专利名称：显示驱动装置和用于驱动显示驱动装置的方法以及显示装置和用于驱动显示装置的方法
技术领域：
本发明涉及显示驱动装置和用于驱动显示驱动装置的方法以及显示装 置和用于驱动显示装置的方法。
背景技术：
存在包括显示面板的显示装置，在该显示面板中，电流驱动型发光元
件(例如有机电致发光(EL)元件、无机EL元件、发光二极管(LED)) 以矩阵方式排列。
例如，待审日本专利申请KOKAI公开No. H8-330600公开一种通过电 压信号来电流控制的有源矩阵型驱动显示装置。该驱动显示装置被构造为 使得为每个像素提供电流控制薄膜晶体管和开关薄膜晶体管。在与图像数 据对应的电压信号施加到栅极时，电流控制薄膜晶体管使电流在有机EL元 件中流动，而开关薄膜晶体管接通或者关断向电流控制薄膜晶体管的栅极 供应电压信号。待审日本专利申请KOKAI公开No. H8-330600所公开的驱 动显示装置通过控制施加于电流控制薄膜晶体管的栅极上的电压信号的电 压值来控制有机EL元件发光时的亮度。
然而，晶体管的阈值电压一般随时间流逝而变化。因此，在待审日本 专利申请KOKAI公开No. H8-330600的驱动显示装置的情况下，用于向有 机EL元件供应电流的电流控制薄膜晶体管的阈值电压随时间流逝而变化， 这造成在有机EL元件中流动的电流的值的变化。结果是，存在在有机EL 元件发光期间的亮度可能变化的风险。
发明内容
鉴于上述不足而作出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种显示 装置，在该显示装置中，即使当在用于向发光元件供应发光电流的晶体管的阈值电压中产生变化时，发光单元仍利用合适的灰度级(gradationlevel)
来显示图像。
为了解决上述问题，根据本发明的显示装置包括 发光元件，用于按照取决于所供应的电流的灰度级来发光； 像素驱动电路，用于根据经由数据线施加的电压向发光元件供应电流； 预充电电压源，用于经由所述数据线向所述像素驱动电路施加预定预
充电电压；
电压读取器，用于在所述预充电电压源施加预充电电压之后，在预定 瞬态响应时段之后读取所述数据线的电压；以及
补偿灰度(gradation)数据信号生成器，用于基于所读取的数据线的电 压来生成具有与所述像素驱动电路独有的元件特性对应的电压值的补偿灰 度数据信号，以向所述像素驱动电路施加该补偿灰度数据信号。
为了解决上述问题，提供一种驱动方法来使本发明的显示装置执行其 特有操作。
为了解决上述问题，根据本发明的显示驱动装置包括
预充电电压源，用于经由数据线向与发光元件相连的像素驱动电路施 加预定预充电电压；
电压读取器，用于在预充电电压源施加预充电电压之后，在预定瞬态 响应时段之后读取数据线的电压；以及
补偿灰度数据信号生成器，用于基于所读取的数据线的电压来生成具 有与像素驱动电路特有的元件特性对应的电压值的补偿灰度数据信号，以 向像素驱动电路施加该补偿灰度数据信号。
为了解决上述问题，提供一种驱动方法来使本发明的显示驱动装置执 行其特有操作。
根据本发明，即使当在用于向有机EL元件供应发光电流的晶体管的阈 值电压中产生变化时，发光元件仍可按照期望的灰度级亮度来发光。
本发明的这些目的和其它目的及优点将在阅读以下具体实施方式
和附 图后变得更加显而易见，在附图中图1图示了根据本发明实施例的显示装置中所用的显示像素的主要结
构；
图2图示了显示像素的相应操作中的信号波形；
图3A图示了显示像素的写入操作中的工作状态； 图3B图示了显示像素的写入操作中的等效电路；
图4A示出了显示像素的写入操作中的驱动晶体管的工作特性的例子；
图4B示出了写入操作中有机EL元件的驱动电流与驱动电压之间的关 系的例子；
图5A图示了显示像素的保持操作中的工作状态；
图5B图示了显示像素的保持操作中的等效电路；
图6图示了显示像素的保持操作中的驱动晶体管的工作特性；
图7A图示了显示像素的发光操作中的工作状态；
图7B图示了显示像素的发光操作中的等效电路；
图8A示出了显示像素的发光操作中的驱动晶体管的工作特性的例子； 图8B示出了发光操作中的有机EL元件的负载特性的例子； 图9是示出了实施例1中的显示装置的结构的方框图； 图IO示出了实施例1中的数据驱动器和显示像素的主要部分(像素驱 动电路、发光元件)的结构；
图11示出了从选择操作到发光操作的各步骤；
图12图示了显示装置的驱动控制中的时序图13图示了显示装置的选择操作中的时序图14图示了预充电操作中的数据驱动器和显示像素的工作状态；
图15图示了参考电压的读取操作中的数据驱动器和显示像素的工作状
态；
图16图示了显示装置的写入操作中的数据驱动器和显示像素的工作状
态；
图17图示了显示装置的保持操作中的数据驱动器和显示像素的工作状
态；
图18图示了显示装置的发光操作中的数据驱动器和显示像素的工作状
态；图19示出了选择时段中向数据线施加的电压的例子； 图20图示了在瞬态响应时段期间流逝时间与驱动晶体管的源极端子的 电势变化之间的关系；
图21图示了在驱动晶体管的阈值电压和与参考电压之差之间的关系； 图22示出了数据驱动器的电路结构的例子；
图23示出了当用作数据驱动器的数字-模拟转换器的数字电压被转换 成模拟电压时的特性；
图24图示了用于驱动这一实施例的包括显示区的显示装置的方法中的 工作时序；
图25图示了实施例2的数据驱动器和显示像素的主要部分(像素驱动
装置、发光元件)的结构；
图26A图示了包括像素驱动电路上寄生的电容分量的等效电路；
图26B图示了与图27A中所示电容分量Cs对应的等效电路；
图27A图示了实施例2中显示像素的写入操作中的等效电路；
图27B图示了实施例2中显示像素的发光操作中的等效电路；
图27C图示了与图27B中所示电容分量Cgdl3'对应的等效电路；
图27D图示了与图27B中所示电容分量Cs"对应的等效电路；
图28A图示了用于描述电荷量守恒定律的第一模型；
图28B图示了用于描述电荷量守恒定律的第二模型；
图29A图示了用于描述当向显示像素施加高电平选择信号时电荷被保
持在显示像素中的状态的模型；
图29B图示了用于描述当向显示像素施加低电平选择信号时电荷被保
持在显示像素中的状态的模型；
图30A图示了选择步骤中等效电路中的电压；
图30B图示了未选中状态切换步骤中的等效电路中的电压；
图31A图示了当选择步骤(写入操作)转变到未选中状态时的电压变
化；
图31B图示了未选中状态保持步骤中的电压变化；
图32A图示了未选中状态保持步骤的等效电路中的电压；
图32B图示了电源电压切换步骤的等效电路中的电压；图32C图示了发光步骤的等效电路中的电压； 图33图示了在写入操作过程中等效电路中的电压； 图34图示了写入操作中的输入数据与数据电压和原灰度级电压之间的 关系；
图35图示了写入操作中的输入数据与补偿灰度级电压和阈值电压之间 的关系；
图36A图示了发光操作中的输入数据与发光驱动电流和阈值电压之间 的关系的第一例子；
图36B图示了发光操作中的输入数据与发光驱动电流和阈值电压之间 的关系的第二例子；
图37A图示了发光操作中的输入数据与发光驱动电流和阈值电压变化 之间的关系的第一例子；
图37B图示了发光操作中的输入数据与发光驱动电流和阈值电压变化 之间的关系的第二例子；
图37C图示了发光操作中的输入数据与发光驱动电流和阈值电压变化 之间的关系的第三例子；
图38A图示了当没有提供、效应"时在输入数据与发光驱动电流和阈 值电压之间的关系的第一例子；
图38B图示了当没有提供'y效应"时在输入数据与发光驱动电流和阈值
电压之间的关系的第二例子；
图39图示了常数与为实现本发明的效果而设置的输入数据之间的关
系；
图40图示了在用于检验本发明的效果的测试所用的有机EL元件的电 压与电流之间的关系；以及
图41图示了在用于显示像素的晶体管(像素驱动电路)的沟道内寄生 电容与电压之间的关系。
具体实施例方式
下文将描述根据本发明实施例的显示装置和显示驱动装置。本实施例 是以下例子，在该例子中，本发明的显示装置是使用电流驱动型发光元件来显示图像的显示装置1。该发光元件可以是任意发光元件。然而，下文将
描述发光元件是有机EL元件的情形。
首先，将描述本实施例的显示装置1的显示像素PIX。如图1中所示， 显示像素PIX包括像素驱动电路DC和有机EL元件OLED。像素驱动电路 DC具有晶体管T1、晶体管T2和电容器Cs。晶体管T1和晶体管T2可以 具有任意元件结构和特性。然而，下文将描述晶体管Tl和T2是n沟道型 薄膜晶体管的情形。
晶体管Tl是用于驱动有机EL元件OLED发光的n沟道型薄膜晶体管 (下文称为"驱动晶体管")。驱动晶体管T被构造为使得漏极端子连接到 电源端子TMv、源极端子连接到触点N2而栅极端子连接到触点N1。向该 电源端子TMv施加根据像素驱动电路DC的工作状态而具有不同电压值的 电源电压Vcc。
晶体管T2是下文称为"保持晶体管"的n沟道型薄膜晶体管。保持晶体 管T2被构造为使得漏极端子连接到电源端子TMv (驱动晶体管Tl的漏极 端子)、源极端子连接到触点N1而栅极端子连接到控制端子TMh。向控制 端子TMh施加保持控制信号Shld。
电容器Cs连接在驱动晶体管Tl的栅极端子与源极端子之间(触点Nl 与触点N2之间)。电容器Cs可以是在驱动晶体管Tl的栅极与源极端子之 间形成的寄生电容或者也可以是和与之并联的电容性元件连接的寄生电 容。
有机EL元件OLED是按照取决于所供应的电流的灰度级发光的有机 EL元件。有机EL元件OLED被构造为使得阳极端子连接到触点N2而阴 极端子TMc被施加参考电压Vss。该参考电压Vss具有固定值。数据端子 TMd连接到触点N2并且被施加与显示数据的灰度级值对应的数据电压 Vdata。
接着，将描述用于控制具有上述结构的显示像素PIX的方法。 像素驱动电路DC向电容器Cs施加与显示数据的灰度级值对应的电压 以对电容器Cs进行充电(下文称为"写入操作")。在写入操作之后，电容 器Cs保持所写入的电压(下文称为"保持操作")。基于电容器Cs所保持的 充电电压，与显示数据的灰度级对应的灰度级电流在有机EL元件OLED中流动并且有机EL元件OLED发光(下文称为"发光操作")。有机EL元 件OLED所发射的光的亮度对应于显示数据的灰度级。
如图2中所示，像素驱动电路DC依次地执行上述写入操作、保持操作 和发光操作。下文将描述显示像素PIX执行各操作所需要的条件。
(写入操作)
在写入操作中，向电容器Cs写入与显示数据的灰度级值对应的电压。 在写入操作期间，有机EL元件OLED处于有机ELD元件OLED不发光的 光灭(lift-off)状态。在像素驱动电路DC的写入操作期间，驱动晶体管 Tl表现出图4A中所示的工作特性。
在图4A中，实线所示的特性线SPw示出了在用作驱动晶体管Tl的n
沟道型薄膜晶体管被二极管式连接的初始状态下在漏极-源极电压Vds与漏
极-源极电流Ids之间的关系。特性线SPw上的点PMw是驱动晶体管Tl的
工作点。图4A中虚线所示的特性线SPw2示出了当驱动晶体管Tl由于它
的驱动历史而具有特性变化时在漏极-源极电压Vds与漏极-源极电流Ids之
间的关系。如图4A中所示，漏极-源极电压Vds是阈值电压Vth和电压
Veff—gs之和，如以下公式(1)中所示。 Vds=Vth+Veff_gs (1)
当漏极-源极电压Vds超过阈值电压Vth(栅极与源极之间的阈值电压二 漏极与源极之间的阈值电压)时，漏极-源极电流Ids随漏极-源极电压Vds 的增加而非线性地增加，如特性线SP2所示。因此，图4A中的Veff_gs表 示有效地形成漏极-源极电流Ids的电压。
在图2中所示的写入操作期间，有机EL元件OLED的驱动电流和驱动 电压表现出图4B中所示的特性。在图4B中，实线所示的特性线SPe示出 了在初始状态下在有机EL元件OLED的阳极与阴极之间施加的驱动电压 Voled与在阳极与阴极之间流动的驱动电流Ioled之间的关系。当驱动电压 Voled超过阈值电压Vth一oled时，驱动电流Ioled随驱动电压Voled的增加 而非线性地增加，如特性线SPe所示。在图4B中，特性线SPe2示出了当 特性根据有机EL元件OLED的驱动历史而改变时在驱动电压Voled与驱动 电流Ioled之间的关系的例子。如图3A中所示，在写入操作期间，向保持晶体管T2的控制端子TMh 施加导通电平(高电平H)的保持控制信号Shld，以导通保持晶体管T2。 结果，建立在驱动晶体管T1的栅极与漏极之间的连接(短路)以使驱动晶 体管Tl处于二极管连接状态。向电源端子TMv施加用于写入操作的第一 电源电压Vccw,以及向数据端子TMd施加与显示数据的灰度级值对应的 数据电压Vdata。
然后，驱动晶体管T1的漏极和源极在其间具有与在漏极与源极之间的
电势差(Vccw-Vdata)对应的电流Ids (下文称为"预期值电流")。数据电
压Vdata被设置为包括这一预期值电流Ids作为获得以下电流值所需要的电
压值，该电流值是有机EL元件OLED按照取决于显示数据的灰度级值的合
适亮度发光所需要的。这时，在驱动晶体管T1的栅极与漏极之间形成如上
文所述的短路且驱动晶体管Tl的漏极处于二极管连接状态。因此，如图3B
中所示，驱动晶体管T1的漏极-源极电压Vds等于栅极-源极电压Vgs并且
用以下公式(2)表示。注意，利用该栅极-源极电压Vgs来对电容器Cs写
入(或者充电)。
Vds=Vgs=Vccw-Vdata (2)
接着，将描述第一电源电压Vccw。驱动晶体管T1是n沟道型晶体管。
因此，为了使驱动晶体管T1的漏极-源极电流Ids流动，栅极电势必须高于
源极电势(正电势)。如图3B中所示，栅极电势等于漏极电势(第一电源
电压Vccw)，而源极电势等于数据电压Vdata。因此，为了使漏极-源极电
流Ids流动，必须建立以下公式(3)。
Vdata<Vccw (3)
为了使有机EL元件OLED处于光灭状态，有机EL元件OLED的阳极 端子的电压与阴极端子TMc的电压之差必须等于或者小于有机EL元件 OLED的发光阈值电压Vth—oled。如图3B中所示，触点N2连接到有机EL 元件OLED的阳极端子。触点N2连接到数据端子TMd并且被施加数据电 压Vdata。另一方面，向阴极端子TMc施加具有固定值的参考电压Vss。
因此，为了使有机EL元件OLED在写入操作中处于光灭状态，数据电 压Vdata与参考电压Vss之差必须等于或者小于有机EL元件OLED的发光 阈值电压Vth—oled。在该情况下，触点N2具有电势Vdata;因此，必须满足以下公式(4)以便有机EL元件OLED在写入操作期间处于光灭状态。 注意，当参考电压Vss被设置为地电势OV时，公式(4)可以用以下公式 (5)代表。
Vdata-Vss=Vth_pled (4) Vdata-Vth一oled (5)
因此，为了使得利用驱动晶体管T1的栅极-源极电压Vgs对电容器Cs
进行写入以及使有机EL单元OLED在写入操作期间不发光，必须建立在基
于上述公式(2)和公式(5)的以下公式(6)中示出的关系。
Vccw-Vgs=Vth—oled (6)
然后，为当驱动晶体管Trl被二极管连接时的栅极-源极电压Vgs而建 立的公式(1) (Vgs=Vds=Vth+Veff—gs)的关系被代入到公式(6)中以提 供以下公式(7)
Vccw=V th一oled+Vth+Veff_gs (7)
当建立形成漏极-源极电流Ids的电压Veff—gs^0时，公式(7)用以下 公式(8)代表。如该公式(8)中所示，在写入操作期间，处于写入电平 的第一电源电压Vccw必须具有以下值，该值等于或者小于发光阈值电压 Vth—oled和驱动晶体管Tl的阈值电压Vth之和(栅极-源极阈值电压=漏极 -源极阈值电压)。
Vccw=Vth—oled+Vth (8)
一般而言，图4A中示出的驱动晶体管Tl的特性和图4B中所示的有 机EL元件的特性根据驱动历史而改变。下文将描述驱动晶体管Tl和有机 EL元件OLED的特性根据驱动历史而改变在写入操作中的影响。
首先，将描述驱动晶体管T1的特性。如图4A中所示，驱动晶体管T1 在初始状态下的阈值电压Vth根据驱动历史而按照阈值电压改变量AVth来 增加。当阈值电压根据驱动历史而变化时，特性线变成通过将初始特性线 SPw向更高电压侧基本上平移而获得的特性线SPw2。在该情况下，为了根 据显示数据的灰度级值而获得灰度级电流(漏极-源极电路Ids)，必须按照 阈值电压改变量AVth来增加数据电压Vdata。
接着，下文将描述有机EL元件OLED的特性改变在写入操作期间的影 响。 一般而言，有机EL元件具有根据驱动历史而增加的电阻。如图4B中所示，当与电阻改变之前的初始特性线SPe相比时，在有机EL元件OLED 的电阻改变之后的特性线SPe2中，驱动电流Ioled相对于驱动电压Voled 的增加而增加的速率(增加速率)降低。
为了允许有机EL单元OLED即使在电阻为高时仍按照取决于显示数据 的灰度级值的合适亮度发光，必须向有机EL元件OLED供应依据灰度级值 的驱动电流Ioled。为了供应这样的驱动电流Ioled，必须将驱动电压Voled 增加与特性线SPe2中的灰度级的必需驱动电流Ioled对应的电压和与特性 线SPe的灰度级的必需驱动电流Ioled对应的电压之差。注意，在驱动电流 Ioled是最大值Ioled—max时，该电压差达到最大值AVoled—max。当完成写 入操作以满足上述条件时，显示像素PIX进行保持操作。
