专利名称：图像显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提供高质量图像显示的图像显示设备。本发明特别涉及这样一种图像显示设备，其具有运动图像等等特别令人满意的显示质量并且充分地抑制像素之间的显示质量的不规则性。
背景技术：
下面参照图23和24描述现有技术。
图23示出使用现有技术的一种多晶硅TFT发光显示设备的像素结构。分别具有有机发光二极管(OLED)207作为像素发光体的像素被以矩阵形式设置在显示单元上。但是，为了简化，图23仅仅示出一个像素。像素210通过选择线路211、数据线路217、电源线路218等等连接到外部驱动电路。在该像素210中，数据线路217通过输入TFT201连接到消除一个删除电容器202的一端。该删除电容器202的另一端连接到驱动TFT204的栅极、存储电容器203的一端、以及AZ开关205的一端。该存储电容器203的另一端和驱动TFT204的一端共同连接到电源线路218。该驱动TFT204和AZ开关205的另一端共同连接到AZB开关206的一端。该AZB开关206的另一端通过OLED207连接到公共电源。在此，该AZ开关205和AZB开关206形成在TFT上，并且这些开关的栅极连接到AZ线路215和AZB线路216。
接着，参照图24描述该常规例子的操作。图24示出当显示信号被输入到该像素时数据线路217、AZ开关205、AZB开关206和输入TFT201的驱动波形。由于该像素由p沟道TFT所构成，在图24中的驱动波形的上侧(高电压)对应于TFT被截止(OFF)，以及下侧(低电压)对应于TFT被导通(ON)。
首先，在图24中所示的时刻(1)时，输入TFT201导通，AZ开关205导通，以及AZB开关206断开。从而，已经输入到数据线路217的零(参考)电平信号电压被输入到取消电容器202的一端。与此同时在驱动TFT204的由AZ开关205(导通)二极管连接的栅极和源极之间的电压被重新设置为电源线路218的电压+Vth。在此，Vth表示驱动TFT204的阈值电压。当输入0电平信号电压时，该操作自动把像素设置为0偏压，使得驱动TFT204的栅极电压变为刚好等于该阈值电压。
接着，在图24所示的时刻(2)时，AZ开关205被截止，并且特定模拟电平的信号电压被输入到数据线路217。从而，该特定电平的信号电压被输入到删除电容器202的一端。通过该操作，与自动零偏压时的状态相比，驱动TFT204的栅极电压在特定信号的电平上具有额外的变化量。
接着，在图24中所示的时刻(3)，输入TFT201被截止，AZB开关206导通。从而已经由导通的输入TFT201所施加的特定信号电平被存储到该删除电容器202。通过该操作，驱动TFT204被固定到一个状态，在该状态下其电压具有把特定信号电平加到阈值电压上的变化量。另外，信号电流(由驱动TFT206所驱动)驱动OLED207来发出对应于输入信号的特定电压电平的亮度。这种现有技术例如在《技术论文文摘》，SID98，pp.11-14中详细公开。
该现有技术不能够提供特别令人满意的运动图像的显示质量，或者充分地抑制像素之间的显示质量的不规则性。用图23和图24描述的常规例子引入该删除电容器202和AZ开关205，以及AZB开关206，以吸收进入该删除电容器202上的电压中的驱动TFT204的Vth的不规则性。因此，该常规例子实现模拟显示，并减小在OLED207中的亮度的不规则性。该常规例子没有涉及令人满意的运动图像的显示质量。也就是说，OLED207的发光从AZB开关206被导通时开始，这在图24的时刻(3)之前示出，并且实际上持续一帧的时间，直到在下一帧的时刻(1)之前，输入TFT201导通时为止。但是，在这种显示方法中，由于视觉特性的余像效果，人眼倾向于看到该图像持续两帧，这将显示出不自然的运动图像，称为帧滞留。
尽管如上文所述该现有技术能够消除驱动TFT204的Vth不规则性，但是该驱动TFT204的不规则性不限于Vth不规则性。该现有技术通过驱动TFT204的电流输出而保持OLED的驱动电流。这意味着即使可以消除驱动TFT204的Vth不规则性(如果由于在驱动TFT204的迁移率的不规则性而造成电流驱动能力的不规则性)，该现有技术还会在每个像素点中产生例如增益不规则性这样的亮度不均匀性。通常，TFT的各个器件之间具有较大的不规则性，并且非常难以抑制各个器件之间的不规则性，特别是当多个TFT被压缩在一个像素中时尤其如此。在低温多晶硅TFT工艺的情况中，例如已知迁移率的不规则性大约为10％。因此，该现有技术不能够充分的抑制由于像素之间的显示质量的不规则性而导致产生亮度不均匀。
发明内容
例如帧滞留这样的运动图像显示不自然的上述问题可以通过一种图像显示设备来解决，其中包括由分别具有发光装置的多个像素所构成的显示单元、用于把模拟显示信号输入到该像素的信号线、用于根据该模拟显示信号驱动发光装置的发光驱动装置、以及用于控制置于发光驱动装置之间的发光装置和每个像素中的发光装置的发光或不发光的发光控制开关装置。
该发光控制开关装置可以通过控制该发光装置在一个帧中的发光时间而设置在两个连续帧之间的一个不发光周期。通过设置适当的不发光周期，在人视觉特性上出现的余像效果将在不发光周期中充分减小。相应地，用于持续两帧的图像将不会造成上述视觉重叠，这能够进行平滑的运动图像显示。
难以充分抑制由于像素之间的显示质量的不规则性所造成的亮度不均匀性的问题可以通过一个图像显示设备来解决，该设备包括由分别具有发光装置的多个像素所构成的显示单元、用于把模拟显示信号输入到该像素的信号线、以及用于根据该模拟显示信号驱动发光装置的发光驱动装置。被提供给每个像素的该发光驱动装置是一种场效应晶体管。该信号线路通过至少一个电容装置连接到该场效应晶体管的栅极。该场效应晶体管的源极或漏极之一通过一个开关连接到电源装置，以及该源极和漏极中的另一个连接到该发光装置和电源装置之一。该场效应晶体管被限制(contracted)以把模拟显示信号和三角脉冲信号通过电容装置提供到其栅极。
