显示装置及其驱动方法、以及电子设备的制作方法

专利名称：显示装置及其驱动方法、以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用发光元件作为像素的有源矩阵型显示装置及其驱动方法。本发明还涉及配有这种类型显示装置的电子设备。
背景技术：
采用有机电致发光(EL )器件作为光学发光元件的发射型平板显示装置近年来取得了较大的发展。有机EL器件是利用这样的现象的器件，即当电场施加到有机薄膜时，出现发光。由于有机EL器件由IOV或更低的施加电压驱动，所以该器件消耗很少能量。由于有机EL器件是自发光的发光器件，不需要照明部件，该器件很容易做的重量轻而且薄。进一步的，有机EL器件的反应时间非常快，大概几个jus,因而在显示运动图像时不会发生残留影象。
采用有机EL器件作为像素的平板发射型显示装置中，在每个像素中集成有薄膜晶体管的有源矩阵型显示装置有较大的发展。例如，在下面的专利文献1到5中，描述了有源矩阵型平板发射显示装置。
日本专利申请7>开号2003-255856 (专利文献1 )
日本专利申请公开号2003-271095 (专利文献2 )
日本专利申请公开号2004-133240 (专利文献3 )
日本专利申请7>开号2004-029791 (专利文献4 )
曰本专利申请/>开号2004-093682 (专利文献5 )

发明内容
然而，由于工艺差异，现有技术的有源矩阵型平板发射显示装置在用于驱动发光元件的晶体管的阚值电压和迁移率方面有差异。有机EL器件的特性经受长期变化(secular change )。驱动晶体管特性的差异和有机EL器件特性的变化影响发光亮度。为了控制在显示装置整个屏幕上均匀的发光亮度，晶体管和有机EL器件的特性的变化需要在每个像素电路中进行校正。已经提出具有校正功能的显示装置。然而，提出的具有校正功能的像素电路需要提供用于校正的电平、开关晶体管和开关脉冲的布线，从而导致像素电路复杂化。由于像素电路中有很多组成元件，这些元件妨碍高精度显示。
相应的，本发明解决上面与技术相关的问题。本发明的一个主要优点是提供一种显示装置和驱动方法，能够通过简化像素电路实现装置的高精度。特定地，提供改进的显示装置及其驱动方法，其稳定了阈值电压的校正功能而不受到像素电路的布线电容和电阻的不利的影响。根据本发明的实施例，提供一种显示装置包括像素阵列单元和驱动像素阵列单元的驱动单元，其中像素阵列单元包括行扫描线、列信号线、在扫描线和信号线之间设置成矩阵形状的像素以及相应于像素行设置的电源线。驱动单元包括向每条扫描线提供顺序控制信号以便以行为单位执行像素的行顺序扫描的主扫描器、与行顺序扫描同步地向每条电源线提供在第一电平和第二电平之间切换的电源电压的电源扫描器、和与行顺序扫描同步地向每条列信号线提供作为视频信号的信号电平和参考电平的信号选择器。每个像素包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和保持电容器，其中采样晶体管具有连接到扫描线的栅电极、连接到信号线的源极和漏极中的 一个以及连接到驱动晶体管的栅极的所述源极和漏极中的另一个；驱动晶体管具有连接到发光元件的源极和漏极中的一个以及连接到电源线的所述源极和漏极中的另一个；保持电容器跨接驱动晶体管的源极和栅极。采样晶体管响应于扫描线提供的控制信号导通，并且釆样从信号线提供的信号电平以在保持电容器内保持采样的信号电平，驱动晶体管根据保持的信号电平，从电源线接收处于第 一电平的电流供应并使得驱动电流流向发光元件。电源扫描器在采样晶体管采样信号电平之前，在第一定时将电源线从第一电平变为第二电平。主扫描器在第一定时之后的第二定时使得采样晶体管导通，以将来自信号线的参考电平施加到驱动晶体管的栅极，并将驱动晶体管的源极设为第二电平。电源扫描器在第二定时之后的第三定时，将电源线从第二电平变为第一电平，以在保持电容器内保持相应于驱动晶体管的阈值电压的电压。优选地，当电源线从第一电平下降至第二电平时，电源扫描器调整第一 定时以使得能够调整发光元件的发光周期。信号选择器可以在采样晶体管导 通后的第四定时将信号线从参考电压改变，而主扫描器可以在第四定时之后 的第五定时去掉对于扫描线的控制信号的供给，以使得釆样晶体管不导通， 且第四定时和第五定时之间的时间段可以适当地设定。因此，当信号电平保 持在保持电容器内时，驱动晶体管迁移率的校正可加到信号电平上。进一步 地，当信号电平保持在保持电容器内时，主扫描器可以在第五定时去掉对扫 描线的控制信号的供给以使得采样晶体管进入非导通状态从而断开驱动晶 体管的栅极和信号线的电连接，从而使得驱动晶体管的栅极电平跟随源极电 平的变化并保持栅极-源极电压恒定。
根据本发明的实施例，在采用例如有机EL器件的发光元件作为像素的 有源矩阵型显示装置，每个像素具有驱动晶体管的阈值校正功能。优选地， 每个像素同样具有有机EL器件的迁移率校正功能、现实存在变化的校正功 能(自举操作)和其他功能。具有这种类型的校正功能的现有技术像素电路 有较大布线区域，因为有多个组成元件，从而像素电路不适合高精度显示。 根据本发明的实施例，采用切换脉沖作为施加给每个像素的电源电压，从而 减少组成元件的数目。通过采用切换脉冲作为电源电压，用于阈值电压校正 的开关晶体管和用于扫描开关晶体管栅极的扫描线可不必须。相应地，能够 相当多地减少像素电路组成元件和布线，且可以减少像素区域以实现高精度 显示。
