JPS623432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は薄膜EL素子の駆動回路に関し、特に
半選択絵素の誤動作（誤書込み、誤消去）を防止
する回路を提供するものである。また本発明は回
路素子を増すことなく構成できる回路を提供する
ものである。 薄膜ELマトリツクス素子の構成及び特性は本
件出願人が出願した多くの特許願に説明したが、
もう一度簡単に説明する。 薄膜EL表示装置はガラス基板の上にIn₂O₃又は
SnO₂の透明電極を縞状に配置し、この上に例え
ばY₂O₃、SI₃N₄、TiO₂、Al₂O₃等の誘電物質を、
更にこの上に例えばMnをドープしたZnS（黄橙
発光）等の蛍光層を、その上に更にY₂O₃、
Si₃N₄、TiO₂、Al₂O₃等の誘電物質を蒸着法、ス
パッタ法等の薄膜技術により500〜10000Åの厚さ
に被着して２重絶縁型３層構造にして、その上に
上記透明電極と直交する方向にAlよりなる縞状
電極を配置しマトリツ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。これが画面の一絵素に相当する。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。 本発明は上記した３層構造薄膜ELマトリツク
ス素子の駆動回路に関し、本発明の一実施例の回
路を第１図に示して、以下これを説明する。 １０は前記薄膜EL素子であり、ここでは透明
電極１１よりなるデータ側（Ｘ）電極X₁〜Xm
と、アルミニウム電極１２よりなる順次走査
（Ｙ）電極Y₁〜Ynのみを示す。 ２０は薄膜EL素子１０に走査電極側より書込
み電圧Va及び予備充電電圧Vpを供給する電源回
路である。上記書込み電圧とラインＡ間には書込
みスイツチS₁が挿入され、予備充電電圧Vpはダ
イオードを介してラインＡに接続される。 ３０は走査側選択スイツチ回路で、各走査電極
Y₁〜YnとラインＡ間にスイツチSy₁〜Synが接続
され、走査電極を順次選択する。 ４０は全走査電極とアース間にそれぞれ接続さ
れたダイオード回路を示す。ダイオードの共通ラ
インＢはスイツチS₂を介してアースされる。 ５０はデータ側選択スイツチ回路で、各データ
側選択スイツチ回路で、各データ電極X₁〜Xmが
接続され、表示情報に従い適宜選択的にオンされ
る。 ６０は全データ電極とリフレツシユ電圧Vrの
間にそれぞれ接続されたダイオード回路を示す。
ダイオードの共通ラインＣはスイツチS₃を介して
リフレツシユ電圧Vrに接続される。 次に上記実施例回路の動作を説明する。 先ず、全データスイツチSx₁〜Sxm及び書込み
を行う選択された走査電極YjのスイツチSyjをオ
ンにする。即ち、このタイミング期間t₁では選択
された走査電極上の全絵素に予備充電電圧Vpを
充電する。 次のタイミングt₂では、書込み絵素Ｍ（ｉ，
ｊ）を含むデータ電極Xiに接続されたデータス
イツチSxi及び走査電極Yjに接続された走査スイ
ツチSyjのみをオンにして、他のデータスイツチ
Sxq，Sxk、走査スイツチSypをオフにする。そ
してスイツチS₁をオンにする。 従つて書込み電圧Vaが書込み絵素Ｍ（ｉ，
ｊ）に加えられ、その絵素は発光する。 第３のタイミングt₃では前記スイツチは全てオ
フにされ、スイツチS₂をオンにする。従つて書込
み絵素に充電された電荷がダイオードD₁及びダ
イオード回路４０を介して放電する。 上記動作は走査電極Y₁〜Ynの順序に従つて順
次実行され、電極Ynの駆動が終了したとき（１
フイールド走査終了時）t₄のタイミング期間でス
イツチS₂とS₃がオンしてリフレツシユ電圧Vrを
全データ電極より全走査電極へ加える。その後、
全走査スイツチSy₁〜Syn及び全データスイツチ
Sx₁〜Sxmをオンにして予備充電電圧Vpを全絵素
に加える。そして上記各スイツチをオフし、スイ
