显示装置和电子设备的制作方法

显示装置和电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种显示装置和电子设备，该显示装置包括像素电路，其被布置且其中每个都包括用于驱动电光元件的驱动晶体管和连接在该驱动晶体管的栅极和一个源极/漏极之间的电容器。驱动晶体管通过层叠栅极和源极/漏极而构成，并且栅极的外围部分由源极/漏极覆盖。
【专利说明】显示装置和电子设备
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种显示装置和电子设备，更具体而言涉及通过将每个都包括电光元件的像素布置为矩阵而配置的平板显示装置、以及包括该显示装置的电子设备。
【背景技术】
[0002]作为平板显示装置的实例，已知的是使用发光亮度根据流到装置的电流值而变化的所谓电流驱动型电光元件作为像素的发光单元(发光元件)的显示装置。作为电流驱动型电光元件的实例，已知的是使用有机材料的电致发光和使用在电场被施加到有机薄膜时的发光的有机EL (电致发光)兀件。
[0003]由有机EL显示装置代表的平板显示装置具有其中像素(像素电路)被二维布置为矩阵的配置，其中每个像素除了电光元件外还具有至少一个写入晶体管、电容器和驱动晶体管。(例如，日本专利申请公开(JP-A)第2007-310311号)。
[0004]写入晶体管对通过信号线供应的视频信号的信号电压进行采样，并将信号电压写入至像素。电容器连接在驱动晶体管的栅极与源极/漏极之间，并保留由写入晶体管写入的信号电压。驱动晶体管根据由电容元件保留的信号电压来驱动电光元件。
[0005]在像素电路中，电容器连接在驱动晶体管的栅极与一个源极/漏极之间，以进行栅极的电位根据一个源极/漏极的电位而变化的自益操作(bootstrap)。在自益操作中，驱动晶体管的栅极电位的变化量相对于一个源极/漏极电位的变化量的比率成为自益增益。

【发明内容】

[0006]在这里，考虑了其中诸如驱动晶体管或写入晶体管这样的像素晶体管形成在诸如硅这样的半导体而不是诸如玻璃衬底这样的绝缘体之上的情况。当驱动晶体管形成在半导体之上时，与驱动晶体管形成在绝缘体之上时相比，自益增益趋于减少(这将在下面详细描述)。
[0007]如果自益增益减少，则难以正常进行像素电路的操作，这会导致显示图像的图像质量的劣化。对于在形成于诸如金属这样的导体之上的绝缘体之上形成驱动晶体管的情况以及在半导体之上形成驱动晶体管的情况，同样会发生自益增益的减少。
[0008]可取的是，提供一种具有可通过设计驱动晶体管的结构而减少由自益增益的减少引发的图像质量缺陷的像素结构的显示装置、以及包括这种显示装置的电子设备。
[0009]根据本公开的实施方式，提供了一种显示装置，其包括:像素电路，被布置并且其中每个像素电路都包括用于驱动电光元件的驱动晶体管和连接在驱动晶体管的栅极与一个源极/漏极之间的电容器。驱动晶体管通过层叠栅极和源极/漏极构成，并且栅极的外围部分由源极/漏极覆盖。
[0010]根据本公开的实施方式的显示装置可在包括显示单元的各种电子设备的每一个中用作显示单元。
[0011]在具有上述配置的显示装置或包括显示装置的电子设备中，驱动晶体管的栅极的外围部分由源极/漏极覆盖，以使寄生电容器不会在驱动晶体管的栅极与其它层的金属之间产生。而是，寄生电容器在驱动晶体管的源极/漏极与其它层的金属之间产生。
[0012]在这种情况下，自益增益由电容器的电容值和附接到驱动晶体管的栅极的寄生电容器的电容值确定。寄生电容器不会在驱动晶体管的栅极与其它层的金属之间产生，使得附接到栅极的寄生电容器的电容值减少。因此，自益增益可增加。
[0013]根据上述本公开的实施方式，因为自益增益可通过设计驱动晶体管的结构而增力口，所以可减少由于自益增益减少而引起的图像质量缺陷。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是示意地示出应用本公开的有源矩阵型显示装置的基本配置的系统配置图，其中，显示面板被标示为70 ；
[0015]图2是示出像素(像素电路)的具体电路配置的实例的电路图；
[0016]图3是示出应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的时序波形图；
[0017]图4是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第一)操作说明图；
[0018]图5是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第二)操作说明图；
[0019]图6是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第三)操作说明图；
[0020]图7是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第四)操作说明图；
[0021]图8是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第五)操作说明图；
[0022]图9是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第六)操作说明图；
[0023]图10是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第七)操作说明图；
