JPS5853344B2 - ダイヨウリヨウセイヒヨウジソシノ クドウカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば大面積の薄膜ＥＬ表示装置、液晶表示装
置、強誘電性透明磁器板等の電気光学効果表示装置、プ
ラズマディスプレイ装置等、電極間容量が極めて大きい
素子の駆動回路に関するものである。

薄膜ＥＬ表示装置は第１図に示すように、ガラス基板１
の上に透明電極２を縞状に配置し、この上に例えばＹ２
Ｏ３等の誘電物質３を、更にこの上に例えばＭｎをドー
プしたＺｎＳ等の螢光層４を、更にその上ｌζ上記と同
じ誘電物質３′を蒸着法、スパッタ法等により被着して
３層構造にし、その上に透明電極２と直交するような電
極５を縞状に配置して構成される。

かかる構造にすると、第１の電極群２のうちの一つと、
第２の電極群５のうちの一つに適当な交流電圧が印加さ
れた場合、両電極が交叉して挾まれた微小面積のみが発
光することになり、これが画面の一絵素に相当する。

このような構造のＥＬにおいては輝度や寿命・安定性の
点で従来の分散型ＥＬ素子に比して優れた特性を有して
いるとともに、個々の絵素は新たに輝度と印加電圧の間
に第２図すの如き履歴現象を示す。

この特性を第２図に従い説明すると、最初第２図ａの如
く電圧振幅■１のパルスを印加すると輝度は同図す、ｃ
に示すようにＢ１のレベルにある。

こ＼で■１は発光閾値電圧をＶｔｈとすると、■１≧Ｖ
ｔｈである。

これに書き込み電圧■２を印加すると輝度は一挙にＢ３
まで上昇し、以後電圧値を再び維持電圧■、に戻しても
輝度はＢ１より大きいＢ２に落着く。

これに消去電圧■３を印加すると輝度レベルは急激に減
少し、再び維持電圧■１まで戻すと輝度はＢ１に落着く
。

これら時間的な関係は第２図ａに附された記号ｔ１．ｔ
３・・・、ｔ２１が同図Ｃの各同じ記号の位置に対応さ
せることにより示されている。

この履歴現象は第２図すの細線で示された如く、書込み
電圧の振幅やパルス幅（図示せず）に応じて任意の小ル
ープをとりうる。

即ち中間調の表示も可能である。

一度書込み電圧を与えると、各絵素は維持パルスによっ
てそれぞれ与えられた階調を失わずに発光し続けるのが
ＥＬ表示装置の他の表示素子に無い大きな特徴である。

上記の各電圧は組成や膜厚及び印加波形により大分具な
るが、因みにある試作例ではＶｔｈ二２００Ｖ、Ｖ１＝
２１０Ｖ、Ｖ２＝２１０〜２８０Ｖ。

Ｖ３＝１９０Ｖである。

上記のＥＬ表示装置を大面積に構成すると、電極間容量
が大きくなり、特に維持パルスは書き込みが終了した後
、全電極に共通に印加する必要があり、このときの実質
的容量は非常に太きい。

上記の書込みパルス、維持パルス及び消去パルスは通常
第８図に示すようにトランジスタ等のスイッチング素子
によって直接充放電駆動して行われる。

第３図において、ＣはＥＬ表示装置の容量成分、Ｒ１は
電流制限抵抗、Ｓｌ、Ｓ２はトランジスタ等よりなるス
イッチング素子、Ｅは直流電源を示す。

この第３図の回路よりＥＬ表示装置に印加される電流波
形と電圧波形を第４図ａとｂに示す。

第４図において、■の期間はスイッチング素子Ｓ１がオ
ンして充電する期間、■の期間はスイッチング素子Ｓ２
がオンして放電する期間、■の期間はスイッチング素子
Ｓ１．Ｓ２がともにオフである期間を示す。

ところでこの充放電駆動は過渡電流が大きく、スイッチ
ング素子のオン抵抗が小さく大電流を流せるものを選択
しなければならない。

このスイッチング時の大きな過渡電流によるスイッチン
グ素子の損傷を避けるために電流制限をスイッチング素
子に施した場合や、薄膜ＥＬ素子とスイッチング素子間
に電流制限抵抗Ｒ１を入れた場合、スイッチング素子、
制限抵抗部分での発光に無効な電力損失が大きくなる。

