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CN1797508A - 显示设备、其驱动方法和电子装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种通过时间灰度级方法来表示灰度级的显示设备的驱动方法，其中一帧分割为多个子帧，从而在降低功耗的同时又保持较高的孔径比和占空比。对于具有多个象素行的每组中的子帧的次序设为不同，并且具有多个象素行的每组的数据写入周期小于对应最低有效位的子帧的数据保持周期。在扫描属于某一组的象素行时，属于其他组的象素行都处于数据保持周期。因此，数据线的驱动频率降低，功耗得到减少。

Description

显示设备、其驱动方法和电子装置
技术领域
本发明涉及一种有源矩阵显示设备及其驱动方法。此外，本发明还涉及包含该显示设备作为显示部分的一种电子装置。
背景技术
为了采用显示元件实现多灰度级显示，需要通过适当地控制元件的物理值来表示灰度级。例如，如果将液晶元件用作显示元件，灰度级就通过向该元件施加一模拟电压来表示。另一方面，如果将有机EL元件用作显示元件，灰度级就通过向有机EL元件提供模拟电流来表示。然而，利用模拟值的方法在显示精度上有局限。具体地，在最近几年不断开发的采用有机EL元件的有源矩阵显示设备中，利用TFT来控制提供到EL元件的模拟电流值；因此，TFT特性的变化直接影响显示特性。
同时，还提出了一种利用时间作为物理值来表示灰度级的方法，其中灰度级用脉冲宽度调制来表示。具体地，这是一种用光电元件的发光时间来表示灰度级的方法。在该方法中，光电元件只有发光和不发光两种状态。因此，该方法不象用模拟电压或模拟电流来控制发光状态的情况，不具有显示精度的问题。此外对于发光时间，如果灰度级用离散值如预定单元时间的整倍数来表示，就可以不用模拟值来驱动光电元件。
在实现前述方法时，一般地，关于灰度级的数据用二进制码来表示，每一数字位通过把用于每一位的数据保持周期设定成与该数字位的加权值成比例的长度的方式，提供了由数据写入周期和数据保持周期组成的子帧。通过顺序显示每个子帧来形成一帧，且灰度级用一帧周期中的发光时间的整数值来表示。该方法只需要n个数据写操作来表示2n的灰度级；因此它是足够的(该方法以下称为数字时间灰度级方法)。
同时，在有源矩阵显示设备中，用来形成一个图像屏的全部象素划分成多个组，对于一组内的象素，并行地执行数据写操作，同时以时间分割的方式对每一组顺序地执行数据写操作。常规地，为每个象素行提供一条共用扫描线，为每个象素列提供一条共用数据线，这样数据以时间分割的方式并行地写入同一行的象素中，这就是已经采用的行顺序驱动方法。
[非专利文献1]K.Inukai等，“4.0-in.TFT-OLED Displays and a Novel Digitaldriving Method”，SID Dig.Tech.Papers，pp.924-927，2000年5月
[专利文献1]日本专利公开No.2002-32057
[专利文献2]日本专利公开No.2002-175047
[专利文献3]日本专利No.2853998
[专利文献4]PCT WO01/52229
[专利文献5]日本专利公开No.2003-208126
在把数字时间灰度级方法和行顺序驱动方法结合在一个有源矩阵显示设备中时，会发生相抵触的情况。也就是，由于数字时间灰度级方法和行顺序驱动方法都是利用时间轴以时间分割的方式进行，因此会发生这种情况，即很难保持预定的写顺序而不相互抵触。更具体地，如果对整个象素行进行数据写所需要的时间比对应于低位的数字位的子帧的数据保持周期要长的话，就需要同时扫描多个象素行，该低位的数字位被加权成较小的值(即，最短子帧周期)。
作为解决该问题的手段，提出了这样一种方法，即在正常扫描和写功能以外提供了一种复位功能，在具有最短数据保持周期的子帧之后提供了不发光周期，以便在当前子帧中的数据写操作完成之后再开始下一子帧(见非专利文献1)。然而，该方法具有一个问题，它在象素中需要附加电路，这就降低了孔径比。专利文献1和专利文献2公开了替代的方法，用来实现前述复位操作而无需在象素中提供附加电路；然而，二者都具有一个问题，由于提供了不发光周期，其发光时间相对于帧周期的比例(占空比)下降了。
同时，专利文献3和专利文献4公开了无需执行复位操作、保持高占空比的方法。在这些方法中，数据写入到一个象素行所需的时间被划分为多个子周期，在每个子周期中对不同的象素行执行数据写操作，这样多个象素行看上去是同时扫描的。然而，这些方法又具有一个问题，由于数据线的驱动频率增加，功耗也增加了。此外，象专利文献5所公开的，有另一问题，每个数字位的数据保持周期的比例不能与每个数字位的加权值的比例完全相等。
发明内容
本发明是在考虑前述问题的基础上作出的，本发明的一个基本目的是要提供一种具有高孔径比的显示设备的驱动方法，其中在降低功耗的同时还可保持高占空比。
