JPH08508825A - Elディスプレイパネルのための対称駆動装置 - Google Patents
Elディスプレイパネルのための対称駆動装置Info
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Abstract
(57)【要約】
交流ELディスプレイパネルを対称駆動する電源は2つの反対極性の電圧信号値Vpos、Vnegをパネルの行ドライバに与える単一の電源を含む。この電源はまた2つの電圧信号値Vpos、Vneg間の差を最大の列ドライバ電圧値Vcolとその公称値の差に従って補正することによりディスプレイパネル上の潜像を減少させる。単一のスイッチングレギュレータを用いて反対極性の行電圧Vpos、Vnegを発生させることによりELパネルの対称駆動に関連する回路の複雑さ及びコストが減少する。
Description
【発明の詳細な説明】
ELディスプレイパネルのための対称駆動装置
関連出願の引照
本出願は、同日に出願され、同一譲受人に譲渡され、共に係属中の出願(弁護
士整理番号:N−1205、出願番号:第07/906,595号、発明の名称
:個別にステップの補正を行うグレイスケール階段状ランプ発生器)と関連する
主題を含む。
技術分野
本発明はELディスプレイに関し、さらに詳細には改良型対称駆動装置に関す
る。
背景技術
交流薄膜EL(TFEL)ディスプレイパネルの動作は、発光物質(例えばけ
い光体)が充分な大きさの電圧を印加されると発光するという原理に基づいてい
る。TFELディスプレイの典型的な構成は、発光物質が一方の側の誘電体及び
複数の行電極ともう一方の側の複数の列電極とによりサンドイッチのように挟ま
れたものである。複数行の電極と複数列の電極の各交点がピクセルを形成する。
典型的な高解像度TFELディスプレイパネルは512行の電極と640列の電
極とにより327,680個のピクセルを有する。1992年6月11日付けで
出願され、同一譲受人に譲渡された米国出願第07/897,201号(弁護士
整理番号:R−3612N、発明の名称:ELディスプレイのための低抵抗で熱
的に安定な電極構造)はTFELディスプレイパネルの構成を開示している。
パネルの各ピクセルの発光は、ピクセルを形成する特定の行と列の電極間に印
加される電圧の大きさによる。この関係の帰結として、ピクセルに印加される電
圧の大きさを制御するとグレイスケールを実現できる。例えば、各ピクセルは印
加電圧の大きさにより決まる16個の発光レベルのうちの1つで表示を行う。E
L物質の発光に必要なピクセルの最小電圧の大きさをしきい電圧と呼ぶことが多
い。
TFELディスプレイパネルの問題点の1つは、ディスプレイパネル上にゴー
スト像を発生させる潜像の問題に悩まされることが多いことである。これは、パ
ネルを数回走査する際ピクセルにかかる電圧の時間平均が零でないことに起因す
る。
J・Y・Leeの米国特許第4,975,691号(発明の名称:走査反転対
称駆動装置)は潜像の問題に触れ、この潜像を減少しようとして行の走査をする
順番を交互に変える方法を開示している。さらに詳説すると、この′691特許
は最初にパネルの全ての行に第1の極性のリフレッシュパルス(例えば、−16
0ボルト)を印加し、その後パネルの各行に順次あたって各行のピクセルを一度
に更新する方法を開示している。全ての行のアドレスを終えると、第1の極性の
リフレッシュパルスを短時間再び印加し、各行を再び走査するが、今度は前の走
査とは逆の順序で走査する。この方法の問題点はグレイスケーリングの利点を利
用しないため、それに付随する問題が生じないことである。
R・T・Flegalの米国特許第4,733,228号(発明の名称:TF
ELパネルのための変圧器結合駆動回路網)もまた潜像の問題を軽減するための
対称駆動方式を開示している。この′228特許は全ての行を順次走査して行電
極に第1の極性の電圧(例えば、直流−160ボルト)を印加し、次の走査で第
2の極性の電圧(例えば、直流210ボルト)の電圧を加える方式を開示してい