为了校正驱动晶体管的阈值电压，提前重置驱动晶体管的栅极和源极电 平。根据本发明的实施例，当重置驱动晶体管的栅极和源极电平时，通过调 整定时，可以可靠地执行阈值电压校正操作。更特定地的，当驱动晶体管的 栅极电平重置为参考电平且源极电平设定为第二电平(电源电平的低电平) 时，电源线预先下降至第二电平。这种情况下，能够可靠地执行阈值电压校 正操作，而不受到布线电容和电阻的影响。正如已描述的，本发明实施例的
显示装置不受到像素电路的布线电容影响地运行，从而此实施例可以应用到 高精度和大屏幕显示装置。
根据本发明的实施例，提供一种显示装置，包括像素阵列单元，包括 行扫描线、列信号线、以矩阵形状设置的像素、和电源线；和驱动像素阵列 的驱动单元，该驱动单元包括向每条扫描线提供顺序控制信号的主扫描器、向每条电源线提供在第一电平和第二电平之间切换的电源电压的电源扫描 器、和向每条列信号线提供作为视频信号的信号电平和参考电平的信号选择 器，其中每个像素包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和保持电容器， 其中采样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号变为导通，并且采样从信号 线提供的信号电平以在保持电容器内保持采样的信号电平，驱动晶体管根据 保持的信号电平，从电源线接收处于第 一 电平的电流供应并使得驱动电流流 向发光元件，电源扫描器在釆样晶体管采样信号电平之前，在第一定时将电 源线从第 一电平变为第二电平，主扫描器在第 一定时之后的第二定时使得采
样晶体管导通，以将来自信号线的参考电平施加到驱动晶体管的4册极且将驱 动晶体管的源极设为第二电平，电源扫描器在第二定时之后的第三定时将电 源线从第二电平变为第一电平。
根据本发明的实施例，提供一种显示装置的驱动方法，该显示装置包括 像素阵列单元和驱动像素阵列单元的驱动单元，像素阵列单元包括行扫描 线、列信号线、以矩阵形状设置的像素和电源线，驱动单元包括向每条扫描 线提供顺序控制信号的主扫描器、向每条电源线提供在第一电平和第二电平 之间切换的电源电压的电源扫描器、和向每条列信号线提供作为视频信号的 信号电平和参考电平的信号选择器；其中每个像素包括发光元件、采样晶 体管、驱动晶体管和保持电容器；该方法包括步骤由采样晶体管响应于扫 描线提供的控制信号而处于导通状态，采样从信号线提供的信号电平以保持 在保持电容器中；根据保持的信号电平，由驱动晶体管从电源线接收处于第 一电平的电流提供，且使驱动电流流向发光元件；由电源扫描器在釆样晶体 管采样信号电平之前，在第一定时将电源从第一电平变到第二电平；在第一 定时之后的第二定时，由主扫描器使采样晶体管导通，以将来自信号线的参 考电平施加到驱动晶体管的棚4及，并将驱动晶体管的源极设为第二电平；和 由电源扫描器在第二定时之后的第三定时，将电源线从第二电平变到第一电 平。


图1是显示一般像素结构的电路图。
图2是说明图1所示像素电路操作的时序图。
图3A显示根据本发明实施例的显示装置的整个结构的方块图。图3B是根据本发明实施例的显示装置的电路图。
图4A是说明图3B所示的实施例的操作的时序图。
图4B是说明该实施例的操作的电路图。
图4C是说明该实施例的操作的电路图。
图4D是说明该实施例的4喿作的电路图。
图4E是说明该实施例的操作的电路图。
图4F是说明该实施例的操作的电路图。
图4G是说明该实施例的才喿作的电i 各图。
图5A是说明显示装置驱动方法的参考示例的时序图。
图5B是说明该参考示例的操作的电路图。
图5C是说明该参考示例的操作的电路图。
图5D是说明该参考示例的操作的电路图。
图6是显示显示装置布线电容和电阻的示意电路图。
图7是说明显示装置驱动方法的其他参考实施例的时序图。
图8是显示驱动晶体管的电流-电压特性的曲线图。
图9A是显示驱动晶体管的电流-电压特性的曲线图。
图9B是说明本发明实施例的显示装置的操作的电路图。
图9C显示说明该显示装置的操作的波形。
图9D是说明显示装置的操作的电流-电压特性曲线图。
图IOA是显示发光元件的电流-电压特性的曲线图。
图IOB显示说明驱动晶体管的自举操作的波形。
图IOC是说明本发明实施例的显示装置的操作的电路图。
图ll是根据本发明另一实施例的显示装置的电路图。
图12是显示本发明实施例的显示装置的结构的截面图。
图13是显示本发明实施例的显示装置的模块结构的平面图。
图14是配备本发明实施例的显示装置的电视机的透视图。
图15是配备本发明实施例的显示装置的数字照相机的透视图。
图16是配备本发明实施例的显示装置的笔记本型个人计算机的透视图。
图17是配备本发明实施例的显示装置的便携终端设备的示意图。
