JPS5916278B2 - マトリツクス型薄膜ｅｌ表示装置の読出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は印加電圧と発光輝度の関係においてヒステリシ
スメモリー特性をもつ三層構造薄膜ＥＬ表示装置のメモ
リー読出装置に関し、特にマトリックス電極を持つ薄膜
ＥＬ表示装置のＳ／Ｎを向５ 上した読出装置に係る。

三層構造薄膜ＥＬ表示装置は第１図に一部切截斜視図を
示すように構成される。

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Ｙ２０３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３
等の誘導物０ 質３を更にこの上に例えばＭｎをドープ
したＺｎＳ（黄燈発光）等の螢光層４を、その土に更に
Ｙ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の誘導
物質３’を蒸着法、スパッタ法等の薄膜技術により５０
０〜１００００Ａの厚さに被着して２重絶縁５ 型３層
構造にして、その上に上記透明電極２と直交する方向に
縞状電極５を配置しマトリックス形電極を構成する。か
かる構造の３層構造薄膜ＥＬ表示装置において、第１の
電極群２のうちの一つと第２の電極群のうちの一つを選
び適当な交流電ワ 圧を印加すると、この両電極が交差
して挾まれた微少面積部分が発光する。これが画面の−
絵素に相当する。これの組合せによつて文字、記号模様
等を表示する。このような構造のＥＬ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
性を有しているが、このＥＬは新たに印加電圧と発光輝
度の間に第２図ｂに示すようなヒステリシス特ハー性を
示す。

これを第２図に従い説明すると、最初第２図ａの如く電
圧振幅Ｖ１のパルスを印加すると、輝度は同図Ｂ，ｃに
示すように輝度Ｂ１のレベルにある。ここで維持電圧Ｖ
１は発光閾値電圧ＶｔｈとするとＶ１〉Ｖｔｈである。
維持電圧Ｖ１の連続印加では輝度Ｂ１は維持される。次
に書込み電圧Ｖ２を印加すると、輝度Ｂ３まで一挙に上
昇し、以後一定時間内に電圧が維持電圧ＶｌＶＣ再び戻
しても輝度は先の輝度Ｂ，より大きい輝度Ｂ２に落着く
。維持電圧Ｖ１の連続印加では輝度Ｂ２は維持される。
この状態のとき、次に消去電圧Ｖ３を印加すると、輝度
レベルは急激に減少し、再び維持電圧Ｖ１まで戻すと、
輝度Ｂ１に落着く。これらの時間的な関係は第２図ａに
付された記号Ｔｌ，ｔ２，・・・・・・，Ｔ２ｌが同図
ｃの同じ記号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ｂの細線で示したように書込み電圧
の振幅やパルス幅（図示せず）、パルス周波数に応じて
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。このように一度書込み電圧、又は消去電圧を与え
ると、各絵素は維持パルスによつ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、このＥＬ表示装置の
他の表示装置に無い大きな特徴である。上記の各電圧は
組成や膜厚の物理条件や製造条件、印加波形により大分
異なるが、因みにある試作例ではＶｔｈ＝２００Ｖ，．
Ｖ１＝２１０Ｖ，．Ｖ２−２１０〜２８０Ｖ，．Ｖ３−
１９０Ｖである。この三層構造薄膜ＥＬ表示装置は上記
のように印加電圧、パルス幅、パルス周波数によつて書
込み、消去、メモリーが行える外に、メモリー状態を電
気的に読出すことができる。

薄膜ＥＬ素子は二重の絶縁層で螢光層を挟むので、容量
性素子と考えることができ、維持電圧印加の際には変位
電流が流れるが、この素子が発光状態をメモリしている
ときには、維持電圧の印加により変位電流に更に発光輝
度の大きさに応じた電流が重畳して流れる。

この電流を分極電流と呼ぶ。実際には消去状態時に於て
も多少のバツクグランドの浮上りがあるので、それに対
応してわずかの分極電流が流れる。例えば第３図ａに示
すような維持電圧パルスがＥＬ素子に印加されたとき、
該素子を流れる電流は消去状態のときは、第３図ｂに実
線１１で示すように変位電流の波形を示すが、発光状態
のときは破線１２で示すようにこれに分極電流を重畳し
た波形を示す。分極電流を判別するために、本件発明者
等は特願昭４９−１０１７１８号「発光素子のメモリー
内容検出方法」（特開昭５１−２８４４６号公報参照）
によつてＥＬ素子に流れる電流がある特定の時点（例え
ば分極電流がある場合、そのピークを与える時点）で、
変位電流にノイズマージンを加えたある所定レベルを越
えるか否かで、発光状態が消去状態かを検出する方法及
び回路を提案した。

