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パッシブマトリックス駆動有機ELディスプレイにおける低消費電力化技術 服部 励治 Reiji Hattori 九州大学大学院システム情報科学研究院電子デバイス工学部門 Department of Electronics, School of Information Science and Electrical Engineering, Kyushu University はじめに 現在，パッシブマトリックス（PM）駆動有機ELディスプレイは既に安定した市場を持ち，その生産額を年々伸ばしているのにもかかわらず，有機ELディスプレイの研究はアクティブマトリックス（AM）駆動にスポットがあたり，PM駆動の研究にはあまり興味が向けられないのが現状である．しかしながら，小型パネルではPM駆動方法が将来永く用いられるのは明らかであり，その長寿命化?低消費電力化は有機EL事業を永く存続させるためにも極めて重要な課題である．また，PM駆動パネルの大型化?高精細化を実現できるならば更なる市場拡大も望める．著者もこれを目標にその駆動法の研究を行ってきたが[1]，最近，新しい駆動方法の一つとしてマルチライン選択駆動法が発表された[2]．この章ではPM駆動有機ELディスプレイの消費電力に的をしぼり，状来のPM駆動法から必威体育精装版のマルチライン駆動法までを解説する． パッシブマトリックス駆動 PM駆動パネルは直交するロウ電極とカラム電極が有機EL素子を挟み，アレイを作っている．図 1は標準的なPM駆動の等価回路の一部と，そのカラム電極とロウ電極における駆動電圧波形を示している．PM駆動パネルを等価回路で見るとカラム電極とロウ電極が互いに縦横に交差し，その交点は有機EL素子で接続しているのが分かる．ロウ電極は接地電位にすることで逐次選択され，その他のロウ電極は非選択電位，すなわちV,Highに保たれている．一方，カラム電極の電位VCを有機ELの電圧Vf）以上の電位に設定することにより，選択電極線上の有機ELを光らせることができる．また，非選択電極は必ずVC－V,HighVfとなるようにV,Highは選定されなければならない．ここで，（選択時間）／（フレーム時間），または，１／（選択線数）をデューティー比と呼ぶが，PM駆動では有機EL素子のデューティー比分，効率の劣化と寿命の短縮の主な原因となっていｐFにもなる．電極が持つ抵抗はITO電極の場合，数ｋΩである定電圧駆動では応答時間は数百nsecでほとんど問題とならないが，定電流駆動の場合，特に低輝度で駆動電流が小さい時，応答時間が選択時間以上になってしまう．例えば駆動電流が数百μAであったならば駆動電圧を10Vとして数百μsecにもなり，100走査線，60Hzのパネルの選択時間167μsecと比べ，それ以上る．この応答時間の長さがPM駆動パネルの中間調表示を難しくし，走査線数を制限している．この問題を解決すべく陰極リセット法[3]，プリチャージ法[4]，セット?リセット法[1]などが考案されて. 消費電力 PM駆動においての問題点の一つに，消費電力が挙げられる．走査線数の制限から小型に限られるPM駆動パネルではモバイル用途向け応用が考えられ，そのためには低消費電力化への要求が一段と強まる．PM駆動ではデューティーが小さいことから発光効率の低い高輝度領域での駆動が強いられるため，AM駆動に比べ高消費電力となると考えられるが，これはPM駆動パネルにおける消費電力の問題の本質ではない．問題は有機EL素子が持つ巨大な容量での充放電によるAC成分による消費電力である．この消費電力はパネル全体の約半分を占め，黒表示でも消費されてしまうと言う厄介なものである．次にPM駆動パネルでの消費電力の概算方法を示す． DC消費電力 図 2(a)はDC電流が流れる経路を示している．有機EL素子に必要な電流はカラムドライバーの電源VDDから供給されロウドライバーのアースに流れ込む．結局，パネル全体のDC成分消費電力PDCは次式で表される． ここでITotalは有機ELを発光させるのに必要なDC電流のパネル全体での和である．この電流値は，要求されるパネルの発光輝度が決まると有機EL素子の発光効率から計算され，例えば，パネル輝度が150cd/m2，有機EL素子の電流発光効率が5cd/Aの時，対角2.6inchパネルで必要な電流は62.8mAである．一方，VDDは電流が流れる経路で必要な電圧の総和で決まる．カラムドライバーでは定電流を供給する必要があるため，どうしてもオーバーヘッドとなる電圧，約2.5Vが必要である．カラム電極においてはITOを用いるため抵抗が高く1.5V程度，ロウ電極では金属でITO電極に比べ低抵抗であるが，他の有機E