JPS6010632B2 - 薄膜ｅｌ表示装置の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二重絶縁型薄膜ＥＬ表示装置の駆動装置に関す
る。

本発明はマトリックス電極を有する二重絶縁型薄膜ＥＬ
表示装置で文字、記号或いは膜様等を表示する場合、上
記マトリックス電極に表示電圧を印加する回路をＮチャ
ンネルＭ○、又はＮＰＮトランジスタ等一種類のスイッ
チング素子で構成することができる回路を提供するもの
である。

そして本発明は薄膜ＥＬ表示装置の駆動回路を集積回路
によって構成することを可能にするものである。また本
発明は少ないスイッチング素子数で横成することができ
る薄膜ＢＬ表示装置の駆動回路を提供するものである。
更に本発明はフィールドリフレッシュ方式の駆動装置を
提供するものである。

次に本発明の駆動装置を説明する前に二重絶縁型薄膜Ｅ
Ｌ表示装置について説明する。

第１図に示すようにガラス基板１の上に１山０３よりな
る帯状の透明電極２を平行に設け、この上に例えばＹ２
０３，Ｓｉ３Ｎ４等の誘電物質層３、Ｍｈ等の活性剤を
ドープしたれＳよりなるＥＬ層４、上記と同じくＹ２０
３，Ｓｉ３Ｎ４等の誘電物質層５を蒸着法、スパッタリ
ング法のような薄膜技術を用いて５００〜１００００Ａ
の厚さで順次積層して３層構造にし、その上に上記透明
電極２と直交する方向にＡ〆等からなる帯状の背面電極
６を平行に設ける。

この構成の二重絶縁型薄膜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６のうちの一つ
に適当な交流電圧を印加すると、両電極が交差して挟ま
れた微少面積部分のＥＬ層４が発光する。この微少面積
部分が文字、記号、膿様を表示する場合の一絵素に相当
する。従ってこの一絵※を１個ずつ選択走査して、又は
選択された絵素全部を同時に駆動して文字、記号等を表
示する。この薄膜ＥＬ表示装置は高輝度発光し寿命が長
く、安定である。又はヒステリシス型のメモリーを持っ
たものを製造することが可能である等の点で従来の分散
型ＥＬ素子に比べて優れた特性を持っている。上記薄膜
ＥＬ素子は１５０Ｖ〜３００Ｖ程度の比較的高電圧を印
加しなければ発光せず「且つ上記２つの直交する電極よ
り選択した特定の点に上記高電圧を印加するため、一方
の電極には高電圧電源回路に接続する高耐圧スイッチン
グ素子、他方の電極にはアース電位に接続する高耐圧ス
イッチング素子がそれぞれ必要である。

上記のように２つの高耐圧スイッチング素子は同じ電極
をアース側にして用いることができず、従って二種類の
型式のスイッチング素子が必要である。例えばＮＰＮト
ランジスタとＰＮＰトランジスタ、或いはＮチャンネル
型ＭＯＳトランジスタとＰチャンネル型ＭＯＳトランジ
スタである。そしてこれらスイッチング素子は薄膜由Ｌ
表示装置の電極数と同数だけ必要である。しかし現在高
耐圧モノリシックのＰＮＰとＮＰＮ（又はＰチャンネル
とＮチャンネルＭＯＳ）トランジスタをＩＣ化すること
は非常に困難であり研究中である。本発明は以上のよう
な点に鑑みて、比較的実現性の高い、Ｎチャンネル型Ｍ
ＯＳ或いはＮＰＮトランジスタの高耐圧モノリジツクを
用い、ＩＣ化を可能にする回路である。

第２図は本発明の駆動装置の回路図を示し、第３図はそ
の駆動タイミングチャートを示す。

第２図において１０は前記薄膜ＥＬ表示装置を示し、こ
の図では×方向の電極Ｘｏ〜Ｘｍをデータ側電極、Ｙ方
向電極Ｙ，〜Ｙｎを走査側電極とし、電極のみを示して
いる。１ １は共通線Ａに１／２の書込み電圧（１′２
ＶＷ）を印加する駆動回路である。