(保持操作)
在保持操作期间，如图5A中所示，向控制端子TMh施加关断电平(低 电平L)的保持控制信号Shld。结果，保持晶体管T2被关断以阻止驱动晶 体管T1的栅极与漏极之间的电气连接。因此，取消驱动晶体管T1的二极 管连接以停止对电容器Cs的充电。如图5B中所示，电容器Cs保持在写入 操作期间充电的驱动晶体管Tl的漏极-源极电压Vds (=栅极-源极电压 Vgs)。
当取消驱动晶体管Tl的二极管连接时在漏极-源极电压Vds与漏极-源 极电路Ids之间的关系遵循图6中实线所示的特性线SPh。在该情况下的栅 极-源极电压Vgs被维持为具有固定值(例如，在保持操作期间由电容器Cs 保持的电压的值)。
图6中的特性线SPw与在图4A中所示的在写入操作期间的特性线SPw 基本上相同，并且示出了当驱动晶体管T1被二极管连接时的特性。特性线 SPh和特性线SPw的交点是在保持期间的工作点PMh。通过从特性线SPw 的电压Vgs中除去阈值电压Vth来获得图6中的特性线SPo。在特性线SPo 和特性线SPh的交点Po处，漏极-源极电压Vds具有夹断(pinch-off)电压 Vpo。
当驱动晶体管Tl根据特性线SPh工作时，其中漏极-源极电压Vds从 0V变成夹断电压Vpo的区域为非饱和区。在非饱和区中，漏极-源极电流Ids随漏极-源极电压Vds增加而增加。其中电压Vds等于或者高于夹断电 压Vpo的区域是饱和区。在饱和区中，即使漏极-源极电压Vds增加，漏极 -源极电流Ids基本上仍无变化。
注意，在电源电压Vcc从用于写入操作的第一电源电压Vccw切换成 用于发光操作的第二电源电压Vcce时(在保持操作被切换到发光操作时)， 保持控制信号Shld可以从导通电平切换到关断电平。当以上述方式完成保 持操作时，显示像素PIX进行发光操作。
(发光操作)
如图7A中所示，在上述保持操作之后的发光操作期间，使得驱动晶体 管T1的二极管连接保持被取消。向电源端子TMv施加用于发光操作的第 二电源电压Vcce而不是用于写入操作的第一电源电压Vccw,作为端子电 压Vcc。此第二电源电压Vcce具有比第一电源电压Vccw的电势更高的电势。
结果，如图7B中所示，依据栅极-源极电压Vgs值的电流Ids在驱动晶 体管Tl的漏极与源极之间流动。该电流Ids被供应给有机EL元件OLED 以允许有机EL元件OLED按照依据电流Ids值的亮度发光。在发光操作期 间，可以通过将栅极-源极电压Vgs维持为固定电平来将电流Ids维持在固 定电平。因此，可以例如在栅极与源极之间施加电容器Cs所保持的电压(从 保持操作时段到发光操作时段向电容器Cs施加的电压)。
在发光操作期间，当栅极-源极电压Vgs固定时，有机EL元件OLED 基于图8A中实线所示的负载线SPe来进行工作。负载线SPe示出了就电源 端子TMv与有机EL元件OLED的阴极端子TMc之间的电势差(Vcce-Vss) 的值作为参考而言在有机EL元件OLED的驱动电压Voled和驱动电流Ioled 之间的逆关系。在图8A中，特性线SPh与在保持操作期间图6中所示的特 性线SPh基本上相同。
如图8A中所示，当处理从保持操作进行到发光操作时，驱动晶体管 Tl的工作点从在保持操作期间的工作点PMh移动到在发光操作期间的工 作点PMe (有机EL元件OLED的特性线SPh和负载线SPe的保持操作期 间的交点)。如图8A中所示，该工作点PMe是电源端子TMv与有机EL元件的阴极端子TMc之间的电势差(Vcce-Vss)分布在驱动晶体管Tl的 漏极与源极之间和分布在有机EL元件OLED的阳极与阴极之间的点。具体 而言，如图7B中所示，在发光操作期间的工作点PMe处，在驱动晶体管 Tl的漏极与源极之间施加电压Vds，而在有机EL元件OLED的阳极与阴 极之间施加驱动电压Voled。
当在写入操作期间在驱动晶体管T1的漏极与源极之间流动的预期值电 流Ids等于在发光操作期间向有机EL元件OLED供应的驱动电流Ioled时， 有机EL元件OLED发射其亮度取决于显示数据的灰度级值的光。为了实现 这一点，驱动晶体管Tl在发光操作期间的工作点PMe必须维持在图8A中 所示的饱和区内。
另一方面，当达到最高显示灰度级时，有机EL元件OLED的驱动电压 Voled具有最大值Voled—max。具体而言，为了允许有机EL元件OLED按 照取决于显示数据的灰度级值的亮度发光，用于发光操作的第二电源电压 Vcce可以被设置为满足以下公式(9)中所示的关系。注意，公式(9)的 左侧表示在上述电源端子TMv与有机EL元件OLED的阴极端子TMc之间 施加的电压。当向有机EL元件OLED的阴极端子施加的参考电压Vss被设 置为具有地电势0V时，公式(9)可以用以下公式(10)表示。
Vcce"Vss=Vpo+Voled_max (9) Vcce=Vpo+Voled_max (10)
接着，下文将描述有机EL元件OLED的特性变化在发光操作期间的影响。
如图4B中所示，有机EL元件OLED根据驱动历史而具有较高电阻， 结果是，驱动电流Ioled相对于驱动电压Voled的增加速率降低。于是，有 机EL元件OLED的负载线SPe更温和地倾斜，如图8B中的SPe2和SPe3 所示。具体而言，有机EL元件OLED的负载线根据驱动历史而改变以使负 载线从SPe经过SPe2变成SPe3。结果，驱动晶体管T1的工作点在特性线 SPh上从PMe经过PMe2变成PMe3 。
当驱动晶体管T1的工作点存在于饱和区(PMe到PMe2)中时，驱动 电流Ioled维持为在写入操作期间的预期值电流Ids的值。然而，当工作点 存在于非饱和区中时(例如当工作点从PMe2移到PMe3时)，驱动电流Ioled减小并且小于在写入操作期间的预期值电流Ids。驱动电流Ioled的减小使 发光元件以比与显示数据的灰度级值对应的亮度更低的灰度级发光。
在图8B的例子中，夹断点Po存在于非饱和区与饱和区之间的边界。 因此，在有机EL元件具有更高电阻时，在发光操作期间在工作点PMe与 夹断点Po之间的电势差充当用于在发光操作期间维持驱动电流Ioled的补 偿裕度(margin)。换言之，与驱动电流Ioled的电流值对应的补偿裕度充当 在夹断点轨迹SPo与有机EL元件的负载线SPe之间的特性线SPh上的电 势差。注意，补偿裕度随着驱动电流Ioled的增加而减小。当在电源端子 TMv与有机EL元件OLED的阴极端子TMc之间施加的电压(Vcce-Vss) 增加时，补偿裕度增加。
在上述示例实施例中，晶体管电压用来控制各个发光元件的亮度(下 文称为"电压灰度级控制")。然后，基于先前确定的晶体管漏极-源极电压 Vds和漏极-源极电流Ids的初始特性来设置数据电压Vdata。然而，基于上 述方法来设置的数据电压Vdata根据驱动历史来使阈值电压Vth增加。因此，
向发光元件供应的驱动电流无法对应于显示数据(数据电压)，因此发光元 件没有以优选亮度发光。当晶体管特别地是非晶态晶体管时，元件特性明 显地变化。
在n沟道型非晶硅晶体管时，驱动历史或者时间的改变使得载流子阱 成为栅极绝缘膜。该载流子阱使栅极场偏移，并且漏极-源极电压Vds与漏 极-源极电流Ids之间的特性具有增加的阈值电压Vth。在图4A的例子中， 在写入操作期间，阈值电压Vth从初始状态下的特性曲线SPw移到处于更 高电压的特性曲线SPw2。当在该情况下漏极-源极电压Vds固定时，漏极-源极电流Ids减小且发光元件的亮度降低。注意，图4A中所示的例子中的 非晶晶体管被设计为具有300nm (3000A)的栅极绝缘膜厚度、50(Hrni的沟 道宽度、6.28pm的沟道长度和2.4V的阈值电压。
当晶体管的元件特性变化时，阈值电压Vth基本上增加。在元件特性 变化之后，示出了漏极-源极电压Vds与漏极-源极电流Ids之间关系的特性 线SPw2基本上是初始状态下的特性线SPw的平移。因此，可以通过将与 初始阈值电压Vth的改变量AVth对应的固定电压(下文称为"偏移电压 Vofst")与初始特性线SPw的漏极-源极电压Vds相加来获得与变化的特性线SPw2基本上对应的特性曲线。具体而言，在用于向像素驱动电路DC写 入显示数据的操作期间，向驱动晶体管T1的源极端子(触点N2)施加通 过特性线SPw上的漏极-源极电压Vds以及偏移电压Vofst而获得的电压(下 文称为"补偿灰度级电压Vpix")。
通过这样做，可以补偿由于阈值电压Vth变化而导致的元件特性变化。 具体而言，可以向有机EL元件OLED供应其值取决于显示数据的发光驱动 电流Iem。已经接收该发光驱动电流Iem的有机EL元件OLED以依据显示 数据的亮度发光。
(实施例1)
以下部分将描述用于通过上述显示像素PIX来显示图像的实施例1的 显示装置l。首先，将描述显示装置l的结构。如图9中所示，显示装置l
包括显示区ll;选择驱动器12;电源驱动器13;数据驱动器(显示驱动 装置)14;控制器15;显示信号生成电路16;以及显示面板17。
显示区11包括多个选择线LS;多个数据线Ld;以及多个显示像素
PIX。各个选择线Ls沿显示区11的行方向(图9中的左右方向)排列。各 个选择线Ls彼此平行。各个数据线Ld沿显示区11的列方向(图9中的上 下方向)排列。各个数据线Ld彼此平行。各个显示像素PIX布置在相应的 选择线Ls和相应的数据线Ld的相应交点附近并且按"n"行x"m"列(n和m 是正整数)以类似点阵的方式排列。
选择驱动器12按照预定时序将选择信号Ssd供应给各个选择线Ls。 该选择信号Ssd是用于指示与和显示数据的灰度级值对应的电压所应当写 入的显示像素PIX相关的电容器Cs的信号。可以通过集成电路(IC)芯片 或者晶体管中的任何一个来构造选择驱动器12。
电源驱动器13按照预定时序将具有预定电压电平的电源电压Vcc供应 给平行于选择线Ls的在选择线Ls中排列的多个电源电压线Lv。
数据驱动器(显示驱动装置)14按照预定时序向相应数据线Ld施加补 偿灰度级电压Vpix (例如Vpix(i)、 Vpix(i+1))。
控制器15基于从显示信号生成电路16供应的时序信号来生成用于控 制相应组件的操作的信号，以将该信号供应给相应组件。例如，控制器15供应用于控制选择驱动器12的操作的选择控制信号、用于控制电源驱动器 13的操作的电源控制信号和用于控制数据驱动器14的操作的数据控制信号。
显示信号生成电路16基于从显示装置1的外部输入的视频信号来生成 显示数据(亮度数据)，以将该显示数据供应给数据驱动器14。显示数据生 成电路16还基于所生成的显示数据来提取用于在显示区11中显示图像的 吋序信号(例如系统时钟)，以将该时序信号供应给控制器15。该时序信号 也可以由显示信号生成电路16生成。
显示面板17是其上具有显示区1K选择驱动器12和数据驱动器14的 平板。此平板也可以在其上具有电源驱动器13。显示面板17也可以在其上 具有数据驱动器14的一部分以及在显示面板17的外部提供数据驱动器的 剩余部分。在该情况下，数据驱动器14在显示面板17中的一部分可以包 括IC芯片或者晶体管。
显示面板17在其中心具有以点阵方式排列各个显示像素PIX的显示面 板17。各个显示像素PIX被分成位于显示区11的上区域处的组和位于下区 域处的组。每组中包括的显示像素PIX分别连接到支路电源电压线Lv。注 意，实施例1中上区域处的组包括第一至第(n/2)显示像素PIX ("n"是偶 数)。下区域处的组包括第(n/2+l)至于第"n"显示像素PIX。
在上区域处的组中的各个电源电压线Lv连接到第一电源电压线Lvl 。 在下区域处的组中的各个电源电压线Lv连接到第二电源电压线Lv2。第一 电源电压线Lvl和第二电源电压线Lv2以独立方式连接到电源驱动器13。 因此，经由第一电源电压线Lvl向第一至第(n/2)显示像素PIX共同地施 加电源电压Vcc。经由第二电源电压线Lv2向第(n/2+l)至第"n"显示像素 PIX共同地施加电源电压Vcc。电源驱动器13以与电源驱动器13经由第二 电源电压线Lv2施加电源电压Vcc的时序不同的时序经由第一电源电压线 Lvl施加电源电压Vcc。
图9中所示的显示像素PIX包括像素驱动电路DC和有机EL元件 OLED，如图10中所示。像素驱动电路DC具有晶体管Trll、选择晶体管 Trl2、驱动晶体管Trl3和电容器Cs。该晶体管Trll对应于图1中所示的 保持晶体管T2，而驱动晶体管Trl3对应于图1中所示的驱动晶体管T1。注意，各个晶体管Trll至Trl3可以是任意类型的晶体管，但是在以下描述 中的各个晶体管Trll至Trl3都是n沟道型场效应晶体管。
保持晶体管Trll是用于二极管连接驱动晶体管Td3的晶体管。保持晶 体管Trll被构造为使得栅极端子连接到选择线Ls、漏极端子连接到电源电 压线Lv以及源极端子连接到触点Nll。向选择线Ls施加选择信号Ssel。 该选择信号Ssel与图2中所示的保持控制信号Shld相同。
图10中所示的选择晶体管Trl2被构造为使得栅极端子连接到选择线 Ls、源极端子连接到数据线Ld以及漏极端子连接到触点N12。该触点N12 对应于图1中所示的触点N2。驱动晶体管Trl3被构造为使得栅极端子连接 到触点Nll、漏极端子连接到电源电压线Lv以及源极端子连接到触点N12。 触点Nil对应于图1中所示的触点Nl。
电容器Cs与图1中所示的电容器Cs相同。图10中所示的电容器Cs 连接在触点Nil与触点N12之间(驱动晶体管Trl3的栅极与源极之间)。 有机EL元件OLED被构造为使得阳极端子连接到触点N12以及向阴极端 子TMc施加固定参考电压Vss。
在写入操作期间，向像素驱动电路DC中的电容器Cs施加与显示数据 的灰度级值对应的补偿灰度级电压Vpix。然后，补偿灰度级电压Vpix、参 考电压Vss和用于发光操作的向电源电压线Lv施加的具有高电势(Vcce) 的电源电压Vcc满足上述公式(3)至(10)的关系。因此，在写入操作期 间，有机EL元件OLED处于光灭状态。注意，像素驱动电路DC不限于图 10中所示的结构，其也可以具有任何结构，只要该结构具有与图1中所示 的相应元件对应的元件并且具有其上有串联排列的电流型发光元件OLED 的驱动晶体管T1的电流路径。发光元件不限于有机EL元件OLED，其也 可以是其它电流驱动型发光元件，如发光二极管
选择驱动器12例如包括移位寄存器和输出电路部分(输出缓存器)。 所述移位寄存器基于来自控制器15的选择控制信号来顺序地输出与各行的 选择线Ls对应的移位信号。输出电路部分将该移位信号的电平转换成预定 选择电平(高电平H或者低电平L)。在转换之后，输出电路部分将转换后 的移位信号作为选择信号Ssel顺序地输出到各行的选择线Ls。
例如，在图13中所示的选择时段Tsd (包括预充电时段Tpre、瞬态响应时段Ttrs和写入时段Twrt的时段)期间，选择驱动器12向与显示像素 PIX连接的各行的选择线Ls供应高电平的选择信号Ssel。选择驱动器12 按照预定时序向每行中的选择线Ls供应选择信号Ssd，以将每行中的显示 像素PIX顺序地设置为选中状态。选择驱动器12可以包括与像素驱动电路 DC中的各晶体管Trll至Trl3中的晶体管相同的晶体管。
在选择时段Tse期间，电源驱动器13基于来自控制器15的电源控制信 号向各电源电压线Lv施加低电势(=Vccw)的电源电压Vcc。在发光时段 期间，电源驱动器13向各电源电压线Lv施加高电势(=Vcce)的电源电压 Vcc。在图9的例子中，在上区域处的组中所包括的显示像素PIX的工作期 间，电源驱动器13经由第一电源电压线Lvl向这些显示像素PIX施加电源 电压Vcc。在上区域处的组中所包括的显示像素PIX的工作期间，电源驱 动器13还经由第二电源电压线Lv2向这些显示像素PIX施加电源电压Vcc。
电源驱动器13可以包括时序生成器和输出电路部分。时序生成器基于 来自控制器15的电源控制信号来生成与各电源电压线Lv对应的时序信号。 时序生成器是例如顺序地输出移位信号的移位寄存器。输出电路部分将时 序信号转换成预定电压电平(电压值Vccw和Vccw)，以向各电源电压线 Lv施加适合于该电压电平的电源电压Vcc。当电源电压线Lv的数目少时， 可以在控制器15而不是在显示面板17中提供电源驱动器13。
数据驱动器(显示驱动装置)14生成与从显示信号生成电路16供应的 用于各个显示像素PIX的显示数据(与发射颜色对应的亮度)对应的信号 电压(原灰度级电压Vorg)，以供补偿。通过补偿原灰度级电压Vorg，数据 驱动器14生成与在各显示像素PIX中提供的驱动晶体管Trl3的元件特性 (阈值电压)对应的补偿灰度级电压Vpix。在生成之后，数据驱动器14经 由数据线Ld将补偿后的灰度级电压Vpix施加到各个显示像素PIX。
如图IO中所示，数据驱动器14包括电阻器141、灰度级电压生成器 142、电压转换器143、电压计算器144和转换开关SW1至SW3。在各列 的数据线Ld中提供灰度级电压生成器142、电压计算器144和转换开关SWl 至SW4，而在整个数据驱动器14中按数量"m"提供灰度级电压生成器142、 电压计算器144和转换开关SW1至SW4。
