JP2006071858A - 発光素子の駆動方法およびマトリクス型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速なプリチャージを行い、高精度な階調表現を行うことが可能な表示装置の駆動方式およびマトリクス型表示装置を提供する。
【解決手段】 走査線駆動回路によって、第１行目から第ｎ行目の走査信号ＳＳは、時刻Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、・・・と走査選択期間Ｔｓ経過ごとに接地電位に設定される。寄生容量Ｃのプリチャージを、走査信号ＳＳにより発光させる行が切り替えられる時刻Ｔ１よりも期間ΔＴだけ先だった時刻Ｔ０に開始し、データ線には定電圧Ｖｐｃが印加され、有機ＥＬ素子１０の寄生容量が充電される。時刻Ｔ１に走査信号ＳＳによって、第（ｊ−１）行目から第ｊ行目に発光させる行が切り替えられる。その後、時刻Ｔ２に有機ＥＬ素子の発光がＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍにより開始される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、マトリクス型表示装置に関し、特にパッシブマトリクス型表示装置の駆動技術に関する。

近年の液晶テレビ、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に使用されるディスプレイは、その多くが発光素子をマトリクス型に配置したマトリクス型表示装置が用いられている。このようなマトリクス型表示装置は、マトリクスの行に対応した走査線と、列に対応したデータ線を有する。２つの信号線の交差する箇所に２つの信号線に挟むようにして発光素子が配置され、データ線および走査線に各発光素子の発光を制御するデータ信号および走査信号を印加することによって発光が制御される。

ここで、発光素子として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）など電流によって輝度が制御されるデバイスを用いる場合には、データ線に電流源または電圧源を接続して各発光素子に発光階調に基づいた電流を供給することによってその輝度を制御する。

ここで、各発光素子が配置されるデータ線と走査線の交点には、２種類の信号線によって形成される寄生容量が存在する。したがって、例えばデータ線に定電流源を接続し、発光素子にパルス幅変調された定電流の発光制御信号を供給して発光させる場合を考えると、データ線と走査線間の電位差が発光素子の発光しきい値電圧よりも低い期間、定電流源から供給される定電流の発光制御信号は寄生容量を充電するために消費されるため、この充電に要する期間は非発光期間となる。このように、パルス幅変調されたデータ信号により輝度を制御する場合においては、寄生容量の存在により所望の階調で発光させることが難しくなるという問題がある。

このような問題を解決するために、特許文献１に記載されるようなプリチャージ法が提案されている。プリチャージ法は、走査信号による行の選択がなされた直後に、データ信号の供給に先立ってデータ線に定電圧源を接続して発光素子を充電、すなわちプリチャージし、その後発光制御信号により所望の階調で発光素子を発光させる。

特開平１１−３１１９７０号公報

ところが、上記特許文献に記載の技術によれば、走査信号による行の選択の後に、データ信号に定電圧を供給してプリチャージを行い、走査信号により選択された行の発光素子は、プリチャージが完了するのを待ってから発光制御される。そのため、走査信号による選択の後であっても、プリチャージが完了するまでの期間、発光制御することができない非発光期間が長時間にわたり発生する場合があった。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速なプリチャージを行い、高精度な階調表現を行うことが可能な駆動方式およびマトリクス型表示装置の提供にある。

本発明のある態様は発光素子の駆動方法に関する。この発光素子の駆動方法は、マトリクス型に配置された発光素子の駆動方法であって、マトリクスの行ごとに設けられた複数の走査線に、一定周期で走査信号を供給することにより発光させる行を順次切り替える一方、マトリクスの列ごとに設けられた複数のデータ線には、発光階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を供給するとともに、走査信号によって発光させる行が切り替えられる時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間にわたり、発光階調とは無関係に発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を供給する。

「発光素子」とは、実際に発光する発光素子に加えて、発光素子が配置される走査線とデータ線の交点の寄生容量も含めた概念であり、「発光素子を充電する」とは、この寄生容量を充電することを意味する。
この態様によれば、走査線により発光する行が選択されるより前からプリチャージを開始するため、データ線の電位は、行が選択された後に短時間で所定の電圧まで立ち上がり、発光素子をすぐに発光させることができ、非発光期間を短縮して高精度な階調表現を行うことが可能となる。