该结构通过写入在每个像素的电容装置中的模拟信号电压的数值而控制在一个时间点处的发光装置的发光周期，以实现用于运动图像等等的多级过渡显示(gradation display)。
从下文参照附图的详细描述中，本发明的上述和其它特点和特性将变得更加清楚，其中相同的参考标号表示相同的元件图1为在本发明第一实施例中的OLED显示面板的结构；图2示出第一实施例的发光控制线和信号选择线的波形；图3示出第一实施例的开关驱动信号和信号线数据的波形时序图；图4示出在本发明第二实施例中的像素结构；图5(a)和5(b)示出第二实施例的开关的截面结构；图6示出在本发明第三实施例中的像素结构；图7示出在本发明第四实施例中的像素结构；图8示出在本发明第五实施例中的OLED显示面板的结构；图9示出在本发明第五实施例中的发光控制线路和数字信号输入线路的波形；图10为在本发明第六实施例中的OLED显示面板的结构；图11示出在第六实施例中的发光控制线路的波形；图12示出在第六实施例中的开关驱动信号和信号线数据的输入的波形时序图；图13为在本发明第七实施例中的OLED显示面板的结构；图14示出在第七实施例中的开关驱动信号和信号线数据的输入的波形时序图；
图15为在本发明第八实施例中的OLED显示面板的结构；图16示出在第八实施例中的开关驱动信号和信号线数据的输入的波形时序图；图17为在本发明第九实施例中的OLED显示面板的结构；图18示出在第九实施例中的发光控制线路的波形；图19示出在第九实施例中的开关驱动信号和信号线数据的输入的波形时序图；图20为在本发明第十实施例中的OLED显示面板的结构；图21为在第十实施例中的门驱动电路和发光开关驱动电路的典型扫描图案；图22为本发明第十一实施例中的运动图像显示系统的结构；图23示出使用现有技术的发光显示设备的像素结构；以及图24示出使用现有技术的发光显示设备的波形时序图。
具体实施例方式下面参照图1至图3描述本发明的第一实施例。
首先，参照图1描述第一实施例的整体结构。
图1示出第一实施例的OLED(有机发光二极管)显示面板的结构。分别具有OLED7作为像素发光体的像素10被以矩阵形式设置在显示单元上。每个像素通过复位线路15、信号线路17和发光开关线路19等等连接到围绕该显示单元的驱动电路。该复位线路15连接到门驱动电路22的扫描输出端，该信号线路17通过信号输入开关23连接到信号驱动电路21，以及通过三角脉冲输入开关26连接到三角脉冲输入线路27。输入脉冲信号电压的信号输入线路28连接到信号驱动电路21。由于信号驱动电路21是具有公知的位移寄存器和模拟开关的模拟信号电压分布电路，因此在此省略其细节描述。
信号输入开关23由信号选择线路24所切换，以及三角脉冲输入开关26由反相信号选择线路25(其通过反向器电路30作为信号线路24的反向输出)所切换，使得这两个开关被交替导通。发光开关线路19是发光开关“与”门31的输出。门驱动电路22和发光控制线路32的扫描输出输入到该发光开关“与”门31。由于门驱动电路22通常由公知的位移寄存器所构成，因此省略对它的详细描述。在此，在图1中所示的像素10、门驱动电路22和信号驱动电路21等等的所有电路通过使用公知的低温多晶硅TFT形成在玻璃基片上。在每个像素中，该信号线路17通过像素电容器2连接到作为p沟道MOS晶体管的OLED驱动TFT4的栅极。OLED驱动TFT4的源极连接到电源线路18。OLED驱动TFT4通过由发光开关线路19所控制的发光TFT开关9连接到OLED7的一端。该OLED7的另一端连接到公共地线。另外，由复位线路15所控制的复位TFT开关5跨接在OLED驱动TFT4的栅极和漏极之间。
接着，参照图2和图3讨论本实施例的操作。
图2示出在本实施例中的一帧周期内发光控制线路32和信号选择线路24的工作波形。在本实施例中，一帧周期被预定为1/60秒，其被分为在前半部分的“写入周期”(即，不发光周期或者熄灭周期)以及在后半部分的“发光周期”。该分割的比率例如为10％-90％是“写入周期”，以及90％-10％是“发光周期”，或者最好“写入周期”和“发光周期”分别为50％。发光控制线路32在“写入周期”过程中截止，但是它在“发光周期”过程中导通。从而，发光控制线路32通过发光开关线路19把所有像素的发光TFT开关9同时固定到导通状态。另外，信号选择线路24在“写入周期”过程中导通，以及在“发光周期”过程中截止。从而，信号选择线路24使信号输入开关23在“写入周期”过程中进入导通状态，以及使三角脉冲输入开关26在“写入周期”过程中进入截止状态，并且在“发光周期”过程中导通。因此在“写入周期”过程中通过信号驱动电路21把模拟信号电压写入到信号线路17，并且在“发光周期”过程中通过三角脉冲输入线路27写入三角脉冲电压。
图3示出在“写入周期”和“发光周期”过程中在每个像素中的复位TFT开关5、发光TFT开关9和在信号线路17上的数据输入的驱动的波形时序。
