专利名称：电场发光显示装置及数据线驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及在各像素具备电场发光组件的电场发光显示装置以及将驱动电流供应至电场发光组件的数据线驱动电路。
背景技术：
近年来，以取代CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)或LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)的显示装置而言，已开发出一种采用有机电场发光组件(Organic Electro Luminescent Device以下简称为“有机EL组件”)的有机EL显示装置。尤其是，已开发出一种在每一像素具备像素选择用TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)与用以驱动有机EL组件的驱动用TFT的有源驱动型有机EL显示面板。
另一方面，还开发出一种使用该有机EL显示装置的电子取景器(electronic view finder，以下称为“EVF”)。EVF作为数码相机等的取景器而安装在相机本体上，且可通过光学透镜，将供映出被摄体的有机EL显示面板面放大成5倍至10倍而观看。
(专利文献1)日本专利特开2002-175035号公报发明内容(发明所要解决的问题)然而，在采用有源驱动型有机EL显示面板的EVF中，由于具有像素选择用TFT、驱动用TFT、栅极信号线及漏极信号线，而使显示面板的对于像素的开口部(发光部)的开口率变低，当通过光学透镜放大观看时，尤其在像素交界部分的非开口部会被辨识成格子状模样，反而会有产生使发光部看起来呈颗粒状的所谓“颗粒感”的问题。
此外，由于EVF的各像素非常小，因此，流通至配置在其像素的EL组件的电流也非常小，因此，即使各像素的驱动用TFT的阈值有少许的不一致，与各像素相比较时，流通至EL组件的电流也会大幅不一致，使得在各像素中进行发光的光的亮度产生不一致，因此，会带来使显示看起来粗涩的所谓“粗涩感”的问题。
因此，考虑通过使用在像素不具有TFT的无源驱动型有机EL显示装置，来使像素的开口率提升。此时，由数据线驱动电路经由数据线将依据显示信号的驱动电流供应至有机EL组件。
然而，由于有源驱动型的内建驱动晶体管的阈值不一致，会在驱动电流产生不一致，而会有在显示面板产生显示不均匀的问题。
(用以解决课题的手段)本发明的电场发光显示装置具备多条数据线；多条阴极线，以与前述多条数据线交叉的方式配置，且相互分离；多个电场发光组件，与前述多条数据线与前述多条阴极线的交点相对应配置；水平移位寄存器，将由外部到来的显示信号依序取样；数据线驱动电路，读取通过前述水平移位寄存器予以取样的显示信号并予以保持，同时将依据前述显示信号的驱动电流以预定周期一并供应至前述多条数据线；以及垂直移位寄存器，由前述多条阴极线中依序选择1条阴极线，以形成流通至前述电场发光组件的驱动电流的电流路径的方式，设定该所选择的阴极线的电位，前述水平移位寄存器、前述数据线驱动电路以及前述垂直移位寄存器形成在与前述多个电场发光组件相同的衬底上。
本发明的电场发光显示装置具备多条数据线；多条栅极线，以与前述多条数据线交叉的方式配置；多个像素，具备配置在前述多条数据线与前述多条栅极线的交叉点附近，栅极连接于前述栅极线，漏极连接于前述数据线的像素选择用晶体管、以及连接于该像素选择用晶体管的源极的电场发光组件；水平移位寄存器，将由外部到来的显示信号依序取样；数据线驱动电路，读取通过前述水平移位寄存器予以取样的显示信号并予以保持，同时将依据前述显示信号的驱动电流在预定期间中一并供应至前述多条数据线；以及垂直移位寄存器，将垂直扫描信号输出至前述多条栅极线，前述水平移位寄存器、前述数据线驱动电路以及前述垂直移位寄存器形成在与前述多个像素相同的衬底上。
本发明的数据线驱动电路，经由数据线将驱动电流供应至电场发光组件，其特征为具备第1数据线驱动电路，依据显示数据，将已将驱动用晶体管的阈值予以补偿的第1驱动电流在第1期间输出至前述数据线；以及第2数据线驱动电路，依据显示数据，将已将驱动用晶体管的阈值予以补偿的第2驱动电流在与上述第1期间不同的第2期间输出至前述数据线。
(发明的效果)本发明的电场发光显示装置为在各像素不具备TFT的无源驱动型显示装置，以此方式，与传统的有源驱动型EL显示面板的情形相比较，可降低“颗粒感”及“粗涩感”，因此可进行高质量显示。
也就是，由于为无源驱动型，因此，除了像素选择用TFT、驱动用TFT之外，在实质上共享用于供应视频信号的漏极配线及驱动电流供应配线，此外，由于免除为了保持栅极线与驱动TFT的栅极电位而供应保持电容的保持电容线等，因此可提升开口率，结果由于可降低像素交界被清楚辨识成格子状模样，因此也可降低“颗粒感”。
再者，由于为无源驱动型且为线依序驱动，因此按每行一次供应信号，且通过按各列设置的开关，来对各列共同供应信号，因此，使行间的亮度不均情形降低，此外，由于在用于控制以线依序供应的电流量的数据线驱动电路内的驱动用TFT具有阈值修正功能，因此使列间的亮度不均情形降低，且根据行与列的相互亮度不均抑制效果，可降低面板内全像素的亮度不均情形，故也可降低“粗涩感”。
此外，将水平移位寄存器、数据线驱动电路、垂直移位寄存器等各种驱动电路与形成有有机电场发光组件的像素区域一同形成在同一衬底上，因此，不需要外接驱动用IC，可达成降低成本。
此外，由于采用通过数据线驱动电路，将驱动电流在预定期间(例如1水平期间)一并供应至数据线的方式(以LCD等所使用的线依序驱动方式)，因此与使用点依序驱动方式的一般的无源驱动型显示装置相比较，可延长电场发光组件的发光期间，因此可实现较为明亮的显示面板。