图18是配备本发明实施例的显示装置的摄像机的透视图。
具体实施例方式
现在结合附图详细描述本发明实施例。首先，为了容易理解本发明实施 例和阐明背景技术，将根据图1简要描述显示装置的一般结构。图l是显示 一般显示装置的一个像素的示意电路图。如图l所示，该像素电路具有采样
晶体管1A，设置在正交设置的扫描线1E和信号线1F之间。采样晶体管1A 是n型。晶体管1A的栅极连接到扫描线1E且晶体管1A的漏极连接到信号 线1F。保持电容器1C的一个电极和驱动晶体管1B的栅极连接到采样晶体 管1A的源极。驱动晶体管1B是n型。驱动晶体管1B的漏极连接到电源线 1G且驱动晶体管1B的源极连接到发光元件1D的阳极。保持电容器1C的 另一电极和发光元件1D的阴极连接到地线1H。
图2是说明图1所示〗象素电路的净喿作的时序图。该时序图说明对信号线 (1F)提供的视频信号的电平(视频信号线电平)进行采样和使得由有机 EL器件等制成的发光元件1D进入发射态的操作。通过转变扫描线(1E) 的电平(扫描线电平)到高电平，采样晶体管(1A)变为导通状态以在保持电 容器(1C)内充上视频信号电平。驱动晶体管(1B)的栅极电平(Vg)从 而开始上升以开始释放漏极电流。从而，发光元件(1D)的阳极电平上升以 开始发光。其后，随着扫描线电平转变到低电平，在保持电容器(1C)内保 持视频信号电平，且驱动晶体管(1B)的栅极电平变得恒定从而保持稳定的 发光亮度直到下一帧。
然而，由于驱动晶体管(1B)的制造差异，每个像素具有例如阈值电压 和迁移率的特性上的变化。由于特性的差异，即使施加同样的栅极电平给驱 动晶体管(1B)，每个像素的漏极电流(驱动电流)也不同，从而表现出发 光亮度的差异。进一步的，由于有机EL器件等制成的发光元件(1D)特性 的长期变化，发光元件(1D)的阳极电平不同。阳极电平的差异表现为驱动 晶体管(1B)的栅极-源极电压的变化，从而导致漏极电流(驱动电流)的 差异。由于这些各种各样的原因引起的驱动电流的差异表现为像素发光亮度 的差异，从而恶化图像质量。
图3A是显示本发明实施例的显示装置的整个结构的方块图。如图3A 所示，显示装置100由像素阵列单元102和用于驱动像素阵列单元的驱动单 元(103, 104, 105 )组成。像素阵列单元102由行扫描线WSL 101到10m、 列信号线DTL101到10n、设置在扫描线和信号线之间的矩阵像素(PXLC)101和设置在像素101的每行的电源线DSL 101到10m组成。驱动单元(103， 104和105)由主扫描器(白色扫描器WSCN) 104、电源扫描器(DSCN) 105和信号选择器(水平选择器HSEL ) 103构成。主扫描器104顺序地提供 控制信号给每条扫描线WSL 101到10m以以行为单位执行行顺序扫描。与 行顺序扫描同步，电源扫描器105提供在第一和第二电平间切换的电源电压 给每个电源线DSL 101至10m。与行顺序扫描同步，信号选择器103提供信 号电平和参考电平给列信号线DTLIOI至10n。信号电平形成视频信号。
图3B是显示图3A所示显示装置100中像素101的特定结构和布线关 系的电路图。如其所示，像素101具有典型的由有机EL器件制成的发光元 件3D、釆样晶体管3A、驱动晶体管3B和保持电容器3C。采样晶体管3A 的栅才及连接到相应扫描线WSL 101,源4及和漏极中的一个连接到相应信号线 DTLIOI，源极和漏极中的另一个连接到驱动晶体管3B的栅极g。驱动晶体 管3B的源极s和漏极d中的一个连接到发光元件3D,其源极和漏极中的另 一个连接到相应电源线DSL 101。在此实施例中，驱动晶体管3B的漏极d 连接到电源线DSLIOI，且源极s连接到发光元件3D的阳极。发光元件3D 的阴极连接到地线3H。地线3H为所有像素101的共有线。保持电容器3C 跨接在驱动晶体管3B的源极s和栅极g。
在上面描述的电路结构中，响应于扫描线WSL 101提供的控制信号， 采样晶体管3A变得导通，并且对信号线DTL 101提供的信号电平进行采样 以在电容器3C中保持该采样信号电平。驱动晶体管3B被提供有来自处于 第一电平的电源线DSL 101的电流，并根据保持晶体管3B中保持的信号电 平使驱动电流流入发光元件3D。在采样晶体管3A釆样该信号电平之前，电 源扫描器105在第一定时将电源线DSL 101从第一电平变为第二电平。主扫 描器104使得釆样晶体管3A在第一定时之后的第二定时导通，以从信号线 DTL 101施加参考电平给驱动晶体管3B的栅极g并将驱动晶体管3B的源极 s设为第二电平。电源扫描器105在第二定时之后的第三定时将电源线DSL 101从第二电平变为第一电平，以在保持电容器3C中保持相应于驱动晶体 管3B的阈值电压Vth的电压。由于这一阈值电压校校正功能，显示装置100 能够取消具有像素间差异的驱动晶体管3B的阈值电压的影响。另外，当电 源线DSL101从第一电平降至较低的第二电平时，电源扫描器105调整第一 定时，以便能够调整发光元件3D的发光周期。
