JPS5857190A - 薄膜el表示装置の駆動回路 - Google Patents

薄膜el表示装置の駆動回路

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JPS5857190A
JPS5857190A JP15714581A JP15714581A JPS5857190A JP S5857190 A JPS5857190 A JP S5857190A JP 15714581 A JP15714581 A JP 15714581A JP 15714581 A JP15714581 A JP 15714581A JP S5857190 A JPS5857190 A JP S5857190A
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thin film
voltage
capacitor
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display
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大場 敏弘
寛志 木下
吉晴 金谷
上出 久
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電界の印加に依ってEL(Electr。
Lum1nescence)発光を呈する薄膜EL表示
装置の駆動回路に関するものである。
従来、表示装置の表示体として用いられる薄膜EL素子
に関して、発光層に規則的に高い交流電界(10’ V
/cm程度)を印加し、絶縁耐圧、発光効率及び動作の
安定性等を高めるために、0.1〜2.0wt%のMn
(あるいはC1,、At、 Br等)をドープしだZn
S、Zn5e等の半導体発光層をY2O3,TiO2等
の誘電体薄膜でサンドインチした三層構造ZnS:Mn
 (又はZn5e :Mn) E L素子が開発され、
発光緒特性の向上が確かめられている。この薄膜EL素
子は数KHzの交流電界印加によって高輝度発光し、し
かも長寿命であるという特徴を有している。
薄膜EL素子の1例としてZnS:Mn薄膜EL素子の
基本的構造を第1図に示す。
第1図に基いて薄膜EL素子の構造を具体的に説明する
と、ガラス基板I上にIn2O3,5n02等の透明電
極2、さらにその上に積層してY 208 vTi02
.Al20B、Si3N4.5i02等からなる第1の
誘電体層3がスパッタあるいは電子ビーム蒸着法等によ
り重畳形成されている。っ第1の誘電体層3上にはZn
S:Mn焼結ベレットを電子ビーム蒸着することにより
得られるZnS  発光層4が形成されている。この時
蒸着用のZnS:Mn焼結ペレットには活性物質となる
Mnが目的に応じた濃度に設定されたペレットが使用さ
れる。ZnS 発光層4には第1の誘電体層3と同様の
材質から成る第2の誘電体層5が積層され、更にその上
にAt等から成る背面電極6が蒸着形成されている。透
明電極2と背面電極6は交流電源7に接続され、薄膜E
L素子が駆動される。
電極2,6間にAC電圧を印加すると、 ZnS発光層
4の両側の誘電体層3.5間に上記AC電圧が誘起され
ることになり、従ってZnS 発光層4内に発生した電
界によって伝導帯に励起されかつ加速されて充分なエネ
ルギーを得だ電子が、自由電子となって発光層界面へ誘
引され、この界面で蓄積されて内部分極を形成する。こ
の時に高速移動する自由電子が直接Mn発光センターを
励起し、励起されたMn発光センターが基底状態に戻る
際に黄橙色の発光を行なう。即ち高い交流電界で加速さ
れた自由電子が発光層の界面から他方の界面へ移動する
過程でZnS 発光層4中の発光センターであるZnサ
イトに入ったMn原子の電子をピークに幅広い波長領域
で、強いEL発光を放射する。活性物質としてMn以外
に希土類の弗化物を用いた場合にはこの希土類に特有の
緑色その他の発光色が得られる。
上記の如き構造を有する薄膜EL素子はスペース・ファ
クタの利点を生かした平面薄型ディスプレイ・デバイス
として、文字及び図形を含むコンピューターの出力表示
端末機器その他種々の表示装置に文字、記号、静止画像
、動画像等の表示手段として利用することができる。っ 上記従来の薄膜EL素子は、これをコンデンサーの如き
動作を行なう容量性の素子と見ることができる。ところ
で、この薄膜EL素子は駆動電圧が200v程度と非常
に高くまたその容量も約6 n F/cJ程度と′大き
い値を呈する。このため発光表示駆動に於ける消費電力
を求めるに際し発光に関与する電力を省略し、単なるコ
ンデンサーへの充放電電力を消費電力量と見なしても実
際に消費される電力と大差はない。従って、上記薄膜E
L素子を単なるコンデンサーCと考え電圧Voを1回充
放電するのに必要な電力量を求める。まず、従来から行
なわれている駆動方法に於ける充放電動作を簡略化して
第2図に示す。スイッチS2をOFF、スイッチS1を
ONすることによって抵抗Rを通して容量Cを電圧Vo
で充電する場合、次式が成立する。