电压读取器145包括电压转换器143和转换开关SW2。电压转换器143和转换开关SW2连接到数据线Ld。注意，从数据线Ld到各转换开关SW1 至SW3的接线电阻和电容器被构造为彼此相等。因此，数据线Ld所导致 的电压降与各转换开关SW1至SW3中的任一个基本上相等。
电阻器141具有移位寄存器和数据寄存器。移位寄存器基于来自控制 器15的数据控制信号来顺序地输出移位信号。数据寄存器基于输出的移位 信号来获取灰度级的亮度的数据，以将该数据传送到以并联方式在各列中 提供的灰度级电压生成器142。数据寄存器通过获取与显示区11上的一行 中的显示像素PIX对应的数据来获取灰度级的数据。
灰度级电压生成器142生成和输出原灰度级电压Vorg。该原灰度级电 压Vorg是以下电压，该电压的值与用于各显示像素PIX的显示数据对应并 且表明各有机EL元件OLED的灰度级的亮度。注意，原灰度级电压Vorg 被施加在有机EL元件OLED的阳极与阴极之间并因此不依赖于晶体管 Trl3的阈值电压Vth。当驱动晶体管Trl3基于图4A中所示的特性线SPw 工作时，灰度级电压生成器142向数据线Ld输出通过将该原灰度级电压 Vorg与阈值电压Vth相加而获得的绝对电压值(|Vorg+Vth|)。然后，通过 在电源电压线Lv与数据线Ld之间的电势差，用于允许有机EL元件OLED 以取决于显示数据的亮度发光的电流在晶体管Trl3中流动。
在写入操作期间，当电流从电源电压线Lv流向数据线Ld时，灰度级 电压生成器142计算通过将具有原灰度级电压Vorg与阈值电压Vth之和的 电压乘以-l而获得的值，以输出该值。当电流从数据线Ld流向电源电压线 Lv时，灰度级电压生成器142直接地输出具有原灰度级电压Vorg与阈值电 压Vth之和的电压，而无需将该电压与系数相乘。注意，原灰度级电压Vorg 被设置为增加显示数据的灰度级的更大的电压。
灰度级电压生成器142还可以例如包括数字到模拟转换器(DAC)和 输出电路。DAC基于从电源部分(未示出)供应的灰度级参考电压，将显 示数据的数字信号电压转换成模拟信号电压。注意，该灰度级参考电压是 以灰度级的值为基础的参考电压。输出电路按照预定时序输出DAC所转换 的模拟信号电压，作为原灰度级电压Vorg。
电压转换器143向数据线Ld施加预定预充电电压。在施加之后，在瞬 态响应时段(自然释放时段)之后，经由数据线Ld读取电容器Cs的电压(参考电压Vref)。
在读取之后，电压转换器143确定用以估计晶体管Trl3在特性变化之 后的阈值电压的系数a。接着，电压转换器143将该系数a与参考电压Vref 相乘以生成第一补偿电压a，Vref，以将第一补偿电压a，Vref输出到电压计算 器144。
在图10的例子中，在写入操作期间在数据线Ld中流动的电流被设置 为从数据线Ld流向数据驱动器14。因此，第一补偿电压a-Vref被设置为使 得建立起a.Vref<Vccw-Vthl-Vth2。在该公式中，Vthl表示晶体管Trl3的 阈值电压，Vth2表示晶体管Trl2的阈值电压。然后，电流从电源电压线 Lv开始经由晶体管Trl3的漏极和源极、晶体管Trl2的漏极和源极以及数 据线Ld进行流动。
电压计算器144执行来自灰度级电压生成器142的原灰度级电压Vorg、 来自电压转换器143的第一补偿电压a'Vref和先前设置的第二补偿电压 Vofst之间的相加和相减。当灰度级电压生成器142包括DAC时，对模拟 信号执行相加和相减处理。注意，例如基于晶体管Tr13的阈值电压Vth的 输出变化特性来确定第二补偿电压Vofst。接着，电压计算器144将通过相 加和相减而获得的电压作为补偿灰度级电压Vpix输出到数据线Ld。在写入 操作期间，电压计算器144确定补偿灰度级电压Vpix以便满足例如以下公 式(11)。
Vpix=a. Vref-Vorg+Vofst (11)
各个转换开关SW1至SW3分别基于来自控制器15的数据控制信号来 接通和关断。转换开关SW1接通或者关断由电压计算器144向数据线Ld 施加补偿灰度级电压Vpix。转换开关SW2接通或者关断电压转换器143读 取数据线Ld的电压的操作。转换开关SW3接通或者关断向数据线Ld施加 预充电电压Vpre。
控制器15控制选择驱动器12、电源驱动器13和数据驱动器14以便按 照预定时序操作相应的驱动器。选择驱动器12将显示像素PIX顺序地设置 为选中状态。电源驱动器13向各个电源电压线Lv施加电源电压Vcc。数 据驱动器14向各个显示像素PIX施加补偿灰度级电压Vpix。
各个显示像素PIX的像素驱动电路DC在控制器15的控制下执行一序列驱动控制操作。该驱动控制操作包括补偿灰度级电压设置操作(预充 电操作、瞬态响应、参考电压读取操作)；写入操作；保持操作；和发光操 作。通过驱动控制操作，像素驱动电路DC使显示区ll基于视频信号来显 示图像信息。
显示信号生成电路16提取在从显示装置1的外部输入的视频信号中包 括的灰度级信号。在提取之后，显示信号生成电路16针对显示区11的每 一行，向数据驱动器14供应灰度数据信号。当视频信号包括限定将要显示 图像的时序的时序信号时，显示信号生成电路16可以提取时序信号，以将 该时序信号输出到控制器15。然后，控制器15基于时序信号所限定的时序 将各个控制信号输出到相应的驱动器。
(用于驱动显示装置的方法)
接着，将描述用于驱动显示装置1的方法。注意，以下部分将通过显 示像素PIX (i， j) (l=i=n， l=i=m)来表示放置在显示区11 (n行xm歹U) 的位置(i， j)上的各个显示像素PIX。
如图11中所示，用于驱动实施例1的显示装置1的方法包括选择步 骤、未选中状态切换步骤、未选中状态保持步骤、电源电压切换步骤和发 光步骤。相应步骤是在各个显示像素PIX中执行的操作，使得在整个显示 区11中的各个显示像素PIX独立地执行相应步骤的操作。该选择步骤是用 于执行图13中所示的操作(预充电操作、补偿灰度级电压设置操作、写入 操作)的步骤。未选中状态保持步骤是用于执行图2中所示的保持操作的 步骤。发光步骤是用于执行图2中所示的发光操作的步骤。
如图12中所示，显示装置1按照预定周期时段Tcyc重复一序列操作。 该周期时段Tcyc是例如一个显示像素PIX显示一帧图像的一个像素所需要 的时段。在实施例1中，周期时段Tcyc是一行显示像素PIX显示一行视频 帧图像所需要的时段。
首先，在选择时段Tsd中的补偿时段Tdet中执行预充电操作。在预充 电操作中，电压转换器143向各列的数据线Ld施加预定预充电电压Vpre。 结果，来自电源电压线Lv的预充电电流Ipre在去向数据线Ld的各行中流 动。随后，如图13中所示，转换开关SW3关断，并且电压转换器143停止施加预充电电压Vpre。结果，完成预充电操作。注意，完成施加预充电 电压Vpre的时序被包括在补偿时段Tdet中。
当从预充电电压Vpre的施加停止起已经流逝图13中所示的读取时间 tl时，电压转换器143读取参考电压Vref (tl)。
在补偿灰度级电压设置操作中，灰度级电压生成器142生成与从显示 信号生成电路16供应的显示数据对应的原灰度级电压Vorg。电压计算器 144补偿灰度级电压生成器142所生成的原灰度级电压Vorg，以生成补偿 灰度级电压Vpix。当电压计算器144生成补偿灰度级电压Vpix时，补偿灰 度级电压设置操作完成。随后，执行写入操作。
在写入操作中，电压计算器144向各数据线Ld施加补偿灰度级电压 Vpix。结果，写入电流(晶体管Trl3的漏极-源极电流Ids)在电容器Cs 中流动。
在保持操作中，在电容器Cs中充电在晶体管Trl3的栅极与源极之间 通过写入操作写入的写入补偿灰度级电压Vpix (足以使写入电流流动的电 荷)所决定的电压并且保持该电压。在下文中，其中执行保持操作的时段 将被称为"保持时段Thld"。
在发光操作中，如图12中所示，基于电容器Cs所保持的充电电压， 将发光驱动电流Iem (例如Iem (i)、 Iem (i+l))供应给有机EL元件OLED。 有机EL元件OLED以取决于显示数据的灰度级发光。其中执行发光操作的 时段在下文中将被称为"发光时段Tem"。在发光时段Tem期间，发光驱动 电流Iem理想地等于晶体管Trl3的漏极-源极电流Ids。
下文中，将以第"i"行中的显示像素PIX为例描述在上述选择操作期间 的各个操作。在现在正在处理的第"i"行中的显示像素的选择时段Tsel期间 执行参考电压读取操作和补偿灰度级电压生成操作。
如图13中所示，在补偿时段Tdet期间执行预充电操作的时段将被称为 "预充电时段Tpre"。在该预充电时段Tpre期间，向电源电压线Lv施加电 源电压Vccw。电压转换器143向各数据线Ld施加预定预充电电压Vpre。 结果，取决于预充电电压Vpre的漏极-源极电流Ids在排列在特定行(例如 第"i"行)中的各个显示像素PIX的晶体管Tr13中流动。电容器Cs累积取 决于预充电电压Vpre的变化。如图13中所示，当预充电操作完成时，显示驱动装置DC关断转换开 关SW3，以停止施加预充电电压Vpre。在完成预充电操作之后开始瞬态响 应。因此，预充电操作完成的时刻在下文中将被称为"瞬态响应开始时刻tO"。 从瞬态响应开始到完成的时段在下文中将被称为"瞬态响应时段Ttrs"。
在瞬态响应时段Ttrs期间，数据驱动器14执行参考电压读取操作。在 自瞬态响应开始时刻t0开始的时间已经流逝并且达到读取时刻tl之后，电 压转换器143经由数据线Ld读取在晶体管Trl3的栅极与源极之间保持的 电容器Cs的充电电压。所读取的充电电压是图13中所示的参考电压Vref (tl)。
接着，在图13中所示的补偿时段Tdet期间，像素驱动电路DC执行补 偿灰度级电压生成操作。在补偿灰度级电压生成操作中，电压计算器144 基于参考电压Vref (tl)来设置补偿灰度级电压Vpix。
如图14中所示，在预充电时段Tpre期间，电源驱动器13将写入操作 电平的电源电压Vcc (二第一电源电压Vccf参考电压Vss)施加到与第"i" 行中的显示像素PIX连接的电源电压线Lv。选择驱动器12向第"i"行的选 择线施加选中电平(高电平)的选择信号Ssel。在第"i"行的显示像素PIX 被设置为选中状态。
然后，在第"i"行的各个显示像素PIX中，相应的晶体管Trll导通以及 相应的驱动晶体管Trl3处于二极管连接状态。结果，向驱动晶体管Trl3 的漏极端子和栅极端子(触点N11;电容器Cs的一端)施加电源电压Vcc (二Vccw)。晶体管Trl2也导通以及晶体管Trl3的源极端子(触点N12; 电容器Cs的另一端)电连接到相应列的数据线Ld。
与该时序同步，控制器15供应数据控制信号。如图13中所示，数据 驱动器14关断转换开关SW1并接通转换开关SW2至SW3。结果，经由相 应的数据线Ld向相应的电容器Cs施加预定预充电电压Vpre。
在施加预充电电压Vpre期间，在元件特性的变化之后的驱动晶体管 Trl3的阈值电压的最大值是初始阈值电压Vth0与阈值电压的变化值AVth 的最大值AVth—max之和。晶体管Trl2的漏极-源极电压的最大值是初始漏 极-源极电压Vdsl2与因晶体管Trl2的增加电阻而导致的漏极-源极电压 Vdsl2的变化值AVdsl2的最大值AVdsl2 max之和。还假设图14中所示的选择晶体管Trl2和从电源电压线Lv到除了选择晶体管Trl2之外的数据
线Ld的接线电阻所导致的电压降是Vvd。然后，预充电电压Vpre被设置
为满足以下公式(12)。注意，在公式(12)的左侧示出的电势差(Vccw-Vpre)
是向选择晶体管Trl2和驱动晶体管Trl3施加的电压。
Vccw-Vprc={VthtHAVih_max>+(Vdsl2+AVdsl2_max)+Vvd (12)
向选择线Ls输出的选择信号Ssel在补偿时段Tdet期间是正电压而在
除补偿时段Tdet之外的时段期间是负电压。于是，向晶体管Trl2的栅极端
子施加的电压并不明显地接近正电压。因此，漏极-源极电压的变化值
△Vdsl2的最大值AVdsl2—max如此之小，以至于在与驱动晶体管Trl3的阈
值电压的变化值AVth的最大值AVth—max比较时，最大值AVdsl2—max可
以忽略。因此，公式(12)可以用以下公式(12a)表示 Vccw-Vpre=(VdiCH"AVth—max)+Vdsl2+Vvd (12a)
具体而言，在电容器Cs的两端(晶体管Trl3的栅极与源极)之间施 加取决于预充电电压Vpre的值的电压。向电容器Cs施加的电压高于在驱 动晶体管Trl3的元件特性变化之后的阚值电压Vth。因此，如图14中所示， 驱动晶体管Tr13导通，以使取决于该电压的预充电电流Ipre在晶体管Tr13 的漏极与源极之间流动。因此，电容器Cs的两端立即累积基于该预充电电 流Ipre的电荷(基于预充电电压Vpre的电压)。
显示像素PIX自有的像素驱动装置DC具有图10中所示的结构。因此， 为了使来自数据线Id的预充电电流Ipre沿数据驱动器方向流动，预充电电 压Vpre被设置为具有相对于写入操作电平(低电平)的电源电压Vccw而 言的负电势(Vpre<Vccw=0)。
在预充电操作中，假设向晶体管Tr13的源极端子施加的信号是电流信 号。在这一情况下，造成以下风险数据线Ld自有的接线电容和接线电阻 和/或在像素驱动装置DC中包含的电容分量可能延迟电容器Cs中的电势 (充电电压)变化。然而，在实施例1中施加的预充电电压Vpre是电压信 号，并且因此可以在初始预充电时段Tpre期间利用电容器Cs来快速地充 电。于是，如图13中所示，电容器Cs的充电电压迅速地接近预充电电压 Vpre，以便随后在预充电时段Tpre的剩余时段内逐渐地收敛至预充电电压 Vprs。注意，在预充电时段Tpre期间，向有机EL元件OLED的阳极端子(触 点N12)施加的预充电电压Vpre的电压被设置为低于向阴极端子TMc施 加的参考电压Vss。电源电压Vccw被设置为等于或者低于参考电压Vss。 因此，有机EL元件OLED不处于正偏置状态，并且因此其中没有电流。因 此，在预充电时段Tpre期间，有机EL元件OLED不发光。
在预充电时段Tpre之后的瞬态响应时段Ttrs (自然释放时段)期间， 如图13中所示，数据驱动器14将转换开关SW1维持于关断状态而将转换 开关SW2维持于接通状态。数据驱动器14将转换开关SW3从接通切换成 关断。这阻止向数据线Ld和处于未选中状态下的第"i"行中的显示像素PIX 施加预充电电压Vpre (像素驱动电路DC)。
然后，如图15中所示，晶体管Trll和Trl2维持导通状态。维持在像 素驱动电路DC与数据线Ld之间的电连接，但是阻止向数据线Ld施加电 压。因此，电容器Cs的另一端子侧(触点N12)被设置为具有高阻抗。
晶体管Trl3的栅极和源极(电容器Cs的两端)通过上述预充电操作 在其间具有等于或者高于在晶体管Trl3的变化之后的阈值电压 (VthO+AVth—max)的电势差。因此，如图15中所示，晶体管Trl3维持导 通状态，而瞬态电流Iref经由晶体管Trl3从电源电压线Lv流出。在瞬态 响应时段Ttrs (自然释放时段)期间，如图13中所示，晶体管IY13的源极 端子侧(触点N12;电容器Cs的另一端)具有朝向漏极端子侧(电源电压 线Lv侧)的电势逐渐增加的电势。由此，经由晶体管Tr12电连接的数据 线Ld也具有逐渐增加的电势。
在瞬态响应时段Ttrs期间，在电容器Cs中累积的部分电荷放电。因此， 晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs下降。因此，数据线Ld的电势从预充电 电压Vpre变成收敛至在晶体管Trl3的变化之后的阈值电压(VthO+AVth)。 如果瞬态响应时段Ttrs过长，则电势差(Vccw-V(t))变成收敛至 (VthO+AVth)。标记"V(t)"表示数据线Ld中随时间"t"而改变的电势，并且 如图13中所示，等于当预充电时段Tpre完成时的预充电电压Vpre。然而， 当瞬态响应时段Ttrs过长时，选择时段Tsd增加，因此显示特性(特别是 视频显示特性)明显地恶化。
为了防止这一点，在实施例1中，瞬态响应时段Ttrs被设置为使得晶体管Td3的栅极-源极电压Vgs比电势收敛至在变化之后的阈值电压 (Vth+AVth)的时段更短。瞬态响应时段Ttrs被适当地设置为使得像素驱 动电路DC可以在选择时段Tsd期间执行预充电操作和写入操作。具体而 言，瞬态响应时段Ttrs完成的时刻(参考电压读取时刻)被设置为在晶体 管Trl3的栅极-源极电压Vgs正在改变的状态下的特定时刻。注意，有机 EL元件OLED即使在瞬态响应时段Ttrs期间也不发光。其原因在于，向有 机EL元件OLED的阳极端子侧处的触点N12施加的电压的值低于向阴极 端子TMc施加的参考电压Vss，因此，并不提供正偏置状态。
接着，将描述参考电压读取操作。该参考电压读取操作与图13中所示 的操作相同。具体而言，在读取时刻tl，电压转换器143读取如图15中所 示经由转换开关SW2连接到电压转换器143的数据线Ld的电势(参考电 压Vref(tl))。参考电压读取时刻tl是瞬态响应时段Ttrs完成的时刻。具体 而言，图13中所示的瞬态响应时段Ttrs等于(参考电压读取时刻tl)-(瞬
态响应开始时刻to)。
