(57)【要約】【課題】無機ＥＬ素子を画素とするドットマトリクス型のＥＬディスプレイをフィールド反転駆動方式によって駆動する構成に、パルス数変調方式を導入したＥＬディスプレイ表示装置を提供する。【解決手段】ＥＬディスプレイ表示装置の制御ＩＣは、ＥＬ素子の両端に印加される走査電圧とデータ電圧との合成電圧の極性を交互に反転させると共に、連続する偶数個の画面の集合を１つの階調表示単位として、階調表示制御を行うことで、フィールド反転駆動に対してパルス数変調を行なう。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機ＥＬ素子を画素とするドットマトリクス型のＥＬディスプレイを駆動するもので、
前記ＥＬ素子の一端側に走査電圧を印加する走査側駆動回路と、
前記ＥＬ素子の他端側にデータ電圧を印加するデータ側駆動回路と、
前記ＥＬ素子の両端に印加される前記走査電圧とデータ電圧との合成電圧の極性を交互に反転させると共に、連続する偶数個の画面の集合を１つの階調表示単位として階調表示制御を行う表示制御回路とを備えることを特徴とするＥＬディスプレイ表示装置。
【請求項２】
前記表示制御回路は、
前記階調表示単位内において、ＥＬ素子の発光層に伝導電流が流れるように合成電圧を印加する期間を、最大階調レベル以外は２つの等しい期間に分割すると共に、
前記階調表示単位内では前記合成電圧の極性が正となる期間と負となる期間とが等しくなるように制御することを特徴とする請求項１記載のＥＬディスプレイ表示装置。
【請求項３】
前記表示制御回路は、
前記階調表示単位によって表示可能な階調レベルが（２ｉ−１）（ｉは２以上の整数）である場合、その階調レベルを制御するためのｉビットの各データ線によって示される二値データに応じて前記ＥＬ素子に印加する合成電圧を、当該ＥＬ素子が発光しないレベルの非発光電圧と当該ＥＬ素子が発光するレベルの発光電圧とに変化させ、
前記階調表示単位を構成する画面数ｍを、２×（２ｉ−１）とすることを特徴とする請求項１または２記載のＥＬディスプレイ表示装置。
【請求項４】
前記階調表示単位において、前記ｉビットの各データパターンに対応する電圧変化パターンの配列順を、ｊを、（１≦ｊ≦ｎ，ｎ＝ｍ／２）を満たす整数とすると、
ビット０に対応する電圧変化パターンを、２つの基準位置となるｊ番目，ｊ＋（２ｉ−１）番目に配置し、
ビット１に対応する電圧変化パターンを、前記２つの基準位置の次に夫々２つずつ配置し、
ビット（ｉ−１）に対応する電圧変化パターンを、ビット（ｉ−２）に対応する電圧変化パターンの次に夫々２ｉ−１／２ずつ配置し、
それらの配置位置の番号数がｎまたは２ｎ超える場合は、夫々ｎ，２ｎを減じた番号数に配置することを特徴とする請求項３記載のＥＬディスプレイ表示装置。
【請求項５】
前記非発光電圧が、前記ＥＬ素子のクランプ電圧付近に設定されることを特徴とする請求項３または４記載のＥＬディスプレイ表示装置。
【請求項６】
前記走査側駆動回路は、前記走査電圧を調整するためにユーザによって操作可能な可変抵抗器を備えて構成されることを特徴とする請求項５記載のＥＬディスプレイ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機ＥＬ素子を画素とするドットマトリクス構成のＥＬディスプレイを、フィールド反転駆動方式によって駆動するＥＬディスプレイ表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無機ＥＬ素子を用いた単純ドットマトリクス構成のＥＬディスプレイは、例えば、車載用のナイトビジョン（赤外線暗視装置）や周辺監視用の映像表示装置、また、簡易型ナビゲーション装置である所謂ターンバイターンやレーダを用いて前方車両の情報を表示する装置などに使用されている。そのようなＥＬディスプレイを駆動するＥＬディスプレイを線順次走査して駆動する場合に階調制御を行うには、電圧変調，パルス数（または周波数）変調，パルス幅変調の３つの方式がある。
【０００３】
例えば、特許文献１，２には、夫々電圧変調方式，パルス幅変調方式の一例が開示されている。これらは、走査電極を選択した期間（水平同期期間に相当）に、階調データに応じた電位のデータ電圧、或いは階調データに応じたパルス幅を有するデータ電圧をデータ電極によって印加するものである。従って、１回の走査期間で階調表示が可能となり、フレーム周波数をフリッカが発生する５０〜６０Ｈｚ直前まで低下させることができ、走査線の数を増やすことができることから大画面，高精度なパネル用途に開発が進められている。    
そして、特許文献３には、マルチカラーＥＬディスプレイのパルス幅変調方式について、階調制御の線形性を向上させた技術が開示されている。
【０００４】
しかしながら、パルス幅変調方式は、パルス幅の異なるデータ電圧を出力するために専用のカラムドライバＩＣが必要となりコストアップすることや、ＥＬ素子の輝度電圧特性（ＬＶ特性）の経時変化に気を配る必要があるなどの課題がある。また、階調度合いに対する輝度の線形性を確保するためにも特別な回路が必要となる。    
