JP3598664B2 - El表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、EL(エレクトロルミネッセンス)素子をマトリクス配置して表示を行うEL表示装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
従来、EL表示装置において、データ電極のパルス幅を変調して階調表示を行うようにしたものがある(特開平1−307797号公報参照)。実際には、ELドライバーICに東芝製TD62C948を用いることにより、階調表示を行うことができる。
【0003】
また、特開平2−44392号公報には、3原色光を発光する3つの発光層を設けることにより、マルチカラーのEL表示を行うようにしたものが提案されている。
このように複数色の発光層を有するEL素子に対し、上記したパルス幅変調による階調制御を行うことが考えられる。
【0004】
例えば、特公平7−99462号公報においては、蛍光表示管を主な適用対象とし、階調に応じたクロック数を計数してパルス幅を設定し、これにより複数色にて階調表示を行うようにしている。
しかしながら、蛍光表示管では、電流により発光を制御するものであるため、パルス幅と輝度が比例し、クロック数によるパルス幅の設定で階調表示を行うことができるが、EL素子では、電圧により発光を制御するものであるため、パルス幅と輝度は相関関係はあるものの比例はしない。
【0005】
例えば、複数の発光層として、青色のSrS:Ce発光層、黄橙色のZnS:Mn発光層、緑色のZnS:TbOF発光層とした場合、電圧印加時間に対する伝導電流特性は、図7に示すように、それぞれA、B、Cとなる。すなわち、電圧を印加してからEL素子に伝導電流が流れ始めるまでの時間や応答(時定数)が発光層によって異なる。このため、階調度が低い(例えば16階調とした場合の1〜3階調あたり)場合に、その階調度に応じたパルス幅とすると、EL素子が発光する前に電圧印加が終了してしまうことになる。
【0006】
このように、EL素子においては、発光層毎に輝度−パルス幅特性が異なるため、単純にパルス幅変調を行ったのでは、混色発光時に階調の線形性が悪くなるという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みたもので、複数色の発光層に対しパルス幅を変調して階調表示を行う場合に、線形性のある混色階調表示が行えるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明においては、データ電極駆動回路が、第1の階調用クロック第2の階調用クロックを発生する回路(51〜66)と、第1の階調用区クロックをカウントしそのカウント値と第1の階調データとを比較して第1の階調データに応じたパルス幅を決定する回路(413a、414a)と、第2の階調用クロックをカウントしそのカウント値と第2の階調データとを比較して第2の階調データに応じたパルス幅を決定する回路(413b、414b)とを有し、1、第2の階調用クロックは、第1、第2の発光層の輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅を得るように、それぞれ独立して設定されており、第1、第2の階調用クロックは、第1、第2の発光層の輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅を得るように、その発生開始タイミングおよび周波数がそれぞれ異なって設定されており、それは第1の階調クロックの発生タイミングを第2の階調クロックの発生タイミングより早く設定するとともに、第1の階調クロックの周波数およびパルス幅をそれぞれ第2の階調クロックの周波数より高く、そのパルス幅より短く設定し、かつ該各々パルス幅のデータ電圧を第1、第2の発光層に夫々対応したデータ電極に印加するタイミングは同一のタイミングであり、かつ各々のデータ電圧は共に同一であることを特徴としている。
なお、特許請求の範囲では、第1、第2の発光層に対して輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅の設定を行うことを特定しているが、これは少なくとも第1、第2の発光層に対して輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅の設定を行うことを意味しており、後述する実施形態で説明しているように、第1、第2の発光層に加えて第3の発光層を有して同様のパルス幅設定を行うものも、特許請求の範囲に記載の発明に含まれることはもちろんである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の一実施形態を示すEL表示装置の全体構成を示す。また、図2にEL素子の模式的な断面構成を示す。