プリチャージ信号が複数のデータ線に供給される所定の期間は、パルス幅変調された定電流信号の最小階調に対応したパルス幅よりも短く設定されてもよい。
この場合、発光素子を発光させない、すなわちデューティ比０のパルス幅変調された定電流信号をデータ信号として供給した場合にも、プリチャージ信号に起因する発光はきわめて短時間となり、階調表現に与える影響を低減することができる。

プリチャージ信号は、発光階調に応じてパルス幅変調された定電流信号よりも大きな電流値を有する定電流信号であってもよい。大きな定電流により発光素子を充電することで短期間で発光素子を充電できるため、プリチャージを行う所定の期間を短く設定することができ、高精度な階調表現を実現することができる。

プリチャージ信号は、定電圧信号であってもよい。定電圧源から定電圧を供給することにより発光素子の電圧は、寄生容量およびデータ線および走査線の抵抗値で決まるＣＲ時定数に従って上昇するため、プリチャージ信号の定電圧値を調節することにより短時間で所望の電圧まで充電することができる。

本発明の別の態様は、マトリクス型表示装置である。このマトリクス型表示装置は、マトリクス型に配置された発光素子と、マトリクスの行ごとに設けられた複数の走査線を駆動するための走査線駆動回路と、マトリクスの列ごとに設けられた複数のデータ線を駆動するためのデータ線駆動回路と、を備える。走査線駆動回路は、複数の走査線に一定周期で走査信号を供給することにより発光させる行を順次切り替える。一方、データ線駆動回路は、複数のデータ線に、発光階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を供給するとともに、発光させる行の切り替え時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間にわたり、発光階調とは無関係に発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を供給する。

この態様によれば、走査線により発光する行が選択されるより前からプリチャージを開始するため、データ線の電位は、行が選択された後に短時間で所定の電圧まで立ち上がり、発光素子をすぐに発光させることができ、非発光期間を短縮して高精度な階調表現を行うことが可能となる。

データ線駆動回路は、階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を生成するパルス幅変調電流源（以下、ＰＷＭ電流源という）と、発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を、ＰＷＭ電流源により生成される電流値より大きく設定された定電流として生成するプリチャージ電流源と、データ線に供給する信号を、ＰＷＭ電流源またはプリチャージ電流源のいずれかに切り替えるためのスイッチと、を含んでもよい。スイッチは走査信号に同期しており、発光させる行が切り替えられる時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間はプリチャージ電流源側にオンし、それ以外の期間はＰＷＭ電流源側にオンしてもよい。

データ線駆動回路は、階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を生成する定電流源と、発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を定電圧として生成する定電圧源と、データ線に供給する信号を、定電流源または定電圧源のいずれかに切り替えるためのスイッチと、を含んでもよい。スイッチは走査信号に同期しており、発光させる行が切り替えられる時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間はプリチャージ電圧源側にオンし、それ以外の期間はＰＷＭ電流源側にオンしてもよい。

マトリクス型表示装置は、所定の時刻および所定の期間を制御するための制御端子を備えていてもよい。
制御端子を設けることにより、接続される発光素子や温度などの環境に応じて外部からプリチャージの期間およびタイミングを決定するこれらのパラメータを調節することができ、より好適にマトリクス型表示装置の発光を制御することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るマトリクス型表示装置および駆動方法により、走査信号による行の切り替え後、発光素子を短時間でプリチャージし、非発光期間を短縮して高精度な階調表現を行うことが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るマトリクス型表示装置１００の構成を示す。
このマトリクス型表示装置１００は、有機ＥＬ素子１０、走査線駆動回路２０、データ線駆動回路３０、制御回路４０、走査線Ｓ１〜Ｓｎ、データ線Ｄ１〜Ｄｍを含む。ここで添え字のｍ、ｎはそれぞれ発光素子の行数および列数を表す自然数である。以降の図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

