JPH01149094A - 薄膜el素子の駆動方法 - Google Patents

薄膜el素子の駆動方法

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JPH01149094A
JPH01149094A JP30754687A JP30754687A JPH01149094A JP H01149094 A JPH01149094 A JP H01149094A JP 30754687 A JP30754687 A JP 30754687A JP 30754687 A JP30754687 A JP 30754687A JP H01149094 A JPH01149094 A JP H01149094A
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JP
Japan
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waveform
driving
voltage
pulse
time
Prior art date
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JP30754687A
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English (en)
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Masahiko Ando
正彦 安藤
Yoshimasa Ono
小野 義正
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜EL素子の駆動方法に係わり、特に高輝度
化に好適な駆動波形に関する。
〔従来の技術〕
従来薄膜ELデイスプレィを駆動する方法として例えば
、特公昭62−4717号に記載のようにEL素子は交
流パルス電圧によって駆動されていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は交流駆動パルス電圧波形の立ち上がり部
の形状には何ら言及されておらず1例えばCaS:Eu
を発光層とするEL素子をパルス電圧で駆動する場合、
パルス電圧波形の立ち上がり部の形状によって輝度が著
しく変化し、該立ち上がり部の形状を変化させることに
よって得られる最低輝度が最高輝度の半分以下になって
しまうという問題があった1本発明の目的は、従来の交
流パルス電圧による駆動に較べ数倍の輝度を得ることが
可能な駆動波形による駆動方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、駆動交流パルス電圧波形の立ち上がり部の
形状を高輝度が得られるように最適化することによって
達成される。
〔作用〕
駆動交流波形の立ち上がり部の形状を最適化することに
よって、従来の駆動波形に比較して輝度を数倍向上させ
ることができる。
〔実施例〕
第2図は薄膜EL素子の構造を示す図である。
ガラス基板1上にITO等の透明電極2が設けられこの
透明電極2上に第1絶縁層3が設けられる。
第1絶縁層3はS i 02. T a gos、 S
 r T i O8等の酸化物系絶縁膜の単層膜または
複層膜で構成される。この第1絶縁層上に例えばEuを
0.3rsoQ%含んだCaS:Euからなる発光層4
が形成される。発光層4の上に第1絶縁層3と同様の材
料からなる第2絶縁層5が積層され、発光層4を酸化膜
からなる絶縁層で被覆した二重絶縁構造が構成される。
その上にAQ等からなる背面電極6が蒸着形成される。
透明電極2と背面電極6は交流駆動パルス電圧電源に接
続されEL素子は駆動される。第3図はEL素子の発光
に係わる各パラメータのタイムチャートであり、(イ)
は素子に印加される交流駆動パルス電圧V、(ロ)は素
子発光中に第1絶縁層/発光層界面から第2絶縁層/発
光層界面の向きまたはその逆の向きに発光層内を流れる
伝導電流工、(ハ)は発光層/絶縁層界面にトラップさ
れる電荷量Q1ここで(ハ)中に示されたAQは発光層
内を移動する電荷量、(ニ)は伝導電流(ロ)に伴うE
L素子の発光波形である。
EL素子の発光機構は発光しきい値電圧Vt++(10
0〜250V)以上の電圧が素子に印加されると一方の
発光層/絶縁層界面から電子が放出され高電界のもとて
電子雪崩を起こしつつ加速され、該電子が発光層中に分
布するEnなとの孤立発光中心を衝突励起し、励起され
た発光中心が再び基底状態に戻るとき、発光中心特有の
発光スペクトルで発光し、該電子は他方の絶縁層/発光
層界面にトラップされ分極電荷を形成する。次に逆極性
