JPS62295094A - エレクトロルミネツセンス表示パネルの駆動方法およびその装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はエレクトロルミネッセンスを用いた画像表示に
おいて、ぞの各画素の変調を容易にかつ高信頼度になし
得る駆動方法とその装置に関ザるものである。

（従来の技術） 薄膜形のエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと称す
。）表示パネルの代表的な構造を第２図に示す。図中、
１はＥＬ発光層、２．３は絶縁層、４は透明電極、５は
背面電極、６はガラス基板、７は交流電源である。この
ような薄膜形ＥＬ表示パネルの駆動方法としては、単純
マトリックス駆動法と、アクティブマトリックス駆動法
とが、従来より知られている。

単純マトリックス駆動法とは、第３図に示すように電極
４および５をそれぞれ複数の線状となし、これらを互い
に直交させて配列し、各電極４および５のＷｆｆｉ列に
、シフトレジスタおよびラッチからなる制御回路８，９
をそれぞれ接続し、該制御回路８，９を通して電極の交
点のＥＬ発光層に順次電圧をかけ、該交点の画素を発光
させるようになしたものである。

一方、アクティブマトリックス駆動法とは、第４図に示
すように線状の電極４および５ａ、５ｂの交点の位置に
、それぞれ簿膜トランジスタ１０（以下、ＴＰＴと称す
。）およびコンデンサ１１を設けて、電極４に接続され
た該ＴＦＴ１０のゲートに走査パルスを印加してオンに
し、電極５ａに接続されたＴＰＴＩＯのドレーンに信号
パルスを印加することによって、交点のＥＬ発光層１２
に順次電圧をかけ、該交点の画素を発光させるようにな
したものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら前者の方法では、画素数をある程度以上大
きくすることができない。なぜなら、画面のちらつきを
無くすため、１フレームの走査周波数は約６０Ｈｚ以上
必要であるが、画素数が増えると１ラインの選択時間が
短くなり、必要な選択時間を確保できなくなるからであ
る。また、同時に選択時間が短くなると輝度も低下する
ため、表示画面が暗くなり、実用上の問題が多くなる。

これに対して後者の方法では、ＴＦＴｌｏのスイッチン
グによって交点のＥＬ発光層１２にかける電圧を急峻に
制御でき、また、ＴＦＴｌｏに接続して設けられたコン
デンサ１１に電荷をためて、ＥＬ発光層１２に電圧をか
ける時間を長くできるため、輝度の低下を防ぐことがで
き、画素数の増加にも対応することができる。しかしな
がら、一般に、ＥＬ表示パネルは１００（Ｖ）程度以上
の高い電圧を必要とするため、このような耐高電圧特性
を有し、かつ充分な電流を流せるＴＦＴを開発すること
は技術的にかなり難しく、また、多数のＴＰＴに高電圧
がかかるため、製造上の歩留まりの点および部品の信頼
性の点からも問題が多く、さらに、該’ｒ　Ｆ　Ｔやコ
ンデンサを備えたパネルは製造工程が複雑であり、コス
ト的に高くなる等の問題点があった。

本発明は、大容量表示においでも各画素の変調が容易で
かつ高輝度であると共に、信頼性に優れｔｃ　Ｅ　Ｌ表
示パネルの駆動方法およびその装置を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では前記問題点を解決するため、複数の画素を構
成するＥＬ発光層に印加する電圧を制御して画像表示を
行なうＥＬ表示パネルの駆動方法において、前記ＥＬ発
光層の一の面に光電変換層を設け、該光電変換層に照射
する光量を各画素毎に制御するようになし、また、一の
面に光電変換層を設けたＥＬ発光層を右するＥＬ表示パ
ネルと、複数の各画素の通過光量を制御して表示画像を
形成する光制御パネルと、バックライトと、ＥＬ表示パ
ネルを駆動する交流電源と、画像信号に応じて光制御パ
ネルを駆ＥａＪする制ワ１１装置とを’ｉ１′ｉえ、上
方よりＥｌ−表示パネル、光制御２１１パネル、バック
ライトを人記の順に車ね合せてＥＬ表示装装置構成した
。

