JPH0574569A - 薄膜elの駆動装置およびその駆動方法 - Google Patents

薄膜elの駆動装置およびその駆動方法

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JPH0574569A
JPH0574569A JP25601891A JP25601891A JPH0574569A JP H0574569 A JPH0574569 A JP H0574569A JP 25601891 A JP25601891 A JP 25601891A JP 25601891 A JP25601891 A JP 25601891A JP H0574569 A JPH0574569 A JP H0574569A
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voltage
tft
driving
thin film
gate voltage
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JP25601891A
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Yoshihide Sato
嘉秀 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜EL駆動回路を、データ信号の誤差分に
対する許容幅が大きな駆動方法を提供し、所望の階調レ
ベルを安定した均一な表示画面で得る。 【構成】 発光信号(Vda)に応じて保持用コンデンサ
(2)を充電する書き込み用TFT(1)と、保持用コ
ンデンサからの電圧(Vg)に応じてスイッチング動作
してEL素子(3)の発光を制御する駆動用TFT
(4)とからなるEL駆動回路を駆動する方法であっ
て、駆動用TFT(4)のソースとGND間に電流制御
抵抗(6)を挿入することによりEL素子(3)の非発
光輝度から飽和輝度に対応したゲート電圧幅を拡大し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の技術分野】本発明は、アクティブマトリック
スEL表示装置、電子式印字装置の露光系に用いられる
ELイメージバーなどにおける薄膜ELの駆動方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】”A 6×6-in20lpi Electroluminescen
t Display Panel,”(T.P.Blody,et al,IEEE,Trans.Ele
ctron Devices, Vol.ED-22,No-9,Sept.1975,pp.739-74
9)や”DESIGN OF A PROTOTYPE ACTIVE MATRIX CdSe T
FT ADRESSEDEL DISPLAY,”(J.Vanfleteren,et a
l.,Eurodisplay 1990,pp.216ー219)に示される従来の
薄膜ELの1ビットの駆動回路は図10の回路構成を持
つものであり、ソースにデータ信号(Vda)が供給され
る書き込み用TFT(1)のドレーンに信号保持用コン
デンサ(2)が接続され、書き込み用TFTのドレーン
と信号保持用コンデンサの接続点がEL駆動用TFT
(4)のゲートに接続されている。EL駆動信号(5)
とEL発光素子(3)とEL駆動用TFTは直列に接続
され閉回路を構成している。このようなEL駆動回路に
おいて、書き込み用TFT(1)を介して蓄積用コンデ
ンサ(2)に書き込み保持されたデータ信号電圧(Vd
a)に対応する電圧がEL駆動用TFT(4)のオン/
オフを制御し、駆動信号(5)とでEL素子の(3)発
光が制御される。ここで、データ信号電圧(Vda)に対
するEL発光素子(3)の輝度特性は、図4に示す様に
発光開始輝度(Loff)から飽和輝度(Lon)まで急峻
に立ち上がるものであり、変調データ電圧(Vdhm)の
範囲で非発光時の輝度(Loff)から飽和輝度(Lon)
までの間で階調表示を得るときに、この変調データ電圧
幅(Vdhm)は狭く、マトリックス回路のクロストー
ク、データ書き込み保持回路のバラツキ等によるデータ
信号電圧(Vda)の誤差分を受け、所望の階調レベルを
安定した均一な輝度の表示画面で得ることが困難である
欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、薄膜ELの
駆動方法において、マトリックス回路のクロストーク、
データ信号書き込み保持回路のバラツキ等によるデータ
信号の誤差分に対する許容量が大きな、所望の階調レベ
ルを安定した均一な表示画面で得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】発光信号に応じて蓄積用
コンデンサを充電する第1のTFTと、前記蓄積用コン
デンサからの電圧に応じてスイッチング動作しEL素子
とGNDとの接続を制御することで前記EL素子の発光
を制御する第2のTFTとを有する薄膜ELの駆動装置
において、第2のTFTとGNDとの間に前記蓄積コン
デンサからの電圧に応じて前記EL素子の駆動電流を抑
制する電流制御抵抗を挿入する。
【0005】
【作用】EL駆動用TFTとGND間にドレイン電流を
