显示装置和电子产品的制作方法

专利名称：显示装置和电子产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过对布置在各像素处的发光元件进行电流驱动来显示图像的显示
装置。本发明还涉及使用该显示装置的电子产品。具体来说，本发明涉及所谓的有源矩阵 显示装置的驱动系统，其通过设置在各像素电路中的绝缘栅场效应晶体管来控制诸如有机
EL元件之类的发光元件中流动的电流量。
背景技术：
在显示装置中，例如，在液晶显示器中，按矩阵状态排列大数量的像素，并通过根 据要显示的图像信息对入射光在各像素中的透射强度或反射强度进行控制，来显示图像。 这与有机EL显示器中一样，在其中，使用有机EL元件作为像素，不过，有机EL元件是与液 晶像素不同的自发光元件。因此，与液晶显示器相比，有机EL显示器具有例如图像的可见 性更高、不需要背光单元以及响应速度更高的优点。此外，可以由各元件中流动的电流值来 控制各发光元件的亮度水平(色调)，并且有机EL显示器与属于电压控制型的液晶显示器 很大不同的一点在于它属于所谓的电流控制型。 与液晶显示器一样，有机EL显示器具有无源矩阵型和有源矩阵型作为其驱动系
统。前者存在尽管结构简单但是难以实现大尺寸和高清晰显示的问题，因此，目前深入开发
了有源矩阵型。在该类型中，由设置在像素电路中的有源元件(通常是薄膜晶体管，TFT)来
控制各像素电路中的发光元件中流动的电流，这在以下专利文献中有所描述。 [专利文献1] JP-A-2003-255856 [专利文献2] JP-A-2003-271095 [专利文献3] JP-A-2004-133240 [专利文献4] JP-A-2004-029791 [专利文献5] JP-A-2004-093682 [专利文献6]JP-A-2006-21521
发明内容
现有技术中的显示装置基本上包括屏幕单元和驱动单元。屏幕单元具有扫描线
行、信号线列以及布置在各扫描线与各信号线相交的部分处的矩阵状像素。将驱动单元布 置在屏幕单元的周围，驱动单元包括向各扫描线顺序地提供控制信号的扫描器和向各信号
线提供视频信号的驱动器。屏幕单元中的各像素在根据从对应的扫描线提供的控制信号而 被选通时从对应的信号线取出视频信号，并且根据所取出的视频信号来发光。 每个像素例如包括有机EL器件作为发光元件。在该发光元件中，电流/亮度特性 趋于随时间而劣化。因此，存在有机EL显示器中的像素的亮度会随着时间的流逝而减小的 问题。亮度的减小程度取决于各像素的累积发光时间。当屏幕中的各像素的累积发光时间 不同时，会出现亮度不均匀性，并且很可能出现称为"烧坏"的图像质量故障。
鉴于上述问题，期望提供一种能够补偿像素亮度的减小的显示装置。
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根据本发明的一个实施例，提供了一种显示装置，包括屏幕单元、驱动单元以及信 号处理单元。屏幕单元包括多行扫描线、多列信号线、矩阵状像素电路以及光传感器。驱动 单元包括向扫描线提供控制信号的扫描器和向信号线提供视频信号的驱动器。像素电路根 据视频信号而发光。光传感器根据发光而输出亮度信号。信号处理单元根据亮度信号来校 正视频信号并将该信号提供给驱动器。 优选的是，信号处理单元在其中在屏幕单元中显示视频的显示时段期间提供显示 用视频信号，在其中在屏幕单元中不显示视频的检测时段期间提供检测用视频信号。信号 处理单元在每个帧中提供检测用视频信号，并仅允许检测对象的像素电路发光。该信号处 理单元对在第一时段期间从光传感器输出的第一亮度信号与在第一时段之后的第二时段 期间从光传感器输出的第二亮度信号进行比较，根据比较结果来校正视频信号，并将该信 号提供给驱动器。光传感器在多个检测时段上以时分方式输出亮度信号。在检测时段中由 光传感器接收到的光量高于在显示时段中由光传感器接收到的光量。信号处理单元使得检 测用视频信号的电平高于显示用视频信号的最高电平。驱动单元调节其中像素电路在一个 帧中发光的发光时段的比率，以允许检测时段中的发光时段的比率高于显示时段中发光时 段的比率。 根据本发明的实施例，信号处理单元根据从光传感器输出的亮度信号来校正视频 信号，并将校正后的视频信号提供给驱动单元的驱动器。根据该构成，可以通过校正视频信 号来补偿像素的亮度劣化，结果，可以防止诸如过去是问题的"烧坏"之类的图像质量故障。
特别的是，在本发明的实施例中，光传感器检测各像素的发光亮度，并输出对应的 亮度信号。由于针对每个单个像素来检测发光亮度，因此即使在屏幕中出现局部不均匀性， 也可以通过校正各像素中的视频信号来校正局部亮度不均匀性。


图1是根据本发明第一实施例的显示装置的板的框图；图2是根据第一实施例的像素电路图；图3是用于说明第一实施例的操作的时序图；图4也是用于说明操作的时序图；图5是示出第一实施例的整体构成的框图；图6是示出烧坏现象的示意图；图7是示出根据第一实施例的发光亮度检测的点顺序扫描的示意图;图8是用于说明第一实施例的操作的示意图；图9是示出本发明第二实施例的整体构成的框图；图10是板的放大剖视图；图11是用于说明根据本发明第三实施例的显示装置的操作的时序12也是用于说明第三实施例的操作的时序图；图13是用于说明根据本发明第四实施例的显示装置的示意图；图14是示出根据本发明第五实施例的显示装置的板构成的框图；图15是示出像素电路的构成的电路图；图16是用于说明操作的时序 图17是示出根据本发明第六实施例的显示装置的显示板的框图；
图18是根据第六实施例的像素电路图；
图19也是像素电路图； 图20是用于说明第六实施例的操作的时序图； 图21是示出根据本发明的应用示例的显示装置的装置构造的剖视图； 图22是示出根据本发明的应用示例的显示装置的模块构造的平面图； 图23是示出根据本发明的应用示例的包括显示装置的电视机的透视图； 图24是示出根据本发明的应用示例的包括显示装置的数字静态照相机的透视
图； 图25是示出根据本发明的应用示例的包括显示装置的笔记本个人计算机的透视 图； 图26是示出根据本发明的应用示例的包括显示装置的便携式终端装置的示意 图；以及 图27是示出根据本发明的应用示例的包括显示装置的摄像机的透视图。
具体实施例方式以下，将说明优选实施例(以下描述中称为实施例)。按以下顺序进行说明。 第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例 第五实施例 第六实施例 应用示例 第一实施例[板的整体构成] 图1是示出作为根据本发明一个实施例的显示装置的主要单元的板的整体构成 图。如图所示，该显示装置包括像素阵列单元l(屏幕单元)和驱动该像素阵列单元1的驱 动单元。像素阵列单元1具有多行扫描线WS、多列信号线SL、布置在这两种线相交的部分 处的矩阵状像素2，以及被布置成与各像素2的各线相对应的馈电线(电源线)VL。在本示 例中，对每个像素2分配RGB三基色以实现彩色显示。不过，本发明并不限于此，也包括单 色显示装置。驱动单元包括写入扫描器4，其通过向各扫描线WS顺序地提供控制信号对 像素2逐行执行线顺序扫描；电源扫描器6，其向各馈电线VL提供在第一电压与第二电压 之间切换的电源电压，以对应于线顺序扫描；以及水平选择器(信号驱动器)3，其向多行信 号线SL提供要作为视频信号的信号电势和基准电势，以对应于线顺序扫描。
