JPH08509816A - Ｅｌディスプレイパネルのための高輝度駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 薄膜ＥＬディスプレイパネルが書き込みサイクル毎に少なくとも１つの等化電圧パルスを含む対称駆動方式または非対称駆動方式のいずれかで駆動されることにより、誘電体層とけい光体層の間の界面にトラップされた電荷を除去してディスプレイパネルの各ピクセルの電荷を安定化させる。本発明は誘電体層とけい光体層の間の界面に保持され蓄積される電荷により生じるスメアー、潜像及び擬似残像の問題を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】 ＥＬディスプレイパネルのための高輝度駆動システム 関連出願との相互参照 本出願は、１９９２年６月３０日付けで出願され、同一の譲受人に譲渡され、 共に係属中の出願第０７／９０６，６０５号（発明の名称：ＥＬディスプレイパ ネルのための対称駆動装置）に関連する主題を含んでいる。 技術分野 本発明はＥＬディスプレイに関し、さらに詳細にはＥＬディスプレイパネルを 電子的に駆動する方式に関する。 背景技術 交流薄膜ＥＬ（ＴＦＥＬ）ディスプレイパネルの動作は、発光物質（例えばけ い光体）が充分な大きさの電圧を印加されると発光するという原理に基づいてい る。ＴＦＥＬディスプレイの典型的な構成は、発光物質が一方の側の誘電体及び 複数の行電極ともう一方の側の複数の列電極とによりサンドイッチのように挟ま れたものである。複数行の電極と複数列の電極の各交点がピクセルを形成する。 典型的な高解像度ＴＦＥＬディスプレイパネルは５１２個の行電極と６４０個の 列電極とにより３２７，６８０個のピクセルを有する。 パネルの各ピクセルの輝度は、ピクセルを形成する特定の行と列の電極間に印 加される電圧の大きさによる。ＴＦＥＬディスプレイパネルの問題点の１つは、 ディスプレイパネル上にスメアー及びゴースト像を発生させる潜像及び擬似残像 の問題に悩まされることが多いことである。これは、パネルを数回走査する際ピ クセルにかかる電圧の時間平均が零でないことに起因する。これらの問題を軽減 する１つのアプローチとしてはパネルに対称駆動システムを採用するものがある 。しかしながら、対称駆動システムではリフレッシュパルスの印加と共に生じる 第２の光パルスが消されるため、このアプローチによるとピクセル輝度が最大５ ０ ％減少するという望ましくない結果が得られる。かかる輝度の減少は太陽光の下 での視覚性が必要とされる場合には受け入れることができない。 発明の概要 本発明の目的は、潜像及び擬似残像の問題を軽減する薄膜ＥＬディスプレイパ ネルを提供することにある。 本発明の他の目的は、ディスプレイパネルの輝度を増加させると共に望ましく ない潜像及び擬似残像効果を軽減することにある。 本発明によると、薄膜ＥＬディスプレイパネルが対称または非対称駆動方式で 駆動されるが、この方式は書き込みサイクルごとに少なくとも１つの等化電圧パ ルスを含むためディスプレイパネルの絶縁性誘電体層とけい光体層との間の界面 にトラップされた電荷が除去され、ディスプレイパネルの各ピクセルの電荷が安 定化する。 本発明は、パネルの絶縁性誘電体層とけい光体層との間の界面に保持され蓄積 された電荷により惹き起こされるスメアー、潜像及び擬似残像の問題を軽減する 。 本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は添付図面に示した本発明の好まし い実施例の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は交流薄膜ＥＬ（ＴＦＥＬ）ディスプレイパネルの部分断面図である。 図２は図１のＴＦＥＬディスプレイパネルとパネルに関連する電子駆動回路の ブロック図である。 