10除了上面描述的阈值电压校正功能，图3B显示的像素101还具有迁移 率校正功能。即，采样晶体管3A导通后，在第四定时，信号选择器(HSEL) 103将信号线DTL101从参考电平变为信号电平，然而，主扫描器(WSCN) 104在第四定时之后的第五定时，去掉对扫描线WSL101的控制信号的供应， 以使得采样晶体管3A不导通。通过适当设定第四和第五定时之间的时间段， 当该信号电平保持在保持电容器3C中时，将驱动晶体管3B的迁移率;a的 校正加在该信号电平上。
图3B显示的像素电路101还具有自举功能。即，当信号电平保持在保 持电容器3C中时，主扫描器(WSCN )104在第五定时去掉对扫描线WSL 101 的控制信号的供应，以使得采样晶体管3A不导通和断开驱动晶体管3B栅 极g和信号线DTL 101的电连接。从而，栅极电平(Vg)遵从驱动晶体管 3B的源极电平(Vs)的变化，从而栅极g-源极s电压(Vgs)可保持恒定。
图4A是说明图3B所示像素101的操作的时序图。釆用公共时间轴， 且该时序图显示扫描线(WSL 101)的电平变化、电源线(DSL 101)的电 平变化和信号线(DTL101)的电平变化。伴随这些电平变化，还显示驱动 晶体管3B的栅极电平(Vg)和源极电平(Vs)的变化。
在该时序图中，釆用周期(B)到(G)以便于描述对应于像素101的 操作转换。在发光周期(B)期间，发光元件3D进入发光状态。而后，在 第一定时进入一场新的行顺序扫描。首先，在第一周期(C),电源线DSLIOI 转变到低电平Vcc一L /人而驱动晶体管3B的源才及电平Vs降低到接近Vcc—L 的电平。如果电源线DSLIOI的布线电容很大，则提前第一定时以保证将电 源线DSL 101变为4氐电平Vcc一L的时间。以这种方式，通过提供阈值电压 校正准备周期(C),在考虑由电源线DSL 101的布线电阻和布线电容确定的 时间常数时，可充分地获取将电源线DSL 101变为低电平Vcc—L的时间。 可以根据要求，设置阈值电压校正准备周期(C)的持续时间。
随着在第二定时进入的下一个周期(D),当扫描线WS101从低电平变 为高电平时，驱动晶体管3B的栅极电平Vg获得视频信号线DTL 101的参 考电平Vo从而源极电平Vs立即固定到Vcc—L。周期(D)包含在阈值电压 校正准备周期内。阈值电压校正操作的准备通过在阈值电压校正准备周期(C 和D )期间初始化(重置)驱动晶体管3B的栅极电平Vg和源极电平Vs来 完成。由于发光元件在阈值电压校正准备周期(C和D)期间进入非发光状态，当阔值电压校正准备周期开始时，对于一个场的发光周期比率可以通过 调整第一定时来调节。对一个场的发光周期比率(占空)的调节意味着调整
屏幕亮度。即，通过控制电源线DTL从高电平降低到低电平的第一定时， 可以调整屏幕亮度。如果对于三原色RGB中的每个执行此调整，可以调整 屏幕的白平衡。
在阈值电压校正准备周期(D)完成后，在第三定时进入阈值电压校正 周期(E)以实际执行阈值电压校正操作和保持相应于驱动晶体管3B的栅极 g和源才及s之间的阈值电压Vth的电压。相应于Vth的电压实际地写入连接 在驱动晶体管3B的栅极g和源极s之间的保持电容器3C。而后，在第四定 时进入采样周期-迁移率校正周期(F)。视频信号的信号电平Vin写入保持 电容器3C,加到Vth上，从保持在保持电容器3C中的电压中减去迁移率校 正电压AV。
而后，随着进入发光周期(G),发光元件以相应于信号电压Vin的亮度 发光。这样，由于通过相应于阈值电压Vth的电压和迁移率校正电压AV调 整信号电压Vin,发光元件3D的发光亮度不受驱动晶体管3B的阈值电压 Vth和迁移率p的差异的影响。自举操作在发光周期(G)开始(第五定时) 时执行，驱动晶体管3B的栅极电平Vg和源极电平Vs上升，同时驱动晶体 管3B的栅极-源极电压Vgs = Vin + Vth - AV保持恒定。
参考图4B到4G，详细描述图3B显示的像素101的操作。图4B到4G 的描述对应于图4A所示的时序图的周期(B)到(G)。在图4B到4G中， 为了便于描述和方便理解，发光元件3D的电容性组件描绘为电容元件31。 首先，如图4B所述，在发光周期(B)期间，电源线DSL 101处于高电平 Vcc_H (第一电平)且驱动晶体管3B提供驱动电流Ids给发光元件3D。如 图4B所示，驱动电流Ids经过驱动晶体管3B从处于高电平Vcc—H的电源 线DSL 101流向发光元件3D而后流向7>共地线3H。