[像素的电路构成] 图2是示出图l所示的显示装置中包括的像素2的具体构成和连接关系的电路 图。如图所示，像素2包括以有机EL器件等为代表的发光元件EL、采样晶体管Trl、驱动晶 体管Trd以及像素电容器Cs。采样晶体管Trl在其控制端(栅极)处连接到对应的扫描线WS，在其一对电流端(源极/漏极)中的一个处连接到对应的信号线SL，并在另一电流端处 连接到驱动晶体管Trs的控制端(栅极G)。驱动晶体管Trd在一对电流端(源极/漏极) 中的一个处连接到发光元件EL，并在另一电流端处连接到对应的馈电线VL。在该示例中， 驱动晶体管Trd是N沟道型的，在该晶体管中，其漏极连接到馈电线VL并且源极S连接到 作为输出节点的发光元件EL的阳极。发光元件EL的阴极连接到给定阴极电势Vcath。像 素电容器Cs连接在作为驱动晶体管Trd的电流端之一的源极S与作为控制端的栅极G之 间。 在以上构成中，采样晶体管Trl根据从扫描线WS提供的控制信号而变得导通，对 从信号线SL提供的信号电势执行采样以将该电势存储在像素电容器Cs中。驱动晶体管Trd 接收以第一电势(高电势Vdd)从馈电线VL提供的电流，根据像素电容器Cs中存储的信号 电势而使驱动电流流入发光元件EL中。写入扫描器4向控制线WS输出具有给定脉宽的控 制信号，以允许采样晶体管Trl在信号线SL处于所述信号电势的时隙中导通，从而将信号 电势存储在像素电容器Cs中，以及将针对驱动晶体管Trd的迁移率的校正加入信号电 势。然后，驱动晶体管Trd向发光元件EL提供与像素电容器Cs中写有的信号电势Vsig相 对应的驱动电流，进入发光操作。 除了上述迁移率校正功能以外，像素电路2还包括阈值电压校正功能。具体来说， 电源扫描器6在采样晶体管Trl对信号电势Vsig进行采样之前的第一定时将馈电线VL从 第一电势(高电势Vdd)切换到第二电势(低电势Vss)。同样在采样晶体管Trl对信号电 势Vsig进行采样之前，写扫描器4在第二定时允许采样晶体管Trl导通，以向驱动晶体管 Trd的栅极G施加来自信号线SL的基准电势Vref ，以及将驱动晶体管Trd的源极S设定到 第二电势(Vss)。电源扫描器6在第二定时之后的第三定时将馈电线VL从第二电势Vss切 换到第一 电势Vdd，以将与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth相对应的电压存储在像素电容器 Cs中。根据以上阈值电压校正功能，显示装置可以抵消驱动晶体管Trd的随像素而变化的 阈值电压Vth的影响。 像素电路2还包括自举(bootstrap)功能。即，写扫描器4在信号电势Vsig被存 储在像素电容器Cs中的阶段中解除向扫描线WS施加控制信号，以使采样晶体管Trl成为 非导通状态，并将驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL电断开，从而使驱动晶体管Trd的 栅极G的电势随源极S的电势变化而变化并将栅极G与源极S之间的电压Vgs保持恒定。
[时序图1] 图3是用于说明图2所示的像素电路2的操作的时序图。在该图中，将扫描线WS 的电势变化、馈电线VL的电势变化以及信号线SL的电势变化表示在这些线共有的时轴上。 此外，还与这些电势变化并列表示驱动晶体管的栅极G和源极S的电势变化。
对扫描线WS施加用于接通采样晶体管Trl的控制信号脉冲。在一个帧(If)时段 中将控制信号脉冲施加给扫描线WS，以对应于像素阵列单元的线顺序扫描。该控制信号脉 冲包括一个水平扫描时段(1H)期间的两个脉冲。第一个脉冲有时称为第一脉冲Pl，后一脉 冲称为第二脉冲P2。馈电线VL也在一个帧时段(If)期间在高电势Vdd与低电势Vss之间 切换。向信号线SL提供在一个水平扫描时段(1H)期间在信号电势Vsig与基准信号Vref 之间切换的视频信号。 如图3的时序图中所示，像素从前一帧的发光时段进入本帧中的非发光时段，然
7后，进行到本帧中的发光时段。在非发光时段中，执行准备操作、阈值电压校正操作、信号写 入操作、迁移率校正操作等。 在前一帧的发光时段中，馈电线VL处于高电势Vdd，驱动晶体管Trd向发光元件 EL提供驱动电流Ids。驱动电流Ids经由驱动晶体管Trd从处于高电势Vdd的馈电线VL 经过发光元件EL，流入阴极线。 随后，在本帧的非发光时段中，在定时Tl将馈电线VL从高电势Vdd切换到低电势 Vss。因此，馈电线VL放电到Vss，进而，驱动晶体管Trd的源极S减小到Vss。相应的是， 发光元件EL的阳极电势(即，驱动晶体管Trd的源极电势)处于反偏压状态，因此，驱动电 流不会流动，并且光被关闭。随着驱动晶体管Trd的源极S的电势减小，栅极G的电势也减 小。 接着，在定时T2，通过将扫描线WS从低电平切换到高电平，采样晶体管Trl变成导 通。此时，信号线SL处于基准电势Vref。因此，驱动晶体管Trd的栅极G的电势通过导通 的采样晶体管Trl而变成信号线SL的基准电势Vref 。此时，驱动晶体管Trd的源极S处于 充分低于Vref的电势Vss。按以上方式，将驱动晶体管Trd的栅极G与源极S之间的电压 Vgs初始化，使得它变得大于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。从定时Tl到定时T3的时段 Tl-T3对应于预先将驱动晶体管Trd的栅极G与源极S之间的电压Vgs设定为Vth或更大 的准备时段。 然后，在定时T3，馈电线VL进行从低电势Vss到高电势Vdd的转变，并且驱动晶体 管Trd的源极S的电势开始升高。然后，当驱动晶体管Trd的栅极G与源极S之间的电压 Vgs变成阈值电压Vth时，电流被切断。按此方式，将与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth相 对应的电压写入像素电容器Cs中。这是阈值电压校正操作。此时，对阴极电势Vcath进行 设定，以切断发光元件EL，从而使电流只在像素电容器Cs侧流动而不流入发光元件EL中。
在定时T4，扫描线WS从高电平返回到低电平。换句话说，解除对扫描线WS施加的 第一脉冲P1，以允许采样晶体管被截止。如从以上说明显见的那样，对采样晶体管Trl的栅 极施加第一脉冲Pl，以执行阈值电压校正操作。 然后，信号线SL从基准电势Vref切换到信号电势Vsig。随后，在定时T5扫描线 WS再次从低电平上升到高电平。换句话说，对采样晶体管Trl的栅极施加第二脉冲P2。因 此，采样晶体管Trl再次被接通并对来自信号线SL的信号电势Vsig进行采样。因此，驱动 晶体管Trd的栅极G的电势变成信号电势Vsig。此处，由于发光元件EL最初处于断开状 态(高阻抗状态)，因此在驱动晶体管Trd的漏极与源极之间流动的电流流入像素电容器 Cs中，并且仅发光元件EL的等效电容器开始充电。然后，将驱动晶体管Trd的源极S的电 势增大AV，直到采样晶体管Trl被切断的定时T6。因此，将视频信号的信号电势Vsig在 加入Vth之后写入像素电容器Cs中，并且从像素电容器Cs中存储的电压减去用于进行迁 移率校正的电压AV。因此，从定时T5到定时T6的时段T5-T6对应于信号写入时段和迁 移率校正时段。换句话说，当对扫描线WS施加第二脉冲P2时，执行信号写入操作和迁移率 校正操作。信号写入时段和迁移率校正时段T5-T6等于第二脉冲P2的脉宽。S卩，第二脉冲 P2的脉宽规定了迁移率校正时段。 如上所述，在信号写入时段T5-T6中同时执行信号电势Vsig的写入和校正量AV 的调节。Vsig越高，由驱动晶体管Trd提供的电流Ids就变得越高，并且AV的绝对值就变得越高。因此，执行了与发光亮度水平相对应的迁移率校正。当固定Vsig时，AV的绝对 值随驱动晶体管Trd的迁移率越高而变得越大。换句话说，迁移率P越高，对像素电容 器Cs的负反馈量AV就变得越高，因此，可以抵消各像素中的迁移率的变化。