る。その後、列電極に変調電圧を印加してピクセル輝度を制御する。この対称駆
動方式は行駆動電圧の極性をフレームごとに逆転させ、行電圧間の差を列の変調
電圧の大きさに等しい値に設定することにより達成される。この方式の問題点は
グレイスケーリングを利用するパネルの対称駆動方式とならないことである。別
の問題点として、2つの極性の行ドライバーを設けるため回路が複雑になる共に
コストが増加する。
発明の概要
本発明の目的は、ディスプレイパネル上の潜像を減少させるELディスプレイ
パネルのための改良型対称駆動装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、グレイスケーリングを利用するELディスプレイパネル
上の潜像を減少させることにある。
本発明のさらに別の目的は、グレイスケーリングを維持することができ、回路
のコスト及び複雑さを軽減させたELディスプレイパネルのための改良型対称駆
動装置を提供することにある。
本発明によるELディスプレイパネルのための改良型対称駆動装置は、反対極
性の2つの電圧信号値Vpos、Vnegを与え、これら2つの電圧信号値の差を列駆
動電圧の最大値Vcolとその公称値の差に応じて補正する単一の電源を含む。
本発明は、反対極性の行電圧を発生する単一のスイッチングレギュレータを備
え、ELパネルの対称駆動に付随する回路の複雑さ及びコストを顕著に軽減した
単一の電源を用いる。
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は添付図面に示したような本発明の
最適実施例に関する以下の詳細な説明を参照するとより明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
図1は、交流ELディスプレイパネル及びその関連駆動回路のブロック図であ
る。
図2A、2B及び2Cは、それぞれ図1の行ドライバにより印加される電圧、
列ドライバにより印加される電圧及びディスプレイパネルを数回走査した結果得
られるピクセルの電圧を示す。
図3は、図1のディスプレイパネルを対称駆動できる従来型電源のブロック図
である。
図4は、本発明による電源の概略図である。
図5は、図4の電源による1つのライン上の電圧を示すグラフである。
本発明を実施するための最適モード
図1を参照して、グレイスケーリングが可能な薄膜EL(TFEL)ディスプ
レイパネルシステム20は、TFELディスプレイパネル22、複数の行ドライ
バ24、複数の列ドライバ26、及びランプ電圧発生器28を含む。電源32は
最大の列ドライバ電圧信号をランプ電圧発生器28へ延びるライン34上に供給
する。電源32はまた、バス35を介して複数の行ドライバ24の各々へ2つの
電圧信号値Vpos、Vnegを送る。
ディスプレイパネル22は、電極36にしきい電圧に等しい電圧を印加する行
同時駆動方式を用いるよく知られた態様で駆動される。この方式では、複数の列
電極37の各々に印加する電圧の大きさを調整することによりその行の個々のピ
クセル30の発光を個別制御できる。パネルを次に走査するとき、大きさは等し
いが極性は反対の電圧をその行の各ピクセルに印加する。パネルが如何にして対
称駆動されるかについての詳細な説明を以下に示す。
列駆動電圧を制御するため、ランプ電圧発生器28はライン38を介して複数
の列ドライバ26の各々にランプ電圧信号を供給する。ライン38上の信号は一
定時間の間に直流0ボルトからライン34上の最大の列ドライバ電圧信号に等し
い電圧までランプ状に変化するのが普通である。各列ドライバ26はサンプル・
ホールド手段として働き、ライン38上のランプ電圧信号を受けてこれを所定の
時点でサンプリングし、サンプリングした電圧信号値を保持(即ち、ホールド)
する。列ドライバはアドレスライン41、データライン42及びクロックライン
43を含むバス40を介してコントローラ(図示せず)とインターフェイスする