図2において、EL素子10は、ガラス基板11上に積層形成された、透明電極12、第1絶縁層13、複数色の発光層を並列に形成した発光層14、第2絶縁層15、背面電極16から構成されており、透明電極12、背面電極16間に交流の駆動電圧パルスを印加することにより、EL素子が発光する。この図2では、ガラス基板11より光を取り出すようにしている。この構成は、基本的には、特開平2−44392号公報に示されるものと同様である。なお、背面電極16を透明電極とすれば図の上下の両方向から光を取り出すことができる。
【0011】
図1に示すEL表示パネル1は、図2に示す構成に対し、透明電極12、背面電極16を行列上に複数配置して走査電極およびデータ電極とし、EL素子をマトリクス配置して表示を行うように構成されている。具体的には、行方向に奇数走査電極201、202、…、偶数走査電極301、302、…が形成され、列方向にデータ電極401、402、403、…が形成されている。なお、奇数走査電極201、202、…、偶数走査電極301、302、…は、上述した複数色の発光層と交差し、またデータ電極401、402、403、…は、複数色の発光層と平行になるように形成されている。
【0012】
走査電極201、301、202、302、…とデータ電極401、402、403、…とのそれぞれの交差領域には、画素としてのEL素子111、112、…121、…が形成されている。なお、EL素子は容量性の素子であるため、図ではコンデンサの記号で表している。
このEL表示パネル1の表示駆動を行うために、走査側ドライバIC2、3およびデータ側ドライバIC4が設けられている。
【0013】
走査側ドライバIC2は、プッシュプルタイプの駆動回路であり、奇数走査電極201、202、…に接続されたPチャンネルFET21a、22a、…とNチャンネルFET21b、22b、…を有し、駆動回路20からの出力に従って奇数走査電極201、202、…に走査電圧を印加する。
また、FET21a、21b、22a、22b、…のそれぞれには、寄生ダイオード21c、21d、22c、22d、…が形成されており、走査電極を所望の基準電圧に設定する。
【0014】
走査側ドライバIC3も同様の構成で、駆動回路30、PチャンネルFET31a、32a、…とNチャンネルFET31b、32b、…を有して、偶数走査電極301、302、…に走査電圧(電圧パルス)を供給する。
データ側ドライバIC4も同様に、駆動回路40、PチャンネルFET41a、42a、…とNチャンネルFET41b、42b、…を有して、データ電極401、402、403、…にデータ電圧(表示電圧)を供給する。
【0015】
走査側ドライバIC2、3には、走査電圧供給回路5、6から走査電圧が供給される。走査電圧供給回路5は、スイッチング素子51、52を有し、そのオンオフ状態に応じて、直流電圧(書き込み電圧)Vrまたは接地電圧を、走査側ドライバIC2、3におけるPチャンネルFETソース側共通線L1に供給する。走査電圧供給回路6は、スイッチング素子61、62を有し、そのオンオフ状態に応じて、直流電圧−Vr+Vm、オフセット電圧Vmを、走査側ドライバIC2、3におけるNチャンネルFETソース側共通線L2に供給する。
【0016】
また、データ側ドライバIC4には、データ電圧供給回路7からデータ電圧が供給される。このデータ電圧供給回路7は、データ側ドライバIC4のPチャンネルFETソース側共通線に直流電圧(変調電圧)Vmを供給し、NチャンネルFETソース側共通線に接地電圧を供給する。
上記構成において、EL素子を発光させるには、走査電極とデータ電極との間に交流のパルス電圧を印加する必要があり、このためフィールド毎に正負に極性反転するパルス電圧を各走査線毎に作成して駆動を行うようにしている。以下、図3に示すタイミングチャートを参照して、正負フィールドでの作動について説明する。
(正フィールド)
スイッチング素子51、62をオン、52、61をオフにする。この時、走査電極201、301、202、302、…の基準電圧は、走査側ドライバIC2、3のFETの寄生ダイオードの作動により、オフセット電圧Vmとなっている。また、データ側ドライバIC4のFET41a、42a、43a、…側をオンし、データ電極の電圧をVmにする。この状態では、全てのEL素子に印加される電圧が0Vになるため、EL素子は発光しない。