最后，在定时T6，扫描线WS进行如上所述的到低电平侧的转变，并切断采样晶体 管Trl。因此，将驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。此时，漏极电流Ids开始在发 光元件EL中流动。因此，发光元件EL的阳极电势根据驱动电流Ids而增大。发光元件EL 的阳极电势的增大量正好是驱动晶体管Trd的源极S的电势增大量。当驱动晶体管Trd的 源极S的电势增大时，驱动晶体管Trd的栅极G的电势也由于像素电容器Cs的自举操作而 增大。栅极电势的增大量将等于源极电势的增大量。因此，在发光时段期间，在驱动晶体管 Trd的栅极G与源极S之间的输入电压Vgs保持恒定。栅极电压Vgs的值得到了对信号电 势Vsig的阈值电压Vth和迁移率ii的校正。驱动晶体管Trd在饱和区中工作。S卩，驱动 晶体管Trd输出与栅极G和源极S之间的输入电压Vgs相对应的驱动电流Ids。栅极电压 Vgs的值得到了对信号电势Vsig的阈值电压Vth和迁移率的校正。 [OO72][时序图2] 图4是用于说明图2所示的像素电路2的操作的另一时序图。该图基本上与图3 所示的时序图相同，因此将对应的标符赋予对应的部分。不同点在于按时分方式在多个水 平时段重复执行阈值电压校正操作。在图4的时序图的示例中，执行每个1H时段中的Vth 校正操作两次。当屏幕单元变成高清晰屏幕单元时，增加像素数量，扫描线的数量也增加。 1H时段由于扫描线数量的增加而变短。由于按较高的速度执行线顺序扫描，因此存在在1H 时段中未完成Vth校正操作的情况。因此，在图4的时序图中，按时分方式执行阈值校正 操作两次，从而可靠地将驱动晶体管Trd的栅极G与源极S之间的电势Vgs初始化到Vth。 Vth校正的重复次数并不限于两次，如果需要，可以增加时分数量。 [OO74][显示装置的整体构成] 图5是示出根据本发明实施例的显示装置的整体构成的示意框图。如图所示，显
示装置基本上包括屏幕单元1、驱动单元以及信号处理单元10。屏幕单元(像素阵列单元)1
具有板"0"和光传感器8，该板包括多行扫描线、多列信号线、布置在各扫描线与各信号线 相交的部分处的矩阵状像素。驱动单元包括向各扫描线顺序提供控制信号的扫描器和向各 信号线提供视频信号的驱动器。在本实施例中，将扫描器和驱动器安装在板"O"上以包围 屏幕单元1。 屏幕单元1中包括的各像素从对应的信号线获取视频信号，并在像素根据从对应 的扫描线提供的控制信号而被选通时根据所获取的视频信号而发光。光传感器8检测各像 素的发光亮度，并输出对应的亮度信号A。在本实施例中，将光传感器8安装在板"O"的表 面侧。 信号处理单元(DSP) 10根据从光传感器8输出的亮度信号来校正视频信号，并将 校正后的视频信号提供给驱动单元中的驱动器。在本实施例中，在光传感器8与信号处理 单元10之间插入AD转换器(ADC) 9。 ADC 9将从光传感器8输出的模拟亮度信号A转换成 数字亮度信号(亮度数据)，并将该信号提供给数字信号处理单元(DSP) 10。
根据本发明的实施例，信号处理单元10根据从光传感器8输出的亮度信号A来校 正视频信号，并将校正后的视频信号B提供给驱动单元中的驱动器。因此，板"O"可以显示
9其中亮度不均匀性经过了校正的图像C。根据本构成，可以通过校正视频信号来补偿像素的 亮度劣化，结果，可以防止过去是问题的诸如"烧坏"的图像质量故障。特别的是，在本发明 的实施例中，光传感器8检测各像素的发光亮度，并输出对应的亮度信号。由于针对每个单 个像素来检测发光亮度，因此即使在屏幕中出现了局部亮度不均匀性，也可以通过对视频 信号逐像素地执行校正来校正局部亮度不均匀性。 信号处理单元10在屏幕单元1中显示视频的显示时段期间向驱动器提供通常的 视频信号，在不显示视频的非显示时段中包括的检测时段期间向驱动器提供亮度检测用视 频信号。信号处理单元10在每个帧(或每个域(field))中都提供检测用视频信号。检测 用视频信号只使得检测对象的像素在一个帧(或一个域)中发光并且使得其余像素处于非 发光状态。信号处理单元10通过将在初始阶段(例如，在产品出厂时)从光传感器8输出 的第一亮度与在从初始阶段起经过了给定时间之后从光传感器8输出的第二亮度信号进 行比较，来计算各像素中的发光亮度的减小量，对视频信号进行校正以补偿所计算出的发 光亮度的减小量，从而将该量输出给驱动单元中的驱动器。 如从以上说明显见的那样，在本发明实施例中在板"0"处设置有光传感器8。通 过使用光传感器8来测量各像素的亮度劣化，并调节视频信号的电平以使其对应于劣化程 度。因此，可以在屏幕l上显示校正了"烧坏"的图像。在图5中，示意性地表示了发生了 烧坏的显示图案A、烧坏校正之后的视频信号的图案B、以及烧坏校正之后的显示图案C。可 以通过将图案A与图案B的不均匀性相互抵消来获得没有不均匀性的图案C。
[烧坏现象] 图6是对作为本发明实施例的处理对象的"烧坏"进行说明的示意图。(Al)表示 作为烧坏的原因的图案显示。例如，在屏幕单元l中显示如该图所示的窗口。白窗口的部 分中的像素持续以高亮度发光，而周边黑框部分中的像素处于非发光状态。当该窗口图案 显示长时段时，白部分的像素的亮度发生劣化，而黑框部分中的像素的亮度相对慢地发生 劣化。 (A2)表示取消(Al)所示的窗口图案显示的状态，并在屏幕单元1中执行全面的 光栅(raster)显示。如果不存在局部劣化，则在屏幕单元1中执行光栅显示时可以获得在 整个屏幕上均匀的亮度分布。然而，先前显示在白部分中的中央部分处的像素的亮度实际 上发生了劣化，因此，中央部分处的亮度变得低于周边部分的亮度，并且如图所示地出现了 "烧坏"。[发光亮度的检测操作] 图7是示出像素亮度的检测操作的示意图。如图所示，在本实施例中通过点顺序 方法来检测各像素的发光亮度。作为点顺序操作的进行方向，在屏幕单元l中从左上处的 像素起到右下处的像素使用光栅方法。为了简化该图，屏幕单元1包括5行5列的25个像 素2。实际的显示单元例如包括数百万像素。 在第一帧1中使位于屏幕单元1的左上处的像素2发光，而使属于屏幕单元1的 所有其余像素处于非发光状态。因此，光传感器可以检测位于屏幕单元1的左上角处的像 素2的发光亮度。 当进行到下一帧2时，仅从左上起的第二个位置的像素2发光，并检测其亮度。然 后，该操作顺序地进行，并且可以在帧5中检测位于右上角处的像素2的发光亮度。在顺序帧6时，检测第二行的像素的发光亮度，然后，本处理从帧7顺序地进行到帧10。在帧10 中，可以检测位于从顶端起的第二行中的右端处的像素2的发光亮度。因此，可以通过点顺 序方法在帧1到25中检测屏幕单元1中包括的25个像素的发光亮度。例如，当帧频率是 30Hz时，可以在约1秒或更短的时间内检测所有像素2的发光亮度。 如从以上说明显见的那样，在本发明实施例中通过点顺序方法逐像素地执行发 光。在彩色显示装置的情况下，一个像素中包括的发光元件发任何RGB光。在此情况下，期 望检测每个颜色的每个像素(子像素)的发光亮度。有时可以针对其中RGB的三个颜色的 子像素被结合起来的像素来检测发光亮度。通过输入给板"O"的视频信号来执行点顺序检 测中对各像素的发光控制，并按与通常的图像显示相同的方式来执行像素的操作定时。艮P， 信号处理单元在每个帧中提供检测用视频信号。检测用视频信号仅使检测对象的像素在一 个帧中发光，并使其余像素处于非发光状态。根据点顺序扫描，可以通过一个光传感器来顺 序地获得多个像素的亮度数据。
[烧坏校正处理] 图8是示出对图6所示的"烧坏"的校正操作的示意图。(0)表示从外部输入给显