１２はデータ‐側のダイオードアレイを示し「これはデ
ータ一側騒動線の分離を行うと共にＮチャンネル高耐圧
トランジスターのソース、ドレィン（あるいはＮＰＮト
ランジスタの場合ェミツター、コレクター）間の逆バイ
アスに対する保護を行う。

１３はデータ‐側のスイッチング素子回路であり、ソー
ス共通のＮチャンネル高耐圧ＭＯＳトランジスタよりな
り、書込みの非選択ラインに充電された電荷を放電させ
る回路を形成する。

１４は走査側のスイッチング素子回路で、ソース共通の
ＮチャンネルＭＯＳトランジスタよりなり、書込みの選
択走査ライン上の選択給素点に書込み電圧を印加する回
路を形成する。

１５は走査側駆動線分雛及び上記ＮチャンネルＭＯＳト
ランジスタよりなるスイッチング素子のソース、ドレイ
ン（あるいはＮＰＮトランジスタの場合はェミッタコレ
クタ）間の逆バイアス保護をする走査側のダイオードア
レイである。

１６は１フィールド走査の終了時に薄膜ＥＬ表示装置全
面にフィールドリフレツシュパルスを印加するため、駆
動線Ｂにフィールドリフレッシュパルスを供給する駆動
回路である。

次に上記駆動装置の動作を説明する。

先づ第一段階として走査側のスイッチング素子回路１
４を構成する全てのＮチャンネルＭＯＳトランジスタＳ
Ｓ，〜ＳＳｎのゲートにハイレベル信号を供Ｖ給し、こ
れをオン状態にする。

このときデータ一側のスイッチング素子回路１４の全ト
ランジスタＳＤ，〜ＳＤｍはオフ状態、即ちゲート入力
が全てｏ−レベルにされている。そして共通線Ａの駆動
回路１２の入力端子Ｓ，に／・ィレベル信号が供給され
スイッチングトランジスタＴ，，Ｔ２がオンになり、共
通線Ａに１′２の書込み電圧（１／２Ｖｗ）が印放され
る。従って全データライン（Ｘ，〜Ｘｍ）より、薄膜Ｅ
Ｌ表示装置を構成する全絵素点に１／２Ｖｗが充電され
る。即ち、薄膜ＥＬ表示装置は第１図ＥＬ層４の両側に
誘電体層３，５が形成され、その両側に電極２，６が設
けられているので薄膜ＥＬ表示装置は容量性素子と見る
ことができ、各絵素の容量成分に上記電圧が充電される
。

次にデータ側スイッチング素子回路１３中の書込み絵素
ｉ，ｉを含むデータ側選択ラインＸｉに接続されたトラ
ンジスタＳＤｊをオフ状態に持続し、非選択ラインＸｋ
≠ｉのトランジスタＳＤｋ羊ｉの入力ゲートレベルをハ
イレベルにすることによってオンに変化させる。

このときの走査側スイッチング回路１４の全てのトラン
ジスタＳＳ，〜ｎはオン状態を保っている。従って書込
みみ絵素ｉ，ｊを含むデータラインＸｉはダイオードア
レイ１２によってＸｋ主ｉと分離されているため上記充
電電圧１／２Ｖｗを保つが非選択のデーターラィンＸｋ
羊ｉに含まれる絵素の蟹荷はトランジスタＳＤｋ主ｉを
介して法電されてしまう。

以上の２段階でデ−夕−側選択ラインＸｉへの予備充電
が終了する。その後第３段階としてデータ‐側スイッチ
ング回路１３の全トランジスタＳＤ，〜ＳＤｍをオフ状
態にする。