【0017】
この後、正フィールドでの発光動作を開始する。まず、1行目の走査電極201に接続されている走査側ドライバIC2のPチャンネルFET21aをオンにして、走査電極201の電圧をVrにする。また、他の走査電極に接続されている走査側ドライバIC2、3の出力段FETを全てオフにしそれらの走査電極をフローティング状態にする。
【0018】
また、データ電極401、402、403、…のうち発光させたいEL素子のデータ電極に接続されているデータ側ドライバIC4のPチャンネルFETをオフ、NチャンネルFETをオンにし、発光させたくないEL素子のデータ電極に接続されているデータ側ドライバIC4のPチャンネルFETをオン、NチャンネルFETをオフにする。
【0019】
このことにより、発光させたいEL素子のデータ電極の電圧が接地電圧になるため、EL素子にしきい値電圧以上の電圧VrがかかりEL素子が発光する。また、発光させたくないEL素子のデータ電極の電圧はVmのままとなり、EL素子にはVr−Vmの電圧が印加される。このVr−Vmの電圧は、しきい値電圧より低く設定されておりEL素子は発光しない。
【0020】
図3のタイミングチャートでは、データ側ドライバIC4のPチャンネルFET41aをオフ、NチャンネルFET41bをオンにして、EL素子111にVrの電圧を印加し、EL素子111を発光させる状態を示している。
この後、1行目の走査電極201に接続されている走査側ドライバIC2のPチャンネルFET21aをオフにし、NチャンネルFET21bをオンすることにより、走査電極201上のEL素子に蓄積した電荷を放電する。
【0021】
次に、2行目の走査電極301に接続されている走査側ドライバIC3のPチャンネルFET31aをオンして、走査電極301の電圧をVrにする。また、他の走査電極に接続されている走査側ドライバIC2、3の出力段FETを全てオフにしそれらの走査電極をフローティング状態にする。
また、データ電極401、402、403、…の電圧レベルを、発光させたいEL素子と発光させたくないEL素子に応じた電圧レベルとすることにより、上記したのと同様にして2行目のEL素子の発光駆動を行う。
【0022】
図3のタイミングチャートでは、データ側ドライバIC4のPチャンネルFET41aをオン、NチャンネルFET41bをオフにし、データ電極401の電圧をVmとして、EL素子121にVr−Vmの電圧を印加し、EL素子121を発光させない状態を示している。
この後、2行目の走査電極301に接続されている走査側ドライバIC3のPチャンネルFET31aをオフにし、NチャンネルFET31bをオンすることにより、走査電極301上のEL素子に蓄積した電荷を放電する。
【0023】
以後、同様にして、最後の走査線に至るまで上記作動を繰り返す、線順次走査を行う。
(負フィールド)
スイッチング素子52、61をオン、51、62をオフにし、極性を反転させて正フィールドと同様な動作を行う。この時、走査電極の基準電圧は接地電圧となる。また、データ側ドライバIC4のFET41b、42b、43b…、側をオンし、データ電極の電圧を接地電圧にする。この状態では、全てのEL素子に印加される電圧が0Vになるため、EL素子は発光しない。
【0024】
以下、負フィールドも正フィールドと同様に線順次走査を行う。
この場合、表示選択を行う行の走査電極には−Vr+Vmを印加する。データ電極側においては、正フィールドとは逆に、発光させたいデータ電極の電圧をVmにし、発光させたくないデータ電極に対しては接地電圧のままにする。
従って、−Vr+Vmの電圧が印加されている走査電極に対し、データ電極に電圧Vmが印加されると、それに対するEL素子に−Vrの電圧が印加されEL素子が発光する。また、データ電極の電圧が接地電圧であると、EL素子にしきい値電圧より低い−Vr+Vmが印加されるためEL素子は発光しない。
【0025】
そして、上記した正負フィールドの駆動により1サイクルの表示動作が終了し、これを繰り返し行う。
次に、データ側ドライバIC4における駆動回路40の構成に説明する。
図4にその具体的な構成を示す。このものは、東芝製TD62C948のELドライバーICと基本的な構成は同じであるが、複数の発光層(本実施形態では2色の第1、第2の発光層としている)に対して階調表示を行うように構成されている。
【0026】