ツチS₂をオンにして全絵素の電荷を放電する。 上記書込み動作に於いてデータ電極上の半選択
絵素の誤動作を防止するため第２のタイミングを
実施する前に走査電極上の全絵素に予備充電電圧
Vpを印加している。従つて、第２のタイミング
で選択絵素に書込み電圧Vaを印加したときの電
気的等価回路はコンデンサC₁〜C₄によつて表わ
すことができ、第３図に示す通りになる。第３図
において、各符号は次の意味を持つ。 C₁＝KC C₂＝（ｍ−ｋ）Ｃ C₃＝（ｍ−ｋ）（ｎ−１）Ｃ C₄＝ｋ（ｎ−１）Ｃ 但し Ｃ：／絵素当りの静電容量 ｍ：データ電極数 ｎ：走査電極数 ｋ：一走査電極を駆動するときの選択絵素数 この回路において、コンデンサC₁，C₂は第１
のタイミングで電圧Vpが充電されているから、
半選択絵素のコンデンサC₂，C₄には次の電圧
V₂，V₄がかかることになる。 V₂＝Vp＋（Va−Vp）ｋ（ｎ−１）／ｎｋ＋ｍ−ｋ V₄＝（Va−Vp）ｍ−ｋ／ｎｋ＋ｍ−ｋ よつて、コンデンサC₁，C₂に電圧Vpが充電さ
れているときには、コンデンサC₄は（Va−Vp）
以上の電圧はかからないことになる。従つて、電
圧Vp及び電圧（Va−Vp）を薄膜EL素子の発光
のスレツシユホールド電圧並びに消去のスレツシ
ユホールド電圧以下に選ぶことにより、半選択絵
素の誤動作を防止することができる。 前記書込み駆動はデータ電極上の半選択絵素が
誤動作するのを防止する駆動方法であるが、一走
査電極上の選択絵素数が多くなるに従い、走査電
極上の半選択絵素が誤動作を起しやすくなる。次
にこの場合の駆動方法を第２図のタイムチヤート
とともに説明する。 書込みの第１タイミングt₄で全走査電極のスイ
ツチSy₁〜Syn及び書込みを行う選択されたデー
タ電極XiのスイツチSxiをオンにする。即ち選択
されたデータ電極上の全絵素に予備充電電圧Vp
を印加する。 その後、前記第２のタイミング、第３のタイミ
ングと同じ駆動がタイミングt₅，t₆で実施され選
択絵素Ｍ（ｋ，ｊ＋１）に書込み電圧Vaが印加
され、その後放電される。 この駆動方法において、第２のタイミングが実
施された後の電気的等価回路は前述と同様に第３
図の回路で表わすことができる。但し、この駆動
方法ではコンデンサC₁とC₄に電圧Vpが充電され
ている。従つて半選択絵素のコンデンサC₂とC₄
には次の電圧V₂′，V₄′がかかることになる。 V₂′＝（Va−Vp）Ｋ（ｎ−１）／ｎＫ＋ｍ−Ｋ V₄′＝（Va−Vp）ｍ−Ｋ／ｎＫ＋ｍ−Ｋ＋Vp よつて、コンデンサC₁，C₄に電圧Vpが充電さ
れているときには、コンデンサC₂には（Va−
Vp）以上の電圧がかかることはない。 以上２つの書込み動作を説明したが、これら書
込み方法は、一走査電極上の選択絵素数（Ｋ）の
大小により判断して適宜切換え駆動される。 第４図は上記第１の書込み駆動と、第２の書込
み駆動及びリフレツシユ駆動が行われたときの走
査電極とデータ電極と、各絵素に加えられる電圧
のタイムチヤートを示し、第４図において、各電
圧及び記号の意味は次の通りである。 Vy₁＝（Va−Vp）ｍ−Ｋ／Ｋ（ｎ−１）＋ｍ ＝（Va−Vp）ｎ−１／（ｎ−１）＋ｍ Vx₁＝（Va−Vp）ｍ／Ｋ（ｎ−１）＋ｍ ＝（Va−Vp）ｍ／（ｎ−１）＋ｍ Vy₂＝Vp＋（Va−Vp）ｍ−Ｋ／Ｋ（ｎ−１）＋ｍ Vx₂＝Va−（Va−Vp）Ｋ（ｎ−１）／Ｋ（ｎ−１）＋ｍ

【表】

【表】 三層構造薄膜EL素子は本件出願人が他に多く
出願した発明で説明したように、Mnドープ量、
膜厚、製造条件を適当にすることにより印加電圧
と発光輝度の間にヒステリシス特性を示す。即ち
最初電圧振幅V₁のパルスを印加すると、輝度は
低レベルの輝度B₁にある。ここで維持電圧V₁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、輝度は高レベル
の輝度B₃まで一挙に上昇し、以後一定時間内に
電圧を維持電圧V₁に再び戻しても輝度は先の輝
