JPS609280B2 - 薄膜ｅｌ素子の光駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、発光輝度の対印加電圧特性に於いてヒステ
リシス現象を示す三層構造薄膜ＥＬ素子の駆動方法に関
し、特に光によるフィルム写真像の書込みに特徴を有す
るものである。

発光中心を形成する活性物質としてＭｎ等を添加したＺ
ｎＳ：Ｍｎ薄膜を、Ｙ２０３等の絶縁膜でサンドイッチ
状にはさんだ、いわゆる三眉構造薄膜ＥＬ素子に於いて
、発光輝度特性の対印加電圧特性にヒステリシス現象の
あることが報告されている。

このヒステリシス現象を利用すると、上記ＥＬ素子を一
種のメモリー機能素子として動作させることができ、素
子の発光輝度の大小として任意に情報を書込み、メモリ
ーさせ消去することができる。本発明は、この様な三層
構造薄膜由Ｌ素子の駆動方法に関するものであり、特に
光によるフィルム写真像の書込みに特徴を有している。

以下に、上記ヒステリシス現象の説明と共に、すでに提
案されている駆動方法を述べ、後述する本発明方法の理
解を容易にする。

第１図は三層構造ＺｎＳ：Ｍｎ薄膜発光素子の構成を示
す断面図であり、１は発光中心を形成する活性物質とし
てＭｎ等を添加したＺｎＳ薄膜層、２，３はＹ２０３等
の透明な絶縁薄膜、４は透明電極、５はＡＩ等の背面電
極、６はガラス基板を示す。

この図から明らかな様に、この発光素子はＺｎＳ薄膜層
１を透明絶縁薄膜２，３でサンドイッチ状にはさんだ構
造であり、Ｚ船薄膜層１または透明絶縁薄膜２，３の材
質あるいは製造条件を適当に設定する事に依って、この
素子の発光輝度のヒステリシス現象を生じさせる事がで
きる。第２図は上許Ｚ船薄膜発光素子の対印加電圧発光
輝度特性を示す図であって、機軸は印加交流電圧パルス
の振幅（波高値）Ｖを、縦軸は発光輝度Ｂをあらわして
いる。この第２図から明らかな様に、印加パルスの電圧
を上昇して行く時の素子の発光輝度（曲線Ａで示す）と
、電圧を降下して行く時の素子の発光輝度（曲線Ｂで示
す）と、の間には、顕著なヒステリシス現象が存在する
。従って今、電圧上昇時の最小発光輝度Ｂｅと電圧下降
時の最大発光輝度Ｂｗとの差が充分に大きい点の電圧値
Ｖｓ（維持電圧）を選び、これを振幅とする交流パルス
打舵ｓで上記素子を駆動する時、素子は輝度Ｂｗの範囲
内の発光輝度をこのパルス列Ｐｓに依って維持する。即
ち、交流パルス列Ｐｓの振幅を瞬間的に変調して、高い
書込み電圧Ｖｗを一瞬素子に印加すると、素子は瞬間輝
度Ｂｗ′で発光した後、次の交流維持パルスにて書込み
輝度Ｂｗの点で落ちつき、以後の交流維持パルスの印加
によってこの輝度Ｂｗを維持する。一方、このようにし
て書込み状態を維持している交流維持パルス列Ｐｓの振
幅さらに変調して、充分に低い消去電圧Ｖｅを一瞬素子
に印加すると素子は瞬間消去輝度Ｂｅ′の点を通過した
後、次の交流維持パルス打Ｆｓにて消去輝度Ｂｅに落ち
つきこの輝度Ｂｅを維持して、消去及び消去状態のメモ
リーを行う。また上記書込み、消去にあたって、書込み
あるいは消去電圧ｙｗ，Ｖｅを任意に選択すると、輝度
Ｂｗ，皮の間での中間調の輝度が得られる。以上述べた
のが、すでに提案されているＺｎＳ薄ＥＬ素子の駆動方
法であって、この様にする事により素子に一種のメモリ
ー機能を持たせることができる。

またかかるＺｎＳ薄膜発光素子は外部からの照射光に対
して敏感である事に基いてこの発光素子の光駆動方法が
公知である。

第３図は光駆動方法にかかるタイムチャートであって、
図イは素子に印加する印加電圧波形を、図口は発光輝度
波形を示す。

尚両図にて横軸の時間ｔは互いに対応して示されている
。以下このタイムチャートに添って光駆動方法を述べる
と、図に示す如く上記維持電圧Ｖｅを振幅（波高値）と
する、パルスの休止期間を持った交流パルス列収ｓを素
子に印加する時、期間Ｔ，以前には電圧又は光による書
込みが行われておらず、交流維持パルス刃旧ｓによって
消去状態の輝度Ｂｅを維持している。