ｎ本の走査線Ｓ１〜Ｓｎ（以下、総称して走査線Ｓと略す）と、ｍ本のデータ線Ｄ１〜Ｄｍ（以下、総称してデータ線Ｄと略す）は、格子状に配置されている。データ線Ｄｉと走査線Ｓｊの各交点には発光素子として有機ＥＬ素子１０ｊｉが両信号線に挟まれて形成されており、ｍ行×ｎ行のマトリクス状に発光素子が配置されている。

ｊ行ｉ列目の発光素子である有機ＥＬ素子１０ｊｉは、データ線Ｄｉの電位がハイレベルに、走査線Ｓｊの電位がローレベルに設定されると電流が流れて発光し、この電流が流れる期間に対応させて発光階調が制御される。本実施の形態では走査線Ｓｊのローレベル時の電位は接地電位の０Ｖとする。

走査線Ｓ１〜Ｓｎには、走査線駆動回路２０が接続されている。走査線駆動回路２０には、制御回路４０からの走査制御信号Ｓｃｎｔが入力されており、走査線駆動回路２０は、１行目からｎ行目の走査線Ｓのうち、発光させる行に対応する走査線の電位を所定の走査選択期間Ｔｓの間ローレベル０Ｖとし、発光させる行を選択する。この間、発光させない行の走査線の電位はすべてハイレベルとされる。走査線駆動回路２０は、１行目からｎ行目までの走査線Ｓの電位を繰り返し順番にローレベル０Ｖに設定し、各行に配置される有機ＥＬ素子１０を発光させていく。

データ線Ｄ１〜Ｄｍには、データ線駆動回路３０が接続されている。データ線駆動回路３０は、制御回路４０からのデータ制御信号Ｄｃｎｔにもとづいて各データ線Ｄ１〜Ｄｍに供給するパルス幅変調されたデータ信号を生成する。各データ線Ｄ１〜Ｄｍには、それぞれの発光階調に対応してハイレベルの期間が変化するパルス幅変調されたデータ信号Ｉｐｗｍ（以下ＰＷＭデータ信号という）が供給され、このＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍによって有機ＥＬ素子１０の発光階調が制御される。たとえば、ｊ行目の走査線Ｓの電位がローレベルとなったとき、ｊ行ｉ列目の有機ＥＬ素子は、ＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍｉのハイレベルの期間に対応した階調により発光することになる。

このようにして、走査信号により１行目からｎ行目までの発光素子を順番に選択し、各列にはデータ信号を供給することにより、マトリクス型表示装置１００全体の表示が制御される。

制御回路４０は、走査線駆動回路２０に走査制御信号Ｓｃｎｔを、データ線駆動回路３０にデータ制御信号Ｄｃｎｔをそれぞれ出力する。マトリクス型表示装置１００はこの走査制御信号Ｓｃｎｔに同期して発光する行が順次切り替えられていく。また、データ制御信号Ｄｃｎｔは、走査制御信号Ｓｃｎｔと同期しており、１列からｍ列すべての有機ＥＬ素子１０の発光階調のデータが含まれた信号である。

図２は、図１のマトリクス型表示装置１００のデータ線駆動回路３０の構成をより詳細に示す回路図である。図２において、有機ＥＬ素子１０は、発光デバイスＥＬと寄生容量Ｃとを含み、データ線Ｄおよび走査線Ｓとの電極間に生ずる寄生容量Ｃが、発光デバイスＥＬと並列に存在する様子が示されている。

データ線駆動回路３０は、各データ線Ｄ１〜Ｄｍまで各列毎に設けられたＰＷＭ電流源３４、スイッチＳＷ１〜ＳＷｍ、プリチャージ電圧源３６およびパルス制御回路３２を含む。

パルス制御回路３２は、制御回路４０から出力されるデータ制御信号Ｄｃｎｔに基づいてＰＷＭ電流源３４を制御するためのパルス幅変調されたＰＷＭ制御信号Ｓｐｗｍ１〜Ｓｐｗｍｍを生成する。さらにパルス制御回路３２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷｍを制御するための切り替え信号Ｓｓｗを生成する。

