JP2729089B2 - Ｅｌストレージディスプレイ装置 - Google Patents

Ｅｌストレージディスプレイ装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜ELディスプレイ装置、特に駆動回路を持
つ有機ELディスプレイ装置に関する。
［従来の技術］ エレクトロルミネセンス（EL）は物質に電界を印加す
ることによって生ずる発光現象を言い、この特性は従来
よりディスプレイパネルに重用されている。
このような装置の第１の形態としては、キャパシタを
形成する対向プレート間にルミネセント物質を誘導体と
して用い、該平行プレートのいずれかの一を透明体とし
たAC型の装置が挙げられ、交流電圧が前記平行プレート
に印加されるとルミネセント物質から光が発生する。
そして、ルミネセント物質の一方の表面には導電性物
質のロー（列）をそして他方の表面には導電性物質のコ
ラム（行）をそれぞれ蒸着形成し、全体としてＸ−Ｙマ
トリックスが構成され、コラムとローとの交点にはビデ
オディスプレイ用のピクセルが形成される。この結果、
当該交点に位置するピクセルを適宜励起することによっ
て光が発生することとなる。
前記ロー及びコラムには、各ピクセルで発生する光量
の関数として印加される電流または電圧のレベルを変化
させる作用を果す駆動回路が接続されている。
そして、EL物質分野における技術進歩に伴い、直流電
圧レベルの低いディスプレイに使用可能であり多数色の
高輝度レベル光を発生できる有機性物質がその主流とな
りつつある。
［発明が解決しようとする課題］ 更に、これまでの研究結果によれば、ディスプレイパ
ネルに要求されるアドレス指定ピクセルの密度は非常に
高いことが判明した。
そして、ディスプレイに外部メモリを装備することな
く、また、絶え間ない記憶保持内容データの更新を行わ
せる必要なく装置を作動させるには、画像データの記憶
保持機能を装置に内蔵させることが必要となる。
また、ディスプレイの輝度をアナログ信号ではなくデ
ジタル（２値）信号にて制御できればディスプレイをコ
ンピュータ駆動に供さられるので、この点に対する強い
要望があった。
本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、
その目的は外部メモリの付設や保持されている画像デー
タの頻繁な更新などを必要とすることなくデータを記憶
保持でき、またディスプレイ用コンピュータ駆動に供し
得るELストレージディスプレイ装置を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段及び作用］ 上記目的を達成するために本発明は、EL素子と、該EL
素子に対応して設けられた複数のメモリ素子と、前記EL
素子へ回路接続された電流源と、前記複数のメモリ素子
と対応して同数個設けられそれぞれが対応するメモリ素
子に接続されると共に該メモリ素子内に保持されている
信号に応答して前記電流源からEL素子へ流れる電流を制
御する複数の電流制御素子と、前記EL素子により要求さ
れた輝度を表す信号（Bn−Bo）を前記メモリ素子へ供給
する手段と、を含むことを特徴とする。
以上の如く構成される本発明に係るELディスプレイ装
置では、マトリックス内の各有機ピクセル素子には、そ
れぞれ対応する複数の２値化ビットデータを受信するた
めの複数のメモリセルが配設されている。
各メモリセルからの出力は電流駆動回路に供給され、
ここで各メモリセルはピクセル素子に供給される総電流
の一部を制御する。
次いで、各メモリセルは一のMOSトランジスタを駆動
して他のMOSトランジスタに対し並列回路接続状態に置
く。こうして並列接続されたトランジスタをオンするこ
とにより、ピクセル素子への電流量及びその光の輝度が
調節制御される。
このようにして、各ピクセル素子に対応するメモリ駆
動回路はピクセル素子への供給電流制御用のメモリセ
ル、D/Aコンバータ及び電子スイッチとして機能するこ
とが理解される。
このような特殊な駆動形態によって各ピクセル素子に
対して連続的かつ静的な電流供給駆動作用が可能とな
り、２値信号に応答した所望の輝度レベルを得ることが
できる。