期間Ｔ２において交流維持パルス勿肝ｓのパルス期間に
同期して外部よりこの素子に光を照射すると、入射光エ
ネルギーに対応して発光輝度Ｂは上昇して充分な光照射
の後には白全な書込状態、即ち輝度Ｂｗの状態に落着く
。光照射の停止後もこの書込状態は維持パルス乳肥ｓの
印加期間中絶持される。（期間ｔ）。次に期間Ｌに示す
如く、上記パルス列Ｐｓの休止期間に同期して外部より
この素子に光を照射すると、入射光エネルギーに対応し
て発光輝度Ｂは低下し、充分な光照射の後には完全な消
去状態則ち輝度Ｂｅの状態に落ち着く。光照射の停止後
もこの消去状態は、維持パルス列Ｐｓの印加期間中絶持
され（期間Ｌ）、従ってパルス列Ｐｓの休止期間に同期
して光照射を行うという上記操作は、消去のための操作
とみなし得る。また期間ｍ２及びＴ４に於けるこの光書
込及び光消去の時点で、書込み及び消去効果は照射光の
波長入と入射光量、即ち光エネルギーの大きさに対応し
ており、従って光書込み光消去に依る輝度はこの入射光
エネルギーを適当に選ぶ事に依って輝度Ｂｗから輝度Ｂ
ｅまでの任意の値を取ることができ、中間調の書込み及
び消去が可能である。

尚この書込み及び消去過程に於いて、素子への光照射は
パルスのーパルス期間及び一休止期間のみならず数個の
パルス期間及び休止期間に亘つて行ってもよい。以上に
述べた光書込みはＺｎＳ層の光分極作用により光消去は
ＺｎＳ層の光緩和作用によりなされると理解されている
。本発明は薄膜ＥＬ素子の光書込み作用を利用し、フィ
ルムに記録された光学像を薄膜ＥＬ素子に光書込みする
装置である。

第４図は本発明の一実施例の光駆動装置のブロック図を
示し、２１は薄膜ＥＬ素子であり、前述の通りの構成を
持つ。

２２はフラッシュランプよりなる光源ランプ２３、レン
ズ２４、反射板２５等の光学系及びフラッシュランプを
点灯するためのフラッシュランプ点灯回路基板２６、ト
リガーコイル２７、コンデンサ２８等の電気系、その他
を収納して構成されるプロジヱクタ−である。

電気系特に基板２６はノイズの点からプロジェクター内
に収納するのが望ましい。２９は上記光学系の光路の途
中に出入自在のフィルムである。

３０は上記フラッシュランプ点灯回路基板２６と薄膜Ｅ
Ｌ素子の駆動回路３１に接続され、維持パルスのトリガ
信号とフラッシュランプ点灯用の充電パルスを作成する
制御回路である。

駆動回路３１は前記維持パルスを発生して薄膜ＥＬ素子
の電極間に維持パルスを印加する。またこの駆動回路は
前詰消去パルスを発生し、これを薄膜ＥＬ素子の全軍極
に同時に印加して全面消去する。つまり光書込みされた
像を電圧消去する。第５図はフラッシュランプ点灯回路
を示し、２３はフラッシュランプ、Ｃ，はフラッシュラ
ンプ点灯用大容量コンデンサ、Ｔ，は充電用スイッチン
グトランジスタ、Ｔ２はトランジスタＴ，の制御用トラ
ンジスタ、ＶＬは電極、Ｍは巻数比が８０：１のトリガ
ーコイル、Ｔ３はトリガートランジス夕、Ｃ２はコンデ
ンサ、ａは充電パルス入力端子、ｂはトリガー入力端子
である。

この回路はマニアルスイツチ（図示しない）により入力
された信号によって制御回路３０が維持パルスのパルス
期間に同期したトリガーパルスを発生し、このトリガー
パルスが端子ｂを介してトランジスタＴ３をオンにして
フラッシュランプ２３を発光動作させる。

ランプの発光動作が終了した後、制御回路３０は充電パ
ルスを１〜２秒間発生し、これが端子ａを介してトラン
ジスタＴ，及びＬをオンにしてコンデンサＣ，に次の発
光に備えて充電する。

しかして、このフラッシュランプの発光時に薄膜ＥＬ素
子に維持パルスのパルス期間が同期しているので、プロ
ジヱクター２２により３〜４倍に拡大された像の光書込
みが行われる。フラッシュランプで発した光はネガフイ
ルム２９で変調を受け、ネガフィルムの像（即ちネガ）
が薄膜ＥＬ素子に光書込みされる。ネガフィルム２９で
光量が制御されるので、薄膜ＥＬ素子の光書込み像は中
間調表示する。なお、第５図の回路コンデンサＣ，の容
量は４００仏Ｆ、コンデンサＣ２の容量は０．１ＡＦ、
電圧ＶＩは２５０Ｖである。

また第５図の回路において、コンデンサＣ，を急速充電
する必要がなければ、トランジスタスイッチを用いない
で、大きな抵抗を使用してもよいｏところで、本発明の
上記実施例はキセノンフラッシュランプを使用している
が、これは次のような理由による。