そして、これらの課題は電圧変調方式についても同様に存在しており、経時劣化度合いがより小さくコストアップすることがない階調方式が要望されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献４，５には、パルス数変調方式を用いた技術が開示されている。これらは、複数の走査期間あたりの発光回数によって階調レベルを設定するもので、１回の走査期間に印加されるデータ電圧は、階調制御を行わない場合と同様に単にＥＬ素子の発光，非発光を決める電圧である。そして、この方式は、階調制御の線形性が良好であり、しかも、専用のカラムドライバＩＣを用いる必要もないのでコストアップもしない。
【０００６】
ところが、この方式は、複数の走査期間をまとめて１つの階調表示単位を構成するため、階調レベルに比例して表示周波数が低下することになり、大画面のディスプレイに適用するとフリッカが発生してしまう。従って、走査電極数が少ない比較的小型のディスプレイについては、そのメリットを十分享受することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２−１４９８８９号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平４−２２９８９５号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平１０−３９８３５号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開昭６２−１６０２７３号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開昭６２−１７２３９６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、無機ＥＬ素子は交流電圧駆動することが原則である。また、単純マトリクス型のディスプレイでは線順次走査を行うが、その走査方式には、フィールドリフレッシュ駆動とフィールド反転（フレーム反転）駆動とがある。フィールドリフレッシュ駆動方式は、負電圧の走査電圧を１画面分線順次走査で印加した後、リフレッシュパルスと称する正電圧を全ＥＬ素子に対して同時に印加するものである。このため、リフレッシュパルスを印加する際には瞬時に大電流が流れることになり、駆動回路が大型化したり、駆動波形のなまりによって輝度の低下や輝度むらが発生するなどの問題があった。従って、フィールドリフレッシュ駆動方式は、無機ＥＬ素子を用いた製品の比較的初期の段階では広く採用されていたが、現在はフィールド反転駆動方式が有力である。
【００１３】
フィールド反転駆動方式は、１画面分の線順次走査を正電圧で行なうと、次の１画面分の走査は負電圧で行なう、という動作を繰り返すものである。従って、フィールドリフレッシュ駆動方式とは異なり、波形なまりが少なく、高輝度で且つ輝度むらが少ないという利点がある。
【００１４】
そして、特許文献４，５に開示されている技術は、フィールドリフレッシュ駆動方式を採用したものであるが、フィールド反転駆動方式に対してパルス数変調方式を導入した技術は未だ実用化されていない。この理由は、以下のように考えられる。即ち、フィールドリフレッシュ駆動方式では、負極性の駆動電圧と正極性のリフレッシュ電圧とを交互に印加するため、階調を制御するためのデータ電圧は、負極性の走査電圧に重畳すれば良い。
【００１５】
これに対して、フィールド反転駆動方式では、走査電圧の極性が正，負交互に変化することから、正極性の走査電圧だけに階調制御用のデータ電圧を重畳させてもＥＬ素子は発光しないため、電圧の印加方式に工夫を要する点が問題であったためと考えられる。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、無機ＥＬ素子を画素とするドットマトリクス型のＥＬディスプレイをフィールド反転駆動方式によって駆動する構成において、パルス数変調方式を導入したＥＬディスプレイ表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のＥＬディスプレイ表示装置によれば、表示制御回路は、ＥＬ素子の両端に印加される走査電圧とデータ電圧との合成電圧の極性を交互に反転させると共に、連続する偶数個の画面の集合を１つの階調表示単位として、階調表示制御を行う。
【００１８】
即ち、フィールド反転駆動を行なう構成にパルス数変調方式を導入するには、ＥＬ素子の両端に印加される合成電圧の極性を交互に反転させる２つの連続した画面を対（基本電圧印加単位）として、その倍数の集合を１つの階調表示単位とすれば良い。すると、その階調表示単位内で連続する画面において、ＥＬ素子に印加される合成電圧のパルス数に応じて、ＥＬ素子の発光層に流れる伝導電流量を変化させることができ、線形性の良好な階調制御が可能となる。