[0024]图11是应用本公开的有源矩阵型有机EL显示装置的基本电路操作的(第八)操作说明图；
[0025]图12是示出TFT形成于半导体之上的情况的图；
[0026]图13是示出TFT形成于半导体之上的情况下的TFT特性的图；
[0027]图14是驱动晶体管和写入晶体管的寄生电容器的等效电路图，其中，驱动晶体管22的整个栅极-源极电容值为Cs，连接到驱动晶体管22的栅极的整个电容器的电容值为Call,自益增益为G=Cs/Call ；
[0028]图15是示出TFT形成于半导体之上的情况下的操作的时序波形图；
[0029]图16是示出减少附接到驱动晶体管的栅极的寄生电容器的电容值的方法的实例的电路图；
[0030]图17是示出通过在半导体衬底之上形成TFT的过程所采用的多层布线结构的横截面图；
[0031]图18是在多层布线结构的情况下附接到驱动晶体管的栅极的寄生电容器的等效电路图；
[0032]图19是示出根据本公开的实施方式的多层布线结构的实例的横截面图
[0033]图20是在根据本公开的实施方式的多层布线结构的情况下的寄生电容器的等效电路图。
【具体实施方式】
[0034]在下文中，将参考附图来详细描述本公开的优选实施方式。需注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能和结构的结构元件用相同的附图标记表示，并且省略了对这些结构元件的重复解释。
[0035]将以以下描述的顺序进行下面的描述。
[0036]1.根据本公开的显示装置和电子设备
[0037]2.应用本公开的有源矩阵型显示装置
[0038]2-1.系统配置
[0039]2-2.像素电路
[0040]2-3.基本电路操作
[0041]2-4.TFT形成在半导体之上的情况
[0042]3.实施方式
[0043]4.修改
[0044]5.电子设备
[0045]6.本公开的配置
[0046]〈1.根据本发明的显示装置和电子设备〉
[0047]根据本公开的一个实施方式的显示装置是平板显示装置，其通过布置像素电路来配置，其中，每个像素电路都具有电光元件、用于驱动电光元件的驱动晶体管、和连接在驱动晶体管的栅极与一个源极/漏极之间的电容器。
[0048]作为平板显示装置，有机EL显示装置、液晶显示装置和等离子显示装置可以被列举出来。在这些显示装置中，有机EL显示装置利用有机材料的电致发光并且使用利用当电场被施加到的有机薄膜时的发光的有机EL元件作为像素的发光元件(电光元件)。
[0049]使用有机EL元件作为像素的发光单元的有机EL显示装置具有以下特征。即，因为有机EL元件可通过IOV或以下的施加电压来驱动，所以有机EL显示装置的消耗功率低。因为有机EL元件是自发光元件，所以与作为相同平板显示装置的液晶显示装置相比，有机EL显示装置具有以下优点。即，在有机EL显示装置中，图像的可见度高，且没有必要提供诸如背光这样的照明部件。因此，在有机EL显示装置中可很容易地减小重量和厚度。此外，因为有机EL元件具有约几μ sec的非常高的操作速度，所以在显示运动图像时不会在有机EL显示装置中产生残像。
[0050]有机EL元件是电流驱动型电光元件。作为电流驱动型电光元件，除了有机EL元件之外，无机EL元件、LED元件和半导体激光元件也可以被列举出来。
[0051]诸如有机EL显示装置这样的平板显示装置可用作包括显示单元的各种电子设备中的显示单元(显示装置)。作为各种电子设备，诸如数码照相机、摄像机、游戏机、笔记本计算机、或电子图书阅读器这样的便携式信息设备、和诸如个人数字助理(PDA)或移动手机这样的便携式通信设备可以被列举出来。
[0052]在具有带有上述配置的像素电路的显示装置中，驱动晶体管具有以下结构:栅极与源极/漏极被层叠并且源极/漏极覆盖驱动晶体管的栅极的外围部分。
[0053]在具有上述优选配置的根据本公开的实施方式的显示装置和电子设备中，驱动晶体管可具有其中源极/漏极电极覆盖沟道形成层的外围部分的结构。
[0054]在具有上述优选配置的根据本公开的实施方式的显示装置和电子设备中，驱动晶体管可形成在诸如硅这样的半导体之上。当晶体管形成在半导体之上时，晶体管成为具有栅极端、源极端、漏极端和背栅极(基极)端的四端元件。当驱动晶体管形成在半导体之上时，与驱动晶体管形成在绝缘体之上时相比，自益增益趋于降低。
[0055]在具有上述优选配置的根据本公开的实施方式的显示装置和电子设备中，在形成于诸如金属这样的的导体之上的绝缘体之上可形成驱动晶体管。当晶体管形成在形成于导体之上的绝缘体之上时，晶体管成为具有栅极端、源极端和漏极端的三端元件，而不是四端元件。
[0056]即使当在形成于导体之上的绝缘体之上形成驱动晶体管时，类似于当在半导体之上形成驱动晶体管时，与在绝缘体之上形成驱动晶体管时相比，自益增益趋于降低。这是因为，当具有底栅(bottom gate)结构的晶体管有绝缘体存在其间地形成在半导体衬底之上时，半导体衬底与栅极之间的整个部分可能成为寄生电容器。
[0057]在具有上述优选配置的根据本公开的实施方式的显示装置和电子设备中，像素电路可具有使电流流到驱动晶体管的同时进行写入视频信号和驱动晶体管的迁移率校正的结构。此时，可通过对驱动晶体管的栅极与源极之间的电位差施加负反馈进行驱动晶体管的迁移率校正，其中校正量根据流到驱动晶体管的电流。
[0058]〈2.应用本公开的有源矩阵型显示装置>
[0059][2-1.系统配置]
