專利名稱：顯示裝置及顯示裝置的驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用具有電介質(zhì)層的電容性發(fā)光元件的顯示裝置，特別涉及電致發(fā)光元件(以下簡稱“EL”)發(fā)光的顯示裝置及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
進幾年來，在平面型的顯示裝置中，EL元件受到人們的期待。該EL元件，具有因具有自發(fā)光性而視認性優(yōu)異、視場角寬廣、應(yīng)答性迅速等特征。另外，在現(xiàn)在開發(fā)的EL元件中，有作為發(fā)光體使用無機材料的無機EL元件和作為發(fā)光體使用有機材料的有機EL元件。
將硫化鋅等無機熒光體作為發(fā)光體的無機EL元件，在106V/cm的高電場中加速的電子，碰撞激發(fā)熒光體的發(fā)光中心，在它們緩和之際發(fā)光。在無機EL元件中，有分散型EL元件和薄膜型EL元件，前者采用使熒光體粉末分散到高分子有機材料等中，在上下設(shè)置電極的結(jié)構(gòu)，后者則在一對電極之間，設(shè)置二層電介質(zhì)層和進而被電介質(zhì)層之間夾持的薄膜發(fā)光層。分散型EL元件雖然制造容易，但是亮度低、壽命短，所以其利用有限。而薄膜型EL元件，1974年豬口等人提出的二重絕緣結(jié)構(gòu)的元件(例如參照專利文獻1)具有高亮度和長壽命，已經(jīng)在車輛用顯示器等中付諸實施。
在這里，使用圖12，講述上述薄膜型EL元件的典型結(jié)構(gòu)。圖12是薄膜型EL元件60的垂直于發(fā)光面的剖面圖。該薄膜型EL元件60，按照下列順序，在透明基板61上依次層疊透明電極62、第1電介質(zhì)層63、發(fā)光層64、第2電介質(zhì)層65和相對電極66后構(gòu)成。將交流電壓施加給透明電極62和相對電極66之間后，發(fā)光層64就發(fā)光。夾持發(fā)光層64的第1電介質(zhì)層63及第2電介質(zhì)層65，具有限制流入發(fā)光層64內(nèi)的電流的功能，發(fā)揮著能夠抑制EL元件60的絕緣破壞，而且可以獲得穩(wěn)定的發(fā)光特性的作用。來自發(fā)光層64的發(fā)光，從透明電極62的一側(cè)取得。
另外，在二維排列多個EL元件構(gòu)成顯示裝置之際，還可以在遍及同一列的多個EL元件中，將透明電極62作為共同、在遍及同一行的多個EL元件中，將相對電極66作為共同。這時，一根透明電極向列方向延伸，在條上布圖，以便使互相平行的多個透明電極和多個相對電極互相正交，向用矩陣選擇的特定的象素施加電壓后，可以獲得進行任意的圖案顯示的無源矩陣驅(qū)動方式的顯示裝置。
使用上述EL元件的顯示裝置的基本的驅(qū)動方法，是將上述EL元件的透明電極作為數(shù)據(jù)電極，將相對電極作為掃描電極，一方面將與決定發(fā)光·不發(fā)光的數(shù)據(jù)對應(yīng)的調(diào)制電壓施加給數(shù)據(jù)電極，另一方面將寫入電壓依次施加給掃描電極后實現(xiàn)。在該驅(qū)動方法中，所述EL元件中掃描電極和數(shù)據(jù)電極交叉的部分(以下簡稱“象素”)，產(chǎn)生寫入電壓和調(diào)制電壓的重疊效果或抵消效果。EL元件具有圖13所示的電壓-亮度特性，作為其發(fā)光開始電壓Vth(以下，Vth表示正實數(shù))通常需要200V左右的高電壓。在各象素中，被施加發(fā)光開始電壓Vth以上的大小的電壓時發(fā)光，被施加發(fā)光開始電壓Vth以下的大小的電壓時則成為不發(fā)光的狀態(tài)，作為整體，可以獲得所需的顯示。
在使用這種薄膜型EL元件的顯示裝置中，作為實現(xiàn)各象素的灰度顯示的驅(qū)動方法，利用施加給EL元件的電壓脈沖的振幅進行控制的電壓調(diào)制方式(例如參照專利文獻2)及利用脈沖寬度進行控制的脈沖寬度調(diào)制方式(例如參照專利文獻3)，已經(jīng)廣為人知。上述驅(qū)動方法中的電壓調(diào)制方式，雖然通過多階段地施加施加給數(shù)據(jù)電極的調(diào)制電壓的振幅后，可以獲得中間亮度。但是由于電壓-亮度特性的陡峭性、非線性和磁滯特性，存在著灰度調(diào)制精度非常低的課題。另一方面，脈沖寬度調(diào)制方式，雖然在理論上說，通過多階段地控制施加給數(shù)據(jù)電極的調(diào)制電壓的振幅后，可以獲得中間亮度。但是施加給上述EL元件矩形波狀的驅(qū)動脈沖后，參與發(fā)光的電流，在電壓剛上升后，以陡峭的峰值上升，以后向電容器的充電電流，也同樣顯示出急劇衰減的舉動。該電流流過的時間是數(shù)μ秒的短時間，即使使電流衰減后的脈沖寬度比它長，也由于已經(jīng)沒有電流流過，所以不能獲得與脈沖寬度對應(yīng)的亮度的差。為了通過控制脈沖寬度獲得充分的灰度顯示，需要在電流流過的數(shù)μ秒的短時間內(nèi)控制多階段的脈沖寬度。但是由于驅(qū)動電路的應(yīng)答速度及脈沖寬度的控制精度等，脈沖寬度微小變化后，亮度就會產(chǎn)生很大的變化。因此，在EL元件中，不宜于采用脈沖寬度調(diào)制方式進行灰度控制。
分析如上所述，在EL元件中，參與發(fā)光的電流，在電壓剛上升后，以陡峭的峰值上升，以后急劇衰減的舉動的理由，可以認為原因之一就是上述EL元件是電容性元件。就是說，上述EL元件由于采用發(fā)光層64被電介質(zhì)層63、65夾持的結(jié)構(gòu)，所以可以等效電路性地視作電容性元件。這時，向發(fā)光層64施加發(fā)光開始電壓以上的電壓脈沖時，發(fā)光層64的電阻值急劇下降，電子在高電場中通過發(fā)光層64的內(nèi)部，激起發(fā)光中心后，到達和電介質(zhì)層65的介面后，被原封不動地保持。這樣，實行發(fā)光動作后，極化電荷就殘留在發(fā)光層的內(nèi)部。以下，將該極化電荷簡稱為“第1極化電荷”，將在第1極化電荷的作用下，發(fā)光層的內(nèi)部產(chǎn)生的電位差，簡稱為“第1極化電壓”。在該第1極化電荷的作用下，發(fā)光層的內(nèi)部產(chǎn)生向和外部電壓相反的方向作用的電位差，和外部施加電壓抵消后，作用于發(fā)光層64的實效電壓，降低到發(fā)光開始電壓Vth以下，電流不能夠流過。因此，給EL元件施加電壓脈沖后，參與發(fā)光的電流，就在電壓剛上升后，以陡峭的峰值上升，以后急劇衰減。
下面，使用圖14，進一步詳細講述該現(xiàn)象。橫軸表示施加電壓V，縱軸表示第1極化電壓P。在沒有給EL元件施加電壓的狀態(tài)下，而且在發(fā)光層的內(nèi)部不存在第1極化電荷時，處于圖中的位置A(極化量0)的狀態(tài)。接著，施加應(yīng)該使EL元件發(fā)光的脈沖狀的驅(qū)動電壓Vr(高于發(fā)光開始電壓的電壓)后，伴隨著施加電壓V的上升，推移到圖中的位置B(極化量Pb)的狀態(tài)，然后，即使施加電壓V成為0，也不能移行到最初的位置A(極化量0)的狀態(tài)，而是移行到位置C(極化量PC)的狀態(tài)。就是說，盡管沒有施加電壓，也成為第1極化電荷殘留在發(fā)光層的內(nèi)部的狀態(tài)。這種現(xiàn)象可以認為是由于在向發(fā)光層施加發(fā)光開始電壓以上的電壓之際，從一個電介質(zhì)層的界面附近釋放的電子，通過發(fā)光層，到達另一個電介質(zhì)層的界面，被界面附近的深阱捕獲的緣故。在這些捕獲電子和發(fā)光層中的正的空間電荷之間，形成并保持恒定的電場。然后，使電極間的施加電壓的極性反轉(zhuǎn)，施加相同的脈沖狀的驅(qū)動電壓-Vr后，就從位置C(極化量PC)的狀態(tài)，沿著負電壓施加的傾斜線，經(jīng)由位置D(極化量0)的狀態(tài)，推移到位置E(極化量Pe)的狀態(tài)為止。然后，施加電壓成為0后，推移到位置F的狀態(tài)。在該位置F的狀態(tài)中，成為負的第1極化電荷(極化量Pf)殘留的狀態(tài)。