示装置的信号处理单元的视频信号。在本示例中，示出了全面的视频信号。 (A)表示当在已经出现了如图6所示的"烧坏"的屏幕单元中显示(0)所示的视频
信号时的亮度分布。即使输入了全面的视频信号，也会在板的屏幕单元中存在局部烧坏，因
此，中央处的窗口部分的亮度比周边框部分暗。
(B)表示通过根据对各像素的发光亮度的检测结果而对从外部输入的视频信号
(0)进行校正所获得的视频信号。在(B)所示的烧坏校正之后的视频信号中，将中央窗口部
分处的像素中写有的视频信号的电平校正为相对较高，并将周边框部分处的像素中写有的
视频信号的电平校正为相对较低。如上所述，执行该校正，使得视频信号具有(B)所示的正
亮度分布，该正亮度分布用于抵消由于(A)所示的烧坏而导致的负亮度分布。
(C)示意性地表示在屏幕单元上显示烧坏校正之后的视频信号的状态。由烧坏校
正用视频信号补偿了在板的屏幕单元中残留的由于烧坏而导致的不均匀亮度分布，并且可
以获得具有均匀亮度分布的画面。 首先，通过在板出厂之前使各像素逐个发光来获得各像素的亮度数据。在此在各 像素中使用相同的信号电压。然而，在使各子像素发光时，各RGB颜色的信号电压可以不 同。而且，此时，期望像素电路接收到了用于抵消驱动晶体管的电流变化的Vth校正和迁移 率校正。 使某个像素发光，由光传感器接收其亮度，并将所获得的亮度信号转换成电压数 据。然后，对该信号进行放大和模拟/数字转换，然后，将该数据存储在存储器中。针对所 有像素执行该系列操作。然后，在使板发光之后(例如在板出厂之后)经过了特定时段时 执行相同的操作，并获得烧坏之后的像素亮度数据。此时要输入的信号电压具有与在最初 阶段使用的值相同的信号值。按与初始阶段相同的方式来执行像素驱动操作。因此，可以 精确地测量发光元件的亮度效率的劣化。在此，为了使用与初始阶段相同的固定信号，通过 利用不向板输入视频信号的时隙来执行在经过的时间之后的校正。例如，利用该装置不充 当监视器的时隙。在笔记本个人计算机或蜂窝电话的情况下，可以利用盖被闭合的时隙。
针对如上所述的获得的在初始阶段和在时间经过之后的阶段中的像素亮度数据进行比较，以计算电流劣化量。基于电流劣化数据来对所输入的视频信号执行校正各像素 的烧坏的处理，并将校正后的信号电压输入给板。结果，可以如图8所示地获得没有烧坏的 具有高均匀性的图像。由此，可以通过检测各像素的亮度劣化并对信号数据执行校正来获 得没有烧坏的画面。因此，可以针对对于自发光板来说是个问题的烧坏采取措施。在本发 明的实施例中，在有机EL装置中，在板系统处设置光传感器，并使像素逐个发光，并测量像 素的亮度。在出厂之前和在此之后已经经过了给定发光时间的阶段中执行所述测量，并进 行各数据之间的比较，从而计算各像素中的亮度劣化量。基于亮度劣化量和输入给板的数 据来针对所输入的视频数据执行烧坏校正。据此，可以校正EL发光元件的亮度效率劣化， 并且可以获得校正了烧坏的、具有高图像质量的板。
第二实施例
[显示装置的整体构成] 图9是示出根据本发明第二实施例的显示装置的整体构成的示意框图。如图所 示，显示装置基本上包括屏幕单元1、驱动单元以及信号处理单元10。屏幕单元(像素阵列 单元)1具有板"O"和光传感器8，该板包括多行扫描线、多列信号线、布置在各扫描线与各 信号线相交的部分处的矩阵状像素。驱动单元包括向各扫描线顺序提供控制信号的扫描器 和向各信号线提供视频信号的驱动器。将扫描器和驱动器安装在板"O"上以包围屏幕单元 1。 屏幕单元1中包括的各像素从对应的信号线获取视频信号，并在像素根据从对应 的扫描线提供的控制信号而被选通时根据所获取的视频信号而发光。光传感器8检测各像 素的发光亮度，并输出对应的亮度信号。在本实施例中，将光传感器8安装在板"0"的相反 侧(与发光表面相对的一侧)。 信号处理单元(DSP) 10根据从光传感器8输出的亮度信号来校正视频信号，并将 校正后的视频信号提供给驱动单元中的驱动器。在本实施例中，在光传感器8与信号处理 单元10之间插入AD转换器(ADC) 9。 ADC 9将从光传感器8输出的模拟亮度信号转换成数 字亮度信号(亮度数据)，并将该信号提供给数字信号处理单元(DSP)IO。
作为本实施例的特征项，将板〃 0〃划分成屏幕单元(像素阵列单元)1中的多个 区域，并将多个光传感器8布置成对应于各区域。各光传感器8检测属于对应区域的像素 的发光亮度，并将对应的亮度信号提供给信号处理单元10。优选地将光传感器8布置在对 应区域的中央。针对多个像素布置一个光传感器8。
[板的剖面结构] 图10示出了图9所示的板的剖面结构。板"O"具有下玻璃基板101与上玻璃基板 108层叠的结构。通过TFT工艺在玻璃基板101上方形成集成电路102。集成电路102是 图2所示的像素电路的集合。在集成电路102上，在各像素中分开地形成发光元件EL的阳 极103。还形成用于将各阳极103连接到集成电路102侧的配线106。在阳极103上方形 成由有机EL材料等制成的发光层104。进而在其上的整个表面上形成阴极105。阴极105、 阳极103以及这两者之间保持的发光层104构成发光元件。在阴极105上方，通过密封层 107接合玻璃基板108。 有机EL发光元件是自发光器件。所发的光大部分指向板"O"的表面方向(上玻 璃基板108的方向)。然而，存在倾斜地发出的光和在板"O"内部反复反射和散射然后穿过板"0"的相反侧(下玻璃基板101的方向)的光。在图9所示的示例中，光传感器被安装 在板的相反侧上，其检测从发光元件穿透板"O"的相反侧的发射光。在此情况下，不仅可以 测量来自刚好在光传感器的上方的像素的发射光，而且可以测量从刚好的上方偏移的周边 像素的发光亮度。
第三实施例
[时序图1] 图11是用于说明根据本发明第三实施例的显示装置的操作的时序图。在该图中， 将扫描线WS的电势变化、馈电线VL的电势变化以及信号线SL的电势变化表示在这些线共 有的时轴上。此外，还与这些电势变化并列表示驱动晶体管的栅极G和源极S的电势变化。 该时序图与图3所示的第一实施例的时序图基本上相同。本时序图表示在屏幕单元中显示 视频的显示时段中的操作。在显示时段中，提供通常的视频信号。 对扫描线WS施加用于接通采样晶体管Trl的控制信号脉冲。在一个帧(lf)时段 中将控制信号脉冲施加给扫描线WS，以对应于像素阵列单元的线顺序扫描。该控制信号脉 冲包括一个水平扫描时段(1H)期间的两个脉冲。第一个脉冲有时称为第一脉冲P1，后一脉 冲称为第二脉冲P2。馈电线VL也在一个帧时段(lf)期间在高电势Vdd与低电势Vss之间 切换。向信号线SL提供在一个水平扫描时段(1H)期间在信号电势Vsig与基准信号Vref 之间切换的通常的视频信号。 如图11的时序图中所示，像素从前一帧的发光时段进入本帧中的非发光时段，然 后，进行到本帧中的发光时段。在非发光时段中，执行准备操作、阈值电压校正操作、信号写 入操作、迁移率校正操作等。
[时序图2] 图12也示出了与图ll所示的时序图类似的第三实施例的操作。 一个不同点在于 该时序图表示在不显示视频的非显示时段中包括的检测时段中的操作。在检测时段中，提 供亮度检测用视频信号，而不是通常的视频信号。其他操作与通常的显示时段相同。