本发明的电场发光显示装置基本上是无源驱动型，电场发光组件的发光期间比有源驱动型小，因此适用于EVF用显示装置等小型显示装置。
本发明的电场发光显示装置是在各像素内具备电场发光组件与像素选择用晶体管的半无源驱动型显示装置，以此方式，与传统的有源驱动型EL显示面板的情形相比较，可降低“颗粒感”及“粗涩感”，因此可进行高质量显示。
即，由于为半无源驱动型，因此，除了驱动用TFT之外，在实质上共享用于供应视频信号的漏极配线及驱动电流供应配线，此外，由于免除为了保持驱动TFT的栅极电位而供应保持电容的保持电容线等，因此可提升开口率，结果由于可降低像素交界被清楚辨识成格子状模样，因此也可降低“颗粒感”。
再者，由于为半无源驱动型且为线依序驱动，因此按每行一次供应信号，且通过按各列设置的开关，来对各列共同供应信号，因此，使行间的亮度不均情形降低，此外，由于在用于控制以线依序供应的电流量的数据线驱动电路内的驱动用TFT具有阈值修正功能，因此使列间的亮度不均情形降低，且根据行与列的相互亮度不均抑制效果，可降低面板内全像素的亮度不均情形，故也可降低“粗涩感”。
此外，将水平移位寄存器、数据线驱动电路、垂直移位寄存器等各种驱动电路与形成有有机电场发光组件的像素区域一同形成在同一衬底上，因此，不需要外接驱动用IC，而可达成降低成本。此外，如一般的无源驱动型，不需要设置用以分离阴极线的阴极线分离用构件。
此外，由于采用通过数据线驱动电路，将驱动电流在预定期间(例如1水平期间)一并供应至数据线的方式(以LCD等所使用的线依序驱动方式)，因此与使用点依序驱动方式的一般的无源驱动型显示装置相比较，可延长电场发光组件的发光期间，因此可实现较为明亮的显示面板。
本发明的电场发光显示装置基本上是适用于EVF用显示装置等小型显示装置。
根据本发明的数据线驱动电路，由于输出已将驱动用晶体管的阈值予以补偿的驱动电流，因此可降低显示面板的显示不均情形，而提升显示质量。此外，设置第1及第2数据线驱动电路，由这些数据线驱动电路交替输出驱动电流，以此实现线依序驱动，而可延长有机EL组件的发光期间。
图1是本发明第1实施例的有机EL显示装置的等效电路图。
图2是本发明第1及第2实施例的有机EL显示装置的水平扫描系的时序图。
图3A及3B是显示本发明第1实施例的有机EL显示装置的概略剖面构造图。
图4是本发明第1实施例的有机EL显示装置的垂直扫描系的时序图。
图5是本发明第1及第2实施例的有机EL显示装置的第1数据线驱动电路DLD1的电路图。
图6是本发明第1及第2实施例的有机EL显示装置的第2数据线驱动电路DLD2的电路图。
图7是本发明第1及第2实施例的有机EL显示装置的第1数据线驱动电路DLD1、第2数据线驱动电路DLD2的动作时序图。
图8是本发明第2实施例的有机EL显示装置的等效电路图。
图9是显示本发明第2实施例的有机EL显示装置的概略剖面构造图。
图10是本发明第2实施例的有机EL显示装置的垂直扫描系的时序图。
主要元件符号说明10水平移位寄存器 20垂直移位寄存器30R、30G、30B有机EL组件41N+型漏极层 42N+型源极层43P型沟道区域 45栅极电极46 Cr电极 47 Al电极51玻璃衬底52绝缘膜53栅极绝缘膜 54层间绝缘膜55保护膜 56第1平坦化绝缘膜58阳极59第2平坦化绝缘膜60有机EL层62阴极线分离用构件
CKH水平频率CKV垂直频率CL 阴极层 CL1至CL4阴极线Cs 耦合电容CS1第2控制信号CS2第5控制信号 DLi、DL1至DL6数据线DLD数据线驱动电路 DLD1第1数据线驱动电路DLD2 第2数据线驱动电路ENB输出使能信号ES1第3控制信号ES2第6控制信号 GL1至GL4栅极线GND接地电位GS1第1控制信号GS2第4控制信号 GT 像素选择用晶体管HSR1、HSR2水平移位寄存器单元LB 第3显示信号线 LG 第2显示信号线LR 第1显示信号线 ND1第1NAND电路ND2第2NAND电路 PVdd 电源电位Sig(R) 红色显示信号Sig(G) 绿色显示信号Sig(B) 蓝色显示信号SPH1、SPH2水平扫描脉冲SPV1至SPV4垂直扫描脉冲ST11至ST16、ST21至ST26取样晶体管STH水平起动脉冲STV垂直起动脉冲SW1至SW4 切换组件T1至T7第1至第7薄膜晶体管Vcc 电源电位 Vg 栅极电位Vref 参考电位VSR1至VSR4垂直移位寄存器单元*CKV 反转垂直频率*CS1 反转信号具体实施方式
接着，参照附图，说明本发明第1实施例的有机EL显示装置。图1是该有机EL显示装置的等效电路图。
首先，就像素区域的构成加以说明。多条数据线DL1至DL6以垂直方向(图1的纸面的上下方向)延伸于玻璃衬底51上。多条阴极线CL1至CL4延伸于与这些数据线DL1至DL6正交的水平方向(图1的纸面的左右方向)。接着，将含有有机EL组件的各像素配置在各数据线与各阴极线的交差点附近。数据线与阴极线的数量可任意选择。
在第1列数据线DL1与阴极线CL1至CL4的4个交差点附近，各配置有1个用于产生红色光的有机EL组件30R。这些用于产生红色光的有机EL组件30R的阳极连接于数据线DL1，其阴极连接于分别对应的阴极线CL1至CL4。同样地，在第2列数据线DL2与阴极线CL1至CL4的4个交差点附近，各配置有1个用于产生绿色光的有机EL组件30G。这些用于产生绿色光的有机EL组件30G的阳极连接于数据线DL2，其阴极连接于分别对应的阴极线CL1至CL4。