図３Ａ及び３Ｂは従来技術の非対称駆動方式及びその方式のパルス列により生 じる光出力を説明するテスト結果を実際にプロットしたものである。 図４Ａ及び４Ｂは従来技術の非対称駆動方式及び従来技術の対称駆動方式を説 明する波形をプロットしたものである。 図５Ａ及び５Ｂは本発明に従ってそれぞれ少なくとも１つの等化パルスを含む 非対称駆動方式及び対称駆動方式の波形をプロットしたものである。 図６Ａ及び６Ｂは本発明による等化パルス及びこの駆動方式をＴＦＥＬディス プレイパネルに採用した結果得られる光出力を説明するテスト結果を実際にプロ ットしたものである。 図７−１４はそれぞれ別の非対称駆動パルス列を示す。 発明を実施するための最適モード 図１を参照して、薄膜ＥＬ（ＴＦＥＬ）ディスプレィパネル１０は、ガラス基 板１１、複数の透明電極１２、第１の絶縁材料層１３、ＥＬ物質層１４、第２の 絶縁材料層１５及び複数の後部電極１６を含む。ガラス基板１１は好ましくは、 ニューヨーク州コーニングのCorning Glassworksから市販されているCorning 70 59のようなホウケイ酸ガラスである。複数の透明電極１２はそれぞれインジウム −錫酸化物（ＩＴＯ）であるのが好ましく、複数の後部電極はそれぞれアルミニ ウム（Ａｌ）である。絶縁層１３，１５は誘電体を含み、各層はキャパシタとし て作用してＥＬ物質１４を高い直流電流から保護する。ＥＬ物質は普通はＭｎを ドープしたＺｎＳである。 電圧源１７により電極１２，１６に電圧信号が印加されると、電子が流れて電 極１２，１６間の層１３−１５を突き抜ける。これらの電子はＥＬ物質中のＭｎ を励起し、電極間の電圧信号の大きさがしきい電圧（例えば、１６０ボルト）を 越えるとＭｎから放出された光子が第１の絶縁層１３と透明電極１２の両方を通 過することによりガラス１１の上に像を形成する。 上述した潜像及び擬似残像の問題は絶縁層１３，１５の一方の界面で蓄積され る電荷が電圧源１７の極性が逆転しても相殺されない結果生じる。電圧の極性が 常に切り換えられると、絶縁層とけい光体層の間の界面にある特定のピクセル部 位に電荷が蓄積され、これにより潜像及び擬似残像の問題が生じる。 図２は、ＴＦＥＬディスプレイパネル１０とこのパネルを駆動する電子回路と を含むＴＦＥＬディスプレイパネルシステム２０のブロック図である。このシス テム２０は、複数の行ドライバ２４、複数の列ドライバ２６、及びランプ電圧発 生器２８を含む。電源３２はランプ電圧発生器２８へ延びるライン３４上に一定 値の最大列ドライバ電圧信号Ｖ_colを与える。電源はまた複数の行ドライバ２４ へバス３９を介して延びるライン３６，３８上にそれぞれ２つの電圧信号値Ｖ_{po s} 、Ｖ_negを与える。 ディスプレイパネル１０は、アルミニウムの行電極１６の１つにしきい電圧Ｖ_th に等しい電圧を印加する行同時駆動方式を用いるよく知られた態様で駆動され る。この方式では、列ドライバ２６が複数の透明電極１２の各々に印加する電圧 の大きさを調整することによりその行の個々のピクセルの輝度を個別制御できる 。パネルが対称駆動方式を採用している場合、パネルの次の走査では大きさは等 しいが極性が反対の電圧がその行の各ピクセルに印加される。パネルが非対称駆 動方式を用いる場合、すべての行が書き込まれると（即ち、書き込みサイクルが 完了すると）すべての行に同時にリフレッシュパルスが印加される。本発明に従 ってパネルが対称的あるいは非対称的に駆動される態様を詳細に示す例を以下に おいて説明する。 列駆動電圧を制御するため、ランプ電圧発生器２８はライン４０を介して複数 の列ドライバ２６の各々にランプ電圧信号を供給する。ライン４０上の信号は一 定時間の間に直流０ボルトからライン３４上の最大列駆動電圧信号値Ｖ_col（例 えば、直流＋６０ボルト）に等しい電圧までランプ状に変化するのが普通である 。各列ドライバはサンプル・ホールド手段として働き、ライン４０上のランプ電 圧信号を受けてこれを所定の時点でサンプリングし、サンプリングした電圧信号 値を保持（即ち、ホールド）する。