在作为一帧的前半部分的“写入周期”过程中，门驱动电路22顺序地按每一行扫描该像素。同时，信号驱动电路21把模拟信号电压写入到信号线路17作为信号数据。特别地，在由门驱动电路22选择的第n行上的像素中，发光TFT开关9首先导通，然后复位TFT开关5导通。当这两个开关都导通时，OLED驱动TFT4被置于二极管连接状态，相同的电压被施加在该栅极和漏极之间。相应地，预先把特定的电压施加到电源线路18上，使OLED驱动TFT4和OLED7进入导通状态。接着，当发光TFT开关9截止时，OLED驱动TFT4和OLED7被强制置于截止状态。在此时，由于OLED驱动TFT4的删极和漏极通过复位TFT开关5短路，因此其删极连接到像素电容器2的一端的OLED驱动TFT4的删极电压被自动复位到比电源线路18的电压低该阈值电压Vth的一个电压。在此时，模拟信号电压被作为信号线路17数据输入到像素电容器2的另一端。接着当复位TFT开关5截止时，像素电容器2的两端之间的电势差被存储，以在像素电容器2中保持不变。换句话说，当等于该模拟信号电压的一个电压被输入到在信号线17侧上的像素电容器2的一端时，OLED驱动TFT4的栅极电压被强制设置为比电源线路18的电压低阈值电压Vth的一个电压。在此时，同时输入到信号线路17侧上的像素电容器2的一端的电压电平比该模拟信号电压高，则OLED驱动TFT4截止，并且如果该电压电平比该模拟信号电压高，则OLED驱动TFT4导通。但是，在扫描其它行像素的周期中，相关像素的发光TFT开关9总是截止。相应地，无论在信号线路17上的数据电压是高还是低，OLED7不会发光。按照这种方式，按照每一行顺序地执行把模拟信号电压写入到该像素，并且在写入到所有像素的操作完成时，在一帧的前半部分的“写入周期”结束。
接着，在作为一帧的后半部分的“发光周期”过程中，门驱动电路22暂停，并且通过发光开关“与”门31和发光开关线路19的方式使发光控制线路32与发光TFT开关9同时导通。在此时，三角脉冲输入线路27把如图3所示的三角脉冲作为信号线路数据通过三角脉冲输入开关26输入到信号线路17。如上文所述，每个像素电容器2被复位，使得OLED驱动TFT4根据信号线路17的电压是否比预先写入的模拟信号电压更高或更低而导通或截止。由于发光TFT开关9总是在“发光周期”中导通，OLED驱动TFT4根据预先写入的模拟信号电压和施加到信号线路17上的三角脉冲电压之间的关系而驱动每个像素的OLED7。现在，如果OLED驱动TFT4的互导(gm)(电流驱动能力)足够高，OLED7可以被认为被数字驱动为导通/截止。也就是说，OLED7根据预先写入的模拟信号电压仅仅在该周期中继续以基本上固定的亮度发光。该发光周期的调节基本上被认为是多级发光。即使OLED驱动TFT4的特性不均匀，也基本上没有影响。现在，最好使图3中所示的三角脉冲的幅度基本上与模拟信号电压的幅度相一致。对于三角脉冲的波形，在本发明中可以有各种改变。本实施例采用左右对称的三角波形，使得发光周期的中央不取决于发光的级别。但是，可以使用不对称的三角波形、等价于伽玛特性调制的非线性三角波形、或者多三角波形等等以获得不同的视觉特性。
根据上述实施例，可以通过控制在一帧中的发光装置的发光时间与“发光周期”相同，而设置两个连续帧之间的不发光周期。本实施例获得平滑的运动图像显示。另外，根据本实施例，写入在每个像素的电容装置中的模拟信号电压的数值控制发光装置的发光周期，没有在不同时间点上的不均匀性，从而可以实现多级过渡显示。因此，显示质量的像素之间的不规则性可以大大减小。
在上述实施例中，可以有各种变形和改变而不脱离本发明的精神实质。例如，本实施例采用玻璃基片作为TFT基片；但是，可以用其它透明绝缘基片来代替例如石英基片或者透明塑料基片。或者，如果OLED7向着基片的上侧发光，则可以使用不透明的基片。
对于TFT开关。本实施例采用简单构造的单沟道模拟开关；但是这些模拟开关可以用CMOS结构来制成。在该实施例的描述中，像素的数目、面板尺寸等等没有详细描述，因为本发明不受到它们的规格或形式的限制。在本实施例中，显示信号电压为模拟电压，其可以被一个离散多级电压所代替，例如64级(6位)的电压。信号电压的级数不限于特定的数值。另外，三角波形可以形成为符合信号电压级别的离散形式。并且，OLED7的公共端电压为地电压；但是，该电压在特定条件下实质上可以变化。
另外，由门驱动电路22、信号驱动电路21等等所组成的外围驱动电路由低温多晶硅TFT电路所构成。但是，它们的外围驱动电路或部分可以用单晶LSI电路所形成和封装。
在本实施例中，OLED7被用作为发光装置。但是，在替换中，包括其它无机二极管或者发光体的通用发光装置可以实现本发明。另外，为了上色在分别对红色、绿色和蓝色这样的每种颜色分别提供OLED7的情况中，最好与OLED7的驱动电压相结合改变该区域的状态，以获得色彩平衡。在此，在改变驱动电压的情况中，可以在本实施例中改变和调节用于每种颜色的电源线路18的施加电压。在这种情况中，最好把三种颜色排列为条状，以简化布线。尽管本实施例采用地电压作为OLED7的公共端电压，还可以对红、绿和蓝的每种颜色分离OLED7的端子，以由适当电压进行驱动。另外，通过该显示条件或显示图案适当地调节驱动电压还可以纠正色温。
另外，“写入周期”和“发光周期”的比率分别被设置为50％；但是该比率可以根据条件而改变。例如，如果“发光周期”缩短，运动图像的运动变平滑，但是该屏幕会有一定程度的变暗。为了考虑这些因素，“发光周期”可以被适当地设置为一帧周期的70％、30％、10％。
上述各种变化和改变可以应用于下文所述的其它实施例。
下面参照图4和图5(a)和5(b)描述本发明的第二实施例。
图4示出在第二实施例中的一个像素40的结构。
该实施例的整体结构和操作基本上与第一实施例相同，只是复位TFT开关41和发光TFT开关42由p沟道MOS晶体管所构成。相应地，省略对整个结构和操作的描述，在下文描述作为本实施例的区别特征的复位TFT开关41和发光TFT开关42。