度B₁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まで戻すと前
の低レベルの輝度B₁に落着く。この履歴現象は
書き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。 本発明の次の実施例は上記したメモリ付３層構
造薄膜ELマトリツクス素子の駆動回路に関し、
この実施例の回路を第５図に示して、以下これを
説明する。 １０′は前記メモリ付薄膜EL素子であり、ここ
では透明電極１１よりなるデータ側（Ｘ）電極
X₁〜Xmと、アルミニウム電極１２よりなる順次
走査（Ｙ）電極Y₁〜Ynのみを示す。 ２０′は薄膜EL素子１０に走査電極側より書込
み電圧Vw、消去電圧Ve、維持電圧Vs及び予備充
電電圧Vpを供給する電源回路である。上記各電
圧とラインＡ間にはそれぞれ動作モードに応じて
オンするスイツチS₁₃，S₁₂，S₁₅及びS₁₁が挿入さ
れる。 ３０′は走査側選択スイツチ回路で、各走査電
極Y₁〜YnとラインＡ間にスイツチSy₁〜Synが接
続され、走査電極と順次選択する。 ４０′は全走査電極とアース間にそれぞれ接続
されたダイオード回路を示す。 ５０′はデータ側選択スイツチ回路で、各デー
タ電極X₁〜Xmとアース間にスイツチSx₁〜Sxm
が接続され、表示情報に従い適宜選択的にオンさ
れる。 ６０′は全データ電極と維持電圧Vsの間にそれ
ぞれ接続されたダイオード回路を示す。 次に上記実施例回路の動作を維持駆動、書込み
駆動、消去駆動に分けて以下に説明する。 維持駆動はスイツチS₁₄，S₁₅，S₁₆、全走査ス
イツチSy₁〜Syn及び全データスイツチSx₁〜Sxm
が次の通り動作する４つのタイミングよりなり、
この４つのタイミングが繰返される。 先ず最初にスイツチS₁₅、全走査スイツチSy₁〜
Syn及び全データスイツチSx₁〜Sxmが閉じて、
維持電圧Vsを全走査電極Y₁〜Ynから全データ電
極X₁〜Xmに加える。 次に、上記各スイツチS₁₅，Sy₁〜Syn及びSx₁
〜Sxnをオフにして、スイツチS₁₄をオンにす
る。スイツチS₁₄がオンすると、ダイオードD₁→
全データ電極X₁〜Xm→全走査電極Y₁〜Yn→ダイ
オード回路４０→スイツチS₁₄の回路により第１
のタイミングで薄膜EL素子の各絵素に充電され
た電荷を放電させる。 第３にスイツチS₁₆がオンし、スイツチS₁₄がオ
ンを続けることによつて、全データ電極より全走
査電極へ維持電圧を印加する。 第４のタイミングではスイツチS₁₄，S₁₆をオフ
にして全走査スイツチSy₁〜Syn及び全データス
イツチSx₁〜Sxmをオンにして、第３のタイミン
グで充電された電荷をダイオードD₂→全走査ス
イツチSy₁〜Syn→全データスイツチSx₁〜Sxm→
アースの回路により放電させる。 以上４つのタイミングが繰返されて維持駆動が
行われる。そしてこの実施例では第４のタイミン
グと第１のタイミングの時間を大きくして、この
間に書込み或いは消去を行う。 次に書込み駆動を説明する。第６図の期間T₁
で示した期間が書込み駆動期間である。先ず、ス
イツチS₁₁、全データスイツチSx₁〜Sxm及び書込
みを行う選択された走査電極YjのスイツチSyjを
オンにする。即ち、このタイミング期間で選択さ
れた走査電極上の全絵素に誤動作防止電圧Vpを
充電する。 次のタイミングでは、書込み絵素Ｍ（ｉ，ｊ）
を含むデータ電極Xiに接続されたデータスイツ
チSxi及び走査電極Yjに接続された走査スイツチ
Syjのみをオンにして、他のデータスイツチ
Sxg、走査スイツチSypをオフにする。そしてス
イツチS₁₁をオフにし、スイツチS₁₃をオンにす
る。 従つて書込み電圧Vwが書込み絵素Ｍ（ｉ，
ｊ）に加えられ、その絵素は発光する。 第３のタイミングでは前記スイツチは全てオフ
にされ、スイツチS₁₄をオンにする。従つて書込