（作　用） 本発明方法によれば、光電変換層に照射される光量が各
画素に対応して変化づることにより、各画素に対応する
ＥＬ発光層に対ザる光電変換層のパラメータ、例えば抵
抗値が変化し、これによつで、前記ＥＬ発光層への印加
電圧か各画素毎に制御され、画像表示の１１１１１ｔＩ
ｌがなされ、また、本発明装置によれば、バックライト
から照射された光が、各画素毎に通過光量を制御するこ
とによって画像を形成した光制御パネルを通過すること
により、画像に応じて各画素毎に光最制御された光とな
り、これがＥＬ表示パネルのＥＬ発光層に照射され、そ
のパラメータを変化させ、これによって前記Ｅ１発光層
への印加電圧が画像に応じた値に制御され、画像表示が
なされる。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示すもので、図中、２
０はＥＬ表示パネル、３０は液晶セル、４０はバックラ
イト、５０は交流電源、６０は制御装置である。

ＥＬ表示パネル２０は、ガラス基板２１の一の面に、透
明電極２２．絶縁層２３．ＥＬ発光層２４、絶１ｍ１Ｈ
２５，光伝導膜２６．透明ｆｆ１ｗＡ２７を順次形成し
てなるもので、透明電極２２．２７には該ＥＬ表示パネ
ル２０を駆動する交流電源５０が接続されている。光伝
導膜２６は、受光した光の強さに応じて抵抗値が変化す
るもので、液晶セル３０からの光が当たらない状態では
抵抗値が高く、この時は所定の発光電圧がＥＬ発光層２
４にかからず、液晶セル３０からの光が当たった状態で
は抵抗値が低くなり、この時は所定の発光電圧がＥＬ発
光層２４にかかる如くなっている。

液晶セル３０は光制御パネルを構成するもので、ガラス
基板３１．３２の一の面に多数の線状の電極３３．３４
　（但し、図面上では一体的に示す。）を設け、他の面
に偏光膜３５．３６を設け、これらを電極３３と３４と
が互いに直交する如く対向させ、その間に液晶３７を１
・１人してなり、前記電極３３および３４には、外部よ
り供給される両軸信号に応じて、該液晶セル３０を駆動
する制御装置６０が接続されている。

バックライト４０は、前記Ｅ１表示パネル２０および液
晶セル３ｏと同様な面積を有し、該面内においてほぼ一
様な光を発する光源である。

而して、前記ＥＬ表示パネル２０．液晶セル３０および
バックライト４０を上方より表記の順に重ね合せ、即ち
、ＥＬ表示パネル２０のガラス基板２１の他の面側を最
上面とし、透明電極２７の下部に液晶セル３０を重ね合
せ、さらに該液晶セル３０の下部にバックライト４０を
重ね合せて、前記ガラス基板２１の池の面側より表示を
行なう如くなしている。

なお、第１図において、透明電極２７と偏光膜３５との
間、および偏光膜３６とバックライト４０との間が離れ
て図示されているが、実際には密着していて良い。

次に動作について詳細に説明する。

バックライト４０から出た一様な光は、液晶セル３０の
偏光膜３６によって直線偏光となり、液晶３７を通った
復、偏光膜３５を経て出射する。

この時、制御装置６０より透明電極３３．３４に印加さ
れる制御信号に応じて、各画素に対応する液晶３７に電
圧が印加され、光の偏光方向が変わるため、偏光膜３５
を出る光は各画素毎に変調を受け、画像に応じた出射パ
ターンを形成する。

前記パターン化された光は光伝導膜２６に入射するが、
この時、光の入射した場所においては光伝導膜２６の抵
抗が低下し、ＥＬ発光層２４に必要な電圧が印加されて
発光し、ガラス基板２１を通して表示光として認識され
る。

