专利名称：适用于无机电致发光(el)显示装置的显示装置的驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明，涉及一种显示装置的驱动电路。特别是涉及一种无机电致发光(EL)显示装置的驱动电路。
背景技术：
作为平板型的显示装置，公知有无机电致发光(EL)显示装置。无机EL显示装置，构成为包含显示面内在绝缘性基板上相互平行连接设置的多行(row)电极线Lrow在行电极线Lrow上面形成的高电介质膜；通过高电介质膜上设置的中间层、荧光体层、中间层，在与行电极线Lrow正交的方向上延伸且相互平行地周期性设置的无机EL发光体层；以及，在无机EL发光体层上相互平行地设置的线状的多列(column)电极线Lcol。行电极线Lrow分别连接在行驱动器10上，列电极线Lcol分别连接在列驱动器12上。
无机EL显示装置，可用图13所示的等价电路表示。用行驱动器10在多行电极线Lrow中依次选择1个，并对选定的行电极线Lrow施加行电压Vrow。另外，从外部电路向列驱动器12输入与选定的行中包含的各个像素相对应的灰度信息，并根据此灰度信息，从列驱动器12向各列电极线Lcol施加给定的调制电压Vm。对选定的行电极线Lrow所对应各像素的无线EL发光体层，施加行电压Vrow和各列电极线Lcol的电位差。从而，选定的行电极线Lrow上的各个像素的无机EL发光体层，输出发光强度与该电位差相应的光。然后，通过依次选择无机EL显示装置中包含的各个行实施上述控制，能够扫描无机EL显示装置的显示画面来显示1帧的图像。
专利文献1中，公开了无机EL显示装置的各个像素的驱动电路。此驱动电路50，如图14所示，包含有逻辑电路52、晶体管54～66、电容器68来构成。逻辑电路52，接收灰度数据70，将灰度数据70转换为脉宽编码(PWM)信号72后输出。晶体管54，串联连接在电容器68和晶体管56上。电容器68上，被施加斜坡电压VR。晶体管56接受到PWM信号72的脉冲后成为导通状态，晶体管56的漏极侧的电压VH保持为阈值电压VT。另一方面，在没有输出PWM信号72的脉冲的情况下，晶体管56成为截止状态，电压VH随着斜坡电压VR变化。即，PWM信号72的脉宽越大电压VH越小，PWM信号72的脉宽越小电压VH越大。晶体管64，构成源极跟随驱动电路。电压VPP为正弦波的交流电源，驱动电路50的输出电压VOUT，为电压VH和电压VPP相乘的电压。无机EL显示装置的各个像素，根据从行驱动器10施加给选定的行电极线Lrow的电压Vrow、和从列驱动器12施加给列电极线Lcol的输出电压VOUT的电位差进行发光。如图15A以及图15B所示，在从行驱动器10施加给选定的行电极线Lrow的电压Vrow、和从列驱动器12施加给列电极线Lcol的输出电压VOUT的电位差为最大电位差ΔVMAX的情况下亮度最高，为最小电位差ΔVMIN的情况下亮度最低。再有，图15A中表示的是电压Vrow和输出电压VOUT的极性相反的情况，图15B中表示的是电压Vrow和输出电压VOUT极性相同的情况。
另外，由于因晶体管58、60导致的压降，为与晶体管64、66的阈值电压VT相等的晶体管58、60的阈值电压VT的和，因此驱动电路50的输出没有“死区”(dead band)。
由于在上述的现有的驱动电路中，输出电压VOUT为极性已定的0～80V的电压，因此施加在各像素的两端上的电压Vrow和输出电压VOUT的电位差也处于最大电位差ΔVMAX～最小电位差ΔVMIN且极性一直相同。如此，持续给EL元件施加极性固定的电压的单侧驱动方式中，会产生缩短EL元件的寿命的这个问题。
