专利名称：电流源电路、使用其的显示器件及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种有源矩阵型显示器件及其驱动方法，其中晶体管和发光元件设置在每个像素中，并且电流源电路可以通过每个晶体管控制像素的光发射。特别是，本发明涉及一种使用电致发光元件作为发光元件的有源矩阵型EL显示器件。
背景技术：
近年来，具有控制发光元件的和发光元件发光的晶体管的有源矩阵EL显示器件已经引起人们的注意。这种显示器件具有响应性能优异、以低电压工作、宽视角等优点。因此，有源矩阵显示器件作为下一代平板显示器已经引起人们的注意。
在使用设有发光元件的发光器件显示多级灰度图像的情况下，驱动方法大致地分为模拟灰度法和数字灰度法。这两种方法之间的区别是在发光元件的光发射和非光发射的各个状态下控制发光元件的方法。前者的模拟灰度法是控制流入发光元件的电流量以获得模拟形式的灰度的方法。后者的数字灰度法是只利用ON状态(亮度基本上为100％的状态)和OFF状态(亮度基本上为0％的状态)的两种状态来驱动发光元件的方法。
驱动方法大致地分为电流输入法和电压输入法，这取决于输入到设有发光元件的像素中的视频信号(图像信号)的类型。电流输入法是通过信号电流执行的方法，而电压输入法是通过电压来控制的方法。
下面将参照图18简要介绍采用电流输入法的像素的电路结构和在显示器中其驱动方法的例子。图18所示的像素具有信号线1801、第一到第三扫描线1802-1804、电源线1805、晶体管1806-1809、电容器元件1810、以及发光元件1811。为信号线提供电流源电路1812。
晶体管1806的栅电极连接到第一扫描线1802。晶体管1806的第一电极连接到信号线1801，而其第二电极连接到晶体管1807的第一电极、晶体管1808的第一电极和晶体管1809的第一电极。晶体管1807的栅电极连接到第二扫描线1803。晶体管1807的第二电极连接到晶体管1808的栅电极。晶体管1808的第二电极连接到电源线1805。晶体管1809的栅电极连接到第三扫描线1804。晶体管1809的第二电极连接到发光元件1811的电极之一。电容器元件1810连接在晶体管1808的栅电极和第二电极之间，以便保持晶体管1808的栅-源电压。电源线1805和发光元件1811的阴极分别接收预定电位，以便保持电位差。
下面将介绍从写入视频信号到发光的操作。首先，将脉冲输入给第一扫描线1802和第二扫描线1803，以便使晶体管1806和1807导通。在这个点上在信号线1801中流动的信号电流(视频信号)用Idata表示，并从电流源电路1812中提供Idata。
电容器元件1810中的电荷积累继续进行，直到它的两个电极之间的电位差，即晶体管1808的栅-源电压(VGS)达到预定电压为止，即达到足够高以使电流Idata流进晶体管1808的电压。当电荷的积累完成时，信号电流Idata继续流进晶体管1808。如上所述进行信号设置操作。最后，完成第一扫描线1802和第二扫描线1803的选择，并将晶体管1806和1807转换为关断。
下面介绍发光操作。脉冲输入给第三扫瞄线1804，使晶体管1809导通。通过在前一操作中在电容器元件1810中积累的VGS使晶体管1808导通，电流从电源线1805流动从而使发光元件1811发光。因此，即使晶体管1808的特性不稳定，也不影响工作。
采用电流输入法的其它像素电路结构在美国专利US6229506和日本专利特许公开No.2001-147659中有报导。
在用于电流输入法的像素电路的结构中，被写入像素的信号电流(视频信号)的电流值和发光元件发光时的驱动电流值必须几乎相等。然而，精确的设置操作需要很多时间，除非信号电流(视频信号)的电流值设置为高值，因为在设置在显示器件的像素部分中的信号线等中产生寄生电容(例如，在布线的交叉处的电容)或布线的电阻。相反，用于使发光元件发光的驱动电流值非常小。因此，难以进行精确设置操作。此外，产生了晶体管1808的电特性的变化。这将导致流入发光元件的电流的波动和显示非均匀性。