図において、シフトレジスタ回路411には、A PORT IN、B PORT INに4ビットの階調データ(階調信号)が入力される。その入力された階調データは、ドットクロック信号CK1(後述する図6(d)参照)の立ち上がりに同期して、図に示す下段の各シフトレジスタに転送される。A PORT INに入力された4ビットの階調データは第1の発光層の階調を行うためのものであり、B PORT INに入力された4ビットの階調データは第2の発光層の階調を行うためのものである。
【0027】
なお、図では40個の出力を行う1つのドライバICについて示しているが、このドライバICのA PORT OUT、B PORT OUT を、後段のドライバICのA PORT IN、B PORT INに接続するようにしていけば、複数のドライバICにて所望数の出力を得ることができる。
シフトレジスタ回路411に全ての階調データが転送された後、水平同期信号をなすSTB(ストローブ)バー信号(バーは負論理信号を表す)がLレベルになると、その時のシフトレジスタ回路411の出力がラッチ回路412にラッチされ、STBバー信号がLレベルの期間中そのデータが保持される。
【0028】
ラッチ回路412の奇数番目の出力4121a、…からは、第1の発光層に対応する階調データが出力され、偶数番目の出力4121b、…からは、第2の発光層に対応する階調データが出力される。
次に、CL(クリア)バー信号(後述する図6(c)参照)がLレベルからHレベルになると、第1の発光層のパルス幅を決定するためのカウンタ414aとコンパレータ413a、第2の発光層のパルス幅を決定するためのカウンタ414bとコンパレータ413bが動作可能になる。このとき、コンパレータ413a、413bからは、階調データが0(表示を行わないデータ)以外のとき、Hレベル信号が出力される。
【0029】
カウンタ414aは、第1の階調用クロックCK2aによりカウントアップを行い、コンパレータ413aは、カウンタ414aのカウント値とラッチ回路412にラッチされた奇数番目の出力4121a、…の出力とを比較し、両者が一致したときに、出力4131a、…をLレベルにする。
同様に、カウンタ414bは、第2の階調用クロックCK2bによってカウントアップを行い、コンパレータ413bは、カウンタ414bのカウント値とラッチ回路412にラッチされた偶数番目の出力4121b、…の出力とを比較し、両者が一致したときに、出力4131b、…をLレベルにする。
【0030】
コンパレータ413a、413bの出力は、排他的論理和回路415に入力される。負フィールドのときには、P/Cバー信号がLレベルであるため、コンパレータ413a、413bの出力はそのまま出力回路416に出力され、変調電圧Vmに変換される。なお、正フィールドのときには、P/Cバー信号がHレベルであるため、コンパレータ413a、413bの出力に対し反転した信号が出力回路416に出力される。
【0031】
上記した説明から理解されるように、A PORT OUT、B PORT OUT に、第1、第2の発光層に対応する階調データが入力され、この入力後、CLバー信号がHレベルになると、階調データが0以外のときにはコンパレータ413a、413bの出力がHレベルになり、負フィールドにおいては出力回路416から変調電圧Vmが出力され、正フィールドにおいては出力回路416から接地電圧が出力される。
【0032】
この後、第1の階調用クロックCK2aを用いてカウントしたカウント値が第1の発光層に対応する階調データに一致すると、コンパレータ413aの出力が反転する。同様に、第2の階調用クロックCK2bを用いてカウントしたカウント値が第2の発光層に対応する階調データに一致すると、コンパレータ413bの出力が反転する。階調データに応じてコンパレータ413a、413bの出力が反転するタイミングが変化するため、階調データに応じたパルス幅の設定を行うことができる。
【0033】
本実施形態においては、第1、第2の発光層の輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅を得るため、第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bの発生タイミングおよびその周波数を異ならせている。
図5に、第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bを出力する回路構成を示す。また、図6に、タイミングチャートを示す。
【0034】
バイナリーカウンタ51は、STBバー信号(図6(b)参照)がHレベルになるとクリアされ、STBバー信号がLレベルになるとCK1バー信号(図6(a)参照)によりカウント動作を開始する。