列ドライバはアドレスライン、データライン 及びクロックライン４３−４５を含むバス４２を介してコントローラ（図示せず ）とインターフェイスする。各列ドライバはライン４０上のランプ電圧信号を異 なる時点においてサンプリングすることが可能であり、各列ドライバが信号をサ ンプリングする時点はデータライン４４を介して各列ドライバが受ける値により 制御される。この方式によると、複数の透明列電極１２の各々に印加される電圧 の大きさを調整することにより個々のピクセル３０の輝度を個別に制御すること が可能である。この操作を各行のピクセルについて繰り返し、一般的にはパネル が給電されて情報を表示する間いつまでも繰り返す。 パネル上のスメアー及びゴースト像の問題は、電荷が保持されるため発生する 望ましくない光出力を示すいくつかのプロットを検討するとよく理解できる。図 ３Ａは、ディスプレイパネル１０に印加される実際の非対称駆動パルス列を示す プロット５０である。電圧の大きさを垂直軸５２に沿って、また時間を水平軸５ ４に沿ってプロットしてある。図３Ｂは図３Ａに示す駆動パルス列でディスプレ イパネル１０を駆動した結果得られる光出力を示すプロット５６である。光出力 の大きさを垂直軸５８に沿って、また時間を水平軸６０に沿ってプロットしてあ る。図３Ａ及び３Ｂを共に参照すると、第１の書き込みパルス６２が５００マイ クロ秒にほぼ等しい時点で印加されると光パルス６４が生じる。その後ほぼ５０ ０マイクロ秒してディスプレイパネルにリフレッシュパルス６６が印加されると 、第２の光パルス６８が生じる。この書き込みパルス及びリフレッシュパルスの パターンを数回繰り返すと光パルス出力６９−７２が生じる。ほぼ４７００マイ クロ秒の時点で、書き込みパルス７４の大きさはしきい電圧値に等しい値にセッ トされるが、ピクセルにかかる電圧がしきい電圧値を越える場合に限り光が放出 されるからこの場合理想的には光出力は零のはずである。しかしながら、書き込 みパルス電圧の大きさがしきい電圧値を越えなくても、絶縁性誘電体層（１３， １５）とけい光体層１４との間の界面に保持された電荷によりいくつかの望まし くない光パルス７６，７７が依然として発生する。これらの望ましくない光パル ス７６，７７が上述したスメアー及びゴースト像の問題を発生させる。 図４Ａは従来技術の非対称駆動方式をさらに詳細に示すプロット８０である。 この駆動方式のパルス列はリフレッシュパルス８２と、後続の複数の書き込みパ ルス８４を含み、ディスプレイパネル１０上の一行につき１つの書き込みパルス を示す。書き込みサイクルの完了時、即ちディスプレイパネルのすべての行の書 き込みが終了すると、すべての行に第２のリフレッシュパルス８６が書き込まれ る。ここで、書き込みパルス８４の大きさはディスプレイパネル１０のグレース ケール能力を表わすため可変であることに注意されたい。図４Ａの非対称駆動方 式の詳細を見たので、次に従来技術の対称駆動方式を示すプロット９０である図 ４Ｂへ移る。 対称駆動方式のパルス列には複数の負の電圧パルス９２とそれに続く複数の電 圧パルス９４が含まれるが、これらの電圧パルス９４はそれぞれ対応する負の電 圧パルス９２と大きさは等しいが極性は反対である。一例として、パルス９５は パルス９６と大きさが等しいが反対極性をもつ。同様に、パルス９７とパルス９ ８は大きさが等しいが極性は反対である。 図５Ａ及び５Ｂはそれぞれ本発明に従ってディスプレイパネル１０に印加され る電圧パルス列を示す。図５Ａを参照して、プロット１００は改良型非駆動方式 のパルス列であり、それには普通のリフレッシュパルス８２及び書き込みパルス ８４がいくつかの等化パルス１０２，１０４と共に含まれる。等化パルス１０２ ，１０４は絶縁性誘電体層１３，１５の界面にトラップされた電子を除去してデ ィスプレイパネルの書き込みサイクル完了後ピクセルの電荷が安定化するのを助 ける。