を構成するＰＭＯＳトランジスタである。
【００２１】
以上のように構成された補正回路１２において、演算増幅器１５とＮＭＯＳトランジスタ１６はバッファ回路を構成し、ＮＭＯＳトランジスタ１６のソース電位を、演算増幅器１５の＋端子に入力される検出電圧ＶＲと等しくなるように調整する。ＮＭＯＳトランジスタ１６のソースに接続される抵抗１７は、抵抗１１と同じ抵抗値Ｒを有するので、ＮＭＯＳトランジスタ１６を介して抵抗１７に流れる補正電流Ｉｓｈ２は、ＶＲ／Ｒとなり、前記Ｉｓｈと同じ電流値となる。
【００２２】
この補正電流Ｉｓｈ２（＝Ｉｓｈ）は、ＰＭＯＳトランジスタ１８およびＰＭＯＳトランジスタ１９で構成された電流ミラー回路によって生成され、駆動電流ＩＳに加算されて半導体素子３と抵抗１０との接続点に供給される。このように、抵抗１０と抵抗１１に流れる電流Ｉｓｈは補正電流Ｉｓｈ２によって補填され、駆動電流ＩＳは全て半導体素子３に供給され、半導体素子３の駆動電圧ＶＦＥＸに生じる誤差が解消される。
【００２３】
また、図１に示すように、半導体素子３の駆動電圧として、サンプルホールド回路５に保持された検出電圧ＶＲを基に、ＦＢ端子を経由して、第１の昇圧回路１３および第２の昇圧回路１４（例えばブーストコンバータ）により、必要な内部電源電圧（バイアス電源電圧）ＶＨを生成し、半導体素子２の駆動電圧ＶＦＥＬは、第１の昇圧回路１３により検出電圧ＶＲを基に駆動電圧ＶＦＥＸと同じ電圧まで昇圧されることで生成される。
【００２４】
なお、昇圧回路１３の電圧昇圧率は、抵抗１０と抵抗１１により容易に算出可能である。また、逆に昇圧回路１３で電圧昇圧できる比率で抵抗１０と抵抗１１の抵抗値を決めてもよい。
【００２５】
また、電流源４や補正回路１２のバイアス電源電圧ＶＨは、駆動電圧ＶＦＥＸより高い電圧が必要となるため、第１の昇圧回路１３とは別の第２の昇圧回路１４を用いて、駆動電圧ＶＦＥＬ（＝ＶＦＥＸ）から昇圧する。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、高電圧を低電圧に落とすことで高耐圧対応の半導体素子の使用を削減し、第１の昇圧回路１３によって半導体素子３に発生する駆動電圧ＶＦＥＸと同じ駆動電圧ＶＦＥＬが出力される。
【００２７】
この電圧で有機ＥＬ素子を駆動すれば、有機ＥＬドライバとしての機能を、半導体素子として高耐圧素子の使用を最小限に抑えて、電力容量的に無理のないＣＭＯＳのような低電圧で高精度な半導体素子を多用して実現することができる。
【００２８】
なお、上記の実施の形態において、第１の昇圧回路１３や第２の昇圧回路１４は、ブーストコンバータやチャージポンプ等の昇圧回路で実現可能である。
例えば、図３は本実施の形態の有機ＥＬドライバ用半導体装置における第１の昇圧回路と第２の昇圧回路の内部構成例を示す回路図であり、ブーストコンバータで構成された第１の昇圧回路１３の出力である駆動電圧ＶＦＥＬ（＝ＶＦＥＸ）に電源電圧ＶＢを加算して、バイアス電源電圧ＶＨを得る第２の昇圧回路１４を示している。
【００２９】
図３の第２の昇圧回路１４において、ブーストコンバータで構成された第１の昇圧回路１３のスイッチ素子Ｑがオンの時、ダイオード１４０を介してコンデンサ１４１が電源電圧ＶＢまで充電される。次に、スイッチ素子Ｑがオフの時、コンデンサ１４１はダイオード１４２を介してコンデンサ１４３へ放電される。結果的に、コンデンサ１４３は、ほぼ電源電圧ＶＢに充電される。
【００３０】
このような構成によって、駆動電圧ＶＦＥＸに電源電圧ＶＢを加算して、バイアス電源電圧ＶＨを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の有機ＥＬドライバ用半導体装置は、有機ＥＬドライバを、半導体素子として高耐圧素子の使用を最小限に抑えてＣＭＯＳのような低電圧で高精度な素子を多用して構成することができ、チップ面積の縮小化、チップの低価格化および高精度化に対応することができるもので、携帯電話、ＤＳＣ、ＰＤＡ、ゲーム機等のモバイル機器の表示デバイスとして有望視される有機ＥＬ素子等のドライバ用デバイスとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の有機ＥＬドライバ用半導体装置の構成を示す回路ブロック図
【図２】同実施の形態の有機ＥＬドライバ用半導体装置における補正回路の構成を示す回路図
【図３】同実施の形態の有機ＥＬドライバ用半導体装置における第１の昇圧回路と第２の昇圧回路の構成を示す回路図
【図４】従来の有機ＥＬドライバ用半導体装置の構成を示す回路ブロック図
【符号の説明】
【００３３】
１    直流電源
２    有機ＥＬ素子
３    （有機ＥＬ素子２と実質的に同じ電気的特性を持つ）半導体素子
４    電流源
５    サンプルホールド回路
１０、１１    抵抗
１２    補正回路
１３    第１の昇圧回路
１４    第２の昇圧回路
ＶＦＥＬ    （有機ＥＬ素子２の）駆動電圧
ＶＦＥＸ    半導体素子駆動電圧
ＩＳ    半導体素子駆動電流
Ｉｓｈ    抵抗１０，１１に流れる電流
ＶＲ    （ＶＦＥＸの）検出電圧
ＶＨ    内部電源電圧
Ｉｓｈ２    補正電流
【図１】
2007147666.tif 000003
【図２】
2007147666.tif 000004
【図３】
2007147666.tif 000005
【図４】
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