ＰＷＭ電流源３４は、ＰＷＭ制御信号Ｓｐｗｍに基づいてパルス変調された定電流信号であるＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍ１〜Ｉｐｗｍｍを生成し、データ線Ｄ１〜Ｄｍに供給する。

プリチャージ電圧源３６は、有機ＥＬ素子１０の寄生容量Ｃを充電するためのプリチャージ電圧Ｖｐｃを、定電圧信号として各データ線に供給するための電圧源である。このプリチャージ電圧Ｖｐｃが寄生容量Ｃに印加されると、その電位はデータ線および走査線の配線抵抗Ｒとで決まるＣＲ時定数τ＝ＣＲに従って上昇する。
図２においてプリチャージ電圧源３６は説明のために各データ線ごとに設けられているが、実際の回路においては、プリチャージ電圧Ｖｐｃはすべてのデータ線Ｄで同じ電圧値でよいため、必ずしも図２のように各列毎に設ける必要はなく、一の定電圧源から配線により各スイッチＳＷ１〜ＳＷｍに接続するように構成してもよい。

スイッチＳＷ１〜ＳＷｍは、各データ線Ｄ１〜Ｄｍに供給する信号を、ＰＷＭ電流源３４により生成されるＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍか、プリチャージ電圧源３６から供給されるプリチャージ信号のいずれかに切り替えるためのスイッチである。ここでは、スイッチＳＷがＰＷＭ電流源３４側にオンした状態を第１状態、プリチャージ電圧源３６側にオンした状態を第２状態とする。スイッチＳＷの状態は、走査信号ＳＳと同期した切り替え信号Ｓｓｗにより制御され、所定のタイミングで第１状態と第２状態とが切り替えられる。

このマトリクス型表示装置１００では、スイッチＳＷが第２状態にある期間に、寄生容量Ｃをプリチャージすることになる。したがって、プリチャージ電圧Ｖｐｃの値は、スイッチＳＷが第２状態に設定されるプリチャージ期間Ｔｐｃに、有機ＥＬ素子１０に印加されるデータ線の電位を所望の電圧値まで上昇させるように決定すればよい。これは、寄生容量Ｃと配線抵抗Ｒで形成されるＣＲ回路の時定数τ＝ＣＲを求めて計算により決定してもよいし、または実験的に決定してもよい。

以上のように構成されたマトリクス型表示装置１００の動作について説明する。図３は、マトリクス型表示装置１００の各信号の電圧、電流波形のタイムチャートを示す。ここでは、第ｉ列の第ｊ−１、ｊ、ｊ＋１行の有機ＥＬ素子に着目している。なお、図３および後述の図６のタイムチャートにおいて、時間軸および電流電圧軸はいずれも見やすさのために適宜、拡大縮小して示している。
図３において、各時間波形は上から順に、（ｊ−１）行目の走査信号ＳＳｊ−１、ｊ行目の走査信号ＳＳｊ、ｊ＋１行目の走査信号ＳＳｊ＋１、切り替え信号Ｓｓｗ、ｉ列目のデータ線に供給されるＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍｉ、ｉ列目のデータ線の電位ＶＤｉが示されている。

走査線駆動回路２０によって、第１行目から第ｎ行目の走査信号ＳＳは、時刻Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、・・・と走査選択期間Ｔｓ経過ごとにローレベル、すなわち接地電位０Ｖに設定されていく。各行の有機ＥＬ素子１０は、走査信号ＳＳが０Ｖとなる走査選択期間Ｔｓの間、データ信号ＳＤにより発光制御される。

スイッチＳＷの切り替え信号Ｓｓｗは、パルス制御回路３２により、走査信号ＳＳのローレベルとハイレベルの切り替えに同期して生成される。図３において、切り替え信号Ｓｓｗは、ハイレベルのときが第１状態、ローレベルのときが第２状態を表す。スイッチＳＷが所定の時刻Ｔ０にプリチャージ電圧源３６側にオンし、データ線Ｄｉには定電圧Ｖｐｃが印加されて、有機ＥＬ素子１０の寄生容量Ｃの充電が開始される。その後、時刻Ｔ１に走査信号ＳＳによって、第（ｊ−１）行目から第ｊ行目に発光させる行が切り替えられる。すなわち、寄生容量Ｃのプリチャージは、走査信号ＳＳにより発光させる行が切り替えられる時刻Ｔ１よりも期間ΔＴだけ先だって開始されることになる。