如图15中所示，数据线Ld经由设置为导通状态的选择晶体管Trl2连 接到驱动晶体管Trl3的源极端子(触点N12)。电压转换器143所读取的参 考电压Vref(tl)是时间"t"的函数，并且基于与晶体管Tr13的栅极-源极电压 Vgs对应的电压来确定。
在瞬态响应时段Ttrs期间，该电压Vgs根据晶体管Trl3的阈值电压 Vth或者在变化之后的阈值电压(VthO+AVth)而不同。因此，可以基本上 基于栅极-源极电压Vgs的变化来标识阈值电压Vth或者在变化之后的阈值 电压(VthO+AVth)。然后，随着阈值电压的变化量Ath增加，栅极-源极电 压Vgs的改变率减小。
在晶体管Trl3中，变化量AVth随阈值电压Vth变化的增加而增加， 并且参考电压Vref(tl)也减小。因此，基于参考电压Vref(tl)可以标识晶体 管Trl3的阈值电压Vth或者在变化之后的阈值电压(VthO+AVth)。
参考电压Vcan可以用以下公式(13)表示。注意，公式(13)中所示 的Vgs(tO)表示晶体管Trl3在读取时刻tl(tl)时的栅极-源极电压。标记"VR" 表示晶体管Trl2的源极-漏极电阻所导致的电压降Vdsl2与接线电阻Vvd 所导致的电压降之和。Vccw-Vref(t)=Vgs(t)+VR (13)
具体而言，在从瞬态响应时段Ttrs期间的任意时刻(t0)到瞬态响应时 段Ttrs完成的时刻(tl)的时段期间，数据线Ld中的电势变化 (Vref(tl)-Vref(tO))依赖于晶体管Trl3的栅极-源极电压的变化 (Vgs(tl)-Vgs(tO))。基于该变化量来标识晶体管Tr13的阈值电压。
电压转换器143经由缓存器保持所读取的参考电压Vref(tl)。然后，电 压转换器143逆放大参考电压Vref以转换电压电平，从而将结果输出为"第 一补偿电压a'Vref'。然后，参考电压读取操作完成，像素驱动电路DC执 行用于写入显示数据的操作。
接着，将描述该写入操作。在写入操作期间，控制器15将数据控制信 号供应给在图10中所示的电压读取器145中所包含的转换开关SW1至 SW3。结果，如图16中所示，转换开关SW1接通而转换开关SW2至SW3 关断。这提供了在数据线Ld与电压计算器144之间的电连接。电源驱动器 13输出用于写入操作的第一电源电压Vccw。
接着，经由电阻器141将来自图9中所示的显示信号生成电路16的显 示数据传送到在相应列(相应的数据线Ld)中提供的灰度级电压生成器142。 灰度级电压生成器142根据所传送的显示数据获取将经历写入操作的显示 像素PIX (设置为选中状态的显示像素PIX)的灰度级值。然后，灰度级电 压生成器142确定该灰度级值是否具有第0灰度级。
当灰度级值具有第0灰度级时，灰度级电压生成器142向电压计算器 144输出用于使有机EL元件OLED执行不发光操作(或者黑色显示操作) 的预定灰度级电压(灰度级电压)Vzero。该黑色灰度级电压Vzero经由图 16中所示的转换开关SW1施加到数据线Ld。然后，电压计算器144并不 基于参考电压Vref来执行补偿处理(用于补偿晶体管1Y13的阈值电压Vth 变化的补偿处理)。黑色灰度级值Vzero被设置为(-VzercXVth-Vccw)。然 后，二极管连接的晶体管Tr13具有比阈值电压Vth或者在变化之后的阈值 电压(Vth+AVth)更低的栅极-源极电压Vgs ( —Vccw-Vzero)以获得 Vgs<Vth。注意，黑色灰度级电压Vzero抑制晶体管Trl2和Tr13的各阈值 电压的变化，因此理想地建立Vzero=Vccw。
另一方面，当灰度级值没有第0灰度级时，灰度级电压生成器152生成具有适合于该灰度级值的电压值的原灰度级电压Vorg，以将原灰度级电 压Vorg输出到电压计算器144。电压计算器144使用从电压转换器143输 出的图16中所示的第一补偿电压a，Vref来补偿该原灰度级电压Vorg，以便 具有适合于晶体管Td3的阈值电压Vth变化的电压值。
然后，电压计算器144计算补偿灰度级电压Vpix，使得原灰度级电压 Vorg、第一补偿电压a.Vref和第二补偿电压Vofst满足上述公式(11)。注 意，例如基于晶体管Tr13的阈值电压Vth的变化特性(在阈值电压Vth与 参考电压Vref之间的关系)来计算第二补偿电压Vofst。原灰度级电压Vorg 是其电石随显示数据的灰度级增加而增加的正电压。
电压计算器144经由转换开关SW1向数据线Ld施加所生成的补偿灰 度级电压Vpix。第一补偿电压a'Vref的系数a是正值，而第二补偿电压Vofst 是取决于晶体管Trl3的设计的正值(-VofstO)。补偿灰度级电压Vpix被 设置为具有基于作为参考的写入操作电平的电源电压Vcc (-Vccw^参考电 压Vss)的相对负电势。因此，补偿灰度级电压Vpix随灰度级的增加而朝 向负电势降低(并且电压信号具有增加的幅度)。
基于取决于晶体管Trl3的阈值电压Vth或者在变化之后的阈值电压 (AVthO+AVth)的补偿电压(a'Vref+Vofst)，向在设置为选中状态的显示 像素PIX中所包含的晶体管Trl3的源极端子(触点N12)施加补偿灰度级 电压Vpix，为该补偿灰度级电压补偿原灰度级电压Vorg。因此，在晶体管 Trl3的栅极与源极(电容器Cs的两端)之间施加取决于补偿灰度级电压 Vpix的电压Vgs。在上述写入操作中，取代了使适合于显示数据的电流在 晶体管Trl3的栅极端子和源极端子中流动来设置电压，而是向栅极端子和 源极端子直接地施加期望电压。因此，各个端子和触点的电势可以快速地 设置为期望状态。
注意，在写入时段Twrt期间，向有机EL元件OLED的阳极端子施加 的补偿灰度级电压Vpix被设置为低于向阴极端子TMc施加的参考电压 Vss。因此，有机EL元件OLED处于反偏置状态，并且因此不发光。然后， 写入操作完成而显示装置1执行保持操作。
接着，将描述该保持操作。如图12中所示，在保持时段Thld期间，选 择驱动器12向第"i"行的选择线Ls施加未选中电平(低电平)的选择信号Ssd。结果，保持晶体管Tr11如图17中所示被关断，以取消驱动晶体管Tr13 的二极管连接状态。未选中电平的选择信号Ssel也关断图17中所示的选择 晶体管Trl2，以阻止在晶体管Trl3的源极端子(触点N12)与数据线Ld 之间的电连接。然后，在第"i"行的晶体管Trl3的栅极与源极(电容器Cs 的两端)之间保持补偿阈值电压AVth或者在变化之后的阈值电压 (VthO+AVth)后的电压。 .
如图12中所示，在保持时段Thld期间，选择驱动器12向第(i+l)行 的选择线Ls施加选中电平(高电平)的选择信号Ssel。结果，第(i+l)行 的显示像素PIX被设置为选中状态。随后，在针对单个组的最后一行的选 择时段Tsel完成之前，相应行经历上述补偿灰度级电压设置操作和写入操 作。然后，选择驱动器12按照不同时序向相应行的选择线Ls施加选中电 平的选择信号Ssd。注意，如图24中所示，己经为之完成补偿灰度级电压 设置操作和写入操作的相应行的显示像素PIX连续地执行保持操作，直至 向所有行的显示像素PIX写入补偿灰度级电压Vpix (取决于显示数据的电 压)。
例如当驱动和控制相应组中的所有显示像素PIX以同时发光时，在写 入操作与发光操作之间执行该保持操作。在该情况下，如图24中所示，对 于不同行，保持时段Thld也不同。在图17的例子中，转换开关SW1至SW3 都关断。然而，如图12中所示，当在第"i"行中的显示像素PIX执行保持操 作时(第"i"行的保持时段Thld)，在第(i+l)行之后的显示像素PIX同时 执行补偿灰度级电压设置操作和写入操作。因此，在相应行的显示像素PIX 的每个选择时段Tsd期间按照预定时序单独地切换控制各个转换开关SW1 至SW3。然后，保持操作完成，而显示像素PIX执行发光操作。
接着，将描述该发光操作。如图12中所示，在发光操作(发光时段Tem) 期间，选择驱动器12向相应行(例如第"i"行和第(i+l)行)的选择线Ls 施加未选中电平(低电平)的选择信号Ssd。如图18中所示，电源线13 向电源电压线Lv施加发光操作电平(第二电源电压Vcce)的电源电压Vcc。 该第二电源电压Vcce是具有比参考电压Vss的电势更高的电势的正电压 (Vcce>Vss)。
第二电源电压Vcce被设置为使得电势差(Vcce-Vss)高于晶体管Tr13的饱和电压(夹断电压Vpo)与有机EL元件OLED的驱动电压Voled之和。 因此，如图7和图8中示出的例子中所示，晶体管Trl3在饱和区中工作。 向有机EL元件OLED的阳极(触点N12)施加在晶体管Trl3的栅极与源 极之间通过写入操作写入的电压(Vccw-Vpix)所决定的正电压。另一方面， 向阴极端子TMc施加参考电压Vss(例如地电势)，因此有机EL元件OLED 处于反偏置状态。
如图18中所示，电源电压线Lv使发光驱动电流Iem经由晶体管Tr13 流入有机EL元件OLED中。该发光驱动电流Iem具有取决于补偿灰度级 电压Vpix的电流值。因此，有机EL元件以期望的灰度级亮度发光。注意， 有机EL元件OLED在下一周期时段Tcyc中持续发光操作，直至电源驱动 器13开始施加写入操作电平(=Vccw)的电源电压Vcc。
(用于驱动显示装置的方法)
接着，将描述用于驱动上述显示装置1的方法。图19的例子示出了数 据线Ld中的电压变化。在该情形下，像素驱动电路DC的各个晶体管是非 晶硅晶体管。数据线Ld的电压和电源电压Vcc被设置为使得在像素驱动电 路DC中流动的电流被汲取到数据驱动器14中。预充电电压Vpre被设置为 -IOV。分别地，选择时段Ttrs被设置为35]as，预充电时段Tpre被设置为 10|is，瞬态响应时段Ttrs被设置为15ps，而写入时段Twrt被设置为10ps。 该选择时段TtrS=35ps对应于当显示区11具有480个扫描线(选择线)而 帧速率是60fps时向各扫描线分配的选择时段。
在显示装置l的驱动控制操作中，在选择时段Tsd期间顺序地执行预 充电操作、参考电压读取操作和写入操作。
在预充电操作中，数据驱动器14接通转换开关SW3。结果，向数据线 Ld施加具有负电压(-10V)的预充电电压Vpre。然后，数据线电压如图 19中所示急剧地下降。随后，数据线电压根据数据线Ld的接线电容和接线 电阻所导致的时间常数来逐渐地收敛至预充电电压Vpre。通过数据线电压 中的这种变化，在被设置为选中状态的行中的晶体管Tr13的栅极与源极之 间施加与预充电电压Vpre对应的栅极-源极电压Vgs。
随后，在瞬态响应开始时刻t0，数据驱动器14关断转换开关SW3。这阻止向数据线Ld施加预充电电压Vpre且阻抗增加。然而，由于电容器Cs 的充电电压而在晶体管Tr13的栅极与源极之间保持栅极-源极电压Vgs。因 此，晶体管Trl3维持导通状态。因此，瞬态电流Ids在晶体管Trl3的漏极
与源极之间流动。
在瞬态电流Ids流动于其间时，漏极-源极电压Vds的电势下降，而与 该电压Vds的电势相等的栅极-源极电压Vgs的电势也下降。然后，电压 Vgs朝向晶体管Trl3的阈值电压Vth或者在变化之后的阈值电压 (VthO+AVth)改变。因此，晶体管Trl3的源极端子(触点N12)的电势 随时间流逝而逐渐地增加。
在实施例1的驱动控制操作中，在显示像素(像素驱动电路)中流动 的电流从数据线Ld汲取到数据驱动器14中。因此，数据线Ld被设置为具 有比电源电压Vcc的电压更低的负电压。在该情形下，如图19中所示，晶 体管Trl3具有的栅极-源极电压Vgs越高，晶体管Trl3具有的阈值电压Vth 或者在变化之后的阈值电压(VthO+AVth)就越高。
在瞬态响应状态下，晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs随时间流逝而朝 着阈值电压Vth或者在变化之后的阈值电压(VthO+AVth)增加。随后，该 电压Vgs变成收敛至阈值电压Vth，如图20中示出的特性线ST1和ST2所 示。瞬态响应时段Ttrs被设置为比电压Vgs收敛至阈值电压Vth的时段更 短。
然后，就每小时的数据线电压的变化而言，当阈值电压Vth具有更低 绝对值时，栅极-源极电压Vgs的增加更多。当阈值电压Vth具有更高绝对 值时，栅极-源极电压Vgs的增加更少。在与初始状态接近的阈值电压Vth(L) 的情况下，变化AVth为小，并且因此电压Vgs的增加明显地改变(特性线 ST1)。另一方面，当变化AVth为大时，电压Vgs的增加温和地改变(特 性线ST2)。在图20的例子中，特性线STl和ST2用来检测在电压Vgs收 敛至阈值电压Vth之前的参考电压Vref。在检测之后，可以标识相应的特 性线ST1和ST2的变化，以基于其变化来估计阈值电压Vth(L)和Vth(H)作 为收敛电压。如上所述，参考电压Vref是晶体管Trl3的瞬态响应时段Ttrs 和阈值电压Vth的函数。
接着，以下部分将描述驱动晶体管Tr13的阈值电压与参考电压Vref之间的关系。以下例子将与在图19中所示例子中一样假设预充电电压Vpre 是-10V。瞬态响应时段Ttrs被设置为15ps。
晶体管Trl3被设置为具有用于计算在漏极与源极之间的饱和电流Ids (=Kx(W/L)x(Vgs-Vth)2)的为7.5x10-9的常数K以及信道宽度W与长度 L之比80/6.5，作为驱动能力。选择晶体管Trl2的源极与漏极之间的电阻 被设置为13M0，而作为电容器Cs与像素寄生电容Cpix之和的像素电容 Cs+Cpix被设置为lpF。数据线Ld的寄生电容Cpara被设置为10pF，而数 据线Ld的接线电阻Rdata被设置为10kO。
在该情形下，晶体管Trl3所具有的阈值电压Vth (初始阈值电压VthO+
阈值电压改变量AVth)与参考电压Vref之间的关系具有图21中所示的特
性。具体而言，阈值电压Vth越低，参考电压Vref就越高。阈值电压Vth
越高，参考电压Vref就越低。该特性基本上是线性的，因此参考电压Vref
与阈值电压Vth之间的关系可以用如以下公式(14)中所示的线性函数
y=a.x+b表示。在上述公式(11)中，该斜率"a"基本上等于"a"。在图
21的例子中，"a"的值约为2。 Vofst表示当参考电压Vref是0时的阈值电
压Vth (理论值)，这是基于检验条件而设置的唯一电压值。 Vth--a-Vrcf-Vofst (14)
在写入操作中，向数据线Ld施加补偿灰度级电压Vpix。如图19中所
示，数据线电压急剧地增加以随后朝着补偿灰度级电压Vpix收敛。因此，
在被设置为选中状态的行中，在晶体管Trl3的栅极与源极(电容器Cs的
两端)之间保持取决于补偿灰度级电压Vpix的栅极-源极电压Vgs。电压计
算器144对原灰度级电压Vorg、第一补偿电压a'Vref和第二补偿电压Vofst
进行相加和相减，以生成该补偿灰度级电压Vpix。原灰度级电压Vorg被设
置为取决于处于初始状态的显示数据(亮度和颜色的数据)的电压值。在
初始状态下，阈值电压Vth不变。因此，补偿灰度级电压Vpix可以用以下
公式(15)表示。
Vpix=~: Vorg+Vth: (15)
当公式(15)代入公式(14)中时，获得上述公式(11)。电压计算器 144可以基于公式(ll)来加上和减去相应电压，以根据阈值电压的变化AVth 来生成具有经历补偿处理的值的补偿灰度级电压Vpix。当有机EL元件OLED不发光时，优选不使用公式(15)且补偿灰度级电压Vpix可以被设 置为电源电压Vcc (-发光操作电平的第二电源电压Vcce)。
接着，将描述用于实现上述驱动显示装置的方法的数据驱动器14的具 体结构。如图22中所示，数据驱动器14主要包括灰度级电压生成器142、 电压转换器143、电压计算器144和转换开关SW1至SW3。数据线Ld具 有寄生电容Cpara和接线电阻Rdata。
灰度级电压生成器142包括数字-模拟电压转换器V-DAC (下文中称为 "DA转换器")。在该实施例中，该DA转换器V-DAC具有图23中所示的 电压转换特性。DA转换器V-DAC将从显示信号生成电路16供应的灰度级 数据(数字信号)转换成模拟信号电压。转换后的模拟信号电压是原灰度 级电压Vorg。DA转换器V-DAC将该原灰度级电压Vorg输出到电压转换器 143。
注意，在图23的例子中，晶体管Trl3的漏极-源极电流Ids与数字输 入灰度级基本上成比例。因此，有机EL元件OLED具有与流动电流(或者 电流密度)的值基本上成比例的发光亮度，并且以相对于数字输入呈线性 的灰度级来显示。
图22中所示的电压转换器143包括多个电压跟随器型放大电路和多个 反相放大电路。在放大电路中，运算放大器OPl的+侧输入端子经由转换开 关SW2连接到数据线Ld。运算放大器OP1的输出端子连接到运算放大器 OP1的-侧输入端子。
在反相放大电路中，运算放大器OP2的+侧输入端子连接到参考电压。 运算放大器OP2的-侧输入端子经由电阻器R1连接到运算放大器OPl的输 出端子，以及经由电阻器R2连接到运算放大器OP2的输出端子。
具有运算放大器OP1的放大电路保持参考电压Vref的电压电平。注意， 保持电容Cf是用以保持参考电压Vref的电压电平的电容。