の電圧が印加されると界面にトラップされた該電子が自
身の作る分極電場と外部電場の重畳された電場の力を受
は界面から放出され上記に示した機構により発光する。
以後極性が逆のパルスが印加される毎にEL素子は発光
するとされている。
第4図にEL素子の輝度り及び移動電荷密度ΔQの駆動
電圧V依存性を示す。駆動電圧が増加すると、発光層内
を移動する電子数が増加し、電子と発光中心の衝突回数
が増加するため輝度が大きくなると考えられる。
第5図は駆動パルス波形v1とEL素子の発光層内を流
れる伝導電流波彫工の時間的相関を示したタイムチャー
ト図を示す。時刻toから素子に一定のスルーレートd
V/dtで素子に電圧が印加され始め印加電圧Viが発
光しきい値電圧■thに等しくなる時刻t1前後から発
光層内に伝導電流工が流れ始め、印加電圧Viが波高値
Vに等しくなるまで工は増加し続ける。vlがVに等し
くなりdV/dt=oとなる時刻t2直後から工は減衰
し始め時刻t8でI=Oとなる。時刻t4でVは零とな
る。
第6図は本発明の端緒となったEL素子の輝度と伝導電
流波形の関係を示した図である。移動電荷密度が等しい
場合波形aのように比較的単時間のうちに電流が流れ終
わってしまう波形よりも、波形すのように比較的長時間
電流が流れ続ける波形の方が輝度は約3倍も高くなるこ
とがわかった。
従って移動電荷密度が一定の場合、EL素子の発光層内
を電流が流れる時間が長い程高輝度が得られることがわ
かった。
実施例1 第1図は本発明の1番目の実施例を示す交流駆動パルス
電圧波形■1及び該波形を構成する1つのパルス波形の
拡大図である。駆動波形はクレーム周期TFで繰り返さ
れ1つのパルス電圧波形はパルス幅tp、波高値Vであ
りt =t 1に発光しきい値電圧Vth以下の初期印
加電圧v1まで急峻に立ち上がった後比較的小さな一定
のスルーレートdV/dtで増加しt:tzで波高値V
に達した後t=taまでの保持時間t++ :tp−t
2の開披高値Vを維持しt=t8でVl=Oまで急峻に
立ち下がる波形である。
第7図はTp、tp及び■が一定テVt = O”Qあ
る波形でEL素子を駆動した場合の伝導電流波形のスル
ーレートdV/dt依存性を示す。第8図に該駆動波形
でEL素子を駆動した場合の輝度及び移動電荷密度のス
ルーレートdV/dt依存性を示す。高スルーレートな
駆動波形よりも低スルーレートな駆動波形の方が長時間
電流が流れ続ける結果輝度が高くなっている。スルーレ
ートを小さくし過ぎると第5図においてta>t4とな
ってしまい電流波形が減衰し終わる前に駆動電圧が波高
値Vから零Vまで降下してしまうため移動電荷密度が減
少してしまうため輝度は低下してしまう。
従って与えられたTF、V及びtpのもとて移動電荷密
度が減少しない範囲内で保持時間thを短かくしてスル
ーレートdV/dtを従来の駆動波形よりも小さくする
ことで輝度を向上させることができる。
移動電荷が一定に保たれる最短の保持時間をtcとする
。第9図にth:teのときの輝度及び移動電荷密度の
Vt依存性を示す。■、を大きくしていくとVi=Op
 t h = t cの場合よりもさらにスルーレート
を小さくすることができる結果輝度はさらに上昇する。
しかしviがVthを越える前後から輝度は低下し始め
る。従って第1図において設定されたフレーム周期TF
 、波高値V。
パルス幅tpのもとで、初期印加電圧viを発光しきい
値電圧Vthにほぼ等しい値とし、保持時間tp を移
動電荷密度が減少しない範囲内で短くした波形でEL素
子を駆動すれば、設定されたTF 。
V、tpのもとて最高輝度を得ることができる。
この駆動波形が本発明の一番目の実施例である。
実施例2 第10図に本発明における2番目の実施例である駆動波
形を示す。本波形は第1図に示した1番目の実施例であ
る駆動波形において特に初期印加電圧v1 を零とした
波形である。しかしあらかじめ設定されたフレーム周期
TF 、波高値■、パルス幅tpのもとで、保持時間t
hを移動電荷密度が減少しない範囲内で短くすることで
スルーレートdV/dtを従来の駆動波形よりも小さく
すれば、第8図に示したように輝度を向上させることが
できる。
実施例3 第11図に本発明における3番目の実施例である駆動波
形を示す。本波形は第1図に示した1番目の実施例であ
る駆動波形において特に保持時間thを移動電荷密度が
減少しない範囲内のある一定の値に設定する。あらかじ
め設定されたフレーム周期TF 、波高値V、パルス幅
t、のもとで初期印加電圧viをほぼ発、:I、5 シ
きい値電圧Vthに等しくすることで初期印加電圧印加
後のスルーレートdV/dtを従来の駆動波形よりも小
さくすることで第9図に示すように輝度を向上させるこ
とができる。