【００１９】
請求項２記載のＥＬディスプレイ表示装置によれば、表示制御回路は、階調表示単位内においてＥＬ素子の発光層に伝導電流が流れるように合成電圧を印加する期間を、最大階調レベル以外は２つの等しい期間に分割し、階調表示単位内では前記合成電圧の極性が正となる期間と負となる期間とが等しくなるように制御する。
【００２０】
斯様に構成すれば、階調表示単位内においてＥＬ素子が発光する期間は（最大階調レベルを除いて）２つに分割されるので、実質的な発光周波数は階調表示単位が連続する周波数の２倍となる。従って、フリッカを発生し難くすることができ、或いは、その分だけ階調表示単位を構成する画面数を増やして階調レベルを増やすこともできる。
【００２１】
請求項３記載のＥＬディスプレイ表示装置によれば、表示制御回路は、階調表示単位によって表示可能な階調レベルが（２ｉ−１）である場合（輝度０は、階調レベルより除く）、その階調レベルを制御するためのｉビットの各データ線で示される二値データに応じて、ＥＬ素子に印加する合成電圧を非発光電圧と発光電圧とに変化させる。そして、階調表示単位を構成する画面数ｍを２×（２ｉ−１）とする。即ち、各ビットの二値データ（ハイ，ロウ）に発光電圧と非発光電圧とを割り当てれば、自動的にｉビットデータによる（２ｉ−１）段階のデータ変化パターンに応じた線形性が良好な階調制御を行うことができる。従って、階調制御用のデータ設定が容易となる。
【００２２】
請求項４記載のＥＬディスプレイ表示装置によれば、階調表示単位において、ｉビットの各データパターンに対応する電圧変化パターンの配列順を、ビット０に対応する電圧変化パターンを２つの基準位置となるｊ番目，ｊ＋（２ｉ−１）番目に配置し、ビット１に対応する電圧変化パターンを前記２つの基準位置の次に夫々２つずつ配置する。そして、ビット（ｉ−１）に対応する電圧変化パターンを、ビット（ｉ−２）に対応する電圧変化パターン群の次に夫々２ｉ−１／２ずつ配置する。斯様に構成すれば、１階調表示単位内において、ＥＬ素子は最大階調レベルを除き等しい時間と等しい輝度で２回発光するようになるので、フリッカ対策を有効に行なうことができる。
【００２３】
請求項５記載のＥＬディスプレイ表示装置によれば、非発光電圧をＥＬ素子のクランプ電圧付近に設定する。即ち、発明者らによれば、非発光電圧−発光電圧間における移動電荷量を、互いに逆極性の発光電圧間における移動電荷量の約１／２にすると階調の線形性が良好となることが判明した。そのためには、非発光電圧をＥＬ素子のクランプ電圧付近に設定すると良いことが判った。従って、請求項５のように非発光電圧を設定することで、各階調レベル間の輝度差における線形性を一層向上させることができる。
【００２４】
請求項６記載のＥＬディスプレイ表示装置によれば、走査側駆動回路を、走査電圧を調整するためにユーザによって操作可能な可変抵抗器を備えて構成する。従って、経時変化によりＥＬ素子のクランプ電圧が変化した場合でも、それに応じてユーザが走査電圧を調整し、階調の変化度合いが良好に維持されるように調整することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明を車両に搭載されるＥＬディスプレイに適用した場合の第１実施例について図１乃至図３を参照して説明する。図３は、ＥＬディスプレイ表示装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。尚、図３に示す構成は、基本的には単純マトリクス型の無機ＥＬディスプレイを線順次走査によりフィールド反転駆動するものとしては周知であり、同様の構成は、例えば、特許第２９１４２３４号公報などにも開示されている。本発明の特徴的な部分は、制御ＩＣによる走査電圧，データ電圧の印加方式にある。
【００２６】
以下、図３について概略的に説明する。車両のバッテリより供給される１２Ｖ電源は、トランス１の一次側とスイッチングレギュレータＩＣ２に供給されている。ＩＣ２は、スイッチング回路３によるスイッチングを制御して、トランス１の二次側に出力される電圧を昇圧制御する。
【００２７】
トランス１の二次側に出力される電圧は、平滑回路４を介した後三系統に分けられている。その内の１つは、３端子レギュレータ５を介してＦ（フローティング，ここでは、一次側のグランドＧＮＤを電位基準としないこと）５Ｖとして出力される。他の１つは、４５Ｖのデータ電圧として出力される。そのデータ電圧はＩＣ２にも与えられている。残りの１つは、走査電圧調整回路６を介すことでＦ２１０Ｖとして出力される。
【００２８】
Ｉ／Ｆ（インターフェイス）回路７は、外部のＣＰＵのシステムバスに接続されており、そのＣＰＵにより生成され出力されるＥＬディスプレイの表示データを受けて制御ＩＣ（表示制御回路）８に出力する。また、Ｉ／Ｆ回路７には、バッテリ電源の１２Ｖより別途生成された５Ｖの制御用電源が与えられている。
