专利名称：有机电致发光驱动电流和有机电致发光显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光(EL)驱动电路和使用该有机EL驱动电路的有机EL显示设备，具体地J9，本发明涉及一种对有源矩阵型有机EL显示板的像素电路的电容器进行充电的有机EL驱动电路，其使用D/A转换器电路，并能够减少耐相对高的电压，例如，10V或更高，的元件数量，从而限制电路尺寸的增加，并限制该显示设备的显示屏的亮度发生变化或单独的显示设备的亮度发生变化。
背景技术：
在现有技术的液晶显示设备中，已经使用了具有D/A转换器电路的驱动电路，其中D/A转换器电路将数字信号转换成模拟信号来驱动数据线。众所周知，当在有源矩阵型有机EL显示板中设置这种驱动电路来驱动显示板的像素电路时，存在着不能减小有机EL显示设备的大小的问题(专利文献1)。
专利文献1JP2000-276108A发明内容本发明要解决的问题当把用于驱动有源矩阵型有机EL显示板的有机EL驱动电路设置为板的外部电路时，可以相应地减小有机EL显示板的尺寸。在这种情况下，通常用一般为0.1到10μA的电流对像素电路的电容器充电来执行驱动电流值的写入，其中电容器通常是数百皮法。但是，当用色调控制有源矩阵型有机EL显示板的显示亮度时，要求高精度的驱动电流，其最小电流是1nA到30nA。有两种方向的驱动电流，汇入型和源型。目前，无论何种类型的有机EL显示板，电源电压+Vcc在10V到20V的范围内。
在电流汇入型中，用于将像素电路的电容器复位的电压是电源电压+Vcc，或近似+Vcc。因此，必须用耐相对高的电压的元件来构造D/A转换器电路，以致存在着这些元件所占的面积变大，以及增加了由与有机EL显示板的端子插脚或列插脚相对应地设置的多个D/A转换器电路构成的IC所占的面积。当D/A转换器电路使用电流镜像电路时，由于元件的氧化膜厚度的变化，使元件的配对特性和元件之间的匹配精度劣化，以致不能保持较高的电流转换精度。
由此，改变了D/A转换特性。这种变化被反映到有机显示板的端子插脚或列插脚之间的输出电流的变化上，输出电流的变化又反映到显示设备的显示屏或单独的显示设备的亮度变化。对于无源矩阵型有机EL显示板来说，也是类似的。
本发明的目的是提供一种有机EL驱动电路和使用该有机EL驱动电路的有机EL显示设备，其中有机EL驱动电路使用D/A转换器电路，并且能够减少耐相对高的电压的元件的数量，限制电路大小的增加和显示设备的显示屏或单独的显示设备的亮度变化。
解决问题的手段根据本发明，有机EL驱动电路响应输入到由电流镜像电路构成的D/A转换器电路的输入端子的预定电流，通过由D/A转换器电路将数字显示数据转换为模拟信号，来产生要输出到有机EL显示板的端子插脚的驱动电流，或基于其来产生驱动电流的电流。该有机EL驱动电路包括第一晶体管，设置在电流镜像电路的输入侧晶体管与输入端子之间；第二晶体管，设置在电流镜像电路的输出侧晶体管与输出端子之间；以及第三晶体管，设置在输出端子与电源线之间，其中输入侧晶体管、输出侧晶体管和第三晶体管的耐压电压比第一和第二晶体管的耐压电压低。
本发明的优点在本发明中，分别在D/A转换器电路的输入和输出侧设置晶体管，所述晶体管与D/A转换器电路的其它晶体管相比，能够耐相对高的电压，例如，10V或更高。此外，作为复位开关的第三晶体管的耐压电压较低。因此，能够耐相对高的电压的晶体管的数量只是分别设置在D/A转换器电路的输入侧和输出侧的2个晶体管。
通过使用大量构成D/A转换器电路的、具有低耐压的晶体管，可以减小晶体管所占面积，从而减小包括多个D/A转换器电路的IC所占的面积。此外，因为可以在IC中设置大量晶体管，所以可以改善元件的配对特性和元件之间的匹配精度。因此，可以改善D/A转换的精确性，从而限制D/A转换器电路的输出电流发生变化。
由此，根据本发明，可以减少耐压相对高的晶体管的数量。因此，可以限制使用D/A转换器电路作为输出级电流源的有机EL显示电路的电路尺寸的增加。
具体实施例方式
图1是根据本发明实施例的有源矩阵型有机EL显示板的有机EL驱动电路的电路方框图，图2示出了其单元电路之一的电路结构。