同样地，在第3列数据线DL3与阴极线CL1至CL4的4个交差点附近，各配置有1个用于产生蓝色光的有机EL组件30B。这些用于产生蓝色光的有机EL组件30B的阳极连接于数据线DL3，其阴极连接于分别对应的阴极线CL1至CL4。关于第4列之后的像素构成，是反复上述的构成。其中，也可使用无机EL组件来取代有机EL组件30R、30G、30B。
接着说明水平移位寄存器(shift register)10、数据线驱动电路DLD的构成。水平移位寄存器10、数据线驱动电路DLD形成于前述玻璃衬底51上。水平移位寄存器10具有串联连接的多个水平移位寄存器单元HSR1、HSR2...；以及取样晶体管(sampling transistor)ST11、ST12...。取样晶体管ST11、ST12...为薄膜晶体管。
如图2所示，多个水平移位寄存器单元HSR1、HSR2...将水平起动脉冲(start pulse)STH与水平频率CKH同步移位，由此与各单元相对应，而依序输出水平扫描脉冲SPH1、SPH2...。
对应于初段水平移位寄存器单元HSR1而配置有6个取样晶体管ST11、ST12、ST13、ST14、ST15、ST16，对于这些晶体管的栅极共同输入有前述水平扫描脉冲SPH1。同样地，对应于下一段水平移位寄存器单元HSR2而配置有6个取样晶体管ST21、ST22、ST23、ST24、ST25、ST26，对于这些晶体管的栅极共同输入有前述水平扫描脉冲SPH2。
当着重在6个取样晶体管ST11至ST16时，最初的2个取样晶体管ST11、ST12的源极连接于用于供应红色显示信号Sig(R)的第1显示信号线LR，接着的2个取样晶体管ST13、ST14的源极连接于用于供应绿色显示信号Sig(G)的第2显示信号线LG，剩下的2个取样晶体管ST15、ST16的源极连接于用于供应蓝色显示信号Sig(B)的第3显示信号线LB。
数据线驱动电路DLD按每1条数据线DL1至DL6而设置有第1数据线驱动电路DLD1与第2数据线驱动电路DLD2。例如，对应于数据线DL1的第1数据线驱动电路DLD1具备阈值补偿电路，在经由取样晶体管ST11而读取红色显示信号Sig(R)，保持该显示信号，且将依据显示信号Sig(R)的驱动电流供应至数据线DL1的同时，如后所述，进行补偿驱动晶体管的阈值。由于通过阈值补偿电路来获得不依存于驱动晶体管的阈值的驱动电流，因此可抑制因阈值变动所引起的显示不均匀情形。
第2数据线驱动电路DLD2也进行相同的动作，不过，相对于第1数据线驱动电路DLD1通过具有2水平期间的周期的垂直频率CKV而予以控制，第2数据线驱动电路DLD2是通过将垂直频率CKV予以反转而得的反转垂直频率*CKV而予以控制。因此，第1数据线驱动电路DLD1与第2数据线驱动电路DLD2对于数据线DL1，在每1水平期间(1H期间)交替输出驱动电流。所谓1水平期间是指扫描1条线(例如阴极线CL1)的所需期间。
关于对应于其它数据线DL2至DL6的第1数据线驱动电路DLD1与第2数据线驱动电路DLD2，也以相同方式构成。
接着说明垂直移位寄存器20的构成。垂直移位寄存器20是在前述玻璃衬底51上设置串联连接的多个垂直移位寄存器单元VSR1、VSR2...；以及切换组件SW1、SW2、SW3、SW4。垂直移位寄存器20采用薄膜晶体管所形成。切换组件SW1、SW2、SW3、SW4可通过采用薄膜晶体管的反相器(inverter)而形成。
多个垂直移位寄存器单元VSR1、VSR2...将垂直起动脉冲STV与垂直频率CKV、*CKV同步移位，由此与各单元对应，而依序输出垂直扫描脉冲SPV1、SPV2...。切换组件SW1、SW2、SW3、SW4按照垂直扫描脉冲SPV1、SPV2...进行切换，且将阴极线CL1至CL4的电位设定为接地电位GND或电源电位Vcc。即，切换组件SW1、SW2、SW3、SW4仅在垂直扫描脉冲SPV1、SPV2...为高电位的期间，将阴极线CL1至CL4的电位设定为接地电位GND，而形成像素的有机EL组件的电流路径。
图3是显示上述有机EL显示装置的概略剖面构造图，图3A是沿图1的X-X线的剖面图，图3B是沿图1的Y-Y线的剖面图。
图3A是显示垂直移位寄存器单元VSR1(图的左侧)与像素区域的有机EL组件30R(图的右侧)。在玻璃衬底51上形成有由SiO2膜及SiNX膜构成的绝缘膜52，在该绝缘膜52上形成有作为垂直移位寄存器单元VSR1的薄膜晶体管的有源层的多晶硅层。在多晶硅层的中形成有N+型漏极层41与N+型源极层42，在这些层之间形成有P型沟道区域43。在该多晶硅层上形成有由SiO2膜及SiNX膜构成的栅极绝缘膜53。在沟道区域43上隔介栅极绝缘膜53，而形成有由Cr构成的栅极电极45。
此外，在栅极电极45上形成有层间绝缘膜54。在垂直移位寄存器单元VSR1的形成区域中，在层间绝缘膜54上形成有Al电极47，而与下层的Cr电极46相接触。
在像素区域中，在层间绝缘膜54上形成有由Al构成的数据线DL1。在Al电极47与数据线DL1上形成有保护膜55、第1平坦化绝缘膜56。在像素区域中，在第1平坦化绝缘膜56上形成有由ITO(IndiumTin Oxide，铟锡氧化物)构成的阳极58。在阳极58上形成有有机EL层60，且覆盖一部分该有机EL层60，而形成有第2平坦化绝缘膜59。接着，在有机EL层60上形成有阴极线CL1。阴极线CL1朝垂直移位寄存器单元VSR1的形成区域延伸，且通过接触点(contact)与前述Al电极47相连接。
图3B是显示像素区域的阴极线CL1、CL2、CL3的剖面构造图。在阴极线CL1与CL2之间、阴极线CL2与CL3之间，形成有由阻剂材料构成的阴极线分离用构件62，将相邻接的阴极线作物理性及电性分离。
