像素电路、显示设备和像素电路驱动方法

专利名称：像素电路、显示设备和像素电路驱动方法
技术领域：
本发明涉及有机EL(electroluminescence，场致发光)显示器等中的具有通过电流值来控制亮度的电光元件的像素电路，包含以矩阵方式布置的这种像素电路的图像显示设备，以及驱动像素电路的方法，其中前述图像显示设备具体地说是所谓的有源矩阵型图像显示设备，在该显示设备中，利用在像素电路内部提供的绝缘栅场效应晶体管来控制流过电光元件的电流值。
背景技术：
在诸如液晶显示器之类的图像显示设备中，以矩阵方式设置了大量像素，并且根据要显示的图像信息控制每个像素的光强，从而显示图像。
有机EL显示器等也是如此。有机EL显示器也被称作自发光型显示器，在每个像素电路中具有发光元件，并且具有无需背光、响应速度快、与液晶显示器相比图像的可视性较高等优点。
此外，各发光元件的亮度由流过该发光元件的电流值控制，从而获得显色的灰度，即，发光元件是电流控制型这一点与液晶显示器等有很大不同。
有机EL显示器可以以与液晶显示器一样的方式利用简单矩阵和有源矩阵系统驱动。尽管前者结构简单，但是存在难以实现大尺寸高清晰度显示器的问题。因此，大多努力都致力于开发这样的有源矩阵系统，这种有源矩阵系统利用在像素电路内部提供的有源元件控制流过每个像素电路内的发光元件的电流，其中有源元件一般是TFT(薄膜晶体管)。
图1是一般的有机EL显示设备的配置框图。
如图1所示，显示设备1具有由以m×n矩阵形式布置的像素电路(PXLC)2a组成的像素阵列部分2、水平选择器(HSEL)3、写扫描器(WSCN)4、由水平选择器3选中并被提供以根据亮度信息的数据信号的数据线DTL1～DTLn、以及由写扫描器4选择性地驱动的扫描线WSL1～WSLm。
注意，水平选择器3和写扫描器4有时用形成在多晶硅上的MOSIC形成在像素周围。
图2是图1的像素电路2a的示例配置的电路图(例如参见美国专利No.5,684,365和专利公开2日本未实审专利公开(Kokai)No.8-234683)。
在大量提议的电路中，图2的像素电路具有最简单的电路配置，被称作双晶体管驱动型电路。
图2的像素电路2a具有p沟道薄膜TFT(下文中称作TFT)11及TFT 12、电容器C11、以及由有机EL元件(OLED)13构成的发光元件。此外，在图2中，DTL表示数据线，WSL表示扫描线。
在许多情形中有机EL元件具有整流特性，所以有时被称为OLED(有机发光二极管)。在图2和其他图中二极管符号被用作发光二极管，但是在下面的解释中OLED并不总是要求整流特性。
在图2的像素电路2a中，TFT 11的源极连接到电源电势Vcc，发光元件13的阴极连接到地电势GND。图2的像素电路2a的工作如下所述。
<步骤ST1>当扫描线WSL处于选中状态(这里是低电平)并且写电势Vdata被提供给数据线DTL时，TFT 12导通，电容器C 11被充电或者放电，从而TFT 11的栅极电势变为Vdata。
<步骤ST2>当扫描线WSL处于非选中状态(这里是高电平)时，数据线DTL和TFT 11电分离，但是电容器C 11使TFT 11的栅极电势保持稳定。
<步骤ST3>流过TFT 11及发光元件13的电流变为与TFT 11的栅源电压Vgs一致的值，同时发光元件13以与该电流值一致的亮度持续发光。
在上述步骤ST1中，选中扫描线WSL并将被赋予数据线的亮度信息传输到像素内部的操作在下面被称作“写入”。
如上所述，在图2的像素电路2a中，一旦Vdata被写入，发光元件13就在直到下一次重写操作为止的期间内以恒定的亮度持续发光。
如上所述，在像素电路2a中，通过改变构成驱动晶体管的TFT 11的栅极施加电压，从而控制流过EL元件13的电流值。
此时，p沟道的驱动晶体管的源极连接到电源电势Vcc，所以该TFT11总是工作在饱和区。因此，其变成具有下述方程1示出的值的恒电流源。
Ids＝1/2·μ(W/L)Cox(Vgs-|Vth|)2(1)这里，μ表示载流子的迁移率、Cox表示单位面积的栅极电容、W表示栅极宽度、L表示栅极长度、并且Vth表示TFT 11的阈值。
在简单矩阵型图像显示设备中，每个发光元件只在选定的的瞬间发光，而在有源矩阵中，如上所述，即使在写操作结束后每个发光元件也还继续发光。因此，与简单矩阵相比，就每个发光元件的峰值亮度和峰值电流可以被降低这点来说，尤其对于大尺寸高清晰显示器，这是有利的。
图3示出了有机EL元件的电流-电压(I-V)特性随时间的变化。在图3中，实线示出的曲线表示初始状态中的特性，而虚线示出的曲线表示随时间变化后的特性。
一般来说，有机EL元件的I-V特性随时间流逝而恶化，如图3所示。
但是，由于图2的双晶体管系统是恒电流驱动系统，所以如上所述恒定的电流被持续提供给有机EL元件。即使有机EL元件的I-V特性恶化，所发射的光线的亮度也不会随时间流逝而改变。
图2的像素电路2a包括p沟道TFT，但是如果可以用n沟道TFT配置该电路，则在制作这些TFT时可以使用过去的无定形硅(a-Si)工艺。这将降低TFT板的成本。
接下来，考虑用n沟道TFT替换这些晶体管的像素电路。
图4是用n沟道TFT替换了图2的电路中的p沟道TFT的像素电路的电路图。
图4的像素电路2b具有n沟道TFT 21和TFT 22、电容器C 21和由有机EL元件(OLED)23构成的发光元件。此外，在图4中，DTL表示数据线，并且WSL表示扫描线。
在像素电路2b中，由TFT 21构成的驱动晶体管的漏极一侧连接到电源电势Vcc，并且源极连接到有机EL发光元件23的阳极，从而形成源极跟随器电路。
图5示出了由TFT 21和EL元件23构成的驱动晶体管在初始状态中的工作点。在图5中，横坐标表示TFT 21的漏-源电压Vds，而纵坐标表示漏-源电流Ids。
如图5所示，源极电压由驱动晶体管的工作点确定出，其中驱动晶体管由TFT 21和EL发光元件23构成。电压值差取决于栅极电压。
TFT 21在饱和区域中被驱动，所以对于工作点的源极电压Vgs，电流Ids的值由上述方程1给出。
但是，类似地，有机EL元件的I-V特性在这里也随时间流逝而恶化。如图6所示，由于这种随时间流逝的恶化，工作点发生波动。即使提供相同的栅极电压，源极电压也会波动。
由于这种情况，由TFT 21构成的驱动晶体管的栅-源电压Vgs发生变化，从而流过的电流值发生波动。流过有机EL元件23的电流值同时发生变化，所以如果有机EL元件23的I-V特性恶化，则在图4的源极跟随器电路中，所发射的光线的亮度也将随时间流逝而变化。
此外，如图7所示，可以考虑这样的电路配置，在该电路配置中，由n沟道TFT 21构成的驱动晶体管的源极连接到地电势GND，漏极连接到有机EL发光元件23的阴极，并且有机EL发光元件23的阳极连接到电源电势Vcc。
利用这种系统，以与用图2的p沟道TFT驱动时相同的方式，源极电势被固定，由TFT 21构成的驱动晶体管工作为恒流源，并且可以防止由于有机EL元件的I-V特性恶化而导致亮度改变。
但是，利用这种系统，驱动晶体管必须连接到有机EL发光元件的阴极侧。这种阴极连接要求开发新的阳极-阴极电极。对于当前的技术水平，这非常困难。
从上可知，在过去的系统中，尚未开发出不会发生亮度改变的使用n沟道晶体管的有机EL发光元件。

发明内容
本发明的一个目的是提供像素电路、显示设备和像素电路驱动方法，它们使得能够实现即使在随着时间流逝发光元件的电流-电压特性改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出，并且能够实现n沟道晶体管源极跟随器电路，从而能够将n沟道晶体管用作EL元件晶体管，同时使用现有的阳极-阴极电极。
为了实现上述目的，根据本发明第一方面，提供了一种用于驱动根据流过的电流改变亮度的电光元件的像素电路，其包括数据线，通过该数据线提供根据亮度信息的数据信号；第一控制线；第一和第二节点；第一和第二参考电势；驱动晶体管，其在第一端子和第二端子之间形成电流供应线路，并且根据连接到第二节点的控制端子的电势来控制流过该电流供应线路的电流；像素电容元件，其连接在第一节点和第二节点之间；第一开关，其连接在数据线和像素电容元件的第一端子或第二端子之间，并且由第一控制线控制导电性；以及第一电路，用于在电光元件不发光时将第一节点的电势改变到固定电势。其中，驱动晶体管的电流供应线路、第一节点和电光元件串联在第一参考电势和第二参考电势之间。
优选地，该电路还包括第二控制线；驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到第一节点、漏极连接到第一参考电势或第二参考电势、并且栅极连接到第二节点；并且第一电路包括第二开关，其连接在第一节点和固定电势之间，并且由第二控制线控制导电性。
优选地，在电光元件被驱动时第一阶段，第一开关由第一控制线保持在不导电状态，第二开关由第二控制线保持在导电状态，并且第一节点连接到固定电势；第二阶段，第一开关由第一控制线保持在导电状态，传播到数据线上的数据被写入像素电容元件，然后第一开关被保持在不导电状态；并且第三阶段，第二开关由第二控制线保持在不导电状态。
优选地，该电路还包括第二控制线；驱动晶体管是场效应晶体管，其漏极连接到第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到第二节点；并且第一电路包括第二开关，其连接在场效应晶体管的源极和电光元件之间，并且由第二控制线控制导电性。
优选地，在电光元件被驱动时第一阶段，第一开关由第一控制线保持在不导电状态，并且第二开关由第二控制线保持在不导电状态；第二阶段，第一开关由第一控制线保持在导电状态，传播到数据线上的数据被写入像素电容元件，然后第一开关被保持在不导电状态；并且第三阶段，第二开关由第二控制线保持在导电状态。
优选地，该电路还包括第二控制线；驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到第一节点、漏极连接到第一参考电势或第二参考电势、并且栅极连接到第二节点；并且第一电路包括第二开关，其连接在第一节点和电光元件之间，并且由第二控制线控制导电性。
优选地，在电光元件被驱动时第一阶段，第一开关由第一控制线保持在不导电状态，并且第二开关由第二控制线保持在不导电状态；第二阶段，第一开关由第一控制线保持在导电状态，传播到数据线上的数据被写入像素电容元件，然后第一开关被保持在不导电状态；并且第三阶段，第二开关由第二控制线保持在导电状态。
优选地，该电路还包括第二电路，用于在第一开关被保持在导电状态并且写入通过数据线传播的数据时使第一节点保持在固定电势。
优选地，该电路还包括第二和第三控制线，以及电压源；驱动晶体管是场效应晶体管，其漏极连接到第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到第二节点；第一电路包括第二开关，其连接在场效应晶体管的源极和电光元件之间，并且由第二控制线控制导电性；并且第二电路包括第三开关，其连接在第一节点和电压源之间，并且由第三控制线控制导电性。
优选地，在电光元件被驱动时第一阶段，第一开关由第一控制线保持在不导电状态，第二开关由第二控制线保持在不导电状态，并且第三开关由第三控制线保持在不导电状态；第二阶段，第一开关由第一控制线保持在导电状态，第三开关由第三控制线保持在导电状态，第一节点保持在预定电势，并且在该状态中传播到数据线上的数据被写入像素电容元件，然后第一开关由第一控制线保持在不导电状态；并且第三阶段，第三开关由第三控制线保持在不导电状态，并且第二开关由第二控制线保持在导电状态。
优选地，该电路还包括第二和第三控制线，以及电压源；驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到第一节点，漏极连接到第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到第二节点；第一电路包括第二开关，其连接在第一节点和电光元件之间，并且由第二控制线控制导电性；并且第二电路包括第三开关，其连接在第一节点和电压源之间，并且由第三控制线控制导电性。
优选地，在电光元件被驱动时第一阶段，第一开关由第一控制线保持在不导电状态，第二开关由第二控制线保持在不导电状态，并且第三开关由第三控制线保持在不导电状态；第二阶段，第一开关由第一控制线保持在导电状态，第三开关由第三控制线保持在导电状态，第一节点保持在预定电势，并且在该状态中传播到数据线上的数据被写入像素电容元件，然后第一开关由第一控制线保持在不导电状态；并且第三阶段，第三开关由第三控制线保持在不导电状态，并且第二开关由第二控制线保持在导电状态。
优选地，该电路还包括第二电路，用于在第一开关被保持在导电状态并且写入通过数据线传播的数据时使第二节点保持在固定电势。
优选地，该固定电势为第一参考电势或第二参考电势。