在图1中，参考数字10表示有机EL驱动电路的列驱动器(数据线驱动器)，11表示其D/A转换器电路，12表示用于产生参考驱动电流Ir的恒定电流源，13和14分别表示恒定电压偏置电路，15表示控制电路，16表示用于存储显示数据的寄存器，以及17表示MPU。
D/A转换器电路11由电流镜像电路构成，电流镜像电路具有输入侧晶体管单元电路TNa和输出侧晶体管单元电路TNb到TNn。
如图2所示，晶体管单元电路TNb到TNn中的每一个由晶体管单元电路1构成，晶体管单元电路1包括串联在电源线与地线(参考电位线)之间的N沟道晶体管T1到T3。晶体管T1具有漏极端子D和栅极端子G1，晶体管T2具有栅极端子G2，晶体管T3具有输入端子Din和源极端子S。晶体管T3构成开关电路。
每一个单元电路1的源极端子接地。晶体管单元电路TNa的输入端子Din与偏置线Va相连，正常为导通。来自显示寄存器16的显示数据D0到Dn-1分别输入到晶体管单元电路TNb到TNn的输入端子Din，这些输入端子Din与图2所示的晶体管T3的输入端子相对应。由显示数据D0到Dn-1控制晶体管单元电路TNb到TNn的开关电路SW(晶体管T3)导通/截止。根据控制电路15的闩锁脉冲LP，从MPU17将显示数据D0到Dn-1设置在寄存器16中。
对晶体管单元电路TNa到TNn的栅极端子G1和G2进行公共连接。此外，与晶体管单元电路TNa相对应的单元电路1的栅极端子G2与D/A转换器电路11的输入端子11a相连。与晶体管单元电路TNa相对应的单元电路1的漏极端子D通过具有高于10V的相对高耐压电压的N沟道晶体管Q1的源-漏极，与D/A转换器电路11的输入端子11a相连。因此，与晶体管单元电路TNa相对应的单元电路1的晶体管T2为二极管连接，并成为电流镜像电路的输入侧晶体管。由此，把来自恒定电流源12的驱动电流Ir提供给晶体管单元电路TNa。
恒定电流源12与偏置线Vb相连，并与参考电流分配电路的输出电流源相对应。将参考电流提供给构成参考电流分配电路的电流镜像电路的输入侧晶体管，参考电流分配电路从与列驱动器10的输出端子插脚相对应地并行设置的多个输出侧晶体管产生参考电流，作为镜像电流，并将镜像电流分配给有机EL显示板的列插脚(输出端子插脚)。
各个晶体管单元电路TNb到TNn的漏极D通过具有相对高耐压电压的N沟道晶体管Q2的源-漏极，与D/A转换器电路11的输出端子11b相连。输出端子11b与输出插脚10a相连，并在输出插脚10a与电源线+Vcc之间设置复位开关电路2。复位开关电路2由P沟道晶体管TPa构成，晶体管TPa的源极与电源线+Vcc相连，漏极与输出插脚10a相连。电源线+Vcc的电压在10V到20V的范围内。
把来自控制电路15的复位信号RS提供给晶体管TPa的栅极。晶体管单元电路TNa到TNn的公共连接的栅极端子G1与恒定电压偏置电路13相连。在恒定电压偏置电路13中设定的栅极电压VGL将晶体管的晶体管单元电路1的上游侧的晶体管T1设定为导通状态，将晶体管T1的源极设定为比恒定电压偏置电路13产生的恒定电压低大约0.7V的电压。
晶体管Q1和Q2的公共连接的栅极与恒定电压偏置电路14相连。由恒定电压偏置电路14设定的栅极电压VGH将晶体管Q1和Q2设定为导通状态，将晶体管Q1和Q2的源极设定为比恒定电压偏置电路14产生的恒定电压低大约0.7V的电压。
通过以这种方式在电流镜像电路的输入侧和输出侧排列晶体管Q1和Q2，来产生相对大的降压(drop voltage)，可以降低晶体管TPa和晶体管单元电路TNa到TNn的工作电压。
此外，因为晶体管Q1和Q2的栅极与恒定电压偏置电路14相连，所以可以均衡晶体管单元电路TNa到TNn的漏极端子D的电压。因此，可以减小列驱动器10中D/A转换器电路所占的面积，并改善D/A转换的精确性。
因此，减小了D/A转换器电路的转换特性的变化，从而可以限制有机EL显示板的列插脚或端子插脚之间的输出电流的变化，以及显示设备的显示屏的亮度变化或单独的显示设备的亮度变化。
在各个晶体管单元电路附近示出的符号×1，×2，×4，…表示并联的单元电路1的数量。在×1的情况下，没有并联。根据单元电路的数字×n，分别对输出侧晶体管单元电路TNb到TNn的输出加权。