抑制する抵抗を挿入することによりEL駆動用TFTの
ソース電位がドレイン電流の変化に応じて変化し、実質
的にゲート−ソース電圧が変化するので、ゲート電圧が
高くなるに従って電流抑制抵抗に流れるドレイン電流す
なわちEL素子の駆動電流が抑制される。このEL素子
を所望の輝度で発光させるためには、必要な電圧を得る
ところまでゲート電圧を上げねばならず、結果としてE
L素子の非発光輝度から飽和輝度までに対応したゲート
電圧までに電圧幅を拡大することになる。
【0006】
【実施例】第1の実施例 本発明の駆動方法が図1に示される。図10に示された
EL駆動回路のEL駆動用TFT(4)のソースとGN
D間に電流抑制用抵抗(6)が挿入されている。EL素
子(3)の発光層の材料にZnS:Mnを用いた場合、駆
動電圧(5)に対する輝度(L)特性は、図3に示すよ
うに、駆動用TFT(4)のゲート電圧(Vg)を一定
にして、発光を開始する非発光輝度(Loff)の発光し
きい電圧(Vtel)から所望の発光輝度(Lon)の電圧
(Vpk)までの間で駆動電圧を変化させることで、対応
した輝度が得られる。ここで、駆動電圧(5)が所望の
発光輝度の電圧(Vpk)に等しいときに、データ電圧
(Vda)をわずかに変化させるだけで輝度が大幅に変化す
る。この輝度特性を図4に示す。図5の駆動タイミング
において、データ電圧(Vda)は、書き込み用TFT
(1)のゲートに走査電圧(Vsc)が印加されると、保
持用コンデンサ(2)に図5(d)のように充電または
放電が行われた後走査電圧が除かれると、書き込み用T
FTのゲート-ソース間容量と保持用コンデンサとのフ
ィードスルーによってΔVgh電圧が低下したところで保
持され駆動用TFT(4)のゲート電圧(Vg)として
作用する。このゲート電圧は、駆動用TFTのドレイン
電流特性を制御し、EL素子(3)に印加される駆動電
圧を変化させ、輝度変調を行う。したがって、変調輝度
範囲(LoffからLonまで)に対応する駆動用TFT
(4)の電流特性で、そのゲート電圧幅が決定され、こ
れにフィードスルー降下電圧を加えることにより所望の
輝度を得るためのデータ電圧(Vda)を求めることがで
きる。
【0007】そこで、図2に示すEL駆動用TFT
(4)及び電流制御用抵抗(6)とで構成される部分に
おいて、駆動用TFT(4)のゲート電圧(Vg)に対
する駆動用TFT(4)の電流特性ならびにその回路で
駆動したときの輝度特性で以下に説明する。飽和領域に
おけるTFTのドレイン電流(Id)-ゲート電圧(V
g)特性は以下のようにして求められる。図2に示すE
L駆動部において、まず、電流抑制用抵抗(6)のない
ときのId-Vg特性は、チャネル幅W、チャネル長L、
移動度μ、ゲート絶縁膜容量Ci、スレショルド電圧Vt
h、について一般に(1)式で表わされる。 Id=(1/2)(W/L)μCi(Vg-Vth)2 (1) ここで、電流抑制用抵抗(6)をソースに挿入すると
(1)式は、(2)、(3)式で表わされる。 Id=(1/2)(W/L)μCi(Vg-Vth-Vs)2 (2) Vs=Id×Rs (3) ここでRsは電流抑制用抵抗値でありVsはソース電圧
(2)、(3)式をIdについて解くと、(4)式が得られる。
【0008】
【数1】
【0009】ここで、K=(1/2)(W/L)μCiであり、
Vg-Vth≦0であれば、Id=0となるから、(4)式で表
わされる特性は、図6に示すように、ゲート電圧が高く
なるに従って電流が抑制されることになる。そのため、
電流抑制用抵抗のないときの特性(1)から電流抑制用抵
抗を挿入した特性(2)になり、飽和輝度および非発光輝
度のときのEL駆動電流(Id)に対応するゲート電圧
(Vg)がそれぞれ、Vgh1からVgh1'、Vgh2からVg
h2'に変わる。ここで、(Vgh1'-Vgh1)>(Vgh2'-Vgh
2)となっているから、拡張した変調ゲート電圧幅は、
(Vgh1'-Vgh1)-(Vgh2'-Vgh2)になり、ゲート電圧
(Vg)に対する輝度(L)は図7に示すように電流抑
制用抵抗(6)のないときの特性曲線(1)から電流抑
制用抵抗を挿入したときの特性曲線(2)に移り、変調
ゲート電圧幅(Vghm)を広げることができる。
【0010】第2の実施例 図10の従来回路の駆動用TFT(4)ソースとGND
間にそのまま電流抑制用抵抗(6)を挿入すると、図8
に示すように、従来の特性曲線(1)が特性曲線(2)の様に
寝たものとなり駆動用TFTのドレイン電流(Id)が
減少する方向に作用するため、所望の輝度を得るために
は電流抑制用抵抗を挿入しない場合に比べてデータ電圧
(Vda)をさらに上げる必要があるが、これは、データ
ドライバの駆動電圧が高くなり、安価な低電圧ドライバ
の範囲を超える恐れもあるし、消費電力の増大も引き起
こす不都合がある。そこで、図8において、電流制限用
抵抗(6)を挿入することによって同一のゲート電圧(V
g)を印加してもドレイン電流(Id)は従来の特性曲線
(1)から特性曲線(2)の様に低下してしまうところを、発
光飽和ゲート電圧(Vgh1)のところでの従来のドレイ
ン電流(Id)が得られるような特性曲線(3)を得れ
ばデータ電圧を上げることなしに変調ゲート電圧幅(V
ghm')を広げることができる。(3)のような特性曲線を
得るためには、駆動用TFT(4)のチャネル幅Wとチ