一方薄膜ＥＬ素子側から見ればやはり大きな過渡電流を
流すことは透明電極や、端子部での熱損失を生じる。

本発明は有効に電流制限を行い、且つ発光に無効な電力
損失を非常に小さくする回路を提供するものである。

このため本発明はＥＬ表示装置の容量成分と共振するイ
ンダクタンスによって電力損失することなく有効に電流
制限することを特徴とする。

また本発明はＥＬ表示装置の容量成分と直列共振用イン
ダクタンスとの間に、上記容量成分の電位を保持するス
イッチング素子を挿入することを特徴とする。

第５図は本発明の基本的な駆動回路を示す。

ＥＬ表示装置の容量成分Ｃと正負の直流電源子Ｅと−Ｅ
の間に、それぞれダイオードＤ１、コイルＬ１、抵抗Ｒ
１、スイッチング素子Ｓ１の直列回路と、ダイオードＤ
２、コイルＬ２、抵抗Ｒ２、スイッチング素子Ｓ２の直
列回路を挿入する。

ダイオードＤ１゜Ｄ２は各々電源子Ｅと−Ｅに順方向と
なるよう接続される。

ここでＲ１及びＲ２は素子の電極抵抗、回路の等価抵抗
などの合計した抵抗を示す。

この回路において、先ずスイッチング素子Ｓ１がオン、
スイッチング素子Ｓ２がオフである期間ａでは第６図ａ
に示すように正電源子Ｅよりの充電電流ｉｆが流れる。

ＬＣ共振周波数の半周期間経過したとき容量成分Ｃの電
位は第６図すのように電源電圧を超えた電圧■となる。

このためダイオードＤ１は逆バイアスされオフとなり、
この電圧■がホールドされる。

このホールド期間すではスイッチング素子Ｓ１はオン或
いはオフであり、スイッチング素子Ｓ２はオフである。

次にスイッチング素子Ｓ１がオフ、スイッチング素子Ｓ
２がオンである期間Ｃでは負電源−Ｅよりの電流ｉｒが
第６図ａに示すように流れる。

そして半周期間経過したときダイオードＤ２がオフとな
り、電圧−Ｖがホールドされる。

このホールド間すではスイッチング素子Ｓ１はオフであ
り、スイッチング素子Ｓ２はオン或いはオフである。

以上の動作が繰返えされ、ＥＬ表示素子に維持パルスが
継続して印加される。

以上のように本発明の駆動回路によれば、ＬＣ共振回路
の共振周波数によって容量成分Ｃへの電流制限を行い、
そしてその電位をダイオードによってホールドするもの
である。

従ってコイルＬ１及びＬ２のインダクタンス値を選択す
ることによって電流制限の状態を変えることができると
ともにスイッチング素子Ｓ１と８２のオン、オフの繰返
し周波数によって維持パルスの繰返し周波数を変えるこ
とができる。

更に本発明によれば電力損失が極めて低減される。

以下にその理由について述べる。最初に第５図の本発明
の回路において、正の直流電源＋Ｅより容量成分Ｃへの
電流ｉｆが流れる場合について考える。

第７図はその回路を示し、今ダイオードＤ１がない場合
通常のＬＣＲ直夕１供振回路であり、スイッチＳ１を直
流電源Ｅに短絡したとき回路に流れる電流ｉｆとコンデ
ンサーＣの端子間電圧＋ｅｏは式（１） 、（２）で表
わされる。

但し、 Ｅは電源Ｅの電圧値 りはコイルＬのインダクタンス値 Ｃは容量成分Ｃの容量値 第８図は電流ｉｆと電圧ｅ。

の変化の様子を示す。ダイオードＤ１のない直列共振の
場合、上記振動条件の下で第８図ａ、ｂの破線で示す如
く減衰振動を行う。

次に直列にダイオードＤ１が接続された場合、スイッチ
Ｓ１を投入してから固有振動の最初の半周期間ダイオー
ドＤ１に順方向電流が流れ共振を行わしめることが出来
るが、半周期（τ＝千）以降はダイオードＤ１が逆バイ
アスされるためＣの端子間電圧は保持される。