接着，参照图4的时序图说明上述构成的有机EL显示装置的动作。首先，在最初的1水平期间(1H期间)，依序将经由取样晶体管ST11、ST13、ST15...而予以取样的显示信号Sig(R)、Sig(G)、Sig(B)取入多个第1数据线驱动电路DLD1，且予以保持，同时进行驱动晶体管的阈值的补偿。
接着，在接下来的1水平期间，多个第1数据线驱动电路DLD1将已施行阈值补偿的驱动电流一并输出至数据线DL1至DL6。在该1水平期间，仅有阴极线CL1落在接地电位(GND)。如此一来，使驱动电流流通至阴极连接于阴极线CL1的第1条线的有机EL组件30R、30G、30B，且使这些有机EL组件以对应其驱动电流的亮度发光。即，当着重于有机EL组件30R时，供应至数据线DL1的驱动电流由有机EL组件30R流入阴极线CL1。
另一方面，在由多个第1数据线驱动电路DLD1输出驱动电流的该1水平期间，依序将经由多个取样晶体管ST12、ST14、ST16...而予以取样的显示信号Sig(R)、Sig(G)、Sig(B)取入多个第2数据线驱动电路DLD2，且予以保持，同时进行驱动晶体管的阈值的补偿。
接着，在接下来的1水平期间，多个第2数据线驱动电路DLD2将已施行阈值补偿的驱动电流一并输出至数据线DL1至DL6。在该1水平期间，仅有阴极线CL2落在接地电位(GND)，而使驱动电流流通至连接于阴极线CL2的第2条线的有机EL组件30R、30G、30B，且使这些有机EL组件以对应其驱动电流的亮度发光。
另一方面，在由多个第2数据线驱动电路DLD2输出驱动电流的该1水平期间，依序将经由多个取样晶体管ST11、ST13、ST15...而予以取样的显示信号Sig(R)、Sig(G)、Sig(B)取入多个第1数据线驱动电路DLD1，且予以保持，同时进行驱动晶体管的阈值的补偿。
上述动作在整个1帧期间反复进行，由此进行1像素的显示。如上所述，本实施例的有机EL显示装置是在像素内不具备TFT的无源驱动型显示装置，以此方式来提升像素的开口率，降低粗涩感，由此可进行高质量显示。此外，由于水平移位寄存器10、数据线驱动电路DLD、垂直移位寄存器20等各种驱动电路与形成有有机EL组件30R、30G、30B的像素区域一同形成在同一玻璃衬底51上，因此无须外接驱动用IC，而可谋求成本降低。
此外，由于采用通过数据线驱动电路DLD，在1水平期间将驱动电流一并供应至数据线DL1至DL6的线依序驱动方式，因此，与一般的无源驱动型显示装置相比较，可延长有机EL组件30R、30G、30B的发光期间，故可实现较为明亮的显示面板。
接着，参照图5、图6、图7说明第1数据线驱动电路DLD1及第2数据线驱动电路DLD2的具体电路构成。如图5所示，第1数据线驱动电路DLD1由第1至第7薄膜晶体管T1至T7、耦合电容Cs、第1NAND电路ND1所构成。第1、第3至第7薄膜晶体管T1、T3至T7是N沟道型，第2薄膜晶体管T2是P沟道型。
第1薄膜晶体管T1是用于读取显示信号的晶体管，其源极连接于取样晶体管，对栅极施加有第1控制信号GS1。第1薄膜晶体管T1在第1控制信号GS1为高电位时导通，读取显示信号如Sig(R)，对连接于第1薄膜晶体管T1的漏极的耦合电容Cs的第1端子P1施加Sig(R)。与耦合电容Cs的第1端子P1相对向的第2端子P2连接于第2薄膜晶体管T2的栅极。第2薄膜晶体管T2是驱动用晶体管，对其源极施加有电源电位PVdd。
此外，在第2薄膜晶体管T2的栅极与漏极之间，连接有对栅极施加有第1控制信号GS1的第3薄膜晶体管T3。第3薄膜晶体管T3在第1控制信号GS1为高电位时导通，而将第2薄膜晶体管T2的栅极与漏极予以短路。
对于第4薄膜晶体管T4的栅极施加有第2控制信号CS1，对于源极施加有参考电位Vref，漏极连接于耦合电容Cs的第1端子P1。第4薄膜晶体管T4在该第2控制信号CS1为高电位时导通，且将耦合电容Cs的第1端子P1设定在参考电压Vref。
第5薄膜晶体管T5、第6薄膜晶体管T6串联连接于第2薄膜晶体管T2与接地之间。对第5薄膜晶体管T5的栅极施加有第3控制信号ES1，对于第6薄膜晶体管T6的栅极施加有第2控制信号CS1的反转信号*CS1。
第5薄膜晶体管T5隔着驱动电流输出控制用的第7薄膜晶体管T7而连接于数据线DLi。对于第7薄膜晶体管T7的栅极施加有第1NAND电路ND1的输出。将垂直频率CKV与输出使能信号(outputenable signal)ENB输入至第1NAND电路ND1。输出使能信号ENB是用于防止第1 NAND电路ND1的输出信号与后述的第2数据线驱动电路DLD2的第2 NAND电路ND2的输出信号相重叠的信号。接着，如前所述，将例如有机EL组件30R连接于数据线DLi。
如图6所示，与第1数据线驱动电路DLD1相同地，第2数据线驱动电路DLD2由第1至第7薄膜晶体管T1至T7、耦合电容Cs、第2 NAND电路ND2所构成。对于第1及第3薄膜晶体管T1、T3的栅极施加有第4控制信号GS2，对于第4薄膜晶体管T4的栅极施加有第5控制信号CS2，对于第5薄膜晶体管T5的栅极施加有第6控制信号ES2。这些第4、第5、第6控制信号GS2、CS2、ES2是将前述第1、第2、第3控制信号GS1、CS1、ES1的相位移位1H期间的信号。
参照图7说明第1数据线驱动电路DLD1及第2数据线驱动电路DLD2的动作。首先，在图7的最初的1H期间中，第1数据线驱动电路DLD1读取显示信号Sig，且进行用于补偿为驱动用晶体管的第2薄膜晶体管T2的阈值的动作。另一方面，在该1H期间中，第2数据线驱动电路DLD2将经补偿阈值的驱动电流输出至数据线DLi。