接下来，随着进入周期(C),如图4C所示，电源线DSL101从高电平 Vcc—H变为低电平Vcc—L。电源线DSL 101 /人而》文电到Vcc—L，且驱动晶体 管3B的源极电平Vs转变为接近Vcc—L的电平。如果电源线DSL 101的布 线电容4艮大，优选的，在相对早的定时，电源线DSL 101从高电平VccJI 变为低电平Vcc—L。该周期(C)保持足够长时间以使得不被布线电容和其 他像素寄生电容影响。接下来，随着进入周期(D)，扫描线WSL 101从低电平变为高电平以 使得采样晶体管3A导通，如图4D所示。此时，视频信号线DTL 101获得 参考电平Vo。从而，驱动晶体管3B的栅极电平Vg经过导通的采样晶体管 3A获得视频信号线DTL 101的参考电平Vo。同时，驱动晶体管3B的源极 电平Vs立刻固定到低电平Vcc一L上。通过这些操作，驱动晶体管3B的源 极电平Vs初始化(重置)至电平Vcc—L，该电平充分地低于3见频信号线DTL 的参考电平Vo。更具体地，低电平Vcc—L(第二电平)设定至电源线DSL 101 以使得驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs (栅极电平Vg和源极电平Vs 的差)变得高于驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
接下来，随着进入阈值电压校正周期(E)，电源线DSLIOI的电平从低 电平Vcc—L转变为高电平Vcc一H，且驱动晶体管3B的源才及电平Vs开始上 升，如图4E所示。当驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs获得阈值电压 Vth时，电流被切断。这样，相应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电压 写入保持电容器3C。这一操作是阈值电压校正操作。设置公共地线3H的电 平从而使发光元件3D关断，且电流主要在保持电容器3C侧流动而不在发 光元件3D侧流动。
然后，随着进入采样周期/迁移率校正周期(F),视频信号线DTL 101 的电平在第一定时从参考电平Vo转变为信号电平Vin从而驱动晶体管3B的 栅极电平Vg为Vin,如图4F所示。同时，由于发光元件3D最初处于关断 状态(高阻状态)，驱动晶体管3B的漏极电流Ids流入寄生电容器31。发光 元件的寄生电容器31开始放电。从而，驱动晶体管3B的源极电平Vs开始 上升，且驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs在第二定时为Vin + Vth - AV。 以这种方式，执行采样信号电平Vin和调整校正量AV。 Vin越高，电流Ids 变得越大且AV的绝对值变得越大。从而，可以执行根据发光亮度等级的迁 移率校正。如果Vin恒定，驱动晶体管3B的迁移率p越大，AV的绝对值越 大。换句话说，由于随着迁移率p变大，负反馈量A变大，可以消除像素迁 移率的差异。
最后，随着进入发光周期(G),扫描线WSL 101转变为低电平侧且采 样晶体管3A关断，如图4G所示。驱动晶体管3B的栅极g因此与信号线 DTL 101断开。同时，漏极电流Ids开始在发光元件3D流动。发光元件3D 的阳极电平根据驱动电流Ids上升了 Vel。发光元件3D的阳极电平的上升是驱动晶体管源极电平Vs的上升。随着驱动晶体管3B的源极电平Vs上升， 驱动晶体管3B的栅极电平Vg通过保持电容器3C的自举操作而上升。栅极 电平Vg的上升量Vel等于源极电平Vs的上升量Vel。从而，在发光周期期 间内驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs稳定保持在Vin + Vth - AV。
图5A是说明图3B所示显示装置的驱动方法的参考示例的时序图。为 了使得容易理解，与说明图4A所示的本发明的驱动方法的时序图相应的部 分由相应参考标记表示。这一参考示例的不同点在于在阈值电压校正准备周 期(C和D)期间，扫描线首先从低电平变为高电平，然后电源线从高电平 变为低电平。如前所述，本发明实施例的驱动方法首先将电源线从高电平变 为低电平，然后扫描线从低电平变为高电平。在参考示例中，阈值电压校正 准备周期(C和D)之后的阈值电压校正周期(E)、采样周期-迁移率校正 周期(F)和发光周期(G)与本发明实施例的显示装置的驱动方法的周期相 同。
参考图5B、5C和5D进一步描述图5A所示参考示例的显示装置的驱动 方法。首先，如图5B所示，在发光周期(B)期间，电源线DSL 101处于 高电平Vcc一H (第一电平)，且驱动晶体管3B提供驱动电流Ids给发光元件 3D。如图所示，驱动电流Ids经过驱动晶体管3B从处于高电平Vcc—H的电 源线DSL 101流向发光元件3D，然后流向/>共地线3H。
然后，随着进入周期(C)，扫描线WSL 101从低电平变到高电平从而 采样晶体管3A导通，如图5C所示。因此，驱动晶体管3B的栅极电压Vg 为一见频信号线DTL 101的参考电平Vo。
随着接下来进入周期(D)，电源线DSL 101从高电平Vcc—H转变为低 电平Vcc一L，该低电平充分地低于3见频信号线DTL 101的参考电平Vo,如 图5D所示。因此，驱动晶体管3B的源极电平Vs也为电平Vcc—L,该电平 充分地低于视频信号线DTL 101的参考电平Vo。更具体地，低电平Vcc—L 设定至电源线DSL 101从而栅极-源极电压Vgs (栅极电压Vg和源极电压 Vs的差)为驱动晶体管3B的阔值电压Vth或者更高的电压。通过这些操作， 驱动晶体管3B的栅极和源极重置为预定电平以完成阈值电压校正的准备操 作。