图5(a)示出复位TFT开关41的截面结构，图5(b)示出OLED驱动TFT4和发光TFT开关42的截面结构。如第一实施例中所述，两个TFT通过低温多晶硅TFT处理的装置所形成。首先，在玻璃基片50上，隔着缓冲膜49形成一个i(不导入杂质)型的多晶硅薄膜53。在i型多晶硅薄膜53上形成作为漏极和源极的p+(高浓度p型)区51和55。以及，栅极46形成在覆盖该膜53的栅绝缘膜48上。另外，栅极46、漏极51和源极55分别具有被连接的端子43、44、45。在此，图5(a)中所示的复位TFT开关41和图5(b)中所示的发光TFT开关42之间的差别在于前者采用所谓的LDD(轻微掺杂的漏极)晶体管结构，其具有形成在接近栅极的i型多晶硅薄膜53上的p-(低浓度p型)区52、54。由于需要保持对应于存储在像素电容器2中的信号的电荷，复位TFT开关41的截止电流必需足够低。另一方面，OLED驱动TFT4具有较高的互导(gm)以实现OLED7的迅速的开/关操作，以及发光TFT开关42必须使由于OLED7的驱动电流和寄生电阻所导致的电压降的不规则性不可见。因此，发光TFT开关42不适合采用LDD晶体管结构。LDD晶体管在截止过程中仍然具有获得较低的泄漏电流的优点；但是，它在导通过程中具有较大的寄生电阻，这意味着它具有等价于降低互导(gm)的折衷。
在该实施例中，由于像素40仅仅由p沟道MOS晶体管所构成，因此像素单元的布局被简化，以获得较高的分辩率和较高的成品率。另外，如果构成像素外围电路的所有TFT例如通过使用LSI安装电路由p沟道MOS晶体管所构成，该处理被简化(通过取消n沟道MOS晶体管)，从而减小制造成本。
在本实施例中，复位TFT开关41和发光TFT开关42使用p沟道MOS晶体管，并且这两个开关的驱动波形的正负方向与第一实施例反向。
下面参照图6描述本发明的第三实施例。
图6示出在第三实施例中的像素59的结构。
本实施例的整体结构和操作基本上与第一实施例相同，只是OLED驱动TFT60由n沟道MOS晶体管所构成，并且OLED61的阴极和阳极被相反连接。相应地，省略对相同的结构和操作的描述。本实施例的OLED驱动TFT60、OLED61和区别特征在下文中描述。
用比电源线路18的电压更高的一个电压施加到与OLED61相对的一个电极62上，以及OLED驱动TFT60的源极连接到电源线路18(与第一实施例相同的电路连接)。但是，由于OLED驱动TFT60是n沟道MOS晶体管，因此模拟信号电压和三角脉冲的高/低关系被反向。也就是说，当三角脉冲的电压比预先写入的模拟信号电压高时，OLED驱动TFT60导通，并且当三角脉冲的电压比预先写入的模拟信号电压低时，OLED驱动TFT60被截止。因此，模拟信号电压的白/黑关系被反向，并且其它方面与第一实施例相同。
在本实施例中，由于像素59仅仅由n沟道MOS晶体管所构成，像素单元的布局被简化，以获得高分辨率和高成品率。另外，如果构成像素外围电路的所有TFT都例如通过使用LSI安装电路由n沟道MOS晶体管所制成，则通过取消p沟道MOS晶体管而简化工艺过程，从而减小制造成本。
下面参照图7描述本发明的第四实施例。
图7示出在第四实施例中的像素66的结构。
本实施例的整体结构和操作基本上与第一实施例相同，只是OLED驱动TFT63由n沟道MOS晶体管所构成。同时，复位TFT开关64的位置和发光TFT开关65的位置被改变。相应地，省略对相同的结构和操作的描述。本实施例的OLED驱动TFT64、复位TFT开关64、发光TFT开关65和区别特征在下文中描述。
由于OLED驱动TFT63是n沟道MOS晶体管，连接到OLED7的电极是源极。相应地，发光TFT开关65被置于电源线路18和OLED驱动TFT63之间。复位TFT开关64跨接在OLED驱动TFT63的漏极和栅极之间，这与如图7中所示的OLED7相反。像素的结构被改变，但是基本操作与第三实施例相同，从而其优点与第三实施例相同。但是，在本实施例中，由于OLED7作为OLED驱动TFT63的源极电阻，因此与其它实施例相比，OLED驱动TFT63的不规则特性容易变得可见。
下面参照图8和9描述本发明的第五实施例。
图8示出在本实施例中的OLED显示面板(有机发光二极管)的结构。本实施例结构和操作基本上与第一实施例相同，只是信号输入开关23、信号驱动电路21、三角脉冲输入开关26和三角脉冲输入线路27从信号线路17的上部和下部除去，并且用一个具有数字信号输入线路71的6位DA转换器电路70来取代它们。相应地，省略对相同的结构和操作的描述。本实施例的DA转换器电路70和区别特征在下文中描述。
图9示出在本实施例中在一帧周期内发光控制线路32和数字信号输入线路71的操作波型。一帧周期在本实施例中被预定为1/60秒，其被分为在前半部分的“写入周期”以及在后半部分的“发光周期”。发光控制线路32在“写入周期”过程中截止，但是它在“发光周期”过程中导通。从而，发光控制线路32通过发光开关线路19把所有像素的发光TFT开关9同时固定到导通状态。另外，在“写入周期”过程中把数字图像数据输入到数字信号输入线路71，并且在“发光周期”过程中输入三角脉冲数据。从而在“写入周期”过程中输出模拟信号电压，以及在“发光周期”过程中通过DA转换器电路70把三角脉冲电压输出到信号线路17。也就是说，在本实施例中，DA转换器电路70的使用使得数字输入成为可能。另外，它不需要信号输入开关23和三角脉冲输入开关26的开关操作。因此，可以减化到达OLED显示面板的驱动信号。
在本实施例中，通过低温多晶硅TFT，还把DA转换器电路70整体形成在玻璃基片上，以减小制造成本。DA转换器电路70还可以通过安装LSI而实现。在后一种情况中，LSI被安装作为导致增加安装成本的部件。但是，它使实现较高性能的8位DA转换器电路变得容易。
下面参照图10至图12描述本发明的第六实施例。
首先，参照图10讨论的实施例的整体结构。