前述问题都源于这样的事实，即向全部象素行写入数据所需的时间比对应于最低有效位(LSB)的子帧的数据保持周期长。因此，在本发明中，象素阵列在行的基础上划分为多组，并且在数据写操作中，不是扫描整个象素行而是只扫描一组，这样数据写入每一组所需的时间就比对应于LSB的子帧的数据保持周期短了。此外，通过将各组的子帧次序(the order of sub-frames)设置为互不相同，就可避免多个象素行需要同时扫描的情况。更具体地，本发明提供了一种有源矩阵显示设备的驱动方法，该显示设备具有x列和y行的象素阵列，其中一帧由多个子帧构成，且每个子帧由数据写入周期和数据保持周期构成，该数据保持周期根据写入数据保持发光状态或不发光状态。假定数据写入一个象素行所需的时间为T写入，同时最短数据保持周期为T保持，具有总共y象素行的象素阵列的每一象素行属于j组中的一组，其满足T写入×y/j＝T保持，且各组的子帧次序互相不同。此外，属于同组的象素行按时间顺序进行扫描，在对属于某特定组的象素行进行扫描的周期中，属于其他组的象素行均处于数据保持周期。
也就是，根据本发明的显示设备，灰度级通过把一帧划分为多个子帧来表示。该显示设备包括象素排列成矩阵的一个象素阵列，且该象素阵列具有多个组，每一组由具有相同次序的子帧的多个象素行构成。因而，各组内的子帧次序是不同的。
根据本发明显示设备的另一种驱动方法，通过把一帧分为多个子帧来表示灰度级，且子帧的次序在每个具有多个象素行的组中是不同的。
根据本发明显示设备的另一种驱动方法，通过把一帧分为多个子帧来表示灰度级，且子帧的次序在每个具有多个象素行的组中是不同的。具有多个象素行的每一组的数据写入周期比对应于最小有效位的子帧的数据保持周期要短。
本发明的驱动方法是对于具有x列和y行象素阵列的显示设备的驱动方法，其中灰度级通过把一帧分为多个子帧来表示。假定数据写入一个象素行所需的时间是T写入，同时对应于最小有效位的子帧的数据保持周期是T保持，则对于由多个象素行组成的j个组的各组，子帧的次序是不同的，所述象素行满足T写入×y/j＝T保持。
根据本发明显示设备的驱动方法的前述结构，属于同组的象素行按照信号写入的时间顺序来扫描，同时属于其他组的象素行都处于数据保持周期。
根据本发明，在有源矩阵显示设备中执行数字时间灰度级方法，不需要复位操作；因此，孔径比和占空比都可保持较高，同时数据线的驱动频率可以降得很低。因此，与传统技术相比可减少功耗。
附图说明
图1是表示本发明一种驱动方法实例的时序图。
图2表示实施例1中所示的象素结构。
图3表示实施例1中所示的显示设备。
图4A到4H表示实施例1中所示的电子装置。
图5表示应用于本发明显示设备的象素电路的一个实例。
图6是表示应用于本发明显示设备的象素实例的平面图。
图7是表示应用于本发明显示设备的象素实例的横截面图。
图8A和8B表示根据本发明一个面板的结构。
图9A和9B表示根据本发明一个面板的结构。
图10A和10B表示根据本发明一个模块的结构实例。
图11表示根据本发明一个便携式电话的结构实例。
具体实施方式
尽管本发明参考附图以实施方式和实施例的形式进行了充分的描述，可以理解，各种变化和修改对于本领域普通技术人员来说是很明显的。因此，如果其他的这种变化和修改没有脱离本发明的范围，它们应当被认为包括在本发明之中。
描述针对在具有x列y行的象素阵列的有源矩阵显示设备中表示2n灰度级的情况进行。
在本实施方式中，具有总共y象素行的象素阵列的每一象素行属于j组中的一组，其满足T写入×y/j＝T保持。
注意j＝2i(i是满足1＝i＝(n-1)/2的自然数)。
还要注意，下面的描述假定了包括在每组中的象素行的数量是y/j，该数量在每一组中是相等的；然而，相同逻辑应用于这种情况：只要象素行数量的最大值k满足T写入×k＝T保持，则包含在每组中的象素行的数量就互不相等。
关于灰度级的数据用二进制码表示，通过以下方式为每一数字位设置一个由数据写入周期和数据保持周期组成的子帧，即把每个数字位的数据保持周期的长度设置成与该数字位的加权值成比例。每个子帧SFp(p表示一对应的数字位，且满足1＝p＝n，其中LSB是1，MSB(最高有效位)是n)顺序显示，从而形成一帧。
在此，每一组的子帧的次序互不相同，这是本发明的一个特征。下面的描述就是关于确定子帧的次序的过程。
首先，在总共j组中的组Gq(q表示区分每组的数据，且1＝q＝j)以从较小值q的次序设置。在属于前一半次序(G1，G2，…，G(j/2))的组中，SFn设置为第n子帧，同时在属于后一半次序(G((j/2)+1)，G((j/2)+2)，…，Gj)的组中，SFn设置为第1子帧。
接着，属于前一半次序(G1，G2，…，G(j/2))的每一组再进一步划分为二，在其第一组(G1，G2，…，G(j/4))中，SF(n-1)设置为第(n-1)子帧。同时，在其第二组(G((j/4)+1)，G((j/4)+2)，…，G(j/2))中，SF(n-1)设置为第1子帧。类似地，属于后一半次序(G((j/2)+1)，G(j/2)+2)，…，Gj)的每一组也进一步划分为二，在其第一组(G((j/2)+1)，G((j/2)+2)，…，G(3j/4))中，SF(n-1)设置为第n子帧。同时，在其第二组(G((3j/4)+1)，G((3j/4)+2)，…，Gj)中，SF(n-1)设置为第2子帧。