【００２９】
制御ＩＣ８は、前記ＣＰＵにより出力されるＥＬディスプレイの表示データに応じて、内蔵されている階調表示用のメモリ９を参照し、ロウ側（走査側），カラム側（データ側）の制御信号を走査電圧駆動ＩＣ１０，データ電圧駆動ＩＣ１１に夫々出力する。また、制御ＩＣ８は、電源切替回路１２に切替え制御信号を出力するようになっている。そして、制御ＩＣ８は、前記ＣＰＵにより出力される３ビットの階調表示データに応じて、ＥＬディスプレイの表示を７階調（ＥＬ素子が非発光となる状態（階調レベル０）を含まない）で制御するようになっている。
【００３０】
レベル変換部１３は、フォトカプラなどで構成されており、走査電圧調整回路５より与えられるＦ２１０Ｖ，Ｆ５Ｖを絶縁して走査電圧駆動ＩＣ１０に出力する。電源切替回路１２は、走査電圧駆動ＩＣ１０に対してフローティング電圧の基準電位をＦ２１０Ｖ，４５Ｖ（及びＧＮＤ）に切替えて出力するものである。
【００３１】
走査電圧駆動ＩＣ１０は、電源切替回路１２より与えられる基準電位に応じて、＋２５５Ｖ，−２１０Ｖの走査電圧を単純マトリクス型のＥＬディスプレイ（図示せず）の走査電極に出力する。尚、Ｆ５Ｖは、走査電圧駆動ＩＣ１０内部のロジック回路の動作用電源として供給されている。また、データ電圧駆動ＩＣ１１は、４５Ｖのデータ電圧をＥＬディスプレイのデータ電極に出力する。
【００３２】
次に、本実施例の作用について図１及び図２も参照して説明する。図１は、制御ＩＣ８が、ＥＬディスプレイをフィールド反転駆動すると共に、パルス数変調によって７階調表示を行う場合の電圧印加パターンを示すものである。このテーブルは、制御ＩＣ８のメモリ９に記憶されている。本実施例では、７階調表示を行うために、ｍ＝７×２＝１４（枚）の連続する画面を階調表示単位として設定する。ここで、「２」を乗じているのは、ＥＬ素子の両端に印加される合成電圧の極性を交互に反転させるためである。これらの１４枚の画面を、フレーム１，フレーム２，・・・，フレーム１４と称す。
【００３３】
走査電圧は＋２５５Ｖ，−２１０Ｖに変化し、データ電圧は０Ｖ，４５Ｖに変化する。「印加電圧」は、ＥＬ素子の両端に印加された電圧の差となる。そして、ＥＬ素子の発光開始電圧は約２２０Ｖ程度であるから、ＥＬ素子を発光，非発光にする場合、電圧は以下のような組み合わせによって出力される。    
2004212866.tif 000003
また、上記した「符号」は、図１に示すテーブルの「印加電圧」の欄に示されている符号に対応する。
【００３４】
尚、無機ＥＬ素子は交流電圧を印加することで発光し、一方の極性の電圧を連続して印加しても２回目以降は発光しない。その理由は、例えば、一旦正電圧を印加すると、無機ＥＬ素子にはその電界方向に内部分極電圧が発生するためである。従って、その状態で同極性の電圧を印加しても、ＥＬ素子の発光層には電界が印加されず発光しない。
【００３５】
次に、図１に示すテーブルの「相対移動電荷量」は、発光層を流れる伝導電流、即ち輝度に相当するもので、相対値「０．５」，「１．０」，「２．０」で示している。但し、後述するように「−ｖｔ」から「＋」に変化した場合の移動電荷量を相対値の基準「１．０」としている。この相対値が大きいほど、ＥＬ素子の発光輝度は高くなる。
【００３６】
ここで、図２を参照する。図２は、ＥＬ素子の所謂ＱＶ特性であり、ＥＬ素子に印加する合成電圧Ｖと、ＥＬ素子に蓄積された電荷Ｑとの関係を示す。    
まず、ＥＬ素子に対して電圧が全く印加されていない状態を原点▲１▼とする。この状態から発光電圧２５５Ｖを印加すると、蓄積電荷量Ｑは▲２▼を経て状態▲３▼に至る。状態▲１▼−▲２▼間は、ＥＬ素子の発光層に伝導電流は流れず発光しない。そして、ＥＬ素子は状態▲２▼でクランプし（ＥＬ素子が容量的な特性から抵抗体的な特性に変化する）、状態▲２▼−▲３▼間は、ＥＬ素子の発光層に伝導電流が流れて発光する。この場合の伝導電流の大きさは、クランプ後の電荷量（移動電荷量）で大凡決まる。そこで、状態▲２▼−▲３▼間の移動電荷量の大きさを「１」とする。
【００３７】
次に、状態▲３▼から電圧を０Ｖにすると状態▲４▼に遷移する。そして、伝導電流が流れたことで分極電荷が発光層の両端に発生しており、ＥＬ素子は発光層が絶縁層に挟み込まれた二重絶縁膜構造のキャパシタンスをなしているから、発生した分極電荷は消滅せず、０Ｖに戻っても正電荷が残留している。
【００３８】
次に、負電圧（−２５５Ｖ）を印加すると、残留分極電荷の影響により状態▲５▼でクランプし、状態▲６▼を経て状態▲７▼に至る。状態▲４▼−▲５▼間では、ＥＬ素子の発光層に伝導電流が流れず発光しないが、状態▲５▼−▲７▼間では伝導電流が流れて発光する。この時の伝導電流の大きさは残留分極電荷の分だけ大きくなり、移動電荷量は「２」となる。
【００３９】