這樣，保持第1極化電荷殘留在發(fā)光層內(nèi)的狀態(tài)后，第1極化電荷產(chǎn)生的第1極化電壓就施加給發(fā)光層的內(nèi)部。然后，在下一次發(fā)光時，第1極化電壓與外部施加電壓重疊，施加給發(fā)光層。因此，盡管被施加成為非發(fā)光動作的發(fā)光開始電壓Vth以下的電壓，但是由于第1極化電壓的作用，也成為發(fā)光層被施加超過發(fā)光開始電壓Vth的實效電壓，有時會產(chǎn)生誤發(fā)光。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了防止這種下一次發(fā)光時的誤發(fā)光，提出了下述方法在向各場(field)施加寫入電壓后，施加與該寫入電壓反極性的極化修正電壓，以便消去第1極化電荷(例如參照專利文獻4)。圖15表示出施加極化修正電壓的驅(qū)動方法的一個例子，是施加給各象素的發(fā)光層的電壓的時序圖。在寫入期間71中，按照各掃描線實行選擇發(fā)光后，在極化消去期間72中，施加和寫入電壓反極性的極化修正電壓。另外，圖15所示的C11、C12，表示使掃描電極不同的任意的象素。圖中，用實線表示施加給象素的外部電壓，用虛線表示殘留的第1極化電荷在發(fā)光層中產(chǎn)生的第1極化電壓。在該現(xiàn)有技術(shù)的例子中，作為寫入電壓，依次施加發(fā)光開始電壓Vth以上的電壓，進行發(fā)光顯示后，再對所有的象素，施加發(fā)光開始電壓Vth附近的極化修正電壓。被施加寫入電壓后，各象素發(fā)光，然后在發(fā)光層殘留的第1極化電荷的作用下，在發(fā)光層的內(nèi)部產(chǎn)生和寫入電壓反極性的第1極化電壓。接著，施加極化修正電壓后，第1極化電壓和極化修正電壓重疊的電壓，就施加給發(fā)光層，該電壓的值，成為發(fā)光開始電壓Vth以上，象素發(fā)光。該發(fā)光后，和極化修正電壓反極性的第1極化電壓就施加給發(fā)光層，但是極化修正電壓被設(shè)定成小于施加寫入電壓后的第1極化電壓。
另一方面，圖12所示的現(xiàn)有技術(shù)的薄膜型EL元件，作為電視機等高品位的顯示器，亮度通常不夠。在這里，講述施加給薄膜型EL元件的外部電壓和被發(fā)光層分配的電壓的關(guān)系。如果設(shè)施加給EL元件的外部電壓為V’、電介質(zhì)層的介電常數(shù)為εi、膜厚為di、發(fā)光層的介電常數(shù)為εp、膜厚為dp，那么被發(fā)光層分配的電壓V，就可以用下列公式(1)求出。
V＝εi·dp/(εi·dp+εp·di)·V’…(1) 由公式(1)可知為了有效地將電壓分配給發(fā)光層，最好使用電介質(zhì)層的介電常數(shù)大的材料后將其薄膜化。為了提高EL元件的亮度，例如在專利文獻5中，提出了下述方案作為基板使用絕緣性的陶瓷基板，將構(gòu)成雙重絕緣結(jié)構(gòu)的一個電介質(zhì)層，作為厚膜電介質(zhì)層的EL元件。所述厚膜電介質(zhì)層，將具有BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、CaTiO3、Sr(Zr、Ti)O3、Pb(Zr、ti)O3等鈣鐵礦結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)材料的微粒，分散到有機高分子矩陣中、膏狀化后，使用印刷法成膜，接著進行高溫熱處理，實現(xiàn)很大的介電常數(shù)。一般來說，具有上述鈣鐵礦結(jié)構(gòu)的鐵電體，具有很大的介電常數(shù)，在EL元件的高亮度化中非常理想。
專利文獻1日本國特公昭52-33491號公報專利文獻2日本國特公昭63-15590號公報專利文獻3日本國特開平01-307797號公報專利文獻4日本國特開平03-69990號公報專利文獻5日本國特公平07-44072號公報 可是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在上述現(xiàn)有技術(shù)的例子中，起因于EL元件的特性及成膜過程中的制造偏差等，并不能完全消除第1極化電荷，不均勻地殘留著第1極化電荷。
下面，使用圖15，講述該現(xiàn)象。一般來說，起因于EL元件的特性及成膜過程中的制造偏差等，施加寫入電壓而發(fā)光后的第1極化電壓，在各象素中產(chǎn)生離差。在這里，將象素C11和象素C12分別作為同一個顯示裝置中發(fā)光后殘留的第1極化電荷產(chǎn)生的第1極化電壓的絕對值為最小的象素(C11PMIN)和最大的象素(C12)。將象素C11和象素C12各自的第1極化電壓，作為-VPMIN、-VPMAX。
另外，由于極化修正電壓向所有的象素施加基本相同的值，所以將極化修正電壓的值作為-VEF后，象素C11和象素C12的發(fā)光層就分別被施加VPMIN-(-VEF)、VPMAX-(-VEF)的差電壓。在這里，為了對于所有的象素，進行極化修正，至少需要滿足VPMIN+VEF＞Vth。如果設(shè)定滿足該關(guān)系的無限小的VEF，就可以使象素C11微弱發(fā)光，使以后的第1極化電壓非常小?？墒沁@時，象素C12被施加較大的電壓(VPMIN與VPMAX的差)，發(fā)光后殘留著大于象素C11的第1極化電壓。
進而，隨著顯示裝置的不同，該VPMIN的值產(chǎn)生離差，所以在所有的顯示裝置的所有的象素中，為了切實進行極化修正，需要使VEP無限接近Vth。這樣。加大VEP后，極化修正時的施加電壓就變大，以后的第1極化電壓變大。
此外，為了減小象素C12中的極化修正后的第1極化電壓，而將VEP設(shè)定得過于小后，在象素C11中就產(chǎn)生不能滿足VPMIN+VEF＞Vth的情況。這時，象素C11施加極化修正電壓后并不發(fā)光，第1極化電壓VPMIN就原封不動地殘留。
這樣，在EL元件的發(fā)光層內(nèi)部殘留第1極化電荷的狀態(tài)下，第1極化電荷產(chǎn)生的第1極化電壓，就與在下一次發(fā)光時施加的外部電壓重疊，往往超過發(fā)光開始電壓Vth，產(chǎn)生誤發(fā)光。再加上顯示裝置越大畫面化、越高精細化，起因于各象素的EL元件的特性離差等，發(fā)光開始電壓Vth具有微小的變動，利用電壓控制進行的灰度顯示實際上就越困難。
另外，為了提高灰度，而在電介質(zhì)層中使用介電常數(shù)大的鐵電體材料時，發(fā)現(xiàn)了在以下講述的電介質(zhì)層的內(nèi)部電荷的作用下，發(fā)光層的內(nèi)部殘留極化電荷的課題。由于鐵電體具有施加電場后，可能極化反轉(zhuǎn)的自發(fā)極化，所以從外部施加電壓脈沖后，在該自發(fā)極化的作用下，施加電壓成為0后，也在發(fā)光層和電介質(zhì)層的界面形成殘留電荷。在該殘留電荷的作用下，極化電荷就殘留在發(fā)光層的內(nèi)部。以下，將該極化電荷簡稱為“第2極化電荷”，將在第2極化電荷的作用下，發(fā)光層的內(nèi)部產(chǎn)生的電位差，簡稱為“第2極化電壓”。
就是說，伴隨著上述發(fā)光，在發(fā)光層內(nèi)移動的電子被發(fā)光層和電介質(zhì)層的界面附近的深阱捕獲后產(chǎn)生的第1極化電荷，和鐵電體具的自發(fā)極化產(chǎn)生的第2極化電荷等2種極化電荷重疊，殘留在發(fā)光層的內(nèi)。以下，將組合第1極化電荷和第2極化電荷的電荷簡稱為“極化電荷”，將在極化電荷的作用下，發(fā)光層的內(nèi)部產(chǎn)生的電位差，簡稱為“極化電壓”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是用一系列的控制步驟，切實消除發(fā)光層殘留的極化電荷，使下一次發(fā)光時施加給EL元件的實效電壓電平穩(wěn)定化。本發(fā)明的另一個目的，是提供作為一系列的控制步驟，在使下一次發(fā)光時施加給EL元件的實效電壓電平穩(wěn)定化的同時，還能夠進行多灰度控制的高品位的顯示裝置的驅(qū)動方法及顯示裝置。另外，本發(fā)明的又一個目的，是提供在使用EL元件的無源矩陣驅(qū)動方式的顯示裝置中，即使伴隨著高精細化的進展，掃描線數(shù)增加，作為電視機等高品位的顯示器，也能實現(xiàn)足夠的亮度的顯示裝置。
上述的目的之一，可以利用以下的顯示裝置達到。該顯示裝置，其特征在于，具備顯示部，該顯示部具備沿著第1方向互相平行延伸配置的多個掃描電極，沿著和所述掃描電極交叉的第2方向互相平行延伸配置的多個數(shù)據(jù)電極，在一對所述掃描電極和所述數(shù)據(jù)電極交叉的象素中，在所述掃描電極和所述數(shù)據(jù)電極之間，從與面垂直的方向夾持的發(fā)光層及電介質(zhì)層；消去脈沖供給單元，該消去脈沖供給單元將以所述發(fā)光層開始發(fā)光的發(fā)光開始電壓以下的大小的電壓起始的、極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖，供給所述各象素的所述發(fā)光層。