如图2所示，构成D/A转换器电路11的每个晶体管单元电路TNa到TNn的单元电路1由串联的三个N沟道晶体管Tr1到Tr3构成，其中三个晶体管的源极和漏极串联在电源线和地线GND之间。晶体管Tr3构成开关电路，并具有与源极端子S相连的源极。晶体管Tr1的漏极与漏极端子D相连。
晶体管Tr2的栅极与栅极端子G1相连，晶体管Tr3的栅极与栅极端子G2相连。
另外，晶体管Tr1到Tr3的背栅极共同连接到源极端子S。
返回图1，为有机EL显示板的每一个显示像素，设置像素电路(显示单元)3，并通过数据线X和连接端子3a将其与输出插脚10a相连。为X和Y矩阵布线(数据线X和扫描线Y1，Y2，…)中的每一个交叉点设置像素电路3。像素电路3包括P沟道MOS晶体管TP1和TP2，晶体管TP1和TP2的栅极与扫描线Y相连，漏极与数据线X相连。设置在像素电路3中的P沟道MOS驱动晶体管TP3和TP4驱动OEL元件4。在晶体管TP3的源极与栅极之间设置电容器C。
晶体管TP1的源极与晶体管TP3的栅极相连，晶体管TP2的源极与晶体管TP3的漏极相连。因此，当晶体管TP1和TP2导通时，晶体管TP3的栅极与漏极连接成二极管，使驱动电流流入晶体管TP3，从而以高精度在电容器C中存储与驱动电流相对应的电压值。
晶体管TP3的源极与电源线+Vcc相连，其漏极通过晶体管TP4的源-漏极与OEL元件4的阳极相连。OEL元件4的阴极通过行侧扫描电路7的开关电路7a接地。
晶体管TP1和TP2的栅极通过扫描线(写线)Y1与写控制电路5相连，并由写控制电路5扫描。当扫描线Y1变成低(“L”)电平时，晶体管TP1和TP2导通。在如下所述的复位信号RS结束复位之后，由D/A转换器电路11汇入的预定驱动电流从电源线+Vcc流过晶体管TP3、电容器C、晶体管TP1和TP2、数据线X、端子3a和输出插脚10a，从而在电容器C中写入并存储与驱动电流相对应的电压。扫描线Y1变成高(“H”)电平，从而使晶体管TP1和TP2截止。
晶体管TP4的栅极通过扫描线Y2与写控制电路5相连。写控制电路5扫描晶体管TP4，当扫描线(驱动线)Y2变成“L”时，晶体管TP4导通。因此，保持晶体管TP3和TP4导通，从而向OEL元件4提供该驱动电流。另外，在这种情况下，因为扫描线Y2处在“H”电平，所以晶体管TP1和TP2处于截止状态。
在晶体管TP3和TP4的驱动结束时，将行侧移位到下一扫描线Y2，扫描线Y2变成“H”。因此，晶体管TP4截止。扫描线Y1变成“L”，并且由此时导通的晶体管TP1和TP2，以及由复位信号RS导通的晶体管TPa来使电容器C的电压复位。
在复位操作结束之后，由D/A转换器电路11汇入的预定驱动电流流入并写入电容器C中。
另外，在与水平扫描的回扫周期相对应的复位周期期间，执行由复位信号RS进行的复位操作，以及写入电容器C的操作。
虽然图中未示出，但是可以根据复位周期中的复位信号RS，通过使晶体管电路TNa的输入端子Din变成“L”，来截止晶体管单元电路TNa的单元1的开关电路SW(晶体管Tr3)，其中，在复位周期之内，将电容器C的电压复位。通过使开关电路SW截止，来截止晶体管单元电路TNb到TNn。因此，当复位信号RS使晶体管TPa截止时，可以阻塞D/A转换器电路11的晶体管单元电路TNa到TNn的电流，从而减小功耗。
工业可应用性虽然在所述实施例中，将D/A转换器电路用作输出级电流源，但是，通过进一步设置由电流镜像电路构成的输出级电流源，可以电流驱动输出级电流源。在这种情况下，作为复位开关的晶体管TPa(第三晶体管)可以是构成输出级电流源的晶体管之一，或另一个晶体管。
另外，虽然描述了有源矩阵型有机EL显示板，但是通过设置这种输出级电流源，本发明的有机EL驱动电路可适用于无源矩阵型有机EL显示板的驱动电路中。
此外，在本实施例中，虽然D/A转换器主要由N沟道MOS晶体管构成，但是，可以用P沟道MOS晶体管，或N沟道MOS晶体管与P沟道MOS晶体管的组合来构造D/A转换器。
在所述实施例中，虽然使用了MOS晶体管，但是，也可以用双极性晶体管取代MOS晶体管。在这种情况下，MOS晶体管的栅极、源极和漏极分别与双极性晶体管的基极、发射极和集电极相对应。
图1是根据本发明实施例，有源矩阵型有机EL显示板的有机EL驱动电路的电路方框图。