[0060]图1是示意地示出应用本公开的有源矩阵型显示装置的基本配置的系统配置图。
[0061]有源矩阵型显示装置是一种显示装置，其中，流到电光元件的电流由设置在与该电光元件相同的像素中的有源元件控制，例如，绝缘栅型场效应晶体管。作为绝缘栅型场效应晶体管，通常使用薄膜晶体管(TFT )。
[0062]在这里，将描述其中作为发光亮度根据流到装置的电流值而改变的电流驱动型电光元件的有机EL元件被用作像素(像素电路)的发光元件的有源矩阵型有机EL显示装置的情况。
[0063]如图1所示，成为本公开的实施方式的前提的有机EL显示装置10包括:像素阵列单元30，该像素阵列单元30通过以矩阵形式二维地布置多个像素20而配置，其中，每个像素都具有有机EL元件；以及布置在像素阵列单元30的外围部分中的驱动电路单元(驱动单元)。驱动电路单元包括写入扫描电路40、电源扫描电路50和信号输出电路60，并驱动像素阵列单元30的每个像素20。
[0064]在这里，当有机EL显示装置10对应于彩色显示时，成为彩色图像形成单元的一个像素(单位像素)包括多个子像素且每个子像素对应于图1中所示的像素20。具体而言，在对应于彩色显示的显示装置中，一个像素包括三个子像素:发出红(R)光的子像素、发出绿(G)光的子像素，和发出蓝(B)光的子像素。
[0065]然而，一个像素不限于R、G和B三种主要颜色的子像素的组合，且可通过对三种主要颜色的子像素添加一种或多种颜色的子像素而构成。具体而言，除了三种主要颜色的子像素之外，一个像素可配置为通过设置发出白(W)光的子像素来提高亮度。可选地，除了三种主要颜色的子像素之外，一个像素可配置为通过设置至少一个发出互补光的子像素来放大颜色再现范围。
[0066]在像素阵列单元30中，对于每个像素行，相对于m行和η列的像素20的布置，扫描线311至3Ini和电源线SZ1至32π沿行方向(像素行的像素的排列方向)设置。此外，对于每个像素列，相对于m行和η列的像素20的布置，信号线33:至33η沿列方向(像素列的像素的排列方向)设置。
[0067]扫描线至31m中的每一个都连接到写入扫描电路40的对应行的输出端。电源线32i至32m中的每一个都连接到电源扫描电路50的对应行的输出端。信号线33i至33n中的每一个都连接到信号输出电路60的对应行的输出端。
[0068]写入扫描电路40被配置为使用与时钟脉冲Ck同步地顺序移位(发送)开始脉冲sp的移位寄存器电路。当视频信号的信号电压被写入到像素阵列单元30的每个像素20时，写入扫描电路40对扫描线31 Ul1至31_?)顺序地供应写入扫描信号WS (WS1至WSm)，并顺序地以行为单位扫描像素阵列单元30中的各个像素20 (行顺序扫描)。
[0069]电源扫描电路50被配置为使用与时钟脉冲ck同步地顺序移位开始脉冲sp的移位寄存器电路。与由写入扫描电路40进行的线顺序扫描同步，电源扫描电路50对扫描线
32(32!至32m)供应电源电位DS (DS1至DSm)，该电位可被切换到第一电源电位Vcxp和低于第一电源电位Vrap的第二电源电位Vini。如下面所述，电源电位DS被切换到Vccp/Vini，以进行像素20的发光/不发光(熄灭)的控制。
[0070]信号输出电路60选择地输出根据从信号供应源(图中未示出)(以下简称为“信号电压”)供应的亮度信息的视频信号的信号电压Vsig和参考电压V&。在这种情况下，参考电压Vtjfs是成为视频信号的信号电压Vsig的参考的电压(例如，对应于视频信号的黑色水平的电压)并在下面描述的阈值校正处理被执行时而使用。
[0071]以通过由写入扫描电路40进行扫描而选择的像素行为单位，从信号输出电路60输出的信号电压Vsig/参考电压Vtjfs通过信号线33 (33!至33n)被写到像素阵列单元30的每个像素20。即，信号输出电路60采用其中以行(线)为单位写入信号电压Vsig的线顺序写入的驱动类型。
[0072][2-2.像素电路]
[0073]图2是示出像素(像素电路)的具体电路配置的实例的电路图。像素20的发光单元被配置为使用作为发光亮度根据流到装置的电流值而改变的电流驱动型电光元件的有机EL元件21。
[0074]如图2所示，像素20包括有机EL元件21和通过使电流流到有机EL元件21来驱动有机EL元件21的驱动电路。在有机EL元件21中，阴极连接到相对于所有像素20公共设置的公共电源线34。
[0075]驱动有机EL元件21的驱动电路包括驱动晶体管22、写入晶体管23和保持电容器24。可使用N-沟道TFT作为驱动晶体管22和写入晶体管23。然而，这里示出的驱动晶体管22和写入晶体管23的导通类型的组合仅是示例性的，且该导电类型的组合不限于特定的导通类型组合。[0076]在驱动晶体管22中，一个电极(源极/漏极)连接到有机EL元件21的阳极，并且另一个电极(源极/漏极)连接到电源线32 (32!至32m)。
[0077]在写入晶体管23中，一个电极(源极/漏极)连接到信号线33 (SS1至33n)，并且另一个电极(源极/漏极)连接到驱动晶体管22的栅极。此外，写入晶体管23的栅极连接到扫描线31 (311至31?1)。
[0078]在驱动晶体管22和写入晶体管23中，一个电极是指电连接到一个源极/漏极区的金属布线，并且另一个电极是指电连接到另一个源极/漏极区的金属布线。通过一个电极与另一个电极的电位关系，如果一个电极成为源极，则一个电极成为漏极，如果另一个电极成为漏极，则另一个电极成为源极。