上述的目的之一，可以利用以下的驅(qū)動方法達到。該驅(qū)動方法，其特征在于是包含具備下述部件的顯示部的顯示裝置的驅(qū)動方法，該顯示部具備沿著第1方向互相平行延伸配置的多個掃描電極，沿著和所述掃描電極交叉的第2方向互相平行延伸配置的多個數(shù)據(jù)電極，在一對所述掃描電極和所述數(shù)據(jù)電極交叉的象素中，在所述掃描電極和所述數(shù)據(jù)電極之間，從與面垂直的方向夾持的發(fā)光層及電介質(zhì)層；包含消去步驟，該消去步驟以所述發(fā)光層開始發(fā)光的發(fā)光開始電壓以下的大小的電壓，將起始極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖，供給所述各象素的所述發(fā)光層。
采用本發(fā)明涉及的顯示裝置后，能夠通過將極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖，施加給各象素，從而有效地消除發(fā)光層內(nèi)部積蓄的極化電荷，使下一次發(fā)光時施加給EL元件的實效電壓電平穩(wěn)定化。另外，采用本發(fā)明涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法后，能夠提供作為一系列的控制步驟，采用包含將極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖施加給各象素的消去步驟的子場驅(qū)動方法，從而容易用高亮度可以進行多灰度顯示的高品位的顯示裝置。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置的顯示部的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖3是沿著圖2的A-A線的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法中，構(gòu)成1個場的各子場的各步驟的時間圖。
圖6是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法中，施加給一個子場中的各象素的發(fā)光層的外部電壓和在各象素的發(fā)光層內(nèi)部產(chǎn)生的極化電壓的波形圖。
圖7(a)是表示向選擇的象素施加發(fā)光開始電壓以上的大小的電壓使其發(fā)光時的電荷移動狀況的圖形，(b)是表示在(a)的發(fā)光后，除去施加電壓時形成極化電荷的圖形。
圖8是表示在本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法的消去步驟中，極化電荷被消去的過程的曲線圖。
圖9是本發(fā)明的第2實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法的流程圖。
圖10是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法中，構(gòu)成1個場的各子場的各步驟的時間圖。
圖11是表示本發(fā)明的第3實施方式涉及的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的EL元件的垂直于發(fā)光面的剖面圖。
圖13是表示EL元件的施加電壓-亮度特性的曲線圖。
圖14是表示EL元件的發(fā)光層中的極化電荷的磁滯特性的曲線圖。
圖15是表示現(xiàn)有技術(shù)的施加極化修正電壓的顯示裝置的驅(qū)動方法的時間圖。
符號說明 10顯示裝置、11顯示部、12驅(qū)動部、13控制部、14基板、15第1電介質(zhì)層、16發(fā)光層、17第2電介質(zhì)層、121數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路、122掃描電極驅(qū)動電路、131子場分割單元、132寫入脈沖供給單元、133維持脈沖供給單元、134消去脈沖供給單元、20 1個子場、21寫入期間、22維持期間、23消去期間、30 1個場、31～38子場、31a～38a寫入期間、31b～38b維持期間、31c～38c消去期間、40 1個場、41～48子場、41a～48a寫入期間、41b～48b維持期間、41c～48c消去期間、50顯示裝置、51顯示部、52驅(qū)動部、521數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路、522掃描電極驅(qū)動電路、53控制部、531子場分割單元、532寫入脈沖供給單元、533維持脈沖供給單元、534消去脈沖供給單元、54幀存儲器、55A/D變換單元、56驅(qū)動用電源、60EL元件、61透明基板、62透明電極、63第1電介質(zhì)層、64發(fā)光層、65第2電介質(zhì)層、66相對電極、70 1個場、71寫入期間、72極化修正期間、100EL元件、Xi數(shù)據(jù)電極、Yj掃描電極
具體實施例方式下面，參照附圖，講述本發(fā)明的實施方式涉及的顯示裝置及顯示裝置的驅(qū)動方法。此外，在附圖中，對于實質(zhì)上相同的部件，賦予相同的符號。
(第1實施方式)首先，使用圖1～圖8，講述本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置及顯示裝置的驅(qū)動方法。
圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的顯示裝置10的結(jié)構(gòu)的方框圖。該顯示裝置10，包含顯示圖象的顯示部11、驅(qū)動該顯示部11的驅(qū)動部12、控制該驅(qū)動部12的控制部13。驅(qū)動部12，包含數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路121、掃描電極驅(qū)動電路122?？刂撇?3，包含子場分割單元131、寫入脈沖供給單元132、維持脈沖供給單元133、消去脈沖供給單元134。
下面，講述構(gòu)成控制部13的各單元。
子場分割單元131，將所有的所述象素中被選擇的象素發(fā)光顯示的一個場，時間分割成與顯示的灰度數(shù)對應(yīng)的多個子場。寫入脈沖供給單元132，選擇所有的所述象素中使其發(fā)光的象素，將寫入電壓脈沖及調(diào)制電壓脈沖，供給該選擇的象素的發(fā)光層，以便施加發(fā)光開始電壓以上的大小的電壓。維持脈沖供給單元133，以與被分配給子場的灰度數(shù)(亮度)對應(yīng)的規(guī)定的脈沖數(shù)，將從和寫入產(chǎn)生的極化電壓反極性的發(fā)光層的發(fā)光開始電壓以下的大小的規(guī)定的電壓起始的、極性正負交替反復(fù)的維持電壓脈沖數(shù)，供給所有的象素。這樣，在各子場的顯示動作中，與有無選擇象素無關(guān)，通過所有的電極做媒介，向所有的象素的發(fā)光層施加發(fā)光開始電壓以下的電壓，所以不需要進行各掃描電極的選擇動作，因此能夠加長發(fā)光維持期間。另外，由于在子場的最初的寫入步驟中選擇的象素以外，不產(chǎn)生極化電壓，所以即使施加發(fā)光開始電壓以下的外部電壓，也不會產(chǎn)生誤發(fā)光。進而，能夠利用脈沖數(shù)獲得分配給子場的亮度。消去脈沖供給單元134，將以發(fā)光開始電壓以下的大小的電壓起始的、極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖，供給各象素的發(fā)光層。這樣，施加極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖后，能夠基本消除發(fā)光層殘留的極化電荷。
圖2是表示顯示部11的結(jié)構(gòu)的立體圖。顯示部11具備沿著第1方向(在圖1及圖2中為列方向)互相平行延伸配置的多個數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN，沿著和上述第1方向垂直的第2方向(在圖1及圖2中為行方向)互相平行延伸配置的多個掃描電極Y1、Y2、Y3…Yj…YM。一對數(shù)據(jù)電極Xi和掃描電極Yj交叉的部分，被稱作象素Cij。該顯示部11，二維排列N×M個象素Cij。另外，各象素Cij，利用其下標的i和j，表示象素位置。例如圖1的象素C11，表示數(shù)據(jù)電極X1和掃描電極Y1交叉的部位的象素，象素C21，表示數(shù)據(jù)電極X2和掃描電極Y1交叉的部位的象素，象素C12，表示數(shù)據(jù)電極X1和掃描電極Y2交叉的部位的象素。這樣，象素C11和象素C21，與掃描電極Y1連接；象素C12，與掃描電極Y2連接。另一方面，象素C11和象素C21，與數(shù)據(jù)電極X1連接；象素C21，與數(shù)據(jù)電極X2連接。