以下，类似的过程重复i次。在第i步，所有组(G1，G2，…，Gj)划分为2i＝j组，且对于相应的组Gq设置子帧的次序。
此时，第i数字位的子帧的次序就通过i步来确定；因此，对于每一组还需确定(n-i)子帧的次序。如果分配到一组的标识符q是奇数，则该次序排列成SF(n-i)，SF(n-i-1)，…，SF1。另一方面，如果q是偶数，则该次序排列成SF1，SF2，…，SF(n-i)。
通过用由组G1，G2，…，Gj组成的象素阵列，以前述方式确定各组子帧的次序，灰度级显示就得以实现。
图1表示了象素行数为y的一帧的时序图实例，灰度级的数量为2n＝32，组的数量为j＝4。横坐标表示时间，同时纵坐标表示被扫描的象素行，实斜线101表示对被扫描象素行的数据写入操作的时序。注意，为简化，扫描一组所需的时间，即(y/4)象素行：T写入×(y/4)设置成等于SF1中的最短数据保持周期T保持。
沿横轴方向延伸的五条虚线102中的两条在顶侧和底侧上分别表示第一象素行和第y象素行，且中间象素行省略了。另外三条虚线表示各组之间的边界，表示全部y个象素行被分为四组G1，G2，G3和G4，且各组的子帧次序是不同的。注意，图1的纵坐标不是必须对应象素阵列的实际位置。换句话说，属于同一组的象素行不需要位于象素阵列中实际上连续的位置。重要的是属于同一组的象素行以时间顺序扫描，并且排序的组根据适当的次序从每帧的开始点进行扫描。
通过参考延纵轴方向延伸的实线103的数目，很容易理解，在任一时刻只有一个或不到一个的象素行被扫描。因此，本发明防止了多个象素行需要同时扫描的情况。
如前所述，在本实施方式中，具有总共y象素行的象素阵列的划分数目限于j＝2i，这是应用于只要满足i＝(n-1/2的任何其他情况的优选方式。然而，本发明不只限于j＝2i，本领域普通技术人员很容易理解，划分数目可以设置为任意整数，且每个划分组的子帧次序都可按各种其他方式来确定。因此，本发明并不仅限于该实施方式的描述。
[实施例1]
本实施例表示本发明的有源矩阵显示设备的构造实例，以及包括该显示设备作为显示部分的电子装置的实例。
图2表示象素的构造实例。该象素包括开关晶体管201，电容器202，驱动晶体管203，显示元件204，数据线205，电源线206和扫描线207。
开关晶体管201的栅极端连接到扫描线207，且其第一端(源极端或漏极端)连接到数据线205，同时其第二端(源极端或漏极端)通过驱动晶体管203的栅极端和电容器202连接到电源线206。驱动晶体管203的第一端(源极端或漏极端)连接到电源线206，同时其第二端(源极端或漏极端)连接到显示元件204的阳极。注意，显示元件204的阴极连接到处于低电源电势Vss的配线208。还要注意Vss是在电源电势Vdd的基础上满足Vdd＞Vss的电势，该电源电势Vdd设置到电源线206，用来在发光周期中向显示元件204提供电流。
下面，对象素的操作进行描述。
在选择了扫描线207时，开关晶体管201接通，且从数据线205输入一信号到电容器202。根据该信号，驱动晶体管203的接通/关断被控制。当驱动晶体管203接通时，则电流从电源线206通过驱动晶体管203和显示元件204流向配线208。另一方面，当驱动晶体管203关断时，则没有电流流过驱动晶体管203。也就是，没有电流流到显示元件204。因此，可通过来自数据线205的信号控制显示元件204发光或不放光。该状态通过在数据保持周期在电容器202中保持来自数据线205的信号而得以维持。
下面，对显示设备的结构进行描述。
如图3所示，该显示设备包括象素阵列301，扫描线驱动器电路(栅极驱动器)302和数据线驱动器电路310。该扫描线驱动器电路302具有地址解码功能，并向象素阵列301输出选择信号。代替使用解码器，扫描线驱动器电路302可采用移位寄存器和选择器来组建。
此外，扫描驱动器电路302常常配有缓冲器电路，电平转换器，脉冲宽度控制电路等。该数据线驱动器电路310顺序地向象素阵列301输出视频信号。移位寄存器303输出脉冲来顺序选择第一锁存电路(LAT1)304。在象素阵列301中，通过根据视频信号控制发光状态来显示图像。从数据线驱动器电路310输入到象素阵列301的视频信号通常是电压。即，设置在每个象素中的显示元件和用来控制显示元件的元件的状态都根据从数据线驱动器电路310输入的视频信号(电压)来改变。作为象素阵列301的每个象素中设置的显示元件的例子，具有一EL元件，用于FED(场发光显示器)中的元件，液晶，DMD(数字微镜设备)或类似物。在采用EL元件作为设置在象素中的显示元件的情况下，图2所示的象素可以在象素阵列301中排列成矩阵。
注意，可以提供多个扫描线驱动器电路302和多个数据线驱动器电路310。
数据线驱动器电路310的结构可以分为几个单元。例如，数据线驱动器电路310可以粗略分为移位寄存器303，第一锁存电路(LAT1)304，第二锁存电路(LAT2)305和放大器电路306。该放大器电路306具有把数字信号转换为模拟信号的功能和伽马校正(gamma correction)的功能。