しかし、この方法は特定レベルで変位電流と分極電流を
分離するものであるから、上記特定レベルの設定には慎
重な配慮が必要であるばかりでなく、変位電流の大きさ
が分極電流の大きさに比べて大きくなると、それにつれ
てＳ／Ｎが悪くなる。また上記変位電流に相似な電流を
コンデンサ、抵抗等のアナログ素子を用いて消去時等価
回路を構成したり、消去時の波形そのものをＲＯＭ等に
メモリーすることにより消去時電流を除くことが考えら
れる。しかし、この方法もＥＬ素子が単体である場合に
は消去時波形は一つであり、上記考えを適用し得るが、
マトリツクス素子では次のような問題がある。１マトリ
ツクス駆動の場合、駆動方法によつてはマトリツクス数
が多くなるに従い廻りこみ等の原因のため、変位電流の
大きさが大幅に増大する。

このためＳ／Ｎよく分極電流を検出するのは困難である
。２薄膜ＥＬ素子の発光を効率よく外部へ導出するため
、少くとも表示側の電極は透明電極で構成されるが、こ
の電極の抵抗がマトリツクス表示のように表示密度を高
くする必要がある場合には電極幅が狭く高抵抗となり、
リード線引出部近くとリード線引出部から離れた表示電
極先端部とでは抵抗値に大きな差が現われ、実効印加電
圧が大きく変化する。

従つて外部から同一パルスを加えても読出し位置に応じ
て電気波形が大きく変化し、それに応じた数だけの消去
時等値回路を備え、また消去時波形を用意しておくこと
は装置を複雑で大型にし、経済的でない。前記廻りこみ
容量ＣＭは、ｍ行ｎ列のマトリツクスであり、１絵素当
りの容量がＣである場合、選択点以外の電極が全てフロ
ーテイング状態にされているとすると、第４図に示す回
路のように表わすことができ、廻りこみ容量ＣＭは、と
なる。

２４０Ｘ１８マトリツクスパネルではＣＭは、ＣＭ〜１
０２Ｃとなり、廻りこみ容量は１絵素容量の１０２倍も
の大きさになる。

理想的な状態では、この場合でも書込時と消去時のレベ
ル比は両者で変位電流の大きさが同じであるため変わら
ないが、実際には所要信号と不要信号の比があまり小さ
くなると雑音、レベルのドリフト等が信号分に重畳し、
信号分の検出は困難になる。単体絵素の場合でも最良の
書込時分極電流と消去時変位電流の比はせいぜい１であ
るから、上記のような廻りこみ容量が存在するとマトリ
ツクス素子での読出しは不可能に近い。本発明は以上の
点に鑑みて、マトリツクス型薄膜ＥＬ表示装置において
、表示装置の一部分に参照電極を用意しておき、この参
照電極に流れる電流を上記した消去時電流として用い、
これによつて変位電流を相殺して分極電流のみを取出そ
うとするものである。

また本発明は、廻りこみ容量を除去し、消去時電流、即
ち変位電流に対する書込時電流、即ち分極電流の比を著
しく改善することができ、読出しも大いに容易になる。

廻りこみを除去するためには、フローテイング状態に放
置していた非選択点の電極のレベルを全て固定すればよ
い。

レベルを固定する際に最も簡単なのは、接地することで
ある。接地する電極は、水平及び垂直電極を共に接地す
るのが望ましいが、実際には読出回路を接続する水平走
査側電極だけを接他すれば選択絵素点の電極以外の垂直
走査側電極はフローティング状態でもアース電位に対す
る電位変化はなくなるので、廻り込みは生じない。以下
実施例を用いて本発明を説明する。第５図に本発明の一
実施例の回路図を掲げる。

本実施例は大きく６つのプロツクからなる。第１プロツ
クは維持駆動回路１０である。第５図には３相共振維持
１駆動回路を示しているが、４相またはそれ以上の多相
でもよい。２つの維持電圧源Ｅ１と−Ｅ２を用意し、３
つのスイツチＳＷｌ，ＳＷ２，ＳＷ３が順次動作してＥ
Ｌ表示装置５０に３つの電圧、即ちＥｌ，Ｏ，−Ｅ２を
供給する。

トランスＴはＥＬ表示装置５０の容量成分とともに直列
共振回路を構成し、効率の高い電圧供給をする。第２フ
ロツクは書込み及び読出しスイツチ回路２０で、書込位
相において書込みたいラインＹに書込電圧Ｖｗを電源Ｅ
ｗよりスイツチＷｓｋ（ｋ＝ｌ−ｍ）を介して印加する
回路である。