その結果各ピクセルにかかる直流電圧オフセットが減少する。リフレッシ ュパルス８２，８６と同様に、等化パルスがディスプレイパネルの各ピクセルに 同時に印加される。 各等化パルス１０２，１０４のパルス幅は書き込みパルスのパルス幅より大き いかまたはそれと等しい。好ましくは、各等化パルス１０２，１０４のパルス幅 は書き込みパルス８４のパルス幅とほぼ等しい。各等化パルス１０２，１０４の 大きさ及び等化パルスの数は、光パルスの減衰時間を減少させて潜像及び擬似残 像の問題を軽減する所望の電圧パルス列となるように実験的に決められる。 本発明の等化パルスは対称駆動パルス列においても利用できる。図５Ｂを参照 して、パルス列１１０は複数の負の書き込みパルス９２、図４Ｂのパルスと同様 の性質の複数の正の書き込みパルス９４、２つの等化パルス１１２，１１４のよ うな少なくとも１つの等化パルスを含む。パルス１０２，１０４と同様の性質の 等化パルス１１２，１１４は電圧振幅が可変であり、この振幅はパネルの応答が 図３に関して上述したように理想に近付くまで実験的に調整される。等化パルス の有効性は実際のテスト結果に最もよく示されている。 図６Ａは本発明による非対称駆動パルス列によるテスト結果のプロット１２０ である。電圧を垂直軸１２１に沿って、また時間を水平軸１２２に沿ってプロッ トした。図６Ｂは図６Ａの駆動パルス列をディスプレイパネル１０に印加した結 果得られる光出力のプロット１４０である。光出力を垂直軸１４１に沿って、ま た時間を水平軸１４２に沿ってプロットした。図６Ａ及び６Ｂを共に参照して、 ほぼ５００マイクロ秒に等しい時点で、第１の書き込みパルス１２３がディスプ レイパネルに印加され光パルス１４３が発生する。 その後ほぼ５００マイクロ秒して、リフレッシュパルス１２４がディスプレイ パネルのすべての行に同時に印加され、これにより光出力のパルス１４４が発生 する。リフレッシュパルス１２４の直ぐ後に、等化パルス１２５が印加され、光 パルス１４５が発生する。書き込みパルス、リフレッシュパルス及び等化パルス の列１２６−１３１が印加されてそれぞれ光パルス１４６−１５１が生じる。ほ ぼ４７００マイクロ秒に等しい時点で、しきい電圧値Ｖ_thに等しい書き込みパル ス１５４がパネルに印加されるが、パネルにかかる電圧がしきい電圧値以下であ るから理想的には光パルスは零のはずである。所望のように、光出力はライン１ ５０に沿って減衰する。ディスプレイの輝度を増加すると共に擬似残像及びスメ アーを減少させる本発明の作用効果は、図３Ａ、３Ｂを図６Ａ、６Ｂとそれぞれ 比較することによって示すことができる。 図３Ｂ及び６Ｂを参照して、図６Ｂの光パルスの大きさを図３Ｂと比較すると ディスプレイパネルの総合輝度が増加していることが分かる。例えば、パルス１ ４３（図６Ｂ）の大きさは約０．４０（単位なし）であるが、光パルス６４の大 きさは約０．３４（単位なし）である。同様に、光パルス１４４（図６Ｂ）の大 きさは約０．３７であるが、光パルス６８（図３Ｂ）の大きさは約０．３２であ る。これはディスプレイパネルの輝度が総合的に増加したことを示す。 図３及び６はまた擬似残像及び潜像の問題が軽減されることを示す。図３Ａ、 ３Ｂ、６Ａ及び６Ｂを参照すると、４７００マイクロ秒にほぼ等しい時点から、 書き込みパルス７４の電圧の大きさがしきい電圧値に等しい値にまで減少する。 しかしながら、図３Ｂに示した従来技術で得られる結果を見ると、依然として望 ましくない光パルスの出力７６，７７が生じている。これと対照的に、本発明の 駆動方式１２０（図６Ａ）によると、ライン１５０に沿って緩やかに減衰する光 出力がディスプレイパネルから得られる。ここで、ライン１５０に沿う光出力に は従来技術で得られる望ましくない光パルス７６，７７が存在せず、これが上述 した従来技術の擬似残像及び潜像の問題に対する改良であることを注意されたい 。 図５Ａ及び５Ｂには２つの等化パルス１１２，１１４を示したが、本発明は明 らかにそれに限定されない。