薄膜ＥＬ素子の照射光波長に対する光感度の特性は第６
図の曲線イに示す通りであって、３５００Ａに最大感度
のピークを持つ。従って光源としては３５００△の波長
を多く含むものが最適であることが分る。この光源とし
ては例えば光源として駆動の簡単さ、取り扱いの手軽さ
よりタングステンランプがあり、フラッシュランプの一
例としてキセノンランプがある。それらの発光波長特性
を第７図に示す。この図より３５００Ａを比較して多く
含むキセノンランプの方がタングステンランプに比べて
ＥＬ素子の光書込み、消去には適していることがわかる
。さらに、本発明のようにタイミングをとって発光させ
るには、タングステンランプのように応答の遅いもので
は不可能である。なぜならＥＬ素子の維持駆動周波数は
１００日２以上を必要とするので、１位ｈｓｅｃ以内の
タングステンランプのオン−オフは非常に困難だからで
ある。それに対し、キセノンフラッシュランプは、電荷
充電用コンデンサの容量にもよるが、数ｍｓｅｃ以下の
発光が可能であり、十分第３図に示すような維持交流パ
ルスとタイミングをとつて発光させることは可能である
。さらに、強度的にもタングステンランプよりキセノン
フラッシュランプの方が非常に強くてＥＬ素子への光書
込み、消去に適している。ＥＬ素子にフィルム画像を光
書込みする場合、維持パルスが加わっているときに瞬時
強力な光を照射しなければならない。連続的に光が照射
されると、維持パルスのパルス期間では光書込みが行わ
れるが、パルス休止期間では光消去が行われる。結局、
光書込みと光消去の差の光書込みしか行われず、光書込
みの効率が悪いばかりでなく、維持パルスのデューティ
が小さい場合は、光書込みができなくなる。またこの場
合、フィルムを介して光量を制御し、薄膜由Ｌ素子の光
書込み像は中間調表示するので、特に、光書込みと光消
去の差だけの光書込みは中間調表示に著しい悪影響を与
える。

したがって光書込みを効率よく正確に行うには維持パル
スのパルス期間だけ光を通すようなシャッターが必要で
あり、このシャッターは維持パルスと同期をとって開閉
しなければならない。このように、タングステンランプ
は薄膜ＥＬ素子の光書込みの場合の光源としては不適当
であり、且つシャッター等の機械系を必要とし、故障等
の原因となりやすい。

これに対してキセノンフラッシュランプを使用する場合
は、上記のような問題はない。本発明の光書込みの場合
、薄膜ＥＬ素子の電極４及び５は互いに直交する稿状の
電極、いわゆるマトリックス状に形成しなくとも電極４
及び５はそれぞれ全一面の電極であってもよい。

むしろ全一面の電極の場合には縞状電極の間隙がないの
で、光書込み像はより繊密になる。これは第６図に示す
ように、薄膜ＥＬ素子の受光感度特性のピークが３５０
０Ａにあるのに対して、発光特性は第６図の曲線口で示
すように、Ｍｎを活性物質とするとき、６０００Ａ付近
にピークをもつ黄燈発光をするからであり、そして薄膜
ＥＬ素子は自己の発光を受けて発光領域を広げる作用、
即ち光のにじみ出しがないからである。以上のように本
発明はフラッシュランプの点灯時期を薄膜ＥＬ素子に印
加する維持パルスのパルス期間に同期させるので、シャ
ッターは不要である。

また薄膜ＥＬ素子に印加する維持パルスのデューティは
特別な制限がなく任意に選ぶことができる。フラッシュ
ランプの光量は点灯用コンデンサの容量を変化させるこ
とにより容易に変化することができる。更に普通プロジ
ェクターに備えられている冷却ファンはフラッシュラン
プを使用することにより不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜ＥＬ素子の断面構成図、第２図薄
膜ＥＬ素子の電圧−輝度特性図、第３図イは交流パルス
列肝ｓと光照射のタイミングを説明する図、第３図口は
交流パルス列Ｐｓと光照射と発光輝度の関係図、第４図
は本発明による光書込み装置の構成図、第５図は本発明
の要部を構成するフラッシュランプ点灯回路図、第６図
はＥＬ素子の光感度特性と発光特性図、第７図はタング
ステンランプとキセノンランプの分光特性図である。 ２１は薄膜ＥＬ素子、２２はプロジェクタ、２３はフラ
ッシュランプ、３０は制御回路、３１は駆動回路。 キー図 力２図 矛３図 ギ４図 才５図 矛６図 才７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 印加電圧と発光輝度特性にヒステリシス現象を持つ
   薄膜ＥＬ素子、該薄膜ＥＬ素子に電圧上昇時の最小発光
   輝度と電圧下降時の最大発光輝度との差が充分に大きい
   点の電圧値を持つ交流パルス列を印加する手段、上記交
   流パルス列のパルス期間に同期して光学的像を記録した
   フイルムを介してキセノンフラツシユランプ光を前記薄
   膜ＥＬ素子に照射する手段とを備えてなることを特徴と
   する薄膜ＥＬ素子の光駆動装置。