圖3是與沿著圖2的A-A線的發(fā)光面垂直的剖面圖。如圖3所示，各自的象素Cij，由在基板14上依次層疊的數(shù)據(jù)電極Xi、第1電介質(zhì)層15、發(fā)光層16、第2電介質(zhì)層17和掃描電極Yj構(gòu)成。各象素Cij，與一個EL元件100對應(yīng)。各EL元件100，具有圖13所示的施加電壓-亮度特性。這樣，可以認為顯示部11二維排列著多個EL元件100。此外，在本實施方式中，第1電介質(zhì)層15、發(fā)光層16、第2電介質(zhì)層17，被作為遍及各象素Cij地連續(xù)的層設(shè)置。但是并不局限于此，也可以采用對于第1電介質(zhì)層15、發(fā)光層16、第2電介質(zhì)層17中的規(guī)定的層，按照各象素Cij單獨設(shè)定的結(jié)構(gòu)。例如可以按照各象素Cij分離發(fā)光層16?；蛘甙凑崭飨笏谻ij，除了數(shù)據(jù)電極Xi及掃描電極Yj之外，使EL元件100分別分離，使用各EL元件100二維排列著EL元件陣列。這時，N個數(shù)據(jù)電極Xi和M個掃描電極Yj的分別交叉的所有的象素Cij，構(gòu)成EL元件100。
另外，第2電介質(zhì)層17及掃描電極Yj，最好用具有光透過性的材料構(gòu)成。這時，來自發(fā)光層16的發(fā)光，通過第2電介質(zhì)層17及掃描電極Yj做媒介，能夠向外部透過。下面，講述第1電介質(zhì)層15、第2電介質(zhì)層17及掃描電極Yj。
第1電介質(zhì)層15及第2電介質(zhì)層17，最好是電絕緣性高、介電常數(shù)大的部件，以免施加高電場時使EL元件受到破壞。另外，氣孔及缺陷最好少，以免使EL元件受到破壞。進而，由于和發(fā)光體層及電極層疊，所以最好貼緊性好。另外，作為顯示器用，最好膜厚及膜質(zhì)均勻，而且遍及廣大的面積容易制作。另外，制作EL元件需要高溫工藝時，最好耐熱性高。特別最好是絕緣破壞不會擴散給EL元件整體的非傳播型。進而，為了從外部獲得來自發(fā)光層16的發(fā)光，第1電介質(zhì)層15及第2電介質(zhì)層17中的至少一個，最好使用透過可見區(qū)域的材料。作為構(gòu)成該第1電介質(zhì)層15及第2電介質(zhì)層17的電介質(zhì)，能夠使用將鐵電體作為主體的電介質(zhì)。作為鐵電體，除了上文講述的BaTiO3等以外，還能夠使用將(Ba，Sr)TiO3、(Pb，La)TiO3、(Pb，La)(Zr，Ti)O3、(Bi，Na)TiO3、(Bi，Ni)TiO3、(Bi，La)TiO3、具有近似鈦鐵礦構(gòu)造的KNbO3、NaNbO3、LiNbO3、LiTaO3、具有鎢·青銅構(gòu)造的PbNb2O6、Ba2NaNbO15、具有燒綠石(pyrochlore)構(gòu)造的Cd2Nb2O7、Pb2Nb2O7、具有鉍層狀構(gòu)造的Bi4Ti3O12、Sr2Bi2TaO9、CaBi4Ti4O15等作為主體的電介質(zhì)，或它們的混合物，或它們和常電介質(zhì)的混合物。鐵電體，可以采用濺射法、EB蒸鍍法、電阻加熱蒸鍍法、CVD法、網(wǎng)板印刷法、自旋涂敷法、噴墨法、浸漬法、條碼法、其它眾所周知的成膜方法成膜，該電介質(zhì)層還可以進行進行熱處理，以便調(diào)整鐵電體特性的殘留極化量Pr、矯頑電場Ec。如果殘留極化量Pr很大，EL元件內(nèi)部的極化電壓就變大，如后文所述，發(fā)光開始電壓和維持電壓之差變大，能夠擴大動作范圍。作為殘留極化量Pr，最好是3μC/cm2以上，5μC/cm2以上則更好。另一方面，如果矯頑電場Ec過大，電介質(zhì)層內(nèi)的極化反轉(zhuǎn)造成的電力損耗就增大，所以最好是IMV/cm以下，0.5MV/cm以下則更好。另外，為了防止發(fā)光層16成膜時形成缺陷，或者效率高地從外部取得來自發(fā)光層16的發(fā)光，可以進行旨在使電介質(zhì)層的表面光滑而進行研磨等平滑化處理，或者在電介質(zhì)層上設(shè)置平滑層。鐵電體的膜厚，可以根據(jù)鐵電體的等Pr及Ec等調(diào)整。
另外，作為具有光透過性的電極材料，特別合適的例子，是使用ITO(銥錫氧化物)、InZnO、ZnO、SnO2等。但并不局限于它們。進而，還可以使用聚苯胺基、聚吡咯、PEDOT/PSS等導(dǎo)電性樹脂，該電極的膜厚，根據(jù)所需的薄片電阻值和可見光透過率決定。此外，彩色顯示裝置時，通常將RGB象素條式排列及三角形排列，從而實現(xiàn)彩色顯示。與按照各RGB象素配置數(shù)據(jù)電極不同，按照各掃描線配置掃描電極，能夠加大電極寬度。以ITO為代表的光透過性電極，由于電阻比金屬電極大，所以作為電極寬度大的掃描電極使用后，能夠降低電極電阻。
進而，作為發(fā)光層16，可以使用眾所周知的熒光材料。例如可以列舉ZnS、ZnSe等第12族-第16族之間的化合物、CaS、SrS第2族-第16族之間的化合物熒光材料、ZnMgS、CaSSe、CaSrS等所述化合物的混晶或可以部分偏析的混合物，進而CaGa2S4、SrGa2S4、BaGa2S4等硫代五倍子酸鹽(thiogallate)類熒光材料、CaAl2S4、SrAl2S4、BaAl2S4等硫代鋁酸鹽(thioaluminate)類熒光材料、Ga2O3、Y2O3等金屬氧化物熒光材料、Zn2SiO4等多元氧化物熒光材料等。這些熒光材料，分別被從Mn、Cu、Ag、Sn、Pb、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Ce、Ti、Cr、Al等金屬元素中選擇的至少一種元素激活。另外，作為激活物質(zhì)，還可以使用Cl、I之類的非金屬元素及TbF3、PrF3等氟化物。進而，也可以同時激活上述激活物質(zhì)中的兩種以上。關(guān)于發(fā)光層16的成膜方法，可以采用濺射法、EB蒸鍍法、電阻加熱蒸鍍法、CVD法、噴墨法、浸漬法、網(wǎng)板印刷法、自旋涂敷法、條碼法(bar coating)、其它眾所周知的成膜方法。
進而，如果將發(fā)光層16用RGB的各種顏色的熒光體分開顏色地成膜，就可以獲得彩色的顯示裝置?；蛘撸谱鞑捎脝紊?色的發(fā)光層的顯示裝置后，再使用彩色濾色片及/或顏色變換濾色片，顯示RGB的各種顏色，從而可以獲得另一種彩色顯示裝置。
接著，使用圖1及圖4～圖6，講述該顯示裝置10的驅(qū)動方法。圖4是該顯示裝置10的驅(qū)動方法的流程圖。
(a)首先，將1個子場的圖象數(shù)據(jù)S1，輸入子場分割單元131(S01)。
(b)接著，如圖5所示，在子場分割單元131中，將1個場30時間分割成分配了與顯示的灰度數(shù)2n對應(yīng)的亮度的n個(在圖5中為8個)子場31～38。分割的n個子場，維持時間的時間上的長度，被與分配的亮度的加權(quán)對應(yīng)地設(shè)定。該n個子場31～38的維持時間的時間上的長度，從最短的子場31到最長的子場38，依次成為2倍，使象素發(fā)光的子場的組合，存在2n灰度。在這里，將使象素發(fā)光的時間，作為使象素發(fā)光的子場的組合選擇后，能夠?qū)崿F(xiàn)2n階段的灰度控制。
(c)進而，如圖6所示，子場20被子場分割單元131時間分割成寫入期間21、維持期間22、消去期間23。
(d)在各子場的顯示中(S03)，在寫入期間21，按照顯示的圖象數(shù)據(jù)，進行選擇顯示部的象素的寫入步驟(S04)。接著，在維持期間22，進行維持步驟(S05)，進而，在消去期間23，進行消去步驟(S06)，完成1個子場的顯示動作。
(e)遍及n個子場進行上述顯示動作(S07)后，就完成1個場的顯示動作(S08)。
以下，進一步詳細講述各顯示動作步驟。