此外，每个象素都具有一显示元件如EL元件。在某些情况下，该显示元件配有用来向显示元件输出电流(视频信号)的电路，即电流源电路。
在此，对数据线驱动器电路310的操作进行简单描述。将时钟信号(S-CLK)，启动脉冲(SP)和反相时钟信号(S-CLKb)都输入到移位寄存器303。根据这些信号的时序，顺序地输出采样脉冲。
从移位寄存器303输出的采样脉冲输入到第一锁存电路(LAT1)304。该第一锁存电路(LAT1)304从视频数据线308接收视频信号，并根据采样脉冲的输入时序在每一列内保持视频信号。
在完成视频信号保持到第一锁存电路(LAT1)304的最后一列后，在水平回扫周期中，锁存脉冲从锁存控制线309输入到其内，于是，保持在第一锁存电路(LAT1)304中的视频信号立刻全部传送到第二锁存电路(LAT2)305内。接着，保持在第二锁存电路(LAT2)305中的视频信号作为一行同时输入到放大器电路306中。然后，从放大器电路306输出的信号被输入到象素阵列301内。
在保持在第二锁存电路(LAT2)305中的视频信号输入到放大器电路306和接着再输入到象素阵列301的周期中，移位寄存器303再次输出采样脉冲。也就是，两个操作同时进行。因此，可以执行行顺序驱动。在下文中将重复进行该操作。
注意，会有这种情况，其中数据线驱动器电路或其一部分(如：电流源电路或放大器电路)没有和象素阵列301形成在同一基底上，而是通过例如用外部IC芯片来形成。
本发明的显示设备的象素阵列301由组311a，311b，311c和311d构成，每组具有多个象素行。
在各个组311a，311b，311c和311d中，子帧的次序是各自不同的。具体地，子帧的次序可以按实施方式1来设置。
在本实施例所示的显示设备中，即使实现高分辨率的显示，帧频率也可以降低；因此，就可以降低功耗。此外，由于保持了高孔径比和高占空比，即使在瞬间发光较低的时候，也可获得足够的光强。因此，显示元件的可靠性是很好的。
包含本发明的显示设备作为显示部分的电子装置包括照相机(如，摄像机或数字照相机)，护目镜显示器，导航系统，音频再现设备(如，汽车音响或立体声部件)，计算机，游戏机，便携式信息终端(如移动计算机，便携式电话，便携式游戏机或电子书)，具有记录介质的图像再现设备(具体地，用来再现记录介质如数字多用盘(DVD)，且具有显示部分用来显示再现图像的设备)，及类似物。图4A到4H表示了这种电子装置的具体实例。
图4A表示发光设备，其包括外壳4001，支撑基板4002，显示部分4003，扬声器部分4004，视频输入端4005及类似物。本发明可应用到显示设备用来构成显示部分4003。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4A所示的发光设备。注意发光设备包括用于个人计算机，TV广播接收，广告显示等的各种信息显示设备。
图4B表示数码照相机，其包括主体4101，显示部分4102，图像接收部分4103，操作键4104，外部连接口4105，快门4106及类似物。本发明可应用于显示设备中以构成显示部分4102。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4B所示的数字照相机。
图4C表示计算机，其包括主体4201，外壳4202，显示部分4203，键盘4204，外部连接口4205，指示鼠标4206及类似物。本发明可应用到显示设备用来构成显示部分4203。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4C所示的计算机。
图4D表示便携计算机，其包括主体4301，显示部分4302，开关4303，操作键4304，IR端口4305及类似物。本发明可应用到显示设备用来构成显示部分4302。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4D所示的便携计算机。
图4E表示配有记录介质的便携式图像再现设备(具体地，DVD再现设备)，该设备包括主体4401，外壳4402，显示部分A4403，显示部分B4404，记录介质(如DVD)读取部分4405，操作键4406，扬声器部分及类似物。显示部分A4403主要显示图像数据，而显示部分B4404主要显示文本数据。本发明可应用于显示设备用来构成显示部分A4403和B4404。注意，配有记录介质的图像再现设备还包括家庭游戏机和类似物。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4E所示的DVD再现设备。
图4F表示一护目镜显示器，其包括主体4501，显示部分4502，支臂部分4503。本发明可应用到显示设备用来构成显示部分4502。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4F所示的护目镜显示器。