時刻Ｔ０からプリチャージ電圧Ｖｐｃによりデータ線の電圧ＶＤｉは上昇し始め、時刻Ｔ１を経過してすぐに所定の基準電圧Ｖｃに達する。その後、時刻Ｔ０から所定のプリチャージ期間Ｔｐｃ経過した時刻Ｔ２に、スイッチＳＷは第１状態、すなわちＰＷＭ電流源３４側にオンし、発光階調に応じたパルス幅Ｔｅを持つＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍｉが供給されて有機ＥＬ素子１０の発光が開始する。
ＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍｉによる発光制御が終了すると、データ線の電位ＶＤｉは接地電位まで下がる。その後、走査信号ＳＳの（ｊ＋１）行の選択に先立つ時刻Ｔ３にスイッチＳＷは第２状態となり、プリチャージが開始されてデータ線の電位ＶＤｉが所定の電圧Ｖｃまで上昇する。

本実施の形態においてＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍは、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間が最大発光階調に対応する最大発光期間Ｔｍａｘとなる。従って、たとえば８ビット階調で発光を制御する場合、パルス幅（Ｔ３−Ｔ２）／２５６を最小単位として、ＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍのハイレベルの期間を制御することにより発光階調を８ビットで制御することができる。

本実施の形態においては、走査信号が切り替わる時刻に先立つ時刻から所定のプリチャージ期間Ｔｐｃの間、発光階調に関わらず、常にスイッチＳＷの切り替え信号Ｓｓｗを第２状態に設定してプリチャージを行う。
図４は、このような規則的なプリチャージにより、走査線およびデータ線の電位の遷移の様子を示す時間波形であり、発光階調が、最小（非発光状態＝オフ）もしくは最大（発光状態＝オン）の間で切り替えられる様子が示されている。図４は上から２段は順に、ｊ列目の走査信号ＳＳｊ、ｊ＋１列目の走査信号ＳＳｊ＋１を示している。下の４段は、データ線の電位ＶＤを表しており、上から順に、オンからオフへの遷移、オンからオンへの遷移、オフからオンの遷移、オフからオフへの遷移を示している。

上述のように、発光階調に関わらず、時刻Ｔ１に走査信号ＳＳが切り替わるのに先立ち、時刻Ｔ０にはデータ線にはプリチャージ電圧源３６によるプリチャージ電圧Ｖｐｃが印加される。
ＶＤｏｎ→ｏｆｆで示されるように、ｊ行目の有機ＥＬ素子が発光した状態から、ｊ＋１行目の有機ＥＬ素子が非発光状態に遷移する場合には、プリチャージが行われた後に、データ線には定電流の供給も行われないため、プリチャージされた電荷は放電し、その電位は速やかに０Ｖへと低下する。この場合、時刻Ｔ０から放電が完了してデータ線の電位が所定の発光しきい値電圧以下となるまでの間は、わずかに発光することになるが、ごく短時間であり、有機ＥＬ素子に流れる電流も小さいため、発光階調の精度に及ぼす影響は無視することができる。

また、ＶＤｏｎ→ｏｎで示されるようにｊ行目の有機ＥＬ素子が発光した状態から、ｊ＋１行目の有機ＥＬ素子が発光する状態に遷移する場合には、データ線をプリチャージのためにプリチャージ電圧源３６に接続すると、データ線の電位ＶＤとして所定の電圧Ｖｃが維持される。その結果、ｊ＋１行目の発光素子はＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍにより速やかに所望の階調で発光することになる。