图6是显示由驱动扫描器(DSCN) 105选择性驱动电源线DSL 101的 的布线电阻器Rpl到Rpn和布线电容器Cpl到Cpn的示意图。图6所示电源线DSL 101的时间常数t由下面等式近似表达。
t= (Rpl+Rp2+,…，Rpn) x (Cpl + Cp2，…，Cpn) 如果显示装置的像素阵列部分具有更高精度大屏幕，时间常数i变更大。
在图5D所示的参考示例的梯:作中，需要近似5XT的充电/放电时间以
将电源线DSL 101从高电平Vcc—H转变为低电平Vcc_L,该低电平充分地 低于视频信号线DTL 101的参考电平Vo。
图7是说明参考示例的操作时序图。此时序图基本上与图5A所示参 考示例的时序图相同。此时序图说明一种情况，其中准备周期(D)没有达 到电源线DSL101转变为电平Vcc—L所必须的5xT的时间。如所示的，在该 参考示例中，由于准备周期(D )具有不充分的达到电平Vcc—L的转变时间， 驱动晶体管3B的源极电平Vs不能达到Vcc一L，从而驱动晶体管3B的栅极
-源极电压Vgs仅为Vsl且不能达到超过阈值电压Vth的值。因此，在下个 阈值电压校正周期(E),不可能进行正常的阈值电压校正操作。本发明的实 施例解决了该参考示例的这一问题。通过首先将电源线从高电平变为低电 平，驱动晶体管的源极电平Vs可靠地被重置为Vcc—L从而能够可靠地执行 阈值电压校正操作。
将进一步详细描述本发明实施例的显示装置具有的阈值电压校正功能、 迁移率校正功能和自举功能。图8是显示驱动晶体管的电流/电压特性的曲线 图。漏极-源极电流Ids由Ids = ( 1/2 ) v ( W/L ) 'Cox' ( Vgs - Vth) 2表 示，尤其当驱动晶体管在饱和区运行时，其中(i表示迁移率，W表示栅极宽 度，L表示栅极长度，Cox表示每个单位面积的栅极氧化膜的电容。正如从 此晶体管特性等式中明显看到的，由于阈值电压Vth变化，即使Vgs是恒定 的，漏极-源极电流Ids也发生变化。如早先描述的，在本发明的像素中， 栅极-源极电压Vgs由Vin + Vth - AV表示。将其代入晶体管特性等式。漏极
-源极电流Ids因此由Ids = ( 1/2 ) v ( W/L ) .Cox' ( Vin - AV ) 2表示且不 依赖于阈值电压Vth。因此，即使阔值电压由于制造工艺而存在差异，漏极
-源极电流Ids也不会变化且有机EL器件的发光亮度不会变化。
如果没有釆取任何对策，如图8所示，当阈值电压是Vth时，驱动电 流在Vgs是Ids,同时当阈值电压是Vth，时，驱动电流在Vgs是不同于Ids 的Ids'。
图9A是显示驱动晶体管的电流-电压特性的曲线图。显示具有不同的p和1^'的两个驱动晶体管的特性曲线。如>^人曲线图所示，即使在相同的
Vgs，具有不同的ji和n，的驱动晶体管的漏极-源极电流是Ids和Ids，。
图9B说明当对视频信号电平采样和对迁移率校正时像素的操作。为 了容易理解，示出发光元件3D的寄生电容器31。当对视频信号电平采样时， 驱动晶体管3B的栅极电平Vg是^f见频信号电平Vin，因为采样晶体管3A处 于导通状态，且驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs是Vin + Vth。这种情 况下，由于驱动晶体管3B处于导通状态且发光元件3D处于关断状态，漏 极-源极电流Ids流入发光元件电容器31。当漏极-源极电流Ids流入发光 元件电容器3I时，发光元件电容器31开始充电，且发光元件3D的阳极电 平(即，驱动晶体管3B的源极电平Vs)开始上升。当驱动晶体管3B的源 极电平Vs上升AV时，驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs下降AV。这 相应于通过负反馈的迁移率校正操作。栅极-源极电压Vgs的减少量AV由 AV-Ids'Cel/t确定，且AV是迁移率校正的参数。在此等式中，Cel表示发 光元件电容器3I的电容值，且t表示迁移率校正周期。
图9C是说明当迁移率校正周期确定时像素电路的操作定时的示意 图。在显示的实施例中，视频线信号电平倾斜上升，从而迁移率校正周期t自 动地流过3见频信号线电平以优化迁移率校正周期。正如所示，迁移率校正周 期t由扫描线WS 101和视频信号线DTL 101之间的相位差确定，还由视频 信号线DTL 101的电平确定。迁移率校正参数AV是AV = Ids.Cel/t。正如从 此等式中看到的，驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids越大，迁移率校正 参数AV越大。相反的，驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids越小，迁移率 校正参数AV越小。迁移率校正参数AV因此由漏极-源极电流Ids确定。 并不总是需要迁移率校正周期为恒定，但是优选的在某些情况下通过Ids调 整迁移率校正周期。例如，如果Ids大，迁移率校正周期t优选设置得较短， 反之如果Ids小，迁移率校正周期t优选设置得较长。图9C所示实施例中， 至少视频信号线电平的上升是倾斜的，从而当视频信号线DTL 101的电平高 时(当Ids大时)校正周期t自动设定得短，并且从而当视频信号线DTL 101 的电平低时(当Ids小时)校正周期t自动设定得长。