次に、状態▲７▼から電圧を０Ｖにすると状態▲８▼に遷移する。この場合は、状態▲４▼と大きさが等しい負電荷が残留する。そして、状態▲８▼から再び正の発光電圧（２５５Ｖ）を印加すると、残留分極電荷の影響により状態▲９▼でクランプし、状態▲２▼を経て状態▲３▼に至る。この時の伝導電流の大きさも「２」となる。    
以降は、上記の状態▲３▼より開始されるプロセスを繰り返す。このように、無機ＥＬ素子は、電圧が印加されると分極電荷が発生し、その影響によってＱＶ特性が平行四辺形を描くように変化する。従って、同一極性の電圧を印加し続けても発光しない。
【００４０】
即ち、ＱＶ特性が図２のようになることで、合成電圧ｖｔ，−ｖｔを▲２▼，▲６▼の電位に設定してＥＬ素子に印加する合成電圧を変化させると、蓄積電荷Ｑの相対値は以下のように変化する。    
2004212866.tif 000004
尚、上記の符号の極性を反転させた場合も同様である。
【００４１】
ここで、再び、図１を参照する。図１に示すテーブルでは、１階調表示単位を構成する１４枚の画面のトータルでＥＬ素子の発光層に生じる相対移動電荷量で７レベルの階調表示を行なっている。フィールド反転駆動であるから、１フレーム毎に印加電圧極性が反転することが前提である。例えば、階調レベル０では、階調表示単位中では全フレームにわたってｖｔ，−ｖｔを交互に繰り返すだけであり、トータルでの移動電荷量は０である。
【００４２】
そして、階調レベル１では、
2004212866.tif 000005
とすることで、トータルの移動電荷量、即ち相対輝度は「４」となる。
【００４３】
また、階調レベル２では、
2004212866.tif 000006
とすることで、トータルの電荷量は「８」となる。
【００４４】
以上のようにして、階調レベルがアップする毎に相対輝度は４ずつ上昇するようになり、階調レベル７では全フレームにわたって＋，−を交互に繰り返すことで、トータルでの電荷量は「２８」となっている。
【００４５】
また、図１に示す印加電圧パターンには、以下のような規則性がある。７レベルの階調制御を３ビットのデータで行うようになっているが。印加電圧パターンを縦の関係（階調レベルの大小の関係）で見た場合に、例えば、フレーム１３は、「ｖｔ」をデータＬ，「＋」をデータＨに対応させると、ビット０のデータ値の変化パターンに一致している。そして、フレーム１４は、合成電圧の極性を反転させた同じパターンである。
【００４６】
同様に、フレーム９及び１１は、ビット１のデータ値の変化パターンに一致しており、フレーム１０及び１２は、合成電圧の極性を反転させた同じパターンである。更に、フレーム１，３，５，７は、ビット２のデータ値の変化パターンに一致しており、フレーム２，４，６，８は、合成電圧の極性を反転させた同じパターンである。
【００４７】
即ち、３ビットデータにより７レベル階調を実現する場合に、各ビットのデータ変化パターンに印加電圧パターンを一致させて、各パターン数をビット（０，１，２）に応じて（１，２，４）とし（それらのトータルで「７」）、極性を交互に変化させることで夫々を２倍すれば全部で「１４」となり、階調表示単位を構成する画面数ｍに一致するようになっている。
【００４８】
以上のように本実施例によれば、ＥＬディスプレイ表示装置の制御ＩＣ８は、ＥＬ素子の両端に印加される走査電圧とデータ電圧との合成電圧の極性を交互に反転させると共に、連続する偶数個の画面の集合を１つの階調表示単位として階調表示制御を行うことで、フィールド反転駆動に対してパルス数変調を行なうようにした。従って、階調表示単位内で連続する画面において、ＥＬ素子に印加される発光閾値を超える合成電圧のパルス数に応じて、線形性の良好な階調制御を行うことができる。
【００４９】
また、制御ＩＣ８は、階調表示単位によって表示可能な階調レベルが「７」である場合、その階調レベルを制御するための３（＝ｉ）ビットの各データ線で示される二値データに応じて、ＥＬ素子に印加する合成電圧を非発光電圧（ｖｔ，−ｖｔ）と発光電圧（＋，−）とに変化させ、階調表示単位を構成する画面数ｍを２×（２３−１）＝１４とした。従って、３ビットデータによって線形性の良好な７段階の階調レベルを、データビットパターンに応じて簡単に設定し制御することができる。
【００５０】
（第２実施例）
図４及び図５は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例では、基本的な構成は第１実施例と同様であり、階調表示単位内における電圧の印加パターンが異なっている。
【００５１】
また、合成電圧ｖｔは、（１）式に基づいて設定されている。    
｜クランプ電圧｜×２−｜走査電圧＋データ電圧｜
≦｜ｖｔ｜＜｜クランプ電圧｜                  ・・・（１）
ここで、クランプ電圧は、ＥＬ素子に伝導電流が流れ始める電圧であり、図２の▲２▼に相当する電圧である。そして、合成電圧ｖｔは、（１）式を満たした上で図２において▲９▼，▲２▼の中間に相当する電圧”１０”（２１０Ｖ）に設定する。