优选地，该电路还包括第二、第三和第四控制线；驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到第一节点，漏极连接到第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到第二节点；第一电路包括第二开关和第三开关，第二开关连接在第一节点和电光元件之间，并且由第二控制线控制导电性，第三开关连接在场效应晶体管的源极和第一节点之间，并且由第三控制线控制导电性；并且第二电路包括第四开关，其连接在第一节点和固定电势之间，并且由第四控制线控制导电性。
此外，优选地，在电光元件被驱动时第一阶段，第一开关由第一控制线保持在不导电状态，第二开关由第二控制线保持在不导电状态，第三开关由第三控制线保持在不导电状态，并且第四开关由第四控制线保持在不导电状态；第二阶段，第一开关由第一控制线保持在导电状态，第四开关由第四控制线保持在导电状态，第二节点保持在固定电势，并且在该状态中传播到数据线上的数据被写入像素电容元件，然后第一开关由第一控制线保持在不导电状态，并且第四开关由第四控制线保持在不导电状态；并且第三阶段，第二开关由第二控制线保持在导电状态，并且第三开关由第三控制线保持在导电状态。
根据本发明的第二方面，提供了一种显示设备，其包括以矩阵形式布置的多个像素电路；针对像素电路矩阵阵列的每列布置的数据线，通过数据线提供根据亮度信息的数据信号；针对像素电路矩阵阵列的每行布置第一控制线；以及第一和第二参考电势。每个像素电路还具有根据流过的电流改变亮度的电光元件；第一和第二节点；驱动晶体管，其在第一端子和第二端子之间形成电流供应线路，并且根据连接到第二节点的控制端子的电势来控制流过电流供应线路的电流；像素电容元件，其连接在第一节点和第二节点之间；第一开关，其连接在数据线和第二节点之间，并且由第一控制线控制导电性；以及第一电路，用于在电光元件不发光时将第一节点的电势改变到固定电势。其中，驱动晶体管的电流供应线路、第一节点和电光元件串联在第一参考电势和第二参考电势之间。
根据本发明第三方面，提供了一种用于驱动像素电路的方法，该像素电路具有电光元件，其根据流过的电流改变亮度；数据线，通过该数据线提供根据亮度信息的数据信号；第一和第二节点；第一和第二参考电势；场效应晶体管，其漏极连接到第一参考电势或第二参考电势，源极连接到第一节点、并且栅极连接到第二节点；像素电容元件，其连接在第一节点和第二节点之间；第一开关，其连接在数据线和像素电容元件的第一端子或第二端子之间；以及第一电路，用于将第一节点的电势改变到固定电势。其中，驱动晶体管的电流供应线路、第一节点和电光元件串联在第一参考电势和第二参考电势之间。用于驱动像素电路的方法包括下述步骤在第一开关保持在不导电状态时的状态中，第一电路将第一节点的电势改变为固定电势；将第一开关保持在导电状态，将传播到数据线上的数据写入像素电容元件，然后将第一开关保持在不导电状态；以及停止操作，以使第一电路的第一节点的电势改变到固定电势。
根据本发明，例如由于驱动晶体管的源极通过开关连接到固定电势，并且该驱动晶体管的栅极和源极之间存在像素电容器，所以由于随时间流逝发光元件的I-V特性改变所导致的亮度改变得到了校正。
在驱动晶体管是n沟道晶体管时，通过使固定电势为地电势，从而将施加到发光元件的电势为地电势，以产生发光元件的不发光期。
此外，通过调整连接源极电极和地电势的第二开关的断开期，从而针对占空驱动(duty driving)调整发光元件的发光期和不发光期。
此外，通过使固定电势接近地电势，或者低于该电势的电势，或者通过升高栅极电压，由于连接到固定电势的开关晶体管的阈值电压Vth的波动所导致图像质量恶化得到了抑制。
此外，在驱动晶体管是p沟道晶体管时，通过使固定电势为连接到发光元件的阴极电极的电源电势，施加到发光元件的电势被设置为电源电势，从而产生EL元件的不发光期。
此外，通过使驱动晶体管的特性为n沟道型，可以实现源极跟随器电路，并且可以实现阳极连接。
此外，可以使所有的驱动晶体管都为n沟道晶体管，从而可以引入无定形硅工艺，可以降低成本。
此外，由于第二开关晶体管布设在发光元件和驱动晶体管之间，在不发光期中不向驱动晶体管提供电流，因此可以压缩面板的功耗。
此外，通过使用发光元件的阴极侧的电势作为地电势，例如第二参考电势，从而无需在面板内部TFT侧提供GND线路。
此外，通过使得能够删除面板内的TFT板的GND线路，像素布局和外围电路布局变容易了。
此外，通过使得能够删除面板内的TFT板的GND线路，从而外围电路的地电势(第二参考电势)和电源电势(第一参考电势)不存在重叠，可以以较低的电阻布设Vcc线路，从而可以实现高度一致性。
此外，例如通过在不发光时将像素电容元件连接到驱动晶体管的源极，并且将电容器一侧提升到电源，从而不再需要面板内部的TFT侧的GND线路。
此外，通过在写入信号线将电源线路侧的第四开关导通来降低阻抗，在短时间内，像素写上的耦合效应被校正，从而获得高度均匀的图像。
此外，通过使电源线的电势与Vcc电势相同，可以减少面板线路。
此外，根据本发明，通过经由开关将驱动晶体管的栅极电极连接到固定电势，并且在驱动晶体管的栅极和源极之间提供像素电容器，由于随着时间流逝发光元件的I-V特性恶化所导致的亮度改变被校正。
例如，在驱动晶体管是n沟道晶体管时，通过使固定电势为驱动晶体管的漏极电极连接到的固定电势，在像素中该固定电势被设置为仅是电源电势。
此外，通过提高连接到驱动晶体管的栅极侧和源极侧的开关晶体管的栅极电压，或者增大这些晶体管的大小，从而由于开关晶体管的阈值变动所导致的图像质量恶化得到抑制。此外，在驱动晶体管是p沟道晶体管时，通过使固定电势为驱动晶体管的漏极电极连接到的固定电势，在像素中该固定电势被设置为仅是GND。
此外，通过提高连接到驱动晶体管的栅极侧和源极侧的开关晶体管的栅极电压，或者增大这些晶体管的大小，从而由于开关晶体管的阈值变动所导致的图像质量恶化得到抑制。


图1是一般的有机EL显示设备的配置框图。
图2是图1的像素电路的配置示例的电路图。
图3是有机EL设备的电流-电压(I-V)特征随时间流逝变化的曲线图。
图4是用n沟道TFT替换了图2的电路中的p沟道TFT的像素电路的电路图。
图5是由TFT和EL发光元件构成的驱动晶体管在初始状态中的工作点的曲线图。
图6是由TFT和EL发光元件构成的驱动晶体管在随时间流逝而改变后的工作点的曲线图。
图7是将由n沟道TFT构成的驱动晶体管的源极连接到地电势的像素电路的电路图。
图8是应用了根据第一实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图9是在图1的有机EL显示设备中的根据第一实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图10A到图10F是用于解释图9的电路工作的等效电路图。
图11A到图11F是用于解释图9的电路工作的时序图。
图12是应用了根据第二实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图13是在图12的有机EL显示设备中的根据第二实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图14A到图14E是用于解释图13的电路工作的等效电路图。
图15A到图15F是用于解释图13的电路工作的时序图。
图16是根据第二实施例的像素电路配置的另一个示例的电路图。
图17是应用了根据第三实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图18是在图17的有机EL显示设备中的根据第三实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图19A到图19E是用于解释图18的电路工作的等效电路图。
图20A到图20F是用于解释图18的电路工作的时序图。
图21是根据第三实施例的像素电路配置的另一个示例的电路图。
图22是应用了根据第四实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图23是在图22的有机EL显示设备中的根据第四实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图24A到图24E是用于解释图23的电路工作的等效电路图。
图25A到图25H是用于解释图23的电路工作的时序图。
图26是具有作为电源电势Vcc的固定电压线的像素电路的电路图。
图27是具有作为地电势GND的固定电压线的像素电路的电路图。
图28是根据第四实施例的像素电路配置的另一个示例的电路图。
图29是应用了根据第五实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图30是在图29的有机EL显示设备中的根据第五实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图31A到图31E是用于解释图30的电路工作的等效电路图。
图32A到图32H是用于解释图30的电路工作的时序图。
图33是具有作为电源电势Vcc的固定电压线的像素电路的电路图。
图34是具有作为地电势GND的固定电压线的像素电路的电路图。
图35是根据第五实施例的像素电路配置的另一个示例的电路图。
图36是应用了根据第六实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图37是在图36的有机EL显示设备中的根据第六实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图38A到图38F是用于解释图37的电路工作的等效电路图。
图39是用于解释图37的电路工作的等效电路图。
图40A到图40H是用于解释图37的电路工作的时序图。
具体实施例方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施方式。
<第一实施例>
图8是应用了根据第一实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图9是在图8的有机EL显示设备中的根据第一实施例的像素电路的具体配置的电路图。
如图8和图9所示，该显示设备100具有以m×n矩阵形式布置的像素电路(PXLC)101组成的像素阵列部分102、水平选择器(HSEL)103、写扫描器(WSCN)104、驱动扫描器(DSCN)105、由水平选择器103选中并被提供以根据亮度信息的数据信号的数据线DTL101～DTL10n、由写扫描器104选择性地驱动的扫描线WSL101～WSL10m、以及由驱动扫描器105选择性地驱动的驱动线DSL101～DSL10m。
注意，尽管在像素阵列部分102中像素电路101以m×n矩阵形式布置，但是为了图示简化，图9示出了像素电路以2(＝m)×3(＝n)矩阵形式布置的示例。
另外，在图9中，为了图示简化只示出了一个像素电路的具体配置。
如图9所示，根据第一实施例的像素电路101具有n沟道TFT 111到TFT 113、电容器C111、由有机EL元件(OLED)制成的发光元件114、以及节点ND111和ND112。
另外，在图9中，DTL101表示数据线、WSL101表示扫描线、并且DSL101表示驱动线。
在这些组件中，TFT 111形成根据本发明的场效应晶体管，TFT 112形成第一开关、TFT 113形成第二开关、并且电容器C111形成根据本发明的像素电容元件。
另外，扫描线WSL101对应于根据本发明的第一控制线，而驱动线DSL101对应于第二控制线。
另外，电源电压Vcc的电源线(电源电势)对应于第一参考电势，而地电势GND对应于第二参考电势。
在像素电路101中，发光元件(OLED)114连接在TFT 111的源极和第二参考电势(在本实施例中为地电势GND)之间。具体地说，发光元件114的阳极连接到TFT 111的源极，同时阴极侧连接到地电势GND。发光元件114的阳极和TFT 111的源极的连接点构成节点ND111。
TFT 111的源极连接到TFT 113的漏极和电容器C111的第一电极，同时TFT 111的栅极连接到节点ND112。
TFT 113的源极连接到固定电势(在本实施例中为地电势GND)，同时TFT 113的栅极连接到驱动线DSL101。另外，电容器C111的第二电极连接到节点ND112。
作为第一开关的TFT 112的源极和漏极连接到数据线DTL101和节点ND112。另外，TFT 112的栅极连接到扫描线WSL101。
这样，根据本实施例的像素电路101被配置为电容器C111连接在作为驱动晶体管的TFT 111的栅极和源极之间，TFT 111的源极电势通过作为开关晶体管的TFT 113连接到固定电势。
接下来，将参考图10A到图10F和图11A到图11F，集中于像素电路的工作来解释上述配置的工作。