以下详加说明第1数据线驱动电路DLD1的动作。
首先，当第1控制信号GS1上升至高电位时，第1薄膜晶体管T1导通，来自取样晶体管的例如显示信号Sig(R)经由第1薄膜晶体管T1而施加至耦合电容Cs的第1端子P1。此外，第3薄膜晶体管T3导通，而使第2薄膜晶体管T2的栅极与漏极予以短路。接着，第3控制信号ES1上升至高电位时，经由第5薄膜晶体管T5及第6薄膜晶体管T6，而将第2薄膜晶体管T2的栅极电荷在接地GND放电。
之后，当第3控制信号ES1下降至低电位时，第5薄膜晶体管T5不导通。如此一来，第2薄膜晶体管T2的栅极及漏极成为浮动状态(floating)，因此其电位成为PVdd-Vtp。Vtp是第2薄膜晶体管T2的阈值的绝对值。接着，当第1控制信号GS1下降至低电位时，第1薄膜晶体管T1及第3薄膜晶体管T3不导通。
之后，进入下一个1H期间，当第2控制信号CS1上升至高电位时，第4薄膜晶体管T4导通，而将耦合电容Cs的第1端子P1的电位设定在Vref。此外，第6薄膜晶体管T6不导通。
第4薄膜晶体管T4导通时，耦合电容Cs的第1端子P1的电位由Vsig变化为Vref，因此伴随该变化，耦合电容Cs的第2端子P2的电位，即第2薄膜晶体管T2的栅极电位Vg由PVdd-Vtp变化为PVdd-Vtp+Vref-Vsig。
之后，第3控制信号ES1再度上升至高电位时，第5薄膜晶体管T5导通，当第1NAND电路ND1的输出上升至高电位时，第7薄膜晶体管T7导通，第2薄膜晶体管T2经由第5薄膜晶体管T5及第7薄膜晶体管T7而连接于数据线DLi。
在此，流通至第2薄膜晶体管T2的驱动电流I以I＝1/2·β·(Vgs+Vtp)2表示。β为常数。Vgs＝Vg-PVdd＝-Vtp+Vref-Vsig。所以，I＝1/2·β·(Vref-Vsig)2。即，驱动电流I成为不依存于第2薄膜晶体管T2的阈值Vtp的电流。该驱动电流I经由数据线DLi而供应至有机EL组件30R，且进行依据显示信号Vsig(R)的显示。
接着，参照附图，说明本发明第2实施例的有机EL显示装置。图8是该有机EL显示装置的等效电路图。
首先，就像素区域的构成加以说明。多条数据线DL1至DL6在玻璃衬底51上以垂直方向(图8的纸面的上下方向)延伸。多条栅极线GL1至GL4于与这些数据线DL1至DL6正交的水平方向(图8的纸面的左右方向)延伸。然后，在各数据线与各栅极线的交叉点附近，配置有包含像素选择用晶体管GT与有机EL组件的各像素。数据线与栅极线的数量可任意选择。
在第1列的数据线DL1与栅极线GL1至GL4的4个交叉点附近，配置有像素选择用晶体管GT；以及用于产生红色光的有机EL组件30R。像素选择用晶体管GT的漏极连接于数据线DL1，其源极连接于用于产生红色光的有机EL组件30R的阳极。其阴极连接于形成在整个像素区域的共同阴极层CL。
同样地，在第2列的数据线DL2与栅极线GL1至GL4的4个交叉点附近，配置有像素选择用晶体管GT；以及用于产生绿色光的有机EL组件30G。像素选择用晶体管GT的漏极连接于数据线DL2，其源极连接于用于产生绿色光的有机EL组件30G的阳极。其阴极连接于所有像素共同的阴极层CL。
同样地，在第3列的数据线DL3与栅极线GL1至GL4的4个交叉点附近，配置有像素选择用晶体管GT；以及用于产生蓝色光的有机EL组件30B。像素选择用晶体管GT的漏极连接于数据线DL3，其源极连接于用于产生蓝色光的有机EL组件30B的阳极。其阴极连接于所有像素共同的阴极层CL。关于第4列之后的像素构成，重复上述构成。其中，也可使用无机EL组件，来取代有机EL组件30R、30G、30B。
接着，说明水平移位寄存器10、数据线驱动电路DLD的构成。水平移位寄存器10、数据线驱动电路DLD形成于前述玻璃衬底51上。水平移位寄存器10具备串联连接的多个水平移位寄存器单元HSR1、HSR2...；以及取样晶体管ST11、ST12...。取样晶体管ST11、ST12...为薄膜晶体管。
如图2所示，多个水平移位寄存器单元HSR1、HSR2...将水平起始脉冲STH与水平频率CKH同步移位，由此对应于各单元，而依序输出水平扫描脉冲SPH1、SPH2...。
对应于初段水平移位寄存器单元HSR1而配置有6个取样晶体管ST11、ST12、ST13、ST14、ST15、ST16，对于这些晶体管的栅极共同输入有前述水平扫描脉冲SPH1。同样地，对应于下一段水平移位寄存器单元HSR2而配置有6个取样晶体管ST21、ST22、ST23、ST24、ST25、ST26，对于这些晶体管的栅极共同输入有前述水平扫描脉冲SPH2。
当着重在6个取样晶体管ST11至ST16时，最初的2个取样晶体管ST11、ST12的源极连接于用于供应红色显示信号Sig(R)的第1显示信号线LR，接下来的2个取样晶体管ST13、ST14的源极连接于用于供应绿色显示信号Sig(G)的第2显示信号线LG，剩下的2个取样晶体管ST15、ST16的源极连接于用于供应蓝色显示信号Sig(B)的第3显示信号线LB。
数据线驱动电路DLD按每1条数据线DL1至DL6而设置有第1数据线驱动电路DLD1与第2数据线驱动电路DLD2。例如，对应于数据线DL1的第1数据线驱动电路DLD1具备阈值补偿电路，在经由取样晶体管ST11而读取红色显示信号Sig(R)，保持该显示信号，且将依据于显示信号Sig(R)的驱动电流供应至数据线DL1的同时，如后所述，进行补偿驱动晶体管的阈值。由于通过阈值补偿电路来获得不依存于驱动晶体管的阈值的驱动电流，因此可抑制因阈值变动所引起的显示不均匀情形。