圖5是表示圖1所示的顯示裝置10顯示一枚圖象的所需要的1個場30的顯示動作的圖形。在本實施方式中，講述灰度數(shù)28的情況。1個場30被分割成8個子場31～38，各子場31～38，由選擇發(fā)光象素的寫入期間31a～38a、用規(guī)定的明亮度使選擇的發(fā)光象素發(fā)光的維持期間31b～38b、在所有的象素中均勻消去各象素的發(fā)光層內(nèi)部形成的極化電荷的狀態(tài)的消去期間31c～38c構(gòu)成。維持期間31b～38b，將其時間上的長度設(shè)定成1T(T為時鐘脈沖信號的時間上的基準長度)、2T、4T、8T、16T、32T、64T、128T，以便使對于各子場31～38而言的分配的亮度的相對比，分別為1/28、1/27、1/26、1/25、1/24、1/23、1/22、1/2。選擇性地使該維持期間31b～38b發(fā)光后，能夠用256灰度顯示1個場30單位的顯示圖象。此外，在圖5中，維持期間31b～38b的時間上的長度，按照短的順序，配置各子場31～38。但是各子場31～38的排列順序的選擇是任意的，并不局限于上述情況。由于按照時間上的長度的順序配置后，顯示裝置容易發(fā)生動畫的不自然性，所以反而最好將適合于顯示裝置的排列順序最佳化。
圖6是表示在本發(fā)明涉及的顯示裝置10的驅(qū)動方法中，在一個子場20內(nèi)，施加給象素C11、C12、C21、C22的發(fā)光層16的外部電壓(圖中用實線表示)和在象素的發(fā)光層16內(nèi)部中極化電荷產(chǎn)生的極化電壓(圖中用虛線表示)的波形圖。進而，還是表示驅(qū)動部12向數(shù)據(jù)電極X1、X2及掃描電極Y1、Y2輸出的電壓的波形圖。該子場20，被時間分割成寫入期間21、隨后的維持期間22、隨后的消去期間23。在該圖6中，圖1所示的象素C11、C12及象素C22，作為應(yīng)該發(fā)光顯示的象素(以下簡稱為“發(fā)光象素”)表示，象素C21作為不應(yīng)該發(fā)光顯示的象素(以下簡稱為“非發(fā)光象素”)表示。此外，在本說明書及附圖中，所謂“施加給發(fā)光層的電壓”，是將掃描電極作為基準的電位差，將掃描電極的電壓作為0表記。
圖7(a)及(b)是在寫入步驟中的EL元件內(nèi)的電荷移動狀況的示意圖。圖7(a)是表示在寫入步驟中，向作為發(fā)光象素選擇的象素C11，施加后發(fā)光開始電壓Vth以上的電壓使其發(fā)光時，電流在發(fā)光層16內(nèi)流動的情況的圖形。圖7(b)是表示結(jié)束寫入步驟后，發(fā)光層16殘存的極化電壓的圖形。
首先，講述寫入步驟(S04)。寫入步驟在圖6所示的寫入期間21中，按照掃描電極Y1、Y2、Y3…Yj…YM依次實行。實行時，通過驅(qū)動部12的掃描電極驅(qū)動電路122做媒介，由寫入脈沖供給單元132向各掃描電極Y1、Y2、Y3…Yj…YMW依次施加寫入電壓脈沖PW(向發(fā)光層16施加的施加電壓-VW，VW是具有0＜VW＜Vt的關(guān)系的實數(shù)，以下簡稱“寫入電壓”)。同時，通過驅(qū)動部12的數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路121做媒介，由寫入脈沖供給單元132向各掃描電極Y1、Y2、Y3…Yj…YMW選擇的數(shù)據(jù)電極Xi施加調(diào)制電壓脈沖PM(向發(fā)光層16施加的施加電壓VM或-VM，VM是具有0＜VM＜Vt的關(guān)系的實數(shù)，以下簡稱“調(diào)制電壓”)。具體地說，向發(fā)光象素(例如圖6所示的象素C11)，施加和寫入電壓-VW反極性的調(diào)制電壓VM，向一個非發(fā)光象素(例如圖6所示的象素C21)，施加和寫入電壓-VW同極性的調(diào)制電壓-VM。在這里，寫入電壓VW和調(diào)制電壓VM，被作為滿足下列不等式(2)和(3)的值給予。
VW+VM＞Vth、 (2)|VW-VM|＜Vth、(3) 經(jīng)過該寫入步驟后，例如在被一對掃描電極Y1及數(shù)據(jù)電極X1選擇的發(fā)光象素C11中，產(chǎn)生寫入電壓VW和調(diào)制電壓VM重疊效果，被施加它們的差電壓VM-(-VW)＝VM+VW。該差電壓VM+VW滿足上述不等式(2)，該電壓的大小成為發(fā)光開始電壓Vth以上(圖6)。這時，如圖7(a)所示，在發(fā)光象素C11的發(fā)光層16中，如前所述，在數(shù)μ秒的時間內(nèi)，參與發(fā)光的電流流過后發(fā)光。其結(jié)果，極化電荷殘留在象素C11的發(fā)光層16和第1電介質(zhì)層15及第2電介質(zhì)層17的兩界面，圖6的發(fā)光象素C11，如用虛線所示，發(fā)光層16的內(nèi)部產(chǎn)生和上述寫入電壓VW和調(diào)制電壓VM的差電壓反極性的極化電壓(-VP)(圖7(b))。另外，在非發(fā)光象素C21中，產(chǎn)生被掃描電極Y1施加的寫入電壓VW和被數(shù)據(jù)電極X2施加的調(diào)制電壓VM的抵消效果，被施加它們的差電壓-VM-(-VW)＝VW-VM。該差電壓VW-VM滿足上述不等式(3)，由于該電壓的大小小于發(fā)光開始電壓Vth，所以不發(fā)光。這樣，極化電荷不會殘留在非發(fā)光象素C21的發(fā)光層16中(圖6、圖7(b))。
下面，根據(jù)圖1及圖6，進一步詳細講述在這些驅(qū)動動作中對各電極的輸出電壓的關(guān)聯(lián)。此外，所謂“對各電極而言的輸出電壓”，是來自規(guī)定的基準的電位差，將規(guī)定的基準作為GND電位表記。在圖6中，例如將被施加給EL元件的外部電壓VW’分配給發(fā)光層的電壓，表記為VW。在驅(qū)動部12內(nèi)的掃描電極驅(qū)動電路122的作用下，按照任意的時鐘脈沖信號(頻率)，依次選擇給予寫入電壓-VW’的掃描電極Y1、Y2、Y3…Yj…YM。同時，在數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路121的作用下，對于數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN，選擇性地向與發(fā)光象素(圖6的象素C11、C12、C22)連接的數(shù)據(jù)電極施加調(diào)制電壓VM’，向與非發(fā)光象素(圖6的象素C21)連接的數(shù)據(jù)電極施加調(diào)制電壓-VM’等兩種值。例如假設(shè)VW’為150V、VM’為100V，寫入電壓和調(diào)制電壓的差電壓就成為大約250V。而在一個非發(fā)光象素中，寫入電壓和調(diào)制電壓的差電壓卻成為大約50V。這樣，如果進行所需的顯示數(shù)據(jù)的寫入，將發(fā)光開始時的外部施加電壓Vth’假定為200V，那就只有發(fā)光象素有選擇地發(fā)光，作為其結(jié)果，發(fā)光層16內(nèi)部有選擇地形成極化電荷。進而，講述圖6所示的發(fā)光象素C12。發(fā)光象素C12是掃描電極Y2和數(shù)據(jù)電極X1交叉的部位的象素。由于在寫入期間21中，按照掃描電極依次進行寫入，所以在向掃描電極Y1施加寫入電壓脈沖后，向掃描電極Y2施加寫入電壓脈沖。因此，向發(fā)光象素C12進行的寫入步驟，在向發(fā)光象素C11進行的寫入步驟之后進行，以后依次向掃描電極Y3～YM實行寫入步驟。此外，上述的數(shù)據(jù)的寫入方法(象素的選擇方法)只是一個例子，也可以是其它的寫入方法。另外，在上述的寫入方法中，示出寫入電壓脈沖PW為負電壓脈沖的情況，但也可以是寫入電壓脈沖PW為正電壓脈沖或按照場或子場交替切換正電壓脈沖和負電壓脈沖的方法。這時，可以按照寫入電壓脈沖PW的電壓極性，使與調(diào)制電壓脈沖PM的發(fā)光象素/非發(fā)光象素對應(yīng)的電壓極性變化。進而，在上述的寫入方法中，將調(diào)制電壓脈沖PM對數(shù)據(jù)電極的輸出電壓基準，定為VM、-VM’等正負同電壓的兩種值，但也可以是不同的電壓及一方的條件為GND電位。
接著，講述維持步驟(S05)。維持步驟(S05)，對所有的數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN同時實行。實行時，通過驅(qū)動部12的數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路121做媒介，由維持脈沖供給單元133將維持電壓脈沖PS(向發(fā)光層16施加的施加電壓VS或-VS，以下簡稱“維持電壓”)施加給數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN。在這里，維持電壓脈沖PS是和上述寫入電壓VW和調(diào)制電壓VM的差電壓反極性、即從和發(fā)光層內(nèi)部產(chǎn)生的極化電壓VP同極性的電壓起始的正負交替脈沖，另外，維持電壓VS，被作為滿足下列不等式(4)的值(實數(shù))給予。