み絵素に充電された電荷が放電する。 この書込み動作ではデータ電極上の半選択絵素
の誤動作を防止するため、第２のタイミングを実
施する前に走査電極上の全絵素に予備充電電圧
Vpを印加しているため、第２のタイミングで選
択絵素に書込み電圧Vwを印加したときの電気的
等価回路はコンデンサC₁〜C₄によつて表わすこ
とができ、第７図に示す通りになる。第７図にお
いて、各符号は次の意味を持つ。 C₁₁＝KC C₁₂＝（ｍ−Ｋ）Ｃ C₁₃＝（ｍ−Ｋ）（ｎ−１）Ｃ C₁₄＝Ｋ（ｎ−１）Ｃ 但し Ｃ：／絵素当りの静電容量 ｍ：データ電極数 ｎ：走査電極数 Ｋ：一走査電極を駆動するときの選択絵素数 この回路において、コンデンサC₁₁，C₁₂は第１
のタイミングで電圧Vpに充電されているから、
半選択絵素のコンデンサC₁₂，C₁₄には次の電圧
V₁₂，V₁₄がかかることになる。 V₁₂＝Vp＋（Vw−Vp）Ｋ（ｎ−１）／ｎＫ＋ｍ−Ｋ V₁₄＝（Vw−Vp）ｍ−Ｋ／ｎＫ＋ｍ−Ｋ よつて、コンデンサC₁₁，C₁₂に電力Vpが充電
されているときには、コンデンサC₁₄は（Vw−
Vp）以上の電圧はかからないことになる。従つ
て、電圧Vp及び電圧（Vw−Vp）を薄膜EL素子
の発光のスレツシユホールド電圧並びに消去のス
レツシユホールド電圧以下に選ぶことにより、半
選択絵素の誤動作を防止することができる。 前記書込み駆動はデータ電極上の半選択絵素が
誤動作するのを防止する駆動方法であるが、一走
査電極上の選択絵素数が多くなるに従い、走査電
極上の半選択絵素が誤動作を起しやすくなる。次
にこの駆動方法を第８図のタイムチヤートととも
に説明する。第８図において維持駆動は第６図の
場合と同じであるので説明を省略する。書込み駆
動は期間T₁′において行われる。 書込みの第１のタイミングでスイツチS₁₁全走
電極Sy₁〜Syn及び書込みを行う選択されたデー
タ電極XlのスイツチSXlをオンにする。即ち選択
されたデータ電極上の全絵素に予備充電電圧Vp
を印加する。 その後、前記第２のタイミング、第３のタイミ
ングが実施され、選択絵素Ｍ（ｉ，ｊ）に書込み
電圧Vwが印加され、その後放電される。 この駆動方法において、第２のタイミングが実
施された後の電気的等価回路は前述と同様に第３
図の回路で表わすことができる。但し、この駆動
方法ではコンデンサC₁₁とC₁₄に電圧Vpが充電さ
れている。従つて半選択絵素のコンデンサC₁₂と
C₁₄には次の電圧V₁₂′，V₁₄′がかかることにな
る。 V₁₂′＝（Vw−Vp）Ｋ（ｎ−１）／ｎＫ＋ｍ−Ｋ V₁₄′＝（Vw−Vp）ｍ−Ｋ／ｎＫ＋ｍ−Ｋ よつて、コンデンサC₁₁，C₁₄に電圧Vpが充電
されているときには、コンデンサC₁₂には（Vw−
Vp）以上の電圧がかかることはない。 以上２つの書込み動作を説明したが、これら書
込み方法は、一走査電極上の選択絵素数（Ｋ）の
大小により判断して適宜切換え駆動される。 消去駆動は以下の順序で行われる。 消去駆動も前記書込み駆動と同様に一走査電極
上の消去すべき選択絵素数（Ｋ）に応じて、予め
選択された走査電極上の全絵素に予備充電電圧を
印加する方法、或いは予め選択されたデータ電極
上の全絵素に誤動作防止電圧を印加する方法が実
施される。 最初に一走査電極上の消去すべき選択絵素数が
少ない場合の消去方法について説明する。この駆
動のタイムチヤートは第６図の期間T₂に示す。 第１のタイミングではスイツチS₁₁、選択され
た走査電極YjのスイツチSyj及び全データ電極X₁
〜XmのスイツチSx₁〜Sxmをオンにして、選択
された走査電極Yjの全絵素に予備充電電圧Vpを
充電する。 次のタイミングでスイツチS₁₁及び非選択デー
タ電極Xq（ｑ≠ｉ）のスイツチSxqをオフにし
て、スイツチS₁₂、選択された走査電極Yj及びデ
ータ電極XiのスイツチSyj及びSxiをオンにす
る。しかして選択された走査電極と選択されたデ
ータ電極が交差する絵素には消去電圧Veが印加