图10示出在本实施例中的OLED(有机发光二极管)的结构。分别具有OLED 7作为像素发光体的像素70被以矩阵形式排列在显示单元上。每个像素通过复位线路78、信号线路77、发光开关线路79和输入开关线路83等等连接到设置在该显示单元周围的驱动电路。复位线路78和输入开关线路83连接到门驱动电路82的扫描输出。信号线路77连接到信号驱动电路81。输入模拟信号电压的信号输入线路28连接到信号驱动电路81。由于信号驱动电路81是由公知的位移寄存器和模拟开关所构成的模拟信号电压分配电路，因此其详细内容被省略。发光开关线路79连接到发光开关“或”门80的输出。门驱动电路82和发光控制线路82的扫描输出被输入到该发光开关“或”门80。由于门驱动电路82是由公知的位移寄存器所构成的，因此其详细内容被省略。在此，在图10中所示的像素70、门驱动电路82和信号驱动电路81等等的所有电路通过使用公知的低温多晶硅TFT形成在玻璃基片上。在每个像素中，信号线77通过输入TFT开关71(由输入开关线路83和像素电容器72所控制)连接到OLED驱动TFT74(一个p沟道MOS晶体管)的栅极。OLED驱动TFT74的源极连接到电源线路18。OLED驱动TFT74的漏极通过一个发光TFT开关76(由发光开关线路79所控制)连接到OLED7的一端。OLED7的另一端连接到公共地线。另外，OLED驱动TFT74的栅极和漏极之间具有一个由复位线路78所控制的复位TFT开关75。在OLED驱动TFT74的栅极和源极之间具有一个保持电容器73。
接着，用图11和图12说明该实施例的操作。
图11示出在本实施例中在一帧周期内发光控制线路32的工作波形。在本实施例中，一帧周期被预定为1/60秒，其被分为在前半部分的“写入周期”以及在后半部分的“空闲周期”和“发光周期”。该发光控制线路32在“写入周期”和“空闲周期”过程中截止，但是它在“发光周期”过程中导通。从而，发光控制线路32通过发光开关线路79把所有像素的发光TFT开关76同时固定到导通状态。另外，在“写入周期”过程中，门驱动电路82扫描复位线路78、发光开关线路79和输入开关线路83。模拟信号电压被顺序输入到信号线路77。在“空闲周期”和“发光周期”过程中，门驱动电路82被暂停，并且输入到信号线路77的信号被暂停。
图12示出在“写入周期”以及“空闲周期”和“发光周期”中在每个像素中的复位TFT开关75、发光TFT开关76、输入TFT开关71、以及输入到信号线路77上的数据的波形时序。
在“写入周期”(作为一帧的前半部分)过程中，门驱动电路82顺序地扫描每个像素行。信号驱动电路81同步地把模拟信号电压写入信号线路77作为信号数据。特别地，在由门驱动电路82所选择的第n行上的像素中，发光TFT开关76和输入TFT开关71首先被导通，然后复位TFT开关75导通。当这些开关导通时，OLED驱动TFT74被置于二极管连接状态，在其栅极和漏极上施加相同的电势。相应地，把特定电压预先施加到电源线路18上将使OLED驱动TFT74和OLED7置于导通状态。接着，当发光TFT开关76截止时(时刻(1))，OLED驱动TFT74和OLED7被强制置于截止状态。在此时，由于OLED驱动TFT74的栅极和漏极通过复位TFT开关75短路，OLED驱动TFT74(其栅极连接到像素电容器72的一端)的栅极电压自动复位到比电源线路18的电压低该阈值电压Vth的一个电压。在此时，零(参考)电平的模拟信号电压被作为信号线路77的数据通过输入TFT开关71输入到像素电容器72的另一端。
接着，当复位TFT开关75被截止时，像素电容器72两端之间的电势差被存储到像素电容器72中，保持不变。接着，当施加特定的模拟信号电压作为信号线路77的数据时(时刻(2))，在像素电容器72两端上的电压被偏移一个电压值，其等于零(参考)电平模拟信号电压和模拟信号电压之间的差值。并且，把相对于以前的复位电压偏移与该差值相等的电压而得的电压施加到OLED驱动TFT 74的栅极，并且该电压被保持电容器73所保持。然后，输入TFT开关71被截止，并且信号线77的数据返回到零(参考)电平(时刻(3))，从而完成把信号写入到第n行上的像素。然后，在扫描另一行上的像素的过程中，相关像素的发光TFT开关76总是截止。相应，无论写入到OLED驱动TFT74的栅极的模拟信号电压的电平如何OLED7将不会发光。按照这种方式，按照每一行顺序地把模拟信号电压写入到像素。在一帧的前半部分中的“写入周期”在完成写入所有像素时结束。
接着，在一帧的后半部分把门驱动电路82置于暂停状态。在“空闲周期”过程中，图12中所示的所有开关被截止，并且像素的状态不改变。在后续的“发光周期”过程中，发光控制线路32通过发光开关“或”门80和发光开关线路79同时使所有像素的发光TFT开关76同时导通。在此，如上文所述，由于与写入到每个像素的模拟信号电压相关的电压被施加到OLED驱动TFT74的栅极，因此对应于该电压的信号电流流过每个像素的OLED7，以执行多级发光。这样，OLED驱动TFT74的栅极的阈值电压Vth的不均匀性被消除。
根据上述实施例，通过控制在一帧中的发光装置的发光时间等于“发光周期”，可以把不发光周期设置在两个连续帧之间。本实施例实现平滑的运动图像显示。并且，由于新提供的“空闲周期”，因此可以容易地改变“发光周期”，使门驱动电路82的时钟频率保持恒定。在本实施例中，仅仅调节发光控制线路32的时序信号将容易改变运动图像的视觉特征和视觉显示亮度。
下面参照图13和图14描述本发明的第七实施例。
首先，参考图13讨论本实施例的整体结构。