[0079]在保持电容器24中，一个电极连接到驱动晶体管22的栅极且另一电极连接到驱动晶体管22的另一个电极和有机EL元件21的阳极。
[0080]有机EL元件21的驱动电路的电路配置不限于包括驱动晶体管22和写入晶体管23这两个晶体管和保持电容器24这一个电容器的电路配置。例如，一个电极连接到有机EL元件21的阳极，且另一个电极连接到固定电位，使得可采用根据需要设置弥补有机EL元件21的不足的电容的辅助电容器的电路配置。
[0081]在具有上述配置的像素20中，写入晶体管23响应于从写入扫描电路40通过扫描线31向栅极施加的写入扫描信号WS而进入导通状态，并在高电平下变为激活状态。因此，写入晶体管23对通过信号线33从信号输出电路60供应的根据亮度信息的视频信号的信号电压Vsig或参考电压Vtjfs进行采样，并将信号电压Vsig或参考电压Vtjfs写入到像素20。由写入晶体管23写入的信号电压Vsig或参考电压Vtjfs被施加到驱动晶体管22的栅极，并被保持在保持电各器24中。
[0082]当电源线32 (32!至32J的电源电位DS处于第一电源电位Vcxp时，驱动晶体管22的一个电极和另一电极分别成为漏极和源极，且驱动晶体管22在饱和区中工作。因此，驱动晶体管22接收从电源线32供应的电流并通过电流驱动来驱动有机EL元件21的发光。具体而言，驱动晶体管22在饱和区中工作，向有机EL元件21提供具有根据保持在保持电容器24中的信号电压Vsig的电压值的电流值的驱动电流，并通过电流驱动使有机EL元件21发光。
[0083]当电源电位DS从第一电源电位Vcxp切换到第二电源电位Vini时，驱动晶体管22的一个电极和另一个电极分别成为源极和漏极，且驱动晶体管22作为开关晶体管而运行。因此，驱动晶体管22相对于有机EL元件21停止供应驱动电流,并使有机EL元件21进入不发光状态。即，驱动晶体管22具有作为晶体管以控制有机EL元件21的发光/不发光的功倉泛。
[0084]通过设定其中有机EL元件21通过驱动晶体管22的开关操作进入不发光状态的周期(不发光周期)，可以控制有机EL元件21的发光周期和不发光周期的比(占空比)。因为能够通过占空控制来减少由于在超过一个显示帧周期内的像素的发光引起的残像模糊的发生，所以可特别改进运动图像的图像质量。[0085]通过电源线32从电源扫描电路50选择地供应的第一和第二电源电位Veep和Vini中的第一电源电位Vrap是用以将驱动有机EL元件21发光的驱动电流供应至驱动晶体管22的电源电位。第二电源电位Vini是对有机EL元件21施加反向偏置的电源电位。第二电源电位Vini被设置为低于参考电压Vtjfs的电位。例如，当驱动晶体管22的阈值电压被设置为Vth时，第二电源电位Vini被设置为低于Vtjfs - Vth的电位,优选为充分低于Vtjfs - Vth的电位。
[0086][2-3.基本电路操作]
[0087]接下来，将使用图3的时序波形图并参考图4至图11的操作说明图来描述具有上述配置的有机EL显示装置10的基本电路操作。在图4至图11的操作说明图中，写入晶体管23由开关的符号示出以简化附图，并且也示出了有机EL元件21的等效电容器25。
[0088]图3的时序波形图示出扫描线31的电位(写入扫描信号)WS、电源线32的电位(电源电位)DS、信号线33的电位(Vsig/Xfs)和驱动晶体管22的栅极电位Vg和源电位Vs中的每个的变化。
[0089](前一显示帧的发光时期)
[0090]在图3的时序波形图中，时间tn之前的周期成为有机EL元件21在前一显示帧中的发光时期。在前一显不帧中的发光周期中，电源线32的电位DS处于第一电源电位(以下，称为“高电位”)且写入晶体管23处于非导通状态。
[0091]此时，驱动晶体管22被设置为在饱和区中工作。因此，如图4所示，根据驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs的驱动电流(漏-源极电流)Ids通过驱动晶体管22被从电源线32供应到有机EL元件21。因此，有机EL元件21发出具有根据驱动电流Ids的电流值的亮度的光。
[0092](阈值校正准备周期)
[0093]如果时间成为时间tn，则线顺序扫描的新显示帧(当前显示帧)开始。如图5所示，电源线32的电位DS被从高电位Vrap切换到第二电源电位(以下，称为“低电位”)Vini。低电位Vini是相对于信号线33的参考电压Vtxfs充分低于Vtxfs - Vth的电位。
[0094]在这种情况下，有机EL元件21的阈值电压被设置为Vthel且公共供电线34的电位(负极电位)被设置为VMth。此时，如果低电位Vini被设置为ViniCVthe^Vrath,则有机EL元件21进入反向偏置状态并熄灭，这是因为驱动晶体管22的源电位Vs变得几乎等于低电位Vini。
[0095]接下来，在时间t12时，扫描线31的电位WS从低电位侧变化到高电位侧，使得写入晶体管23进入导电状态，在图6所示。此时，因为参考电压Vtjfs从信号输出电路60被供应到信号线33，所以驱动晶体管22的栅极电位Vg成为参考电压V&。驱动晶体管22的源电位Vs处于充分低于参考电压Vtxfs的电位(即，低电位Vini)处。
[0096]此时，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs成为Vtjfs - Vini。如果Vtjfs - Vini不超过驱动晶体管22的阈值电压Vth，则可能不执行下面将要描述的阈值校正处理(阈值校正操作)。出于这个原因，有必要设置Vtjfs - Vini>Vth的电位关系。