Vth-VP＜VS＜Vth(4) 就是說，由于經(jīng)過寫入步驟(S04)后，只有象素的發(fā)光層16內(nèi)部形成極化電荷的發(fā)光象素C11、C12、C22，重疊極化電壓(-VP)，所以可以認為發(fā)光開始電壓實質(zhì)上只降低了極化電壓的那部分。因此，滿足上述不等式(4)地用和極化電壓VP同極性的維持電壓(-VS)，施加開始維持電壓脈沖PS后，施加給發(fā)光象素的發(fā)光層的實效電壓的大小，超過發(fā)光開始電壓Vth后，就能夠使其發(fā)光。另外，由于該發(fā)光，發(fā)光象素C11、C12、C22的發(fā)光層16內(nèi)部，形成和維持電壓脈沖PS反極性的極化電荷，產(chǎn)生極化電壓VP。接著，和最初的維持電壓脈沖的維持電壓(-VS)反極性的下一個維持電壓(VS)脈沖，施加給所有的象素，在發(fā)光象素中，和極化電壓同極性的維持電壓脈沖的維持電壓VS，與在上次的維持電壓脈沖的作用下，殘留在發(fā)光層中的極化電壓VP重疊，施加給發(fā)光層16的實效電壓的大小，超過發(fā)光開始電壓Vth后發(fā)光。這時，也形成和維持電壓脈沖的電壓PS反極性的極化電荷。以后，與分配給子場的灰度數(shù)對應(yīng)的脈沖數(shù)的維持電壓脈沖，就正負交替地施加。
此外，如圖6所示，的輸出電壓VS’，可以和調(diào)制電壓脈沖PM的輸出電壓VM’是同電壓。另外，維持電壓脈沖PS最好從和上述寫入電壓VW和調(diào)制電壓VM的差電壓反極性、即和發(fā)光層內(nèi)部產(chǎn)生的極化電壓VP反極性的電壓開始。這時，在最初的脈沖中不發(fā)光，從下一個脈沖開始發(fā)光。另外，所述維持電壓脈沖PS，采用由所有的數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN供給的方法，但也可以是由所有的掃描電極Y1、Y2、Y3…Yj…YM供給的方法。
另一方面，非發(fā)光象素C21，沒有極化電荷，不具有發(fā)光層16產(chǎn)生極化電壓，在整個維持期間，只被施加發(fā)光開始電壓Vth以下的大小的維持電壓VS，施加給發(fā)光層16的實效電壓的大小小于發(fā)光開始電壓Vth，所以不發(fā)光。將從和施加發(fā)光開始電壓Vth以下的大小的寫入電壓和調(diào)制電壓的時刻的極性反極性的電壓起始的、極性正負交替的維持電壓脈沖PS施加給所有的象素，從而可以使發(fā)光象素C11、C12、C22在維持期間22中繼續(xù)發(fā)光，非發(fā)光象素C21在維持期間22中不發(fā)光。
此外，如上所述，進行維持步驟的維持期間22，對于按照其時間上的長度顯示的灰度數(shù)2n分割的n個子場，與分配的灰度數(shù)對應(yīng)地設(shè)定。各子場的發(fā)光次數(shù)，是累計寫入步驟中的寫入電壓脈沖和維持步驟中的維持電壓脈沖PS的脈沖數(shù)的次數(shù)，它與分配給各子場的灰度數(shù)對應(yīng)。一個場的灰度數(shù)，根據(jù)各子場的發(fā)光/非發(fā)光的組合選擇，從而可以獲得2n階段的灰度數(shù)。
接著，講述消去步驟(S06)。消去步驟在消去期間23中，對圖1所示的所有的數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN同時實行。實行消去步驟時，通過驅(qū)動部12的數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路121做媒介，由消去脈沖供給單元134向各數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN施加消去電壓脈沖PE。在這里，如圖6所示，消去電壓脈沖PE從和上述維持電壓脈沖PS的最后的脈沖的極性反極性的電壓(-VE1)開始，是極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖。該消去電壓脈沖PE，例如具有矩形脈沖正負交替反復(fù)、被施加的電壓(以下稱作“消去電壓”)衰減下去的波形。該消去電壓VE，例如在上述維持電壓脈沖PS的最后的脈沖是正極性時，被作為施加電壓的絕對值逐漸減少的衰減電壓脈沖給予，就象-VE1、-VE2、-VE3、-VE4…(但是各電壓的大小關(guān)系為Vth＞VS＞VE1＞VE2＞VE3＞VE4)那樣。這樣，象素的發(fā)光層16內(nèi)部形成的極化電荷被消去，在下一個子場的寫入步驟中，進行新的顯示數(shù)據(jù)的寫入。
圖8是表示在消去期間23中，在極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖的作用下，象素的發(fā)光層內(nèi)部殘留的極化電荷被消去的過程的圖形。將上述寫入期間111完成的時刻的殘留極化電荷量，定為PEO。接著，如前所述，施加施加電壓-VE1、-VE2、-VE3、-VE4…(但是各電壓的大小關(guān)系為Vth＞VS＞VE1＞VE2＞VE3＞VE4)那樣地依次減少的衰減電壓脈沖后，如圖8所示，極化電荷量按照位置E0→E1→E2→E3→E4→E5地逐漸趨近于0地推移，不久到達極化電荷量0。象現(xiàn)有技術(shù)的例子那樣，只有反極性的單一消去電壓脈沖，起因于伴隨鐵電體的自發(fā)極化的殘留電荷及EL元件的特性和制造離差等，不能充分消去極化電荷，產(chǎn)生電荷的不勻。特別是象本實施方式涉及的驅(qū)動方法那樣，脈沖寬度成為1～3μsec左右后，極化電荷的殘存非常顯著。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)使用上述那種衰減電壓脈沖后，能夠在短時間內(nèi)均勻地消去發(fā)光層16的第1極化電荷及第2極化電荷。這樣，能夠穩(wěn)定進行下一個寫入，提高顯示品質(zhì)。這時，如果衰減電壓脈沖數(shù)過多，參與發(fā)光的電力消耗就會增大，所以作為衰減電壓脈沖數(shù)，最好是2個以上20個以下，4個以上10個以下則更好。此外，圖8表示出極化電壓從正的狀態(tài)開始的消去動作，但是極化電壓從負的狀態(tài)開始的消去動作時，實質(zhì)上也同樣。另外，上述衰減電壓脈沖的施加電壓，既可以逐漸衰減，也可以從VE1到VEn(n為整數(shù))連續(xù)的衰減電壓的值的一部分VEK和VEK+1(1≤K≤n，K為整數(shù))是VEK≥VEK+1的關(guān)系的區(qū)域。
此外，消去電壓脈沖PE最好是從與維持電壓脈沖PS的最后的脈沖極性反極性的電壓開始。但是也可以從與維持電壓脈沖PS的最后的脈沖極性同極性的電壓開始。不過，按照數(shù)據(jù)電極錯開消去電壓脈沖PE的相位，例如使第1波的極性反轉(zhuǎn)等，在同一個子場內(nèi)，以正負各自的極性開始的脈沖混在后，就會在出現(xiàn)極化電荷消去不勻的同時，還在鄰接的電極之間產(chǎn)生電位差，由于沿面放電而在電極之間引起絕緣破壞等。特別是在使用鐵電體材料的電介質(zhì)層中，容易引起絕緣破壞。另外，只與脈沖的相位一致，作為按照數(shù)據(jù)電極設(shè)定時間差的消去電壓脈沖PE時，伴隨著消去期間的變長，發(fā)光期間相對變短，所以引起亮度下降，對于掃描線數(shù)伴隨著高精細化的進展而增加的情況來說，這個問題更加顯著。在本實施方式中，對所有的象素，統(tǒng)一施加相同相位的消去電壓脈沖PE，從而解決了這些問題。另外，所述消去電壓脈沖PE，采用由所有的數(shù)據(jù)電極X1、X2、X3…Xi…XN供給的方法，但是也可以采用由所有的掃描電極Y1、Y2、Y3…Yj…YM供給的方法。
對于各子場31～38的各顯示數(shù)據(jù)，實行繼上述寫入步驟(S04)、維持步驟(S05)、消去步驟(S06)之后的一系列的顯示動作(S07)，完成一個場30的顯示動作(S08)。