图2是其单元电路的电路结构。
参考数字和符号说明1晶体管单元电路2复位开关电路3像素电路(显示单元)4有机EL元件(OEL元件)5写控制电路7行侧扫描电路7a开关电路10列驱动器10a输出插脚11D/A转换器12恒定电流源13，14恒定电压偏置电路15控制电路16寄存器17MPUQ1到Q3 MOS晶体管Tr1到Tr7 MOS晶体管TNa到TNn MOS晶体管
权利要求
1.一种有机电致发光驱动电路，响应输入到由电流镜像电路构成的D/A转换器电路的输入端子的预定电流，通过由D/A转换器电路将数字显示数据转换为模拟信号，来产生要输出到有机电致发光显示板的端子插脚的驱动电流，或基于其来产生驱动电流的电流，所述有机电致发光驱动电路包括第一晶体管，设置在电流镜像电路的输入侧晶体管与输入端子之间；第二晶体管，设置在电流镜像电路的输出侧晶体管与输出端子之间；以及第三晶体管，设置在输出端子与电源线之间，其中所述输入侧晶体管、所述输出侧晶体管和所述第三晶体管的耐压电压比所述晶体管第一和所述第二晶体管的耐压电压低。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光驱动电路，其中将所述第一晶体管和所述第二晶体管偏置，使得所述输入侧晶体管与所述第一晶体管的连接点，和所述输出侧晶体管与所述第二晶体管的连接点的电位变为大致相等。
3.根据权利要求2所述的有机电致发光驱动电路，其中通过将所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极或基极设定为预定恒定电压，来使连接点变为大致相等的电位。
4.根据权利要求3所述的有机电致发光驱动电路，其中所述第一和所述第二晶体管耐与10V或更高的电源电压相对应的相对高的电压。
5.根据权利要求4所述的有机电致发光驱动电路，其中所述第三晶体管是复位开关。
6.根据权利要求4所述的有机电致发光驱动电路，其中所述第三晶体管是构成用于产生驱动电流的输出级电流源的晶体管之一。
7.根据权利要求3所述的有机电致发光驱动电路，其中输出端子是D/A转换器的输出端子，输入侧晶体管和输出晶体管中的每一个由串联在电源线与参考电位线之间的多个晶体管构成，与输入侧晶体管并行地设置多个输出侧晶体管，并分别与输出端子相连。
8.根据权利要求4所述的有机电致发光驱动电路，其中输入侧晶体管和输出侧晶体管中的每一个包括串联的、构成开关电路的晶体管，并形成为单元电路，将构成输入侧晶体管的开关电路的晶体管设定为导通状态，由显示数据控制构成每一个输入侧晶体管的开关电路的晶体管的导通/截止。
9.根据权利要求8所述的有机电致发光驱动电路，其中有机电致发光显示板包括多个端子插脚，并且与多个端子插脚相对应地分别设置D/A转换器电路。
10.根据权利要求9所述的有机电致发光驱动电路，其中每一个D/A转换器电路的电流镜像电路的输入侧晶体管响应分配给每一个端子插脚的参考电流，或根据参考电流产生的参考驱动电流。
11.根据权利要求10所述的有机电致发光驱动电路，其中输出端子与有源矩阵型有机电致发光显示板的数据线相连。
12.根据权利要求6所述的有机电致发光驱动电路，其中输出端子是输出级电流源的输出端子，并与无源矩阵型有机电致发光显示板的列线相连。
13.一种有机电致发光显示设备，包括根据权利要求1到12所述的有机电致发光驱动电路。
全文摘要
使用D/A的有机电致发光(EL)驱动电路和有机EL显示设备，其中减少了使用相对高的击穿电压的元件的数量，抑制了电路尺寸的增加，并且进一步抑制了显示的画面的亮度不均匀和发生变化。第一晶体管连接在构成D/A的电流镜像电路的输入侧晶体管与输入端子之间。第二晶体管连接在电流镜像电路的输出侧晶体管与输出端子之间。第三晶体管连接在输出端子与电源线之间。其中输入侧晶体管、输出侧晶体管和第三晶体管的击穿电压比第一和第二晶体管的击穿电压低。
文档编号H03F3/345GK1938742SQ20058000977
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月28日 优先权日2004年3月29日
发明者阿部真一, 前出淳, 藤泽雅宪 申请人:罗姆股份有限公司