ＶＤｏｆｆ→ｏｎで示されるようにｊ行目の有機ＥＬ素子が非発光の状態から、ｊ＋１行目の有機ＥＬ素子が発光する状態に遷移する場合には、データ線の電位ＶＤは０Ｖの状態からプリチャージにより所定の電圧Ｖｃまで瞬時に上昇し、その後、ＰＷＭ電流源３４により発光が制御される。この場合、時刻Ｔ１にｊ＋１行目が選択されるのに先だってプリチャージが開始されるため、時刻Ｔ１にｊ＋１行目が選択されてまもなく、プリチャージが完了し、データ線の電位ＶＤは所定の電圧Ｖｃまで上昇するため、時刻Ｔ２からはＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍによる発光制御を行うことができる。

ＶＤｏｆｆ→ｏｆｆで示されるようにｊ行目の有機ＥＬ素子が非発光の状態から、ｊ＋１行目の有機ＥＬ素子も非発光の状態に遷移する場合には、データ線の電位ＶＤは０Ｖからプリチャージにより所定の電圧Ｖｃまで瞬時に上昇し、その後、プリチャージ電圧源３６が切り離されると、放電により０Ｖまで下降する。この場合、時刻Ｔ０〜Ｔ２の間、発光素子には所定の電圧Ｖｃが印加され、わずかに発光することになるが、プリチャージ期間Ｔｐｃを十分に短く設定することにより、階調表現に与える影響を小さくすることができる。

好ましくはプリチャージ期間Ｔｐｃは、最小階調に対応するパルス幅よりも短く設定することにより、時刻Ｔ１を境に瞬時的に所定の電圧Ｖｃが有機ＥＬ素子１０に印加されても、視覚上認識されることはないため、階調表現に与える影響を低減することができる。

プリチャージ期間Ｔｐｃは例えば以下のように決定してもよい。走査選択期間Ｔｓおよびプリチャージに必要な時間Ｔｐｃから、有効に発光素子を制御できる最大発光期間ＴｍａｘがＴｍａｘ＝Ｔｓ−Ｔｐｃで与えられる。次に、所望の発光階調の分解能に応じて、最小パルス幅を決定する。例えば、８ビット２５６階調で制御する場合、最小パルス幅Ｔｍｉｎは、Ｔｍｉｎ＝（Ｔｓ−Ｔｐｃ）／２５６とすることができる。このとき、プリチャージ期間Ｔｐｃ＜Ｔｍｉｎとすることで、プリチャージによる不要な発光を小さくすることができる。また、プリチャージの開始時間を決定するパラメータΔＴは、走査信号ＳＳの切り替えの後すぐにプリチャージが完了するようにプリチャージの速度に応じて決定すればよい。

以上のように、本実施の形態に係るマトリクス型表示装置１００によれば、走査信号ＳＳの切り替えに先立ってプリチャージを開始することによって、走査信号ＳＳにより行が選択されてすぐに発光素子である有機ＥＬ素子１０の発光を制御することができ、非発光期間を短縮して高精度な階調表現を行うことが可能となる。また、プリチャージを有機ＥＬ素子１０の発光の有無および発光階調にかかわらず常に所定のタイミングで所定の期間行うことにより、装置を簡易化することができる。

図５は、マトリクス型表示装置１００のデータ線駆動回路の変形例を示す。このデータ線駆動回路３０’は、各データ線Ｄ１〜Ｄｍまで各列毎に設けられたＰＷＭ電流源３４、スイッチＳＷ１〜ＳＷｍ、プリチャージ電流源３８およびパルス制御回路３２を含む。
図６は、このデータ線駆動回路３０を使用した場合のマトリクス型表示装置１００の各信号の電圧、電流波形のタイムチャートを示す。

プリチャージ電流源３８は、有機ＥＬ素子１０の寄生容量Ｃを充電するためのプリチャージ電流Ｉｐｃを、定電流信号としてデータ線Ｄに供給するための電流源である。このプリチャージ電流Ｉｐｃにより寄生容量Ｃが充電される。

スイッチＳＷ１〜ＳＷｍは、各データ線Ｄ１〜Ｄｍに供給する信号を、ＰＷＭ電流源３４からのＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍ、プリチャージ電流源３８からのプリチャージ電流Ｉｐｃ、接地電位の３つのうちいずれかに切り替えるためのスイッチである。データ線がＰＷＭ電流源３４に接続された状態を第１状態、プリチャージ電流源３８に接続された状態を第２状態、接地された状態を第３状態とする。スイッチＳＷ１〜ＳＷｍは、走査信号ＳＳと同期した切り替え信号Ｓｓｗにより制御され、所定のタイミングで第１、第２、第３状態が切り替えられる。