。各列ドライバはライン38上のランプ電圧信号を異なる時点においてサンプリ
ングすることが可能であり、各列ドライバが信号をサンプリングする時点はデー
タライン42を介して各列ドライバが受ける値により制御される。この方式によ
ると、複数の列電極37の各々に印加される電圧の大きさを調整することにより
個々のピクセル30の発光を個別に制御することが可能である。この操作をピク
セルの各行について繰り返し、一般的にはパネルが給電されて情報を表示する間
いつまでも繰り返す。本願と同日に出願され、共に継続中の出願(弁護士整理番
号N−1205;発明の名称:個別にステップの補正を行うグレイスケール階段
状ランプ発生器)は階段状ランプ発生器を開示している。
対称駆動方式を説明するため、図2A、2B及び2Cは2つのフレーム期間に
亘り印加される行電圧及び列電圧並びに複数のピクセル30のうちの1つにかか
る電圧を示す。図2Aは垂直軸48に行電圧を、水平軸50に時間を表わしたも
のである。時間t1の52において、行ドライバは正の直流210ボルトのパル
ス53を行電極36に印加する。一定時間Tが経過した後の時間t2の54にお
いて、この行ドライバはほぼ0ボルトの直流電圧を印加し、その間残りの行が順
次走査される。時間t3の56においてパネル22の第2の走査が開始され、行
電極36に直流−160ボルトのパルス57が印加される。その時点から一定時
間Tが経過した後、行電極36の電圧が直流0ボルトにスイッチされ、その後時
間t4の59において行ドライバが再び正電圧パルス58を印加してパネルの第
3の走査を開始させ、フレーム2が始まる。第4の走査の間、時間t5の61に
おいて負の電圧パルス60が行電極36に印加される。正のパルス53、58は
負のパルス57、60と同様本質的に同一のものであることに注意されたい。
図2Bは、複数の列ドライバ26のうちの1つの列電圧を時間でプロットした
グラフ62である。時間は図2Aに用いたと同じ時間スケールで示してある。明
確を期すため、図2Bは図2Aに対応する行、即ち行電極36に関連する列電圧
のみを示すように単純化してある。時間t1において、列ドライバは列電極に直
流10ボルトのパルス64を印加し、時間t2においてその電極の電圧を0に等
しい値にセットして次行の走査の準備をする。行が第2の走査を受ける時間t3
において、列ドライバは直流40ボルトのパルス66を印加する。時間t4にお
いてフレーム2がスタートし、列ドライバが直流30ボルトのパルス68を印加
した後、時間t5において直流20ボルトのパルス70を印加する。この行と列
の電圧パルスを印加した結果得られるものを図2Cに示す。
図2Cは、図2Aと2Bに関連する行及び列ドライバに対応するピクセルにか
かる電圧をプロットしたグラフ72である。図2Cの時間スケールは図2A、2
Bに用いたものにマッチしている。任意所与の時間においてピクセルにかかる電
圧は行電圧と列電圧の差として定義される。例えば、時間t1において直流20
0ボルトのパルス74がピクセルにかかるが、これは行電極の直流210ボルト
のパルス53と列電極の直流10ボルトのパルス64の差を表わす。第2の走査
時、時間t3において、行ドライバは直流−160ボルトのパルス57を印加し
、
列ドライバは直流40ボルトのパルス66を印加するため、ピクセルには正味の
結果として直流-200ボルトのパルス76がかかる。フレーム2の開始時であ
る時間t4において、ピクセルにかかる電圧は直流180ボルトの電圧パルス4
8であり、これは行電極に加わる直流210ボルトのパルス58と列電極に加わ
る直流30ボルトのパルス68の差である。時間t5において、ピクセルにかか
る電圧パルス80の大きさは再び直流180ボルトであるが、極性は反対である
。ピクセルにかかる電圧がグレイスケーリングの結果変化することを示すためフ
レーム1と2に異なる大きさの電圧を用いた。フレーム1と2の両方においてピ
クセルにかかる平均の直流電圧はフレーム1のパルス74と76、フレーム2の