[0097]因此，用于将驱动晶体管22的栅极电位Vg固定到参考电压Vtjfs并将源极电位Vs固定到低电位Vini来执行初始化的处理是在执行下面将描述的阈值校正处理(阈值校正操作)之前的准备(阈值校正准备)处理。因此，参考电压Vtjfs和低电位Vini成为驱动晶体管22的栅极电位Vg和源极电位Vs的初始化电压。[0098](阈值校正周期)
[0099]接下来，在时间t13时，如图7所示，如果电源线32的电位DS从低电位Vini切换到高电位Vrap，则在驱动晶体管22的栅极电位Vg被保持在参考电压Vtjfs的状态下开始阈值校正处理。即，驱动晶体管22的源极电位Vs开始增加到通过从栅极电位Vg减去驱动晶体管22的阈值电压Vth所获得的电位。
[0100]在这种情况下，为了方便解释，用于将驱动晶体管22的栅极电位Vg的初始化电压Vofs设置为参考电压并将源极电位Vs改变为通过从初始化电压Vtjfs减去驱动晶体管22的阈值电压Vth所获得的电位的处理被称为阈值校正处理。如果阈值校正处理继续进行，则驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs最终收敛至驱动晶体管22的阈值电压Vth。对应于阈值电压Vth的电压被保持在保持电容器24中。
[0101]在执行阈值校正处理的周期内(阈值校正周期)，公共电源线34的电位Veath被设置为使有机EL元件21进入截止状态，使得电流仅流到保持电容器24侧且不会流到有机EL元件21侧。
[0102]接下来，在时间t14时，扫描线31的电位WS改变到低电位侧，使得写入晶体管23进入不导通状态，如图8所示。此时，驱动晶体管22的栅极与信号线33电隔离并进入浮动状态。然而，因为栅极-源极电压Vgs等于驱动晶体管22的阈值电压Vth，则驱动晶体管22处于截止状态。因此，漏极-源极电流Ids不会流到驱动晶体管22。
[0103](信号写入和迁移率校正周期)
[0104]接下来，在时间t15时，如图9所示，信号线33的电位从参考电压Vtjfs切换到视频信号的信号电压Vsig。接下来，在时间t16，扫描线31的电位WS改变到高电位侧，使得写入晶体管23进入导通状态，对视频信号的信号电压Vsig进行采样并将信号电压写入到像素20，如图10所示。
[0105]通过由写入晶体管23写入信号电压Vsig,驱动晶体管22的栅极电位Vg成为信号电压Vsig。当驱动晶体管22由视频信号的信号电压Vsig驱动时，驱动晶体管22的阈值电压Vth被对应于保持在保持电容器24中的阈值电压Vth的电压消除。
[0106]此时，有机EL元件21处于截止状态(高阻抗状态)下。因此，根据视频信号的信号电压Vsig从电源线32流到驱动晶体管22的电流(漏极-源极电流Ids)流到有机EL元件21的等效电容器25。因此，有机EL元件21的等效电容器25的充电开始。
[0107]有机EL元件21的等效电容器25被充电，使得驱动晶体管22的源极电位Vs随时间而增加。此时，用于每个像素的驱动晶体管22的阈值电压Vth的变化已被取消，且驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids取决于驱动晶体管22的迁移率μ。驱动晶体管22的迁移率μ是构成驱动晶体管22的沟道的半导体薄膜的迁移率。
[0108]在这里，假设保持电容器24的保持电压Vgs相对于视频信号的信号电压Vsig的比，即，写入增益G为I (理想值)。在这种情况下，驱动晶体管22的源极电位Vs增加到电位Vofs - Vth+ Δ Vs,使得驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs成为Vsig-UVth- Δ Vs。
[0109]即，驱动晶体管22的源极电位Vs的增加电位Λ Vs被从保持在保持电容器24中的电压(Vsig-VtjfJVth)扣除，即对保持电容器24的充电电荷放电。换言之，驱动晶体管22的源极电位Vs的增加电位(变化量)AVs通过对保持电容器24施加负反馈而产生。因此，源极电位Vs的增加电位八入成为负反馈的反馈量。[0110]因此，根据流到驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids的反馈量Ms的负反馈被施加到栅极-源极电压Vgs以取消驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids相对于迁移率μ的依赖性。取消处理是用于校正每个像素的驱动晶体管22的迁移率μ的变化的迁移率校正处理。
[0111]具体而言，因为在被写入到驱动晶体管22的栅极的视频信号的信号幅度Vin(=Vsig-U增加时，漏极-源极电流Ids增加，所以负反馈的反馈量AVsW绝对值增加。因此，执行根据发光亮度的迁移率校正处理。
[0112]当视频信号的信号幅度Vin是恒定时，在驱动晶体管22的迁移率μ增加时，负反馈的反馈量AVs的绝对值增加。出于这个原因，每个像素的迁移率μ的变化可被消除。因此，负反馈的反馈量AVs也被称为迁移率校正处理的校正量。
[0113](发光周期)