また、Dフリップフロップ56、57は、STBバー信号の立ち下がり変化により、Qバー端子よりLレベル信号を出力する。このLレベル信号により、AND回路58、59の出力はLレベルに維持される、すなわちマスキングが行われる。
【0035】
コンパレータ52、53は、バイナリーカウンタ51のカウント値を、第1、第2の設定値とそれぞれ比較する。第1、第2の設定値は、第1、第2の設定回路54、55にて設定される。
ここで、バイナリーカウンタ51のカウント値が第1の設定値に達すると、コンパレータ52のA=B端子よりHレベルの信号が出力され(図6(e)参照)、Dフリップフロップ56およびカウンタ60がクリアされる。
【0036】
Dフリップフロップ56がクリアされると、周波数設定回路66からのクロック信号SAにより、AND回路58から第1の階調用クロックCK2aが出力される(図6(f)参照)。
また、カウンタ60は、AND回路58からの第1の階調用クロックCK2aによりカウントアップを行い、そのカウント値が15になると、AND回路62、インバータ64を介してAND回路58にLレベル信号を出力し、AND回路58を閉じる。従って、AND回路58からは、第1の階調用クロックCK2aが15個だけ出力されることになる。すなわち、本実施形態では、16階調としているため、15個だけ第1の階調用クロックCK2aが出力される。
【0037】
同様に、バイナリーカウンタ53のカウント値が第2の設定値に達すると、コンパレータ52のA=B端子よりHレベルの信号が出力され(図6(g)参照)、Dフリップフロップ57およびカウンタ61がクリアされる。
Dフリップフロップ57がクリアされると、周波数設定回路66からのクロック信号SBにより、AND回路59から第2の階調用クロックCK2bが出力される(図6(h)参照)。
【0038】
また、カウンタ61は、AND回路59からの第2の階調用クロックCK2bによりカウントアップを行い、そのカウント値が15になると、AND回路63、インバータ65を介してAND回路59にLレベル信号を出力し、AND回路59を閉じる。従って、AND回路59からは、第2の階調用クロックCK2bが15個だけ出力される。
【0039】
ここで、第1、第2の設定値を、第1、第2の発光層に応じて異なる値に設定することにより、図6(f)、(h)に示すように、第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bの発生タイミングを異ならせることができる。
また、周波数設定回路66は、バイナリカウンター51の出力端子Q1 〜Q8 のいずれかを選択してクロック信号を出力するように構成されており、本実施形態では、バイナリカウンター51の出力端子Q2 からクロック信号SAを、出力端子Q3 からクロック信号SBを出力するようにしている。このことによって、クロック信号SA、SBの周波数が異なり、第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bの周波数を図6(f)、(h)に示すように異ならせることができる。
【0040】
第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bは図4のカウンタ414a、414bにてカウントされパルス幅を決定するのに用いられるため、コンパレータ413a、413bの出力は、図6(i)、(j)のように変化する。なお、図では、第1の発光層の所定のデータ電極に対する階調データが3で、第2の発光層の所定のデータ電極に対する階調データが7であり、それぞれの階調データに対する第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bのカウントが行われたときに、コンパレータ413a、413bの出力がLレベルになっている。
【0041】
コンパレータ413a、413bの出力により、出力回路416の出力は、図6(k)、(l)のように変化する(なお、図では負フレームの場合を示している)。
この実施形態では、第1の発光層に対して、第1の階調用クロックCK2aの発生タイミング、すなわち階調開始タイミングを早くするとともにその周波数を高くしてパルス幅を短くし、また第2の発光層に対して、第2の階調用クロックCK2bの発生タイミングを遅くするとともにその周波数を低くしてパルス幅を長くすることにより、図6(k)、(l)に示すように、第1、第2の発光層の輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅の設定を行うようにしている。