実施例4 本発明の4番目の実施例は第10図に示した駆動波形に
よる輝度変調方法に関するものである。
第8図かられかるように該駆動波形において保持時間t
hを変化させスルーレートdV/dtを変化させること
によって駆動波形のフレーム周期。
波高値、パルス幅を変えることなく輝度変調させること
が可能となる。
実施例5 本発明の5番目の実施例は第11図に示した駆動波形に
よる輝度変調方法に関するものである。
第9図かられかるように該駆動波形において初期印加電
圧vlを変化させV、印加後のスルーレートdV/dt
を変化させることによって駆動波形のフレーム周期、波
高値、パルス幅を変えることなく輝度変調させることが
可能となる。
実施例6 第12図は本発明の6番目の実施例であり、本発明の駆
動波形によって駆動されるELマトリクスパネルを示し
た図である。マトリクスパネルは信号側ドライバから出
るYz 、Yz・・・・・・YNから成るY電極(デ゛
−タ電極)群と走査側ドライバから出るXl 、X2・
・・・・・XMから成るX電極(走査電極)群とを相交
差するように配列し以って電極に入力される信号に応じ
て電極の交点に於いて発光させるように成されている。
このマトリクスパネルにおける輝度変調方法を以下に示
す。VXI、V)lは走査電極xi 、X2に入力され
る走査電圧であり、その波高値は発光しきい値電圧にほ
ぼ等しくこの走査電圧だけではEL発光しない値に設定
する* Vyxt Vvzは信号電極Yz 、Yzに入
力される信号電圧であり、画素(Xl、 Yt) e 
 (Yz* Yz)には走査電圧と信号電圧の差電圧V
xz −Vvxt Vxz−VY2が印加される。各画
素の輝度は該差電圧波形の発光しきい値電圧以上の電圧
のスルーレートを決める信号電圧のスルーレートによっ
て制御される。信号電圧のスルーレートは走査側ドライ
バによって16段階に切り換えられる。各信号電圧のス
ルーレートは表示信号発生器から発せられる4bit信
号により16段階に切り換えられる結果、本ELマトリ
クスパネルでは16階調表示が可能である。例えばVY
IとVyzのスルーレートを比較すると、図からVvn
のスルーレートの方が小さいので画素(X 1. Y 
t)の方が画素(Xzy Y2)よりも高輝度で発光す
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、交流駆動パルス電圧の波高値。
周波数、パルス幅を変えることなくEL素子の輝度を従
来の駆動波形に較べて数倍大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1つ目の実施例の電圧波形図、第2図
はEL素子の路線図、第3図はEL素子の各パラメータ
のタイムチャート、第4図はEL素子の輝度及び移動電
荷密度の電圧依存性を示す図、第5図は駆動波形と伝導
電流波形のタイムチャート、第6図は伝導電流波形と輝
度の相関図、第7図は伝導電流波形の駆動波形のスルー
レート依存性を示す図、第8図は輝度及び移動電荷密度
のスルーレート(av/dt)依存性を示す図、第9図
は輝度及び移動電荷密度の初期印加電圧(vl)依存性
を示す図、第10図ば2つ目の実施例の駆動波形図、第
11図は3つ目の実施例の駆動波形図、第12図はEL
マトリクスパネルの概略図である。 1・・・ガラス基板、2・・・透明電極、3・・・第1
絶縁層、4・・・発光層、5・・・第2絶縁層、6・・
・背面電極、7・・・駆動波形発生機。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、発光層を絶縁層で挾み、該絶縁層の表面に設けた電
    極を通して発光層に交流パルス電圧を印加することによ
    り発光するEL素子の駆動法において、初期印加電圧V
    _iが発生しきい値電圧V_t_hにほぼ等しく、保持
    時間t_hが発光層内を流れる移動電荷密度を減少させ
    ない範囲でなるべく短いことを特徴とする薄膜EL素子
    の駆動方法。 2、特許請求の範囲第1項において、特に初期印加電圧
    を零としたことを特徴とする薄膜EL素子の駆動方法。 3、特許請求の範囲第1項において、特に保持時間t_
    hを発光層内を流れる移動電荷密度が減少しないある一
    定値としたことを特徴とする薄膜EL素子の駆動方法。 4、特許請求の範囲第2項において、保持時間t_hを
    変化させて輝度変調させることを特徴とする薄膜EL素
    子の駆動方法。 5、特許請求の範囲第3項において、初期印加電圧V_
    iを変化させて輝度変調させることを特徴とする薄膜E
    L素子の駆動方法。
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