反相放大电路使参考电压Vref的电压极性反相。反相放大电路还根据 基于电阻器R2和Rl之比(R2/R1)而确定的电压放大比来放大具有反相 极性的电压(-Vref)。在放大之后获得的电压[-(R2/Rl》Vref]是上述第一补 偿电压。比率R2/R1对应于公式(14)中所示的斜率"a"。反相放大电路还 将第一补偿电压[-(R2/Rl》Vref]输出到电压计算器144。电压计算器144包括加法器电路。该加法器电路具有图22中所示的运 算放大器OP3。经由电阻器R向运算放大器OP3的+侧输入端子施加参考 电压。该+侧输入端子经由另一电阻器R连接到第二补偿电压Vofst的外部 输入端子。另一方面，-侧输入端子经由电阻器R连接到运算放大器0P2 的输出端子。该侧输入端子经由另一电阻器R连接到DA转换器V-DAC以 及经由另一电阻器R连接到运算放大器OP3的输出端子。
电压计算器144对原灰度级电压Vorg、第一补偿电压[-(R2/Rl》Vref]和 第二补偿电压Vofst进行相加和相减，以生成补偿灰度级电压Vpix。电压计 算器144经由转换开关SW1将该补偿灰度级电压Vpix输出到数据线Ld。
各个转换开关SW1至SW3包括晶体管开关。各个转换开关SW1至SW3 是基于从控制器15供应的数据控制信号(切换控制信号OUT、 REF、 PRE 中的任一个)来接通或者关断。这接通或者关断数据驱动器14 (电压计算 器144、电压转换器143、预充电电压Vpre的外部输入端)与数据线Ld之 间的连接。
(用于驱动显示装置的方法)
接着，将描述显示装置1特有的驱动方法。如图9中所示，实施例1 中的各个显示像素PIX被分成在显示区11的上区域提供的组和在显示区11 的下区域提供的组。分别经由不同电源电压线Lvl和Lv2向各组中所包括 的显示像素PIX施加独立的电源电压Vcc。因此，在各组中所包括的多个 行中的显示像素PIX同时执行发光操作。
以下部分将描述显示像素PIX在上述驱动方法中工作的时序。以下部 分将假设图9中所示的显示区11包括12行中的显示像素，以及相应显示 像素被分成具有第一行至第六行的组(在显示区11的上区域提供的组)以 及具有第七至第十二行的组(在显示区11的下区域提供的组)。如图24中 所示，首先，使各行的显示像素PIX顺序地执行补偿灰度级电压设置操作 (预充电操作、瞬态响应、参考电压读取操作)和写入操作。当写入操作 完成时，使组中的所有显示像素PIX同时以取决于显示数据的灰度级发光。 针对各组顺序地重复该发光操作。结果，在显示区ll上显示一屏数据。
例如，经由第一电源电压线Lvl向第一行至第六行的组中的各显示像素PIX施加具有低电势的电源电压Vcc (=Vccw)。然后，为从第一行开始 到第六行的各行重复地执行补偿灰度级电压设置操作、写入操作和保持操 作。就各行的显示像素PIX而言，电压计算器144从电压转换器143获取 与驱动晶体管Trl3的阈值电压Vth对应的第一补偿电压a，Vref。向显示像 素PIX写入补偿灰度级电压Vpix。在完成写入操作的行中的显示像素PIX 随后经历保持操作。
在完成对第六行中的显示像素PIX的写入操作的时刻，电源驱动器13 经由第一电源电压线Lvl向相应显示像素PIX施加高电势电源电压Vcc (=VCCe)。结果，基于取决于向相应显示像素PIX写入的显示数据的灰度 级(补偿灰度级电压Vpbc)，使在该组(第一行至第六行)中包括的所有显 示像素PIX同时发光。该组的显示像素持续地发光，直至在第一行中的显 示像素PIX被设置为下一补偿灰度级电压Vpix。其中该组的显示像素持续 地发光直至在第一行中的显示像素PIX被设置为下一补偿灰度级电压Vpk 的时段是第一行至第六行的发光时段Tem。注意，这一驱动方法使在第六 行(上区域的组中的最后一行)中的显示像素PIX发光而无需在写入操作 之后执行保持操作。
另一方面，在完成对第一行至第六行的组中的相应显示像素PIX的写 入操作的时刻，电源驱动器13经由第二电源电压线Lv2向在第七行至第十 二行的组中的相应显示像素PIX施加用于写入操作的电源电压Vcc (=Vccw)，然后，针对从第七行开始到第十二行的相应行重复与用于第一 行至第六行的组的上述操作(补偿灰度级电压设置操作、写入操作和保持 操作)基本上相同的操作。注意，在这些操作期间，在第一行至第六行的 组中的显示像素持续地发光。
在完成对第十二行中的显示像素PIX的写入操作的时刻，电源驱动器 13向相应的显示像素PIX施加用于发光操作的电源电压Vcc (=Vcce)。结 果，使在该组(第七行至第十二行)的六行中的显示像素PIX同时发光。 然后，在完成对各组的所有行中的显示像素PIX的写入操作的时刻，可以 使在该组中的所有显示像素PIX同时发光。在利用补偿灰度级电压设置各 组中的各行中的显示像素期间和在写入电流Ids流动于其中期间，可以控制 该组中的各显示像素不发光。在图24的例子中，十二行的显示像素PIX被分成两组并且执行控制， 数据驱动器14通过该控制来使各组按照不同时序发光。因此， 一帧时段Tfr 与通过不发光操作来实现黑色显示的时段之比(下文称为"黑色插入率")可 以被设置为50%。 一般而言，为了允许个人在视觉上清晰地识别视频而不 会感觉难以辨别或者模糊，该黑色插入率应当是30%或者更高。因此，该 驱动方法可以按相对有利的显示图片质量来显示数据。
注意，在各行中的显示像素也可以被分成三组或者更多组而不是两组。 在各组中所包括的行不限于连续行并且也可以分成具有奇数行的组和具有 偶数行的组。电源电压线Lv也可以连接到各行而不是连接到所分成的组。 在该情形下，可以向各电源电压线独立地施加电源电压Vcc，使得各行中的 显示像素PIX可以单独地发光。
如上所述，根据本发明的实施例l，在显示数据的写入时段Twrt期间， 在驱动晶体管Tr13的栅极与源极之间直接地施加补偿灰度级电压Vpix，且 在电容器Cs中保持期望电压。该补偿灰度级电压Vpix具有补偿了显示数 据和驱动晶体管的元件特性的变化的电压值。结果，可以基于补偿灰度级 电压Vpix来控制在发光元件(有机EL元件OLED)中流动的发光驱动电 流Iem，而发光元件可以按期望的灰度级亮度来发光。具体而言，电压指定 (电压施加)可以用来控制发光元件的显示灰度级。
因此，可以在预定选择时段Tsel内以快速而安全的方式向各显示像素 写入取决于显示数据的灰度数据信号(补偿灰度级电压)。按照这一方式， 本发明的显示装置1可以抑制显示数据的不充分写入并且可以允许显示像 素以取决于显示数据的优选灰度级发光。
注意，实施例1可以针对显示区具有较大尺寸的情况、显示区具有较 小尺寸的情况、显示低灰度级数据的情况和在小的显示区中的显示像素中 流动的电流为小的情况中的任何情况，使用电压指定(电压施加)来控制 发光元件的显示灰度级。就此而言，与使用取决于显示数据的流动电流的 电流指定来执行写入操作(或者保持取决于显示数据的电压)以控制灰度 级的方法相比，本发明的灰度级控制方法是有利的。
根据实施例1,在向显示像素PIX自有的像素驱动电路DC写入显示数 据之前，获取根据驱动晶体管Tr13的阈值电压Vth的变化来补偿原灰度级电压Vorg的第一补偿电压。随后，写入操作用来生成基于该补偿电压来补 偿的灰度数据信号(补偿灰度级电压Vpk)和基于验证条件设置的唯一电 压值(第二补偿电压)，以向发光EL元件OLED施加灰度数据信号。结果， 阈值电压的变化被补偿，而各个显示像素(发光元件)以取决于显示数据 的适当灰度级的亮度发光。这可以抑制各个显示像素PIX的发光特性的分 散。
根据实施例l，从数据驱动器14输出的灰度数据信号(补偿灰度数据 信号)是电压信号。因此，即使当晶体管Trl3在写入操作期间具有小数值 的漏极-源极电流Ids时，仍可快速地设置取决于该电流Ids的栅极-源极电 压Vgs。这不同于用于直接地控制晶体管Trl3的漏极-源极电流Ids的电流 值以控制像素的灰度级的方法。因此，在选择时段Tsel期间，可以在晶体 管Trl3的栅极和源极与电容器Cs之间写入补偿灰度级电压Vpix。这消除 了在像素驱动电路DC结构的结构中需要例如用于存储用于生成补偿灰度 级电压Vpix的补偿数据的存储装置(例如帧存储器)。
根据实施例1的驱动方法，即使当多个显示像素具有不同阈值电压Vth 时，仍基于参考电压Vref来估计各阈值电压Vth，以补偿各阈值电压Vth。 结果，可以使多个像素按照相同的发光特性(例如相同亮度)来工作。例 如，假设显示像素A具有阈值电压为Vth—A的晶体管Tr13以及显示像素B 具有阈值电压为Vth—B的晶体管Trl3。基于公式(14)来补偿驱动晶体管 Trl3的阈值电压。还假设在各个显示像素的漏极与源极之间流动的电流是 IA和IB。在饱和区中，IA和IB分别用以下公式(16)禾n (17)表示。注
意，在公式(16)和(17)中的"K"表示系数。
IA=KKVorg+Vlh—A)-Vth—A}2=K'{Vorg)2 (16)
IB=K{(Vorg+Vth—B〉-Vlh_B》2-K'{Vorgf (17)
如上所述，该方法可以不仅补偿驱动晶体管Trl3的阈值电压改变量 AVth的影响而且补偿各晶体管中的阈值特性的分散的影响。因此，根据实 施例1，即使当显示像素A的阈值电压在阈值电压Vth基本上无变化AVth 的初始状态下不同于显示像素B的阈值电压时，补偿各个显示像素所具有 的各驱动晶体管Tr13的阈值电压变化，以提供均匀显示特性。(实施例2)
在根据实施例1的电压指定型灰度级控制方法中，基于参考电压Vref 来补偿原灰度级电压Vorg，以生成补偿灰度级电压Vpix。然后，向相应显 示像素PIX施加该补偿灰度级电压Vpix。实施例1中所示的灰度级控制方 法是基于以下假设的可以通过在驱动晶体管Tr13的栅极与源极之间连接 的电容器Cs来充分地抑制显示像素PIX上寄生的电容分量的影响。该方法 还基于以下假设即使当电源电压Vcc从写入电平切换成发光电平时，在 电容器Cs中保持的写入电压仍无变化。
然而，移动电子装置如移动电话常常要求更小的面板尺寸和精细的图 片质量。这样的要求可能防止电容器Cs的存储电容被设置得高于显示像素 PIX的寄生电容。在该情况下，当在发光操作开始之时造成在电容器Cs中 充电的写入电压的变化时，这造成驱动晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs 的变化。这造成发光驱动电流Iem的变化，以防止各个显示像素以取决于 显示数据的亮度发光。
为了避免该问题，取代了使用补偿灰度级电压Vpix来补偿驱动晶体管 Trl3的阈值电压Vth的变化，可以补偿发光驱动电流Iem的值。以下部分 将描述用于执行上述操作的本发明的实施例2的显示装置1。
首先，将描述实施例2的显示装置1的结构。实施例2的显示装置1 具有与如图9和图10中所示结构相同的基本结构。具体而言，如图25中 所示，实施例的显示像素PIX与实施例1的显示像素PIX基本上相同。显 示像素PIX自有的像素驱动电路DC包括串联连接到发光元件OLED的 驱动晶体管Trl3;选择晶体管Trl2;以及用于二极管连接驱动晶体管Trl3 的保持晶体管Trll。
在实施例2中，数据驱动器(显示驱动装置)14具有图25中所示的结 构而不是图IO中所示的结构。
如同在实施例1中一样，实施例2的灰度级电压生成器142生成原灰 度级电压Vorg，以输出原灰度级电压Vorg。就该原灰度级电压Vorg而言， 补偿像素驱动电路(驱动晶体管Trl3)的特有电压特性，以便允许发光元 件以期望的灰度级的亮度发光。
数据驱动器14 (显示驱动装置)包括加法器部分(电压读取器)146(而不是图10中所示的电压转换器143)和转换器147。数据驱动器14还 包括反转计算器(inversion calculator)(补偿灰度数据信号生成器)148， 而不是图10中所示的电压计算器144。数据驱动器14还包括转换开关SW4。 注意，加法器部分146和转换开关SW2将统称为"电压读取器149"。分别 在各列的数据线Ld中按数量"m"提供加法器部分146、转换器147、反转计 算器148和转换开关SW4的组合。
加法器部分(电压读取器)146向数据线Ld施加预定预充电电压Vpre。 在预定瞬态响应时段Ttrs (自然释放时段)之后，加法器部分146读取参考 电压Vref。加法器部分146向转换器147输出通过将先前设置的偏移电压 Vofst与参考电压Vref相加而获得的电压(Vref+Vofst)。
转换器147将从加法器部分146输出的电压(Vref+Vofst)与预定系数
a相乘。该系数a用来估计在晶体管Tr13的特性变化之后的阈值电压Vth。
在相乘之后，转换器147向反转计算器148输出所得电压a(Vref+Vofst)。注
意，转换器147所生成的电压a(Vref+Vofst)可以如以下公式(21)中所示用
阈值电压Vth的预定倍数(3表示。注意，"pVth"在下文中将称为"补偿电压"。 BVth-a(Vref+Vofst) (21)
反转计算器148将来自灰度级电压生成器142的原灰度级电压Vorg与
来自转换器147的补偿电压pVth相加，以生成补偿灰度级电压(补偿灰度
数据信号)Vpix。当灰度级电压生成器142在这一级包括DA转换器时，
反转计算器148以模拟信号的形式将原灰度级电压Vorg与补偿电压pVth
相加。然后，反转计算器148经由数据线Ld在电容器Cs中按照所生成的补偿灰度级电压Vpk充电(写入操作)。注意，实施例2还允许反转计算
器148将补偿灰度级电压Vpix设置为负极性，以便使写入电流在写入操作
期间从数据线Ld流入数据驱动器14中。然后，补偿灰度级电压Vpix被设
置为满足以下公式(22)。注意，在公式(22)中，规定0>1、原灰度级电
压Vorg>0而Vin<0。
Vpix=~Vin=-Vorg-flVth <22)
转换开关SW4连接在反转计算器148的输出端子与用于施加黑色灰度 级电压Vzero的电源端子之间。注意，转换幵关SW4理想地具有与各转换 开关SW1至SW3的电阻和电容相等的电阻和电容。基于来自控制器15的数据控制信号来接通或者关断转换开关SW4。基于此，转换开关SW4控制
向数据线Ld施加黑色灰度级电压Vzero。
当灰度级是第0灰度级时(或者当有机EL元件OLED不发光时)，灰
度级电压生成器142不输出原灰度级电压Vorg。然后，经由转换开关SW4
向反转计算器148的输出端子施加黑色灰度级电压Vzero。公式(22)可以
用以下公式(23)表示。具体而言，实施例2的显示驱动装置14具有上述
结构以补偿像素驱动电路(驱动晶体管Trl3)的特有电压特性，并且向电
容器Cs生成补偿灰度级电压Vpix，用于使发光元件OLED按照期望的灰
度级电压Vpix的亮度发光。
Vpix=-Vin-Vzcro=Vth (23)
(用于驱动显示装置的方法)
接着，将描述用于驱动实施例2的显示装置1的方法。与在实施例1 中一样，实施例2也首先执行用于设置补偿灰度级电压的操作。加法器部 分146向相应列上的数据线Ld施加预定预充电电压Vpre。结果，加法器部 分146使预充电电流Ipre从电源电压线Lv流入相应行的数据线Ld中。随 后，加法器部分146停止施加预充电电压Vpre。在停止之后，加法器部分 146在瞬态响应时段Ttrs之后读取参考电压Vpre(tO)。与在实施例1中一样， 该瞬态响应时段Ttrs被设置为比晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs收敛至 在变化之后的阈值电压(Vth+AVth)的时段更短。
接着，反转计算器148基于补偿电压(3Vth来补偿原灰度级电压Vorg， 补偿电压是基于参考电压Vref而设置的。反转计算器148生成公式(22) 中所示的补偿灰度级电压Vpix，以向相应数据线Ld施加补偿灰度级电压 Vpix。然后，基于该补偿灰度级电压Vpix的写入电流Iwrt在相应显示像素 PIX中流动。该写入电流Iwrt对应于晶体管Trl3的漏极-源极电流Ids。
因此，实施例2设置电压Vgs使得驱动晶体管Trl3的栅极-源极电压 Vgs满足以下公式(24)，以便补偿写入电流Iwrt。在公式(24)中，Vd0 表示根据指定的灰度级(数字位)而改变的在写入操作期间向晶体管Trl3 的栅极和源极施加的电压Vgs之中的电压。在公式(24)中，yVth表示取 决于阈值电压Vth的电压。该VdO对应于第一补偿电压，而yVth对应于第二补偿电压。注意，在公式(24)中的常数y由以下公式(25)限定。 <formula>formula see original document page 48</formula>(24)
<formula>formula see original document page 48</formula> (25)
通过满足公式(24)，实施例2可以使用补偿灰度级电压Vpbc来补偿 在发光操作期间从晶体管Trl3流入有机EL元件OLED中的发光驱动电流 Iem。实施例1与实施例2的不同在于补偿灰度级电压Vpix已经补偿晶体 管Trl3中的阈值电压Vth的变化。注意，在公式(25)中的Cgsll是如图 27A中所示的触点Nil与触点N13之间的寄生电容。Cgdl3表示触点Nil 与触点N14之间的寄生电容，Cpam表示数据线Ld的寄生电容，而Cpix 表示有机EL元件OLED的寄生电容。