再有，由于用固定极性的单侧驱动对输出电压VOUT进行控制，因此要在输出电压VOUT的最大值和最小值之间具备必要的分辨率，控制中就需要花费时间。例如，要将输出电压VOUT在0～80V的范围内用256级的分辨率进行控制，就必须将作为基准的PWM信号72的脉宽用256级的分辨率来生成。从而，逻辑电路52中，就必须用计数器等对0～256的分辨率进行计数来生成PWM信号，而由于计数中需要花费时间，因此难以实现高速化控制。
另外，上述现有的驱动电路50中，在输出电压VOUT中加入电涌等任何外来变动的情况下，外来变动的高频成分会通过晶体管64的源极—栅极间的寄生电容C直接影响到电容器68。从而，存在电容器68的蓄积电压易受到变动的影响的问题。
发明内容
本发明为一种显示装置的驱动电路，生成与使发光元件发光的灰度对应的驱动电压，并通过将所述驱动电压提供给发光元件来使发光元件发光，其特征在于，包括接收表示使发光元件发光的灰度的灰度数据，当该灰度数据表示的灰度为给定的阈值以上时，产生接地电位以上的输出电压，当该灰度数据表示的灰度比给定的阈值小时，产生比接地电位低的输出电压的电路。
图1为表示本发明的实施方式中的显示装置的驱动电路的结构的图。
图2为表示本发明的实施方式中的电平移位电路的结构的图。
图3A以及图3B，为对本发明的实施方式中的脉宽调制进行说明的图。
图4为表示本发明的实施方式中的电压移位电路的具体例的图。
图5为对本发明的实施方式中的斜坡电压进行说明的图。
图6为对本发明的实施方式中的斜坡电压进行说明的图。
图7A以及图7B，为对本发明的实施方式中的脉宽调制信号和充电电压的关系进行说明的图。
图8为表示本发明的实施方式中的死区去除电路的具体例的图。
图9为对本发明的实施方式中的驱动电压的生成进行说明的图。
图10为对本发明的实施方式中的发光元件的两侧驱动进行说明的图。
图11为对本发明的实施方式中的发光元件的两侧驱动进行说明的图。
图12为表示本发明的实施方式中的显示装置的驱动电路的变形例的结构的图。
图13为表示以往的显示装置的等效电路的图。
图14为表示以往的显示装置的驱动电路的结构的图。
图15A及图15B，为对以往的方式中的发光元件的单侧驱动进行说明的图。
图中10-行驱动器，12-列驱动器，20-电平移位电路，20a-逻辑电路，20b-电压移位电路，22-死区去除电路，24～41-晶体管，50-驱动电路，52-逻辑电路，54～66-晶体管，68-电容器，70-灰度数据，72-PWM信号，100-驱动电路。
具体实施例方式
本发明的实施方式中的显示装置的驱动电路100，如图1所示，包含电平移位电路20、死区去除电路22、晶体管24～29以及电容器C1来构成。
现有的显示装置的驱动电路，例如用0～80V这种相对接地电位处于单侧的电压来驱动发光元件。本实施方式中的驱动电路100，使用例如-40V～40V这种相对接地电位处于正负两侧的电压来驱动发光元件。
电平移位电路20，如图2所示，包含逻辑电路20a以及电压移位电路20b来构成。此电平移位电路20相当于脉冲发生电路。另外，电压移位电路20b中，被从外部供给有高压电源偏压AVDD、AVSS、低压电源偏压DVDD、DVSS、栅极偏压Vp、Vn。
逻辑电路20a中，输入表示EL元件的发光强度的数字的灰度数据。逻辑电路20a，接收灰度数据后，生成作为具有与灰度数据相应的脉宽的脉宽编码(PWM)信号的N沟道信号或P沟道信号。N沟道信号或者P沟道信号，为EL元件的发光强度的灰度越大、具有越宽的脉宽的信号。此时，在表示灰度数据的灰度为给定的阈值以上的情况下，生成具有从表示灰度数据的灰度中减去阈值后的值所对应的脉宽的P沟道信号，并在表示灰度数据的灰度比阈值小的情况下，生成具有表示灰度数据的灰度所对应的脉宽的N沟道信号。本实施方式中，将阈值设定为整体灰度的1/2，在灰度数据比整体灰度的1/2小的情况下生成N沟道信号，在灰度数据为整体灰度1/2以上的情况下生成P沟道信号。即，逻辑电路20a，根据灰度数据切换输出N沟道信号和P沟道信号。