同時に、このような構成によってピクセル素子を発光
させるために必要なピーク駆動電流を低減させることが
でき、また輝度制御回路を含むマトリックスディスプレ
イの電圧及び電力消費レベルをも間接的に低減できると
いう効果が得られる。
［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明す
る。
第１図において、制御論理回路10には入力データ（DA
TA IN）信号及び複数のインターフェースタイミング信
号が入力され、入力データ信号と後者すなわちピクセル
クロック（PIXEL CLK）、ラインクロック（LINE CL
K）及びフレームリセット（FRAME RET）の各信号とが
周知の処理手法にて同期されている。
また、システムクロック（SYSTEM CLK）信号は制御
論陸回路10内部のタイミングをとるための高速クロック
として作用する。
そして、入力／出力（IN/OUT）ラインを介してメモリ
ストレージに対するデータの書込み及び読出しが行われ
るが、このモードはディスプレイ回路に対するテストの
自動化にも大きく寄与する。
更に、平均化ピクセル番号（＃PIXEL TO AVG.）信
号は、データ源から送信されてきたデータにより表示位
の分解能を変化させる作用を果たす。通常、データ源か
ら直接伝送されてきた信号はディスプレイシステムの外
部で前抽出されるかまたは所定の前処理に供されること
により平均化される場合が多い。
他方、輝度制御（BRIGHTNESS CONTROL）信号は種々
のケースに対応してディスプレイの輝度レベル調節を行
う。この輝度制御信号レベルは使用者が光メータ回路そ
の他の手段からなるポテンショメータを操作することに
より調整されることになる。
前記制御論理回路10の出力は、それぞれライン6,7及
び８を介してコラムデータレジスタ12、ディスプレイ入
力／読出し論理回路14及びローストローブレジスタ16へ
供給される。
前記コラムデータレジスタ12からの平行出力９はディ
スプレイ入力／読出し論理回路14に接続され、両者間で
双方向データ伝送路が形成されている。そして、後者は
対応する数の双方向ライン出力15を有する。
そして、ローストローブレジスタ16はディスプレイマ
トリックスの総数に等しい出力ライン17をもつ。
一方、メモリ駆動回路20は、対応する一のローライ
ン、図示例ではローライン17が選択（励起）された時に
MOSスイッチ18によってコラムライン15と接続される。
そして、メモリ駆動回路20の出力がELセル（ピクセル素
子）40へ向かう。
ここで、画像ディスプレイは前記ピクセル素子40を複
数個集合させた物理的配列にて構成され、一般にはロー
とコラムからなるマトリックス形態あるいはVLSI多層型
構造などが採られる。
各ピクセル素子40には対応する固有のメモリ駆動回路
20が配設され、該各メモリ駆動回路20内はその入力ライ
ンがスイッチ18を介してライン15に接続されたメモリセ
ル22を含む。そして、各メモリセル22の出力は電源＋Ｖ
から電力供給を受ける電流駆動源28に接続され、ピクセ
ル素子40への電圧印加が行われる。
上記駆動電流の大きさはメモリセル22からの出力信号
により制御されるが、他方該メモリセル22の出力信号は
同時にピクセル素子40から照射された光の輝度レベルを
定める役割をも果している。
さて、入力（IN）信号とフレームリセット信号とがペ
アで制御論理回路10に供給されると、ディスプレイ入力
／読出し論理回路14がライン７からの使用可能信号によ
って書込みモードに設定され、ディスプレイへ新たなデ
ータがロードされる。
前記入力データは平均化ピクセル番号信号の指令に基
づき平均化された後メモリ駆動回路20へ向かう。この伝
送作用は、１ラインごとに順次ライン６を介してデータ
をコラムデータレジスタ12へCR伝送することにより行わ
れる。
そして、全ラインによるデータ伝送が完了すると、制
御論理回路10はライン８を介してローストローブレジス
タ16へパルスを出力し、これによって当該ローに対応す
るトランジスタスイッチ18を閉止させてメモリセル22へ
のコラムデータ伝送を許可する。こうして一のデータロ
ードが完了した後、ロースイッチ18が再び開放され続い