この様子を第８図ａｙｂに実線で示す。

その保持される電圧ｅ。ｈは である。

例えばＲ＝：＝Ｏでダイオードの順方向電圧降下、順方
向抵抗が無視出来、容量成分ＣとコイルＬの損失がない
理想的な場合を考えるとα中Ｏから（３）式からｅ。

ｈ＝：＝２ Ｅとなる。即ち電源電圧Ｅの２倍の振幅で
保持される。

この理想共振におけるスイッチＳ投入後半周期間におけ
る電源のエネルギー損失は（１） ？ （２）式からと
なる。

この半周期で電源から供給されたエネルギーは容量成分
Ｃを２Ｅ迄充電するに要したエネルギーに過ぎない。

さらに本発明の駆動回路に近づけた第９図の回路を考え
る。

この場合も前述した様な損失のない理想的な共振回路を
想定する。

第１０図ａ、ｂにこの回路のスイッチＳ１及びＳ２のタ
イミングと回路に流れる電流波形ｉと容量成分Ｃの端子
間電圧ｅ の関係を示す。

この回路の動作を説明すると、スイッチＳ１ がオン、
スイッチＳ２がオフの期間イは、容量成分Ｃの充電期間
であり、この共振の半周期に電源Ｅから供給されるエネ
ルギーは式（４）から、Ｃ（２Ｅ）２である。

次にスイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２がオンの期間ハ
は容量成分Ｃの放電期間であり、この共振の半周期に電
源へ返すエネルギーは式（４）から−−！−Ｃ（２Ｅ）
２である。

更にその他の期間口及び二では電圧は０ボルトが、２Ｅ
ボルトに保持され、エネルギーの受授はない。

この様な理想的な共振駆動では電力損失がないことが判
る。

しかし、薄膜ＥＬ素子は容量性の素子であるが、無損失
のコンデンサーとは考えることが出来ない。

発光を伴わない小信号駆動において損失は無視出来る程
度に小さいが、発光を伴う様な大振幅の駆動の際には非
直線な発光損失を生じる。

さらに電極抵抗損失（主に透明電極側）や、スイッチン
グ素子のオン抵抗、コイルの損失等があり、実際に電源
からエネルギー補給の必要のない理想共振はあり得ない
ため、これ等の損失を電源から補給する必要がある。

発光損失等の駆動振幅に対する非直線損失を計算に入れ
ると複雑になるため、電極抵抗、スイッチング素子のオ
ン抵抗、コイルの抵抗等をまとめて一定抵抗Ｒ１及びＲ
２に組入れたＬＣＲ直列共振回路を第５図に示す。

この回路において、定常状態にて、＋Ｖ〜−■迄の駆動
を行うときに必要な電源電圧は（２）式より となる。

（５）式において理想共振Ｒ−＝Ｏの場合、Ｅ中Ｏとな
り、これは最初にコンデンサーＣ（薄膜ＥＬ素子）に■
だけ充電した後、電源Ｅ（−Ｅ）をゼロにしても＋■か
ら一■の駆動が出来ることを示しでいる。

一方抵抗Ｒ１及びＲ２がＲ＝２ｖＦ（ＤときＥ＝Ｖとな
る。

これは臨界制動条件による。実際の回路において０＜Ｅ
＜Ｖであり、換言するとＥ＜Ｖ＜２Ｅである。

即ちη＝ Ｖ＝ 。−ｃｆｉが大きい程、損失の少い回
路と云える。

一方、第３図ｔこ示した従来の直接充放電駆動回路での
充放電エネルギーについて考察してみる。

但しスイッチＳ１及びＳ２のスイッチ投入時間は充放電
時定数より充分長いものとし、スイッチＳ１゜Ｓ２のオ
ン抵抗は制限Ｒ７に比較して充分小さいものと仮定する
。

■ スイッチＳ１がオン、スイッチＳ２がオフの充電期
間に電源から供給されるエネルギーは、ＣＦ２であり、
これは容量成分Ｃに充電されるエネルギー±ＣＥ２と制
限抵抗Ｒ１で消費されるエネ、 １ ルキーフＣＥ２の和からなる。