事実、本発明に従って結合可能な等化パルスと書き 込みパルスの組み合わせには多くの異なるものがあると考えられている。一例と して、等化パルスを書き込みサイクルの終りに置く代わりに書き込みパルス列の 間に挿入してもよい。 図７−１４はそれぞれ本発明に従ってディスプレイパネル１０に印加された別 の電圧パルス列を示す。図７を参照して、直流２２０ボルトのリフレッシュパル ス１６０を印加した後、３つの等化パルス１６１−１６３、即ち２つの直流２２ ０ボルトのパルスと１つの直流−１００ボルトのパルスを加える。その後複数の 書き込みパルス８４を印加し、リフレッシュパルス１６０からそのパターンを繰 り返す。図８に示すパルス列は、最初に直流２２０ボルトのリフレッシュパルス １７０を印加した後２つの等化パルス、即ち直流−１２０ボルトのパルス１７１ と直流２００ボルトのパルス１７２を加える。図９−１４は自明である。 擬似残像の百分減少率は以下のように実験室でのテストにおいて経験的に測定 した。種々のパルスで等化する方式（図７−１４）を実験中のパネルに用い、書 き込みパルスがしきいレベルに戻った後１０サイクルの間の光出力の時間応答を Ｐｒｉｔｃｈａｒｄモデル１９８０Ａ−ＷＢホトメータで記録した。人間の目は 時間に対する輝度積分値に比例する平均光出力に応答するため、デジタル化オシ ロスコープを用い、試験中のパネルに収束したホトメータのリアルタイム出力を モニターすることによりこの積分値を評価した。同じＴＦＥＬパネルを従来の非 対称駆動方式（例えば、図３Ａ）を使用して同様な方法で評価し、この結果をす べての比較を行うためのベースラインとして用いた。このベースラインからの擬 似残像百分減少率を各パルス列につき計算した。図７−１４に関連する各パルス 列に対する結果を以下に示した。 本発明の範囲は図示の特定のパルス列に限定されないことを理解されたい。即 ち、ある特定の数のパルス及び電圧値を有する特定の駆動パルス列を開示したが 、これらの数値は本発明の理解を容易にするために示す一例であって本発明を限 定するものではない。当業者が理解するように、等化パルスに必要な特定のパル ス数及び電圧値はパルスの各タイプの特性及び必要条件により異なる。 加えて、本発明は対称駆動及び非対称駆動の両方式及びグレースケール能力を もつまたはもたない両方のパネルに使用可能である。さらに、言うまでもないこ とであるが、本発明は図２に示す駆動電子回路に限定されないことを明確にする ことは依然として価値がある。いかなるＴＦＥＬパネルも潜像及び擬似残像の問 題を軽減しようとすれば本発明の等化パルスを利用できる。 本発明の上述したすべての変形例及び設計変更とは無関係であるが、薄膜ＥＬ ディスプレイパネルは書き込みサイクルにつき少なくとも１つの等化電圧パルス を含む対称または非対称駆動方式により駆動されると言うだけで充分である。 本発明を特定の実施例に関連して図示説明したが、本発明の精神及び範囲から 逸脱することなく図示の実施例に対して種々の他の変形、削除及び追加を行える ことが当業者にとって理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モナーキー，ドミニック，エル アメリカ合衆国，コネチカット州 06851, ノーウォーク，ウェイフェアリング・ロー ド ５ (72)発明者 レベスチ，トマス，ジェイ アメリカ合衆国，コネチカット州 06473, ノースヘブン，ジュナイパー・ドライブ 67 (72)発明者 ブジレク，ラッセル，エイ アメリカ合衆国，コネチカット州 06605, ブリッジポート，レーク・アベニュー 417