例如，在整体灰度用0～225灰度表示的情况下，如图3A所示，若灰度数据为127灰度以下，生成具有与灰度数据成比例的脉宽的N沟道信号。N沟道信号，作为与基准电位(本实施方式中为接地电位)相比负侧上具有脉冲的信号被生成。另一方面如图3B所示，若PWM信号为128灰度以上的脉宽，则生成具有与从灰度数据中减去127后的值成比例的脉宽的P沟道信号。P沟道信号，作为与基准电位(本实施方式中为接地电位)相比正侧上具有脉冲的信号被生成。此时，N沟道信号和P沟道信号的脉宽，被设定为等于最大脉宽(相当于127灰度的脉宽)。
逻辑电路20a，根据灰度数据，生成N沟道信号及P沟道信号的任意一方之后，分别输出给电压移位电路20b的N沟道输入端子及P沟道输入端子。
电压移位电路20b，将从逻辑电路20a输出的P沟道信号以及N沟道信号升至高压。由于到逻辑电路20a为止由逻辑电路构成，因此从逻辑电路20a输出的P沟道信号以及N沟道信号，为低电压(例如，0～3.3V或±3.3V)的脉冲信号。因此，在电压移位电路20b中，为了对后段的高压电路进行驱动，将低电压的P沟道信号以及N沟道信号转换为高电压(例如±40V)。
图4中，表示电压移位电路20b的一例。晶体管30～33，构成P沟道信号的升压电路。晶体管31的漏极，通过晶体管30的漏极—源极间连接在正的高压电源偏压AVDD上(例如，+40V)，晶体管31的源极，连接在低压电源偏压DVSS(例如，接地电位)上。P沟道型的晶体管30的栅极上，被施加正的栅极偏压Vp来发挥作为电流源的功能。N沟道型的晶体管31的栅极上，被输入P沟道信号。晶体管31，在P沟道信号的脉冲上升的期间处于导通状态，在脉冲没有上升的期间处于截至状态。因此，晶体管31的漏极端子的电压，在P沟道信号的脉冲上升的期间基本维持为负的低压电源偏压DVSS，在脉冲没有上升的期间基本维持为正的高压电源偏压AVDD。
晶体管32的源极连接在正的高压电源偏压AVDD上，晶体管32的漏极通过晶体管33的漏极—源极间连接在负的高压电源偏压AVSS(例如，-40V)上。N沟道型的晶体管33的栅极上，被施加负的栅极偏压Vn来发挥作为电流源的功能。P沟道型的晶体管32的栅极上，连接晶体管31的漏极，漏极端子的电压变化作为P沟道高压信号输出。即，通过晶体管30～33的升压电路，3.3V等级的P沟道信号被变换为±40V等级的脉冲信号后输出。
晶体管34～37，构成N沟道信号的升压电路。晶体管34的漏极，通过晶体管35的漏极—源极间连接在负的高压电源偏压AVDD上(例如，-40V)，晶体管34的源极，连接在正的低压电源偏压DVDD(例如，+3.3V)上。N沟道型的晶体管35的栅极上，被施加负的栅极偏压Vn来发挥作为电流源的功能。P沟道型的晶体管34的栅极上，被输入N沟道信号。晶体管34，在N沟道信号的脉冲上升的期间处于截止状态，在脉冲没有上升的期间处于导通状态。因此，晶体管34的漏极端子的电压，在N沟道信号的脉冲下降的期间大致维持为正的低电源偏压DVDD，在脉冲没有下降的期间大致维持为负的高压电源偏压AVSS。
晶体管37的源极连接在负的高压电源偏压AVSS上，晶体管37的漏极通过晶体管36的漏极—源极间连接在正的高压电源偏压AVDD上。P沟道型的晶体管36的栅极上，被施加正的栅极偏压Vp来发挥作为电流源的功能。N沟道型的晶体管37的栅极上，连接晶体管34的漏极，源极端子的电压变化被作为N沟道高压信号输出。即，通过晶体管34～37的升压电路，+3.3V等级的N沟道信号被变换为±40V等级的脉冲信号后输出。