され、当該絵素の発光は消去される。このとき選
択された走査電極Yj上の半選択絵素の電圧は
（Vs−Vp）以下となり、この電圧を薄膜EL素子
の発光及び消去のスレツシユホールド電圧以下に
なるよう電圧Vpを設定することにより誤動作を
防止することができる。 第３タイミングでは全スイツチをオフにして、
スイツチS₁₄のみをオンにする。スイツチS₁₄は全
走査電極Y₁〜Ynをアースして消去電圧を放電さ
せる。 次に一走査電極上の消去すべき選択絵素数
（Ｋ）が多い場合の消去方法について第８図の期
間T₂のタイムチヤートとともに説明する。 第１のタイミングでスイツチS₁₁、全走査電極
Y₁〜YnのスイツチSy₁〜Syn及び選択されたデー
タ電極XlのスイツチSXlをオンにして選択された
データ電極Xl上の全絵素に誤動作防止電圧Vpを
印加する。 第２のタイミングでスイツチS₁₁、非選択の走
査電極Yp（ｐ＝ｊ）のスイツチSypをオフにし
て、スイツチS₁₂、選択された走査電極Yj及びデ
ータ電極XlのスイツチSyj及びSxlをオンにす
る。しかして選択された走査電極と選択されたデ
ータ電極が交差する絵素には消去電圧Veが印加
され、当該絵素の発光は消去される。このとき選
択されたデータ電極上の半選択絵素の電圧は、
（Vs−Vp）であり、この電圧を薄膜EL素子の発
光及び消去のスレツシユホールド電圧以下となる
よう電圧Vpを設定することにより誤動作を防止
することができる。 第３タイミングでは全スイツチをオフにしてス
イツチS₁₄のみをオンにして、消去電圧を放電さ
せる。 なお、上記消去方法において、消去パルスは１
回だけ加えているが、薄膜EL素子の特性からし
て発光を完全に消去するためには４回程度消去パ
ルスを加えるのが望ましい。 以上のように本発明は書込み駆動時、消去駆動
時に、予め半選択絵素に予備充電電圧を印加して
おくものであるから、誤動作を防止することがで
きる。しかも予備充電電圧は書込み駆動、消去駆
動する回路を用いて印加することができ、従つて
書込み駆動時、消去駆動時に半選択絵素の電極を
スレツシユホールド電圧以下の電圧にクランプし
て誤動作を防止する回路に比べて回路素子（ダイ
オード）数を減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の薄膜EL素子
の駆動回路図、第２図は第１図の回路のタイムチ
ヤート、第３図は本発明の上記実施例による駆動
方法を説明する等価回路図、第４図は第１図の回
路のタイムチヤート、第５図は本発明による他の
実施例の薄膜EL素子の駆動回路図、第６図は第
１図の回路の実施例の駆動方法を実行するタイム
チヤート、第７図は上記実施例の駆動方法を説明
する等価回路図、第８図は第５図の回路の他の駆
動方法を実行するタイムチヤートである。 １０：薄膜EL素子、２０：電源回路、３０：
走査側選択スイツチ回路、４０：ダイオード回
路、５０：データ側選択スイツチ回路、６０：ダ
イオード回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに直交するマトリツクス電極間に誘電体
   薄膜で挾持された薄膜EL層を介在させてなる薄
   膜EL素子の駆動方法において、 選択された絵素が位置する電極ライン上の半選
   択絵素に予め発光閾値電圧以下の予備充電電圧を
   印加したのち、前記選択された絵素に動作電圧を
   印加して前記選択された絵素のみを発光状態とす
   ることを特徴とする薄膜EL素子の駆動方法。 ２ 上記第１の段階は選択された一走査電極上の
   選択された絵素数に応じて選択された走査電極上
   の全絵素又は選択されたデータ電極上の全絵素に
   誤動作防止電圧を充電することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載した薄膜EL素子の駆動
   方法。