このデータ線駆動回路３０’では、スイッチＳＷが第２状態にあるプリチャージ期間Ｔｐｃに、寄生容量Ｃをプリチャージすることになる。したがって、プリチャージ電流Ｉｐｃの値は、プリチャージ期間Ｔｐｃに、データ線の電位ＶＤを所望の電圧値Ｖｃまで上昇させるように決定すればよい。プリチャージ電流Ｉｐｃの値は、寄生容量Ｃに依存するが、ＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍの数倍の電流値とすることにより、短期間で適切にプリチャージを行うことができる。

以上のように構成されたデータ線駆動回路３０’を適用したマトリクス型表示装置１００の動作について説明する。ここでは、第ｉ列目、ｊ−１からｊ＋１行目の有機ＥＬ素子に着目している。図６は、マトリクス型表示装置１００の各信号の電圧、電流波形のタイムチャートを示す。図６において、切り替え信号Ｓｓｗがミッドレベルのとき第１状態、ハイレベルのとき第２状態、ローレベルのとき第３状態を表すものとする。

基本的な波形については図４に示した波形図と同様であるため、相違点を中心に説明する。プリチャージに先立ち、スイッチＳＷは第３状態に設定され、すべてのデータ線Ｄは接地される。この結果、データ線の電位ＶＤは、それ以前の発光素子の発光状態に関わらず０Ｖにまで下げられる。その後、スイッチＳＷ３は時刻Ｔ１に第２状態に設定され、プリチャージが開始される。プリチャージ電流源３８から供給されるプリチャージ電流Ｉｐｃにより有機ＥＬ素子１０の寄生容量Ｃが充電され、時刻Ｔ２に走査信号ＳＳが切り替えられてすぐにデータ線の電位ＶＤは所定の電圧Ｖｃに到達する。その後、時刻Ｔ３からＰＷＭ電流源３４から供給されるＰＷＭデータ信号Ｉｐｗｍによって発光制御が開始され、発光期間Ｔｅの間、定電流が供給されて有機ＥＬ素子１０は発光する。

このようにプリチャージ信号として定電流源を用いる場合には、プリチャージ信号をデータ線に供給する前に、データ線を接地することにより一度その電圧を０Ｖまで下降させ、その後プリチャージを行っている。この結果、プリチャージ直前の発光素子の発光階調の状態に依存せず、常にプリチャージ後の発光素子の電圧を所定の電圧Ｖｃに設定することができる。

上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施の形態では、発光素子として有機ＥＬ素子を例に説明を行ったが、これには限定されず、その他のＥＬ素子、ＬＥＤなど、データ線および走査線間の寄生容量によりプリチャージが必要とされるような発光素子全般に適用することができる。

本実施の形態では、データ線駆動回路３０によるプリチャージの特性を決定するプリチャージ期間Ｔｐｃおよびプリチャージのタイミングを決定するΔＴは固定された場合について説明したがこれには限定されない。例えば、データ線駆動回路３０に、制御端子を設け、外部からプリチャージ期間ＴｐｃおよびΔＴを変更できるように設計してもよい。制御端子に入力された制御信号にもとづいてパルス制御回路３２は切り替え信号Ｓｓｗの状態の切り替えタイミングを変化させることにより、試作段階において最適なプリチャージ条件を決定する場合や、接続される発光素子や温度などの環境に応じて外部からプリチャージの期間およびタイミングを決定したい場合に、これらのパラメータを調節することができ、より好適にマトリクス型表示装置の発光を制御することができる。