即，在灰度数据比阈值小(本实施方式中，为比全部256灰度的1/2(128灰度)小)的情况下，振幅为±40V的脉冲被以对应N沟道信号的脉宽作为N沟道高压信号输出；在灰度数据为阈值以上(本实施方式中，为全部256灰度的1/2(128灰度)以上)的情况下，振幅为±40V的脉冲被以对应P沟道信号的脉宽作为P沟道高压信号输出。
从电平移位电路20输出的P沟道高压信号以及N沟道高压信号，分别输入到晶体管24以及26的栅极中。晶体管24的源极连接在斜坡电压VR(+)上，晶体管26的源极连接在斜坡电压VR(-)上。另外，连接晶体管24的漏极和晶体管26的漏极，并且连接点A通过电容器C1接地。
斜坡电压VR(+)，如图5所示，被同步于往电平移位电路20输入PWM信号的时刻、从基准电位(例如，接地电位GND)起开始升压，以用相当于P沟道信号(P沟道高压信号)的最大脉宽的时间达到最大斜坡电压VRMAX(例如，+40V)的方式，来以固定速度升压。另外，斜坡电压VR(-)，如图6所示，被同步于往电平移位电路20输入PWM信号的时刻、从基准电位(例如，接地电位GND)起开始降压，以用相当于N沟道信号(N沟道高压信号)的最大脉宽的时间达到最小斜坡电压VRMIN(例如，-40V)的方式，来以固定速度降压。
晶体管24，仅在P沟道高压信号的脉冲输出的期间处于导通状态。另外，晶体管26，仅在N沟道高压信号的脉冲输出的期间处于导通状态。因此，在输出P沟道高压信号的脉冲的情况下，如图7A所示，电容器C1被斜坡电压VR(+)充电相当于P沟道高压信号的脉宽的时间，其充电电压Vc为对应脉宽的值。另一方面，在输出N沟道高压信号的脉冲的情况下，如图7B所示，电容器C1被斜坡电压VR(-)充电相当于N沟道高压信号的脉宽的时间，其充电电压Vc为对应脉宽的值。
例如，在P沟道信号(P沟道高压信号)以及N沟道信号(N沟道高压信号)分别以128灰度(0～127)的脉宽输出的情况下，充电电压Vc，为与用128灰度的分辨率分别表示0～40V或0～-40V的范围的脉宽相对应的电压值。
死区去除电路22，将电容器C1的充电电压Vc作为输出电压接收，实施死区的去除。图8中，表示死区去除电路22的示例。
晶体管38的漏极连接在正的高压电源偏压AVDD上，晶体管38的源极，通过晶体管39的漏极-源极连接在负的高压电源偏压AVSS上。晶体管38的栅极上被输入电容器的充电电压Vc。另外，N沟道型的晶体管39的栅极上，被施加负的栅极偏压Vn来发挥作为电流源的功能。
晶体管41的漏极，连接在负的高压电源偏压AVSS上，晶体管41的源极，通过晶体管40的漏极-源极连接在正的高压电源偏压AVDD上。晶体管41的栅极上被输入电容器的充电电压Vc。另外，P沟道型的晶体管40的栅极上，被施加正的栅极偏压Vp来发挥作为电流源的功能。
若充电电位Vc为正电位，则在构成源极跟随电路的晶体管41的作用下，跟随着充电电压Vc的变化，充电电压Vc+阈值电压Vt被作为N沟道去除信号从晶体管41的源极输出。另一方面，若充电电位Vc为负电位，则在构成源极跟随电路的晶体管38的作用下，跟随着充电电压Vc的变化，充电电压Vc-阈值电压Vt被作为P沟道去除信号从晶体管38的源极输出。
N沟道去除信号被输入到晶体管28的栅极中，P沟道去除信号被输入到晶体管29的栅极中。晶体管28的漏极连接在正的交流(正弦波)电源Vsin(+)上，晶体管29的漏极连接在负的交流(正弦波)电源Vsin(-)上。晶体管28的源极与晶体管29的源极连接，从该连接点输出EL元件的驱动电压VDRV。