一方走査側スイッチング回路１４では書込み絵素ｉ，ｉ
を含む走査ラインＹｊに接続されたトランジスターＳＳ
ｊのみをオン状態に保ち、他のトランジスターＳＳそ羊
ｊをオフにする。この状態で共通線Ａに再び電圧１／２
Ｖｗを印加すべく、入力端子Ｓ，よりハイレベル信号を
加えトランジスタＴ，，Ｔ２をオンにする。この電圧が
印加されると選択データーラィンＸｉは先に電圧１′２
Ｖｗが予備充電されており、この電圧が第３段階で加え
られた電圧１／２Ｖｗと蚤畳してＶｗ迄引き上げられる
。このとき非選択データーラインＸｋ羊ｉは第２段階に
て放電しているため第３段階での引上げ電圧１／２Ｖｗ
となり、さらに非選択走査ラインＹ〆キｉは容量結合に
よって３段階での引き上げ電圧１／２Ｖｗ‘こ追従する
。結局書込み絵素ｉ，ｉには書込み電圧Ｖｗが印加され
発光をするが、選択データーラィンＸｉと非選択走査ラ
インＹそ羊ｉの交点にある半選択絵素ｉ，ｉ、と、非選
択データーラィンＸｋ羊ｉと選択走査ラインの交点にあ
る半選択絵素ｋ，ｊには電圧１／２Ｖｗが印加されるが
この電圧は薄膜ＥＬ表示装置の閥値電圧以下であり書込
み或いは消去動作をしない。さらに非選択データーラィ
ンと非選択走査ラインの交点にある非選択絵素ｋ，のこ
ついても同様である。最後に第４段階としてデータ側の
スイッチングトランジスタＳＤ，〜ＳＤｍ及び走査側の
スイッチングトランジスタＳＳ，〜ＳＳｎはオフされ初
めの状態に戻る。

第３図において、ＳＤｉ，ＳＤｋ主ｉ，ＳＳｊ，ＳＳ夕
≠ｊ，Ｓ，，Ｓ２は入力信号波形を示し、Ｘｉ，Ｘｋ≠
ｉ，Ｙｉ，Ｙ〆羊ｉは電極の駆動波形を示し、選択給素
ｉ，ｉ、半選択絵素ｋ，ｉ、ｊ，そ、非選択絵素ｋ，そ
の総素印加波形を示し、絵秦印加波形はＹ電極側からみ
たＸ電極波形である。

ここで薄膜ＥＬ表示装道に加えられる電圧を等価回路を
用いて考案する。

第４図は第３段階の動作が始められる前、即ち選択され
た走査ラインＹｉのトランジスタＳＳｉがオンにされ、
他のトランジスタＳＳＺ羊ｉがオフにされ、共通線Ａに
電圧１／２Ｖｗが印加される直前の等価回路を示す。

この図において、各記号は次の意味を持つ。マトリック
ス素線数、データ側：ｍ、 走査側：ｎ、ｍ、ｎ》１ １絵素容量：Ｃｅ 選択走査ライン：ｉ、書込みデーターラィンの選択数：
Ｐ走査側配線の浮遊容量：Ｃｓ データ側配線の浮遊容量：Ｃｄ 書込み絵素を含むデーターラィンに接続されている全ダ
イオード：○ｓ（逆バイアス）書込み絵素を含まないデ
ーターラインに接続されている全ダイオード：Ｄｎ（順
バイアス）Ｃ．：非選択絵素（データ側からも走査側か
らも選択されない絵素）（ｋ，そ）の全ての容量和、Ｃ
，＝（ｎ一１）（ｍ一Ｐ）ＣｅＣ２：半選択総秦（デー
タライン側からのみ選択された絵素）（ｉ，そ）の容量
和Ｃ２＝Ｐ（ｎ−１）Ｃｅ Ｃ３：選択絵素（ｉ，ｉ）の容量和 Ｃ３＝ＰＣｅ Ｃ４：半選択絵素（走査ライン側からのみ選択された絵
素）（ｋ，ｉ）の容量和Ｃ４＝（ｍ一Ｐ）Ｃｅ Ｃ５：走査側ラインの中、書込み絵素（ｉ，ｉ）を含ま
ない走査側配線の浮遊容量和Ｃ５ニ（ｎ一・）ＣＳ Ｃ６：データ側ライン中、書込み絵素（ｉ，ｉ）を含む
データ側配線の浮遊容量和Ｃ６＝ＰＣｄ 上記容量Ｃ，〜Ｃ６は次のような電位にある。