图13示出在本实施例中的显示面板的OLED(有机发光二极管)的结构。分别具有作为像素发光体的OLED7的像素90以矩阵形式排列在显示单元上。每个像素通过信号线97、发光开关线路99和输入开关线路103等等连接到围绕显示单元的驱动电路。输入开关线路103连接到门驱动电路102的扫描输入端。信号线路97连接到信号驱动电路101。输入模拟信号电压的信号输入线路28连接到信号驱动电路101。由于信号驱动电路101是由公知的位移寄存器和模拟开关所构成的模拟信号电压分配电路，其详细内容在此省略。发光开关线路99连接到发光开关“或”门100的输出端。门驱动电路102和发光控制线路32的扫描输出被输入到发光开关“或”门100。由于门驱动电路102由公知的位移寄存器所构成，因此省略其详细内容。在此，通过使用公知的低温多晶硅TFT把图13中所示的像素、门驱动电路102和信号驱动电路101等等的所有电路形成在一块玻璃基片上。在每个像素中，信号线路97通过由输入开关线路103所控制的输入TFT开关91连接到OLED驱动TFT94(一个D沟道MOS晶体管)的栅极。OLED驱动TFT94的源极连接到电源线路18。OLED驱动TFT94的漏极通过由发光开关线路99所控制的发光TFT开关96连接到OLED7的一端。OLED7的另一端连接到公共地线。另外，在OLED驱动TFT94的栅极和源极之间具有一个保持电容器93。
接着，参照图14说明本实施例的操作。
图14示出在“写入周期”和“发光周期”中在每个像素中的发光TFT开关76、输入TFT开关91、以及输入到信号线路97上的数据的波形时序。
在“写入周期”(作为一帧的前半部分)过程中，门驱动电路102顺序地扫描每个像素行。信号驱动电路101同步地把模拟信号电压写入信号线路97作为信号数据。特别地，在由门驱动电路102所选择的第n行上的像素中，发光TFT开关96和输入TFT开关91被导通，并且模拟信号电压施加到该像素上作为信号线路97的数据。在此，通过把特定电压预先施加到电源线路18上将使OLED驱动TFT94和OLED7置于导通状态，并且OLED7将以对应于模拟信号电压的亮度发光。接着，当输入TFT开关91截止时，在此时的模拟信号电压被存储在保持电容器93中，然后发光TFT开关96被截止，其立即停止OLED7的发光。然后，在扫描其它行的像素的过程中，相关像素的发光TFT开关96总是截止。相应地，无论写入到OLED驱动TFT94的栅极的模拟信号电压的电平如何，OLED7将不会发光。按照这种方式，按照每一行顺序地执行把模拟信号电压写入到该像素，并且在一帧的前半部分的“写入周期”在完成对所有像素的写入时结束。
接着，门驱动电路102在“发光周期”(在一帧的后半部分)中被置于暂停状态，并且发光控制线路32通过发光开关“或”门100和发光开关线路99使所有像素的发光TFT开关96同时导通。在此，如上文所述，由于写入到每个像素的模拟信号电压被存储在OLED驱动TFT94的栅极中，因此对应于该电压的信号电流流过每个像素的OLED7，以执行多级发光。
根据上述实施例，可以通过把发光装置在一帧中的发光时间控制为等于“发光周期”，而把不发光周期设置在两个连续帧之间。本实施例实现平滑的运动图像显示。
参见图15和图16描述本发明的第六实施例。
首先，参照图15讨论本实施例的整体结构。
图15示出在本实施例中的OLED(有机发光二极管)显示面板的结构。分别具有OLED7作为像素发光体的像素110被以矩阵形式排列在显示单元上。每个像素通过复位线路118、信号线路117、发光开关线路119和输入开关线路123等等连接到设置在该显示单元周围的驱动电路。复位线路118和输入开关线路123连接到门驱动电路122的扫描输出。信号线路117连接到电流输出DA转换器电路121。输入数字信号的数字信号输入线路29连接到电流输出DA转换器电路121。在此，除了所输出的是多级电流之外，电流输出DA转换器电路121具有与普通电压输出DA转换器电路相同的结构。发光开关线路119共同连接到所有像素。由于门驱动电路122由公知的位移寄存器所构成，因此省略其详细描述。在此，在图15中所示的像素110、门驱动电路122和电流输出DA转换器电路121等等的所有电路通过使用公知的低温多晶硅TFT形成在玻璃基片上。在每个像素中，信号线117通过输入TFT开关111(由输入开关线路123所控制)连接到OLED驱动TFT114(一个p沟道MOS晶体管)的栅极。OLED驱动TFT114的源极连接到电源线路18。OLED驱动TFT114的漏极通过一个发光TFT开关116(由发光开关线路119所控制)连接到OLED7的一端。OLED7的另一端连接到公共地线。另外，OLED驱动TFT 114的栅极和漏极之间具有一个由复位线路118所控制的复位TFT开关115。在OLED驱动TFT114的栅极和源极之间具有一个保持电容器113。
接着，用图16说明该实施例的操作。
图16示出在“写入周期”和“发光周期”中在每个像素中的复位TFT开关115、发光TFT开关116、输入TFT开关111、以及输入到信号线路117上的数据的波形时序。
在“写入周期”(作为一帧的前半部分)过程中，门驱动电路122顺序地扫描每个像素行。电流输出DA转换器电路121同步地把模拟信号电压写入信号线路117作为信号数据。特别地，在由门驱动电路122所选择的第n行上的像素中，输入TFT开关111和复位TFT开关115导通。当这些开关导通时，OLED驱动TFT114被置于二极管连接状态，在其栅极和漏极上施加相同的电势，并且模拟信号电流通过OLED驱动TFT114流向电源线路18。在此时，在OLED驱动TFT114的源极和漏极上出现对应于模拟信号电流的栅极电压。接着，当复位TFT开关115截止时，对应于模拟信号电压的栅极电压被存储在保持电容器113中。然后，在信号线路117上的模拟信号电流截止，并且输入TFT开关111截止，从而完成把信号写入到第n行像素中。在此，在“写入周期”过程中，发光TFT开关116总是截止。相应地，无论在保持电容器113中，即OLED驱动TFT114的栅极，写入的电压电平如何，OLED7将不发光。按照这种方式，顺序地按每一行执行对像素的模拟信号电压写入，并且当写入所有像素完成时，在一帧的前半部分的“写入周期”结束。