注意，图11A示出了施加到像素阵列的第一行扫描线WSL101的扫描信号ws[101]，图11B示出了施加到像素阵列的第二行扫描线WSL102的扫描信号ws[102]，图11C示出了施加到像素阵列的第一行驱动线DSL101的驱动信号ds[101]，图11D示出了施加到像素阵列的第二行驱动线DSL102的驱动信号ds[102]，图11E示出了TFT 111的栅极电势Vg，并且图11F示出了TFT 111的源极电势Vs。
首先，在EL发光元件114的通常发光状态中，如图11A到图11D所示，到扫描线WSL101、WSL102…的扫描信号ws[101]、ws[102]…被写扫描器104选择性地设置为低电平，并且到驱动线DSL101、DSL102…的驱动信号ds[101]、ds[102]…被驱动扫描器105选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路101中，如图10A所示，TFT 112和TFT 113保持在截止状态。
接下来，在EL发光元件114的不发光期间，如图11A到图11D所示，到扫描线WSL101、WSL102…的扫描信号ws[101]、ws[102]…被写扫描器104保持在低电平，并且到驱动线DSL101、DSL102…的驱动信号ds[101]、ds[102]…被驱动扫描器105选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路101中，如图10B所示，TFT 112保持在截止状态，并且TFT 113被截止。
此时，如图11F所示，电流流过TFT 113，并且TFT 111的源极电势Vs降低到地电势GND。因此，施加到EL发光元件114上的电压也变为0V，并且EL发光元件114变为处于不发光状态中。
接下来，在EL发光元件114的不发光期间，如图11A到图11D所示，到驱动线DSL101、DSL102…的驱动信号ds[101]、ds[102]…被驱动扫描器105保持在高电平，并且到扫描线WSL101、WSL102…的扫描信号ws[101]、ws[102]…被写扫描器104选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路101中，如图10C所示，TFT 113保持在导通状态中，并且TFT 112被导通。因此，水平选择器103将传播到数据线DTL101上的输入信号(Vin)写入作为像素电容器Cs的电容器C111。
此时，如图11F所示，作为驱动晶体管的TFT 111的源极电势Vs处于地电势电平(GND电平)，因此，如图11E和图11F所示，TFT 111的栅极和源极之间的电势差变为等于输入信号的电压Vin。
此后，在EL发光元件114的不发光期间，如图11A到图11D所示，到驱动线DSL101、DSL102…的驱动信号ds[101]、ds[102]…被驱动扫描器105保持在高电平，并且到扫描线WSL101、WSL102…的扫描信号ws[101]、ws[102]…被写扫描器104选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路101中，如图10D所示，TFT 112被截止，并且将输入信号写到作为像素电容器的电容器C111的写操作结束。
此后，如图11A到图11D所示，到扫描线WSL101、WSL102…的扫描信号ws[101]、ws[102]…被写扫描器104保持在低电平，并且到驱动线DSL101、DSL102…的驱动信号ds[101]、ds[102]…被驱动扫描器105选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路101中，如图10E所示，TFT 113截止。
通过截止TFT 113，如图11F所示，作为驱动晶体管的TFT 111的源极电势Vs上升，并且电流也流到EL发光元件114。
TFT 111的源极电势Vs发生波动，但是尽管如此，由于TFT 111的栅极和源极之间存在电容器，如图11E和图11F所示，栅-源极电势被恒定地保持在Vin。
此时，作为驱动晶体管的TFT 111在饱和区中驱动，所以流过TFT111的电流Ids变为上述方程1给出的值。该值由TFT 111的栅源电势Vin确定。该电流Ids类似地流到EL发光元件114，从而EL发光元件114发光。
EL发光元件114的等效电路变为如图10F所示的电路，所以，此时节点ND111的电势上升至栅极电势，由此电流Ids流过EL发光元件114。
随着该电势上升，节点ND112的电势也同样通过电容器C111(像素电容器Cs)上升。因此，如上所述，TFT 111的栅-源极电势被保持在Vin。
在这里，考虑在本发明的电路中过去的源极跟随器系统中的问题。在本电路中，随着发光期增加，EL发光元件的I-V特性也会恶化。因此，即使驱动晶体管发送相同的电流，施加到EL发光元件的电势也会改变，并且节点ND111的电势下降。
但是，在本电路中，节点ND111的电势下降，而驱动晶体管的栅-源极电势保持恒定，所以流过驱动晶体管(TFT 111)的电流不变。因此，流过EL发光元件的电流也不改变。即使EL发光元件的I-V特性恶化，对应于输入电压Vin的电流也恒定地流动。因此，可以解决过去的问题。
如上所述，根据本第一实施例，作为驱动晶体管的TFT 111的源极连接到发光元件114的阳极、漏极连接到电源电势Vcc，电容器C111连接在TFT 111的栅极和源极之间，并且TFT 111的源极电势通过作为开关晶体管的TFT 113连接到固定电势，所以可以获得下面的效果。
可以实现即使在EL发光元件的I-V特性随着时间流逝而改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出。
因为可以实现n沟道晶体管源极跟随器电路，所以可以使用n沟道晶体管作为EL发光元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极。
此外，可以仅利用n沟道晶体管配置像素电路的晶体管，并且可以在制造TFT时使用无定形硅(a-Si)工艺。因此，具有可以降低TFT板的成本的优点。
<第二实施例>
图12是应用了根据第二实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图13是在图12的有机EL显示设备中的根据第二实施例的像素电路的具体配置的电路图。
如图12和图13所示，显示设备200具有以m×n矩阵形式布置的像素电路(PXLC)201组成的像素阵列部分202、水平选择器(HSEL)203、写扫描器(WSCN)204、驱动扫描器(DSCN)205、由水平选择器203选中并被提供以根据亮度信息的数据信号的数据线DTL201～DTL20n、由写扫描器204选择性地驱动的扫描线WSL201～WSL20m、以及由驱动扫描器205选择性地驱动的驱动线DSL201～DSL20m。
注意，尽管在像素阵列部分202中像素电路201以m×n矩阵形式布置，但是为了图示简化，图12示出了像素电路以2(＝m)×3(＝n)矩阵形式布置的示例。
另外，在图13中，为了图示简化也只示出了一个像素电路的具体配置。
如图13所示，根据第二实施例的每个像素电路201具有n沟道TFT211到TFT 213、电容器C211、由有机EL元件(OLED)制成的发光元件214、以及节点ND211和ND212。
另外，在图13中，DTL201表示数据线、WSL201表示扫描线、并且DSL201表示驱动线。
在这些组件中，TFT 211形成根据本发明的场效应晶体管，TFT 212形成第一开关、TFT 213形成第二开关、并且电容器C211形成根据本发明的像素电容元件。
另外，扫描线WSL201对应于根据本发明的第一控制线，而驱动线DSL201对应于第二控制线。
另外，电源电压Vcc的电源线(电源电势)对应于第一参考电势，而地电势GND对应于第二参考电势。
在每个像素电路201中，TFT 213的源极和漏极连接在TFT 211的源极和发光元件214的阳极之间，TFT 211的漏极连接到电源电势Vcc，并且发光元件214的阴极连接到地电势GND。即，作为驱动晶体管的TFT211、作为开关晶体管的TFT 213、以及发光元件214串联在电源电势Vcc和地电势GND之间。另外，发光元件214的阳极和TFT 213的源极的连接点构成节点ND211。
TFT 211的栅极连接到节点ND212。另外，作为像素电容器Cs的电容器C211连接在节点ND211和ND212之间，即，在TFT 211的栅极和发光元件214的阳极之间。电容器C211的第一电极连接到节点ND211，第二电极连接到节点ND212。
TFT 213的栅极连接到驱动线DSL201。另外，作为第一开关的TFT212的源极和漏极连接到数据线DTL201和节点ND212。另外，TFT 212的栅极连接到扫描线WSL201。
这样，根据本实施例的像素电路201被配置为作为驱动晶体管的TFT 211的源极和发光元件214的阳极由作为开关晶体管的TFT 213连接，同时电容器C211连接在TFT 211的栅极和发光元件214的阳极之间。
接下来，将参考图14A到图14E和图15A到图15F，集中于像素电路的工作来解释上述配置的工作。
注意，图15A示出了施加到像素阵列的第一行扫描线WSL201的扫描信号ws[201]，图15B示出了施加到像素阵列的第二行扫描线WSL202的扫描信号ws[202]，图15C示出了施加到像素阵列的第一行驱动线DSL201的驱动信号ds[201]，图15D示出了施加到像素阵列的第二行驱动线DSL202的驱动信号ds[202]，图15E示出了TFT 211的栅极电势Vg，并且图15F示出了TFT 211的阳极侧电势，即，节点ND211的电势VND211。
首先，在EL发光元件214的通常发光状态中，如图15A到图15D所示，到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204选择性地设置为低电平，并且到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路201中，如图14A所示，TFT 212保持在截止状态，而TFT 213保持在导通状态。
此时，电流Ids流到作为驱动晶体管的TFT 211和EL发光元件214。
接下来，在EL发光元件214的不发光期间，如图15A到图15D所示，到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[22]…被写扫描器204保持在低电平，并且到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205选择性地设置为低电。
结果，在像素电路201中，如图14B所示，TFT 212保持在截止状态，并且TFT 213被截止。
此时，在EL发光元件214处保持的电势下降，这是由于电源消失。该电势下降到EL发光元件214的阈值电压Vth。但是，由于电流还流到EL发光元件214，所以如果不发光期持续，电势将下降到GND。
另一方面，作为驱动晶体管的TFT 211保持在导通状态，这是由于栅极电势为高。这种提升在短时间内被执行。在提升到Vcc后，不再有电流被提供给TFT 211。
即，在第二实施例的像素电路201中，在不发光期间，可以在不向像素电路提供电流的情况下工作，因此可以压缩面板的功耗。
接下来，在EL发光元件214的不发光期间，如图15A到图15D所示，到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205保持在低电平，并且到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路201中，如图14C所示，TFT 213保持在截止状态中，并且TFT 212被导通。因此，水平选择器203传播到数据线DTL201上的输入信号(Vin)被写入作为像素电容器Cs的电容器C211。
此时，如图15F所示，由于作为开关晶体管的TFT 213的阳极侧电势Va(即，节点ND211的电势VND211)为处于地电势电平(GND电平)，因此，作为像素电容器Cs的电容器C211被保持在等于输入信号的电压Vin的电势。
此后，在EL发光元件214的不发光期间，如图15A到图15D所示，到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205保持在低电平，并且到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路201中，如图14D所示，TFT 212被截止，并且将输入信号写到作为像素电容器的电容器C211的写操作结束。