对扫描线WS施加用于接通采样晶体管Trl的控制信号脉冲。在一个帧(lf)时段 中将控制信号脉冲施加给扫描线WS，以对应于像素阵列单元的线顺序扫描。该控制信号脉 冲包括一个水平扫描时段(1H)期间的两个脉冲P1、P2。馈电线VL也在一个帧时段(lf)期 间在高电势Vdd与低电势Vss之间切换。向信号线SL提供在一个水平扫描时段(1H)期间 在信号电势Vsig与基准信号Vref之间切换的检测用视频信号。 如图12所示，像素从前一帧的发光时段进入本帧中的非发光时段，然后，进行到 本帧中的发光时段。在非发光时段中，执行准备操作、阈值电压校正操作、信号写入操作、迁 移率校正操作等。 在本发明第三实施例中，在不显示视频的非显示时段中包括的检测时段中从像素 接收到的光量高于在屏幕单元上显示视频的显示时段期间从像素接收到的光量。因此，可 以縮短光接收时间并且可以縮短用于烧坏校正系统的时段。具体来说，如从图11和图12 的时序图之间的比较显见的那样，信号处理单元在显示时段期间提供通常的视频信号，在 检测时段中提供亮度检测用视频信号。亮度检测用视频信号的电平高于通常的视频信号的 最高电平。因此，在检测时段期间由光传感器从像素接收到的光量高于在显示时段期间从 像素接收到的光量。
驱动单元逐帧地更新屏幕单元的显示，并且调节表示在一个帧时段期间像素发光 的时段的比率的占空比，以使检测时段中的占空比高于显示时段中的占空比。因此，在检测 时段期间由光传感器从像素接收到的光量高于在显示时段期间从像素接收到的光量。占空 比表示在帧时段中发光时间与非发光时间之比。占空比越高，发光时间的比率越高。
在本校正系统中，在出厂时通过利用光传感器来测量各像素的亮度，输出其亮度 数据，并且例如将其转换成数字数据并存储在存储器中。然后，输出在经过了给定时段之后 以相同方式测得的亮度数据。在这些亮度数据与初始值之间进行比较，以计算亮度减小量。 基于通过比较而获得的亮度减小数据来调节各像素中的信号电压，以校正烧坏。在校正操 作中，用于光接收操作的时间占用于整个校正系统的时间中的大部分时间。特别的是，当通 过使用位于板的相反侧的光传感器来校正烧坏时，板的相反侧的板泄漏光的亮度与表面侧 相比减小到约1/100。因此，当在相反侧接收光时需要非常长的时段来进行烧坏校正。
如作为根据本实施例的通常的发光时的时序图的图11所示，在通常的发光时，信 号电压和占空比并不采用亮度的最大值。例如，信号电压采用具有驱动器的允许范围的容 限的值。同样，考虑占空比，视频显示特性会在长占空比中劣化，因此，使用低于最大占空比 的占空比来执行通常的发光。 另一方面，如作为光接收操作时的时序图的图12所示，优选地在光接收操作中获 得最大亮度。因此，在本实施例中，通过增大信号电压并且将发光占空比设定为与通常的发 光相比较长，来获得比通常的驱动的亮度更大的亮度。因此，可以在高亮度下监测像素的烧 坏信息，并且可以縮短烧坏校正系统的整个时段。
第四实施例
[操作序列] 图13示出了根据本发明第四实施例的显示装置的操作序列。信号处理单元在其 中在屏幕单元中显示视频的显示时段期间提供通常的视频信号，在不显示视频的非显示时
段中包括的检测时段中提供亮度检测用视频信号。光传感器在多个非显示时段上以时分方 式对发光亮度执行检测，以检测显示单元中包括的所有像素的发光亮度，并输出亮度信号。 在所示的示例中，将屏幕划分成从区域1到区域6的6个区域。在第一非显示时段中，对属 于区域1和4的像素的发光亮度执行检测。在下一非显示时段中，对属于区域2和5的像 素的发光亮度执行检测。在再下一非显示时段中，对属于区域3和6的像素的发光亮度执 行检测。因此，在多个非显示时段上以时分方式对发光亮度执行检测。 在板发光之后经过了特定时段时执行烧坏校正。为了使用与初始阶段相同的固定 信号，通过利用不向板输入视频信号的时隙来执行在经过的时间之后的校正。例如，利用该 装置不充当监视器的时隙。在笔记本个人计算机或蜂窝电话的情况下，可以利用盖被闭合 的时隙。可以在不输入视频信号的时隙中执行本实施例中的烧坏校正的定时。如图13所 示，可以在不同的非视频输入时段上执行校正。结果，与先前的实施例相比，在本实施例中 减少了校正次数。不过，例如，对于约10小时，板的电流劣化小于1 % ，不必在所有非视频输 入时段中执行烧坏校正。由于诸如断电的非视频输入时段通常在io个小时中出现一次，因 此通过如上所述地将校正划分在不同的非视频输入时段中来执行校正是没有问题的。
第五实施例
[板构成]
14
图14是示出根据本发明第五实施例的显示装置的板构成的框图。为了使得更容
易理解，使用与图l所示的第一实施例的板框图相同的代码。该显示装置基本上包括像素 阵列单元(屏幕单元)l和对像素阵列单元l进行驱动的驱动单元。类似的是，像素阵列单
元1包括多行第一扫描线WS、多行第二扫描线DS、多列信号线SL、布置在各第一扫描线WS 与各信号线SL相交的部分处的矩阵状像素2。另一方面，驱动单元包括写扫描器4、驱动扫 描器5以及水平选择器3。写扫描器4通过向各第一扫描线WS输出控制信号，对像素2逐 行执行线顺序扫描。驱动扫描器5也通过向各第二扫描线DS输出控制信号，对像素2逐行 执行线顺序扫描。在写扫描器4与驱动扫描器5之间，输出控制信号的定时不同。在驱动 单元中设置驱动扫描器5，而不是第一实施例中使用的电源扫描器6。由于去除了电源扫描 器6，因此也从像素阵列单元1去除了馈电线。取而代之的是，在像素阵列单元1中配备提 供固定电源电势Vdd(未示出)的电源线。水平选择器(信号驱动器)3向多列信号线SL 提供视频信号的信号电压和基准电势，以对应于扫描器4和5中的线顺序扫描。
[像素电路的构成] 图15示出了图14所示的第五实施例的显示板中包括的像素构成的构成。第一实 施例的像素电路具有两个晶体管，而本实施例的像素包括3个晶体管。如图所示，本像素2 基本上包括发光元件EL、采样晶体管Trl、驱动晶体管Trd、开关晶体管Tr3以及像素电容器 Cs。采样晶体管Trl在其控制端(栅极)处连接到扫描线WS，在其一对电流端(源极/漏 极)中的一个处连接到信号线SL，并在另一电流端处连接到驱动晶体管Trd的控制端(栅 极G)。驱动晶体管Trd在一对电流端(源极/漏极)中的一个(漏极)处连接到电源线 Vdd，并在另一电流端(源极S)处连接到发光元件EL的阳极。发光元件EL的阴极连接到 给定阴极电势Vcath。开关晶体管Tr3在其控制端(栅极)处连接到扫描线DS，在其一对 电流端(源极/漏极)中的一个处连接到固定电势Vss，并在另一电流端处连接到驱动晶体 管Trd的源极S。像素电容器Cs在其一端连接到驱动晶体管Trd的控制端(栅极G)，并在 其另一端连接到驱动晶体管Trd的另一电流端(源极S)。驱动晶体管Trd的所述另一电流 端是针对发光元件EL和像素电容器CS的输出电流端。在本像素电路2中，在驱动晶体管 Trd的源极S与电源Vdd之间连接有辅助电容器Csub，以辅助像素电容器CS。
在以上构成中，驱动单元侧的写扫描器4向第一扫描线WS提供用于对采样晶体 管Trl执行开关控制的控制信号。驱动扫描器5向第二扫描线DS输出用于对开关晶体管 Tr3执行开关控制的控制信号。水平选择器3向信号线SL提供在信号电势Vsig与基准电 势Vref之间切换的视频信号(输入信号)。扫描线WS、DS以及信号线SL的电势根据如上 所述的线顺序扫描而变化，不过，电源线固定到Vdd。阴极电势Vcath和固定电势Vss也是 固定的。[像素电路的操作] 图16是用于说明图15所示的像素电路的操作的时序图。如图所示，将扫描线WS、 扫描线DS以及信号线SL的电势变化表示在这些线共有的时轴上。采样晶体管Trl是N沟 道型的，其在扫描线WS处于高电平时被接通。开关晶体管Tr3也是N沟道型的，其在扫描 线DS处于高电平时被接通。另一方面，提供给信号线SL的视频信号在一个水平时段(1H) 中在信号电势Vsig与基准电势Vref之间切换。该时序图表示驱动晶体管Trd的栅极G和 源极S的电势变化，使得时轴对应于第一扫描线WS、第二扫描线DS以及信号线SL的电势变