图9D是说明当校正迁移率时驱动晶体管3B的操作点的曲线图。上 面描述的迁移率校正是相对于由于制造工艺导致的p和ia，的差异进行的，以 确定驱动晶体管3B的最优校正参数AV和AV，以及漏极-源极电流Ids和Ids，。如果没有进行迁移率校正，由于不同的迁移率ja和n，，在相同的栅极 -源极电压Vgs下，漏极-源极电流是不同的Ids0和Ids0'。为了防止这一 问题，对迁移率(i和ii，施加适当的校正AV和AV，，从而漏极-源极电流为 同一电平的Ids和Ids，。如图9D的曲线图所示，以这样的方式施加负反馈， 其中迁移率p大时校正量AV变大，迁移率n，小时校正量AV，变小。
图10A是显示有机EL器件制成的发光元件3D的电流-电压特性的 曲线图。当电流Iel流入发光元件3D时，阳极-阴极电压Vel唯一地确定。 如图4G所示，扫描线WSL101在发光周期期间转变为低电平侧，且当采样 晶体管3A进入关断状态时，发光元件3D的阳极上升由驱动晶体管3B的漏 极-源极电流Ids确定的阳极-阴极电压Vel。
图10B是显示当发光元件3D的阳极电平上升时驱动晶体管的栅极电 平Vg和源极电平Vs的电平变化的曲线图。当发光元件3D的阳极电平上升 Vel时，驱动晶体管3B的源极同样上升Vel，驱动晶体管3B的栅极通过保 持电容器3C的自举操作上升Vel。因此，自举前保持的驱动晶体管3B的栅 极-源极电压Vgs = Vin+Vth-AV保持到自举之后。即使阳极电平由于发光 元件3D的长期恶化而变化，驱动晶体管3B的栅极-源极电压也总是保持 在Vin+Vth-AV。
图10C是将寄生电容器7A和7B加到根据图3B描述的本发明的像素 结构中的电路图。寄生电容器7A和7B是驱动晶体管3B的栅极g的寄生电 容器。上面描述的自举能力由Cs/(Cs+Cw+Cp)表示，其中Cs是保持电容器的 电容值，Cw和Cp分别是寄生电容器7A和7B的电容值。如果该值接近"l"， 自举能力是高的。即，这表明了相对于发光元件3D的长期恶化的高的校正 能力。根据本发明的实施例，使连接到驱动晶体管3B的栅极g的组件的数 目最小化从而Cp几乎可以忽略。因此，自举能力由Cs/(Cs+Cw)表示，它无 限接近"1",这表明相对于发光元件3D的长期恶化的高校正能力。
图11是显示根据本发明的另一实施例的显示装置的示意电路图。为 了容易理解，相应于图3B所示实施例的组成元件的那些组成元件由图11中 的相应参考标记表示。不同点在于图11所示的实施例采用p-沟道晶体管组 成像素电路，而图3B所示实施例釆用n-沟道晶体管组成像素电路。非常 类似于图3B所示像素电路，图11所示像素电路可以同样执行阈值电压校正 操作、迁移率校正操作和自举操作。本发明实施例的显示装置具有类似图12所示的薄膜装置结构。图12 显示形成在绝缘基板上的像素的示意性截面结构。如图12所示，像素由包 括多个薄膜晶体管(在图12中，说明性地显示了一个TFT)的晶体管部分、 例如保持电容器的电容器部分和例如有机EL元件的发光部分组成。晶体管 部分和电容器部分通过TFT工艺形成在基板上，例如有机EL元件的发光部 分在其上堆叠。透明的相对基板通过粘合剂粘结在其上以形成平板。
本发明实施例的显示装置包括如图13所示的平面模块类型。例如， 像素阵列部分(像素矩阵部分)通过由有机EL元件、薄膜晶体管和薄膜电 容器制成的像素以矩阵形状集成在绝缘基板上而形成，由玻璃等制成的相对 基板，通过在像素阵列部分的外围区域涂敷粘合剂，粘结到像素阵列部分(像 素矩阵部分)，以形成显示模块。如果需要，彩色滤光片、保护膜、遮光膜 可以设置在透明的相对基板上。柔性印刷电路(FPC)可以设置在显示模块 上作为从外部到像素阵列部分的信号等输入/输出等的连接器。
上面描述的本发明实施例的显示装置具有平板形状且可以应用到各 种领域的电子设备显示器，用以显示输入电子设备或电子设备内产生的视频 信号图像或画面，电子设备包括数码相机、笔记本型个人计算机、移动电话 机，摄像机等。将描述采用这种类型显示器的电子设备的示例
图14显示采用本发明实施例的电视接收机。该电视接收机包括由前 板12、滤色玻璃13等构成的视频显示屏11,并通过采用本发明实施例的显 示装置作为视频显示屏11而制成。
图15显示采用本发明实施例的数码相机。上面的是前视图，下面的 是后视图。数码相机包括拍摄镜头、闪光部分15、显示部分16、控制开关、 菜单开关、快门19等，并通过釆用本发明实施例的显示装置作为显示部分 16制成。
图16显示采用本发明实施例的笔记本型个人计算机。主体20包括当 字母等区域输入时操作的键盘21,主体盖包括用于显示图像的显示部分22。 笔记本个人计算机通过采用本发明实施例的显示装置作为显示部分22制成。
