JPS6015078B2 - 薄膜ｅｌ表示装置の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二重絶縁型薄膜ＥＬ表示装置の駆動袋贋に関し
、特に中間調表示をするための駆動装置に係る。

本発明は中間認表示をするために、薄膜ＥＬ表示装置に
映像信号の大きさに従って薄膜ＥＬ表示装置の印加パル
ス電圧（振幅）の大きさが変化する、即ち振幅変調によ
って中間調表示するものである。

本発明は薄膜ＥＬ表示装置に予め充電した電荷を定電流
素子の定電流値又は動作時間を映像信号によって制御し
、しかして、上記予め充電した電荷量を映像信号の大き
さに応じた大きさに制御し中間調表示するものである。

次に本発明の駆動装置を説明する前に二重絶縁型薄膜Ｅ
Ｌ表示装置について説明する。第１図に示すようにガラ
ス基板１の上に１−０３よりなる帯状の透明電極２を平
行に設け、この上に例えばＹ２０３、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔｉ
０２、ＡＩ２０３等の誘電物質層３、Ｍｎ等の活性剤を
ドープしたＺｎＳよりなるＥＬ層４、上記と同じくＹ２
０３、Ｓｊ３Ｎ４、Ｔｉ０２、Ｎ２０３等の誘電物質層
３′を蒸着法、スパッタリング法のような薄膜技術を用
いて順次５００〜１００００Ａの膜厚に積層して３層構
造にし、その上に上記透明電極２と直交する方向にＡＩ
等よりなる帯状の背面電極５を平行に設ける。

この構成の二重絶縁型薄膜由Ｌ表示装置において、第１
の電極群２のうちの１つと第２の電極群５のうちの一つ
に適当な交流電圧を印加すると、両電極が交差して挟ま
れた微少面積部分のＥＬ層４が発光する。この微少面積
部分が文字、記号、模様を表示する場合の一絵素に相当
する。従ってこの一絵素を１個ずつ選択走査して、又は
選択された絵素全部を同時に駆動して文字、記号等を表
示する。この薄膜ＥＬ表示装置は高輝度発光し寿命が長
く安定である等の点で従来の分散型ＥＬ素子に比べて優
れた特性を持っている。上言己薄膜ＥＬ素子は電極間に
誘電物質層３，３′で侠持されたＥＬ層を介在させるも
のであるから等価回路的には容量性素子と見ることがで
き、この容量性を利用したマトリックス型薄膜ＥＬ表示
装置の駆動装置を本件発明者が発明し、本件出願人が特
顔昭５１−９２５７１号「薄膜ＥＬ表示装置の駆動装置
」（特開昭５３−１７０３ぴ号公報参照）を出願してい
る。

上記出願済の発明を以下に説明する。

第２図は駆動装置の回路図を示し、第３図はタイムチャ
ートを示す。

第２図において、１川ま前記の薄膜ＥＬ表示装置を示し
、この図では×方向の電極Ｘ，〜Ｘｍをデータ側電極と
し、Ｙ方向電極Ｙ，〜Ｙｎを走査側電極とし、電極のみ
を示している。

１１は共通線Ａに季の書込み電圧（享ＶＷ）を印加する
駆動回路である。

１２はデータ側のダイオードアレイを示し、これはデー
タ側駆動線の分離と後述する高耐圧トランジスタよりな
るスイッチング素子の逆バイアスを保護する作用をする
。

１３はデータ側のスイッチング素子回路でありＮチャン
ネルＭＯＳトランジスタよりなり、書込みの非選択給素
点に充電された電荷を放電させる回路を形成する。

１４は走査側のスイッチング素子回路で、Ｎチャンネル
ＭＯＳトランジスタよりなり、書込みの選択絵素点に書
込み電圧を印加する回路を形成する。

１５は走査側駆動線分離及びスイッチング素子の逆バイ
アス保護をする走査側のダイオードアレイである。

１６は１フィールド走査の終了時に、薄膜ＥＬ表示装置
全面にフィールドリフレッシュバルスを印加するため、
駆動線Ｂにフィールドリフレッシュパルスを供給する駆
動回路である。