在這里，講述本實施方式涉及的顯示裝置10的驅(qū)動方法的應(yīng)答性。例如假設(shè)是VGA規(guī)格(640×480)的顯示裝置，將它用灰度數(shù)28、幀頻率60Hz的無源矩陣驅(qū)動，進行灰度數(shù)28的控制時，各脈沖寬度成為1～3μsec左右。另一方面，在各象素的發(fā)光層16中，施加發(fā)光開始電壓Vth以上的電壓(2MV/cm左右的電場強度)之際，電子的飽和漂移速度，雖然取決于發(fā)光層的材料，但大致為107cm/s左右。將發(fā)光層的膜厚定為1μm時，電子以數(shù)十pesc左右，從一個電介質(zhì)層15(或17)的界面移動到另一個電介質(zhì)層17(或15)的界面，所以即使是上述脈沖寬度，也足以形成極化狀態(tài)。再加上，夾持發(fā)光層16的電介質(zhì)層15、17，雖然取決于電介質(zhì)層的材料，但以數(shù)十nesc左右極化反轉(zhuǎn)，所以即使是上述脈沖寬度，也顯示出穩(wěn)定的動作。
(第2實施方式)接著，使用圖9及圖10，講述本發(fā)明的第2實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法。圖9是該顯示裝置的驅(qū)動方法的流程圖。另外，圖10是表示該顯示裝置的驅(qū)動方法中，用灰度數(shù)28顯示一枚圖象所需要的1個場40的顯示動作的圖形。該顯示裝置的驅(qū)動方法，和第1實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法相比，在將1個場40被分割成8個子場41～48的這一點上同樣。另外，在各子場中，遍及第2子場42～第8子場48，時間分割成選擇發(fā)光象素的寫入期間42a～48a、用規(guī)定的明亮度使選擇的發(fā)光象素發(fā)光的維持期間42b～48b、在所有的象素中均勻消去發(fā)光層內(nèi)部形成的極化電荷的狀態(tài)的消去期間42c～48c的這一點上也同樣。另一方面，在8個子場中，對于按照灰度數(shù)分配的時間長度最短的第1子場(時間長度為1T)41，取消維持期間，在寫入期間41a后，立即設(shè)置消去期間41c的這一點上不同。因此，第1子場41的發(fā)光亮度，取決于寫入期間41a獲得的發(fā)光。另一方面，對于第2子場42～第8子場48(時間長度為2T～128T)，和第1實施方式同樣，經(jīng)過寫入期間、維持期間、消去期間后，完成顯示動作。這樣，能夠維持亮度的時間范圍，加大特別是低亮度區(qū)域的對比度，獲得例如更接近人的眼睛的γ特性的灰度性。此外，圖10按照維持期間42b～48b的時間上的長度較短的順序，配置各子場41～48。但是各子場的排列順序的選擇是任意的，并不局限于上述情況。由于按照時間上的長度的順序配置后，顯示裝置容易發(fā)生動畫的不自然性，所以反而最好將適合于顯示裝置的排列順序最佳化。
該顯示裝置的驅(qū)動方法，和第1實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法相比，直到將一個場時間分割成n個(在圖10中，n＝8)子場41～48的步驟(S12)為止，都是同樣的。然后，在判斷各子場的顯示之際分配的時間長度，是不是最短的子場41(S13)，對于最短的子場41，不進行維持步驟，只進行寫入步驟(S15)和消去步驟(S16)的這一點上，不同。此外，最短的子場41以外的子場42～48的各步驟(S17～S20)、全子場的顯示確認(S21)及1個場40的顯示(S22)，都和第1實施方式同樣。
(第3實施方式)再接著，使用圖11，講述本發(fā)明的第3實施方式涉及的顯示裝置。圖11是該顯示裝置50的結(jié)構(gòu)的方框圖。該顯示裝置50，和第1實施方式涉及的顯示裝置10相比，在具備A/D變換單元55、幀存儲器54、驅(qū)動用電源56的這一點上不同。
接著，講述該顯示裝置50的顯示動作。輸入的圖象數(shù)據(jù)的映像數(shù)據(jù)S2，被A/D變換單元55變換成n比特的數(shù)字映像信號S3，存入幀存儲器54，然后，在控制單元53中，首先用子場用分割單元531取出與將映像信號S3灰度的加權(quán)對應(yīng)的1比特的信號，依次輸出各子場的映像信號S4。根據(jù)這些映像信號S4，首先由寫入脈沖供給單元532向數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路521發(fā)送調(diào)制電壓脈沖PM的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路521，將與發(fā)光及非發(fā)光對應(yīng)的規(guī)定的調(diào)制電壓VM或-VM，施加給各數(shù)據(jù)電極X1～XN。另一方面，對于掃描電極Y1～YM，依次掃描，在從各掃描電極Y1～YM的掃描開始時刻起，到掃描結(jié)束時刻為止的期間，由寫入脈沖供給單元532向掃描電極驅(qū)動電路522發(fā)送寫入電壓脈沖PW的數(shù)據(jù)。由掃描電極驅(qū)動電路522向掃描電極Y1～YM施加規(guī)定的寫入電壓-VW。將它實行一個畫面，從而對所有的象素進行寫入。接著，維持脈沖供給單元533對畫面的所有的象素，在相同的時刻，產(chǎn)生維持電壓脈沖PS；由數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路521，向掃描電極施加發(fā)光開始電壓Vth以下的規(guī)定的電壓VS或-VS。和第1實施方式涉及的顯示裝置的驅(qū)動方法同樣，供給和寫入步驟中的數(shù)據(jù)電極X1～XN和掃描電極Y1～YM的極性反極性的維持電壓脈沖PS，對于象素的發(fā)光層內(nèi)部產(chǎn)生的極化電荷而言，繼續(xù)施加的維持電壓脈沖PS，成為正向偏置，只有發(fā)光象素斷續(xù)地維持發(fā)光。再接著，消去脈沖供給單元534對畫面的所有的象素，產(chǎn)生消去電壓脈沖PE；由數(shù)據(jù)電極驅(qū)動電路521，向掃描電極施加使施加電壓電平逐漸降低的規(guī)定的電壓。以上的循環(huán)，按照各子場反復(fù)進行。此外，在上述寫入方法中，示出寫入電壓脈沖PW為負電壓脈沖的情況，但也可以是寫入電壓脈沖PW為正電壓脈沖或按照場或子場交替切換正電壓脈沖和負電壓脈沖的方法。這時，可以按照寫入電壓脈沖PW的電壓極性，使與調(diào)制電壓脈沖PM的發(fā)光象素/非發(fā)光象素對應(yīng)的電壓極性變化。進而，在上述的寫入方法中，將調(diào)制電壓脈沖PM對數(shù)據(jù)電極的輸出電壓基準，定為VM、-VM’等正負同電壓的兩種值，但也可以是不同的電壓及一方的條件為GND電位。進而，上述維持電壓脈沖PS及消去電壓脈沖PE，采用由所有的數(shù)據(jù)電極X1～XN供給的方法，但是也可以采用由所有的掃描電極Y1～YM供給的方法。
此外，上述各實施方式示出了一個例子，但是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，并不局限于各實施方式的結(jié)構(gòu)。
以上，根據(jù)理想的實施方式，詳細講述了本發(fā)明。但本發(fā)明并不局限于它們，在《權(quán)利要求書》記述的本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，可以有許多理想的變形例及修正例。這對業(yè)內(nèi)人士來說，是不言而喻的。
本發(fā)明涉及的顯示裝置及顯示裝置的驅(qū)動方法，作為電視機等的顯示器，用途廣泛。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，具備顯示部，該顯示部具備沿著第1方向互相平行延伸配置的多個掃描電極、沿著與所述掃描電極交叉的第2方向互相平行延伸配置的多個數(shù)據(jù)電極、以及在一對的所述掃描電極與所述數(shù)據(jù)電極交叉的部位的象素中，夾持在所述掃描電極與所述數(shù)據(jù)電極之間的發(fā)光層及電介質(zhì)層；和消去脈沖供給單元，該消去脈沖供給單元對所述各象素的所述發(fā)光層，供給以所述發(fā)光層開始發(fā)光的發(fā)光開始電壓以下的大小的電壓起始的、極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述電介質(zhì)層，由鐵電體材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述電介質(zhì)層，具有第1電介質(zhì)層和第2電介質(zhì)層；在所述顯示部的所述象素中，在所述掃描電極與所述數(shù)據(jù)電極之間，夾持所述發(fā)光層和所述第1及第2電介質(zhì)層，且所述第1及第2電介質(zhì)層夾住所述發(fā)光層。