パルス78と80が対称的であるから0である。その結果、パネル上の潜像は実
験で確認されたように軽減する。対称駆動を行うため印加しなければならない電
圧パルスの詳細について見てきたが、ここでかかるパルスを行及び列ドライバへ
供給する回路について言及する。
図3は、行ドライバのための正及び負の電圧信号Vpos、Vneg、及びランプ電
圧発生器のための最大の列ドライバ電圧信号Vcolを発生させる電源32の従来
例を示す。負電圧電源82はライン84上に負の行電圧Vneg(例えば、−16
0ボルト)を供給し、正電圧電源86はライン88上に正の行電圧信号Vpos(
例えば、直流210ボルト)を供給する。直列の4つのスイッチ89−92はラ
イン93と94にかかる電圧値を制御する。例えば、図示のようにスイッチ90
,92が閉、スイッチ89,91が開であると、ライン93と94の間に直流−
160ボルトの電圧が得られる。同様に、スイッチ90,92が開で、スイッチ
89,91で閉とすると、ライン93と94の間に直流210ボルトの電圧が得
られる。列ドライバの電源96はライン34上に最大列電圧Vcolを示す信号を
供給する。
各ピクセルにかかる正味の直流電圧がフレーム毎に0であり続けるようにする
ため、ライン34上の信号を負電圧の行電源82に印加して電圧の大きさの差を
調整することによりVcolの値のばらつきを補正することができる。例えば、ド
リフトにより、あるいはオペレータによるディスプレイのコントラストの調整に
より通常は直流50ボルトであるVcolが直流52ボルトに変化すると仮定
すると、VposとVnegの大きさの差を直流50ボルトと52ボルトである公称値
の差から調整することによりVcolのドリフトを補償する必要がある。その調整
は、負の行電源82にライン34上の信号を供給することにより負の電圧の公称
値(即ち、直流−160ボルト)からのずれがVcolの公称値からのドリフトに
等しくなるようにして行う。この従来型電源の問題点は、行ドライバ24(図1
)のためのVpos及びVnegを発生させるために2重の電源構成(即ち、電源82
,86)を必要とすることである。
図4は本発明の改良型電源のブロック図である。この改良型電源はただ1つの
行電源を必要とするに過ぎず、この電源から正及び負の行電圧信号値Vpos、Vn eg
が得られる。この電源はライン100上に未調整の直流電圧信号を受け、これ
をインダクタ102へ入力する。トランジスタ104はパルス幅変調ブーストレ
ギュレータ106の制御下にスイッチとして働く。トランジスタ104が飽和状
態(スイッチが閉じた状態と等価)の間、インダクタ102にエネルギーが蓄積
され、トランジスタ104がカットオフ状態(スイッチが開いた状態に等価)に
切り換わると、エネルギーがインダクタ102からライン108及びダイオード
112を介してキャパシタ110に送られ、ライン114上に電圧信号Vposを
与える。キャパシタ110とダイオード112はフィルタとして働き、ライン1
08上の信号のピーク値を検出して、ライン114上に直流信号Vposを与える
。スイッチ89−92は、図3に関連して上述したと同じ態様でライン114と
134の間の測定電圧を制御する。
電源の設計分野で知られているように、ライン114上の電圧信号Vposの大
きさはトランジスタ104が飽和状態にある時間の割合(即ち、デューティーサ
イクル)により決まる。その結果、電圧信号Vposは下式のように表わすことが
できる。
Vpos=Vin/[1−(Ton/(Ton+Toff)] 式1
上式において、Tonはトランジスタ104が飽和状態にある時間の割合;
Toffはトランジスタ104がカットオフ状態にある時間
の割合;及び
Vinはライン100上の信号である。
図5は、トランジスタ104をカットオフと飽和状態の間で切り換えるとライ
ン108(図4)上で得られる電圧波形116である。電圧を垂直軸118に沿
って、また時間を水平軸120に沿ってプロットした。ライン108(図4)上
の電圧はライン122に沿って変動して、最小電圧がトランジスタの飽和電圧Vsat