また読出しをしたい場合に読出位相時に読出しをするラ
インＹに読出１駆動回路ＥｒよりスイツチＲＳを介して
読出し電圧Ｖｒを印加するスイツチ回路である。読出駆
動回路Ｅｒは維持電圧Ｖｓに等しい電圧を加えるための
回路である。第３プロツクはＥＬ表示素子の水平走査電
極を構成する透明電極に設けたスイツチ群３０である。

このスイツチ群３０は維持駆動のとき全て短絡され、書
込み及び消去駆動のとき希望するＸラインのみオンされ
、その他はオフにされる。読出駆動のときは逆に希望す
るＹラインのみオフにされ、その他はオンにされてアー
スされる。第４プロツクは書込み及び読出し分離と、維
持振幅保持回路４０である。

書込みラインと非書込みラインを分離するためと同時に
共振１駆動振幅保持のためのダイオード回路である。第
５プロツクは第１図に示すマトリツクス型３層構造ＥＬ
表示装置であり、この図では電極のみを示す。

透明電極側のパネルの一番端の電極を参照電極ｒとして
用意する。第６プロツクは水平走査電極の中から読出絵
素点を選択するスイツチ群６０で、読出したい絵素点を
含む電極のスイツチをオンにし、その他をオフにする。

第７プロツクは本発明の特徴をなす読出回路７０で、水
平走査電極コ〜ｎに共通に接続した抵抗Ｒ１と参照電極
ｒに接続した抵抗Ｒ２に現われる電圧を同相信号除去ア
ンプ６１で相殺して分極電流のみを取出して出力する。

発明者等が試作した６吋ＥＬパネルの仕様は次の通りで
ある。

線ピツチ：２本／Ｍｍ Ｘライン（透明電極）２４０本 Ｙライン（ＡＩ電極）１８０本 表示文字：５×７ドツト構成、６４種類のローマ字、ア
ラビア数字、記号の表示及び始点終点を指定し、間を直
線補間したベクトル方式のグラフ表示さて、第５図に於
て、第１タイミングφ１で第１維持スイツチＳＷｌが閉
成されると、第３保持電位ＶＨと第１電源電位Ｅ１との
差が容量性素子（本図においてＥＬパネル全体を近似的
に一定容量の容量素子Ｃｔと考える。

）に印加され、第１保電位はで保持される。

同様に第２タイミングφ２で第２維持スイツチＳＷ２が
閉成されると、第２保持電位はになり、その後第３タイ
ミングφ３で第３維持スイツチＳＷ３が閉成されると、
第３保持電位はになる。

このようにして３相維持，駆動が実現される。３相維持
駆動は、中間保持電位（この実施例では第３保持電位Ｖ
Ｈ）で書込みを行なうことによつてスイツチＤｓｌ〜ｎ
の耐圧要求を軽減することができる。

書込みは、中間保持電位（ＶＨ期間）中に、書込み絵素
Ｍ（１．ｊ）のＸ，．Ｙ側を夫々書込み及び読出スイッ
チ回路２０及びスイツチ回路３０で選択して書込み電圧
Ｖｗを印加して行う。

消去も書込みと同じ要領で行われるが、但し消去電圧（
図示せず）Ｖｅが選択された絵素に供給される。

次に本発明の要旨である読出し駆動について説明する。

読畠駆動時には読出し選択点Ｍ（１．ｊ）に相当する側
スイツチＷＳｉが選択されて閉成され、Ｘ側スイツチ群
３０ではスイツチＤＳｊ／）４−オフにされ、その他は
オンにされ、スイツチ群６０ではスイツチＲＳｊがオン
にされその他はオフにされる。

このスイツチ状態を第５図に示す。しかしてこ娶？占１
１１ｆ誌申１７くＮ７マ苧匝１Ｔ−ぷ口柄六詰１そして
水平走査電極のその他の電極はスイツチ群３０でアース
される。読出しパルス電圧Ｖｒによるパルス電流が抵抗
Ｒ１に現われてアンプ７１の＋端子に供給される。同時
に参照電極ｒの参照点Ｐ（１．ｒ）の参照電流が抵抗Ｒ
２に現われる。参照ラインｒは書込まれることがないの
で、常に消去電流、つまり変位電流のみを出力する。こ
れがアンプ７１の一端子に供給される。しかしてアンプ
７１では読出し絵素点の変位電流のみが抵抗Ｒ２に現わ
れる電流によつて相殺されて、即ち差の電圧が導出され
て、読出し絵素点が書込み状態のときは分極電流だけを
出力する。読出し絵素点が消去状態のときは全て相殺さ
れてしまうので出力はＯとなる。そして読出し選択点Ｍ
以外の水平走査電極はスイツチ群３０によつてアースさ
れているので、零電位に固定されており、廻りこみ容量
を生ぜず、容易に読出しすることができる。