接着，门驱动电路122在“发光周期”(在一帧的后半部分)被置于暂停状态，并且发光开关线路119同时使所有像素的发光TFT开关116导通。在此，如上文所述，由于在OLED驱动TFT114的栅极处，对应于被输入到每个像素的模拟信号电流的栅极电压被保持电容器113所保持，与模拟信号电流相等的电流通过每个像素的OLED7，以执行多级发光。因此，OLED驱动TFT114的性能不规则性被消除。
根据上述实施例，可以通过控制在一帧中的发光装置的发光时间等于该“发光周期”而设置在两个连续帧之间的不发光周期。本实施例实现平滑的运动图像显示。
下面参照图17至图19描述本发明的第九实施例。该实施例的结构和操作基本上与第六实施例相同，只是安装在每个像素上的发光TFT开关131被发光开关“与”门130通过发光开关线路132所扫描。相应地，对相同结构和操作的描述被省略。在下文中说明本实施例的发光TFT开关131和区别特征。
图17示出在该实施例中的OLED(有机发光二极管)的结构。如上文所述，安装在每个像素上的发光TFT开关131通过发光开关线路132连接到发光开关“与”门130。并且该发光开关“与”门130具有由输入的门驱动电路82和发光控制线路133所产生的扫描输入。
接着，描述本实施例的操作。
图18示出在本实施例中在一帧周期发光控制线路133的工作波形。该发光控制线路133在作为前半部分的“写入周期”过程中导通，点亮特定像素的OLED7。它在作为后半部分“不发光周期”过程中截止，关闭每个像素的发光TFT开关131，从而强制熄灭OLED7的所有像素。
图19示出在“写入周期”和“不发光周期”中在每个像素内的复位TFT开关75，发光TFT开关131、输入TFT开关71和在信号线路77上的数据输入的波形时序。其基本操作与上述第六实施例相同；但是，其不同之处在于发光TFT开关131总是导通，而在写入周期中的相关行不被选择，并且在不发光周期中该发光TFT开关131总是截止。从而在本实施例中，可以通过把“发光周期”设置为等于在一帧中的发光装置的发光时间，而设置在两个连续帧之间的不发光周期。本实施例实现平滑的运动图像显示。
下面参照图20和图21描述本发明的第十实施例。该实施例的结构和操作基本上与第六实施例相同，只是安装在每个像素上的发光TFT开关141被发光开关驱动电路144通过发光开关线路142而扫描。相应地，省略对相同结构和操作的描述。下面描述本实施例的发光TFT开关141和驱动特征。
图20示出在本实施例中的显示面板的OLED(有机发光二极管)的结构。如上文所述，安装在每个像素上的发光TFT开关141通过发光开关线路142连接到发光开关驱动电路144。并且该门驱动电路143仅仅连接到复位线路78和输入开关线路83。
接着，描述本实施例的操作。
图21一般地示出门驱动电路143和发光开关驱动电路144在每个像素行上的扫描图案。按照与第六实施例相同的方式，门驱动电路143顺序地扫描和驱动复位TFT开关75和输入TFT开关71。发光开关驱动电路144从第一行像素到最后一行像素顺序地扫描和驱动发光TFT开关141。
现在，门驱动电路143按照每一行像素执行扫描。一帧周期包括从第一行到完成最后一行的扫描时间。另一方面，发光开关驱动电路144扫描发光TFT开关141，以暂时地导通和截止，并保持用于扫描k行的延迟时间。因此，扫描k行所需的时间被定义为发光时间。
因此在本实施例中，通过把用于每个像素的“发光时间”设置为等于在一帧中的发光装置的发光周期。本实施例实现平滑的运动图像显示。
下面参照图22描述本发明的第十一实施例。图22示出本实施例的运动图像显示装置(数字电视机)150的结构。
无线或有线的输入接口电路151从外部接收作为基于MPEG标准的运动图像数据的压缩图像数据等等。该输入接口电路151的输出通过I/O(输入/输出)电路152连接到数据总线153。另外，该数据总线153连接到对该MPEG信号解码的微处理器154、连接到包含DA转换器的显示面板控制器155、以及连接到帧存储器等等。另外，显示面板控制器155的输出进入OLED显示面板160，其包括像素矩阵161、门驱动电路22和信号驱动电路21等等。另外，运动图像显示设备150包括三角脉冲产生电路162和第二电池157。三角脉冲产生电路162的输出还进入该OLED显示面板160。在此，该OLED显示面板160具有与上述第一实施例相同的结构和功能，从而省略对其内部结构和操作的描述。
下面将描述第十一实施例的操作。首先，输入接口电路151根据指令从外部取得压缩的图像数据，并且把该图像数据通过I/O电路152传送到微处理器154和帧存储器156。接收来自用户的指令之后，该微处理器154按照要求驱动整个运动图像显示设备150，解码被压缩的图像数据，处理信号，以及显示信息。已经被进行信号处理的图像数据根据需要暂时存储在帧存储器156中。
当微处理器154发出显示指令时，帧存储器156把图像数据通过显示面板控制器155发送到OLED显示面板160，并且该像素矩阵161实时地显示所输入图像数据。与此同时，显示面板控制器155输出显示该图像所需的特定时序脉冲。该三角脉冲产生电路162同步地输出三角波形的脉冲驱动电压。该OLED显示面板160使用这些信号实时地在像素矩阵161上显示从6位图像数据所产生的显示数据，如第一实施例中所述。在此，第二电池157提供用于驱动整个运动图像显示设备150的电能。