第2数据线驱动电路DLD2也进行相同的动作，不过，相对于第1数据线驱动电路DLD1通过具有2水平期间的周期的垂直频率CKV而予以控制，第2数据线驱动电路DLD2通过将垂直频率CKV予以反转而得的反转垂直频率*CKV而予以控制。因此，第1数据线驱动电路DLD1与第2数据线驱动电路DLD2对于数据线DL1，在每1水平期间(1H期间)交替输出驱动电流。所谓1水平期间是指扫描1条线(例如栅极线CL1)的所需期间。
关于对应于其它数据线DL2至DL6的第1数据线驱动电路DLD1与第2数据线驱动电路DLD2，也以相同方式构成。
接着，说明垂直移位寄存器20的构成。垂直移位寄存器20在前述玻璃衬底51上具备串联连接的多个垂直移位寄存器VSR1、VRS2...。垂直移位寄存器20使用薄膜晶体管而形成。
多个垂直移位寄存器单元VRR1、VSR2...将垂直起始脉冲STV与垂直频率CKV、*CKV同步移位，由此对应于各单元而将垂直扫描脉冲SPV1、SPV2、SPV3、SPV4输出至依序对应的栅极线GL1、GL2、GL3、GL4。连接于所对应的栅极线GL1、GL2、GL3、GL4的像素选择用晶体管GT，仅有在垂直扫描脉冲SPV1、SPV2、SPV3、SPV4为高电位期间导通。
图9是显示上述有机EL显示装置的概略剖面构造图，相当于图8的沿X-X线剖面图。在玻璃衬底51上形成有由SiO2膜及SiNX-膜构成的绝缘膜52，在该绝缘膜52上形成有作为垂直移位寄存器单元VSR1的薄膜晶体管的有源层的多晶硅层。在多晶硅层的中形成有N+型漏极层41与N+型源极层42，在这些层之间形成有P型沟道区域43。在该多晶硅层上形成有由SiO2膜及SiNX-膜构成的栅极绝缘膜53。在沟道区域43上隔着栅极绝缘膜53而形成有由Cr构成的栅极电极45。
此外，在栅极电极45上形成有层间绝缘膜54。在垂直移位寄存器单元VSR1的形成区域中，在层间绝缘膜54上形成有Al电极47，且与下层的Cr电极46相接触。
在像素区域中，在层间绝缘膜54上形成有由Al构成的数据线DL1。在Al电极47与数据线DL1上形成有保护膜55、第1平坦化绝缘膜56。在像素区域中，在第1平坦化绝缘膜56上形成有由ITO(IndiumTin Oxide，铟锡氧化物)构成的阳极58。在阳极58上形成有有机EL层60，且被覆一部分该有机EL层60，而形成有第2平坦化绝缘膜59。接着，在有机EL层60上形成有阴极层CL。阴极层CL朝垂直移位寄存器单元VSR1的形成区域延伸，且透过接触点(contact)与前述Al电极47相连接。
接着，参照图10的时序图，说明上述构成的有机EL显示装置的动作。首先，在最初的1水平期间(1H期间)，依序将经由取样晶体管ST11、ST13、ST15...而予以取样的显示信号Sig(R)、Sig(G)、Sig(B)取入多个第1数据线驱动电路DLD1，且予以保持，同时进行驱动晶体管的阈值的补偿。
接着，在接下来的1水平期间，多个第1数据线驱动电路DLD1将已施行阈值补偿的驱动电流一并输出至数据线DL1至DL6。在该1水平期间，输出至栅极线GL1的垂直扫描脉冲SPV1由接地电位(GND)上升至电源电位Vcc。如此一来，连接于栅极线GL1的第1条线的像素选择用晶体管GT导通，驱动电流流通至连接于这些栅极线的有机EL组件30R、30G、30B，而使这些有机EL组件以对应该驱动电流的亮度发光。即，当着重在有机EL组件30R时，供应至数据线DL1的驱动电流经由像素选择用晶体管GT，而由有机EL组件30R流通至阴极层CL，而使这些有机EL组件30R以对应该驱动电流的亮度发光。
另一方面，在多个第1数据线驱动电路DLD1输出驱动电流的该1水平期间，依序将经由多个取样晶体管ST12、ST14、ST16...而予以取样的显示信号Sig(R)、Sig(G)、Sig(B)取入多个第2数据线驱动电路DLD2，且予以保持，同时进行驱动晶体管的阈值的补偿。
接着，在接下来的1水平期间，多个第2数据线驱动电路DLD2系将已施行阈值补偿的驱动电流一并输出至数据线DL1至DL6。在该1水平期间，输出至栅极线GL2的垂直扫描脉冲SPV2由接地电位(GND)上升至电源电位Vcc。如此一来，连接于栅极线GL2的第2条线的像素选择用晶体管GT导通，驱动电流流通至连接于这些栅极线的有机EL组件30R、30G、30B，而使这些有机EL组件以对应该驱动电流的亮度发光。即，当着重在有机EL组件30R时，供应至数据线DL1的驱动电流经由像素选择用晶体管GT，而由有机EL组件30R流通至阴极层CL，而使这些有机EL组件30R以对应该驱动电流的亮度发光。
另一方面，在多个第2数据线驱动电路DLD2输出驱动电流的该1水平期间，依序将经由多个取样晶体管ST11、ST13、ST15...而予以取样的显示信号Sig(R)、Sig(G)、Sig(B)取入多个第1数据线驱动电路DLD1，且予以保持，同时进行驱动晶体管的阈值的补偿。
上述动作在整个1帧期间反复进行，由此进行1画面的显示。如上所述，本实施例的有机EL显示装置为在像素内具备电场发光组件30R、30G、30B与像素选择用晶体管GT的半无源驱动型显示装置，以此方式使像素的开口率提高，通过减少粗涩感，而可进行高质量显示。此外，由于将水平移位寄存器10、数据线驱动电路DLD、垂直移位寄存器20等各动驱动电路，与形成有有机EL组件30R、30G、30B的像素区域一同形成在同一玻璃衬底51上，因此不需要外接驱动用IC，而可谋求降低成本。此外，由于采用通过数据线驱动电路DLD，在1水平期间将驱动电流一并供应至数据线DL1至DL6的线依序驱动方式，因此，与一般的无源驱动型显示装置相比较，可延长有机EL组件30R、30G、30B的发光期间，因此可实现较为明亮的显示面板。