■ スイッチＳ１がオフ、スイッチＳ２がオンの放電期
間におけるエネルギーは制限抵抗Ｒ１でのエネルギー損
失±ＣＥ２となる。

■ その他の期間はスイッチＳ１．Ｓ２が共にオフであ
り、電圧保持 即ちこの回路での電源から供給されるエ ネルギーは全て制限抵抗Ｒ１における無効損失となる。

この様にスイッチング素子Ｓ１゜Ｓ２に流れる過渡電流
を抑えるための制限抵抗での無効損失は素子面積、即ち
素子容量が犬きくなる程大きくなる。

なお、第５図に示した本発明の基本的な駆動回路は、本
発明のより具体的な実施例において第１１図に示すよう
に構成された。

ここで、Ｃは薄膜ＰＬ素子の容量成分、Ｄｌ。

Ｄ２は保持ダイオード、Ｔは共振用コイルＬ１とＬ２の
トランス、■１．■２はスイッチングトランジスタ、Ｔ
１．Ｔ２は段間結合トランス、Ｄは保護ダイオード、Ｕ
ｌ、Ｕ２はオープンコレクターのＴＴＬインバータ、Ｐ
ｌ、Ｐ２はスイッチングパルスを示す。

なおトランスＴの１次と２次巻線の比は１：１である。

パルスＰ１．Ｐ２のパルス幅は固有振動周期の７以上で
ある。

第１１図の回路において、タイミングパルスＰ１゜Ｐ２
が第１２図ａに示すように印加されると、このパルスに
同期してトランジスタ■１と■２のオン、オフ動作が制
御され、薄膜ＥＬ素子には第１２図すに示す電圧が印加
される。

この電圧は上記第１図、第２図で説明した薄膜ＥＬ素子
の維持パルスとして各絵素点全部に印加されるものであ
る。

この実施例ではスイッチング素子■１．■２のオン時間
を制御するパルスＰ１．Ｐ２のパルス幅を変化させれば
、駆動振幅電圧はＯ〜Ｅ（１＋ｅ−α〒 ）迄、自由に
選択することができる。

本発明の他の実施例の基本的回路を第１３図に示す。

この回路では容量成分Ｃは電源ＥよりスイッチＳ１、コ
イルＬ０、ダイオードＤ１を介して充電され、容量成分
よりダイオードＤ２、コイルＬ２、スイッチＳ２を介し
て放電される。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜ＥＬ素子を分解して示す斜視図、第２図は
該素子の動作を説明するための印加電圧と発光輝度特性
図、第３図は従来の素子の模式的駆動回路図、第４図は
第３図の回路での素子に流れる電流波形図と電圧波形図
、第５図は本発明の基本的な駆動回路図、第６図は第５
図の回路における素子の電流波形図と電圧波形図、第７
図は本発明の回路の動作を説明する回路図、第８図は第
７図の回路における素子の電流波形図と電圧波形図、第
９図は同じく本発明の詳細な説明図、第１０図は第９図
の素子の電流波形図と電圧波形図、第１１図は本発明の
一実施例における具体的な回路図、第１２図は第１１図
の回路のタイムチャート、第１３図は本発明の他の実施
例の基本的回路図を示す。 Ｃは薄膜ＥＬ素子、Ｄｌ、Ｄ２は保持ダイオード、Ｌｌ
、Ｌ２はコイル、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｓｌ、Ｓ２はスイ
ッチング素子、Ｅ、−Ｅは直流電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大容量性表示素子に駆動用電圧を供給する駆動回路
   に於いて、前記大容量性表示素子の容量成分と共振回路
   を構成するコイルを配設し、前記共同路内に挿入され、
   前記共振回路の共振動作の半周期後前記共振動作を停止
   させる一方向性のスイッチング素子を設けてなることを
   特徴とする大容量性表示素子の駆動回路。