此后，如图15A到图15D所示，到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204保持在低电平，并且到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]被驱动扫描器205选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路201中，如图14E所示，TFT 213被导通。
通过使TFT 213导通，电流流到EL发光元件214，并且TFT 211的源极电势下降。作为驱动晶体管的TFT 211的源极电势发生波动，但是尽管如此，由于TFT 211的栅极和EL发光元件214的阳极之间存在电容器，所以栅-源电势被保持在Vin。此时，作为驱动晶体管的TFT 211在饱和区中驱动，所以流过TFT 211的电流Ids变为上述方程1给出的值。该值由驱动晶体管的栅-源电压Vgs确定。
在这里，TFT 213工作在非饱和区中，所以其被看作单纯电阻。因此，TFT 211的栅-源电压为Vin减去由于TFT 211所下降的电压值。即，可以说流过TFT 211的电流可以由Vin确定。
由于上述原因，在第二实施例的像素电路201中，即使EL发光元件214的I-V特性随着发光期增加而恶化，但是节点ND211的电势下降，同时作为驱动晶体管的TFT 211的栅极和源极之间的电势也保持恒定，所以流过TFT 211的电流不变。
因此，流过EL发光元件214的电流也不改变。即使EL发光元件214的I-V特性恶化，对应于输入电压Vin的电流也恒定流动，因此，这可以解决过去的问题。
另外，通过提高TFT 213的栅极导通电压，可以抑制由于TFT 213的阈值Vth变化所导致的电阻值变化。
注意，在图13中，发光元件214的阴极电极的电势被设置为地电势GND，但是也可以被设置为任何其他电势。
此外，如图16所示，像素电路的晶体管不需要n沟道晶体管。P沟道TFT 221到223也可以用来形成每个像素电路。在这种情形中，电源连接到EL发光元件224的阳极侧，而作为驱动晶体管的TFT 221连接到阴极侧。
此外，TFT 212和作为开关晶体管的TFT 213也可以是与作为驱动晶体管的TFT 211不同极性的晶体管。
在这里，将比较上述根据第二实施例的像素电路201和根据第一实施例的像素电路101。
根据第二实施例的像素电路201和根据第一实施例的像素电路101之间的基本区别在于作为开关晶体管的TFT 213和TFT 113的连接位置的区别。
一般来说，有机EL元件的I-V特性随时间流逝而恶化。但是，在根据第一实施例的像素电路101中，TFT 111的栅极和源极之间的电势差Vs保持恒定，所以流过TFT 111的电流恒定，因此，即使有机EL元件的I-V特性恶化，亮度也可以保持。
在根据第一实施例的像素电路101中，当TFT 112截止并且TFT 113导通时，驱动晶体管TFT 111源极电势Vs变为地电势，并且EL发光元件114不发光，从而进入不发光期。同时，像素电容器的第一电极(一侧)也变为地电势GND。但是，即使在不发光期，栅-源电压持续被保持，并且在像素电路101中电流从电源(Vcc)流动到GND。
一般来说，有机EL元件具有发光期和不发光期。面板的亮度由发光强度和发光期的积确定。通常，发光器越短，运动图像特征变得越好，所以优选使用短发光期的面板。在缩短发光期的同时，为了获得同样的亮度，必需提高有机EL元件的发光强度，并且必须使更大的电流流过驱动晶体管。
在这里，将进一步考虑根据第一实施例的像素电路101。
在根据第一实施例的像素电路101中，如上所述，即使在不发光期期间电流也流动。因此，如果缩短发光期并提高流动的电流量，则即使在不发光期期间电流也持续流动，所以增加了电流消耗。
此外，在根据第一实施例的像素电路101中，电源电势Vcc线和地电势GND线必需在面板中。因此，必需在面板内部TFT侧布两类线。Vcc和GND必须布为低电阻线路，以防止电压下降。因此，如果布两类线，则必须增加线路的布线面积。因此，如果随着面板清晰度越高像素之间的间隙变得越小，则可能难以布设晶体管等。同时，在面板中Vcc线路和GND线路重叠的区域可能增加，产量可能降低。
与此相反，根据第二实施例的像素电路201，当然可以获得上述第一实施例的效果，并且还可以获得减少所消耗的电流和线路并提高产量的效果。
根据第二实施例，可以实现即使在EL发光元件的I-V特性随着时间流逝而改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出。
因为n沟道晶体管源极跟随器电路变为可能，所以可以使用n沟道晶体管作为EL发光元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极。
此外，可以仅利用n沟道晶体管来配置像素电路的晶体管，并且可以在制造TFT时使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT板的成本。
此外，根据第二实施例，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，从而周围线路的布局和像素的布局变容易了。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，从而可以提高产量。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，以布设低电阻的Vcc线路，并且可以获得高度均匀的图像质量。
<第三实施例>
图17是应用了根据第三实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图18是在图17的有机EL显示设备中的根据第三实施例的像素电路的具体配置的电路图。
根据第三实施例的显示设备200A与根据第二实施例的显示设备200的不同之处在于作为像素电路中的像素电容器Cs的电容器C211的连接位置。
具体地说，在根据第二实施例的像素电路201中，电容器C211连接在作为驱动晶体管的TFT 211的栅极和EL发光元件214的阳极侧之间。
与此相反，在根据第三实施例的像素电路201A中，电容器C211连接在作为驱动晶体管的TFT 211的栅极和源极之间。具体地说，电容器C211的第一电极连接到TFT 211的源极和作为开关晶体管的TFT 213的连接点(节点ND211A)，并且第二电极连接到节点ND212。
该配置的其余部分类似于上述第二实施例的配置。
接下来，将参考图19A到图19E和图20A到图20F，集中于像素电路的工作来解释上述配置的工作。
首先，在EL发光元件214的通常发光状态中，如图20A到图20D所示，到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204选择性地设置为低电平，并且到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路201A中，如图19A所示，TFT 212保持在截止状态，而TFT 213保持在导通状态。
此时，电流Ids流到作为驱动晶体管的TFT 211和EL发光元件214。
接下来，在EL发光元件214的不发光期间，如图20A到图20D所示，到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204保持在低电平，并且到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路201A中，如图19B所示，TFT 212保持在截止状态，并且TFT 213被截止。
此时，在EL发光元件214处保持的电势下降，这是由于电源消失。该电势下降到EL发光元件214的阈值电压Vth。但是，由于截止电流还流到EL发光元件214，所以如果不发光期持续，电势将下降到GND。
另一方面，作为驱动晶体管的TFT 211保持在导通状态，这是由于栅极电势为高。如图20F所示，TFT 211的源极电势Vs被提升到电源电压Vcc。这种提升在短时间内被执行。在提升到Vcc后，不再有电流被提供给TFT 211。
即，在第三实施例的像素电路201A中，在不发光期间，可以在不向像素电路提供电流的情况下工作，因此可以压缩面板的功耗。
接下来，在EL发光元件214的不发光期间，如图20A到图20D所示，到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205保持在低电平，并且到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路201A中，如图19C所示，TFT 213保持在截止状态中，并且TFT 212被导通。因此，水平选择器203传播到数据线DTL201上的输入信号(Vin)被写入作为像素电容器Cs的电容器C211。
此时，如图20F所示，由于作为开关晶体管的TFT 213的源极电势Vs处于电源电势Vcc，所以对于输入信号电压Vin，作为像素电容器Cs的电容器C211被保持在等于(Vin-Vcc)的电势。
此后，在EL发光元件214的不发光期间，如图20A到图20D所示，到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205保持在低电平，并且到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路201A中，如图19D所示，TFT 212被截止，并且将输入信号写到作为像素电容器的电容器C211的写操作结束。
此后，如图20A到图20D所示，到扫描线WSL201、WSL202…的扫描信号ws[201]、ws[202]…被写扫描器204保持在低电平，并且到驱动线DSL201、DSL202…的驱动信号ds[201]、ds[202]…被驱动扫描器205选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路201A中，如图19E所示，TFT 213被导通。
通过使TFT 213导通，电流流到EL发光元件214，并且TFT 211的源极电势下降。作为驱动晶体管的TFT 211的源极电势发生波动，但是尽管如此，由于TFT 211的栅极和源极之间存在电容器，并且其他晶体管等未连接，所以TFT 211的栅-源电势被恒定保持在(Vin-Vcc)。此时，作为驱动晶体管的TFT 211在饱和区中驱动，所以流过TFT 211的电流Ids变为上述方程1给出的值。该值由驱动晶体管的栅-源电压Vgs确定，即(Vin-Vcc)。
即，可以说流过TFT 211的电流由Vin确定。
由于上述原因，在第三实施例的像素电路201A中，即使EL发光元件214的I-V特性随着发光期增加而恶化，但是节点ND211A的电势下降，同时作为驱动晶体管的TFT 211的栅极和源极之间的电势也保持恒定，所以流过TFT 211的电流不变。
因此，流过EL发光元件214的电流也不改变。即使EL发光元件214的I-V特性恶化，对应于输入电压Vin的电流也恒定流动，因此，这可以解决过去的问题。
另外，由于在TFT 211的栅极和源极之间除了像素电容器Cs之外没有晶体管等，所以阈值Vth的变化将不象过去的系统一样导致作为驱动晶体管的TFT 211的栅-源电压Vgs的任何改变。
注意，在图18中，EL发光元件214的阴极电极的电势被设置为地电势GND，但是也可以被设置为任何其他电势。此外，将其设置为负电源使Vcc的电势能够被降低，并且使输入信号电压的电势也能够被降低。因此，可以实现不添加外部IC负荷的设计。
此外，由于不要求GND线路，可以削减到面板的输入管脚的数目，并且像素布局也变容易。另外，由于在面板中不再有Vcc和GND线路的相交部分，所以可以轻易地提高产量。
此外，如图21所示，像素电路的晶体管不需要是n沟道晶体管，也可以用p沟道TFT 231到233来形成每个像素电路。在这种情形中，电源连接到EL发光元件234的阳极侧，而作为驱动晶体管的TFT 231连接到阴极侧。
此外，TFT 212和作为开关晶体管的TFT 213也可以是与作为驱动晶体管的TFT 211不同极性的晶体管。
根据第三实施例，可以实现即使在EL发光元件的I-V特性随着时间流逝而改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出。
因为n沟道晶体管源极跟随器电路变为可能，所以可以使用n沟道晶体管作为EL发光元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极。
此外，可以仅利用n沟道晶体管来配置像素电路的晶体管，并且可以在制造TFT时使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT板的成本。