此外，在通过模拟灰度法进行显示时，每一次在每个像素中进行显示时，需要将具有对应于灰度的强度的信号电流写入每个像素中。因此，有必要使对应于信号电流的电荷必须再次保持在每个像素的电容器部分(存储电容器)中。当输送给像素的信号电流很小时，即亮度很小时，难以进行精确设置操作。此外，来自于除了进行信号电流写入以外的像素，由连接到相同源信号线的多个像素产生的泄漏电流等噪声的影响很大。因此，存在不可能使像素以精确亮度发光的这种高风险。
因而，视频信号的电流值和驱动电流值是相同值将是个明显的限制。
相反，在通过电压输入法(数字灰度法)来以数字形式控制晶体管作为开关时，在发光状态下恒定电压施加于发光元件。然而，由于周围环境的温度或发光元件的退化而改变了流动的电流和施加于发光元件的电压之间的关系。即使恒定电压施加于发光元件的两个电极，还是实际上改变了流动的电流。结果是，发生显示器的老化(burning-in)等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以减少对像素的晶体管中变化的影响的显示器件。此外，本发明的另一目的是提供一种显示器件，其中发光元件以恒定亮度发光，而与由退化等引起的电流特性的变化无关。
为了实现上述目的，根据本发明，显示器件中的每个像素具有电流源电路、视频控制开关和发光元件。视频控制开关的0N/OFF由视频信号来控制。因此，控制电流是否从电流源电路提供给发光元件。结果是，可以表示灰度从而显示图像。发光元件、电流源电路和视频控制开关必须在电源参考线和电源线之间串联连接。连接位置可以按照设想的需要进行设置。Idata馈送给连接到发光元件的晶体管，从而电流源电路可以输出恒定电流量。这被称为设置操作。电流源电路包括多个晶体管。当在电流源电路上进行设置操作时，多个晶体管并联连接。另一方面，当使发光元件发光时，多个晶体管串联连接。
发光元件是在流动电流量的基础上改变亮度的电光元件，更具体地说，是包括在第一电极和第二电极之间的发光层的元件。
在这种方式中，通过转换连接状态，可以增加馈送给电流源电路的电流值。结果是，可以在较短的时间内更精确地进行设置操作。
下面参照图1A-1B具体地介绍本发明的结构。图1A所示的像素具有信号线101、第一扫描线102、电源线103、第一开关111、第二开关112、连接到第一开关111的存储器113、连接到第二开关112的电流源电路114、连接到第二开关112的发光元件115以及电源参考线116。第一开关111和第二开关112可以是具有开关功能的单个或多个半导体元件，如晶体管。具有开关功能的晶体管可以是n型或p型的。
第一开关111的ON/OFF由第一扫描线102来控制。当第一开关111导通时，来自信号线101的视频信号输入到存储器113，并且存储器113保存视频信号。第二开关112基于视频信号被控制。当第二开关112导通时，从电流源电路114向发光元件提供信号电流。
图1B表示电流源电路114的结构。电流源电路114具有第一开关120、第二开关121和驱动元件122。第一开关120和第二开关122可以是具有开关功能的一个或多个半导体元件，如晶体管。驱动元件122可以是多个半导体元件，如晶体管。第一开关120和第二开关122的ON/OFF由第二扫描线123控制。
通过使用来自第二扫描线123的信号进行的第一开关120和第二开关121的ON/OFF控制，可以转换驱动元件122的多个晶体管的并联状态和串联状态。第一开关120和第二开关121的晶体管可以是n型或p型的。
当进行对于信号电流的设置操作时，驱动元件122的晶体管并联连接。当使发光元件发光时，驱动元件122的晶体管串联连接。
根据本发明，发光元件可以在恒定亮度下发光，而与由于例如退化引起的电流特性的变化无关。此外，根据本发明，用于设置电流源电路的电流值可以大于用于使发光元件发光的驱动电流。因此，可以提高设置操作的速度。