在用于驱动显示装置的上述方法中，从写入操作到发光操作的转变使 得向选择线Ls施加的选择信号Ssel从高电平切换到低电平，并且还使向电 源电压线Lv施加的电源电压Vcc从低电平切换到高电平。这造成驱动晶体 管Trl3中的栅极-源极电压(在电容器Cs中保持的电压)Vgs的变化的风 险。在实施例2中，该电压Vgs被设置为满足公式(24)，以补偿写入电流 Iwrt。
然后，介绍用于指定在发光操作期间在有机EL元件OLED中流动的发 光驱动电流Iem的栅极-源极电压Vgs。注意，以下部分假设在写入操作期 间的电源电压Vcc (=Vccw)是地电势GND。如图27A中所示，在写入操 作期间，向显示像素PIX施加选中电平(高电平)的选择信号Ssd (=Vsh) 以及用于写入操作的电源电压Vcc (=Vccw=GND)。反转计算器148向显 示像素PIX施加比电源电压Vccw的电平电压(=GND)更低的具有负极性 的灰度级电压VPix (=-Vin)。
结果，晶体管Trll和选择晶体管Trl2导通，并且向驱动晶体管Trl3 的栅极(触点Nll)施加电源电压Vccw (=GND)而向晶体管Tr13的源极 (触点N12)施加具有负极性的补偿灰度级电压Vpix。结果，在晶体管Trl3 的栅极与源极之间造成电势差，以导通晶体管Trl3。然后，写入电流Iwrt 从施加有电源电压Vccw的电源电压线Lv流入数据线Ld中。在晶体管Trl3 的栅极与源极之间形成的电容器Cs中保持取决于该写入电流Iwrt的值的 Vgs (写入电压Vd)。注意，图27A中所示的Cgsll，是当晶体管Tdl的栅极电压(选择信号 Ssel)从高电平变成低电平时在晶体管Trll的栅极与源极之间造成的有效 寄生电容。Cgdl3是当驱动晶体管Tr13的源极-漏极电压在饱和区中时在晶 体管Trl3的栅极与漏极之间造成的寄生电容。
另一方面，如图27B中所示，在发光操作期间，向选择线Ls施加未选 中电平(低电平)的电压(-VslO)的选择信号Ssd以及施加具有高电势 的用于发光的电源电压Vcc (=Vcce;例如12-15V)。关断选择晶体管Trl2, 以阻止反转计算器148向数据线Ld施加补偿灰度级电压Vpix (=-Vin)。
通过向选择线Ls施加具有电压Vsd的选择信号Ssel，关断晶体管Trll 以阻止向晶体管Tr13的栅极(触点Nll)施加电源电压Vcc以及阻止向晶 体管TH3的源极(触点N12)施加补偿灰度级电压Vpix。然后，在电容器 Cs中保持在写入操作期间在晶体管Trl3的栅极与源极之间造成的电势差 (0-(-Vd)=Vd)。因此，维持栅极-源极电势差Vd，并且晶体管Trl3维持导 通状态。结果，依据栅极-源极电压Vgs—Vd)的发光驱动电流从电源电压线 Lv流向有机EL元件OLED。然后，有机EL元件OLED以取决于该电流 Iem的值的亮度发光。
注意，图27B中所示的触点N12处的电压Voel表示有机EL元件OLED
在发光操作期间的电压(下文称为"发光电压")。Cgsll是当晶体管Tdl的
栅极电压(选择信号Ssd)具有低电平(-Vsl)时在栅极与源极之间造成的
寄生电容。注意，图27A的Cgsll'与图27B的Cgsll之间的关系用以下公
式(26)表示。注意，公式(26)中的电压Vshl表示在选择信号Ssd的高
电平(Vsh)与低电平(-Vsl)之间的电势差(Vsh-(層VsI))。 Cgs"Wgsll+(,CchnxVsh/Vshl (26)
在从写入操作转变到发光操作时，切换选择信号Ssel和电源电压Vcc 的电压电平。然后，在写入操作期间，在晶体管Trl3的栅极与源极之间保 持的电压Vgs (=Vd)根据公式(27)而变化。在公式(27)中，cgd、 cgs 和cgs'表示通过用电容器的电容来归一化各寄生电容Cgd、Cgs和Cgs'而获 得的值，并且建立cgd=Cgd/Cs、 cgs=Cgs/Cs和cgs，=Cgs，/Cs。注意，电压 Vgs根据向像素驱动电路DC施加的电压的改变而变化所依据的特性称为 "像素驱动电路DC独有的电压特性"。+(cgd'Vcce《gs'.Vshiy(l+cgs+cgd) (27〉
在切换向像素驱动电路DC施加的控制电压(选择信号Ssel、电源电压
Vcc)之前和之后通过应用"电荷量守恒定律"来引入公式(27)。如图28A
和图28B中所示，向串联连接的电容分量(电容C1和C2)的一端施加的
电压从V1充电成V1'。然后，相应电容分量在该改变之前的电荷量Q1和
Q2以及相应电容分量在该改变之后的电荷量Ql'和Q2'可以用以下公式
(28a)至(28d)代表。
Q1^C1(V卜V2) (2Sa)
Q2-C2V2 (28b)
QKi(Vr-V2') (28c)
Q2WV2' (28d)
基于公式(28a)至(28d)，计算-Ql+Q2二Ql'+Q2'，在电容分量C1和
C2的连接点处的电势V2和V2'用以下公式(29)代表。 V2'-V2-(C1/(C1+C2)HV1-V1'〉 (29)
接着，以下部分将描述当上述公式(28a)至(28d)和(29)中所示 关系应用于显示像素PIX (像素驱动电路DC和有机EL元件OLED)并且 切换选择信号Ssel时在晶体管Tr13的栅极(触点Nll)处的电势Vnll。
在该情况下，可以用图29A和30B中所示的等效电路代替图26、 28A 和28B中所示的等效电路。在图29A的例子中，向选择线Ls施加选中电平 (高电平电压Vsh)的选择信号Ssel，而向电源电压线Lv施加具有低电势 的电源电压Vcc (=Vccw)。在图29B的例子中，向选择线Ls施加未选中 电平(低电平电压Vsl)的选择信号Ssd。向电源电压线Lv施加具有低电 势的电源电压Vcc (=Vccw)。
在施加选中电平(Vsh)的选择信号Ssel期间，在图29A中所示的各 电容分量Cgsll、 Cgsllb、 Cdsl3和Cpix以及电容器Cs中保持的电荷量用 以下公式(30a)至(30d)表示。当施加未选中电平(Vsl)的选择信号Ssd 时，在图29B中所示的各电容分量Cgsll、 Cgsllb、 Cdsl3和Cpix以及电 容器Cs中保持的电荷量用以下公式(30e)至G0h)表示。在图29B中所 示的触点Nll与N13之间示出的电容分量Cgsllb是除晶体管Trll的沟道 内电容之外的栅极-源极寄生电容Cgsoll。在图29A中所示的触点Nil与N13之间的电容分量Cgsllb是通过将晶体管Trll的沟道电容Cchll与1/2 相乘而获得的值与Cgsll OCgsoll)之和(Cgsll^hll/2+Cgsl1)。
Q1=0
Q2=Cs'Vd
Q3= Cpix-Vd
Q4=Cgsllb'Vsh
(30a) (30b) (30c) (30d)
(31'=Cgdl3-Vl (30e)
Q2'=Cs.(V-Vl) (30f)
Q3';Cpix'V (30g)
Q4'=Cgsll.Vsh(Vl-Vsl> (30h)
当在图29A和图29B的例子中应用电荷量守恒定律时，在触点Nil处
和在触点N12处的各电荷的关系用以下公式(31a)和(31b)表示。
Q1+Q2-Q4--Q1'+Q2.-Q4' (31a)
"Q2+Q3:-Q2'+Q3' (31b)
当将公式(31a)至(31b)应用于上述公式(30a)至(30d)时，在触
点Nll处的电势Vnll和在触点N12处的电势Vnl2用以下公式(32a)和
(32b)表示。注意，公式(32a)和(32b)中所示的Cgsll'和D分别用以
下公式(33a)和(33b)限定。
Vni 1=-Vf =-(Cgsl 1 'Cpix+Cgsl rCs)'Vshl/D (32a)
Vn 12=-V=-Vd-(Cgsl 1 'Cs〉*VsW/D
(32b〉
Cgsl l'=Cgsl l+(Cchl 1，.Cs)/(2.德) (33a)
D=Cgdl3-Cpix+Cgdl3<:s+Cgsl 1 'Cpix+Cgsl 1 ,Cs+Cs.Cpix (33b)
以下部分将描述以下情况上述用于引入电势的方法应用于根据实施 例2的从写入操作到发光操作的相应步骤以及用于驱动实施例2中的显示 装置1的方法。用于驱动实施例2的显示装置1的方法与图11的例子中所 示方法相同并且包括选择步骤、未选中状态切换步骤、未选中状态保持步骤、电源电压切换步骤和发光步骤。
具休而言，在实施例2中，选择步骤是用以将选中电平的选择信号Ssd 发送到显示像素PIX以选择显示像素PIX，从而向显示像素PIX自有的电 容器Cs写入根据显示数据的电压的步骤。未选中状态切换步骤是用以使在 选择步骤中选择的各显示像素PIX处于未选中状态的步骤。未选中状态保 持步骤是在通过切换步骤而使之处于未选中状态的显示像素PIX的电容器 Cs中保持电容器Cs的步骤。电源电压切换步骤是将向连接到在未选中状态 下已经保持充电电压的电容器的驱动晶体管Trl3施加的电源电压Vcc从写 入操作电平(低电势)切换成发光操作电平(高电势)的步骤。发光步骤 是使发光单元以取决于显示数据的亮度发光的步骤。
首先，以下部分将描述在选择步骤转变到未选中状态切换步骤时各点 处的电压变化。在转变之前，如图30A中所示，晶体管Trll和晶体管Tr12 通过施加高电势的选择信号而导通，并且写入电流Iwrt在晶体管Tr13的漏 极与源极之间流动。触点Nil具有电势Vccw (地电势)而触点N12具有 电势-Vd。
当在该状态下向晶体管Trl 1和向晶体管Trl2施加未选中电平的选择信
号Ssd时，晶体管Trll和晶体管Trl2如图30B中所示从导通切换成关断。
限定在切换之后的触点Nil具有电势-Vl而在切换之后的触点N12具有电
势-V。当选择信号Ssel从高电平(Vsh)的正电势切换成低电平(-Vsl)的
负电势时，驱动晶体管Tr13的栅极-源极电压Vgs'从Vd改变了-AVgs。然
后，在切换之后的电压Vgs，(写入电压(即在触点Nll的电势Vnll与触
点N12的电势Vnl2之间的电势差))用以下公式(34)表示。 Vgs'-Vnl l-Vnl2=-VH-V)=V-Vl
=Vd-(Cgsa 1 'Cpix/D)-Vshl-Vd-AVgs (34)
该电压转变AVgs用Cgsll，，Cpix-Vshl/D表示。在未选中切换步骤在触 点Nll与N12之间的电容分量Cs'是在除晶体管Tr13的栅极-源极电容之外 的部分形成的寄生电容分量。在公式(32a)、 (32b)、 (33a)和(33b)中， "Cs"是电容分量Cs'、除晶体管Trl3的沟道内电容之外的栅极-源极寄生电 容Cgso13与晶体管Trl3在饱和区中的沟道内栅极-源极电容之和。该沟道 内栅极-源极电容是晶体管Tr13的沟道容量Cchl的2/3。因此，公式(32a)、G2b)、 (33a)和(33b)中所示的Cs可以如下计算。 Cs=Cs'+Cgsol 3+(2/3)Cch3
在饱和区中，沟道内栅极-漏极电容可以假设为0。因此，仅Cgdl3是
除晶体管Trl3的沟道内电容之外的栅极-漏极电容Csgo13。在公式(34)
中，Cgsir是除晶体管Trlll的沟道内电容之外的栅极-源极电容Csgoll与
晶体管Trll在Vds=0时的沟道内栅极-源极电容之和。该沟道内栅极-源极
电容是晶体管Trll的沟道电容Cchll的1/2与选择信号Ssel的电压比
(Vsh/Vshl)的合成值。
Cgsll*=cgsoii+Cchl l-Vsh/2Vshl
接着，将描述在用于保持显示像素PIX的未选中状态的步骤(未选中 状态保持步骤)中的电压变化。如图31A中所示，当选择步骤(写入操作) 转变成未选中状态时，晶体管Trl3基于在栅极与源极之间保持的电压Vgs' (电容分量Cs，)而维持导通状态。然后，触点N12具有比电源电压Vcc (Vccw)的电势更低的电势，以及漏极-源极电流Ids在晶体管Tr13中流动。 如图31B中所示，在晶体管Trl3中流动的电流Ids使触点N12处的电势增 加至0。
漏极电压和源极电压改变，直至在晶体管Tr13的漏极电压(触点N14
的电势)与源极电压(触点N12的电势)之间无差别。该改变所需的时间
是数十毫秒。源极电势的改变使晶体管Tr13的栅极电势V1'从公式G2a)、
(32b)、 (33a)和(33b)变成以下公式(35)中所示的关系。 Vl^Cs/(Cgsl 1+Cgdl3'+Cs")}-V
國KCgsl l+Cgdl3+Cs)/(Cgsl I+Cgdl3'+Cs")卜Vl (35)
注意，公式(35)中所示的CS"表示如公式(36a)中所示通过将上述
Cs'禾口 Cgso13与晶体管Trl3在Vds=0时的沟道内栅极-源极电容Cshl3的
1/2相加而获得的电容。在公式(35)中，Cgdl3'是上述Cgdl3与晶体管
Trl3在Vds=0时的沟道内栅极-源极电容Cchl3的1/2之和。具体而言，
Cgdl3'用以下公式(36b)表示。
Cs'"=Cs'+Cgso 13+Cchl 3/2=Cs-Cch 13/6 (36a)
Cgdl3'-Cgdl3+Cch13/2 (36b) 在公式(35)中，-￥1和丫1'不是图28中所示的-V1和V1'，而分别是图31A中的触点Nll的电势(-V1)和图31B中的触点Nll的电势(Vr)。 在未选中状态保持步骤中，在图31B中所示的触点Nil与N14之间的电容 分量Cgdl3'是除晶体管Tr13的沟道内电容之外的栅极-漏极电容Csgol3与 晶体管Trl3的沟道电容Cch13的1/2之和。具体而言，电容分量Cgdl3，可 以表示如下。
Cgdl 3'-Cgdol3+Cchl 3/2=Cgdl 3+Cchl3/2
接着，以下部分将描述当未选中状态保持步骤转变成电源电压切换步
骤和电源电压切换步骤转变成发光步骤时各点处的电压变化。如图32A中
所示，晶体管Trl3的漏极-源极电势差在未选中状态保持步骤中是O，以防
止漏极-源极电流Ids流动。如图32B中所示，当未选中状态步骤转变成电
源电压切换步骤时，电源电压Vcc从低电势(Vccw)切换成高电势(Vcce)。
当电源电压切换步骤转变成发光步骤时，发光驱动电流Iem如图32C中所
示经由晶体管Trl3在有机EL元件OLED中流动。
首先，将描述未选中状态保持步骤转变成电源电压切换步骤的情况。
在转变期间，图32A中所示的晶体管Trl3的漏极-源极电压更接近电势0。
随后，在电源电压切换步骤中的电源电压Vcc从低电势(Vccw)切换成高
电势(Vcce)。因此，晶体管Trl3的栅极(触点Nll)的电势Vnll和源极
(触点N12)的电势Vnl2增加。电势Vnll用公式(37a)表示而电势Vnl2
用公式(37b)表示。注意，Vl"和V"分别是图32B中示出的触点Nll的
电势Vnll和触点N12的电势Vnl2。
Vnll-VrMl+Cchl3'(3Cs+2Cpix)/6DlV'+(Cgdl3《pix+Cgdl3-Cs) Vcce/D
Vnl2=V"=Cgdl3'Cs'Vcce/D+Cchl3-(Cgsll+Cgdl3+3Cs)/ (37b)
另外，发光步骤切换电源电压。因此，在晶体管Trl3的栅极(触点Nll) 中造成的电势(在图32C的例子中触点N11的电势Vnll) Vlc用以下公式 (38)表示。
Vnl l=Vlc=Vl"+Cs>(Vpix-V"y(Cgdl3+Cgsl 1 +Cs) (38)
上述公式(34)、 (35)、 (37a)、 (37b)和(38)中所示的相应电压都 改写成未选中状态切换步骤中的电压符号。因此，驱动晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs可以用以下公式(39)表示。
Vgs=Vnl l-Vnl2=Vlc-Voel=(Vd-AVgs)+{( Cgsl l+Cgdl 3y(Cs+Cgsl 1+Cgdl3)}
x{Cgdl3Vccc/(Cgs"+Cgd3)-Voel-V} (39)
在公式(39)中，"^，与建立^"(1+([8511''0^)^111的公式(32b)中所 示的"V"相同，而"Vd"是在如公式(32b)中所示建立^(1+^!!11''<:5)^111/0)的
写入操作期间在晶体管Tr13的栅极与源极之间造成的电压。公式(39)中 的电压转变AVgs是当图30A切换成图30B时在触点Nil与触点N12之间 的电势差，并且如公式(34)中所示用Cgsir'Cpix'Vshl/D表示。
接着，以下部分将基于上述公式(39)来描述阈值电压Vth对用于发
光驱动的晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs的影响。在公式(39)中代入
AVgs、 V和D的值以获得以下公式(40)。
Vgs=Csy(Cs+Cgs1+Cgdl3)}-Vd +{(Cgsl l+Cgdl3>/(Cs+CgsI 1+Cgdl3)}x
(Cgdl3'Vcce/(Cgsl l+Cgdl3)-VoeI-CgslI'-Vshl/(Cgsll+Cgdl3>} (40)
在公式(40)中，通过电容分量Cs来归一化各电容分量Cgsll、 Cgsll' 和Cgdl3以提供公式(41)。
Vgs=〖Vd- (cgs+cgd) 'Voe! 1 /(I +cgs+cgd)+{cgd -Vcce~cgs' 'V shl}/(1 +cgs+cgd)