て次ラインによるロード作用に移る。
次に、出力（OUT）信号とフレームリセット信号とが
ペアになって制御論理回路10へ供給されると、該制御論
理回路10はディスプレイ入力／読出し論理回路14を読出
しモードに設定する。
この結果、各ローストローブライン17が使用可能状態
に置かれると共に各メモリセル22の論理状態が各コラム
ライン15にて検知され、各メモリセル22内のデータはコ
ラムデータレジスタ12へ平行伝送され、該コラムデータ
レジスタ12はそのシリアル出力ラインから各ライン毎に
順次シリアルにデータ出力を送出する。
第２図はメモリ駆動回路20の内部構成を示し、Bn〜B
n-3の２値ビット信号に応答して対応する各メモリセル2
2n〜22n-3が１または複数のMOSトランジスタ24を駆動
し、これら各MOSトランジスタ24、26及び27がピクセル
素子40を機能させるための電流駆動源28を構成してい
る。
また、MOSトランジスタ26及び27はカレントミラーと
して機能し、MOSトランジスタ27を流れる電流IpixelはM
OSトランジスタ26を流れる電流I2と等しい。電流I2は並
列に能動接続された複数のMOSトランジスタ24のオンオ
フ作用により制御される。
そして、全てのMOSトランジスタ24がオンされると、
最大レベルの電流がピクセル素子40へ流れ、他方全ての
MOSトランジスタ24がオフ制御されるとピクセル素子40
は消灯することとなる。
通常、MOSトランジスタ26と27との規格が同等であれ
ば、以下の関係が保持されることとなる。
Ipixel＝I2＝In＋In+1＋・・・・． ここにおいて、各MOSトランジスタのそれぞれがオン
された時に異なる電流が流れるよう設計されていれば、
任意のトランジスタを選択的に組み合せてオンすること
によって所望の電流強度レベルを得ることが可能であ
る。
このようなメモリセル22n〜22n-3のロー入力へ使用可
能信号を選択的に供給することによって所望のMOSトラ
ンジスタ24だけを作動させることができる。そして、Bn
の入力には前記ロー使用可能信号に先立ってコラムビッ
トが供給され、このコラムビットはその後のロー使用可
能信号の受信と同時にメモリセル22へラッチされる。
第３図は一のメモリセル22n内の回路構成例を示し、
コラム入力信号BnはCMOSインバータゲート36に入力され
た後、MOS伝送ゲート30を経てMOS伝送ゲート34の一方の
電極にも供給される。
他方、ロー入力はCMOSインバータ32の入力側、MOSト
ランジスタ34のゲート電極及びMOSトランジスタ30がゲ
ート電極にそれぞれ供給されている。
また、MOSトランジスタ34の一方の電極はCMOSインン
バータ38の入力側に接続されており、こうしてメモリセ
ル22への出力は対応するMOSトランジスタ24のゲート電
極へ向けて送出されることとなる。
第４図はメモリセル22n内の他の回路構成例を示す。M
OSトランジスタ31のドレイン電極は信号Bnを、そしてゲ
ート電極はロー信号を、それぞれ受信するよう接続され
ており、またソース電極はCMOSインバータ33及び35の入
力にそれぞれ接続されている。インバータ33及び35の出
力は対応MOSトランジスタ24のゲート電極に向うことと
なる。
第５図はピクセル素子40として用いられるEL素子の層
構造を示す。
図において、ピクセル素子40はその上面にITO（イン
ジウム酸化スズ）層42が真空蒸着によってガラス基板41
上に形成される。そして、陽極が前記ITO層42に固着さ
れ、芳香性ダイアミンからなる第１有機層43がその上に
真空蒸着されている。
そして、前記第１有機層43上にはさらにルミネセント
ALq3薄膜からなる第２有機層44が、そして該第２有機層
44上には合金またはマグネシウムと銀との混合物（MgA
g）からなる電極45が、それぞれ真空蒸着された構造を
とる。
前記電極45は不図示の電源の負極側に、そしてITO層4
2側が正極側に、それぞれ接続される。
このようにして、直流電流に応答して光を発生する有
機ELダイオードが形成されることとなる。
なお、このような装置の詳細構成は例えば「オーガニ
ック EL ダイオード」（著書C.W.タング、Appl.Phys.