此外，根据第三实施例，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，从而周围线路的布局和像素的布局变容易了。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，从而可以提高产量。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，以布设低电阻的Vcc线路，从而可以获得高度均匀的图像质量。
<第四实施例>
图22是应用了根据第四实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图23是在图22的有机EL显示设备中的根据第四实施例的像素电路的具体配置的电路图。
如图22和图23所示，显示设备300具有以m×n矩阵形式布置的像素电路(PXLC)301组成的像素阵列部分302、水平选择器(HSEL)303、第一写扫描器(WSCN1)304、第二写扫描器(WSCN2)305、驱动扫描器(DSCN)306、恒压源(CVs)307、由水平选择器303选中并被提供以根据亮度信息的数据信号的数据线DTL301～DTL30n、由写扫描器304选择性地驱动的扫描线WSL301～WSL30m、由写扫描器305选择性地驱动的扫描线WSL311～WSL31m、以及由驱动扫描器306选择性地驱动的驱动线DSL301～DSL30m。
注意，尽管在像素阵列部分302中像素电路301以m×n矩阵形式布置，但是为了图示简化图22示出了像素电路以2(＝m)×3(＝n)矩阵形式布置的示例。
另外，在图23中，为了图示简化也只示出了一个像素电路的具体配置。
如图23所示，根据第四实施例的每个像素电路301具有n沟道TFT311到TFT 314、电容器C311、由有机EL元件(OLED)制成的发光元件315、以及节点ND311和ND312。
另外，在图23中，DTL301表示数据线、WSL301和WSL311表示扫描线、并且DSL301表示驱动线。
在这些组件中，TFT 311形成根据本发明的场效应晶体管，TFT 312形成第一开关、TFT 313形成第二开关、TFT 314形成第三开关、并且电容器C311形成根据本发明的像素电容元件。
另外，扫描线WSL301对应于根据本发明的第一控制线，驱动线DSL301对应于第二控制线，而扫描线WSL311对应于第三控制线。
另外，电源电压Vcc的电源线(电源电势)对应于第一参考电势，而地电势GND对应于参考电势。
在每个像素电路301中，TFT 313的源极和漏极连接在TFT 311的源极和发光元件315的阳极之间，TFT 311的漏极连接到电源电势Vcc，并且发光元件315的阴极连接到地电势GND。即，作为驱动晶体管的TFT311、作为开关晶体管的TFT 313、以及发光元件315串联在电源电势Vcc和地电势GND之间。另外，发光元件315的阳极和TFT 313的连接点构成节点ND311。
TFT 311的栅极连接到节点ND312。另外，作为像素电容器Cs的电容器C311连接在节点ND311和ND312之间，即，在TFT 311的栅极和节点ND311之间(发光元件315的阳极)。电容器C311的第一电极连接到节点ND311，第二电极连接到节点ND312。
TFT 313的栅极连接到驱动线DSL301。另外，作为第一开关的TFT312的源极和漏极连接到数据线DTL301和节点ND312。另外，TFT 312的栅极连接到扫描线WSL301。
另外，TFT 314的源极和漏极连接在节点ND311和恒电压源307之间。TFT 314的栅极连接到扫描线WSL311。
这样，根据本实施例的像素电路301被配置为作为驱动晶体管的TFT 311的源极和发光元件315的阳极由作为开关晶体管的TFT 313连接，电容器C311连接在TFT 311的栅极和ND311之间(发光元件315的阳极)，并且节点ND311通过TFT 314连接到恒电压源307(固定电压线)。
接下来，将参考图24A到图24E和图25A到图25H，集中于像素电路的工作来解释上述配置的工作。
注意，图25A示出了施加到像素阵列的第一行扫描线WSL301的扫描信号ws[301]，图25B示出了施加到像素阵列的第二行扫描线WSL302的扫描信号ws[302]，图25C示出了施加到像素阵列的第一行扫描线WSL311的扫描信号ws[311]，图25D示出了施加到像素阵列的第二行扫描线WSL312的扫描信号ws[312]，图25E示出了施加到像素阵列的第一行驱动线DSL301的驱动信号ds[301]，图25F示出了施加到像素阵列的第二行驱动线DSL302的驱动信号ds[302]，图25G示出了TFT 311的栅极电势Vg，并且图25H示出了TFT 311的阳极侧电势，即，节点ND311的电势VND311。
首先，在EL发光元件315的通常发光状态中，如图25A到图25F所示，到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304选择性地设置为低电平，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305选择性地设置为低电平，并且到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路301中，如图24A所示，TFT 312和314保持在截止状态，而TFT 313保持在导通状态。
此时，由于作为驱动晶体管的TFT 311在饱和区中驱动，所以和栅-源电压Vgs相对的电流Ids流到TFT 311和EL元件315。
接下来，在EL发光元件315的不发光期间，如图25A到图25F所示，到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304保持在低电平，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305保持在低电平，并且到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路301中，如图24B所示，TFT 312和TFT 314保持在截止状态，并且TFT 313被截止。
此时，在EL发光元件315处保持的电势下降，这是由于电源消失。该电势下降到EL发光元件315的阈值电压Vth。但是，由于截止电流还流到EL发光元件315，所以如果不发光期持续，电势将下降到GND。
另一方面，作为驱动晶体管的TFT 311保持在导通状态，这是由于栅极电势为高。如图25G所示，TFT 311的源极电势被提升到电源电压Vcc。这种提升在短时间内被执行。在提升到Vcc后，不再有电流被提供给TFT 311。
即，在第四实施例的像素电路301中，在不发光期间，可以在不向像素电路提供电流的情况下工作，因此可以压缩面板的功耗。
接下来，在EL发光元件315的不发光期间，如图25A到图25F所示，到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306保持在低电平，到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304选择性地设置为高电平，并且到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路301中，如图24C所示，TFT 312和TFT 314导通，同时TFT 313保持在截止状态。因此，水平选择器303传播到数据线DTL301上的输入信号(Vin)被写入作为像素电容器Cs的电容器C311。
在写入该信号线电压时，重要的是TFT 314被导通。如果没有TFT314，如果TFT 312被导通并且视频信号被写到像素电容器Cs，则耦合将进入TFT 311的源电势Vs。与此相反，如果导通TFT 314将节点ND311连接到恒电压源307，则其将连接到低阻抗线路，所以该线路电压将被写入到TFT 311的源电势侧(节点ND311)。
此时，如果使线路电势为Vo，则作为驱动晶体管的TFT 311的源极电势(节点ND311的电势)变为Vo，所以在像素电容器Cs处，对于输入信号电压Vin，将保持等于(Vin-Vo)的电势。
此后，在EL发光元件315的不发光期间，如图25A到图25F所示，到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306保持在低电平，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305保持在高电平，并且到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路301中，如图24D所示，TFT 312被截止，并且将输入信号写到作为像素电容器的电容器C311的写操作结束。
此时，TFT 311的源极电势(节点ND311的电势)必须保持低阻抗，所以TFT 314保持导通。
此后，如图25A到图25F所示，到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304保持在低电平，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305设置为低电平，然后到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路301中，如图24E所示，TFT 314被截止，并且TFT 313变为导通。
通过使TFT 313导通，电流流到EL发光元件315，并且TFT 311的源极电势下降。作为驱动晶体管的TFT 311的源极电势发生波动，但是尽管如此，由于TFT 311的栅极和源极之间存在电容器，所以TFT 311的栅-源电势被恒定保持在(Vin-Vo)。
此时，作为驱动晶体管的TFT 311在饱和区中驱动，所以流过TFT311的电流Ids变为上述方程1给出的值。该值由驱动晶体管的栅-源电压Vgs确定，即(Vin-Vo)。
即，可以说流过TFT 311的电流由Vin确定。
这样，通过在信号写入期间导通TFT 314使TFT 311的源极阻抗变低，可以使像素电容器的TFT 311的源极侧在所有时间中为固定电势，从而无需考虑由于在信号线写操作时的耦合所导致的图像质量恶化，并且可以在短时间内写入信号线电压。此外，可以增加像素容量来采取措施防止泄漏(leak)特性。
由于上述原因，在第四实施例的像素电路301中，即使EL发光元件315的I-V特性随着发光期增加而恶化，但是节点ND311的电势下降，同时作为驱动晶体管的TFT 311的栅极和源极之间的电势也保持恒定，所以流过TFT 311的电流不变。
因此，流过EL发光元件315的电流也不改变。即使EL发光元件315的I-V特性恶化，对应于输入电压Vin的电流也恒定流动，因此，这可以解决过去的问题。
另外，由于在TFT 311的栅极和源极之间除了像素电容器Cs之外没有晶体管等，所以阈值Vth的变化将不象过去的系统一样导致作为驱动晶体管的TFT 311的栅-源电压Vgs的任何改变。
注意，连接到TFT 314(恒压源)的线路的电势不受限制，但是如图26所示，如果使该电势与Vcc相同，则可以削减信号线的数目。因此，面板线路和像素部分的布局变容易。另外，用于面板输入的焊盘数目也可以削减。
另一方面，如上所述，作为驱动晶体管的TFT 311的栅-源电压Vgs由Vin-Vo确定。因此，例如图27所示，如果将Vo设置为低电势，例如地电势GND，则输入信号电压Vin可以由接近GND电平的地电势预备，并且不需要提升邻近的IC的信号。另外，还可以降低作为开关晶体管的TFT313的导通电压，并且可以在设计中不添加外部IC的负荷。
另外，在图23中，发光元件315的阴极电极的电势被设置为地电势GND，但是也可以被设置为任何其他电势。此外，将其设置为负电源使Vcc的电势能够被降低，并且使输入信号电压的电势也能够被降低。因此，可以实现不添加外部IC负荷的设计。
此外，如图28所示，像素电路的晶体管不需要是n沟道晶体管，也可以用p沟道TFT 321到324来形成每个像素电路。在这种情形中，电源电势Vcc连接到EL发光元件324的阳极侧，而作为驱动晶体管的TFT321连接到阴极侧。
此外，作为开关晶体管的TFT 312、TFT 313和TFT 314也可以是与作为驱动晶体管的TFT 311不同极性的晶体管。
根据第四实施例，可以实现即使在EL元件的I-V特性随着时间流逝而改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出。
因为n沟道晶体管源极跟随器电路变为可能，所以可以使用n沟道晶体管作为EL发光元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极。