在公式(41)中，cgs、 cgs，和cgd与公式(27)中所示cgs、 cgs，和cgd 相同。在公式(41)中，右侧的第一项仅依赖于基于显示数据的指定灰度 级和晶体管Tr13的阈值电压Vth。在公式(41)中，右侧的第二项是与晶 体管Trl3的栅极-源极电压Vgs相加的常数。
因此，为了通过指定电压来补偿阈值电压Vth，在写入操作期间的源极 电势(触点N12的电势)-Vd可以被设置为使得在发光期间的值(Vgs-Vth) (确定发光期间的驱动电流Iod的值)并不依赖于阈值电压Vth。例如，当 在发光期间维持栅极-源极电压Vgs=0-(-Vd)时，可以通过建立关系 VgFV^VdO+Vth来防止(Vgs-vth)依赖于Vth。然后，在发光期间的驱动电 流Ioel仅用VdO表示而不依赖于Vth。当在发光期间的栅极-源极电压从在 写入操作期间的Vgs变化时，可以使用关系Vd-Vd(HeVth。
在公式(41)中，确定有机EL元件OLED与在右侧的第一项中的发光电压Vod的依赖关系以便建立以下公式(42a)至(42c)的关系。注意，
在公式(42a)至(42c)中的(&)、 g(x)和h(x)分别是括号中变量"x"的函
数。具体而言，晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs被确定为如公式(42a)
中所示的发光电压Vod的函数。发光驱动电流Iem被确定为如公式(42b)
中所示的该电压Vgs与阈值电压Vth之差(Vgs-Vth)的函数。发光电压
Vod也被确定为如公式(42c)中所示的发光驱动电流的函数。 Vgs=f(Voel) (42a)
Iem-g(Vgs-Vth) (42b)
Voel:h(l咖〉 (42c)
在写入操作期间，用于向驱动晶体管TH3的源极(触点N12)赋予基 于显示数据的电压(灰度级电压)的数据电压是VdO。该数据电压VdO是 如上所述不依赖于阈值电压Vth的项。在时间Tx的晶体管Trl3的阈值电 压是Vth(Tx)，而在时间Tx之后的时间Ty的阈值电压是Vth(Ty)。在发光 操作期间，在时间Tx，在有机EL元件OLED的阳极与阴极之间施加电压 Voek，而在时间Ty，在阳极与阴极之间施加电压Voely。
然后，满足条件Vth(Ty^vth(Tx)的电压和在时间Ty和时间Ty向有机EL
元件OLED施加的电压之差用AVod-V。dy-V。ek表示。为了补偿阈值电压的 变化AVth，可以补偿Vth以使AVoel尽可能接近0。因此，在上述公式(41)
中右侧第一项的电压Vd可以如以下公式(43)中所示设置。 Vd=V{KH(l+cgs+cgd). AVth (43)
在公式(43)中，当假设变化AVth是与阈值电压Vtl^OV之差时，可 以表示为AVth=Vth。由于(cgs+cgd)是设计值，所以当常数e被定义为 c^+cgs+cgd时，公式(43)中所示的电压Vd用以下公式(44)表示。基于
该公式(44)，引入上述公式(24)和(25)。
Vd=V<J0+(l + cgs'+cgd)'厶Vtfa -VdO+e-AVth (44)
公式(44)和公式(41)可以用来提供以下公式(45)，该公式示出了
不依赖于晶体管Tr13的阈值电压的电压关系。注意，在公式(45)中的VoelO
是有机EL元件OLED在阈值电压Vth=0V时的发光电压Voel。
Vgs-Vth叫Vd(Hcgs+cgd)'VoelOV( 1+cgs+cgd)+(egd-Vca> cgs'-VsW)/( 1+cgs+cgd)
(45)注意，在作为第0灰度级的黑色显示状态下计算用于防止在晶体管Trl3
的栅极与源极之间施加等于或者高于阈值电压Vth的电压的条件(即用于
防止发光驱动电流Iem在有机EL元件OLED中流动的条件)。这些条件当
在时间0的数据电压是VdO(0)时用公式(46)表示。因此，在图25中所示
的数据驱动器14中，可以确定经由转换开关SW4向反转计算器148的输
出端施加的黑色灰度级电压Vzero。
-VdO(0)=Vzero=cgd-Vcce- cgs'-Vshl (46)
接着，在实施例2中，将描述用于设置补偿灰度级电压Vpix (=-Vin)
以便补偿寄生电容所导致的驱动晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs的条件。
通过执行图11中所示的相应步骤的处理，驱动晶体管Tr13的栅极-源极电
压Vgs由于其它寄生电容而产生变化。为了补偿该电压Vgs的变化量，在
写入时段Twrt (施加补偿灰度级电压Vpix的时段)中的补偿灰度级电压
Vpix可以如以下公式(47)中所示设置。注意，在公式(47)中的Vdsl2
是晶体管Trl2的漏极-源极电压。
Vpix=KVd+Vdsl2)=-Vorg-BVth (47)
在图34中所示的写入操作期间，在晶体管Trl3的漏极与源极之间流 动的写入电流Iwrt可以用以下公式(48)表示。注意，在公式(48)中的 ^FET代表晶体管迁移率，Ci代表每单位面积的晶体管栅极电容，W13代 表晶体管Trl3的沟道宽度，而L13代表晶体管Trl3的沟道长度。Vdsel3 是晶体管Trl3在写入操作期间的有效漏极-源极电压，而Vthl3是晶体管 Trl3的阈值电压。项"p"表示适合于薄膜晶体管特性的特有参数(拟合参 数)。
Iwrt=MFET'Ci<Vd-Vthl3)-Vdsel3'(W13/Ll3)=p.fiFET<;i'(Vd-Vthl3)2<VV13/L3) (48)
在写入操作期间，在晶体管Trl2的漏极与源极之间流动的写入电流
Iwrt可以用以下公式(49)表示。在公式(49)中，Vthl2是晶体管Trl2
的阈值电压，而Vdsl2是晶体管Trl3的漏极-源极电压。W12是晶体管Trl2
的沟道宽度，而L12是晶体管Trl2的沟道长度。
Iwt=MFET.Ci'(Vsh+Vd+Vdsl2-Vth2)-(W12/L12)'Vdsc2 (49)
晶体管Trl2的漏极-源极电压Vdsel2可以用基于公式(48)和(49)的以下公式(50a)表示。在公式(50a)中，Vsatl2是晶体管Trl2在写入
操作期间的有效漏极-源极电压，并且用以下公式(50b)表示。注意，"q"
是适合于薄膜晶体管特性的特有参数(拟合参数)。
Vdsel2=VdsI2/{ l+(Vdsl2/V幼tl2)q, (50a)
Vsatl2=p.(Vsh+Vd+Vdsl2-Vthl2) (50b>
一般而言，在n沟道非晶硅晶体管中，晶体管处于导通状态的时间(栅 极-源极电压是正电压的时间)越长，阈值电压向更高电压的转变就越大。 驱动晶体管Trl3在发光时段Tem期间导通。该发光时段Tem占用周期时 段Tcyc的大部分。因此，晶体管Trl3的阈值电压随时间流逝而转变成正电 压，因此晶体管Trl3具有更高电阻。
另一方面，选择晶体管Trl2仅在选择时段Tsel期间导通。该选择时段 Tsel占用周期时段Tcyc的小部分。因此当与驱动晶体管Trl3相比较时，选 择晶体管Trl2具有更小时移。因此当引入补偿灰度级电压Vpix时，就晶 体管Trl3的阈值电压Vthl3的变化而言，可以忽略晶体管Trl2的阈值电压 Vthl2的变化。
如上述公式(48)和(49)中所示，基于薄膜晶体管(TFT)特性曲线 拟合参数(例如p、 q)、晶体管尺寸所确定的参数、工艺参数(例如晶体管 栅极厚度、非晶硅迁移率)和选择信号所拥有的设置值(例如电压Vsh)来 确定写入电流Iwrt。因此，对当公式(48)中所示的Iwrt等于公式(49) 中所示的Iwrt时的方程进行数值分析，以计算晶体管Trl2的漏极-源极电 压Vdsl2。该电压Vdsl2与补偿灰度级电压Vpix之间具有如公式(47)中 所示的关系(^^^Vd—V11512)。因此，可以确定Vds12以计算补偿灰度级电压 Vpix。
当反转计算器148在写入时段Twrt期间输出该补偿灰度级电压Vpix 时，-Vd被写入晶体管Trl3的源极(触点N12)。因此，在写入时段Twrt 中的晶体管Trl3具有栅极-源极电压Vgs，以确定漏极-源极电压 Vds=0-(-Vd)=VdO+cAVth。通过如上所述使写入电流流动，例如由于寄生电容的 影响所致的阈值电压Vth的转变被补偿的驱动电流Ioled可以在写入时段 Twrt期间在有机EL元件OLED中流动。
接着，以下部分将描述根据实施例2的显示装置1以及显示装置1的驱动方法参照具体测试结果而言的效果。如公式(24)中所示的基于数据 电压VdO和阈值电压Vth与固定数(倍数Y)的乘积来设置在写入操作期 间驱动晶体管Tr13的源极(触点N12)处的电势(-Vd) (-Vd=>VdO-YVth)。基 于在栅极与源极之间保持的电压Vgs来设置该电势。另一方面，如公式(22) 中所示的基于原灰度级电压Vorg和阈值电压Vth与固定数(倍数P)的乘 积来设置数据驱动器14 (反转计算器148)所生成的补偿灰度级电压Vpix (=-Vin) (-Vin二Vorg-BVth)。
以下部分将检査使数据电压Vd0与原灰度级电压Vorg之间的关系不依 赖于常数Y或者P和阈值电压Vth所需要的条件。如图34中所示，在写入 操作期间，原灰度级电压Vorg的输入数据(指定灰度级)越高，用于向驱 动晶体管Trl3的源极赋予取决于显示数据的电压(灰度级电压)的数据电 压VdO与原灰度级电压Vorg之差(Vd0-Vorg)就越大。例如，在第0灰度 级(黑色显示状态)中，数据电压Vd0和原灰度级电压Vorg均为Vzero (=0V)。另一方面，在第255灰度级(最高灰度级)，数据电压VdO与原 灰度级电压Vorg之差(Vd0-Vorg)约为1.3V。这归因于以下事实施加的 灰度级电压Vpix越高，写入电流Iwrt就越高并且晶体管Trl3也具有越高 的源极漏极电压。
注意，图34的例子示出了在写入操作期间为地电势GND (=0V)的电 源电压Vcc (=Vccw)和在发光操作期间为12V的电源电压Vcc (=Vcce)。 在选择信号Ssel的高电平(Vsh)与低电平(-Vsl)之间的电势差(电压范 围)Vshl是27V。用于发光驱动的晶体管Trl3具有lOO(im的沟道宽度W13, 而晶体管Trll和晶体管Trl2具有40pm的沟道宽度Wll和W12。显示像 素PIX具有129jimxl29^im的尺寸，像素具有60%的孔径比，而电容器Cs 具有600fF (=0.6pF)的电容。
以下部分将描述在写入期间输入数据的补偿灰度级电压与阈值电压之 间的关系。如公式(22)中所示，补偿灰度级电压Vpix (=-Vin)依赖于常 数(3和阈值电压Vth。当假设该常数(3固定时，阈值电压Vth越高，如图 35中所示因该阈值电压Vth导致的补偿灰度级电压Vpix就越低。在输入数 据(指定灰度级)的基本上所有灰度级区中都发现这一趋势。
在图35的例子中，当设置常数(3=1.08且按照0V、 1V和3V的顺序改变阈值电压Vth时，补偿灰度级电压Vpix到相应阈值电压Vth的特性线向 低电压方向基本上平移。在第0灰度级(黑色显示状态)，补偿灰度级电压 Vpix都为Vzero OOV),而无论阈值电压Vth的值如何。注意，图35的测 试条件与图34中所示的测试条件相同。
接着，以下部分将描述就发光操作中的输入数据而言有机EL元件 OLED的发光驱动电流Iem与阈值电压Vth之间的关系。注意，输入数据 具有256个灰度级，其中最低灰度级是第0灰度级而最高灰度级是第255 灰度级。从数据驱动器14向相应的显示像素施加公式(22)中所示的补偿 灰度级数据Vpix。结果，在驱动晶体管Trl3的栅极与源极之间施加公式(24) 中所示的写入电压Vgs(4(-Vd)-Vd^V叫。如图36A和图36B中所示，当常 数y基本上固定时，具有基本上固定电流值的发光驱动电流Iem在有机EL 元件OLED中流动，无论阈值电压Vth的值如何。在输入数据的基本上所 有灰度级区(指定灰度级)中发现这一趋势。注意，图36A和图36B的测 试条件与图34中所示的测试条件相同。
图36A的例子示出了当常数y=1.07以及阈值电压Vth=1.0V时的测试 结果。图36B的例子示出了当设置常数y=1.05和阈值电压Vth=3.0V时的 测试结果。当图36A与图36B相比较时，发光驱动电流Iem示出了无论阈 值电压Vth的值如何不同都基本上相同的特性线。
该测试结果还表明了关于理论值的亮度改变(亮度差)在基本上所有 灰度级都被抑制为1.3%或者更少(这一抑制效果在下文中称为"Y效应")。 当例如如图36A中所示建立Y=1.07时并且当相应的指定灰度级(8位)是 63、 127和255时，相应的亮度改变是0.27%、 0.62%和1.29%。当如图36B 中所示建立7=1.05时并且当指定灰度级(8位)是63、 127和255时，相 应的亮度改变是0.27%、 0.61%和1.27%。
接着，以下部分将描述在发光操作中在对输入数据的发光驱动电流与 阈值电压的变化(转变)之间的关系。发现就"Y效应"与阈值电压Vth的变 化量(Vth转变宽度)的依赖关系而言，当假设常数Y恒定时，阈值电压 Vth具有越大的变化宽度，与初始阈值电压Vth的发光驱动电流Iem之间的 电流差就越小。
如图37A和图37B中所示，当y=l.l且Vth从IV变成3V (Vth转变宽度是2V)时以及当相应的指定灰度级(8位)是63、 127和255时，相 应的亮度变化是0.24%、 0.59%和129%。如图37A和37C中所示，当r=l.l 而Vth从lV变成5V(Vth转变宽度是4V)时并且当相应的指定灰度级(8 位)是63、 127和255时，相应的亮度变化是0.04%、 0.12%和0.27%。
通过上述结果发现，阈值电压Vth具有越高的变化量(Vth转变宽度)， 特性线就越接近理论值。具体而言，发现相对于理论值的亮度变化(亮度 差)可以减少(或者抑制至约0.3%或者更少)。
注意，为了示出本实施例效果的优点，具有、效应"的上述测试结果将 与没有"Y效应"的测试结果做比较。通过在晶体管Trl3的栅极与源极之间 驱动这样的电压Vth来获得没有、效应"的测试结果，该电压Vth不依赖于 公式(24) (Vg^-(-Vd)-Vdonvth)中所示关系中的常数Y。如图38A和39B
中所示，在没有"Y效应"的测试结果情况下，在输入数据与发光驱动电流和 阈值电压之间的关系表明以下特性，根据该特性，无论常数Y如何，晶体 管Trl3具有的阈值电压Vth越高，发光驱动电流Iem就越小。注意，图38A 的例子示出了当设置常数丫=1.07并且设置阈值电压Vth=1.0V和3.0V时发 光驱动电流Iem的特性线。图38B的例子示出了当设置常数Y=1.05并且设 置阈值电压Vth=1.0V和3.0V时发光驱动电流Iem的特性线。
在基本上所有灰度级区中发现相对于理论值的亮度改变(亮度差)是 1.0%或者更大而相对于理论值的亮度改变特别是在中间灰度级(在图38A 和39B的例子中为第127灰度级)为2%或者更大。当7=1.07时并且当相 应的指定灰度级(8位)是63、 127和255时，相应的亮度变化是1.93%、 2.87%和4.13%。当y=1.05时并且当相应的指定灰度级(8位)是63、 127 和255时，相应的亮度变化是1.46%、 2.09%禾卩2.89%。
当该亮度变化在中间灰度级达到约2%时，用户将该变化识别为打印图 像。因此，当在电容器Cs中保持不依赖于常数Y的电压Vgs (写入电压； -Vd=-Vd0-Vth)时，显示图片的质量恶化。另一方面，根据实施例2，在电 容器Cs中保持的电压是常数Y被补偿的写入电压OO-(-Vd一VdO"Vth)。 因此，如图36和图37中所示，可以明显地抑制在相应的灰度级相对于理 论值的亮度变化(亮度差)。因此，实施例2的显示装置1可以防止打印图 像从而以优选显示图片质量来显示该图像。接着，以下部分将描述补偿灰度级电压Vpix与晶体管TV13的栅极-源 极电压Vgs之间的关系。晶体管Trl3的源极(触点N12)和数据线之间具 有当晶体管Trl2导通时电阻所导致的电势差。因此，触点N12保持通过将 数据电压Vd0与将晶体管Trl3的阈值电压Vth与y相乘得到的电压相加而 得到的电压。通过保持该电压，可以保持这样的电压作为通过如公式(22) 中所示将原灰度级电压Vorg与作为阈值电压Vth的|3倍的电压相加而得到 的在触点N12处的补偿灰度级电压Vpix。
以下部分将在公式(22)和(24)中所示灰度级电压Vpix与晶体管Trl3 的栅极-源极电压Vgs之间的关系中检查在(3Vth是Vpix (=Vin)偏移时的 Vgs (=Vd)的变化YVth。
如图39中所示，当阈值电压Vth从0V变成3V时，确定补偿灰度级 电压Vpk的常数p被固定于输入数据(指定灰度级)。另一方面，确定晶 体管Trl3的栅极-源极电压Vgs的常数Y改变成具有相对于输入数据(指定 灰度级)基本上固定的斜率。在图39的例子中，可以在中间灰度级(当灰 度级的数目是256时在第128灰度级的附近)针对(3=1.08设置y=1.097，使 得常数Y具有理想值(图39中的链线所示)。由于常数P和常数Y可以被设 置为相对接近的值，所以对于实际使用，可以设置(^Y。