这里，令正的交流(正弦波)电源Vsin(+)，如图9所示，为以基准电位(例如，接地电位GND)为最小峰值电压、以正的高压电源偏压AVDD(例如，+40V)为最大峰值电压的正弦波交流。另外，令负的交流(正弦波)电源Vsin(-)，如图9所示，为以基准电位(例如，接地电位GND)为最大峰值电压、以负的高压电源偏压AVSS(例如，-40V)为最小峰值电压的正弦波交流。
晶体管29，根据P沟道去除信号的变化，输出与P沟道去除信号+阈值电压Vt、即充电电压Vc相对应的驱动电压VDRV。另一方面，晶体管28，根据N沟道去除信号的变化，输出与N沟道去除信号—阈值电压Vt、即充电电压Vc相对应的驱动电压VDRV。
这里，由于因晶体管28造成的压降由晶体管41的阈值电压VT补偿，因晶体管29造成的压降由晶体管38的阈值电压VT补偿，因此，驱动电路100的输出不存在“死区”。
从而，如图10所示，施加给行电极线Lrow的电压Vrow、和相对基准电位(接地电位)在正负两极上振荡的驱动电压VDRV的电位差，以ΔVMIN至ΔVMAX的范围，施加在被选定的连接在行电极线Lrow上的EL元件上。通过此电位差，发光元件以对应于灰度数据的发光强度发光。另一方面，如图11所示，与相对基准电位(接地电位)在正负两极上振荡的驱动电压VDRV的电位差，被施加在没有被选择的连接在行电极线Lrow上的EL元件上。从而，能够使得EL元件的寿命与以往相比能够明显延长。
另外，由于用具有正负两种极性的两侧驱动来控制驱动电压VDRV，因此正负各自中只需具备比整体灰度小的分辨率即可。例如，将阈值设定为整体灰度的1/2的情况下，各极性中只需具备1/2的分辨率即可。如本发明的实施方式这样整体灰度为256灰度、阈值为其一半的128的情况下，只要正侧具有128灰度的分辨率、负侧具有128灰度的分辨率即可。因此，在逻辑电路20a中，用计数器等计数0～127的分辨率来生成N沟道信号以及P沟道信号即可，与以往相比能够缩短计数中花费的时间。从而，能够实现控制的高速化。
再有，在驱动电压VDRV上施加了电涌等任何外来变动的情况下，即使通过晶体管28、29的寄生电容传递外来变动，也能通过死区去除电路22的晶体管38、41，将外来变动对电容器C1造成的影响以及程度缩小。
另外，驱动电路100，如图12所示，可包含用于将EL元件中蓄积的能量回收到电源中的电能回收用的二极管D1、D2。这样，如图9所示，在接着EL元件的驱动期间TDRV的回收期间TRCV中，能够将EL元件中蓄积的能量回收到交流电源Vsin(+)或Vsin(-)中。此时，优选驱动电路100，具备用于高效回收电能的电能回收用的二极管D3～D6。例如，在EL元件的电容中蓄积了正的电压(电荷)情况下，在电能回收时，该电荷通过二极管D1流入交流电源Vsin(+)。此时，虽然电容C1中存储的电荷也同样流入交流电源Vsin(+)，但电容C1的端子电压Vc，是比交流电源Vsin(+)高出二极管D3、D4的端子间电压的电压。从而，P沟道的晶体管29为截止状态，能够高效回收电能。同样，在EL元件的电容中蓄积有负的电压(电荷)的情况下，因二极管D5、D6的作用，晶体管28为截止状态，电能被高效地回收到交流电源Vsin(-)中。
再有，本实施方式中，虽然以无机EL显示装置为例对显示装置进行了说明，但并不限定于此。只要是利用通过两极性的施加电压可以发光的元件的显示装置，都在本发明的适用对象范围之内。其中，在无机EL显示装置这种施加电压的范围处于数十V左右的显示装置中，通过实施正负的两侧驱动，在延长发光元件的寿命、抑制驱动电路中包含的元件的必要耐压等上的效果显著。