次に上記駆動装置の書込み動作を説明する。

先ず第１段階として走査側のスイッチング素子回路１４
を構成する全てのＭＯＳトランジスタＳＳ，〜ＳＳｎの
ゲートにハイレベル信号を供給し、これをオン状態にす
る。このときデータ側のスイッチング素子回路１３の全
トランジスタＳＤ，〜ＳＤｍはオフ、状態にされている
。そして書込み駆動回路１１の入力端子Ｓ，に信号が供
給されスイッチングトランジスタＴ・，Ｔ２がオンにな
り共通線Ａに季の書込み電圧（裏ＶＷ）が印加される。
従って全てのデータライン（Ｘ，〜Ｘｍ）より、薄膜Ｅ
Ｌ表示装置を構成する全絵素点に電圧蔓ＶＷが充電され
る。次にデータ側スイッチング素子回路１３中の書込み
絵素（ｉ、ｉ）を含むデータ側選択ラインＸｉのトラン
ジスタＳＤｉをオフ状態に持続し、非選択ラインＸｋ±
ｉのトランジスタＳＤｋ羊ｉをオンに変化させる。この
ときも走査側スイッチング回路１４は全てのトランジス
タＳＳ，〜ｎをオンに保っている。従って書込み絵素（
ｉ、ｉ）を含むデータラインＸｉは上記充電電圧季ＶＷ
を保つが非選択のデータライン×ｋキｉに含まれる絵素
の電荷は放電されてしまう。以上２段階でデータ側選択
ラインＸｉへの予備充電が終了する。その後第３段階と
してデ−タ側スイッチング回路１３の全トランジスタＳ
Ｄ．〜ＳＤｍをオフ状態にする。

一方走査側スイッチング回路１４では書込み絵素（ｉ、
ｉ）を含む走査ラインＹｊのトランジスタＳＳｉのみを
オン状態に保ち、他のトランジスタＳＳＩキｉをオフに
する。この状態で共通線Ａに再び電圧享ＶＷを印加すべ
く、入力端子Ｓ・より信号を与えトランジスタＴ，，Ｔ
２をオンにする。この電圧が印加されると書込み絵素（
ｉ、ｉ）には先に電圧享ＶＷが充電されておりこの電圧
が第３段階で加えられた電圧芸ＶＷと車畳して引上げら
れることになるので、結局書込み絵素（ｉ、ｊ）には書
込み電圧Ｖｗが印加され発光する。ところで、データラ
インＸｉ、走査ラインＹｉ上の半選択絵素（ｉ、１）（
ｋ、ｊ）には第１及び第３段階で電圧享ＶＷが印加され
るがこの電圧は薄膜ＥＬ表示装置の閥電圧以下であり書
込み或いは消去動作をしない。以上の動作によって一走
査ラインの書込みが行われ、以後、順次、次の走査ライ
ンへの書込みが行われる。

この次の走査ラインの書込みの際には前に書込みをした
データラインは書込み電圧保持しているから、そのデー
タラインに充電電流は流れない。書込みがなかったデー
タランにのみ予備充電の電流が流れる。そして順次走査
が終りーフィールドの書込みが終了したとき、フィール
ドリフレツシュパルスが駆動回路１６、ダイオードアレ
イ１５を介して加えられる。

このとき走査側スイッチング回路１４の全トランジスタ
ＳＳ，〜ＳＳｎはオフ、データ側のスイッチング回路１
３の全トランジスタＳＤ，〜ＳＤｍはオンにされる。フ
ィールドリフレツシュパルスの電圧値は上記各走査ライ
ンごとより加えた書込み電圧Ｖｗと等しく、薄膜ＥＬ表
示装置には逆極性に加えている。従って薄膜ＥＬ表示装
置は書込み電圧Ｖｗとフィールドリフレッシュパルスと
で交流駆動されることになる。フィールドリフレッシュ
パルスが加えられるとき、書込み電圧が加えられた絵素
は分極しているため、この分極による電界とフィールド
リフレッシュパルスとが車畳して書込み絵素のみを発光
させる。またこのフィールドリフレツシュパルスのため
分極の偏りをなくし、次のフィールドで書込み電圧Ｖｗ
が加えられたときに書込み絵素の発光を可能にしている
。上述の駆動装置は薄膜ＥＬ表示装置の各給素点に書込
み電圧を印加するか、否かだけであり、各絵表点の発光
の有無だけを制御する。