【００５２】
斯様に合成電圧ｖｔを定めることで、電圧ｖｔにかかる移動電荷量は以下のようになる。    
2004212866.tif 000007
【００５３】
図４において、階調レベル０，７のパターンは第１実施例と同じである。そして、階調レベル２〜６については、階調表示単位を７フレームずつ前半と後半とに分けると、夫々においてＥＬ素子が同じタイミングに同じ期間だけ、同じ輝度で発光するように電圧印加パターンが設定されている。
【００５４】
即ち、階調レベル１では、フレーム３，４において電荷量が「１．５」，「０．５」に変化し、フレーム１０，１１においては、極性が反転した合成電圧によって同じ電荷量の変化が生じている。同様に、階調レベル２では、フレーム４，５，６において電荷量が「０．５」，「２．０」，「０．５」に変化し、フレーム１１，１２，１３において、極性が反転した合成電圧により同じ電荷量の変化が生じている。
【００５５】
ここで、図２を参照して説明すると、階調レベル２のフレーム１２では「−」（−２５５Ｖ）を印加することで状態▲７▼にあるが、フレーム１３で「ｖｔ」を印加すると状態▲９▼でクランプして状態”１０”に至る。この間に伝導電流が流れて相対移動電荷量は「０．５」となる。次のフレーム１４では「−ｖｔ」を印加するが、状態”１１”に遷移するだけでクランプせず、移動電荷量は「０」である。
【００５６】
その後、フレーム１〜３では「ｖｔ」，「−ｖｔ」間の変化で状態”１０”，”１１”間を移動するだけであるから移動電荷量は「０」である。そして、フレーム４において「−」（−２５５Ｖ）を印加することで、状態”１０”，”１１”を経て状態”１２”でクランプし、状態▲７▼に至る。この時、移動電荷量は「０．５」となる。続くフレーム５では「＋」（２５５Ｖ）を印加することで、状態▲７▼から▲９▼でクランプして状態▲３▼に至り、移動電荷量は「２．０」となる。
【００５７】
図５は、走査電圧，データ電圧の印加波形の一例を示すものである。階調表示単位のフレーム３〜６，１０，１１において、ＥＬディスプレイの１行目について階調レベル１，２で表示する場合と、２行目について階調レベル７，０で表示する場合とを示す。
【００５８】
１行目，２行目の走査電圧としては、走査タイミングをずらして＋２５５Ｖ，−２１０Ｖが交互に出力されている（（ａ），（ｂ）参照）。（ｃ）は、１行目について階調レベル１，２行目について階調レベル７で表示する場合のデータ電圧パターンである。例えば、フレーム３〜６については以下のようになっている。    
2004212866.tif 000008
この時、１，２行目のＥＬ素子に印加される合成電圧は（ｅ），（ｇ）となる。
【００５９】
2004212866.tif 000009
【００６０】
（ｄ）は、１行目について階調レベル２，２行目について階調レベル０で表示する場合のデータ電圧パターンである。例えば、フレーム３〜６については以下のようになっている。    
2004212866.tif 000010
この時、１，２行目のＥＬ素子に印加される合成電圧は（ｆ），（ｈ）となる。
【００６１】
2004212866.tif 000011
【００６２】
また、図４に示す印加電圧パターンには、以下のような規則性がある。３ビットデータにより７レベル階調を実現する場合に、各ビットのデータ変化パターンに印加電圧パターンを一致させ、各パターン数をビット（０，１，２）に応じて（１，２，４）とし、夫々を２倍することで全部で「１４」としていることは第１実施例と同様である。しかし、第２実施例では、ビット（０，１，２）に応じた印加電圧パターンの配列が第１実施例とは異なっている。
【００６３】
即ち、第１実施例において、階調表示単位を構成するフレームと、各ビットに対応する電圧印加パターンとの関係は、以下のようになっている。    
2004212866.tif 000012
これに対して、第２実施例では以下のようになっている。    
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つまり、第２実施例では、フレーム１〜７，８〜１４が同じ配列であり、フレーム３を、フレーム１〜７内においてビット０に対応するパターンを配置する基準位置とすると、その右隣にビット１に対応するパターンを２個配置し、その右隣にビット２に対応するパターンを４個配置している。但し、フレーム７を超えた部分はフレーム１に戻って、フレーム１，２に配置されている。そして、フレーム８〜１４については、上記に「７」を加えただけである。
【００６４】
この様な配列パターンを選択すると、階調レベル７を除き、階調表示単位の前半と後半とにおいて、ＥＬ素子が同じタイミングに同じ期間だけ同じ輝度で発光するように電圧印加パターンを設定することができる。そして、この場合、実質的な発光周波数は階調表示単位が連続する周波数の２倍となる。従って、画面数ｎ＝７に基づく発光周波数を、人間の視覚にフリッカが認識されないレベルに設定すれば良い。