接着，参照图5、图6、图7说明第1数据线驱动电路DLD1及第2数据线驱动电路DLD2的具体电路构成及动作。如图5所示，第1数据线驱动电路DLD1由第1至第7薄膜晶体管T1至T7、耦合电容Cs、第1 NAND电路ND1所构成。第1、第3至第7薄膜晶体管T1、T3至T7是N沟道型，第2薄膜晶体管T2是P沟道型。
第1薄膜晶体管T1用于读取显示信号的晶体管，其源极连接于取样晶体管，对于栅极施加有第1控制信号GS1。第1薄膜晶体管T1在第1控制信号GS1为高电位时导通，读取显示信号如Sig(R)，对连接于第1薄膜晶体管T1的漏极的耦合容Cs的第1端子P1施加Sig(R)。与耦合电容Cs的第1端子P1相对向的第2端子P2连接于第2薄膜晶体管T2的栅极。第2薄膜晶体管T2为驱动用晶体管，对于其源极施加有电源电位PVdd。
此外，在第2薄膜晶体管T2的栅极与漏极之间，连接有对于栅极施加有第1控制信号GS1的第3薄膜晶体管T3。第3薄膜晶体管T3在第1控制信号GS1为高电位时导通，而将第2薄膜晶体管T2的栅极与漏极予以短路。
对于第4薄膜晶体管T4的栅极施加有第2控制信号CS1，对于源极施加有参考电位Vref，漏极连接于耦合电容Cs的第1端子P1。第4薄膜晶体管T4在该第2控制信号CS1为高电位时导通，且将耦合电容Cs的第1端子P1设定在参考电压Vref。
第5薄膜晶体管T5、第6薄膜晶体管T6串联连接于第2薄膜晶体管T2与接地之间。对于第5薄膜晶体管T5的栅极施加有第3控制信号ES1，对于第6薄膜晶体管T6的栅极施加有第2控制信号CS1的反转信号*CS1。
第5薄膜晶体管T5隔着驱动电流输出控制用的第7薄膜晶体管T7而连接于数据线DLi。对于第7薄膜晶体管T7的栅极施加有第1NAND电路ND1的输出。对于第1 NAND电路ND1输入有垂直频率CKV与输出使能信号ENB。输出使能信号ENB是为了防止第1 NAND电路ND1的输出信号与后述的第2数据线驱动电路DLD2的第2 NAND电路ND2的输出信号相重迭的信号。接着，如前所述，在数据线Dli连接有例如有机EL组件30R。
如图6所示，与第1数据线驱动电路DLD1相同地，第2数据线驱动电路DLD2由第1至第7薄膜晶体管T1至T7、耦合电容Cs、第2 NAND电路ND2所构成。对于第1及第3薄膜晶体管T1、T3的栅极施加有第4控制信号GS2，对于第4薄膜晶体管T4的栅极施加有第5控制信号CS2，对于第5薄膜晶体管T5的栅极施加有第6控制信号ES2。这些第4、第5、第6控制信号GS2、CS2、ES2是将前述第1、第2、第3控制信号GS1、CS1、ES1的相位移位1H期间的信号。
参照图7说明第1数据线驱动电路DLD1及第2数据线驱动电路DLD2的动作。首先，在图7的最初的1H期间中，第1数据线驱动电路DLD1读取显示信号Sig，且进行用于补偿为驱动用晶体管的第2薄膜晶体管T2的阈值的动作。另一方面，在该1H期间中，第2数据线驱动电路DLD2将经补偿阈值的驱动电流输出至数据线DLi。
以下详加说明第1数据线驱动电路DLD1的动作。首先，当第1控制信号GS1上升至高电位时，第1薄膜晶体管T1导通，来自取样晶体管的例如显示信号Sig(R)经由第1薄膜晶体管T1而施加至耦合电容Cs的第1端子P1。此外，第3薄膜晶体管T3导通，而使第2薄膜晶体管T2的栅极与漏极予以短路。接着，第3控制信号ES1上升至高电位时，经由第5薄膜晶体管T5及第6薄膜晶体管T6，而将第2薄膜晶体管T2的栅极电荷在接地GND放电。
之后，当第3控制信号ES1下降至低电位时，第5薄膜晶体管T5不导通。如此一来，第2薄膜晶体管T2的栅极及漏极成为浮动状态，因此其电位成为PVdd-Vtp。Vtp是第2薄膜晶体管T2的阈值的绝对值。接着，当第1控制信号GS1下降至低电位时，第1薄膜晶体管T1及第3薄膜晶体管T3呈不导通。
之后，进入下一个1H期间，当第2控制信号CS1上升至高电位时，第4薄膜晶体管T4导通，而将耦合电容Cs的第1端子P1的电位设定在Vref。此外，第6薄膜晶体管T6不导通。
第4薄膜晶体管T4导通时，耦合电容Cs的第1端子P1的电位由Vsig变化为Vref，因此伴随该变化，耦合电容Cs的第2端子P2的电位，即第2薄膜晶体管T2的栅极电位Vg由PVdd-Vtp变为PVdd-Vtp+Vref-Vsig。
之后，第3控制信号ES1再度上升至高电位时，第5薄膜晶体管T5导通，当第1NAND电路ND1的输出上升至高电位时，第7薄膜晶体管T7导通，第2薄膜晶体管T2经由第5薄膜晶体管T5及第7薄膜晶体管T7而连接于数据线DLi。
在此，流通至第2薄膜晶体管T2的驱动电流I以I＝1/2·β·(Vgs+Vtp)2表示。β为常数。Vgs＝Vg-PVdd＝-Vtp+Vref-Vsig所以，I＝1/2·β·(Vref-Vsig)2。即，驱动电流I成为不依存于第2薄膜晶体管T2的阈值Vtp的电流。该驱动电流I经由数据线DLi而供应至有机EL组件30R，且进行依据于显示信号Vsig(R)的显示。
权利要求
1.一种电场发光显示装置，具备多条数据线；多条阴极线，以与前述多条数据线交叉的方式配置，且相互分离；多个电场发光组件，与前述多条数据线与前述多条阴极线的交点相对应配置；水平移位寄存器，将由外部到来的显示信号依序取样；数据线驱动电路，读取通过前述水平移位寄存器予以取样的显示信号并予以保持，同时将依据前述显示信号的驱动电流于预定期间中一并供应至前述多条数据线；以及垂直移位寄存器，由前述多条阴极线依序选择1条阴极线，以形成流通至前述电场发光组件的驱动电流的电流路径的方式，设定该所选择的阴极线的电位，前述水平移位寄存器、前述数据线驱动电路以及前述垂直移位寄存器形成在与前述多个电场发光组件相同的衬底上。