従ってこの駆動装置は２値情報による表示、即ちキャラ
クタディスプレィの駆動装置として適するものである。
ところで薄膜ＥＬ表示装置は閥電圧以上の電圧において
、印加電圧に対して発光輝度は一義的に変化する。

この変化の様子を第４図に示す。第４図に於いて、機軸
は閥電圧Ｖｔｈ以上の印加電圧値を示し、縦軸は発光輝
度を示し、発光輝度の単位はフーー・トランバートであ
る。このように薄膜ＥＬ表示装置はその印加電圧に応じ
て発光輝度を変化する。本発明は原理的には前記先顔発
明の動作において第２段階のとき放電する量を映像信号
によって変調し、発光輝度を映像信号に応じて変化させ
、中間認表示するものである。

本発明は放電回路中に定電流素子を挿入し、この素子の
定電流値を映像信号によって制御し、又は素子の動作時
間を映像信号によって制御し、予備充電量を制御するも
のである。

第５図は本発明による一実施例の薄膜ＥＬ表示装置の駆
動装置の回路図を示す。

第５図と第２図に付した付号は同一付号は同一構成部分
である。

なお第５図において、１３はデータ側のスイッチング素
子回路であり、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタより
なり、書込みの非選択絵素点に充電された電荷を放電さ
せる回路を形成する。

そしてこのトラソジス外ま入力電圧に対して出力電流が
第６図に示すように一定の関係を有する定電流型駆動素
子として動作する。第６図の横軸はソースドレィン間電
圧Ｖｄｓで、縦軸はドレィン電流ｌｄであり、ゲート電
圧Ｖｇをパラメータとして図の曲線の通り変化する。１
７はＹ方向電極の奇数番目のラインにカソード側が接続
されたアノード共通のダイオードアレイである。

１８はＹ方向電極の偶数番目のラインにカソード側が接
続されたアノード共通のダイオードアレイである。

上記ダイオードアレイ１７，１８は走査側駆動線の分離
とスイッチング素子の逆バイアスを保護するものである
。

１９はダイオードアレイ１７の共通線Ｂを発光閥値電圧
Ｖｔｈ迄引上げるため電源電圧としてＶｔｈを持ち、書
込み駆動を行う駆動回路である。

２０は同じく共通線Ｃを発光閥値電圧Ｖｔｈ迄引上げる
ため電源電圧としてＶｔｈを持ち書込み駆動を行う駆動
回路である。

次にこの回路の動作を第７図のタイムチャートとともに
説明する。

ｏ第１段階Ｔ，：予備充電 回路１４の全ての走査側スイッチング素子ＳＳ，〜ＳＳ
ｎのゲートにハィレベル信号を供給し、全てをＯＮ状態
にする。

このときデータ側のスイッチング素子回路１３の全トラ
ンジスタＳＤ，〜ＳＤｍはＯＦＦ状態にされている。そ
して駆動回路１ １の入力端子Ｓ，に信号が供給されト
ランジスタＴ，，Ｌがオンになり回路１２の共通線Ａに
電圧Ｖｐを印加する。従って全てのデータラインＸ，〜
Ｘｍより薄膜ＥＬ表示装置の全絵素に電圧Ｖｐが充電さ
れる。ここで電圧Ｖｐは薄膜ＥＬ素子の発光電圧Ｖｗと
閥電圧Ｖｔｈとの間に、Ｖｐ＝Ｖｗ−Ｖｔｈの関係があ
る。ｏ第２段階Ｌ：放電変調期間 走査側スイッチング回路１ ４のトランジスタＳＳ，〜
ＳＳｎの全てをＯＦＦにし、変調側駆動回路１３の非発
光絵素に接続されたトランジスタを選択してトランジス
タＳＤ，〜ＳＤｍを入力電圧と出力電流に一定の関係を
有するよう定電流駆動させて、上記第１段階にて充電さ
れた電荷を定電流放電する。