【００６５】
以上のように第２実施例によれば、制御ＩＣ８は、階調表示単位内においてＥＬ素子の発光層に伝導電流が流れるように合成電圧を印加する期間を、最大階調レベル以外は２つの等しい期間に分割し、階調表示単位内ではその合成電圧の極性が正となる期間と負となる期間とが等しくなるようにした。
【００６６】
より具体的には、階調表示単位において、３ビットの各データパターンに対応する電圧変化パターンの配列順を、ビット０に対応する電圧変化パターンを２つの基準位置となる３（＝ｊ）番目，７番目に配置し、ビット１に対応する電圧変化パターンを、前記２つの基準位置の次に夫々２個ずつ配置し、ビット２に対応する電圧変化パターンを、ビット１に対応する電圧変化パターンの次に夫々４個ずつ配置し、それらの配置位置の番号数が７（＝ｎ）または１４を超える場合は７を減じた番号数に配置した。
【００６７】
従って、１階調表示単位内において、ＥＬ素子を等しい時間と等しい輝度とで２回発光させることができ、フリッカ対策を有効に行なうことができる。逆に、フリッカが発生し難くなるため、その分だけ階調表示単位を構成する画面数を増やして階調レベルを増やすこともできる。
【００６８】
（第３実施例）
図６は本発明の第３実施例を示すものであり、第２実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第３実施例では、階調表示単位内における電圧の印加パターンは第２実施例と同様だが、合成電圧ｖｔの設定が異なっている。
【００６９】
即ち、合成電圧ｖｔは、（２）式に基づいて設定される。    
｜ｖｔ｜≦｜クランプ電圧｜×２−｜走査電圧＋データ電圧｜  ・・・（２）
（２）式に基づくと、合成電圧ｖｔは図２の状態▲９▼の電圧以下に設定される。
【００７０】
この場合、第２実施例の図４におけるパターンにおいて移動電荷量が「１．５」であったものは「２．０」になり、移動電荷量が「０．５」であったものは「０．０」になっている。その結果、階調レベル１，２，階調レベル３，４，階調レベル５，６の相対輝度が等しくなっており、階調度は４段階に低下している。
【００７１】
（第４実施例）
図７及び図８は本発明の第４実施例を示すものであり、第２実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第４実施例も階調表示単位内における電圧の印加パターンは第２実施例と同様だが、合成電圧ｖｔの設定が異なっている。
【００７２】
即ち、合成電圧ｖｔは、（３）式に基づいて設定される。    
｜ｖｔ｜≒｜クランプ電圧｜                              ・・・（３）
この（３）式に基づくと、合成電圧ｖｔは、例えば図２の状態▲２▼の電圧付近に設定される。この場合、第２実施例の図４におけるパターンにおいて移動電荷量が「１．５」，「０．５」であったものは何れも「１．０」になっている。
【００７３】
ここで、図４に示す第２実施例の印加電圧パターンでは、階調レベル０から１の相対輝度差が「４」、レベル１から２への相対輝度差が「２」、レベル２から３への相対輝度差が「６」、レベル３から４への相対輝度差が「２」、と階調レベルの線形性が、図１に示す第１実施例のパターンに比較して低下していた。
【００７４】
そこで、発明者らが、第２実施例の印加電圧パターンを維持したまま、階調レベルの線形性を良好にすることを検討した結果、非発光電圧｜ｖｔ｜と発光電圧（＋，−）との間における移動電荷量を、互いに逆極性の発光電圧（＋，−）間における移動電荷量の約１／２にすると階調の線形性が良好となることが判明した。そのためには、非発光電圧｜ｖｔ｜をＥＬ素子のクランプ電圧付近に設定すると良いことが判った。
【００７５】
斯様に電圧｜ｖｔ｜を設定することで、図７に示す印加電圧パターンにより図２に示すＱＶ特性上の状態を遷移させると分極電荷が良好に打ち消されるようになり、その結果として階調レベルの線形性が良好になると考えられる。
【００７６】
また、図８は一般的な無機ＥＬ素子のＱＶ特性を示すものである。ＥＬ素子の発光開始電圧は、通常クランプ電圧よりも低くなっている。これは、ＥＬ素子の発光原理が伝導電流に基づくものに限らず、その他トンネル効果などの現象によってクランプ電圧よりも低い電圧で伝導電子が移動するためと考えられる。従って、（３）式に基づいて合成電圧ｖｔを設定すると、階調レベル０における輝度が完全な「０」にならない可能性がある。
【００７７】
しかしながら、例えば、車両において昼間に表示を行う場合には周囲が明るいため、階調レベル０における輝度が完全な「０」でなくとも、表示品位的には全く気にならない。従って、そのような用途に用いるには十分である。    