(例えば、50ミリボルト)、最大電圧が(Vpos+直流0.7ボルト)の方
形波電圧を発生させる。この直流0.7ボルトはダイオード112の順方向の電
圧降下を表わす。ライン114上に一定の電圧Vposを維持するために、レギュ
レータ106はライン108上の方形波信号のデューティーサイクルを制御する
。
再び図4を参照して、キャパシタ110にエネルギーが伝達されると共に、イ
ンダクタ102からのエネルギーはキャパシタ124によりライン125を介し
てダイオード126,128へ、またキャパシタ130へ交流結合されて、ライ
ン134上に電圧信号Vnegを発生させる。キャパシタ130とダイオード13
2はライン125上の信号をフィルタリングしてそのピーク値を検出し、ライン
134上に直流信号値Vnegを与える。ダイオード126,128はライン12
5上の電圧の正の変動部分をライン34上の信号値Vcolにクランプする。本発
明はライン134上の信号Vnegの式を導き出すことによって最もよく理解され
る。最初に、ライン108上の差電圧の式は下記の通りである。
V1=Vpos+D1−Vsat 式2
上式において、V1はライン108上の差電圧;
Vposはライン114上の電圧;
D1はダイオード112の電圧降下;及び
Vsatはトランジスタ104の飽和電圧である。
ライン125上の差電圧の式は下記のようになる。
V2=Vcol+D2+D3−V1 式3
上式において、V2はライン125上の差電圧;
Vcolはライン34上の電圧;
D2はダイオード126の電圧降下;及び
D3はダイオード128の電圧降下である。
ライン134上の電圧信号値Vnegの式は下記のようになる。
Vneg=−V2+D4 式4
上式において、D4はダイオード132の電圧降下である。
式3を式4に代入すると、
Vneg=−(Vcol+D2+D3−V1)+D4 式5
また、式2を式5に代入すると、
Vneg=−Vcol−D2−D3+(Vpos+D1−Vsat)+D4 式6
全てのダイオードの電圧降下が等しいと仮定すると、Vposの式は下記のよ
うになる。
Vneg=Vpos−(Vcol+Vsat) 式7
その結果、式7は、ダイオードの電圧降下が等しいと仮定した場合、ライン1
34上の電圧信号値VnegがVposからライン34上の列電圧信号値Vcolとトラ
ンジスタ104の飽和電圧を差し引いた値に等しいことを示している。これは、
Vcolが変化してもVnegが自動的に補償されることを示している。
さらに、Vsatが50ミリボルト以下で、ダイオードが全て50ミリボルト以
内にマッチしている場合、実際の列電圧と望ましい列電圧との間に最悪の場合生
じるずれは150ミリボルトであることが分かっている。
図4において改良型電源の動作を詳細に観察したが、本発明のELディスプレ
イを対称駆動する電源の単純さに注目されたい。さらに、VcolのばらつきはVp os
とVnegの間の理想的な差を150ミリボルト以内に維持しながら自動的に補
償される。電源の全体効率はまた、正と負の出力Vpos、Vnegを発生させるため
にたった1つのスイッチングレギュレータが必要であることから改良されている
。
本発明は特定の実施例にも、その実施例に示した例示的な電圧の値によっても
限定されるものでないことを理解されたい。むしろ、当業者は本発明のELパネ
ルを対称駆動する例示的な電源には種々の変形例があることが分かるであろう。
一例として、ダイオードの代わりに正しく設計されたトランジスタ回路網を使用
することが可能であり、また能動素子を図4の受動素子の幾つかと置換してもよ
い。
しかしながら、上述の変形例や設計変更は本発明にとっては重要でなく、EL
ディスプレイパネルの対称駆動が2つの反対極性の電圧信号値Vpos、Vnegを発
生させる単一のスイッチングレギュレータを備えた電源システムにより達成され
ることだけで充分である。この電源システムはまたVposとVnegの差電圧を最大
の列ドライバ電圧Vcolのばらつきに従って自動的に補償する。