一方、光伝導膜２６において、パターン化された光が入
射しない場所では光伝導膜２６の抵抗が高い状態にある
ので、ＥＬ発光層２４には必要な電圧が印加されず、発
光しない。

このように液晶３７を主とした液晶セル３０、バックラ
イト４０および制御装置６０が画素制御部を構成し、こ
れにより画像光が形成され、該画像光が発光部を構成す
るＥＬ表示パネル２０の光伝導膜２６に各画素の制御信
号として入射し、ＥＬ発光層２４のオン・オフを行ない
、表示光を制御することになる。従って、比較的高電圧
を要するＥＬ表示パネル２０と、画像信号に応じて比較
的低電圧で画素の変調を行なう液晶セル２０およびバッ
クライト４０とが電気的に分離され、その結合は光によ
ってなされることになり、従来の単純マトリックス駆動
法、あるいはアクティブマトリックス駆動法のように、
ＥＬ発光層２４に印加する高い電圧を制御する必要が全
くない。

ここで、ＥＬ表示パネル２０の１画素あたりの光入出力
特性は、第５図に示すように急峻な立上がりとヒステリ
シス特性を示す。これは、液晶セル３０およびバックラ
イト４０による画像光の強度が所定レベルに達すると、
対応する画素のＥＬ発光層２４に発光に必要な交流電圧
がかがることになり、この時、該ＥＬ発光層２４は通常
のＥＬ発光時の立上がり特性で発光し、高輝度の表示光
となり、またその後、液晶セル３０からの画像光が所定
レベル以下になった場合は、ＥＬ発光層２４から光伝導
膜２６にフィードバックされる表示光によって、光伝導
膜２６の抵抗値が、なお低い状態に維持され、発光しつ
づけるためであり、従来の単純マトリックス駆動法の場
合のような輝度の低下を生じない。

また、特にヒステリシス特性が無い方が良い場合には、
絶縁層２５と光伝導膜２６との間に導電性の遮光層を設
ければ良い。

なお、液晶セル３０の電圧印加の方法としては、上下に
直交する線状の電極を配置する単純７１−リックス駆動
法、又は薄膜トランジスタを搭載し、そのスイッチング
により制御するアクティブマトリックス駆動法のいずれ
を用いてもよい。

また、ＥＬ表示パネル２０の透明型ｆ！ｉ２２゜２７は
平面状の電極でも良いが、各画素の独立を保つため、片
側を線状の電極としても良く、また、両側を線状の電極
として、これらを直交する如く配置しても良い。なお、
この場合でも各電極には交流電源５０より同一の電圧を
与えるのみで良い。

第６図は本発明の第２の実施例を示すもので、ここでは
表示色を２色となした例を示す。即ち、図中、２４ａ、
２４ｂは発光色の異なるＥＬ発光層であり、それぞれ複
数の線状に形成され、交互に配置されている。このよう
な構成によれば、液晶セルおよびバックライト（図示せ
ず）からの画像光に応じて、前記ＥＬ発光層２４ａ、２
４ｂが発光し、２色の画像表示がなされる。なお、その
他の構成および作用は第１の実施例と同様である。

なお、第６図において、絶縁層２３．２５、光伝導膜２
６おにび透明型４ｆ！２７は、各ＥＬ発光層２４ａ、２
４ｂ毎に独立しているが、これらは第１図と同様に一体
的なものであっても良い。

また、前記実施例においで、発光色の異なる３種類、あ
るいはそれ以上の種類のＥＬ発光層を用いることもＣき
、発光色を適当に選択することにより、カラー画像表示
を行なわせることもできる。