15化。根据栅极G与源极S之间的电势差Vgs来控制驱动晶体管Trd的操作状态。
最初，当像素从前一帧的发光时段进入非发光时段时，扫描线DS在定时Tl切换到 高电平，并且开关晶体管Tr3被接通。据此，将驱动晶体管Trd的源极S的电势设定为固定 电势Vss。此时，将该固定电势Vss设定为低于发光元件EL的阈值电压Vthel与阴极电势 Vcath之和。即，将固定电势Vss设定为Vss < Vthel+Vcath，并且发光元件EL处于反偏压 状态，因此驱动电压Ids不会流入发光元件EL中。不过，从驱动晶体管Trd提供的输出电 流Ids经由源极S流到固定电势Vss。 随后，在定时T2，在信号线SL的电势处于Vref的状态下，采样晶体管Trl被接 通。因此，将驱动晶体管Trd的栅极G设定到基准电势Vref。因此，驱动晶体管Trd的栅极 G与源极S之间的电压Vgs将为值Vref-Vss。在此，将Vgs设定为Vref-Vss > Vth。如果 Vref-Vss不高于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth，那么难以正常执行随后的阈值校正操作。 然而，Vgs是Vref-Vss > Vth，因此，驱动晶体管Trd处于接通状态，并且漏极电流从电源电 势Vdd流到固定电势Vss。 然后，在定时T3，操作进入阈值电压校正时段，其中将开关晶体管Tr3断开，并且 将驱动晶体管Trd的源极S从固定电势Vss断开。在此，只要源极S的电势(S卩，发光元 件的阳极电势)低于通过将发光元件EL的阈值电压Vthel加到阴极电势Vcath而获得的 值，发光元件EL就仍然会处于反偏压状态，并且只有很小的泄漏电流流动。因此，从电源线 Vdd经由驱动晶体管Trd提供的大部分电流被用于对像素电容器Cs和辅助电容器Csub进 行充电。由于按此方式对像素电容器Cs进行充电，因此驱动晶体管Trd的源极电势随时间 从Vss起增大。驱动晶体管Trd的源极电势在固定时段之后达到电平Vref-Vth，并且Vss 刚好变成Vth。此时，驱动晶体管Trd被切断，并且与Vth相对应的电压被写在布置在驱动 晶体管Trd的源极S与栅极G之间的像素电容器Cs中。源极电压Vref-Vth低于通过将发 光元件EL的阈值电压Vthel加到阴极电势Vcath而获得的值。 随后，在定时T4，本处理进行到写入时段/迁移率校正时段。在定时T4，将信号线 SL从基准电势Vref切换到信号电势Vsig。信号电势Vsig是与色调相对应的电压。由于 此时采样晶体管Trl处于导通状态，因此驱动晶体管Trd的栅极G中的电势将为Vsig。因 此，驱动晶体管Trd被接通并且电流从电源线Vdd流动，因此，源极S的电势随时间增大。由 于源极S的电势不再超过发光元件EL的阈值电压Vthel与阴极电压Vcath之和，因此在发 光元件EL中只有很小的泄漏电流流动，并且从驱动晶体管Trd提供的大部分电流被用于对 像素电容器Cs和辅助电容器Csub进行充电。如上所述，在该充电过程中源极S的电势增 大。 由于在写入时段中已经完成了驱动晶体管Trd的阈值电压校正操作，因此从驱动 晶体管Trd提供的电流反映了迁移率y。具体来说，当驱动晶体管Trd的迁移率y很高 时，由驱动晶体管Trd提供的电流量变高，并且源极S的电势快速增大。另一方面，当迁移 率P很低时，驱动晶体管Trd的电流提供量低，并且源极S的电势缓慢增大。按此方式将 驱动晶体管Trd的输出电流负反馈给像素电容器Cs，结果，驱动晶体管Trd的栅极G与源极 S之间的电压Vgs将是反映迁移率的值，并且电压Vgs将是在经过了固定时间之后通过 对迁移率y完成校正而获得的值。即，在写入时段中，通过将从驱动晶体管Trd流出的电 流负反馈到像素电容器CS，来同时执行对驱动晶体管Trd的迁移率的校正。
最后，当在定时T5本处理进入本帧的发光时段时，采样晶体管Trl被切断，并且将 驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。因此，栅极G的电势可以增大，并且源极S的电 势也会随着栅极G的电势增大而增大，同时将像素电容器Cs中保持的Vgs的值保持恒定。 因此，取消了发光元件EL的反偏压状态，并且驱动晶体管Trd使与Vgs相对应的漏极电流 Ids流到发光元件EL。源极S的电势增大，直到电流在发光元件EL中流动，并且发光元件 EL发光。在此，当发光时间变长时，发光元件的电流/电压特性会变化。因此，源极S的电 势也会变化。不过，通过自举操作将驱动晶体管Trd的栅极与源极之间的电压Vgs保持为 固定值，因此，发光元件中流动的电流不会变化。因此，即使在发光元件EL的电流/电压特 性劣化的情况下，固定电流Ids保持恒定地流动，并且发光元件EL的亮度不会变化。通过 进一步并入根据本发明实施例的烧坏抑制系统来补偿发光元件的亮度劣化。
第六实施例
[显示板的模块构成] 图17是根据本发明第六实施例的显示装置的显示板的框图。该显示装置基本上 包括像素阵列单元1、扫描器单元以及信号单元。扫描器单元和信号单元构成驱动单元。像 素阵列单元1包括按行排列的第一扫描线WS、第二扫描线DS、第三扫描线AZ1以及第四扫 描线AZ2、按列排列的信号线SL、连接到这些扫描线WS、DS、AZ1、AZ2以及信号线SL的矩阵 状像素电路2、以及多条电源线，这些电源线提供对各像素电路2进行操作所需的第一电势 Vssl、第二电势Vss2以及第三电势Vdd。信号单元包括向信号线SL提供视频信号的水平选 通器3。扫描器单元包括写入扫描器4、驱动扫描器5、第一校正扫描器71以及第二校正扫 描器72，其通过向第一扫描线WS、第二扫描线DS、第三扫描线AZ1以及第四扫描线AZ2提供 控制信号，逐行对像素电路2进线顺序扫描。
[像素电路的构成] 图18是示出了图17所示的显示装置中包括的像素构成的电路图。本实施例的 像素的特征在于包括5个晶体管。如图所示，像素电路2包括采样晶体管Trl、驱动晶体管 Trd、第一开关晶体管Tr2、第二开关晶体管Tr3、第三开关晶体管Tr4、像素电容器Cs以及 发光元件EL。采样晶体管Trl在给定的采样时段中根据从扫描线WS提供的控制信号而变 得导通，在像素电容器Cs中对从信号线SL提供的视频信号的信号电势执行采样。像素电 容器Cs根据所采得的视频信号的信号电势向驱动晶体管Trd的栅极G施加输入电压Vgs。 驱动晶体管Trd将与所输入的电压Vgs相对应的输出电流Ids提供给发光元件EL。发光元 件EL在给定发光时段期间通过从驱动晶体管Trd提供的输出电流Ids以与视频信号的信 号电势相对应的亮度发光。 第一开关晶体管Tr2在采样时段(视频信号写入时段)之前根据从扫描线AZ1 提供的控制信号而变得导通，并将作为驱动晶体管Trd的控制端的栅极G设定到第一电势 Vssl。第二开关晶体管Tr3在采样时段之前根据从扫描线AZ2提供的控制信号而变得导 通，并将作为驱动晶体管Trd的一个电流端的源极S设定到第二电势Vss2。第三开关晶体 管Tr4在采样时段之前根据从扫描线DS提供的控制信号而变得导通，并将作为驱动晶体管 Trd的另一电流端的漏极连接到第三电势Vdd，从而将与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth相 对应的电压存储在像素电容器Cs中以校正阈值电压Vth的影响。第三开关晶体管Tr4进 而在发光时段中根据再次从扫描线DS提供的控制信号而变得导通，并将驱动晶体管Trd连