图4G表示一摄像机，其包括主体4601，显示部分4602，外壳4603，外部连接端口4604，遥控器接收部分4605，图像接收部分4606，电池4607，音频输入部分4608，操作键4609，目镜部分4610及类似物。本发明可应用于显示设备中以构成显示部分4602。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4G所示的摄像机。
图4H表示便携式电话，其包括主体4701，外壳4702，显示部分4703，音频输入部分4704，音频输出部分4705，操作键4706，外部连接端口4707，天线4708及类似物。本发明可应用于显示设备中以构成显示部分4703。根据本发明，可获得低功耗的高分辨率显示器，因而可实现图4H所示的便携式电话。
注意，在使用发光元件作为显示元件的情况中，如果未来可获得发光材料的高亮度，本发明就可通过透镜及类似物的放大对包含图象数据的输出光进行投影，从而应用于前投影仪或后投影仪。
现在，在前述电子装置中，更经常地显示出通过电信线如互联网或CATV(有线电视)所分配的数据，具体地，显示出更多的移动图像数据。在使用发光元件作为显示元件的情况中，可获得发光材料的高响应速度；因此，发光元件更适合于显示移动图像。
此外，在采用发光元件作为显示元件的情况中，由于发光部分会消耗发光设备的能源，因此应当采用尽可能小的发光部分来对数据进行预期的显示。因此，在发光设备应用到主要在便携式信息终端，具体如便携式电话或音频再现设备中显示文本数据的显示部分的例子中，希望发光设备以这种方式驱动，即文本数据由作为背景的非发光部分上的发光部分所形成。
如前所述，本发明的应用范围是如此之宽，使得本发明可应用到各个领域的电子装置中。
[实施例2]
参考关于实施例1中所述的显示设备的一个结构实例的附图来进行描述。
图5所示的象素410具有以下结构，其中配置了两个晶体管。该象素410设置在数据线Dx(x为自然数，1＝x＝m)与扫描线Gy(y为自然数，1＝y＝n)交叉的区域，数据线和扫描线之间插入了绝缘层。象素410包括EL元件405，电容器407，开关晶体管406和驱动晶体管404。开关晶体管406控制视频信号输入，同时驱动晶体管404控制EL元件405的发光和不发光。这些晶体管是场效应晶体管，例如，可采用薄膜晶体管。
开关晶体管406的栅极连接到扫描线Gy，且其源极和漏极中的一个连接到数据线Dx，同时另一个连接到驱动晶体管404的栅极。驱动晶体管404的源极和漏极中的一个通过电源线Vx(x为自然数，1＝x＝m)连接到第二电源线421，同时另一个连接到EL元件405。EL元件405没有连接到第一电源线420的一端通过驱动晶体管404连接到第二电源线421。
电容器407设置在驱动晶体管404的栅极和源极或漏极之间。开关晶体管406和驱动晶体管404可以是n沟道晶体管或p沟道晶体管。在图5所示的象素410中，开关晶体管406是n沟道晶体管同时驱动晶体管404是p沟道晶体管。第一电源线420和第二电源线421的电势没有具体限定，但是对它们设置互不相同的电势，这样可施加正向电压或反向电压到EL元件405上。
通过在每个象素410中提供EL元件405以具有不同发光色彩，可实现彩色显示。发光色彩可以是红、绿、蓝三色的组合，也可以是红、绿、蓝和鲜绿色四色的组合。此外，橙色也可加入其中。通过增加发光颜色的方式，色彩再现性得以提高。此外，还可结合一具有发射白光的EL元件的象素。因此，图象质量能得到提高。
图6是象素410的的平面图。设置了开关晶体管406，驱动晶体管404和电容器407。第一电极461是EL元件405的两个电极中的一个。通过在第一电极461上形成发光层，构成了连接到驱动晶体管404的EL元件405。电容器407设置成与电源线Vx交迭，从而提高孔径比。
图7表示沿图6所示A-B-C线剖开的横截面结构。在具有绝缘表面如玻璃或石英的基底450上，设置了开关晶体管406，驱动晶体管404，EL元件405和电容器407。开关晶体管406最好是多栅极晶体管，以便降低关断电流。可以将各种半导体应用到形成开关晶体管406和驱动晶体管404的各自的沟道部分的半导体中。例如，可以使用包含硅作为主要元件的非晶形半导体，半非晶形半导体(也称为微晶形半导体)或多晶形半导体。可以选择的是，也可采用有机半导体。半非晶形半导体采用硅烷气体(SiH4)和氟气(F2)形成或采用硅烷气体和氢气来构成。此外，还可使用多晶形半导体，它通过对非晶形半导体结晶来获得，该非晶形半导体通过物理汽相沉积方法如溅射法、或化学汽相沉积方法如通过用电磁能量比如激光束进行照射的汽相生长来形成。开关晶体管406和驱动晶体管404的各栅极最好具有按照从基底侧顺序为氮化钨(WN)和钨(W)的叠层结构，钼(Mo)，铝(Al)和Mo的叠层结构，或氮化钼(MoN)和钼Mo的叠层结构。
连接到开关晶体管406和驱动晶体管404的源极或漏极的配线454，455，456和457各自采用导电材料形成为单层或叠层。例如，可采用按此顺序的钛(Ti)，硅铝(Al-Si)和Ti的叠层结构，按此顺序的Mo，Al-Si和Mo的叠层结构，或按此顺序的MoN，Al-Si和MoN的叠层结构。注意这些配线454，455，456和457可形成在第一绝缘层403上。