回路１３のトランジスタＳＤｉの出力に流れる放電電流
をｉｄとしたとき、ｉｄ＝−Ｃ群 肌【１｝ 但し、Ｃは変調側駆動ラインＸ，〜Ｘｍから見た各ライ
ンの容量の合計、即ち、マトリックスパネルの１絵素容
量をＣｅとして全ての絵素容量は同ぷじであり総絵素数
がｎのときＣ＝ｎＣｅである。

の関係があり、またトランジスタＳＤ，〜ＳＤｍ‘ま定
電流型駆動素子であるから、単位時間当りの放電電圧Ｖ
は、ｖ＝ノ客−きｔ＝ｖｐ−き７ ．．・．．柳但し
、ィは放電時間となる。

今、例えば変調側駆動回路１３の素子として入力ゲート
電圧Ｖｇとドレィン電流ｉｄが次式の比例関係を有する
ＮチャンネルＭＯＳトランジスタを使用する。

ｉＤ＝ｇｍＶｇ ・・
・・・・｛３’但しｇｍ‘まトランジスタのゲートード
レイン間の相互コンダクタンスであり、この式では比例
定数とする。

変調側駆動回路１３に接続された駆動線Ｘｉを駆動する
定電流型駆動素子ＳＤｊの入力ゲート電圧Ｖｇ（ｉ）と
し、その相互コンダクタンスを母ｍ（ｉ）とした場合、
電圧ｙｇ（ｉ）を期間７の間、トランジスタＳＤｊのゲ
ートに印加した後の駆動線Ｘｉの電圧Ｖ（ｉ）は、上記
■「（３｝式よりＶ（ｉ）＝ｖｐ−舎７：Ｖｐ−晋７＝
Ｖｐ−宅平‐ｖｇ（ｉ）？ …・”■但
し、ｉＤはドレィン電流で、放電電流ｉＤと同じである
。

となる。

回路１３を構成する素子ＳＤ，〜ＳＤｍの相互コンダク
タンスｇｍが充分にバラツキの少ない素子であるとする
と、即ちｇｍ（ｉ）三ｇｍ（ｋ主ｉ）＝柳が成立し、従
って鞍ま定数Ｋとみなすことが出釆、｛４｝式は次式‘
５ーのようになる。

Ｖ（ｉ）＝Ｖｐ−Ｋ・Ｖｇ（ｉ）・丁 ．・．．・．
【６１この‘５｝式より電圧Ｖ（ｉ）を決定するパラメ
ータには、駆動素子ＳＤｉの入力ゲート電圧Ｖｇ（ｉ）
と入力ゲート電圧印加時間７の二つあることが分る。従
って、薄膜ＥＬ素子を振幅変調して中間調表示するため
の手段には、定電流型駆動素子の入力に一定期間映像信
号に対応する振幅を持つ信号を加える方法と、定電流型
駆動素子の入力に映像信号に対応するパルス幅をもち一
定電圧の信号を加える方法がある。

前者を振幅変調入力信号による振幅変調駆動方式、後者
をパルス幅変調入力信号による振幅変調駆動方式という
。振幅変調入力信号による振幅変調駆動方式は、トラン
ジスタＳＤｉのゲートに映像信号に応じて電圧が変化す
る信号を加えれば、この方式を実施できる。

またパルス幅変調入力信号による振幅変調駆動方式は、
トランジスタＳＤｉの入力に映像信号に応じてパルス幅
が変化する信号を加えればこの方式を実施できる。

この第２段階で書込み絵素に映像信号の大きさに応じた
電圧が予備充電される。

ｏ第３段階丸：書込み駆動 次に走査側スイッチング回路１４の全トランジスタＳＳ
，〜ＳＳｎ及びデータ側スイッチング回路１３の全トラ
ンジスタＳＤ，〜ＳＤｍをＯＦＦ状態にする。