以下、実際に試作した具体的な例について詳細にｊホベ
る。

［具体例１］ 金体の構造は第１の実施例と同様となした。

ＥＬ表示パネル２０において、ＥＬ発光層２４としては
、Ｍ　ｎを発光中心としてドープしたＺ　ｎ　３（黄橙
色、ピーク波長５８５ｎｍ）を、電子ビーム然るン去に
より０．７μｍの厚さに製膜しＩこ。絶縁ｆｆ１２３．
２５には厚さ０．３μｍのＴａ２０５を用いた。光伝導
膜２６は水素ドープしたアモルファスシリコン膜をプラ
ズマＣＶＤ法により、約０．７μｍの厚さで絶縁層２３
上に形成した。これらのＥＬ発光層２４、絶縁層２３．
２５、光伝導膜２６を挾む透明電極２２．２７は、幅０
．６順、１本／ｒｒａの線密度で上下の電極同士が直交
するように形成し、表示部分の寸法は４０ｍｍ×５０ｍ
となした。

また、液晶セル３０の液晶３７にはツイストネマチック
液晶を用い、４Ｃ）ＭＸ５０ｍｓ＋の面積に１本／　ｍ
ｔｓの線密度の電極を設けて単純マトリックス駆動法に
より、液晶駆動を行なうようになした。

バックライト４０としては、蛍光燈からの光を拡散板で
均一化するようになしたものを用いた。なお、ＥＬ表示
パネル２０と液晶セル３０とは各々の電極パターンが一
致するように、それぞれ位置合せをして配置した。前記
ＥＬ表示パネル２０には、周波数１ｋＨｚで１２０Ｖの
交流電圧を印加し、また、液晶セル３０は最大書込み電
圧５■のパルスで駆動するようになした。

このような条件において、表示駆動を行なったところ、
黄橙色の動画表示が充分なＴＸ度でなされることが確認
できた。また、表示も鮮明であり、クロストーク等によ
る画素のにじみ等も見られなかった。

［具体例２］ 全体の構造は第１の実施例と同様となした。

また、具体例１と同様に、ＥＬ表示パネル２０において
、ＥＬ発光層２４としてはＭｎをドープしたＺｎＳ、絶
縁１２３．２５にはＴａ２ｏ５を用い、光伝導膜２６に
は水素ドープしたアモルファスシリコン膜を用いた。こ
れらのＥＬ発光層２４、絶縁層２３，２５、光伝導１１
０２６を挾む透明電極２２．２７は、幅０．２＃１ｍ、
４本／ｍの線密度で上下の電極同士が直交するように形
成し、表示部分の寸法は４０１１ＩＩ１１×５０１ＩＩ
Ｉｌとなした。

液晶セル３０の液晶３７にはツイストネマチック液晶を
用い、４０ｍＸ５０ｔｔｔｍの面積に１６０×２００画
素でアクティブマトリックス駆動法により、液晶駆動を
行なうようになした。このための薄膜トランジスタは、
ポリシリコン、シリコン窒化膜により、ガラスＩＩｆｉ
３１，３２上の各画素毎に配訝し形成した。

前記ＥＬ表示パネル２０と液晶セル３０とはそれぞれの
各画素が寸法的に一致するように位置合せした。また、
バックライト４０には液晶セル３０に入射する光が平行
光となるようにレンズ等の光学系を設けた。また、ＥＬ
表示パネル２０には、周波数２ｋＨ２で１２０Ｖの交流
電圧を印加し、液晶セル３０はゲート信号電圧２０Ｖ、
ビデオ信号電圧１１■で駆動するようになした。

このような条件において、表示駆動を行なったところ、
充分な輝度およびコントラストを有する動画表示が確認
された。また、どのような方向から見ても良好な表示画
面が得られた。

［具体例３〕 全体の構造は第２の実施例と同様となした。

ＥＬ表示パネル２０において、ＥＬ発光層２４ａおよび
２４ｂとしては、ＳｍＦ３をドープしたＺｎ５（赤色）
およびＴｂＦ３をドープしたＺｎ５（緑色）を、リフト
オフ法により交互に′重子ビーム蒸着して形成した。絶
縁膜２３．２５にはいずれも厚さ０．３μｍのＴａ２０
５を用いた。光伝導膜２６は水素ドープしたアモルファ
スシリコンをプラズマＣＶＤ法により、厚さ０．７μｍ
に形成した。これらのＥＬ発光層２４、絶縁層２３゜２
５、光伝導膜２６を重ねた列は、幅０．６Ｍ、１本／！
ｎＩｎの線密度で形成され、表示部分の寸法は４０ｒｔ
ｖｎ×５０ｍｍとなした。