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．交流薄膜ＥＬディスプレイパネル上に情報を表示するためにディスプレイパ ネルの行及び列電極に電圧を印加する方法であって、 ピクセルを画定するディスプレイパネルの行及び列電極の各組合わせにそのピ クセルを所望の輝度にするに必要な電圧値を示す可変の書き込み電圧信号値を印 加し、 次いで、ピクセルを画定するディスプレイパネルの行及び列電極の前記組み合 わせの各々にリフレッシュパルスを印加し、 最後に、ピクセルを画定するディスプレイパネルの行及び列電極の前記組み合 わせの各々に少なくとも１つの等化電圧パルスを印加することによりパネルの潜 像及び擬似残像を軽減するステップより成る方法。 ２．少なくとも１つの等化電圧パルスを印加するステップは、 正の電圧極性を有する第１の等化電圧パルスを印加し、 負の電圧極性を有する第２の等化電圧パルスを印加するステップを含む請求項 １の方法。 ３．少なくとも１つの等化電圧パルスを印加するステップは、各々が正の電圧極 性を有する複数の等化電圧パルスを印加するステップを含む請求項１の方法。 ４．少なくとも１つの等化電圧パルスを印加するステップは、各々が負の電圧極 性を有する複数の等化電圧パルスを印加するステップを含む請求項１の方法。 ５．前記等化電圧パルスの各々のパルス幅は前記可変の書き込み電圧信号値のパ ルス幅より少なくとも同じ大きさを持つ請求項１の方法。 ６．交流薄膜ＥＬディスプレイパネル上に情報を表示するためにディスプレイパ ネルの行及び列電極に電圧を印加する方法であって、 ピクセルを画定するディスプレイパネルの行及び列電極の各組合わせにそのピ クセルを所望の輝度にするに必要な電圧値を示す可変の書き込み電圧信号値を印 加し、 次いで、ピクセルを画定するディスプレイパネルの行及び列電極の前記組み合 わせの各々に少なくとも１つの等化電圧パルスを印加してパネルの潜像及び擬似 残像を減少させ、 最後に、ピクセルを画定するディスプレイパネルの行及び列電極の前記組み合 わせの各々にリフレッシュパルスを印加するステップより成る方法。 ７．交流薄膜ＥＬディスプレイパネル上に情報を表示するためにディスプレイパ ネルの行及び列電極に電圧を印加する方法であって、 ピクセルを画定するディスプレイパネルの行及び列電極の各組合わせにそのピ クセルを所望の輝度にするに必要な電圧値を示す第１の可変書き込み電圧信号値 を印加し、 次いで、行及び列電極の各組み合わせに少なくとも１つの等化電圧パルスを印 加してパネルの潜像及び擬似残像を減少させ且つパネルの輝度を増加させ、 最後に、行及び列電極の各組み合わせに、第１の可変電圧信号値とは電圧極性 が反対であるが大きさが等しい第２の可変電圧信号値を印加するステップより成 る方法。 ８．少なくとも１つの等化電圧パルスを印加するステップは、 正の電圧極性を有する第１の等化電圧パルスを印加し、 負の電圧極性を有する第２の等化電圧パルスを印加するステップを含む請求項 ７の方法。 ９．少なくとも１つの等化電圧パルスを印加するステップは、各々が正の電圧極 性を有する複数の等化電圧パルスを印加するステップを含む請求項７の方法。 １０．少なくとも１つの等化電圧パルスを印加するステップは、各々が負の電圧 極性を有する複数の等化電圧パルスを印加するステップを含む請求項７の方法。 １１．前記等化電圧パルスの各々のパルス幅は前記可変書き込み電圧信号値のパ ルス幅より少なくとも同じ大きさを持つ請求項７の方法。 １２．太陽光下の視覚性を有するＥＬディスプレイパネルであって、 ガラス基板と、 前記ガラスの基板上に付着させた複数の平行な透明電極と、 前記複数の透明電極の上に付着させた第１の誘電体層と、 前記第１の誘電体層の上に付着させたけい光体層と、 前記けい光体層の上に付着させた第２の誘電体層と、 前記光吸収性暗物質の層にそれぞれ平行に付着させた複数の金属電極と、 一連の等化電圧パルスを発生させ、前記平行透明電極と金属電極の間に印加す るための手段とより成り、 前記一連の等化電圧パルスは前記第１の誘電体層と前記けい光体層の間及び前 記第２の誘電体層と前記けい光体層の間の界面に保持される電荷の量を減少させ るディスプレイパネル。