Ｃ，，Ｃ４，Ｃ５はＯＶ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ６は１′２Ｖ
ｗである。次の第３段階で選択された走査ラインＹｊの
トランジスタＳＳｉがオン、他のトランジスタＳＳそ羊
ｉがオフ、データ側の全トランジスタＳＤ，〜ＳＤｍが
オフにされて、共通線Ａに１／２Ｖｗが印加されたとき
、第４図のＳ点の電圧ＶｓはＶＳ＝−Ｌ；Ｘ貴ＶＷ Ｉ＋Ｃ， である。

またＤ点の電圧Ｖｄはエネルギー保存則より〆２（守）
２＝享（Ｃ２十Ｃ２十Ｃ６）（Ｖｄ−ＶＳ）２…（１）
から．・・−・．（２） となる。

ここで（ｍ−Ｐ）Ｃｅ》Ｃｓ ・・・
・・・【３’（ｎ−１）Ｃｅ》Ｃｄ
……【４１と仮定すると、Ｃ，》Ｃ５、Ｃ２》Ｃ３、Ｃ
６となり、‘１’，（２）式からｖＳ＝学、ｖｄ＝ＶＷ
．・…・｛５１ となる。

このように条件【３｝，‘４’が満たされている限り、
選択された全ての書込み絵素Ｃ３には書込み電圧Ｖｗが
印加され、全ての半選択絵素Ｃ２，Ｃ４には学半鰍軸カ
ギ印力。

され・全ての非選択絵素に電圧印加されないから、選択
絵素のみに書込むことができる。以上の動作によって一
走査ラインの書込みが行われ、以後順次、次の走査ライ
ンへの書込みが行われる。

この次の走査ラインの書込みの際には前に書込みをした
データラインは書込み電圧保持しているから、そのデー
タラインに充電電流は流れない。書込みがなかったデー
ターラィンにのみ予備充電の電流が流れる。そして順次
走査が終りーフィールドの書込みが終了したとき、フィ
ールドリフレツシュパルスが駆動回路１６、ダイオード
アレイ１５を介して加えられる。

このとき走査側１４の全トランジスタＳＳ，〜ＳＳｎは
オフ、データ側スイッチング回路１３の全トランジスタ
ＳＤ，〜ＳＤｍはオンにされる。フィールドリフレッシ
ュパルスの電圧値は上記各走査ラインごとより加えた書
込み電圧Ｖｗと等しく、薄膜ＥＬ表示装置には逆極性に
加えている。従って薄膜ＥＬ表示装置は書込み電圧Ｖｗ
とフィールドリフレッシュパルスとで交流駆動されるこ
とになる。フイールドリフレツシュパルスが加えられる
とき、書込み電圧が加えられた総秦は分極しているため
、この分極による電界とフィールドリフレッシュパルス
とが車畳して書込みを発光させる。またこのフイールド
リフレツシュパルスのため分極の偏りをなくし、次のフ
ィールドで書込み電圧Ｖｗが加えられたとき書込み絵素
の発光を可能にしている。ところで前記した二重絶縁型
薄膜ＥＬ表示装置は、正負対称な交流駆動を行うと、第
５図に示すような電圧一輝度特性が得られる。

第５図は繰返し周波数が２５征Ｚ、パルス幅が１００ｒ
ｓｅｃで、正及び負電圧が２００Ｖであるような対称駆
動した場合、実線の曲線で示す特性となる。また周波数
、パルス幅は同一条件にし、一方の極性の電圧を２００
Ｖに固定し、他方の極性の電圧を２０肌以下で可変にし
て非対称交流駆動すると点線で示す特性が得られる。非
対称駆動において、一方の極性パルスを固定電圧に他方
の磁性のパルスを可変電圧にして、可変電圧を発光閥値
以下か或いは以上にすることによって、非書込み或いは
書込み発光かの選択が可能となる。