以上のように第４実施例によれば、合成電圧ｖｔをＥＬ素子のクランプ電圧付近に設定したので、各階調レベル間の輝度差における線形性を一層向上させることができる。
【００７８】
（第５実施例）
図９は本発明の第５実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図９は、第１実施例の図３におけるトランス１，スイッチングレギュレータＩＣ２，スイッチング回路３，平滑回路４及び走査電圧調整回路６に相当する部分の電気的構成を、より詳細に示すものである。
【００７９】
トランス１の一次側巻線２１にはバッテリ２２接続されていると共に、ＮＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチング回路３が直列に接続されている。スイッチング回路３は、スイッチングレギュレータＩＣ２によってスイッチング制御される。トランス１の二次側巻線２３ａ，２３ｂ，２３ｃには，ダイオードとコンデンサで構成される平滑回路４Ａ，４Ｂ，４Ｃが夫々接続されている。
【００８０】
二次側巻線２３ａは、４５Ｖのデータ電圧を生成する。尚、このデータ電圧は、レギュレータＩＣ２によってモニタリングされ、フィードバック制御されるようになっている。また、二次側巻線２３ｂは、図９では図示しない３端子レギュレータ５に接続されており、Ｆ５Ｖが生成される。
【００８１】
また、二次側巻線２３ｃには、走査電圧調整回路（走査側駆動回路）２４が接続されている。走査電圧調整回路２４は、ダーリントン接続された２個のトランジスタ２５，２６とそれらの出力側に接続される抵抗２７及び基準電圧設定用のツェナーダイオード２８の直列回路と、それらの共通接続点とトランジスタ２５のベースとにエミッタ，コレクタが夫々接続されるトランジスタ２９と、中段に可変抵抗３０ｂを有する３直列抵抗回路３０（ａ〜ｃ）で構成されている。抵抗３０ｂ，３０ｃの共通接続点は、トランジスタ２９のベースに接続されている。
【００８２】
そして、走査電圧調整回路２４は、約Ｆ２１０Ｖの走査電圧を生成して走査電圧駆動ＩＣ（走査側駆動回路）１０に出力するが、第５実施例では、ユーザが可変抵抗３０ｂを操作することで走査電圧を調整できるようになっている。即ち、可変抵抗３０ｂの抵抗値を高めると、トランジスタ２９に流れるベース電流が増加してコレクタ電流も増加する。すると、ダーリントン接続トランジスタ２５，２６に流れるベース電流は減少するので、抵抗２７の端子電圧は減少し、走査電圧は低くなる。逆に、可変抵抗３０ｂの抵抗値が低くなるように設定すると走査電圧は高くなる。
【００８３】
以上のように構成された第５実施例によれば、走査電圧調整回路２４を、走査電圧を調整するためにユーザによって操作可能な可変抵抗器３０ｂを備えて構成したので、経時変化によりＥＬ素子のクランプ電圧が変化した場合でも、階調レベル変化の線形性を維持するための調整をユーザが自ら行なうことができる。
【００８４】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。    
上記各実施例では、同じフレームでは同じ極性の合成電圧を印加するようにしているが、フリッカを防止するための周知の方式である、１行ごとに極性を反転させるライン反転駆動方式を採用しても良い。    
３ビットによって７レベルの階調制御を行うものに限らず、４ビット以上で１５レベル以上の階調制御を行っても良い。尚、４ビットの場合、階調表示単位を構成する画面数ｍは「３０」となる。    
車両に搭載されるＥＬディスプレイに適用するものに限らず、無機ＥＬ素子を画素に用いたドットマトリクス型のディスプレイであれば、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を車両に搭載されるＥＬディスプレイに適用した場合の第１実施例であり、表示装置の制御ＩＣがＥＬディスプレイをフィールド反転駆動すると共に、パルス数変調によって７階調表示を行う場合の電圧印加パターンを示す図
【図２】ＥＬ素子に印加する合成電圧Ｖと、ＥＬ素子に蓄積された電荷Ｑとの関係を示す図
【図３】ＥＬディスプレイ表示装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図５】走査電圧，データ電圧の印加波形の一例を示す図
【図６】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図８】無機ＥＬ素子の発光開始電圧と、クランプ電圧との関係を示す図
【図９】本発明の第５実施例であり、走査側駆動回路の電気的構成を示す図
【符号の説明】
８は制御ＩＣ（表示制御回路）、１０は走査電圧駆動ＩＣ（走査側駆動回路）、２４は走査電圧調整回路（走査側駆動回路）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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