此外，可以仅利用n沟道晶体管来配置像素电路的晶体管，并且可以在制造TFT时使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT板的成本。
此外，根据第四实施例，即使在例如黑信号的情况下也可以在短时间内写入信号线路电压，并且可以获得高度均匀的图像质量。同时，可以增加信号线容量，并抑制泄漏特性。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，从而周围线路的布局和像素的布局变容易了。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，从而可以提高产量。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，以布设低电阻的Vcc线路，从而可以获得高度均匀的图像质量。
另外，可以使输入信号电压接近GND，从而可以减轻外部驱动系统的负荷。
<第五实施例>
图29是应用了根据第五实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图30是在图29的有机EL显示设备中的根据第五实施例的像素电路的具体配置的电路图。
根据第五实施例的显示设备300A与根据第四实施例的显示设备300的不同之处在于作为像素电路中的像素电容器Cs的电容器C311的连接位置。
具体地说，在根据第四实施例的像素电路301中，电容器C311连接在作为驱动晶体管的TFT3211的栅极和EL发光元件315的阳极侧之间。
与此相反，在根据第五实施例的像素电路301A中，电容器C311连接在作为驱动晶体管的TFT 311的栅极和源极之间。具体地说，电容器C311的第一电极连接到TFT 311的源极和作为开关晶体管的TFT 313的连接点(节点ND311A)，并且第二电极连接到节点ND312。
该配置的其余部分类似于上述第四实施例的配置。
接下来，将参考图31A到图31E和图32A到图32H，集中于像素电路的工作来解释上述配置的工作。
首先，在EL发光元件315的通常发光状态中，如图32A到图32F所示，到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304选择性地设置为低电平，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305选择性的设置为低电平，并且到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路301中，如图31A所示，TFT 312和314保持在截止状态，而TFT 313保持在导通状态。
此时，由于作为驱动晶体管的TFT 311在饱和区中驱动，所以和栅-源电压Vgs相对的电流Ids流到TFT 311和EL发光元件315。
接下来，在EL发光元件315的不发光期间，如图32A到图32F所示，到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304选择性地保持在低电平，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305选择性地保持在低电平，并且到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路301中，如图31B所示，TFT 312和TFT 314保持在截止状态，并且TFT 313被截止。
此时，由于电源消失，在EL发光元件315处保持的电势下降，并且EL发光元件315不发光。该电势下降到EL发光元件315的阈值电压Vth。但是，由于截止电流还流到EL发光元件315，所以如果不发光期持续，电势将下降到GND。
另一方面，随着EL发光元件315的阳极侧的电压下降，作为驱动晶体管的TFT 311的栅极电势也通过电容器C311下降。与此同时，流到TFT 311的电流和源极电势上升。
因此，TFT 311变截止，并且不再有电流流到TFT 311。
即，在第五实施例的像素电路301A中，在不发光期间，可以在不向像素电路提供电流的情况下工作，因此可以压缩面板的功耗。
接下来，在EL发光元件315的不发光期间，如图32A到图32F所示，在到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306保持在低电平的同时，到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304选择性地设置为高电平，并且到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路301A中，如图31C所示，TFT 313保持在截止状态，并且TFT 312和TFT 314导通。因此，水平选择器303传播到数据线DTL301上的输入信号(Vin)被写入作为像素电容器Cs的电容器C311。
在写入该信号线电压时，重要的是TFT 314被导通。如果没有TFT314，如果TFT 312被导通并且视频信号被写到像素电容器Cs，则耦合将进入TFT 311的源电势Vs。与此相反，如果导通TFT 314将节点ND311连接到恒电压源307，则其将被连接到低阻抗线路，所以线路电压将被写入到TFT 311的源电势。
此时，如果使线路电势为Vo，则作为驱动晶体管的TFT 311的源极电势变为Vo，所以在像素电容器Cs处，对于输入信号电压Vin，将保持等于(Vin-Vo)的电势。
此后，在EL发光元件315的不发光期间，如图32A到图32F所示，到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306保持在低电平，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305保持在高电平，并且到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路301A中，如图31D所示，TFT 312被截止，并且将输入信号写到作为像素电容器的电容器C311写操作结束。
此时，TFT 311的源极电势必须保持低阻抗，所以TFT 314保持导通。
此后，如图32A到图32F所示，在到扫描线WSL301、WSL302…的扫描信号ws[301]、ws[302]…被写扫描器304保持在低电平的同时，到扫描线WSL311、WSL312…的扫描信号ws[311]、ws[312]…被写扫描器305设置为低电平，然后到驱动线DSL301、DSL302…的驱动信号ds[301]、ds[302]…被驱动扫描器306选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路301中，如图31E所示，TFT 314被截止，并且TFT 313变为导通。
通过使TFT 313导通，电流流到EL发光元件315，并且TFT 311的源极电势下降。作为驱动晶体管的TFT 311的源极电势发生波动，但是尽管如此，由于TFT 311的栅极和源极之间存在电容，所以TFT 311的栅-源电压被恒定保持在(Vin-Vcc)。
此时，TFT 313在非饱和区中驱动，所以其被看作单纯的电阻。因此，TFT 311的栅-源电压为(Vin-Vo)减去由于TFT 313所导致的电压下降。即，可以说流过TFT 311的电流由Vin确定。
这样，通过在信号写入期间导通TFT 314使TFT 311的源极阻抗变低，可以使像素电容器的TFT 311的源极侧在所有时间中为固定电势，从而无需考虑由于在信号线写操作时的耦合所导致的图像质量恶化，并且可以在短时间内写入信号线电压。此外，可以增加像素容量来采取措施防止泄漏特性。
此时，作为驱动晶体管的TFT 311在饱和区中驱动，所以流过TFT311的电流Ids变为上述方程1给出的值。该值由驱动晶体管的栅-源电压Vgs确定，即(Vin-Vcc)。
即，可以说流过TFT 311的电流由Vin确定。
由于上述原因，在第五实施例的像素电路301A中，即使EL发光元件315的I-V特性随着发光期增加而恶化，但是节点ND311A的电势下降，同时作为驱动晶体管的TFT 311的栅极和源极之间的电势也保持恒定，所以流过TFT 311的电流不变。
因此，流过EL发光元件315的电流也不改变。即使EL发光元件315的I-V特性恶化，对应于输入电压Vin的电流也恒定流动，因此，这可以解决过去的问题。
注意，连接到TFT 314(恒压源)的线路的电势不受限制，但是入图33所示，如果使该电势与Vcc相同，则可以削减信号线的数目。因此，面板线路和像素部分的布局变容易。另外，用于面板输入的焊盘数目也可以削减。
另一方面，如上所述，作为驱动晶体管的TFT 311的栅-源电压Vgs由Vin-Vo确定。因此，例如图34所示，如果将Vo设置为低电势，例如地电势GND，则输入信号电压Vin可以由接近GND电平的地电势准备，并且不需要提升邻近的IC的信号。另外，还可以降低作为开关晶体管的TFT313的导通电压，并且可以在设计中不添加外部IC的负荷。
另外，在图30中，EL发光元件315的阴极电极的电势被设置为地电势GND，但是也可以被设置为任何其他电势。此外，将其设置为负电源使Vcc的电势能够被降低，并且使输入信号电压的电势也能够被降低。因此，可以实现不添加外部IC负荷的设计。
此外，如图35所示，像素电路的晶体管不需要是n沟道晶体管，也可以用p沟道TFT 321到324来形成每个像素电路。在这种情形中，电源连接到EL发光元件325的阳极侧，而作为驱动晶体管的TFT 321连接到阴极侧。
此外，作为开关晶体管的TFT 312、TFT 313和TFT 314也可以是与作为驱动晶体管的TFT 311不同极性的晶体管。
根据第五实施例，可以实现即使在EL元件的I-V特性随着时间流逝而改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出。
因为n沟道晶体管源极跟随器电路变为可能，所以可以使用n沟道晶体管作为EL发光元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极。
此外，可以仅利用n沟道晶体管来配置像素电路的晶体管，并且可以在制造TFT时使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT板的成本。
此外，根据第五实施例，即使在例如黑信号的情况下也可以在短时间内写入信号线电压，并且可以获得高度均匀的图像质量。同时，可以增加信号线容量，从而抑制泄漏特性。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，从而周围线路的布局和像素的布局变容易了。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，从而可以提高产量。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，以布设低电阻的Vcc线路，从而可以获得高度均匀的图像质量。
另外，可以使输入信号电压接近GND，从而可以减轻外部驱动系统的负荷。
<第六实施例>
图36是应用了根据第六实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置框图。
图37是在图36的有机EL显示设备中的根据第六实施例的像素电路的具体配置的电路图。
如图36和图37所示，显示设备400具有以m×n矩阵形式布置的像素电路(PXLC)401组成的像素阵列部分402、水平选择器(HSEL)403、写扫描器(WSCN)404、第一驱动扫描器(DSCN1)405、第二驱动扫描器(DSCN2)406、第三驱动扫描器(DSCN3)407、由水平选择器403选中并被提供以根据亮度信息的数据信号的数据线DTL401～DTL40n、由写扫描器404选择性地驱动的扫描线WSL401～WSL40m、由第一驱动扫描器405选择性地驱动的驱动线DSL401～DSL40m、由第二驱动扫描器406选择性地驱动的驱动线DSL411～DSL41m、以及由第三驱动扫描器407选择性地驱动的驱动线DSL421～DSL42m。
注意，尽管在像素阵列部分402中像素电路401以m×n矩阵形式布置，但是为了图示简化，图36示出了像素电路以2(＝m)×3(＝n)矩阵形式布置的示例。
另外，在图37中，为了图示简化也只示出了一个像素电路的具体配置。
如图37所示，根据第六实施例的每个像素电路401具有n沟道TFT411到TFT 415、电容器C411、由有机EL元件(OLED)制成的发光元件416、以及节点ND411和ND412。
另外，在图37中，DTL401表示数据线、WSL401表示扫描线、并且DSL401、DSL411和DSL421表示驱动线。