[0114]接下来，在时间t17时，扫描线31的电位WS改变到低电位侧，使得写入晶体管23进入不导通状态，如图11所示。因此，因为驱动晶体管22的栅极与信号线33电隔离，所以栅极进入浮动状态。
[0115]在这种情况下，当驱动晶体管22的栅极处于浮动状态时，保持电容器24连接在驱动晶体管22的栅极和源极之间，使得栅极电位Vg随驱动晶体管22的源极电位Vs的变化而级联变化。即，驱动晶体管22的源极电位Vs和栅极电位Vg在其中保持在保持电容器24中的栅极-源极电压Vgs被保持的状态下增加。此外，驱动晶体管22的源极电位Vs根据晶体管的饱和电流Ids增加到有机EL元件21的发光电压Vt5lraltj
[0116]因此，其中驱动晶体管22的栅极电位Vg随源极电位Vs的变化而级联变化的操作是自益操作。换言之，自益操作是其中栅极电位Vg和源极电位Vs在其中保持在保持电容器24中的栅极-源极电压Vgs (即保持电容器24的两端之间的电压)被保持的状态下变化的操作。
[0117]在与驱动晶体管22的栅极进入浮动状态时相同的时间，驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids开始流到有机EL元件21，使得有机EL元件21的阳极电位根据漏极-源极电流Ids增加。如果有机EL元件21的阳极电位大于Vthel+Veath，则有机EL元件21开始发光，这是因为驱动电流开始流到有机EL元件21。
[0118]有机EL元件21的发光电流由这时的栅极-源极电压Vgs导致的驱动晶体管22的饱和电流Ids定义。出于这个原因，驱动晶体管22每个信号电压Vsig上都成为恒定电流源。
[0119]有机EL元件21的阳极电位的增加是驱动晶体管22的源极电位Vs的增加。如果驱动晶体管22的源极电位Vs增加，则驱动晶体管22的栅极电位Vg通过保持电容器24的自益操作随源极电位Vs的增加而级联增加。
[0120]此时，当认为自益增益为I (理想值)时，栅极电位Vg的增加量变为等于源极电位Vs的增加量。出于这个原因，在发光周期期间中，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs被恒定地保持在Vsig-VtjfJVth-AVs下。在时间t18时，信号线33的电位从视频信号的信号电压Vsig切换到参考电压V-。
[0121]在上述一系列电路操作中，阈值校正准备、阈值校正、写入信号电压Vsig (信号写入)和迁移率校正中的每个处理操作在一个水平周期(IH)内执行。此外，在从时间t16到时间t17的周期内，信号写入和迁移率校正中的每个处理操作被并行执行。[0122][细分阈值校正]
[0123]已经描述了其中采用仅执行阈值校正处理一次的驱动方法的情况。然而，驱动方法仅仅是示例性的，并没有特别限制。例如，可采用执行其中阈值校正处理被细分并在IH周期和该IH周期之前的多个水平周期内执行多次的所谓细分阈值校正的驱动方法，其中，在该IH周期内，阈值校正处理与迁移率校正处理一起被执行。
[0124]根据执行细分阈值校正的驱动方法，即使由于根据高清晰度而采用更多像素，被分配为水平周期的时间变短，也能够通过在起到阈值校正时期作用的多个水平时期来确保足够的时间。因此，即使被分配为一个水平时期的时间变短，也可确保有足够的时间作为阈值校正周期。因此，阈值校正处理可被可靠地执行。
[0125][2-4.TFT形成在半导体之上的情况]
[0126]在这里，考虑了其中用作驱动晶体管22或写入晶体管23的TFT形成在诸如硅这样的半导体而不是诸如玻璃衬底这样的绝缘体之上的情况。
[0127]当TFT被形成在半导体之上时，如图12所示，TFT成为具有源极端、栅极端、漏极端和背栅极(基极)端的四端元件，而不是具有源极端、栅极端和漏极端的三端元件。寄生电容器存在于源极端、栅极端和漏极端(电极)与衬底之间。
[0128]当TFT形成在半导体之上时，如图13所示，TFT的特性由衬底电位改变。具体而言，如果衬底电位与源极电位的差为正(衬底电位〉源极电位)，则TFT的阈值电压被位移到增强侧。与此相反,如果衬底电位和源极电位的差为负(衬底电位〈源极电位),则TFT的阈值电压被位移到抑制侧。
[0129]在这里，各自考虑了存在于晶体管的端子与衬底之间的寄生电容器的效果和通过源极电位与衬底电位的的电位差引起的特性变化的效果中。
[0130]当如图12所示的四端晶体管被用于图2的像素电路中时，在驱动晶体管22的栅极(端子)中产生寄生电容器，如图14所示。此时，如果连接到驱动晶体管22的栅极的整个电容器的电容值被设置为Call且驱动晶体管22的栅极-源极电容值被设置为Cs，则自益操作的自益增益G成为Cs/Call。
[0131]在这种情况下，电容值Call是以下电容器的整个电容值:驱动晶体管22的栅极-源极电容器cgs—22、栅极-漏极电容器Cgd—22和栅极-背栅极电容器Cgb—22 ;写入晶体管23的栅极-漏极电容器Cgd 23和栅极-背栅极电容器Cgb 23 ；以及保持电容器24。电容值Cs是驱动晶体管22的栅极-源极电容器Cgs 22和保持电容器24的整个容量值。
[0132]自益增益G示出驱动晶体管22的栅极电位的变化(变化量)相对于源极电位的变化(变化量)的比率。即，如果自益增益G是I (理想值)，则栅极电位的变化变为与驱动晶体管22的源极电位的变化匹配。如果驱动晶体管22的栅极-源极电容以外的电容比栅极-源极电容小得多，则在有机EL元件21发光时，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs被几乎恒定地保持。