この状態のとき、変調側駆動電極〆，〜Ｘｍ‘ま第２段
階における変調側素子ＳＤ，〜ＳＤｍの入力に応じた電
圧Ｖ（ｉ）、ｉ＝１、２、・・・・・・、ｍにてホール
ドされている。

ここで選択された走査電極Ｙｊを駆動する駆動素子、即
ちトランジスタＳＳｊをＯＮにして、他の全ての走査側
駆動素子艮０ち、トランジスタＳＳｋ羊ｊはＯＦＦ状態
に保つ。

このとき走査電極Ｙｉが奇数番目の走査電極であるとす
ると、偶数番目の走査電極に接続されたダイオードアレ
イ回路１８の共通線Ｃを書込み駆動回路２川こよって発
光闇値電圧Ｖｔｈまで引上げる。この書込み駆動によっ
て選択走査電極Ｙｉを除く全ての走査側電極Ｙｋ≠ｊは
発光闇値電圧Ｖｔｈ迄引上げられるため変調側電極Ｘ，
〜Ｘｍの電圧Ｖｗ（ｉ）、ｉ＝１、２、・・・・・・ｍ
はＶＷ（ｉ）ニＶ（ｉ）十Ｖ仇 ・・・・・・
側となる。選択された走査電極をｊのトランジスタはＯ
Ｎ状態にあるため、選択走査電極Ｙｉ上の絵素Ｂ（ｉ、
ｉ）には｛６｝式の電圧が印加され書込み電圧Ｖｗ（ｉ
）に対応した発光が行われる。

一方、選択されていない走査電極Ｙｋキｊの絵素Ｅ（ｉ
、ｋ主ｉ）に印加される電圧はＶ（ｉ）である。

選択走査電極Ｙｉ上の選択絵素を発光せしめ、非選択走
査電極Ｙｋ羊上の非選択絵素を発光させないようにする
ためには上記各電圧はＶ（ｉ）主Ｖｐ主Ｖｔｈ羊Ｖｗ（
ｉ） ・・・・・・のの関係になるように共通線駆動
回路１１，１６，１９，２０の各電圧を設定しておく。

以上の３段階により選択走査電極Ｙｉ上の絵素を中間調
書込み駆動することができる。

次に奇数番目の走査電極の書込みが終った後、順次騒動
のため偶数番目の走査電極の書込みをするには、第１段
階Ｔ，：予備充電、第２段階Ｔ２：放電変調期間の各駆
動を既述の通り行う。

第３段階Ｌ：書込み駆動のとき、走査電極Ｙｊ＋，を選
択し、偶数番目の走査電極を書込むために、奇数番目の
走査電極に接続されたダイオードアレイ回路１７の共通
線Ｂを書込み駆動回路１９によって発光闇値電圧Ｖｔｈ
まで引上げる。以上第１段階、第２段階、第３段階の駆
動を繰返して奇数番目の走査電極と偶数番目の走査電極
を順次書込み駆動する。

そして順次走査が終りーフィールドの中間調書込みが終
了したとき、フィールドリフレツシュパルスが駆動回路
１６、ダイオードアレイ回路１７，１８を介して加えら
れる。

このとき走査側スイッチング回路１４の全トランジスタ
ＳＳ′，〜ＳＳｎはオフ、デ−タ側スイッチング回路１
３の全トランジスタＳＤ，〜ＳＤｍはオンにされる。フ
ィールドリフレツシュパルスの電圧側は上記各走査電極
ごとより加えられた最高輝度の書込み電圧と等しく、薄
膜ＥＬ表示装置にとって逆極性になるよう加える。従っ
て薄膜ＥＬ表示装置は書込み電圧とフィールドリフレッ
シュパルスとで交番駆動されることになる。フイールド
リフレツシユパルスが加えられるとき、書込み電圧が加
えられた絵素は分題しているため、この分極による電界
とフィールドリフレッシュパルスとが重畳して書込み絵
素のみを発光させる。書込み絵素の分極量は発光輝度の
大きさに比例しているので、フィールドリフレッシュパ
ルスが印加されたときも上記分極の量に応じた発光、即
ち中間議表示をする。またフィールドリフレツシュパル
スは分極偏りをなくし次のフィールドで書込み電圧が加
えられたときに書込み絵素の発光を可能にしている。本
発明の一実施例において、各電圧及びパルス定数は次の
ように決められた。