(1)式を電荷qで書き改めると R−!!i+1q=E       ・・・・・・・・
・(2)t  C となる。
この式の一般解はよく知られているつく但し、1=0に
おいてq=Qと考える。) 即ち 一工 、  M  V  CR・・・・・・・・・(4)t 
 R 抵抗Rおよび容量Cにおける電力量WR’+ WCは各
々次式から算出される0 R中で消費し残りiが容量Cに蓄積されたことを示して
いる。また、容量Cに蓄積されたエネルギーはスイッチ
S1をOFF、スイッチS2をONすることによって放
電される時抵抗Rで全て消費される。従って、従来の方
法において容量Cに電 。
圧Voを充放電するのに必要な消費電力は合計CVo 
 となることは明らかである。
第3図は従来の薄膜EL表示装置に於ける駆動回路の構
成を示す回路図である。また第4図は第3図に示す駆動
回路の各端子及び薄膜EL素子8に入力される電圧波形
図である。電源電圧vOが供給されている駆動回路の各
端子IN1.IN2゜INB、1N4に第4図で示すタ
イミングでノ(ルス電圧を印加することによりトランジ
スタのベース電位が切換えられてスイッチングが行なわ
れ薄膜EL素子8には交番パルス電界が印加されてシー
ソー駆動されることになり、EL発光が得られる。即ち
、端子INI及びTN4にパルスが印加されるとトラン
ジスタTrl及びTr4が導通状態となり、トランジス
タTr1より薄膜EL素子8を介してトランジスタTr
4方向へ電流が流れ、薄膜EL素子8は充電状態となる
。次の期間で端子IN2のみにパルスを印加するとトラ
ンジスタTr2が導通状態となり、薄膜EL素子8の電
荷は放電される。
次に端子IN2及びIN4にパルスが印加されるとトラ
ンジスタTr2及びTr3が導通状態となり、トランジ
スタTrBより薄膜EL素子8を介してトランジスタT
r2方向へ電流が流れ、薄膜EL素子8は上記とは逆極
性の充電状態となる。次の期間で端子IN4のみにパル
スを印加するとトランジスタTr4が導通状態となり一
1薄膜EL素子8の電荷は放電される。
上記パルス電圧の印加により薄膜EL素子8は交流駆動
され、EL発光パターンが得られる。
本発明は技術的手段を駆使することにより表示駆動のた
めの上記消費電力を低減し得る新規有用な薄膜EL表示
装置の駆動方法を確立し、その駆動回路を提供すること
を目的とするものである。
第5図は本発明の基本的動作の1実施例を説明する回路
の簡略構成図である。以下、第5図に基いて説明する。
スイッチ51 、 S2をOFF、スイッチS3をON
とじ1電源KvO(0〈K〈1)で抵抗Rを介し容量C
(薄膜EL素子)を充電する。次にスイッチS2+ S
aをOFF、スイッチStをONにし、電源Voで容量
Cを充電する。以後この充電方法をステップ駆動法と呼
ぶ。放電時においては従来の方法と同様スイッチS2の
みONL放電する。
次にこのステップ駆動法による充放電に必要な電力量を
求めると次の如くとなる。
電源KVoからの充電によって抵抗Rおよび容量Cにお
ける電力量は(7)式より次の値が求まる〇W’R= 
W’C= −C(KV O) 2−・−・−・(81次
に電源Voから容量Cを充電する場合の電力量は(2)
式および1=00ときqo=CKV、−’ifl’あル
ととなる。
t−+(1)において(9)式(lO)式は次の値を示
す。
憾=1(: (1−K)”V♂        ・・・
・・・・・・(川4=c(x−K)V♂−±C(1−K
)2V♂、、(12)従ってステップ駆動法による充電
時の抵抗R1容量Cにおける電力量の各々の合計WR8
+ wcs は(8)式(用式(1匂式より次の値を示
す。
wRs =±CK2vo2+±C(1−K )2V o
2−・・−Q3!2 1 2          ・・・・・・・・・(14
)Wcs=7cvO なお、θ4)式で示される容量Cに蓄積されたエネルギ
ーは放電時に抵抗Rで全て消費される。従って、ステッ
プ駆動法において容量Cに電圧vOを充放電するのに必
要な消費電力WSはQ□□□式(+4)式より次の値を
とるO W8 = WB2 + WO2 0荀式の消費電力W3とパラメータにとの関係を第6図
に示す。
図中の一点鎖線P1は従来の駆動法であり、曲線P2a
本実施例のステップ駆動法に対応する。
第6図から明らかなようにK =2では消費電力Wsは
最小値をとり、従来の方法と比較して消費電力は1にな
ることが分る。
またステップ駆動法により薄膜EL表示装置を駆動した
場合上記原理とよく一致する実験的結果を得ている。
ところで上記ステップ駆動法においても薄膜EL表示装
置に蓄積された電気量WC及びWO2は放電時に抵抗R
ですべて消費される、 本発明はこの点に関し、薄膜EL素子に蓄積された電荷
の一部を保存し、消費電力をより一層低減化し得る駆動
回路を構成したものであり、以下実施例に従って図面を
参照しながら詳説する。
第7図は本発明の1実施例を示す駆動回路の構成図であ
る。第8図は第7図に示す駆動回路に於けるタイミング
チャートを示す電圧波形図である。
端子INI’、IN2’、INK’及びIN4’には第