Lett.51（12）、1987年９月21日発行）の第913頁〜914
頁に記述されている。
また、大規模なディスプレイを構成するには、上述し
たような構造のピクセル素子を多数個フレーム状に集合
させた構造とするかあるいはそれぞれが相互に接続され
てディスプレイを構成する単一または複数の独立したVL
SIチップとして製造することなどが好適である。
［付記］ 本発明は上記実施例に基づき以下のような態様を採り
得る。
（１）請求項（１）に記載の装置において、前記複数の
素子（24）は、それぞれが対応するメモリ素子（40）に
接続されたゲート電極を持つMOSトランジスタであるこ
とを特徴とするELストレージディスプレイ装置。
（２）請求項（１）に記載の装置において、前記メモリ
素子へ信号を供給するための手段は、 前記複数のメモリ素子（40）と同数の２値ビット（Bn
−Bo）と、 前記２値ビット（Bn−Bo）を前記メモリ素子（40）へ
ロードさせるための使用可能信号（16）を供給する使用
可能信号源と、を含むことを特徴とするELストレージデ
ィスプレイ装置。
（３）輝度制御回路を備え、以下の各要素を含むことを
特徴とするELストレージディスプレイ装置。
画像信号がシリアルに供給される入力（６）及び前記
画像信号を送出するための複数の平行出力（９）をもつ
コラムデータレジスタ手段（12）； 使用可能信号（７）に応答し、前記コラムデータレジ
スタ手段（12）の複数の平行出力（９）に接続され前記
画像信号を対応するコラム出力（９）へ送出する入力／
出力論理手段（14）； 入力信号（８）に応答して複数のロー出力（17）のそ
れぞれに使用可能ストローブ信号を順次供給するロース
トローフレジスタ手段（16）； 前記ローストローブレジスタ手段（16）の複数のロー
出力（17）の一にそれぞれ接続され前記入力／出力論理
手段（14）のコラム出力（15）の各一をスイッチ出力へ
接続する複数のスイッチ手段（18）； 各スイッチ手段（18）のスイッチ出力に接続された入
力及び該入力から供給された画像信号の関数としての電
流を送出する出力を有する複数のメモリ駆動回路手段
（20）；及び それぞれが各メモリ駆動回路手段（20）の出力に接続
され供給された電流によって発光する複数のELディスプ
レイ手段（40）。
（４）上記（３）の記載の装置において、更に入力制御
信号、画像データ信号及び輝度信号に応答して前記コラ
ムデータレジスタ（12）へ画像信号を、前記入力／出力
論理手段（14）へ使用可能信号（７）を、そして前記ロ
ーストローブレジスタ手段（16）へ入力信号（８）を、
それぞれ供給する制御論理手段（10）を備えたことを特
徴とするELストレージディスプレイ装置。
（５）上記（３）に記載の装置において、前記各メモ
リ駆動回路手段（20）は以下の各要素を含むことを特徴
とする。
複数のメモリ素子（22）； ELディスプレイ手段（40）へ回路接続された電流源
（28）； それぞれが対応するメモリ素子（22）に接続され該メ
モリ素子（22）内に保持されている信号（Bn−Bo）に応
答して前記ELディスプレイ手段（40）へ前記電流源（2
8）から供給される電流量を増大させるよう前記複数の
メモリ素子（22）に対応して同数個配設された複数の素
子（24）；及び 前記ELディスプレイ手段から要求された強度を表す信
号を前記素子（24）へ供給するための手段（16、12、1
4）を含むことを特徴とするELストレージディスプレイ
装置。
（６）上記（５）に記載の装置において、前記複数の素
子（24）はそれぞれが対応するメモリ素子（22）に接続
されたゲート電極をもつMOSトランジスタであることを
特徴とするELストレージディスプレイ装置。
（７）上記（５）に記載の装置において、前記メモリ素
子へ信号を供給するための手段は、 前記複数のメモリ素子（22）と同数の２値ビット（Bn
−Bo）と、 前記２値ビット（Bn−Bo）を前記メモリ素子（40）へ
ロードさせるための使用可能信号（ROW）を供給するた
めの使用可能信号源（16）と、を含むことを特徴とする