Ｖｔｈ＝１４０（ボルト） 一Ｖｒ＝−２１０（ボルト） 印力ｏパルス幅：４０（〃ｓｅｃ） ーフィールド期間：１６．７（肌ｓｅｃ）なお、上記実
施例において、書込み駆動回路１９，２０は発光閥値電
圧Ｖ仇を供給するが、この回路は発光閥値電圧以下の電
圧を供給すればよく、そしてこの発光関値電圧より低下
した電圧分だけを駆動回路１１の電圧を上昇させる必要
がある。

但し駆動回路１１の供給電圧が発光闇値電圧を越えては
ならない。また薄膜ＥＬ表示装置が印加電圧と発光輝度
にヒステリシス特性を持つ場合には、上記実施例と同機
にして書込みをすることができる。

また駆動回路１９，２０からの供給電圧を維持電圧に変
化させるか又は維持電圧を持つ駆動回路を用意すれば維
持駆動することができる。このとき維持駆動を交番駆動
するためにはデータ側走査電極の側に逆極性の維持電圧
を供給する回路を用意すればよい。更に消去駆動は駆動
回路１９，２０からの供給電圧を消去電圧に変化させる
か「又は消去電圧を持つ駆動回路を用意すればよい。本
発明の駆動装置は以上詳述したように、第１段階と第２
段階によって映像信号の大きさに応じた電圧を書込み絵
素に予備充電し、次の第３段階において、固定の加算電
圧（発光閥値電圧）まで引上げを行うものであるから希
望通りの中間調表示をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は薄膜ＥＬ表示装置の一部切欠き斜視図、第２図
は先願発明に係る薄膜ＥＬ表示装置の駆動装置回路図、
第３図は先顔発明装置のタイムチャート、第４図は薄膜
ＥＬ表示装置の印加電圧対発光輝度特性図、第５図は本
発明に係る一実施例の薄膜ＥＬ表示装置の駆動装置の回
路図、第６図は本発明に用いられるトランジスタの静特
性図、第７図は本発明の装置のタイムチャートを示す。 １０：薄膜ＥＬ表示装置、１１：駆動回路、１３：デー
タ側スイッチング回路、１４：走査側スイッチング回路
、１９：書込み駆動回路。第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＥＬ層の両面に誘電体層を設け、該誘電体層の両表
   面に互いに直交する方向にマトリツクス状に電極を形成
   した薄膜ＥＬ表示装置の駆動装置において、 上記電極
   の一方を走査側電極とし、他方をデータ側電極として、
   走査側電極とデータ側電極間に所定の予備充電電圧を
   印加し、各絵素部分の予備充電を行う手段と、 各絵素
   部分の発光輝度を定める映像信号に基づいて、各絵素部
   分の放電・非放電を制御すると共に、放電絵素部分の放
   電電荷量を可変制御する予備充電電圧変調手段と、 選
   択走査側電極上の絵素部分にのみ、上記変調後の予備充
   電電圧に重畳させて所定の書込み電圧を印加する手段と
   から成ることを特徴とする、薄膜ＥＬ表示装置の駆動装
   置。 特許請求の範囲第１項に記載した薄膜ＥＬ表示装置の
   駆動装置において、 上記予備充電電圧変調手段は、定
   電流素子よりなり、該素子の入力に、映像信号の大きさ
   に応じた大きさを持つ信号を印加して定電流値を変化さ
   せ、或いは映像信号の大きさに応じたパルス幅をもつ信
   号を印加して定電流放電時間を変化させることを特徴と
   する、薄膜ＥＬ表示装置の駆動装置。