[0133]然而，如图14所示，当寄生电容器存在于晶体管的每个端子与衬底之间时，自益增益G减小，这是因为驱动晶体管22的栅极-源极电容以外的电容可能会变得大于栅极-源极电容。因此，如图15所示，如果差( = AVth)存在于像素之间的驱动晶体管22的阈值电压Vth中，则驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs的差(GX Λ Vth)在发光时可能变得小于Λ Vth，且Λ Vth可能无法被完美地反映(reflected)。因此，在显示图像中发生亮度不规则或粗糙的现象，并且显示图像的图像质量劣化。
[0134]为了增加自益增益G，附接到驱动晶体管22的栅极的寄生电容器的电容值可降低。例如，如图16所示，考虑了通过连接驱动晶体管22的源极与衬底(即，均衡源极电位Vs和衬底电位)来降低驱动晶体管22的栅极与衬底之间的寄生电容器的电容值的方法。
[0135]然而，在用于使TFT形成在诸如硅衬底这样的半导体衬底之上的过程中，如图17所示，一般进行包括信号线33或驱动晶体管22的栅极221和源极/漏极222的布线的多层化。被供应固定功率的光屏蔽层35被布置以减少外部光相对于电路兀件(诸如驱动晶体管22)的影响。然而，如果实施多层布线结构，则寄生电容器Cpi和Cp2可在驱动晶体管22的栅极221和其它层的金属(在如图17所示的实例中，信号线33或光屏蔽层35)之间产生。
[0136]因此，如果在TFT形成在半导体之上时实施多层布线结构，则附接到驱动晶体管22的栅极的寄生电容器Cpi和Cp2会减少自益增益G。图18示出在多层布线结构的情况下附接到驱动晶体管22的栅极的寄生电容器的等效电路图。
[0137]如上所述，如果差( = AVth)存在于驱动晶体管22的阈值电压Vth中，则在发光时驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs的差(GX Λ Vth河能变得小于八^且Λ Vth可能无法完美地被反映。因此，可能会在显示图像中发生亮度不规则或粗糙的现象。
[0138]对于在形成于导体(诸如金属)之上的绝缘体之上形成驱动晶体管22的情况以及在半导体之上形成驱动晶体管22的情况，同样会发生自益增益G的减少。这是因为，当具有底栅结构的TFT有绝缘体存在其间地形成在导体衬底之上时，TFT不会成为四端元件，但是导体衬底与栅极之间的整个部分会成为寄生电容器，如上所述。
[0139]<3.实施方式〉
[0140]根据本公开的实施方式的有机EL显示装置被配置为解决在驱动晶体管22形成在诸如硅这样的半导体或形成于导体衬底之上的绝缘体之上时发生的问题。如上所述，这个问题是由于在驱动晶体管22形成在半导体之上时衬底电位和自益增益G的效果而发生的问题，或是由于在驱动晶体管22形成在形成于导体衬底之上的绝缘体之上时的自益增益G的减少而发生的问题。
[0141]为了解决上述问题，在本实施方式中，在通过层叠驱动晶体管22的栅极221与源极/漏极222配置的多层布线结构，即，通过在栅极金属层之上布置源极/漏极金属层而配置的多层布线结构中采用下面的配置。
[0142]即，如图19所示，在本实施方式中，采用其中栅极221的外围部分由源极/漏极222三维地覆盖的结构。具体而言，突出向栅极221的侧的管状部分222Α形成在源极/漏极222中且栅极221的外围部分由管状部分222α和源极/漏极222覆盖。
[0143]在这种情况下，源极/漏极222是驱动晶体管22的一个源极/漏极。在多层布线结构中，驱动晶体管22的沟道形成层或其它源极/漏极形成在与栅极221或源极/漏极222不同的层(其它层)中。
[0144]如上所述，在多层布线结构中，通过采用其中栅极221的外围部分由源极/漏极222三维地覆盖的结构，寄生电容器不会在驱动晶体管22的栅极221与其它层(例如信号线
33或光屏蔽层35)的金属之间产生。相反，如图20所示，寄生电容器Cpi和Cp2会在驱动晶体管22的源极/漏极222与其它层(例如信号线33或光屏蔽层35)的金属之间产生。
[0145]如上所述，自益增益G由保持电容器24的电容值和附接到驱动晶体管22的栅极的寄生电容器的电容值确定。在多层布线结构中，寄生电容器不会在驱动晶体管22的栅极和其它层的金属之间产生，使得与其中栅极221不被三维地覆盖的情况相比，附接到栅极的寄生电容器的容量值减少。因此，自益增益G可增加。
[0146]通过增加自益增益G，当差( = AVth)存在于像素之间的驱动晶体管22的阈值电压Vth中时，在阈值校正操作之后的自益周期期间，阈值电压Vth的差Λ Vth可被反映在驱动晶体管22的栅极电位Vg和源极电位Vs中。因此，最后，在信号写入结束之后发光时，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs不会受到阈值电压Vth的差影响。因此，可获得其中没有亮度不均匀或粗糙的均匀图像质量。
[0147]寄生电容器Cpi和Cp2在驱动晶体管22的源极/漏极222和信号线33或光屏蔽层35之间产生，使得驱动晶体管22的栅极-极源电容值可增加。驱动晶体管22的栅极-源极电容量值增加，使得在迁移率校正操作中的驱动晶体管22的源极电位Vs的变化量AVs减小。因此，诸如由于像素之间的信号写入时间的差而发生的暗影这样的图像质量缺陷可以减少。