本実施の形態では、走査線およびデータ線をそれぞれマトリクスの行と列に対応させて説明したが、これも便宜的なものであって、行と列は入れ替えられていてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るマトリクス型表示装置の構成を示す図である。 図１のマトリクス型表示装置のデータ線駆動回路の構成をより詳細に示す回路図である。 図１のマトリクス型表示装置の各信号の電圧、電流波形のタイムチャートを示す図である。 図１のマトリクス型表示装置の走査線およびデータ線の電位の遷移を示す時間波形である。 マトリクス型表示装置のデータ線駆動回路の変形例を示す図である。 図５に示すデータ線駆動回路を使用した場合のマトリクス型表示装置の各信号の電圧、電流波形のタイムチャートを示す図である。

符号の説明

１０ 有機ＥＬ素子、 ２０ 走査線駆動回路、 ３０ データ線駆動回路、 ３２ パルス制御回路、 ３４ ＰＷＭ電流源、 ３６ プリチャージ電圧源、 ３８ プリチャージ電流源、 ４０ 制御回路、 １００ マトリクス型表示装置、 ＳＷ スイッチ、 Ｄ データ線、 Ｓ 走査線、 Ｉｐｗｍ ＰＷＭデータ信号、 Ｓｐｗｍ ＰＷＭ制御信号、 Ｓｓｗ 切り替え信号。

Claims (8)

1. マトリクス型に配置された発光素子の駆動方法であって、
   マトリクスの行ごとに設けられた複数の走査線に、一定周期で走査信号を供給することにより発光させる行を順次切り替える一方、マトリクスの列ごとに設けられた複数のデータ線には、発光階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を供給するとともに、発光させる行が切り替えられる時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間にわたり、発光階調とは無関係に発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を供給することを特徴とする発光素子の駆動方法。
2. 前記プリチャージ信号が前記複数のデータ線に供給される前記所定の期間は、前記パルス幅変調された定電流信号の最小階調に対応したパルス幅よりも短く設定されたことを特徴とする請求項１に記載の発光素子の駆動方法。
3. 前記プリチャージ信号は、前記発光階調に応じてパルス幅変調された定電流信号よりも大きな電流値を有する定電流信号であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の駆動方法。
4. 前記プリチャージ信号は、定電圧信号であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の駆動方法。
5. マトリクス型に配置された発光素子と、
   マトリクスの行ごとに設けられた複数の走査線を駆動するための走査線駆動回路と、
   マトリクスの列ごとに設けられた複数のデータ線を駆動するためのデータ線駆動回路と、
   を備え、前記走査線駆動回路は、前記複数の走査線に一定周期で走査信号を供給することにより発光させる行を順次切り替える一方、前記データ線駆動回路は、前記複数のデータ線に発光階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を供給するとともに、発光させる行の切り替え時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間にわたり、発光階調とは無関係に前記発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を供給することを特徴とするマトリクス型表示装置。
6. 前記データ線駆動回路は、
   前記階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を生成するパルス幅変調電流源と、
   前記発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を、前記パルス幅変調電流源により生成される電流値より大きく設定された定電流信号として生成するプリチャージ電流源と、
   前記データ線に供給する信号を、前記パルス幅変調電流源または前記プリチャージ電流源のいずれかに切り替えるためのスイッチと、
   を含み、前記スイッチは前記走査信号に同期しており、発光させる行が切り替えられる時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間はプリチャージ電流源側にオンし、それ以外の期間は前記パルス幅変調電流源側にオンすることを特徴とする請求項５に記載のマトリクス型表示装置。
7. 前記データ線駆動回路は、
   前記階調に応じてパルス幅変調された定電流信号を生成するパルス幅変調電流源と、
   前記発光素子を所定の電圧に充電するためのプリチャージ信号を定電圧として生成するプリチャージ電圧源と、
   前記データ線に供給する信号を、前記ＰＭＷ電流源または前記プリチャージ電圧源のいずれかに切り替えるためのスイッチと、
   を含み、前記スイッチは前記走査信号に同期しており、発光させる行が切り替えられる時刻に先立つ所定の時刻から所定の期間は前記プリチャージ電圧源側にオンし、それ以外の期間は前記パルス幅変調電流源側にオンすることを特徴とする請求項５に記載のマトリクス型表示装置。
8. 前記所定の時刻および前記所定の期間を制御するための制御端子を備えたことを特徴とする請求項５に記載のマトリクス型表示装置。

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