该实施例能够进行令人满意的运动图像的显示，并且使该运动图像显示设备150充分地抑制像素之间的显示质量的不规则性。
另外，本实施例采用第一实施例中所述的OLED显示面板作为图像显示设备；但是，显然在其它实施例中所述的各种显示面板可以包含到本实施例中。
根据本发明，可以提供一种图像显示设备，其具有令人满意的运动图像显示质量，以及充分的抑制像素之间的显示质量的不规则性。
在上文的说明书中已经描述本发明的原理、优选实施例的工作模式。但是，本发明所要求保护的范围不限于所公开的具体实施例。在此所述的实施例是说明性而不是限制性的。可以由他人作出变型和改变，而不脱离本发明的精神范围。相应地，所有这些变型、改变和等价替换落在权利要求中所定义的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种图像显示设备，其中包括由分别具有发光装置的多个像素所构成的显示单元；用于把模拟显示信号输入到像素中的信号线路；用于根据通过信号线路输入到像素的模拟显示信号驱动该发光装置的发光驱动装置；以及用于在图像显示过程中控制发光装置的发光或不发光的发光控制开关装置，其中在每个像素中的发光装置连接到发光驱动装置的一端。
2.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中该发光控制开关被提供在发光驱动装置和发光装置之间。
3.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中该发光装置是有机发光二极管。
4.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中该发光驱动装置和发光控制开关装置是提供在一个透明基片上的多晶硅薄膜晶体管。
5.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中在每个像素中的该发光控制开关装置被构造为同时导通或截止。
6.根据权利要求5所述的图像显示设备，其中该发光控制开关装置被构造为当模拟显示信号输入到像素时导通。
7.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中该发光控制开关装置被构造为当模拟显示信号输入到像素时导通，以及在预定发光时间周期之后截止。
8.一种图像显示设备，包括由分别具有发光装置的多个像素所构成的显示单元；用于把模拟显示信号输入到像素中的信号线路；以及用于根据通过信号线路输入到像素的模拟显示信号驱动该发光装置的发光驱动装置；其中对每个像素提供的该发光驱动装置是场效应晶体管，信号线路通过至少一个电容装置连接到场效应晶体管的栅极，场效应晶体管的源极或漏极之一连接到电源装置，该源极和漏极中的另一个连接到发光装置，并且至少一个源极和漏极通过第一开关连接到该电源装置或该发光装置，以及该场效应晶体管被构造为把模拟显示信号和三角脉冲信号之一通过电容装置输入到其栅极。
9.根据权利要求8所述的图像显示设备，其中该发光装置是有机发光二极管。
10.根据权利要求8所述的图像显示设备，其中该发光驱动装置和发光控制开关装置是提供在一个透明基片上的多晶硅薄膜晶体管。
11.根据权利要求8所述的图像显示设备，其中第二开关被提供在场效应晶体管的栅极和漏极之间，而第一开关被提供在该漏极和发光装置之间。
12.根据权利要求11所述的图像显示设备，其中该场效应晶体管、第一开关和第二开关是相同导电型的薄膜晶体管。
13.根据权利要求8所述的图像显示设备，其中模拟显示信号和三角脉冲信号由共用的数模转换器所产生。
14.根据权利要求13所述的图像显示设备，其中该数模转换器由多晶硅薄膜晶体管所构成。
15.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中进一步包括一个显示信号处理单元，用于存储至少一个从外部取得的显示信号，以进行处理形成一个模拟显示信号。
16.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中发光和不发光的时间周期比率的范围为从1∶9至9∶1。
17.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中发光和不发光的时间周期比率为1∶1。
18.根据权利要求11所述的图像显示设备，其中通过交替改变第一开关和第二开关而交替地发光和不发光。
19.根据权利要求11所述的图像显示设备，其中第一开关和第二开关是驱动开关和信号输入开关。
20.一种运动图像显示设备，其中包括图像显示设备，包括由分别具有发光装置的多个像素所构成的显示单元；用于把模拟显示信号输入到像素中的信号线路；用于根据通过信号线路输入到像素的模拟显示信号驱动该发光装置的发光驱动装置；以及用于在图像显示过程中控制发光装置的发光或不发光的发光控制开关装置，在每个像素中的发光装置连接到发光驱动装置的一端；用于接收运动图像数据的输入接口电路；用于解码运动图像数据的微处理器；包含数模转换器的显示面板控制器；三角脉冲产生电路；第一电池和第二电池；以及帧存储器。
全文摘要
本发明提供一种图像显示设备，其对于运动图像具有特别令人满意的显示质量，并且充分抑制像素中的显示质量的不规则性。该图像显示设备包括发光驱动装置，其根据输入到像素的模拟显示信号驱动发光装置；以及发光控制开关，用于控制在每个像素中的发光驱动装置的一端上的发光装置的发光或不发光。
文档编号H01L27/32GK1412854SQ0212986
公开日2003年4月23日 申请日期2002年8月20日 优先权日2001年10月10日
发明者秋元肇, 三上佳朗, 衣川清重, 西谷茂之, 芝健夫 申请人:株式会社日立制作所