2.如权利要求1所述的电场发光显示装置，其中，在相邻接的前述阴极线之间配置有阴极线分离用构件。
3.如权利要求1所述的电场发光显示装置，其中，前述预定期间是1水平期间。
4.如权利要求1所述的电场发光显示装置，其中，数据线驱动电路具备驱动用晶体管，用于产生与前述显示信号相对应的驱动电流；以及阈值补偿电路，用于补偿该驱动用晶体管的阈值。
5.如权利要求1所述的电场发光显示装置，其中，前述电场发光组件是有机电场发光组件或无机电场发光组件。
6.一种电场发光显示装置，具备多条数据线；多条栅极线，以与前述多条数据线交叉的方式配置；多个像素，具备配置在前述多条数据线与前述多条栅极线的交叉点附近，具有栅极连接于前述栅极线，而漏极连接于前述数据线的像素选择用晶体管；以及连接于该像素选择用晶体管的源极的电场发光组件；水平移位寄存器，将由外部到来的显示信号依序取样；数据线驱动电路，读取通过前述水平移位寄存器予以取样的显示信号并予以保持，同时将依据前述显示信号的驱动电流于预定期间中一并供应至前述多条数据线；以及垂直移位寄存器，将垂直扫描信号输出至前述多条栅极线，前述水平移位寄存器、前述数据线驱动电路以及前述垂直移位寄存器形成在与前述多个像素相同的衬底上。
7.如权利要求6所述的电场发光显示装置，其中，前述预定期间是1水平期间。
8.如权利要求6所述的电场发光显示装置，其中，数据线驱动电路具备驱动用晶体管，用于产生与前述显示信号相对应的驱动电流；以及阈值补偿电路，用于补偿该驱动用晶体管的阈值。
9.如权利要求6所述的电场发光显示装置，其中，前述电场发光组件是有机电场发光组件或无机电场发光组件。
10.一种数据线驱动电路，用于经由数据线将驱动电流供应至电场发光组件，其特征为具备第1数据线驱动电路，依据显示数据将已将驱动用晶体管的阈值予以补偿的第1驱动电流在第1期间输出至前述数据线；以及第2数据线驱动电路，依据显示数据将已将驱动用晶体管的阈值予以补偿的第2驱动电流在与上述第1期间不同的第2期间输出至前述数据线。
11.如权利要求10所述的数据线驱动电路，其中，前述第1数据线驱动电路具备第1晶体管(T1)，依据第1控制信号GS1读取显示信号；耦合电容(Cs)，经由前述第1晶体管(T1)对第1端子施加有显示数据；第2晶体管(T2)，前述耦合电容(Cs)的第2端子连接于栅极；第3晶体管(T3)，依据前述第1控制信号GS1，将前述第2晶体管(T2)的栅极与漏极予以短路；第4晶体管(T4)，依据第2控制信号CS1，将前述耦合电容(Cs)的第1端子的电位设定为参考电位(Vref)；以及第5晶体管(T5)，连接于前述第2晶体管(T2)的漏极与接地之间，且依据第3控制信号ES1将前述第2晶体管(T2)的栅极的电荷于接地放电，由前述第2晶体管(T2)，将依据前述显示信号的前述第1驱动电流，经由前述数据线供应至前述电场发光组件。
12.如权利要求11所述的数据线驱动电路，其中，前述第2数据线驱动电路具备前述第2数据线驱动电路的第1晶体管(T1)，依据第4控制信号GS2读取显示信号；前述第2数据线驱动电路的耦合电容(Cs)，经由前述第2数据线驱动电路的第1晶体管(T1)对第1端子施加有显示数据；前述第2数据线驱动电路的第2晶体管(T2)，前述第2数据线驱动电路的耦合电容(Cs)的第2端子连接于栅极；前述第2数据线驱动电路的第3晶体管(T3)，依据前述第4控制信号GS2，将前述第2数据线驱动电路的第2晶体管(T2)的栅极与漏极予以短路；前述第2数据线驱动电路的第4晶体管(T4)，依据第5控制信号CS2，将前述第2数据线驱动电路的耦合电容(Cs)的第1端子的电位设定为参考电位(Vref)；以及前述第2数据线驱动电路的第5晶体管(T5)，连接于前述第2数据线驱动电路的第2晶体管(T2)的漏极与接地之间，且依据第6控制信号ES2将前述第2数据线驱动电路的第2晶体管(T2)的栅极的电荷于接地放电，由前述第2数据线驱动电路的第2晶体管(T2)，将依据前述显示信号的前述第2驱动电流，经由前述数据线供应至前述电场发光组件。
13.如权利要求12所述的数据线驱动电路，其中，前述第4、第5、第6控制信号GS2、CS2、ES2是使前述第1、第2、第3控制信号GS1、CS1、ES1的相位移位1水平期间的信号。
14.如权利要求10、11、12、13中任一项所述的数据线驱动电路，其中，前述电场发光组件是有机电场发光组件或无机电场发光组件。
全文摘要
本发明是在有机EL显示装置中，通过降低粗涩感和因驱动用晶体管的阈值不一致导致显示面板的显示不均匀情形，而可进行高质量显示。此外，由于不须设置外接的驱动用IC，故可降低成本。本发明的电场发光显示装置，是在各像素不具备TFT的无源驱动型显示装置，或是在各像素具备像素选择用晶体管(GT)与有机EL组件(30R、30G、30B)的半无源驱动型显示装置。以此方式，可提升像素的开口率，且通过降低粗涩感而可进行高质量显示。此外，将水平移位寄存器(10)、数据线驱动电路(DLD)、垂直移位寄存器(20)等各种驱动电路与形成有电场发光组件的像素区域一同形成在同一玻璃衬底(51)上。
文档编号H05B33/02GK1870110SQ20061007891
公开日2006年11月29日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年4月28日
发明者小川隆司, 松本昭一郎, 池田恭二 申请人:三洋电机株式会社