在这些组件中，TFT 411形成根据本发明的场效应晶体管，TFT 412形成第一开关、TFT 413形成第二开关、TFT 414形成第三开关、TFT 415形成第四开关、并且电容器C411形成根据本发明的像素电容元件。
另外，扫描线WSL401对应于根据本发明的第一控制线，驱动线DSL401对应于第二控制线，驱动线DSL411对应于第三控制线，并且驱动线DSL421对应于第四控制线。
另外，电源电压Vcc的电源线(电源电势)对应于第一参考电势，而地电势GND对应于第二参考电势。
在每个像素电路401中，TFT 414的源极和漏极连接在TFT 411的源极和节点ND411之间，TFT 413的源极和漏极连接在节点ND411和发光元件416的阳极之间，TFT 411的漏极连接到电源电势Vcc，并且发光元件416的阴极连接到地电势GND。即，作为驱动晶体管的TFT 411、作为开关晶体管的TFT 414和TFT 413、以及发光元件416串联在电源电势Vcc和地电势GND之间。
TFT 411的栅极连接到节点ND412。另外，作为像素电容器Cs的电容器C411连接在TFT 411的栅极和源极之间。电容器C411的第一电极连接到节点ND411，同时第二电极连接到节点ND412。
TFT 413的栅极连接到驱动线DSL401。另外，TFT 414的栅极连接到驱动线DSL411。另外，作为第一开关的TFT 412的源极和漏极连接在数据线DTL401和节点ND411(与电容器C411的第一电极的连接点)之间。另外，TFT 412的栅极连接到扫描线WSL401。
另外，TFT 415的源极和漏极连接在节点ND412和电源电势Vcc之间。TFT 415的栅极连接到驱动线DSL421。
这样，根据本实施例的像素电路401被配置为作为驱动晶体管的TFT 411的源极和发光元件416的阳极由作为开关晶体管的TFT 414和TFT 413连接，电容器C411连接在TFT 411的栅极和源极侧节点ND411之间，并且TFT 411的栅极(节点ND412)通过TFT 415连接到电源电势Vcc(固定电压线)。
接下来，将参考图38A到图38F、图39和图40A到图40H，集中于像素电路的工作来解释上述配置的工作。
图40A示出了施加到像素阵列的第一行扫描线WSL401的扫描信号ws[401]，图40B示出了施加到像素阵列的第二行扫描线WSL402的扫描信号ws[402]，图40C示出了施加到像素阵列的第一行驱动线DSL401和DSL411的驱动信号ds[401]和ds[411]，图40D示出了施加到像素阵列的第二行驱动线DSL402和DSL412的驱动信号ds[402]和ds[412]，图40E示出了施加到像素阵列的第一行驱动线DSL421的驱动信号ds[421]，图40F示出了施加到像素阵列的第二行驱动线DSL422的驱动信号ds[422]，图40G示出了TFT 411的栅极电势Vg，即，节点ND412的电势VND412，并且图40H示出了TFT 411的阳极侧电势，即，节点ND411的电势VND411。
注意，无论TFT 413和TFT 414导通还是截止都没问题，所以如图40C和图40D所示，施加到驱动线DSL401和DSL411及驱动线DSL402和DSL412的驱动信号ds[401]和ds[411]及驱动信号ds[402]和ds[412]被设置为相同的定时。
首先，在EL发光元件416的通常发光状态中，如图40A到图40F所示，到扫描线WSL401、WSL402…的扫描信号ws[401]、ws[402]…被写扫描器404选择性地设置为低电平，到驱动线DSL401、DSL402…的驱动信号ds[401]、ds[402]…被驱动扫描器405选择性地设置为高电平，到驱动线DSL411、DSL412…的驱动信号ds[411]、ds[412]…被驱动扫描器406选择性地设置为高电平，并且到驱动线DSL421、DSL422…的驱动信号ds[421]、ds[422]…被驱动扫描器407选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路401中，如图38A所示，TFT 414和TFT 413保持在导通状态，而TFT 412保持在截止状态。
接下来，在EL发光元件416的不发光期间，如图40A到图40F所示，到扫描线WSL401、WSL402…的扫描信号ws[401]、ws[402]…被写扫描器404保持在低电平，到驱动线DSL421、DSL422…的驱动信号ds[421]、ds[422]被驱动扫描器407保持在低电平，到驱动线DSL401、DSL402…的驱动信号ds[401]、ds[402]被驱动扫描器405选择性地设置为低电平，并且到驱动线DSL411、DSL412…的驱动信号ds[411]、ds[412]被驱动扫描器406选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路401中，如图38B所示，TFT 412和TFT 415保持在截止状态，并且TFT 413和414被截止。
此时，在EL发光元件416处保持的电势下降，这是由于电源消失。EL发光元件416停止发光。该电势下降到EL发光元件416的阈值电压Vth。但是，由于截止电流还流到EL发光元件416，所以如果不发光期持续，电势将下降到GND。
另一方面，作为驱动晶体管的TFT 411保持在导通状态，这是由于栅极电势为高。TFT 411的源极电势被提升到电源电压Vcc。这种提升在短时间内被执行。在提升到Vcc后，不再有电流被提供给TFT 411。
即，在第六实施例的像素电路401中，在不发光期间，可以在不向像素电路提供电流的情况下工作，因此可以压缩面板的功耗。
在此情形中，接下来，如图40A到图40F所示，到驱动线DSL401、DSL402…的驱动信号ds[401]、ds[402]…被驱动扫描器405保持在低电平，到驱动线DSL411、DSL412…的驱动信号ds[411]、ds[412]…被驱动扫描器406保持在低电平，并且在此状态中到驱动线DSL421、DSL422…的驱动信号ds[421]、ds[422]…被驱动扫描器407设置为高电平，然后，到扫描线WSL401、WSL402…的扫描信号ws[401]、ws[402]…被写扫描器404选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路401中，如图38C所示，TFT 413和TFT 414保持在截止状态，并且TFT 412和TFT 415被导通。因此，水平选择器403传播到数据线DTL401上的输入信号被写入作为像素电容器Cs的电容器C411。
此时，作为像素电容器Cs的电容器C411保持等于电源电压Vcc和输入电压Vin之间的差(Vcc-Vin)的电势。
此后，在EL发光元件416的不发光期间，如图40A到图40F所示，到驱动线DSL401、DSL402…的驱动信号ds[401]、ds[402]…被驱动扫描器405保持在低电平，到驱动线DSL411、DSL412…的驱动信号ds[411]、ds[412]…被驱动扫描器406保持在低电平，并且在此状态中到驱动线DSL421、DSL422…的驱动信号ds[421]、ds[422]…被驱动扫描器407选择性地设置为低电平，然后，到扫描线WSL401、WSL402…的扫描信号ws[401]、ws[402]…被写扫描器404选择性地设置为低电平。
结果，在像素电路401中，如图38D所示，TFT 415和TFT 412被截止，并且将输入信号写到作为像素电容器的电容器C411的写操作结束。
此时，电容器C411保持等于电源电压Vcc和输入电压Vin之间的差(Vcc-Vin)的电势，而不管电容器端的电势。
此后，如图40A到图40F所示，到驱动线DSL401、DSL402…的驱动信号ds[401]、ds[402]…被驱动扫描器405保持在低电平，到驱动线DSL421、DSL422…的驱动信号ds[421]、ds[422]…被驱动扫描器407保持在低电平，到扫描线WSL401、WSL402…的扫描信号ws[401]、ws[402]…被写扫描器404保持在低电平，并且在此状态中到驱动线DSL411、DSL412…的驱动信号ds[411]、ds[412]…被驱动扫描器406有选择地设置为高电平。
结果，在像素电路401中，如图38E所示，TFT 414导通。通过使TFT 414导通，驱动晶体管TFT 411的栅-源电势变为充入作为像素电容器的电容器C411的电势差(Vcc-Vin)。此外，如图40H所示，不管TFT411的源极电势值为多少，该电势差被保持，并且驱动晶体管411的源极电势上升到Vcc。
此外，如图40A到图40F所示，到驱动线DSL421、DSL422…的驱动信号ds[421]、ds[422]…被驱动扫描器407保持在低电平，到扫描线WSL401、WSL402…的扫描信号wS[401]、wS[402]…被写扫描器404保持在低电平，到驱动线DSL411、DSL412…的驱动信号ds[411]、ds[412]…被驱动扫描器406保持在高电平，并且在此状态中到驱动线DSL401、DSL402…的驱动信号ds[401]、ds[402]…被驱动扫描器405选择性地设置为高电平。
结果，在像素电路401中，如图38F所示，TFT 413导通。
通过使TFT 413导通，TFT 411的源极电势下降。这样，尽管存在作为驱动晶体管的TFT 411的源极电势发生波动这一事实，但是由于TFT411的栅极和EL发光元件416的阳极之间存在电容器，所以TFT 411的栅-源电势被恒定保持在(Vcc-Vin)。
此时，作为驱动晶体管的TFT 411在饱和区中驱动，所以流过TFT411的电流Ids变为上述方程1给出的值。该值由驱动晶体管TFT 411的栅-源电压Vgs确定。
该电流也流到EL发光元件416。EL发光元件416以与该电流值成比例的亮度发光。
EL发光元件的等效电路可以由图39中的晶体管描述，同样在图39中，ND411的电势在上升到电流Ids在该电势下流到发光元件416的栅极电势后停止上升。随着该电势的改变，节点ND412的电势也改变。如果节点ND411的最终电势为Vx，则节点ND412的电势描述为(Vx+Vcc-Vin)，并且作为驱动晶体管TFT 411的栅-源电势保持在(Vx+Vcc)。
由于上述原因，在第六实施例的像素电路401中，即使EL发光元件416的I-V特性随着发光期增加而恶化，但是节点ND411的电势下降，同时作为驱动晶体管的TFT 411的栅-源电势也保持恒定，所以流过TFT 411的电流不变。
因此，流过EL发光元件416的电流也不改变。即使EL发光元件416的I-V特性恶化，对应于栅-源电势(Vcc-Vin)的电流也恒定流动，因此，这可以解决过去的涉及随时间流逝EL的特性恶化的问题。
此外，在本发明的电路中，由于固定的电势仅是像素中的电源电势Vcc，所以没必要将GND线路布设的较厚。因此，这可以缩小像素面积。此外，在不发光期中，TFT 413和414都截止，并且没有电流流过该电路。即，通过在不发光期中不使电流流过该电路，可以降低功耗。
如上所述，根据第六实施例，可以实现即使在EL元件的I-V特性随着时间流逝而改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出。
因为n沟道晶体管源极跟随器电路变为可能，所以可以使用n沟道晶体管作为发光元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极。
此外，可以仅利用n沟道晶体管来配置像素电路的晶体管，并且可以在制造TFT时使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT板的成本。
此外，在本发明中，可以使用固定电势的像素电源，所以可以缩小像素面积，并且可以预期更高的面板清晰度。
另外，通过在EL发光元件不发光时不使电流流过该电路，可以降低功耗。
如上所述，根据本发明，可以实现即使在随着时间流逝EL元件的I-V特性改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出。
因为n沟道晶体管源极跟随器电路变为可能，所以可以使用n沟道晶体管作为EL发光元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极。
此外，可以仅利用n沟道晶体管来配置像素电路的晶体管，并且可以在制造TFT时使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT板的成本。