それ故一方の極性の固定電圧パルスをリフレッシュパル
スとし、他極性の発光閥値電圧以上のパルスを書込みパ
ルス、発光閥値以下の電圧パルスを非書込み（あるいは
フトリックス駆動における半選択）パルスとしてマトリ
ックス駆動における任意選択絵素への書込みが可能とな
る。非対称駆動における電圧一輝度特性を利用してフィ
ールド中一方向性の書込み、非書込み駆動を行ってフィ
ールド終了後反転リフレッシュパルスによって１フィー
ルドにて書込みパルスとＩＪフレッシュパルスによって
二度発光するため、通常の方式に比較して輝度が２倍取
れる。本方式はフィールド中順次選択書込みを行ってフ
ィールド完了後全絵素に固定電圧の反転リフレッシュパ
ルスを印加するためフィールドリフレッシュ方式と呼ん
でいる。本発明の駆動装置は以上のように構成され動作
するので、データ側スイッチング回路１３、及び走査側
スイッチング回路１４の各トランジスタＳＤ，〜ＳＤｍ
、ＳＳ，〜ＳＳｎは全て薄膜ＥＬ素子のＸ又はＹ電極か
らアース点へ電流を流す方向であるから、全てのトラン
ジスタはＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタをドレィン
をアースに接続して構成することができる。

このように本発明によれば１種類の導電型式のトランジ
スタを用いて作ることができ、ＩＣ化が可能となる。ま
た本発明はフィールドリフレツシュ方式の駆動をするの
で、分極の偏りがなくなりまた１フィールド中に２回発
光するので実質的な平均輝度が２倍になる。

なお上記実施例では薄膜ＥＬ表示装置は印加電圧と発光
輝度にヒステリシス特性をモリー持たないものについて
説明したが、ヒステリシス特性を持つ薄膜位Ｌ表示装置
においても駆動回路１ １からの供給電圧を維持電圧、
書込み電圧、消去電圧、中間調書込み電圧、光書込み電
圧或いは議出し電圧の１／２に変化させれば、維持駆動
モード、書込み駆動モード、消去駆動モード、中間調書
込み駆動モード、光書込み駆動モード、或し、は読出し
駆動モードすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は二重絶縁型薄膜ＥＬ表示装置の構成図、第２図
は本発明の一実施例の駆動回路の回路図、第３図は第２
図の装置の動作を説明するタイムチャート、第４図は本
発明の装置を説明する等価回路図、第５図は電圧一輝度
特性図を示す。 １川ま薄膜ＥＬ表示装置、１１は駆動回路、１３はデー
タ側スイッチング回路、１４は走査側スイッチング回路
。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ＥＬ層の両面に誘電体層を設け、該両誘電体層の両
   表面に互いに直交する方向にマトリツクス状に電極を形
   成した薄膜ＥＬ表示装置の駆動回路において、 上記電
   極の一方を走査ラインとし、他方をデータラインとして
   、上記走査ラインとデータラインのそれぞれに接続され
   た、上記ライン毎に選択的にオン・オフされ、オン時に
   上記ラインを共通のアース点に接続し、オフ時は上記ア
   ース点への接続を開放する、同じ導電型のスイツチング
   素子を有し、上記ラインへの電圧供給と上記各スイツチ
   ング素子のオン・オフ制御とにより、データライン側の
   電位を引き上げて任意の選択されたライン交点に発光閾
   値以上の書込み電圧を印加するスイツチング回路を備え
   、 該スイツチング回路を共用し、順次走査が一フイー
   ルド終了した後、上記走査ライン側への電源供給と上記
   両スイツチング回路の各スイツチング素子のオン・オフ
   制御により、全交点に上記書込み電圧とは逆極性のリフ
   レツシユパルス電圧を印加する回路を構成してなること
   を特徴とする薄膜ＥＬ表示装置の駆動装置。