鉴于上述测试结果，用于确定驱动晶体管Trl3的栅极-源极电压Vgs 的Y (=P)理想地是1.05或者更大。发现补偿灰度级电压Vpix可以被设置 为使得在输入数据(指定灰度级)的至少一个灰度级在晶体管Tr13的源极 (触点N12)中保持的电压Vd是公式(24)中所示的电压(-VdO-YVth)。
另外，晶体管Trl3的尺度(沟道宽度W与沟道长度L之比W/L)和 选择信号Ssel的电压(Vsh和-Vsl)理想地被设置为根据阈值电压的变化(Vth 转变)的发光驱动电流Iem的改变在初始状态下最大电流值的约2%内。
补偿灰度级电压Vpix是通过将晶体管Trl2的漏极-源极电压与晶体管 TH3的源极电势(-Vd)相加而得到的值。电源电压Vccw与补偿灰度级电 压Vpix之差(Vccw-Vpix)的绝对值越大，在写入期间在各晶体管Trl2和 Trl3的漏极与源极之间流动的电流的值就越大。这造成在晶体管Tr13的补 偿灰度级电压Vpix与源极电势(-Vd)之间的电势差增加。
然而，当减少晶体管Trl2的漏极-源极电压对电压降的影响时，比阈值电压Vth高p倍的效果直接地出现在"Y效应"中。具体而言，如果可以设置 能够满足公式(24)关系的偏移电压fVth，则可以补偿发光驱动电流Iem 的值在写入操作状态转变成发光操作状态时的变化。在该情况下，必须考 虑晶体管Trl2的漏极-源极电压的影响。
如图34中所示，晶体管Trl2被设计为使得晶体管Trl2的漏极-源极电 压在写入操作中在最大灰度级时约为13V (最大漏极-源极电压)。在该情况 下，如图39中所示，在最低灰度级(第0灰度级)时的常数Y (=1.07)与 在最高灰度级(第255灰度级)时的常数y (=1.11)之间的差值非常小。 因此，该差值可以接近公式(22)中所示的J3。
电源电压Vccw与补偿灰度级电压Vpix之差(Vccw-Vpix)的晶体管 Trl3的栅极源极Vgs的电压Vd0是原灰度级电压Vorg。补偿灰度级电压 Vpix被设置为通过将偏移电压，Vth与原灰度级电压Vorg相加而获得的电 压，以具有负极性。在写入操作期间，该补偿灰度级电压Vpix被设置为满 足公式(22)。在该情况下，可以适当地设置在晶体管Trl2的漏极与源极 之间的最大电压以使常数Y近似于常数P。结果，可以在从最低灰度级到最 高灰度级的范围中准确地显示相应的灰度级。
以下部分将描述像素电流相对于用于测试的有机EL元件OLED (像素 尺寸为129^imxl29Kim而孔径比为60%)的驱动电压的变化的特性。如图 40中所示，该有机EL元件OLED的像素电流在驱动电压是负电压的区域 中具有10x10—、A至10xlO-5pA量级的小电流值。像素电流也示出当驱动电 压约为0V时值最小而在驱动电压是正电压时随驱动电压的增加而急剧地 增加。
以下部分将描述在应用于显示像素PIX的晶体管的沟道内寄生电容与 电压之间的关系。首先，基于就薄膜晶体管TFT的寄生电容而言一般提及 的Meyer电容模型，在栅极-源极电压Vgs高于阈值电压Vth (Vgs>Vth) 的条件(即在源极与漏极之间形成沟道的条件)下示出电容与电压之间的 关系(电容特性曲线)。
薄膜晶体管的沟道内寄生电容Cch被分类为栅极-源极寄生电容Cgs一ch 和栅极-漏极寄生电容Cgd—ch。在相应的寄生电容Cgs—ch和Cgd—ch之间的 电容比相对于栅极-源极电压Vgs与阈值电压Vth之差(Vgs-Vth)具有预定特性。
如图41中所示，当电压比是0 (漏极-源极电压Vds=0V)时，电容比 Cgs—ch/Cch等于电容比Cgd—ch/Cch，而两个电容比均为1/2。当电压比增 加而漏极-源极电压Vds达到饱和区时，电容比Cgs—ch/Cch约为2/3而电容 比Cgd一ch/Cch渐近于0。
如上所述，根据实施例2，显示装置1在显示像素PIX的写入操作时施 加具有公式(50a)中所示的电压值的补偿灰度级电压Vpix。因此，可以在 晶体管Trl3的栅极与源极之间保持电压Vgs。注意，该电压Vgs对应于显 示数据(灰度级值)并且被设置为补偿像素驱动电路DC中电压改变的影响。 因此，可以补偿在发光操作期间向有机EL元件OLED供应的发光驱动电流 Iem的电流值。
具体而言，具有与显示数据对应的电流值的发光驱动电流Iem在有机 EL元件OLED中流动。因此，可以使有机EL元件以取决于显示数据的亮 度发光。这可以抑制相应的显示像素中灰度级的错位以提供具有更优显示 质量的显示装置。注意，实施例2也可以适当地使用与实施例1的显示装 置驱动方法基本上相同的显示装置驱动方法。
在不脱离本发明的广义精神和范围情况下可以对本发明实现各种实施 例和改变。上述实施例旨在于例示本发明而不是限制本发明的范围。本发 明的范围由所附权利要求而不是实施例给出。
在本发明权利要求的等价物含义内和在权利要求内做出的各种修改应 被视为在本发明的范围内。
权利要求
1、一种显示装置(1)，包括发光元件(OLED)，用于以取决于所供应的电流的灰度级发光；像素驱动电路(DC)，用于根据经由数据线(Ld)施加的电压，向所述发光元件供应所述电流；预充电电压源(143)，用于经由所述数据线向所述像素驱动电路施加预定预充电电压；电压读取器(143)，用于在所述预充电电压源施加所述预充电电压之后，在预定瞬态响应时段之后读取所述数据线的电压；以及补偿灰度数据信号生成器(144)，用于基于所读取的数据线的电压来生成具有与所述像素驱动电路特有的元件特性对应的电压值的补偿灰度数据信号，以向所述像素驱动电路施加所述补偿灰度数据信号。
2、 根据权利要求l所述的显示装置，其中所述显示装置包括原灰度级电压生成器(142)，用于生成具有不依 赖于所述像素驱动电路特有的元件特性的电压值的原灰度级电压，以及所述原灰度级电压用于使所述发光单元以与所述灰度级对应的期望亮 度发光。
3、 根据权利要求2所述的显示装置，其中所述补偿灰度数据信号生成器基于所述原灰度级电压、基于所述数据线的电压而生成的第一补偿电压(a'Vref)和基于所述像素驱动电路特有的 元件特性而确定的第二补偿电压(Vofst)来生成所述补偿灰度数据信号。
4、 根据权利要求3所述的显示装置，其中所述补偿灰度数据信号生成器包括计算电路(144)，用于计算所述 原灰度级电压、所述第一补偿电压和所述第二补偿电压，以生成所述补偿 灰度数据信号。
5、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置包括黑色灰度级电压源(142)，用于向所述像素驱动 电路施加用于使所述发光元件执行黑色显示的黑色灰度级电压；以及开关 (SW4)，用于按照预定时序将所述黑色灰度级电压源连接到所述数据线。
6、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置包括连接路径切换开关(SW1， SW2， SW3)，用于按照预定时序将所述数据线分别连接到所述电压读取器、所述补偿灰度数据 信号生成器和所述预充电电压源。
7、 根据权利要求6所述的显示装置，其中所述电压读取器被构造为在向所述像素驱动电路施加所述预充电电压 并且切换所述连接路径切换开关来阻止所述预充电电压源向所述数据线施 加所述预充电电压之后，在所述瞬态响应时段之后读取所述数据线的电压， 并且所述瞬态响应时段比所述数据线的电压收敛至所述像素驱动电路特有 的收敛电压值所需要的时间更短。
8、 根据权利要求7所述的显示装置，其中在所述连接切换开关用来将所述预充电电压源连接到所述数据线时， 所述预充电电压源施加所述预充电电压，并且所述预充电电压所具有的电 压值的绝对值比所述像素驱动电路特有的所述收敛电压值的绝对值更高。
9、 根据权利要求6所述的显示装置，其中所述显示装置还包括控制器(15)，用于在预定时段内执行(i)使 用所述连接路径切换开关将所述预充电电压源连接到所述数据线，以向所 述像素驱动电路施加所述预充电电压；(ii)使用所述连接路径切换开关将所述电压读取器连接到所述数据线，以在所述瞬态响应时段之后读取与所述像素驱动电路特有的所述元件特性对应的所述数据线的电压；以及(iii) 使用所述连接路径切换开关将所述补偿灰度数据信号生成器连接到所述数 据线，以将所述补偿灰度数据信号施加到所述像素驱动电路。
10、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置包括选择 驱动器(12)，用于经由选择线向所述像素驱动电路施加选择信号，以使所 述像素驱动电路处于选中状态；以及显示面板(11)，在所述显示面板中， 多个显示像素以矩阵方式排列，所示多个显示像素中的每个显示像素包括 成对的一个所述发光元件和一个所述像素驱动电路，以及其中所述多个显示像素沿行方向和列方向排列，所述数据线连接到沿 所述列排列的多个所述显示像素的所述像素驱动电路，而所述选择线连接 到沿所述行方向排列的多个所述显示像素的所述像素驱动电路。
11、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述像素驱动电路包括串联连接到所述发光元件的驱动晶体管 (Trl3);以及所述像素驱动电路特有的所述元件特性的变化量是所述驱动晶体管的 阈值电压的变化量。
12、 根据权利要求l所述的显示装置，其中所述像素驱动电路包括串联连接到所述发光元件的驱动晶体管；连接在所述驱动晶体管与所述数据线之间的选择晶体管(Trl2);以及用于使 所述驱动晶体管处于二极管连接状态的二极管连接晶体管(Trll)。
13、 根据权利要求12所述的显示装置，其中所述像素驱动电路被构造为使得所述驱动晶体管的电流路径的第一端与按照预定时序切换电势的电源 电压连接，而所述驱动晶体管的所述电流路径的第二端与所述发光元件的第一端连接，所述选择晶体管的电流路径的第一端与所述驱动晶体管的所述电流路 径的所述第二端连接，而所述选择晶体管的所述电流路径的第二端与所述 数据线连接，所述二极管连接晶体管的电流路径的第一端与所述电源电压连接，而所述二极管连接晶体管的所述电流路径的第二端与所述驱动晶体管的控制 端子连接，所述选择晶体管和所述二极管连接晶体管的控制端子连接到所述选择 线，以及所述发光元件的第二端连接到固定参考电压。
14、 根据权利要求ll所述的显示装置，其中基于第一电压分量和第二电压分量之和来确定在所述驱动晶体管的控 制端子与所述驱动晶体管的电流路径的一个端子之间的电压，所述第一电 压分量不依赖于用于使所述发光元件以与所述灰度级对应的期望亮度发光 的所述像素驱动电路特有的元件特性，而所述第二电压分量是所述驱动晶体管的所述阈值电压的至少1.05倍。
15、 根据权利要求ll所述的显示装置，其中基于第一电压分量和第二电压分量之和来确定按照用于指定补偿灰度 级的所述补偿灰度数据信号在所述驱动晶体管的控制端子与所述驱动晶体 管的电流路径的一个端子之间保持的电压，所述第一电压分量不依赖于用 于使所述发光元件以与所述灰度级对应的期望亮度发光的所述像素驱动电 路特有的元件特性，而所述第二电压分量比所述驱动晶体管的所述阈值电 压高预定倍数。
16、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置包括选择 驱动器，用于经由选择线向所述像素驱动电路施加选择信号，以使所述像 素驱动电路处于选中状态；以及显示面板，在所述显示面板中，多个显示 像素以矩阵方式排列，所述多个显示像素中的每个包括成对的一个所述发 光元件和一个所述像素驱动电路，其中所述多个显示像素沿行方向和列方向排列，所述数据线连接到沿 所述列排列的多个所述显示像素的所述像素驱动电路，而所述选择线连接 到沿所述行方向排列的多个所述显示像素的所述像素驱动电路，其中所述像素驱动电路包括串联连接到所述发光元件的驱动晶体管、连接在所述驱动晶体管与所述数据线之间的选择晶体管和用于使所述驱动 晶体管处于二极管连接状态的二极管连接晶体管，而所述像素驱动电路特 有的所述元件特性的变化量是所述驱动晶体管的阈值电压的变化量，以及其中按照所述补偿灰度数据信号并且基于在所述驱动晶体管的控制端 子与所述驱动晶体管的电流路径的一个端子之间的电压、经由所述驱动晶 体管的所述电流路径在所述发光元件中流动的驱动电流与所述选择晶体管 的元件尺寸和所述选择信号的电压相关联，从而使得用于使所述发光元件 发光的所有灰度级可以造成由于所述驱动晶体管的所述阈值电压的变化而 导致的电流值的变化量，该变化量为在所述驱动晶体管的所述阈值电压没有变化的条件下的初始状态中的最大电流值的2%内。
17、 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述补偿灰度数据信号生成器基于所述数据线的读取电压和在所述像 素驱动电路中保持的电压来生成具有与所述像素驱动电路特有的元件特性 对应的电压值的所述补偿灰度数据信号，以向所述像素驱动电路施加所述 补偿灰度数据信号。
18、 一种显示装置(1)，包括发光元件(OLED)，用于以取决与所供应的电流的灰度级发光； 像素驱动电路(DC)，用于根据经由数据线(Ld)施加的电压向所述发光元件供应所述电流；预充电电压源(146)，用于经由所述数据线向所述像素驱动电路施加预定预充电电压；电压读取器(146)，用于在所述预充电电压源施加所述预充电电压之 后，在预定瞬态响应时段之后读取所述数据线的电压；以及补偿灰度数据信号生成器(148)，用于基于所述数据线的读取电压和 在所述像素驱动电路中保持的电压来生成具有与所述像素驱动电路特有的 电压特性对应的电压值的补偿灰度数据信号，以向所述像素驱动电路施加 所述补偿灰度数据信号。
19、 根据权利要求18所述的显示装置，其中所述显示装置包括原灰度级电压生成器(142)，用于生成具有不依 赖于所述像素驱动电路特有的电压特性的电压值的原灰度级电压，以及所述原灰度级电压用于使所述发光元件以与所述灰度级对应的期望亮度发光。
20、 根据权利要求19所述的显示装置，其中所述补偿灰度数据信号生成器基于所述原灰度级电压以及在所述数据 线的电压和所述像素驱动电路特有的所述电压特性的基础上生成的补偿电 压，来生成所述补偿灰度数据信号。
21、 根据权利要求20所述的显示装置，其中所述补偿灰度数据信号生成器包括计算电路(148)，用于计算所述原灰度级电压和所述补偿电压，以生成所述补偿灰度数据信号。
22、 根据权利要求18所述的显示装置，其中所述像素驱动电路包括串联连接到所述发光元件的驱动晶体管(Trl3);以及所述像素驱动电路特有的所述电压特性是基于在所述驱动晶体管的控 制端子与所述驱动晶体管的电流路径的一个端子之间的电压的变化的。
23、 一种用于驱动显示装置(1)的方法，包括经由数据线向像素驱动电路施加预定预充电电压； 在施加所述预充电电压之后，在预定瞬态响应时段之后读取所述数据 线的电压，所述预定瞬态响应时段比所述数据线的电压收敛至所述像素驱动电路特有的收敛电压值的时间更短；基于(i)所述读取的数据线的电压或者(ii)所述读取的数据线的电压 和在所述像素驱动电路中保持的电压，生成具有与所述像素驱动电路特有的元件特性对应的电压值的补偿灰度数据信号；向所述像素驱动电路施加所述生成的补偿灰度数据信号；以及从所述像素驱动电路向发光元件供应取决于经由所述数据线施加的电 压的电流。
24、 一种显示驱动装置(14)，包括预充电电压源(143)，用于经由数据线向连接到发光元件的像素驱动 电路施加预定预充电电压；电压读取器(143)，用于在所述预充电电压源施加所述预充电电压之 后，在预定瞬态响应时段之后读取所述数据线的电压；以及补偿灰度数据信号生成器(144)，用于基于(i)所述读取的数据线的 电压或者(ii)所述读取的数据线的电压和在所述像素驱动电路中保持的电 压，生成具有与所述像素驱动电路特有的元件特性对应的电压值的补偿灰 度数据信号，以向所述像素驱动电路施加所述补偿灰度数据信号。
25、 一种用于驱动显示驱动装置(14)的方法，包括 经由数据线向像素驱动电路施加预定预充电电压；在施加所述预充电电压之后，在预定瞬态响应时段之后读取所述数据 线的电压；基于(i)所述读取的数据线的电压或者(ii)所述读取的数据线的电压 和在所述像素驱动电路中保持的电压，生成具有与所述像素驱动电路特有 的元件特性对应的电压值的补偿灰度数据信号；以及向所述像素驱动电路施加所述生成的补偿灰度数据信号。
全文摘要
使发光元件(OLED)以优选亮度和取决于显示数据的灰度级发光。在预充电时段期间，数据驱动器(14)经由数据线(Ld)向电容器(Cs)施加预充电电压(Vpre)。在施加预充电电压之后，电压转换器(143)在瞬态响应时段(Ttrs)之后读取数据线Ld的参考电压Vref，以生成补偿电压(a-Vref)。电压计算器(144)基于补偿电压(a-Vref)来补偿具有根据显示数据的值的原灰度级电压Vorg，所述原灰度级电压由灰度级电压生成器(142)生成。结果，电压计算器(144)生成与用于驱动发光的晶体管Tr13的元件特性的变化量对应的补偿灰度级电压Vpix，向数据线Ld施加补偿灰度级电压Vpix以设置像素(PIX)的亮度。
文档编号G09G3/32GK101421772SQ20078001306
公开日2009年4月29日 申请日期2007年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者小仓润 申请人:卡西欧计算机株式会社