如上所述，根据本实施方式，通过用具有正负两极的驱动电压对发光元件进行两侧驱动，能够延长发光元件的寿命。另外，通过采用使用两极性的两侧驱动方式，能够实现控制的高速化。再有，能够缩小驱动电压的外来变动造成的影响。
权利要求
1.一种显示装置的驱动电路，生成与使发光元件发光的灰度对应的驱动电压，并通过将所述驱动电压提供给发光元件来使发光元件发光，其特征在于，包括下述电路接收表示使发光元件发光的灰度的灰度数据，当该灰度数据表示的灰度为给定的阈值以上时，产生接地电位以上的输出电压，当该灰度数据表示的灰度比所述阈值小时，产生比接地电位低的输出电压的电路。
2.根据权利要求1所述的显示装置的驱动电路，其特征在于所述发光元件，是以对应施加于行电极线和列电极线上的电压的电位差的发光强度发光的元件，在使发光元件发光时，对行电极线施加了与接地电位不同的电压的发光元件的列电极线，施加与所述输出电压对应的驱动电压。
3.根据权利要求2所述的显示装置的驱动电路，其特征在于所述发光元件，为无机电致发光(EL)元件。
4.根据权利要求1所述的显示装置的驱动电路，其特征在于具备脉冲发生电路，当所述灰度数据表示的灰度为所述阈值以上时，生成具有与从所述灰度数据表示的灰度中减去所述阈值后的值相对应的脉宽的第1信号；当该灰度数据表示的灰度比所述阈值小时，生成具有与所述灰度数据表示的灰度相对应的脉宽的第2信号，并产生比与用所述脉冲发生电路生成的第1信号的脉宽相对应的接地电位以上的输出电压、或者与用所述脉冲发生电路生成的第2信号的脉宽相对应的接地电位低的输出电压。
5.根据权利要求4所述的显示装置的驱动电路，其特征在于具备第1晶体管，栅极上被输入所述第1信号，源极上被施加随时间从接地电位升压到最大斜坡电压的正的斜坡电压；第2晶体管，栅极上被输入所述第2信号，源极上被施加随时间从接地电位降压到最小斜坡电压的负的斜坡电压，并包含所述第1晶体管的漏极和所述第2晶体管的漏极相连接、该连接点连接在电容器的一端上、该电容器的另一端上被施加接地电位的电路。
6.根据权利要求5所述的显示装置的驱动电路，其特征在于所述第1晶体管，只在对应所述第1信号的脉宽的时间处于导通状态，所述第2晶体管，只在对应所述第2信号的脉宽的时间处于导通状态。
7.根据权利要求1所述的显示装置的驱动电路，其特征在于具备死区去除电路，其去除所述输出电压的死区。
8.根据权利要求7所述的显示装置的驱动电路，其特征在于所述死区去除电路，具备N沟道型的晶体管，栅极上被施加所述输出电压，漏极上被施加比接地电位高的第1电源电压，源极上被施加比接地电位低的第2电源电压，P沟道型的晶体管，栅极上被施加所述输出电压，漏极上被施加所述第2电源电压，源极上被施加所述第1电源电压。
9.根据权利要求7所述的显示装置的驱动电路，其特征在于具备脉冲发生电路，当所述灰度数据表示的灰度为给定阈值以上时，生成具有与从所述灰度数据表示的灰度中减去所述阈值后的值相对应的脉宽的第1信号；当该灰度数据表示的灰度比所述阈值小时，生成具有与所述灰度数据表示的灰度相对应的脉宽的第2信号，并产生比与用所述脉冲发生电路生成的第1信号的脉宽相对应的基准电位以上的输出电压、或者与用所述脉冲发生电路生成的第2信号的脉宽相对应的基准电位低的输出电压。
全文摘要
通过具备接收表示使发光元件发光的灰度的灰度数据，当灰度数据表示的灰度为给定阈值以上时，产生基准电位(接地电位)以上的驱动电压(V
文档编号G09G3/20GK1746955SQ200510092798
公开日2006年3月15日 申请日期2005年8月25日 优先权日2004年9月6日
发明者铃木达也, 金田宏弘 申请人:三洋电机株式会社