4.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述發(fā)光層，施加所述發(fā)光開始電壓以上的大小的電壓后，電致發(fā)光。
5.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其特征在于所述第1及第2電介質(zhì)層中，至少一方電介質(zhì)層，由鐵電體材料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于還具備驅(qū)動部，該驅(qū)動部在所述掃描電極與所述數(shù)據(jù)電極之間，施加電壓，驅(qū)動顯示部。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于還具備子場分割單元，該子場分割單元將由所有的所述象素中選擇的象素的發(fā)光而顯示的一個場，時間分割成與顯示的灰度數(shù)對應(yīng)的多個子場；所述消去脈沖供給單元，按照所述子場，將所述衰減電壓脈沖，供給所述各象素的所述發(fā)光層。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于還具備寫入脈沖供給單元，該寫入脈沖供給單元按照所述子場，對所有的所述掃描電極，按線順序依次通過一根所述掃描電極，將所述發(fā)光開始電壓以下的大小的寫入電壓脈沖，供給與所述掃描電極連接的所述象素的發(fā)光層，并且還通過所有的所述數(shù)據(jù)電極中選擇的所述數(shù)據(jù)電極，將與所述寫入電壓脈沖的電壓的差電壓為所述發(fā)光開始電壓以上的大小的調(diào)制電壓脈沖，供給與所述選擇的數(shù)據(jù)電極連接的象素的發(fā)光層。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其特征在于還具備維持脈沖供給單元，該維持脈沖供給單元在至少一個所述子場中，對所有的所述象素，以與分配給所述子場的灰度數(shù)對應(yīng)的規(guī)定的脈沖數(shù)，供給自所述發(fā)光開始電壓以下的大小的規(guī)定的電壓起始的、極性正負交替反復(fù)的維持電壓脈沖。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于所述消去脈沖供給單元，供給自與所述維持電壓脈沖的最后的電壓脈沖的極性為相反極性的電壓開始的衰減電壓脈沖。
11.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于所述子場分割單元，將所述一個場，按照顯示的灰度數(shù)2n，時間分割成n個子場，所述n個子場具有包含與分配的最低亮度對應(yīng)的最小脈沖數(shù)的第1子場、和分別分配與所述最小脈沖數(shù)之比為2i的各脈沖數(shù)的第2子場至第n子場，其中i＝1～n-1。
12.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述電介質(zhì)層，至少一部分的殘留極化量是3μC/cm2以上。
13.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述掃描電極，是透明電極。
14.一種顯示裝置的驅(qū)動方法，所述顯示裝置包含顯示部，所述顯示部具備沿著第1方向互相平行延伸配置的多個掃描電極、沿著與所述掃描電極交叉的第2方向互相平行延伸配置的多個數(shù)據(jù)電極、以及在一對所述掃描電極與所述數(shù)據(jù)電極交叉的部位的象素中、以與面垂直的方向夾持在所述掃描電極與所述數(shù)據(jù)電極之間的發(fā)光層及電介質(zhì)層；所述驅(qū)動方法包含消去步驟，該消去步驟對所述各象素的所述發(fā)光層，供給以所述發(fā)光層開始發(fā)光的發(fā)光開始電壓以下的大小的電壓起始的、極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖。
15.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于所述發(fā)光層，被施加所述發(fā)光開始電壓以上的大小的電壓后，電致發(fā)光。
16.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于所述電介質(zhì)層中，至少一方電介質(zhì)層，由鐵電體材料構(gòu)成；由所述消去步驟中的所述衰減電壓脈沖，消去電介質(zhì)層的自發(fā)極化。
17.如權(quán)利要求14所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于還包含將由所有的所述象素中選擇的象素的發(fā)光而顯示的一個場，時間分割成與顯示的灰度數(shù)對應(yīng)的多個子場的步驟；按照所述各子場，進行所述消去步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于還包含寫入步驟，在該步驟中，按照所述子場，對所有的所述掃描電極，以線順序依次通過一根所述掃描電極，將所述發(fā)光開始電壓以下的大小的寫入電壓脈沖，供給與所述掃描電極連接的所述象素的發(fā)光層，并且還通過所有的所述數(shù)據(jù)電極中選擇的所述數(shù)據(jù)電極，將與所述寫入電壓脈沖的電壓之差電壓為所述發(fā)光開始電壓以上的大小的調(diào)制電壓脈沖，供給與所述選擇的數(shù)據(jù)電極連接的象素的發(fā)光層。
19.如權(quán)利要求18所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于還包含維持步驟，在該步驟中，在至少一個所述子場中，對所有的所述象素，以與分配給所述子場的灰度數(shù)對應(yīng)的規(guī)定的脈沖數(shù)，供給自所述發(fā)光開始電壓以下的大小的規(guī)定的電壓起始的、極性正負交替反復(fù)的維持電壓脈沖。
20.如權(quán)利要求17所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于在將所述一個場，時間分割成多個子場的步驟中，對于分配給各子場的亮度，時間分割成與施加給所述發(fā)光層的脈沖數(shù)對應(yīng)的多個子場。
21.如權(quán)利要求17所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于在將所述一個場，時間分割成多個子場的步驟中，將所述一個場，按照顯示的灰度數(shù)2n，時間分割成n個子場，所述n個子場具有包含與分配的最低亮度對應(yīng)的施加給所述發(fā)光層的最小脈沖數(shù)的第1子場、和分別分配與所述最小脈沖數(shù)之比為2i的各脈沖數(shù)的第2子場至第n子場，其中i＝1～n-1。
22.如權(quán)利要求17所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于通過選擇所述多個子場中使所述選擇象素發(fā)光的子場的組合，從而在所述一個場中，控制用所述選擇象素顯示的灰度。
23.如權(quán)利要求19所述的顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于所述多個子場中最短的子場，不包含所述維持步驟。
全文摘要
顯示裝置具備顯示部，該顯示部具備沿著第1方向互相平行延伸配置的多個掃描電極，沿著和所述掃描電極交叉的第2方向互相平行延伸配置的多個數(shù)據(jù)電極，在一對所述掃描電極和所述數(shù)據(jù)電極交叉的象素中，在所述掃描電極和所述數(shù)據(jù)電極之間，從與面垂直的方向夾持的發(fā)光層及電介質(zhì)層；消去脈沖供給單元，該消去脈沖供給單元以所述發(fā)光層開始發(fā)光的發(fā)光開始電壓以下的大小的電壓，將起始極性正負交替反復(fù)的衰減電壓脈沖，供給所述各象素的所述發(fā)光層。
文檔編號H05B33/08GK101048808SQ200580037278
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者小野雅行, 那須昌吾, 青山俊之, 小田桐優(yōu) 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社