ELストレージディスプレイ装置。
（８）以下の各要素を含むことを特徴とするELストレー
ジディスプレイ装置。
ディスプレイ内に配設された複数のEL素子（40）； 対応するEL素子（40）から要求された強度レベルに対
応した２値信号（Bn−Bo）を受信するために前記複数の
EL素子（40）のそれぞれに対応して設けられた複数のス
トレージ手段（22）； それぞれが対応する前記各ストレージ手段（22）及び
対応EL素子（40）に接続され前記ストレージ手段（22）
内に記憶保持されている２値信号（Bn−Bo）の関数とし
ての電流を供給する複数の電流源（28）。
（９）上記（８）に記載の装置において、前記各電流源
（28）は以下の各要素を含むことを特徴とする。
一方が前記EL素子（40）を電源（＋Ｖ）に接続し他方
が電源を選択可能電流手段（24）へそれぞれ接続する作
用を果す２個のMOS素子からなるカレントミラー（26、2
7）；及び 前記複数のストレージ手段（22）に接続されその内部
に記憶保持されている信号に応答して前記他方のMOS素
子（26）内に前記複数のストレージ手段（22）内に記憶
保持されている信号（Bn−Bo）の関数である電流を供給
する選択的電流制御手段（24）。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ピクセル素子を
マトリックス状に配列すると共にこれらの各ピクセル素
子に対応するメモリセルを設けてマトリックス内の所望
のピクセル素子だけを選択的に発光させる構成としたの
で、外部メモリの装備や絶間ないデータ更新などの必要
なく画像データを保持でき、またディスプレイの輝度を
デジタル制御できるので表示作用をコンピュータ制御に
供することなども可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は駆動回路が組み込まれたアドレス指定型マトリ
ックスディスプレイの構成を示すブロック図、 第２図は第１図におけるメモリ駆動回路の内部構成を示
すブロック図、 第３図は第２図におけるメモリセルの内部構成図、 第４図は第２図におけるメモリセルの他の内部構成図、 第５図は本発明に用いられるピクセル素子の層構造を示
す図である。 10……制御論理回路 12……コラムデータレジスタ 14……ディスプレイ入力／読出し論理回路 16……ローストローブレジスタ 20……メモリ駆動回路 22……メモリセル 40……ピクセル素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−141191（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−55465（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3629653（ＵＳ，Ａ) 米国特許4559535（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】輝度制御回路を備え、以下（ａ）〜（ｅ）
    の各要素を含むことを特徴とするEL（エレクトロルミネ
    セント）ストレージディスプレイ装置： （ａ）EL素子（40）； （ｂ）前記EL素子に対応して設けられた複数のメモリ素
    子（22）； （ｃ）前記EL素子（40）へ回路接続された電流源（2
    8）； （ｄ）前記複数のメモリ素子（22）と対応して同数個設
    けられ、それぞれが対応するメモリ素子（22）に接続さ
    れると共に該メモリ素子（22）内に保持されている信号
    に応答して前記電流源（28）からEL素子（40）へ流れる
    電流を制御する複数の電流制御素子（24）；及び （ｅ）前記EL素子（40）により要求された輝度を表す信
    号（Bn−Bo）を前記メモリ素子（22）へ供給するための
    手段（10,12,14,16,18）。
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