此外，即使在例如黑信号的情况下也可以在短时间内写入信号线路电压，并且可以获得高度均匀的图像质量。同时，可以增加信号线容量，从而抑制泄漏特性。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，从而周围线路的布局和像素的布局变容易了。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，从而可以提高产量。
此外，还可以削减TFT侧的GND线路的数目，可以消除TFT板上GND线路和Vcc线路重叠，以布设低电阻的Vcc线路，并且可以获得高度均匀的图像质量。
此外，在本发明中，可以使用固定电势的像素电源，所以可以缩小像素面积，并且可以期望更高的面板清晰度。
另外，通过在EL发光元件不发光时不使电流流过该电路，可以降低功耗。
另外，还可以使输入信号电压接近GND，从而可以减轻外部驱动系统的负荷。
工业实用性根据本发明的像素电路、显示设备和驱动像素电路的方法，可以实现即使在随着时间流逝EL元件的I-V特性改变的情况下亮度也不会恶化的源极跟随器输出，并且可以实现n沟道晶体管源极跟随器电路，所以可以使用n沟道晶体管作为EL元件的驱动元件，同时使用现有的阳极-阴极电极，因此，本发明可以应用到大尺寸高清晰的有源矩阵型显示器。
权利要求
1.一种用于驱动根据流过的电流改变亮度的电光元件的像素电路，所述像素电路包括数据线，通过该数据线提供根据亮度信息的数据信号；第一控制线；第一和第二节点；第一和第二参考电势；驱动晶体管，其在第一端子和第二端子之间形成电流供应线路，并且根据连接到所述第二节点的控制端子的电势来控制流过所述电流供应线路的电流；像素电容元件，其连接在所述第一节点和所述第二节点之间；第一开关，其连接在所述数据线和所述像素电容元件的第一端子或第二端子之间，并且由所述第一控制线控制导电性；以及第一电路，用于在所述电光元件不发光时将所述第一节点的电势改变到固定电势；所述驱动晶体管的电流供应线路、所述第一节点和所述电光元件串联在所述第一参考电势和所述第二参考电势之间。
2.如权利要求1所述的像素电路，其中所述电路还包括第二控制线；所述驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到所述第一节点、漏极连接到所述第一参考电势或第二参考电势、并且栅极连接到所述第二节点；并且所述第一电路包括第二开关，所述第二开关连接在所述第一节点和固定电势之间，并且由所述第二控制线控制导电性。
3.如权利要求2所述的像素电路，其中在所述电光元件被驱动时，第一阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态，所述第二开关由所述第二控制线保持在导电状态，并且所述第一节点连接到固定电势；第二阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在导电状态，传播到所述数据线上的数据被写入所述像素电容元件，然后所述第一开关被保持在不导电状态；并且第三阶段，所述第二开关由所述第二控制线保持在不导电状态。
4.如权利要求1所述的像素电路，其中所述电路还包括第二控制线；所述驱动晶体管是场效应晶体管，其漏极连接到所述第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到所述第二节点；并且所述第一电路包括第二开关，所述第二开关连接在所述场效应晶体管的源极和电光元件之间，并且由所述第二控制线控制导电性。
5.如权利要求4所述的像素电路，其中在所述电光元件被驱动时，第一阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态，并且所述第二开关由所述第二控制线保持在不导电状态；第二阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在导电状态，传播到所述数据线上的数据被写入所述像素电容元件，然后所述第一开关被保持在不导电状态；并且第三阶段，所述第二开关由所述第二控制线保持在导电状态。
6.如权利要求1所述的像素电路，其中所述电路还包括第二控制线；所述驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到所述第一节点、漏极连接到所述第一参考电势或第二参考电势、并且栅极连接到所述第二节点；并且所述第一电路包括第二开关，其连接在所述第一节点和所述电光元件之间，并且由所述第二控制线控制导电性。
7.如权利要求6所述的像素电路，其中在所述电光元件被驱动时，第一阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态，并且所述第二开关由所述第二控制线保持在不导电状态；第二阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在导电状态，传播到所述数据线上的数据被写入所述像素电容元件，然后所述第一开关被保持在不导电状态；并且第三阶段，所述第二开关由所述第二控制线保持在导电状态。
8如权利要求1所述的像素电路，还包括第二电路，用于在所述第一开关被保持在导电状态并且写入通过所述数据线传播的数据时使所述第一节点保持在固定电势。
9.如权利要求8所述的像素电路，其中所述电路还包括第二和第三控制线，以及电压源；所述驱动晶体管是场效应晶体管，其漏极连接到所述第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到所述第二节点；所述第一电路包括第二开关，所述第二开关连接在所述场效应晶体管的源极和所述电光元件之间，并且由所述第二控制线控制导电性；并且所述第二电路包括第三开关，所述第三开关连接在所述第一节点和所述电压源之间，并且由所述第三控制线控制导电性。
10.如权利要求9所述的像素电路，其中在所述电光元件被驱动时，第一阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态，所述第二开关由所述第二控制线保持在不导电状态，并且所述第三开关由所述第三控制线保持在不导电状态；第二阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在导电状态，所述第三开关由所述第三控制线保持在导电状态，所述第一节点保持在预定电势，并且在该状态中，传播到所述数据线上的数据被写入所述像素电容元件，然后所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态；并且第三阶段，所述第三开关由所述第三控制线保持在不导电状态，并且所述第二开关由所述第二控制线保持在导电状态。
11.如权利要求8所述的像素电路，其中所述电路还包括第二和第三控制线，以及电压源；所述驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到所述第一节点，漏极连接到所述第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到所述第二节点；所述第一电路包括第二开关，所述第二开关连接在所述第一节点和所述电光元件之间，并且由所述第二控制线控制导电性；并且所述第二电路包括第三开关，所述第三开关连接在所述第一节点和所述电压源之间，并且由所述第三控制线控制导电性。
12.如权利要求11所述的像素电路，其中在所述电光元件被驱动时，第一阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态，所述第二开关由所述第二控制线保持在不导电状态，并且所述第三开关由所述第三控制线保持在不导电状态；第二阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在导电状态，所述第三开关由所述第三控制线保持在导电状态，所述第一节点保持在预定电势，并且在该状态中，传播到所述数据线上的数据被写入所述像素电容元件，然后所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态；并且第三阶段，所述第三开关由所述第三控制线保持在不导电状态，并且所述第二开关由所述第二控制线保持在导电状态。
13.如权利要求1所述的像素电路，还包括第二电路，用于在所述第一开关被保持在导电状态并且写入通过所述数据线传播的数据时使所述第二节点保持在固定电势。
14.如权利要求13所述的像素电路，其中所述固定电势为所述第一参考电势或第二参考电势。
15.如权利要求13所述的像素电路，其中所述电路还包括第二、第三和第四控制线；所述驱动晶体管是场效应晶体管，其源极连接到所述第一节点，漏极连接到所述第一参考电势或第二参考电势，并且栅极连接到所述第二节点；所述第一电路包括第二开关和第三开关，所述第二开关连接在所述第一节点和所述电光元件之间，并且由所述第二控制线控制导电性，所述第三开关连接在所述场效应晶体管的源极和所述第一节点之间，并且由所述第三控制线控制导电性；并且所述第二电路包括第四开关，所述第四开关连接在所述第一节点和所述固定电势之间，并且由所述第四控制线控制导电性。
16.如权利要求15所述的像素电路，其中在所述电光元件被驱动时，第一阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态，所述第二开关由所述第二控制线保持在不导电状态，所述第三开关由所述第三控制线保持在不导电状态，并且所述第四开关由所述第四控制线保持在不导电状态；第二阶段，所述第一开关由所述第一控制线保持在导电状态，所述第四开关由所述第四控制线保持在导电状态，所述第二节点保持在固定电势，并且在该状态中传播到所述数据线上的数据被写入所述像素电容元件，然后所述第一开关由所述第一控制线保持在不导电状态，并且所述第四开关由所述第四控制线保持在不导电状态；并且第三阶段，所述第二开关由所述第二控制线保持在导电状态，并且所述第三开关由所述第三控制线保持在导电状态。
17.一种显示设备，包括以矩阵形式布置的多个像素电路；针对所述像素电路矩阵阵列的每列布置的数据线，通过所述数据线提供根据亮度信息的数据信号；针对所述像素电路矩阵阵列的每行布置的第一控制线；以及第一和第二参考电势；每个所述像素电路还具有根据流过的电流改变亮度的电光元件，第一和第二节点，驱动晶体管，其在第一端子和第二端子之间形成电流供应线路，并且根据连接到所述第二节点的控制端子的电势来控制流过所述电流供应线路的电流，像素电容元件，其连接在所述第一节点和所述第二节点之间，第一开关，其连接在所述数据线和所述第二节点之间，并且由所述第一控制线控制导电性，以及第一电路，用于在所述电光元件不发光时将所述第一节点的电势改变到固定电势，所述驱动晶体管的电流供应线路、所述第一节点和所述电光元件串联在所述第一参考电势和所述第二参考电势之间。
18.如权利要求17所述的显示设备，还包括第二电路，用于在所述第一开关被保持在导电状态并且写入通过所述数据线传播的数据时使所述第一节点保持在预定电势。
19.如权利要求17所述的显示设备，还包括第二电路，用于在所述第一开关被保持在导电状态并且写入通过所述数据线传播的数据时使所述第二节点保持在固定电势。
20.一种用于驱动像素电路的方法，所述像素电路具有电光元件，其根据流过的电流改变亮度；数据线，通过该数据线提供根据亮度信息的数据信号；第一和第二节点；第一和第二参考电势；场效应晶体管，其漏极连接到所述第一参考电势或第二参考电势，源极连接到所述第一节点、并且栅极连接到所述第二节点；像素电容元件，其连接在所述第一节点和所述第二节点之间；第一开关，其连接在所述数据线和所述像素电容元件的第一端子或第二端子之间；以及第一电路，用于将所述第一节点的电势改变到固定电势；所述驱动晶体管的电流供应线路、所述第一节点和所述电光元件串联在所述第一参考电势和所述第二参考电势之间，所述用于驱动像素电路的方法包括下述步骤在所述第一开关保持在不导电状态时的状态中，所述第一电路将所述第一节点的电势改变为固定电势，将所述第一开关保持在导电状态，将传播到所述数据线上的数据写入所述像素电容元件，然后将所述第一开关保持在不导电状态，以及停止操作，以使所述第一电路的所述第一节点的电势改变到固定电势。
全文摘要
本发明公开了像素电路、显示单元和像素电路驱动方法，它们使得能够实现即使在发光元件的电流－电压特性随时间改变时亮度也不会恶化的源极跟随器输出，并且能够实现n沟道晶体管源极跟随器电路，从而能够将n沟道晶体管用作EL驱动元件，同时仍旧使用现有的阳极/阴极电极，其中，作为驱动晶体管的TFT(111)的源极连接到发光元件(114)的阳极，漏极连接到电源电势(Vcc)，电容器(C111)连接在TFT(111)的栅极和源极之间，并且TFT(111)的源极电势通过作为开关晶体管的TFT(113)连接到固定电势。
文档编号G09G3/20GK1795484SQ2004800142
公开日2006年6月28日 申请日期2004年5月21日 优先权日2003年5月23日
发明者内野胜秀, 山下淳一, 山本哲郎 申请人:索尼株式会社