【0042】
従って、第1、第2の発光層に対し、第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bを用いて各発光層毎に独立した階調開始タイミングを設定するとともに、それらの周波数を異ならせることにより、第1、第2の発光層が図7に示すように、異なる輝度−パルス幅特性であっても、線形性のある混色階調表示を行うことができる。
【0043】
また、図5に示す回路51〜57により、所定時間の間第1、第2の階調用クロック信号SA、SBの出力を停止し、パルス幅を所定のパルス幅以上にしているため、一定のパルス幅を確保し、階調信号が非常に低いときであっても、EL素子に確実に伝導電流が流れるようにしてEL素子を発光させ、混色発光時の線形性を良好にすることができる。
【0044】
なお、上記実施形態では、2色の発光層に対して輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅の設定を行うものを示したが、3色の発光層に対して同様のパルス幅設定を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すEL表示装置の構成図である。
【図2】EL素子の模式的構成を示す構成図である。
【図3】図1に示すものの駆動タイミングチャートを示す図である。
【図4】データ側ドライバIC4における駆動回路40の構成を示す図である。
【図5】第1、第2の階調用クロックCK2a、CK2bを出力する回路構成を示す図である。
【図6】図4、図5中の各部の信号波形を示す図である。
【図7】発光層の、電圧印加時間に対する伝導電流特性を示す図である。
【符号の説明】
1…EL表示パネル、2、3…走査側ドライバIC、
4…データ側ドライバIC、411…シフトレジスタ回路、
412…ラッチ回路、413a、413b…コンパレータ、
414a、414b…カウンタ、415…排他的論理和回路、
416…出力回路、51…バイナリーカウンタ、
52、53…コンパレータ、56、57…Dフリップフロップ、
60、61…カウンタ。
Claims (1)
- 異なる発光色を持つ第1、第2の発光層を挟んで一方の面側に複数の走査電極(201、301、202、302、…)が行方向に形成され、他方の面側に複数のデータ電極(401、402、403、…)が列方向に形成され、前記走査電極と前記データ電極とが交差する位置にてEL素子(111、112、…121、…)が形成されたEL表示パネル(1)と、
前記走査電極に走査電圧を印加する走査電極駆動回路(2、3)と、
前記第1の発光層に対応したデータ電極に、前記第1の発光層の輝度−パルス幅特性に対応させるために第1の階調データに応じたパルス幅のデータ電圧を印加し、前記2の発光層に対応したデータ電極に、前記第2の発光層の輝度−パルス幅特性に対応させるために第2の階調データに応じたパルス幅のデータ電圧を印加するデータ電極駆動回路(4)とを備え、
前記データ電極駆動回路は、第1の階調用クロックと第2の階調用クロックを発生する回路(51〜66)と、前記第1の階調用クロックをカウントしそのカウント値と前記第1の調データとを比較して前記第1の階調データに応じたパルス幅を決定する回路(413a、414a)と、前記第2の階調用クロックをカウントしそのカウント値と前記第2の階調データとを比較して前記第2の階調データに応じたパルス幅を決定する回路(413b、414b)とを有し、前記1、第2の階調用クロックは、前記第1、第2の発光層の輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅を得るように、それぞれ独立して設定されており、
第1、第2の階調用クロックは、前記第1、第2の発光層の輝度−パルス幅特性に応じたパルス幅を得るように、その発生開始タイミングおよび周波数がそれぞれ異なって設定されており、それは前記第1の階調クロックの発生タイミングを前記第2の階調クロックの発生タイミングより早く設定するとともに、第1の階調クロックの周波数およびパルス幅をそれぞれ前記第2の階調クロックの周波数より高く、そのパルス幅より短く設定し、かつ該各々パルス幅のデータ電圧を第1、第2の発光層に夫々対応したデータ電極に印加するタイミングは同一のタイミングであり、かつ各々の前記データ電圧は共に同一であることを特徴とするEL表示装置。
Priority Applications (1)
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