EL元件405具有对应象素电极的第一电极461、发光层462以及对应反电极的第二电极463的叠层结构。第一电极461的端部用隔离层460覆盖。发光层462和第二电极463层叠，以便在隔离层460的开口中与第一电极461相互交迭。交迭部分与EL元件405对应。在第一电极461和第二电极463都发光的情况中，EL元件405在第一电极461的方向和第二电极463的方向上发光。也就是，EL元件405向顶侧和底侧发光。可以选择的是，在第一电极461和第二电极463其中之一发光而另一个遮挡光的情况中，EL元件405在第一电极461的方向或第二电极463的方向上发光。也就是，EL元件405向顶侧或底侧发光。
图7表示在EL元件405向底侧发光底情况中横截面结构的一个实例。电容器407设置在驱动电极404的栅极和源极之间，并保持栅极-源极电压。电容器407通过半导体层451、导电层402a和402b(以下统一称为导电层402)以及插在二者之间的绝缘层来形成电容，其中半导体层451与形成开关晶体管406和驱动晶体管404的半导体层设置在同一层中，导电层与开关晶体管406和驱动晶体管404的栅极形成在同一层。
电容器407还可通过导电层402、配线458和二者之间的绝缘层来形成电容，其中导电层402与开关晶体管406和驱动晶体管404的栅极形成在同一层，配线458与连接开关晶体管406和驱动晶体管404的源极或漏极的配线454，455，456和457形成在同一层。因此，电容器407可具有足够高的电容来保持驱动晶体管404的栅极-源极电压。此外，通过形成电容器407来与构成电源线Vx的导电层相交迭，抑制了由于设置电容器407而引起的孔径比的下降。
连接到开关晶体管406和驱动晶体管404的源极或漏极的配线454，455，456和457，以及配线458的各自厚度是500到2000nm，或优选是500到1300nm。配线454，455，456，457和458构成数据线Dx或电源线Vx；因此，通过以该方式形成配线454，455，456，457和458的厚度，电压下降的影响得到了抑制。
第一绝缘层403和第二绝缘层459用无机材料如氧化硅或氮化硅，有机材料如聚酰亚胺或丙烯酸，及类似物构成。第一绝缘层403和第二绝缘层459可用相同材料或不同材料来构成。作为有机材料，可采用硅氧烷基树脂。硅氧烷由硅(Si)和氧(O)结合的骨架所构成，并具有至少包含氢(如，烷基或芳香烃)的有机基团作为取代基。另外，也可用氟代基团作为取代基。再另外，氟代基团和至少包含氢的有机基团可用作取代基。
象素阵列的这种结构可应用到图3所示的实施例1中的象素阵列301。
[实施例3]
下面描述对应于本发明显示设备的一种方式的面板，在该面板上安装有象素阵列411，扫描线驱动器电路408和数据线驱动器电路409。在基底450上，设置了具有多个象素的象素阵列411、扫描线驱动器电路408，数据线驱动器电路409和连接膜467(见图8A)，其中每个象素包括EL元件405。连接膜467连接到外部电路。
图8B是图8A的面板沿线A-B的横截面图，其表示了象素阵列411中设置的驱动晶体管404、EL元件405和电容器407，以及数据线驱动器电路409中设置的晶体管。在象素阵列411、扫描线驱动器电路408和数据线驱动器电路409周围设置了密封剂464，且EL元件405用密封剂464和反向基底466来密封。进行该密封过程是用来保护EL元件405以防止潮湿，并且在此，使用覆盖材料(玻璃、陶瓷、塑料、金属或类似物)来进行密封；然而，可以选择地，还可采用一种用热固性树脂或紫外线固化树脂进行密封的方法，或者采用一种用薄膜如金属氧化物或金属氮化物进行密封的方法，该薄膜具有高抗渗性。在基底450上形成的元件最好用晶体半导体(多晶硅)来形成，该晶体半导体与非晶形半导体相比具有较好的特性如迁移率，因而可在同一基底上实现单片集成。具有这种结构的面板具有较少数量的外部IC需要连接；因此，可实现尺寸减小，重量缩减以及形状变薄。
注意，在图8A和8B所示的前述结构中，EL元件405的第一电极461发射光同时其第二电极463阻挡光。因此，EL元件405向基底450侧发光。另外，如图9A所示，可采用不同的结构以便EL元件405的第一电极461阻挡光，同时其第二电极463发射光。在这种情况下，EL元件405向顶侧发光。再另外，如图9B所示，还可采用一种不同的结构，使EL元件405的第一电极461和第二电极463都发光，从而向两侧发光。
注意，象素阵列411可由晶体管构成，该晶体管的沟道部分用绝缘表面上方形成的非晶形半导体(非晶硅)来构成，且扫描线驱动器电路408和数据线驱动器电路409可用驱动器IC构成。驱动器IC可通过COG连接法安装在基底450上，或安装在连接到基底450的连接膜467上。通过用CVD法可以很容易地在大面积的基底上形成非晶形半导体，而无需结晶步骤；因此，可以提供一种廉价的面板。同时，利用微滴释放法典型的是墨水喷射沉积法形成导电层，可以得到更便宜的面板。