ャネル長Lの比すなわちW/Lを大きくすることによ
り、発光飽和ゲート電圧(Vgh1)を変えることなく非
発光最大ゲート電圧をVgh2からVgh2'にまで低下させ
ることができ、変調ゲート電圧幅Vghmを(Vgh1-Vgh2)
から(Vgh1-Vgh2')に拡大することができる。この方法
によって、従来と同じ最大データ電圧の範囲で、階調表
示の駆動が可能になる。尚、駆動用TFT(4)のドレイ
ン電流(Id)を増大させる方法として、(1)式によれば、
移動度(μ)またはゲート絶縁膜容量(Ci)を大きくする
方法でも可能であるが、これらは、製造プロセス条件の
変更や、薄膜ELの全体構造のデザイン変更を必要と
し、また、制御方法が困難で可変範囲が狭いため、W/
Lのサイズ変更に比べて容易ではない。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成を付加する
だけで、階調表示データ電圧幅を拡大できるため、マト
リックス回路のクロストーク、データ書き込み保持回路
のバラツキ等に起因する誤差分に対する許容幅が拡大で
き、所望の階調レベルを安定した均一な輝度の表示画面
で得ることができる。さらに本発明の第2の実施例によ
れば、発光飽和ゲート電圧(Vgh1)を上げることなく
変調ゲート電圧幅(Vghm)を広げることができるの
で、従来のデータドライバの最大駆動電圧範囲を超える
ことなく、階調表示の駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による1画素の駆動回路図。
【図2】 EL駆動用TFTに電流抑制抵抗を挿入した
ときの特性を説明するための回路構成図。
【図3】 ゲート電圧を一定にしたときのEL素子の駆
動電圧に対する輝度特性を示す図。
【図4】 駆動電圧を一定にしたときのEL駆動用TF
Tのゲート電圧に対する輝度特性を示す図。
【図5】 駆動回路の駆動タイミングとゲート電圧の特
性を示す図。
【図6】 電流抑制抵抗を挿入したときのゲート電圧に
対するドレイン電流特性の変化を示す図。
【図7】 図6の特性におけるデータ電圧に対する輝度
特性の変化を説明する図。
【図8】 電流抑制抵抗を挿入し、EL駆動用TFT
(4)のW/Lを大きくしたときのゲート電圧に対する
電流特性の変化を示す図。
【図9】 図8の特性におけるデータ電圧に対する輝度
特性の変化を説明する図。
【図10】 従来の1画素の駆動回路構成図。
【符号の説明】
1.書き込み用TFT、2.保持用コンデンサ、3.EL
発光素子、4.EL駆動用TFT、6.電流抑制用抵抗、
5.EL駆動信号、Vda.データ信号、Vsc.走査信号、
Vg.ゲート電圧、Vd.ドレイン電圧、Vs.ソース電圧、
ld.ドレイン電流、Vtel.発光しきい電圧、Vpk.発光
時電圧、Vmod.変調電圧、Loff.非発光時輝度、Lon.
発光時輝度、Vdh1.発光飽和データ電圧、Vdh2.非発光
最大データ電圧、Vdhm.変調データ電圧、Vgh1.Qdの
発光飽和ゲート電圧、Vgh2.Qdの非発光最大ゲート電
圧、Vghm.Qdの変調ゲート電圧、Vgh.書き込みデータ
電圧の最大電圧、Vg.EL駆動用TFTのゲート電圧、
ΔVgh.フィードスルー降下電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G09G 3/12 9176−5G 3/30 Z 9176−5G

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光信号に応じて蓄積用コンデンサを充
    電する薄膜トランジスタ(TFT)からなる第1のスイ
    ッチング素子と、前記蓄積用コンデンサからの電圧に応
    じてスイッチング動作しエレクロトルミネッセンス素子
    (EL素子)と接地(GND)との接続を制御すること
    で前記EL素子の発光を制御するTFTからなる第2の
    スイッチング素子とを有する薄膜ELの駆動装置におい
    て、 前記第2のTFTと前記GNDとの間に前記蓄積コンデ
    ンサからの電圧に応じて前記EL素子の駆動電流を抑制
    する電流制御抵抗を挿入することを特徴とする薄膜EL
    の駆動装置。
  2. 【請求項2】 発光信号に応じて蓄積用コンデンサを充
    電する薄膜トランジスタ(TFT)からなる第1のスイ
    ッチング素子と、前記蓄積用コンデンサからの電圧に応
    じてスイッチング動作しエレクロトルミネッセンス素子
    (EL素子)と接地(GND)との接続を制御すること
    で前記EL素子の発光を制御するTFTからなる第2の
    スイッチング素子とを有する薄膜ELの駆動方法におい
    て、 前記第2のTFTと前記GNDとの間に電流制御抵抗を
    挿入することによりゲート電圧が高くなるにしたがって
    前記第2のTFTのドレイン電流を抑制し、 前記第2のTFTのドレイン電流を抑制することで前記
    第2のTFTの前記EL素子の輝度が飽和するまでのゲ
    ート電圧と非発光時のゲート電圧との差を拡大し、 この拡大した差の間の電圧を選択することで選択した電
    圧に応じた輝度を得ることを特徴とする薄膜ELの駆動
    方法。
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