17接到第三电势Vdd，以使输出电流Ids在发光元件EL中流动。 如从以上说明显见的那样，像素电路2包括5个晶体管Trl到Tr4以及Trd、一个 像素电容器Cs以及一个发光元件EL。晶体管Trl到Tr3以及Trd是N沟道型多晶硅TFT。 只有晶体管Tr4是P沟道型多晶硅TFT。不过，本发明并不限于此，可以将N沟道型TFT和 P沟道型TFT适当地混合。发光元件EL例如是包括阳极和阴极的二极管型有机EL器件。 不过，本发明并不限于此，发光元件包括普通地通过电流驱动而发光的所有类型的装置。
[第六实施例的操作] 图19是通过从图18所示的显示板仅取出像素电路2的一部分而示出的示意图。 为了使得更容易理解，写上了由采样晶体管Trl采得的视频信号的信号电势Vsig、驱动晶 体管Trd的输入电压Vgs和输出电流Ids、以及发光元件EL中包括的电容分量Coled等。 以下，将参照图20说明根据本实施例的像素电路2的操作。 图20是示出图19所示的像素电路的时序图。图20沿时轴T表示施加给各扫描 线WS、AZ1、AZ2以及DS的控制信号的波形。为了简化表示，以与扫描线的代码相同的代码 来表示控制信号。由于晶体管Trl、Tr2以及Tr3是N沟道型的，因此它们在扫描线WS、AZ1、 AZ2分别处于高电平时被接通，而在低电平时被切断。另一方面，晶体管Tr4是P沟道型的， 因此，它在扫描线DS处于高电平时被切断，在低电平时被接通。除了各控制信号WS、 AZ1、 AX2以及DS的波形以外，该时序图还表示驱动晶体管Trd的栅极G和源极S的电势变化。
在图20所示的时序图中，将定时T1到T8计为一个帧(lf)。在一个帧中对像素 阵列中的各线顺序地扫描一次。该时序图表示施加给一个行的像素的各控制信号WS、AZ1、 AZ2以及DS的波形。 在本帧开始之前的定时TO，所有控制信号WS、AZ1、AZ2以及DS都处于低电平。因 此，N沟道型晶体管Trl、Tr2以及Tr3处于切断状态，而只有p沟道型晶体管Tr4处于接通 状态。由于驱动晶体管Trd经由处于接通状态的晶体管Tr4连接到电源Vdd，因此驱动晶体 管Trd根据给定的输入电压Vgs而向发光元件EL提供输出电流Ids。因此，在定时TO时发 光元件EL发光。此时，由栅极电势(G)与源极电势(S)之差来表示施加给驱动晶体管Trd 的输入电压Vgs。 在当本帧开始时的定时Tl，将控制信号DS从低电平切换到高电平。因此，开关晶 体管Tr4被切断，并且将驱动晶体管Trd从电源Vdd断开，因此，停止发光并且非发光时段 开始。因此，在定时T1时所有晶体管都被切断。 随后，当进行到定时T2时，控制信号AZ1和AZ2处于高电平，因此，开关晶体管Tr2 和Tr3被接通。结果，将驱动晶体管Trd的栅极G连接到基准电势Vssl，并将源极S连接 到基准电势Vss2。此处，满足Vssl-Vss2 > Vth，并且通过使Vssl-Vss2成为Vgs > Vth， 为以后在定时T3将执行的Vth校正进行准备。换句话说，时段T2到T3对应于驱动晶体管 Trd的复位时段。当发光元件EL的阈值电压是VthEL时，进行设定以使得VthEL > Vss2。 因此，对发光元件EL施加了负偏压，并且该元件变成所谓的反偏压状态。反偏压状态是用 于正常执行稍后将执行的Vth校正操作和迁移率校正操作所必需的。 在定时T3，第二信号AZ2处于低电平，并且第二信号DS紧接在其后也处于低电平。 因此，晶体管Tr3被切断，而晶体管Tr4被导通。结果，漏极电流Ids流入像素电容器Cs中， 并且Vth校正操作开始。此时，驱动晶体管Trd的栅极G保持为Vssl，并且电流Ids流动，
18直到驱动晶体管Trd被切断。当驱动晶体管Trd被切断时，驱动晶体管Trd的源极电势(S) 将为Vssl-Vth。控制信号DS在漏极电流被切断之后的定时T4返回到高电平，以使开关晶 体管Tr4被切断。此外，控制信号AZl也返回到低电平，以使开关晶体管Tr2被切断。结果， 将Vth保持并固定在像素电容器Cs中。如上所述，从定时T3到T4的时段是检测驱动晶体 管Trd的阈值电压Vth的时段。此处，将检测时段T3到T4称为Vth校正时段。
在以上述方式执行了 Vth校正之后，在定时T5将控制信号WS切换到高电平，以接 通采样晶体管Trl并且将视频信号Vsig写在像素电容器Cs中。像素电容器Cs与发光元件 EL的等效电容器Coled相比足够小。结果，视频信号Vsig的大部分被写入像素电容器Cs 中。精确地说，作为Vssl与Vsig之间的差的Vsig-Vssl被写入像素电容器Cs中。因此， 驱动晶体管Trd的栅极G与源极S之间的电压Vgs将为通过将此时采得的Vsig-Vssl加到 预先已经检测到并保持的Vth而获得的电平(Vsig-Vssl+Vth)。当为了使得以下说明更简 单而假设Vssl为0V时，如图20的时序图所示，栅极与源极之间的电压Vgs将为Vsig+Vth。 执行对视频信号Vsig的采样，直到当控制信号WS返回到低电平时的定时T7。 S卩，从定时 T5到T7的时段对应于采样时段(视频信号写入时段)。 在当采样时段结束时的定时T7之前的定时T6，控制信号DS处于低电平并且开关 晶体管Tr4被接通。因此，驱动晶体管Trd连接到电源Vdd，因此，像素电路从非发光时段 进行到发光时段。在采样晶体管Trl仍然处于接通状态并且开关晶体管Tr4被接通的时段 T6到T7中，执行对驱动晶体管Trd的迁移率校正。即，在本示例中，在采样时段的后部分与 发光时段的先头部分相交叠的时段T6到T7中，执行迁移率校正。在发光时段的执行迁移 率校正的先头部分中，发光元件EL处于反偏压状态，因此，该元件不发光。在迁移率校正时 段T6到T7中，在驱动晶体管Trd的栅极G固定到视频信号Vsig的电平的状态下，漏极电 流Ids在驱动晶体管Trd中流动。此处，由于通过先前设定为Vssl-Vth < VthEL而使发光 元件EL处于反偏压状态，因此发光元件EL表现出单纯的电容器特性，而不表现出二极管特 性。因此，驱动晶体管Trd中流动的电流Ids被写入通过将像素电容器Cs与发光元件EL 的等效电容器Coled耦合起来而获得的电容器C = Cs+Coled中。因此，驱动晶体管Trd的 源极电势(S)增大。在图20的时序图中，由AV表示增大量。从像素电容器Cs中保持的 栅极与源极之间的电压Vgs减去所得的增大量AV，因此，这意味着执行了负反馈。可以通 过按以上方式将驱动晶体管Trd的输出电流Ids负反馈到同一驱动晶体管Trd的输入电压 Vgs，来校正迁移率P 。可以通过调节迁移率校正时段T6到T7的时间宽度〃 t〃来优化负 反馈量AV。 在定时T7，控制信号WS处于低电平，以使采样晶体管Trl被切断。结果，将驱动 晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。由于解除了对视频信号Vsig的施加，因此驱动晶 体管Trd的栅极电势(G)可以随源极电势(S)增大。在此期间像素电容器Cs中保持的栅 极与源极之间的电压Vgs保持值(Vsig-AV+Vth)。利用源极电势(S)的增大量取消了发 光元件EL的反偏压状态，因此，发光元件EL由于输出电流Ids的流入而实际开始发光。通 过以Vsig-AV+Vth代入特性式1的Vgs，可以由下式来给出此时漏极电流Ids与栅极电压 Vgs之间的关系。 Ids = ku (Vgs-Vth)2 = ku (Vsig-AV)2 在以上公式中，k = (1/2) (W/L)Cox。根据该特性式，可以想到Vth项被抵消，并且提供给发光元件EL的输出电流Ids不依赖于驱动晶体管Trd的阈值Vth。漏极电流Ids基本上由视频信号的信号电压Vsig来决定。换句话说，发光元件EL以于视频信号Vsig相对应的亮度发光。此时，通过负反馈量AV校正了Vsig。校正量AV起到了抵消特性式中的只位于系数位置的迁移率P的影响的作用。因此，漏极电流Ids实质上仅依赖于视频信号Vsig。 最后，在定时T8，控制信号DS处于高电平，并且开关晶体管Tr4被切断，然后，发光结束并且本帧结束。其后，本处理进行到下一帧，在该帧中将重复Vth校正操作、迁移率校正操作以及发光操作。