象素阵列的这种结构可应用于图3所示的实施例1中的象素阵列301。
[实施例4]
图10A表示一种面板1和印刷线路板2相结合的模块。面板1包括象素阵列3、第一扫描线驱动器电路4、第二扫描线驱动器电路5，和用来向所选象素提供视频信号的数据线选择驱动器电路6，其中每个象素中设有EL元件。该结构类似于实施例1的结构。
印刷线路板2包括显示控制器7，中央处理单元(CPU)8，存储器9，电源电路10，音频处理电路11，发射/接收电路12，及类似物。该印刷线路板2通过柔性线路板(FPC)13连接到面板1。该印刷线路板2可具有以下配置，其中设置了电容器、缓冲器电路等，以防止电源电压和信号被噪音中断，或信号上升缓慢。此外，控制器7、音频处理电路11、存储器9、CPU8、电源电路10和类似物可通过用COG(玻璃上芯片)连接法安装在面板1上。通过COG连接法，印刷线路板2的尺寸可降低。
各种控制信号如输入装置25(如，键开关或记录笔(stylus pen))，通过设置在印刷线路板2上的接口部分14(I/F部分14)进行输入和输出。此外，用来向天线发送/从天线接收信号的天线端口15设置在印刷线路板2上。
图10B是图10A所示模块的方块图。该模块包括VRAM16，DRAM17，闪存18及类似物如存储器9。该VRAM16中存储将要在面板上显示的图像数据，DRAM17存储图像数据或音频数据，且闪存18存储各种程序。
电源电路10提供功率来操作面板1、显示控制器7、CPU8、音频处理电路11、存储器9和发射/接收电路12。根据面板的特性，可能会有电源电路10配置有电流源的情况。
CPU8包括控制信号产生电路20、解码器21、寄存器22、运算电路23、RAM24和CPU8的接口19。通过接口19输入到CPU8的每个信号一旦被储存在寄存器22中，然后就会被输入到运算电路23，解码器21和类似物中。在运算电路23中，基于输入信号进行运算操作，且指定了要发送每个指令的地址。同时，输入到解码器21的信号被解码，并且然后输入到控制信号产生电路20。该控制信号产生电路20基于输入信号产生包含每个指令的信号，并向运算电路23所指定的地址发送信号，具体地如存储器9、发射/接收电路12、音频处理电路11和显示控制器7。
该发射/接收电路12处理在天线28中作为无线电波发射/接收的信号，具体地，它包括高频电路如隔离器、带通滤波器、VCO(电压控制振荡器)、LPF(低通滤波器)、耦合器或平衡-不平衡转换器(balun)。在向发射/接收电路12发射或从其接收的信号中，根据来自CPU8的指令将包含音频数据的信号发送到音频处理电路11。
根据来自CPU8的指令发送的包含音频数据的信号在音频处理电路11中被解调为音频信号，接着被发送到扬声器27。从麦克风26发送的音频信号在音频处理电路11中被调制，接着根据来自CPU8的指令发送到发射/接收电路12。
显示控制器7、CPU8、电源电路10、音频处理电路11和存储器9可以作为本实施例的封装组件来安装。本实施例可应用到除高频电路如隔离器、带通滤波器、VCO(电压控制振荡器)、LPF(低通滤波器)、耦合器和平衡-不平衡转换器以外的任何电路。
在本实施例的模块中，子帧的次序可通过显示控制器在象素阵列的每个组中改变。
[实施例5]
本实施例表示用实施例4中描述的面板所实现的便携式电话90的实例。
在图11所示的便携式电话90中，配有操作开关94、麦克风95和类似物的主体(A)91通过铰链部件80连接到配有显示面板(A)98、显示面板(B)99、扬声器96和类似物的主体(B)92，从而使便携式电话90可以打开或折叠。该显示面板(A)98和显示面板(B)99与电路板97一起组装到主体(B)92的外壳93中。显示面板(A)98和显示面板(B)99的象素阵列被设置成使其可从外壳93中形成的窗口中看见。
显示面板(A)98和显示面板(B)99的特性如象素数目可根据便携式电话90的功能适当设置。例如，显示面板(A)98和显示面板(B)99可以相结合，以便使其分别用作主显示屏和次显示屏。
该显示面板(A)98可用作高分辨率色彩显示的显示屏，以显示图像或文本，同时显示面板(B)99可用作单色数据显示的显示屏，以显示文本数据。具体地，当显示面板(B)99利用有源矩阵面板来构成以获得高分辨率时，每个图像屏的数据显示密度可通过显示各种文本数据来改善。例如，通过形成具有2到2.5英寸大小的显示面板(A)98，和形成作为高分辨率面板的显示面板(B)99，就可显示罗马字符、平假名、片假名、中文字符、阿拉伯字符和类似物，其中面板(A)98在QVGA(320点×240点)中用260,000色来表示64灰度级，面板(B)99在单色中用180到220ppi来表示2到8灰度级。
通过把实施例4中所示的模块安装在便携式电话上，可实现低功耗。因此，即使在模块中组装了调谐器以接收陆地数字广播的情况下，也可长时间显示移动图像，并可改善图像质量。