4図同様にパルス電圧が印加される。ステップ駆動法は
端子IN5に印加されるパルスによって行なわれ、薄膜
EL素子10に印加される駆動パルスの立ち上りは端子
IN5に印加されるパルスの立ち上りに同期して2段階
に上昇する。即ち、充電時にはトランジスタ12.15
及びトランジスタ14゜夏3を各端子IN1′、IN2
′、IN3′、lN4′に入力される入力信号によって
交互にONL、薄膜EL素子0 10に電圧■を印加する。次にトランジスタ17を端子
IN5に印加される入力信号によってONO し、コンデンサ11を用いて■電圧に引き上げ薄膜EL
素子10に電圧Voを印加する。ここでコ■0 /ダンサ11は電源子からトランジスタ16により前も
って充電されている。また薄膜EL素子IOとコンデン
サ11の容量を各々cE1..cとすると、次に放電時
の動作について説明する。端子IN6゜に入力される入
力信号によってトランジスタ16をONすると、ダイオ
ード21又は19、薄膜EL素子10、ダイオード18
又は20、コンデンサ11及びトランジスタ16を介し
て放電回路が形成され、コンデンサ11及び薄膜EL素
子10の電位が等しくなるまで放電電流が流れる。この
為コンデンサ11に薄膜EL素子10から電荷が戻きれ
ることになる。コンデンサ11に蓄積された電荷は次の
逆極性の電圧Voを印加する際に再び使用する。
次に端子I N 2’又はI N 4’に入力される入
力信号によってトランジスタ13又は15がONt、薄
膜EL素子10の両端電圧が零になるまで放電し、1パ
ルスの印加過程を終了する。以上詳説した如く、本発明
は放電時に消費される電力の一部を保存し、消費電力を
低減化できる駆動回路を構成したものであり、薄膜EL
表示装置の駆動回路として非常に有効な技術である。な
お本発明は容量性を利用したものであり、ヒステリシス
メモリ機能をもつ三層構造EL素子発光層−絶縁層から
成る二層構造EL素子等すべての容量性発光素子に適用
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は薄膜EL素子の基本的構造を示す構成図である
。 第2図は従来の駆動方法に於ける充放電動作を説明する
説明図である。 第8図は従来の薄膜EL表示装置に於ける駆動回路の構
成を示す回路図である。第4図は第3図に示す駆動回路
に入力される電圧波形を示すタイミング波形図である。 第5図はステップ駆動法の基本的動作を説明する回路の
簡略構成図である。 第6図は従来の駆動法とステップ駆動法に於ける消費電
力を比較して説明する説明図である。 第7図は本発明の1実施例を示す薄膜EL表示装置の駆
動回路の構成図である。第8図は第7図に入力される電
圧波形のタイミング波形図である。 IO・・・薄膜EL素子、11・・・コンデンサ、12
゜13.14,15.16・・・トランジスタ、18.
19゜20.21・・・ダイオード、lN1′、lN2
−lN3′、lN4′。 lN5.lN6・・・端子、 代理人 弁理士  福 士 愛 彦 第1!!1 P 第2(!I W、3図 o+ −1r 普 I

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電圧の印加に応答してEL発光を呈する薄膜EL表
    示装置の駆動回路に於いて、EL発光を得る駆動電圧値
    V(、のに倍(0<K<1)の値を有するKV、の電圧
    値を有する電源より前記薄膜EL表示装置へ電源電圧と
    該電源電圧の充電電荷が電源電圧に付加された重畳電圧
    を継続してステップ状に印加するスイッチ回路と前記薄
    膜EL表示装置の放電電荷を前記スイッチ回路へ蓄積す
    る放電回路を構成したことを特徴とする薄膜EL表示装
    置の駆動回路。
JP15714581A 1981-08-31 1981-09-30 薄膜el表示装置の駆動回路 Granted JPS5857190A (ja)

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US06/412,377 US4594589A (en) 1981-08-31 1982-08-27 Method and circuit for driving electroluminescent display panels with a stepwise driving voltage
DE19823232389 DE3232389A1 (de) 1981-08-31 1982-08-31 Verfahren und treiberschaltung zum erregen von duennschicht-elektrolumineszenz-anzeigetafeln
GB08224801A GB2105085B (en) 1981-08-31 1982-08-31 Drive for thin-film electroluminescent display panel

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