[0148]<4.“修改”〉
[0149]本领域技术人员应理解，在本领域中，根据设计要求和其它因素可能会出现各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。即，在本实施方式中，在多层布线结构中，驱动晶体管22的沟道形成层的形成在不同于栅极221或一个源极/漏极222的层中(其它层)。然而，本发明不限于此。
[0150]例如，可采用其中驱动晶体管22的沟道形成层被布置在与栅极金属层(栅极221形成在其中的层)相同的层或其中外围区域由源极/漏极金属层(源极/漏极222形成其中的层)覆盖的区域中的结构。
[0151]通过采用这种结构，驱动晶体管22的沟道形成层可通过源极/漏极金属层屏蔽光。因此，因为可移除为沟道形成层屏蔽光的光屏蔽层35 (参考图19)，所以制造成本可降低。
[0152]<5.电子设备〉
[0153]根据上述本公开的实施方式的显示装置可用作在显示输入到电子设备的视频信号或在电子设备中产生的视频信号作为图像或视频的所有领域中的每种电子设备中的显示单元(显示装置)。
[0154]从本实施方式的解释显而易见的是，因为根据本公开的实施方式的显示装置可增加自益增益，所以诸如亮度不规则或粗糙这样的图像质量缺陷可减少。因此，在所有领域的电子设备中，可通过使用根据本公开的实施方式的显示装置作为显示单元来实现高品质图像显示。
[0155]作为使用根据本公开的实施方式的显示装置作为显示单元的电子设备，数码照相机、摄像机、游戏机和笔记本计算机可以作为例证。特别而言，根据本公开的实施方式的显示装置适合用于各电子设备的显示单元，诸如电子书籍阅读器或电子手表这样的便携式信息设备，或诸如移动电话或个人数字助理(PDA)这样的便携式通信设备。
[0156]〈6.本发明的配置〉
[0157]此外，本公开也可被配置如下。
[0158](I) 一种显示装置，包括:[0159]像素电路，被布置并且其中每个都包括用于驱动电光元件的驱动晶体管、以及连接在驱动晶体管的栅极与一个源极/漏极之间的电容器，
[0160]其中，驱动晶体管通过层叠栅极与源极/漏极而构成，栅极的外围部分由源极/漏
极覆盖。
[0161](2)根据(I)的显示装置，
[0162]其中，驱动晶体管的沟道形成层的外围部分由源极/漏极覆盖。
[0163](3)根据(I)或(2)的显示装置，
[0164]其中，驱动晶体管形成在半导体之上。
[0165](4)根据(I)或(2)的显示装置，
[0166]其中，驱动晶体管形成在形成于导体之上的绝缘体之上。
[0167](5)根据(I) IlJ (4)中任一项的显示装置，
[0168]其中，像素电路使电流流动到驱动晶体管并进行视频信号的写入和驱动晶体管的迁移率校正。
[0169](6)根据(5)的显示装置，
[0170]其中，像素电路施加根据流到驱动晶体管的电流的校正量的负反馈到驱动晶体管的栅极-源极电位差，并且进行驱动晶体管的迁移率校正。
[0171](7)—种电子设备，包括:
[0172]显示装置，包括像素电路，像素电路被布置且其中每个像素电路都包括用于驱动电光元件的驱动晶体管，
[0173]其中，驱动晶体管通过层叠栅极与源极/漏极而构成，并且栅极的外围部分由源
极/漏极覆盖。
[0174]本公开包括在于2012年8月31日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2012-191640中所公开的内容有关的主题，其全部内容在此通过引用的方式并入本文。
【权利要求】
1.一种显示装置，包括: 像素电路，被布置并且其中每个所述像素电路都包括用于驱动电光元件的驱动晶体管、以及连接在所述驱动晶体管的栅极与一个源极/漏极之间的电容器， 其中，所述驱动晶体管通过层叠所述栅极与所述源极/所述漏极而构成，所述栅极的外围部分由所述源极/所述漏极覆盖。
2.根据权利要求1所述的显示装置， 其中，所述驱动晶体管的沟道形成层的外围部分由所述源极/所述漏极覆盖。
3.根据权利要求1所述的显示装置， 其中，所述驱动晶体管形成在半导体之上。
4.根据权利要求1所述的显示装置， 其中，所述驱动晶体管形成在形成于导体之上的绝缘体之上。
5.根据权利要求1所述的显示装置， 其中，所述像素电路使电流流动到所述驱动晶体管并进行视频信号的写入和所述驱动晶体管的迁移率校正。
6.根据权利要求5所述的显示装置， 其中，所述像素电路施加根据流到所述驱动晶体管的电流的校正量的负反馈到所述驱动晶体管的栅极-源极电位差，并且进行所述驱动晶体管的所述迁移率校正。
7.根据权利要求1所述的显示装置， 其中，所述驱动晶体管的沟道形成层形成在不同于所述栅极或一个所述源极/所述漏极的层中。
8.根据权利要求1所述的显示装置， 其中，所述驱动晶体管的沟道形成层被布置在与其中形成所述栅极的层相同的层中或其外围区域由其中形成一个所述源极/所述漏极的层覆盖的区域中。
9.一种电子设备,包括: 显示装置，包括像素电路，所述像素电路被布置且其中每个所述像素电路都包括用于驱动电光元件的驱动晶体管， 其中，所述驱动晶体管通过层叠栅极与源极/漏极而构成，并且所述栅极的外围部分由所述源极/所述漏极覆盖。
【文档编号】G09G3/30GK103680390SQ201310373872
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2012年8月31日
【发明者】山本哲郎, 内野胜秀 申请人:索尼公司