本発明をその最適実施例につき図示説明したが、当業者はその構成及び詳細に
おいて種々の他の変形例、省略及び追加例が本発明の精神及び範囲から逸脱する
ことなく可能であることが理解すべきである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.対称駆動されるELディスプレイパネルのための電源システムであって、 最大の列駆動電圧信号値Vcolを発生させる手段と、 少なくとも1つのスイッチングレギュレータを有し、2つの反対極性の電圧信 号値Vpos、Vnegを発生してそれらの大きさの差が前記最大の列ドライバ電圧信 号値Vcolに等しくなるように調整する手段とよりなる電源システム。 2.前記電圧信号値発生及び調整手段は、 直流入力信号値を受けるインダクタと、 前記スイッチングレギュレータからの制御信号に応答して前記インダクタの充 電及び放電を制御することにより大きさが前記スイッチングレギュレータにより 調整される交流信号を与えるスイッチング手段と、 前記交流信号値をフィルタリングしそのピークを検出することにより前記電圧 信号値Vposを与える手段と、 前記交流信号値を結合してそれを表わす信号を発生させ、前記交流結合信号値 をフィルタリングしそのピークを検出することにより前記電圧信号値Vnegを与 える結合手段とよりなることを特徴とする特許請求の範囲第1項の電源システム 。 3.前記フィルタリング及びピーク検出手段が、 アノードが前記交流信号値に応答するダイオードと、 前記ダイオードのカソードに電気的に接続され、その両端間に前記信号電圧値 Vposが与えられるキャパシタとを含み、 前記結合手段が、 前記交流信号値を前記フィルタリング及びピーク検出回路に交流結合するフィ ルタ/ピーク検出回路と電気的に直列の結合キャパシタを含むことを特徴とする 特許請求の範囲第2項の電源システム。 4.ELディスプレイパネルの電源であって、 調整された最大の列ドライバ電圧信号値Vcolを発生させる手段と、 単一のスイッチングレギュレータを有し、2つの反対極性の電圧信号値Vpo s、Vnegを発生して、その大きさの差が前記電圧信号値Vcolの大きさに等しく なるように調整する手段とよりなる電源。 5.2つの電圧信号値Vpos、Vnegを発生させる前記手段が、 行電圧入力信号に応答するインダクタと、 前記インダクタの充電及び放電を制御して交流電圧信号値を与えるパルス幅変 調ブーストレギュレータと、 前記交流電圧値に応答して前記信号値Vposを与える第1のピーク検出回路と 、 前記交流信号値に応答して信号値Vnegを与える第2のピーク検出回路とより なることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の電源。 6.前記第1のピーク検出回路がダイオードとキャパシタを含み、 前記第2のピーク検出回路が結合キャパシタと、ピーク検出ダイオード及びキ ャパシタを含むことを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の電源。 7.ELディスプレイパネルの対称駆動システムであって、 調整された最大の列ドライバ電圧信号値Vcolを発生させる手段と、 少なくとも1つのスイッチングレギュレータを有し、2つの反対極性の電圧信 号値Vpos、Vnegを発生して、その大きさの差が前記電圧信号値Vcolの大きさ に等しくなるように調整する手段と、 行電極と、 列電極と、 前記行電極上に前記信号値Vpos及びVnegを交互に切り換える行ドライバと、 前記列電極上に0とVcolの間の値をもつ変調電圧信号を切り換える列ドライ バと、 前記行及び列ドライバが前記行及び列電極上に切り換える電圧信号値を制御し てディスプレイパネル上の潜像を減少させる対称駆動を行うタイミング制御手段 となりなることを特徴とする対称駆動システム。
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