本实施例的便携式电话可根据功能或应用改变成各种模式。例如，通过把图像拾取设备组装到铰链部件80的一部分中，就可提供一种配备了照相机的便携式电话。此外，如果把操作开关94、显示面板(A)98和显示面板(B)99组装到一个外壳中，就可获得上前述效果。进一步地，如果本实施例的结构应用到具有多个显示部分的信息显示终端中，也可获得类似效果。
本发明基于2004年12月6日向日本专利局提出的日本优先权申请第2004-353454号，其全部内容通过引用包含在此。

Claims (33)

1、一种通过把一帧分割成多个子帧来表示灰度级的显示设备，包括：
具有设置成矩阵的多个象素的象素阵列，
其中该象素阵列被分为多个组，
其中多个子帧的次序在多个组的每一组中是不同的，和
其中用来扫描所有多个组所需的时间大于对应最低有效位的子帧的数据保持周期。
2、根据权利要求1的显示设备，其中多个组的每一组都包含排列成行的象素。
3、根据权利要求1的显示设备，其中多个象素的每一个都包含至少一个薄膜晶体管。
4、根据权利要求1的显示设备，其中EL元件用作每个象素中的显示元件。
5、根据权利要求1的显示设备，进一步包括扫描线驱动器电路和数据线驱动器电路。
6、根据权利要求5的显示设备，其中扫描线驱动器电路包括解码器。
7、根据权利要求5的显示设备，其中扫描线驱动器电路包括移位寄存器和选择器。
8、一种具有根据权利要求1的显示设备作为显示部分的电子装置。
9、一种包含象素阵列的显示设备的驱动方法，其中该象素阵列具有多个象素行，该驱动方法用来表示灰度级，包括步骤：
把一帧分割为多个子帧，和
对多个子帧进行排序，
其中将多个象素行分为多个组，
其中在多个组的每一组中的排序是不同的，和
其中用来扫描多个象素行所需的时间大于对应最低有效位的子帧的数据保持周期。
10、根据权利要求9的显示设备的驱动方法，其中多个组的每一组都包含排列成行的象素。
11、根据权利要求9的显示设备的驱动方法，其中多个象素的每一个都包含至少一个薄膜晶体管。
12、根据权利要求9的显示设备的驱动方法，其中EL元件用作每个象素中的显示元件。
13、根据权利要求9的显示设备的驱动方法，其中显示设备进一步包括扫描线驱动器电路和数据线驱动器电路。
14、根据权利要求13的显示设备的驱动方法，其中扫描线驱动器电路包括解码器。
15、根据权利要求13的显示设备的驱动方法，其中扫描线驱动器电路包括移位寄存器和选择器。
16、一种具有根据权利要求9的显示设备作为显示部分的电子装置的驱动方法。
17、一种包含象素阵列的显示设备的驱动方法，其中该象素阵列具有多个象素行，该驱动方法用来表示灰度级，包括步骤：
把一帧分割为多个子帧，和
对多个子帧进行排序，
其中将多个象素行分为多个组，
其中在多个组的每一组中的排序是不同的，
其中用来扫描多个象素行所需的时间大于对应最低有效位的子帧的数据保持周期，和
其中每个组的数据写入周期小于对应最低有效位的子帧的数据保持周期。
18、根据权利要求17的显示设备的驱动方法，其中多个组的每一组都包含排列成行的象素。
19、根据权利要求17的显示设备的驱动方法，其中多个象素的每一个都包含至少一个薄膜晶体管。
20、根据权利要求17的显示设备的驱动方法，其中EL元件用作每个象素中的显示元件。
21、根据权利要求17的显示设备的驱动方法，其中显示设备进一步包括扫描线驱动器电路和数据线驱动器电路。
22、根据权利要求21的显示设备的驱动方法，其中扫描线驱动器电路包括解码器。
23、根据权利要求21的显示设备的驱动方法，其中扫描线驱动器电路包括移位寄存器和选择器。
24、一种具有根据权利要求17的显示设备作为显示部分的电子装置的驱动方法。
25、一种包含象素阵列的显示设备的驱动方法，该象素阵列具有x列和y行，该驱动方法用来表示灰度级，包括步骤：
把一帧分割为多个子帧，且
对多个子帧进行排序，
其中将多个象素行分为j个组，
其中在j个组的每一组中的排序是不同的，
其中用来扫描多个象素行所需的时间大于对应最低有效位的子帧的数据保持周期，
其中满足公式T写入×y/j＝T保持，
其中T写入是数据写入一个象素行所需的时间，和
其中T保持是对应最低有效位的子帧的数据保持周期。
26、根据权利要求25的显示设备的驱动方法，其中属于同一组的象素行按照信号写入的时间顺序进行扫描，同时属于其他组的象素行都处于数据保持周期。
27、根据权利要求25的显示设备的驱动方法，其中多个组的每一组都包含排列成行的象素。
28、根据权利要求25的显示设备的驱动方法，其中多个象素的每一个都包含至少一个薄膜晶体管。
29、根据权利要求25的显示设备的驱动方法，其中EL元件用作每个象素中的显示元件。
30、根据权利要求25的显示设备的驱动方法，其中显示设备进一步包括扫描线驱动器电路和数据线驱动器电路。
31、根据权利要求30的显示设备的驱动方法，其中扫描线驱动器电路包括解码器。
32、根据权利要求30的显示设备的驱动方法，其中扫描线驱动器电路包括移位寄存器和选择器。
33、一种具有根据权利要求25的显示设备作为显示部分的电子装置的驱动方法。
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