应用示例 根据本发明实施例的显示装置具有如图21所示的薄膜器件结构。在图21中，TFT部分具有底栅极构造(栅极电极位于沟道PS层的下方)。考虑该TFT部分，存在诸如夹栅极构造(沟道PS层被上栅极电极和下栅极电极夹着)和上栅极构造(栅极电极位于沟道PS层的上方)之类的变形。该图示出了绝缘基板上形成的像素的示意剖面结构。如图所示，该像素具有包括多个晶体管(在图中作为示例示出了一个TFT)的晶体管单元、包括像素电容器等的电容器单元、以及包括有机EL元件的发光单元等。在该基板上，通过TFT工艺形成晶体管单元和电容器单元，然后，将诸如有机EL元件的发光单元层叠在其上。进而，通过粘合剂将透明对向基板接合在其上以获得平板。 根据本发明实施例的显示装置包括如图22所示的平模块形状的装置。例如，设置像素阵列单元，在该像素阵列单元中，以矩阵状整体形成每个都具有有机EL元件、薄膜晶
体管、薄膜电容器等的多个像素，通过布置粘合剂来接合由玻璃等制成的对向基板，以包围像素阵列单元(像素矩阵单元)从而获得显示模块。在透明对向基板中，如果有必要，可以设置滤色器、保护膜、遮光膜等。还优选的是，显示模块还配备有例如FPC(柔性印刷电路)，作为用于从外部针对像素阵列电路输入和输出信号等的连接器。 以上说明的根据本发明实施例的显示装置包括平板形状，其可以应用于各种电子产品，例如，数字照相机、笔记本个人计算机、蜂窝电话、视频摄像机等。该显示装置也可以应用于各种领域的电子产品的显示器，该显示器可以显示输入到该电子产品的驱动信号或者在该电子产品中生成的信号作为图像或视频。以下将示出应用了以上显示装置的电子产品的示例。该电子产品基本上包括对信息进行处理的主体，和显示输入到主体或从主体输出的信息的显示器。 图23示出了应用了本发明的电视机，包括具有前板12、过滤玻璃13等的视频显示屏幕ll，其是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为视频显示屏幕11而制成的。
图24示出了应用了本发明的数字照相机，上图是正视图，下图是后视图。该数字照相机包括成像透镜、作为闪光灯15的发光单元、显示单元16、控制开关、菜单开关、快门19等，其是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示单元16而制成的。
图25示出了应用了本发明的笔记本个人计算机，其中主体20包括当输入字符等时操作的键盘21、包含显示图像的显示单元22的主体盖，其是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示单元22而制成的。 图26示出了应用了本发明的便携式终端装置。左视图表示打开状态，右视图表示闭合状态。该便携式终端装置包括上壳体23、下壳体24、连接单元(在此情况下是铰接单
20元)25、显示器26、子显示器27、画面灯28、照相机29等。该便携式终端装置是通过使用根 据本发明实施例的显示装置作为显示器26或子显示器27而制成的。 图27示出了应用了本发明的视频摄像机，其包括主体30、用于在面向前方的侧面 对主题进行成像的透镜34、成像时的开始/停止开关35、监视器36等，其是通过使用根据 本发明实施例的显示装置作为监视器36而制成的。 本申请包含与于2008年11月7日在日本专利局提交的日本在先专利申请
JP2008-286778中公开的主题相关的主题，通过引用将其全部内容并入于此。 本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其他因素，可以作出各种修改、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之内即可。
权利要求
一种显示装置，包括屏幕单元；驱动单元；以及信号处理单元，其中，所述屏幕单元包括多行扫描线、多列信号线、矩阵状像素电路以及光传感器，所述驱动单元包括向所述扫描线提供控制信号的扫描器和向所述信号线提供视频信号的驱动器，所述像素电路根据视频信号而发光，所述光传感器根据发光而输出亮度信号，以及所述信号处理单元根据所述亮度信号来校正视频信号并将该信号提供给所述驱动器。
2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述信号处理单元在所述屏幕单元中显示视频的显示时段期间提供显示用视频 信号，在其中在所述屏幕单元中不显示视频的检测时段期间提供检测用视频信号。
3. 根据权利要求2所述的显示装置，其中所述信号处理单元在每个帧中提供所述检测用视频信号，并仅允许检测对象的像 素电路发光。
4. 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述信号处理单元对在第一时段期间从所述光传感器输出的第一亮度信号与在 所述第一时段之后的第二时段期间从所述光传感器输出的第二亮度信号进行比较，根据比 较结果来校正视频信号，并将该信号提供给所述驱动器。
5. 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述光传感器在多个检测时段以时分方式输出所述亮度信号。
6. 根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述检测时段由所述光传感器接收到的光量高于在所述显示时段中由所述光 传感器接收到的光量。
7. 根据权利要求6所述的显示装置，其中所述信号处理单元使得所述检测用视频信号的电平高于所述显示用视频信号的 最高电平。
8. 根据权利要求6所述的显示装置，其中所述驱动单元调节其中所述像素电路在一个帧中发光的发光时段的比率，以使所 述检测时段中的发光时段的比率高于所述显示时段中的发光时段的比率。
9. 一种电子产品，包括 主体；和显示器，其显示输入给所述主体的信息或从所述主体输出的信息； 其中所述显示器包括屏幕单元、驱动单元以及信号处理单元， 所述屏幕单元包括多行扫描线、多列信号线、矩阵状像素电路以及光传感器， 所述驱动单元包括向所述扫描线提供控制信号的扫描器和向所述信号线提供视频信 号的驱动器，所述像素电路根据视频信号而发光，所述光传感器根据发光而输出亮度信号，以及所述信号处理单元根据所述亮度信号来校正视频信号并将该信号提供给所述驱动器。
全文摘要
本发明涉及显示装置和电子产品。一种显示装置，包括屏幕单元；驱动单元；以及信号处理单元，其中，所述屏幕单元包括多行扫描线、多列信号线、矩阵状像素电路以及光传感器，所述驱动单元包括向所述扫描线提供控制信号的扫描器和向所述信号线提供视频信号的驱动器，所述像素电路根据视频信号而发光，所述光传感器根据发光而输出亮度信号，以及所述信号处理单元根据所述亮度信号来校正视频信号并将该信号提供给所述驱动器。
文档编号H04N5/44GK101739949SQ20091020658
公开日2010年6月16日 申请日期2009年10月22日 优先权日2008年11月7日
发明者内野胜秀, 山下淳一 申请人:索尼株式会社