なお第５図の実施例では参照電極は１本だけ用意されて
いるが、薄膜ＥＬ表示装置において、水平走査電極の引
出電極は電極密度のため上側と下側に交互に導出されて
いるので、引出電極の方向に合わせ得るように参照電極
を２本用意して、引出電極の方向と同じ方向の参照電極
より得られる電流を用いるよう構成することができる。

本発明の他の実施例を第６図に示す。

これは読出速度を向上させるものであり、前記実施例の
如く、読出時に水平走査側電極では、絵素選択電極と非
選択電極は全てアース電位に導くので、１度に最大１列
の内容を読出そうとするものである。この実施例は水平
走査電極数をｎ、１度に読出す読出電極数をｌとするも
のであり、ｌ倍にスピードアツプするものである。第６
図において、２０，３０，５０，Ｅｒは第５図と同じ部
分を示すので説明を省略する。

そしてこの回路ではプロツク１０，４０を省略しており
、図面を簡単にしている。この実施例において、スイツ
チ群８０は前記スイツチ群６０に相当するが、この実施
例では走査電極１個を１組とし、この１組の中の１個の
スイツチがオンになるよう構成されている。上記各組毎
に出力が導出され、読出回路７０／の抵抗Ｒとダイオー
ドの逆並列接続回路を介してそれぞれのアンプ７１ａ１
，７１ａ２，７１ａ１の十端子に接続される。上記各ア
ンプ７１ａの一端子には参照電極ｒより得られる電圧が
印加されている。従つて、この実施例では第６図に示す
ように１個のプロツクの最初の電極を選択する場合には
、スイツチ群３０の水平走査電極１に接続されたスイツ
チをオフにし、他の全てをオンにしてアースする。

このときスイツチ群８０のスイツチＣＳｌをオンにして
、その他をオフにする。この出力は各アンプ７１ａに供
給されるので１個の水平走査電極の読出しが同時に行え
る。この読出しの場合、抵抗Ｒに現われる分極電流が互
いに干渉するのを防止するため、抵抗Ｒには低抵抗のも
のを使用しなければならない。そのため読出電極数１が
大きい場合には、抵抗Ｒとダイオードの逆並列接続との
並列回路は、第７図に示す回路のように変更するのが望
ましい。第７図において、９１は電流電圧変換回路、９
２は反転増幅器である。本発明は以上のようにして廻り
こみ容量の影響を除去するので、読出しが容易になる。

また読出し速度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマトリツクス型薄膜ＥＬ表示装置の一部切截斜
視図、第２図は該装置の動作を説明するための印加電圧
と発光輝度の特性曲線図、第３図は該装置の読出し動作
の際の電流波形図、第４図は廻りこみ容量を説明するた
めの等価回路図、第５図は本発明の→実施例の読出装置
のプロツク回路図、第６図は同じく他の実施例のプロツ
ク回路図、第７図は更に他の実施例における要部回路図
を示す。 ２０は書込み及び読出しスイツチ回路、３０はスイツチ
回路、５０はマトリツクス型薄膜ＥＬ表示装置、６０は
スイツチ回路、７０は読出し回路、８０はスイツチ回路
、７１，７１ａ１，７１ａ２・・・・・・はアンプ、ｒ
は参照電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも一方が透明電極であるマトリックス形状に
   配置した電極間に、誘電層で挾まれた螢光 層を介在せ
   しめ、印加電圧と発光輝度特性にヒステリシス現象を現
   わす薄膜ＥＬ表示装置において、上記薄膜ＥＬ表示装置
   に設けた少くとも一本の参照電極と、読出選択電極の出
   力を導出する回路と、該読出選択電極以外の全ての走査
   電極を接地電位 に導く回路と、上記出力と上記参照電
   極より得られる出力との差の出力を導出する回路とから
   なることを特徴とするマトリックス型薄膜ＥＬ表示装置
   の読出装置。 ２ 少くとも一方が透明電極であるマトリックス 形状
   に配置した電極間に、誘電層で挾まれた螢光層を介在せ
   しめ、印加電圧と発光輝度特性にヒステリシス現象を現
   わす薄膜ＥＬ表示装置において、上記薄膜ＥＬ表示装置
   に設けた少くとも一本の参照電極と、読出しをする走査
   電極を複数個の組に分割し、該組の一の電極の出力を導
   出する回路と、該電極の他の全てを接地電位に導く回路
   と、上記各出力と上記参照電極より得られる出力との差
   の出力をそれぞれ導出する回路とからなることを特徴と
   するマトリックス型薄膜ＥＬ表示装置の駆動回路。