また、液晶セル３０およびバックライト４０の構成は具
体例１と同様となし、Ｅ１表示パネル２０と液晶セル３
０とは各々の電極パターンが一致するように、それぞれ
位置合せをして配置した。

また、前記ＥＬ表示パネル２０には、周波数１ｋＨｚで
１２０ｖの交流電圧を印加し、液晶セル３０は最大書込
み電圧５ｖのパルス゛Ｃ駆動するようになした。

このような条件において、表示駆動を行なったところ、
赤色および緑色のいずれの画素も充分な輝度で発光し、
鮮明な動画表示が確認された。

前記具体例によれば、ＥＬ表示パネルは画素駆動系を必
要としないため、極めて簡単な構造となっており、製造
も容易であり、また、光制御パネルとして液晶セルを用
いているため、低電圧で動作が可能となり、技術的に製
造が容易となる。

また、画素数が多くなっても輝度の低下がなく、かつ通
常の液晶表示のＪ、うな視覚依存性もないため、良好な
表示が得られる。

また、前記具体例において、長時間の表示を行なっても
短絡等による画素の欠陥は認められなかった。これは、
高電圧が印加されるスイッチング部が無いことによるも
のと思われ、信頼性の向上についても効果が確認された
。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、高電肚を要するＥ
Ｌ表示パネルと、画素の変調を低電圧で行なう光Ｊ１す
御パネルとを電気的に分離し、その結合を光によって行
なっているため、ＥＬ表示パネルの構造は簡単で製造も
容易であり、かつ信頼性も高い。従って、画素数の多い
大容量表示においても画素制御が容易で、かつ高輝度の
良好な表示が得られる。また、本発明は、大音量のフラ
ットパネルディスプレイの分野に応用でき、従来の駆動
法によるＥＬディスプレイや液晶ディスプレイに比べて
、良好な表示品質を得ることができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を承り構成図、第２図は
従来の薄膜形ＥＬ表示パネルの構成図、第３図は従来の
単純マトリックス駆動法の説明図、第４図は従来のアク
ティブマトリックス駆動法の説明図、第５図は本発明に
おけるＥＬ表示パネルの光入出力特性を示す図、第６図
は本発明の第２の実施例を示ず構成図である。 ２０・・・ＥＬ表示パネル、２４・・・ＥＬ発光層、２
６・・・光伝導膜、３０・・・液晶セル、４０・・・バ
ックライト、５０・・・交流電源、６０・・・制御装置
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の画素を構成するエレクトロルミネッセンス
   （ＥＬ）発光層に印加する電圧を制御して画像表示を行
   なうエレクトロルミネッセンス表示パネルの駆動方法に
   おいて、 前記ＥＬ発光層の一の面に光電変換層を設け、該光電変
   換層に照射する光量を各画素毎に制御するようになした ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示パネル
   の駆動方法。
2. （２）一の面に光電変換層を設けたエレクトロルミネッ
   センス（ＥＬ）発光層を有するＥＬ表示パネルと、 複数の各画素の通過光量を制御して表示画像を形成する
   光制御パネルと、 バックライトと、 ＥＬ表示パネルを駆動する交流電源と、 画像信号に応じて光制御パネルを駆動する制御装置とを
   備え、 上方よりＥＬ表示パネル、光制御パネル、バックライト
   を表記の順に重ね合せた ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
3. （３）光制御パネルとして液晶セルを用いたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のエレクトロルミネッ
   センス表示装置。
4. （４）光電変換層として光伝導膜を用いたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項又は第３項記載のエレクトロ
   ルミネッセンス表示装置。
5. （５）ＥＬ発光層を、各画素の位置に対応して配置され
   た発光波長の異なる２種類以上のＥＬ発光層で構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第４項いず
   れか１項記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。