图17显示采用本发明实施例的移动终端设备。左边的显示打开状态， 右边的显示关闭状态。移动终端设备包括上壳23、下壳24、连接部(铰链) 25、显示器26、副显示器27、图像光(picture light)28、摄像头29等且通过 采用本发明实施例的显示装置作为显示器26和副显示器27制成。图18显示采用本发明实施例的摄像机。摄像机包括主体30、设置在 前面的目标拍摄镜头34、拍摄开始/结束开关35、监视器36等，且通过采用 本发明实施例的显示装置作为监视器36制成。
本领域的技术人员应该明白，只要在所附权利要求及其等同物范围 内，可以根据设计要求和其他因素进行各种变形、组合、子组合及替换。
本申请要求于2006年7月27日向日本专利特许厅提出的日本专利申 请No.2006-204056的优先权，其全部内容在此结合作为参考。
权利要求
1、一种显示装置，包括像素阵列单元，包括行扫描线、列信号线、以矩阵形状设置的像素、和电源线；和驱动像素阵列的驱动单元，该驱动单元包括向每条扫描线提供顺序控制信号的主扫描器、向每条电源线提供在第一电平和第二电平之间切换的电源电压的电源扫描器、和向每条列信号线提供作为视频信号的信号电平和参考电平的信号选择器，其中每个像素包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和保持电容器，其中采样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号变为导通，并且采样从信号线提供的信号电平以在保持电容器内保持采样的信号电平，驱动晶体管根据保持的信号电平，从电源线接收处于第一电平的电流供应并使得驱动电流流向发光元件，电源扫描器在采样晶体管采样信号电平之前，在第一定时将电源线从第一电平变为第二电平，主扫描器在第一定时之后的第二定时使得采样晶体管导通，以将来自信号线的参考电平施加到驱动晶体管的栅极且将驱动晶体管的源极设为第二电平，和电源扫描器在第二定时之后的第三定时将电源线从第二电平变为第一电平。
2、 根据权利要求1的显示装置，其中，当电源线从第一电平下降至第 二电平时，电源扫描器调整第一定时以使得能够调整发光元件的发光周期。
3、 根据权利要求1的显示装置，其中在信号选择器在采样晶体管导通后的第四定时将信号线从参考电平变 为信号电平的同时，主扫描器在第四定时之后的第五定时去掉对扫描线的控 制信号供应，以使得采样晶体管不导通，适当设置第四定时和第五定时之间 的时间段，从而当信号电平保持在保持电容器中时将驱动晶体管的迁移率校 正加到信号电平上。
4、 根据权利要求3的显示装置，其中，当信号电平保持在保持电容器 中时主扫描器在第五定时去掉对扫描线的控制信号供应，以使得采样晶体管进入非导通状态，以断开驱动晶体管栅极与信号线的电连接，从而使得驱动 晶体管的栅极电平跟随源极电平的变化并保持棚-极-源极电压恒定。
5、 一种显示装置的驱动方法，该显示装置包括像素阵列单元和驱动像 素阵列单元的驱动单元，像素阵列单元包括行扫描线、列信号线、以矩阵形 状设置的像素和电源线，驱动单元包括向每条扫描线提供顺序控制信号的主 扫描器、向每条电源线提供在第一电平和第二电平之间切换的电源电压的电 源扫描器、和向每条列信号线提供作为视频信号的信号电平和参考电平的信 号选择器；其中每个像素包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和保持电容器；该方 法包括步骤由采样晶体管响应于扫描线提供的控制信号而处于导通状态，采样从信 号线提供的信号电平以保持在保持电容器中；根据保持的信号电平，由驱动晶体管从电源线接收处于第 一 电平的电流 提供，且使驱动电流流向发光元件；由电源扫描器在采样晶体管釆样信号电平之前，在第 一定时将电源从第 一电平变到第二电平；在第一定时之后的第二定时，由主扫描器使采样晶体管导通，以将来自 信号线的参考电平施加到驱动晶体管的栅极，并将驱动晶体管的源极设为第 二电平；和由电源扫描器在第二定时之后的第三定时，将电源线从第二电平变到第 一电平。
6、 一种电子设备，配备有权利要求1所述的显示装置。
全文摘要
一种显示装置，包括像素阵列单元和驱动单元。采样晶体管采样信号电平以将信号电平保持在保持电容器中。驱动晶体管根据保持的信号电平使驱动电流流向发光元件。在采样晶体管采样信号电平之前，驱动单元中的电源扫描器将电源线从第一电平变为第二电平。驱动单元中的主扫描器使得采样晶体管导通，以将来自信号线的参考电平施加到驱动晶体管的栅极并将驱动晶体管的源极设为第二电平。电源扫描器将电源线从第二电平变为第一电平以在保持电容器中保持相应于驱动晶体管的阈值电压的电压。
文档编号G09G3/32GK101630483SQ20091016622
公开日2010年1月20日 申请日期2007年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者内野胜秀, 饭田幸人 申请人:索尼株式会社