由于电流源电路可以输出恒定量的电流，因此可以减少晶体管中变化的影响。视频信号不同于用于设置电流源电路的电流。因此，视频信号和电流可以独立地控制。换言之，电流源电路只馈送恒定量的电流，并且视频信号不改变电流值。因此，设置操作可以以任意时间和以任意间隔进行。
如上所述，根据本发明，可以提供能表示精确灰度和可以减少非均匀显示的显示器件。
图1A和1B表示根据本发明的像素；图2A和2B是根据本发明的像素的电路图；图3A和3B是根据本发明的像素的电路图；图4A和4B是根据本发明的像素的电路图；图5A和5B是根据本发明的像素的电路图；图6A和6B是根据本发明的像素的电路图；图7A和7B是根据本发明的像素的电路图；图8A-8C是根据本发明的像素的电路图；图9是根据本发明的像素的电路图；图10是根据本发明的像素的电路图；图11A和11B是根据本发明的像素的电路图；图12是根据本发明的像素的电路图；图13是根据本发明的像素的电路图；图14是根据本发明的像素的电路图；图15是根据本发明的像素的电路图；图16A和16B是根据本发明的像素的时序图；图17是根据本发明的像素的顶视图；图18是像素的电路图；图19A-19H表示使用根据本发明的像素的电子装置；图20A和20B表示使用根据本发明的像素的模块；图21表示使用根据本发明的像素的模块的电源电路图；图22A-22C是根据本发明的像素的电路图；图23A-23C是根据本发明的像素的电路图；图24是根据本发明的像素的电路图；图25是根据本发明的像素的电路图；图26是根据本发明的像素的电路图；和图27是根据本发明的像素的电路图。
具体实施例方式
下面将参照附图介绍本发明的实施方式。在用于介绍实施方式的所有附图中，相同部件或功能赋予相同参考标记，并且将省略重复说明。
根据下述实施方式，晶体管具有三个端子，包括栅、源和漏。由于晶体管的结构，不能清楚区分源电极和漏电极。因此，为了介绍元件之间的连接，源电极和漏电极其中之一被称为第一电极，另一个被称为第二电极。
下面介绍根据实施方式1的电流源电路的具体结构。
图22A-22C表示电流源电路的驱动元件具有两个晶体管的电路结构。
图22A-22C中所示的电流源电路具有第一晶体管21、第二晶体管22、电容器元件23、发光元件24、电流源线25和电源线26。第一晶体管和第二晶体管具有大的栅极电容，并且在来自每个晶体管的泄漏电流下降到可容许范围内时不需要电容器元件。根据本实施方式，第一晶体管和第二晶体管是电流源晶体管，并且极性是p沟道型。
图22A表示电流源电路和在设置操作期间电流流动的路径。图22B和22C各表示电流源电路和在发光期间电流流动的路径。由于图23B和图23C之间连接是不同的，因此电流流动的方向不同。然而，它们两个基本上相同。
根据本发明，如图22A所示，在设置操作期间第一晶体管21和第二晶体管22并联连接，另一方面，如图22B和22C所示，在发光期间第一晶体管21和第二晶体管22串联连接。
由于连接状态在设置操作和发光之间转换，因此在一些位置上设置了开关。根据本实施方式，开关可以设置在任何位置，只要在设置操作和发光期间电流可以如图22A-22C所示那样流动即可。
当在本实施方式中可以设置驱动晶体管时，可以设置驱动晶体管以便在设置操作和发光期间满足下述要求。首先，在设置操作期间，电流必须如图22A所示那样流动，不管由视频信号控制的晶体管(驱动晶体管)的ON或OFF。此外，在发光期间(当输入视频信号时)，电流必须如图22B或22C所示那样流动，而当不输入视频信号时，电流不必如22B或22C所示那样流动(电流路径必须断开)。
当在本实施方式中可以设置用于擦除的晶体管时，电流路径可以设置成断开，以便切断发光元件。电流路径可以通过擦除晶体管断开。或者，擦除晶体管可以设置成使驱动晶体管关断。
图2A表示具有开关的具体电流源电路。图2A中的电流源电路具有电流源线201、电流源线202、扫描线203、第一晶体管211、第二晶体管212、电容器元件213、和第一到第四开关214-217。第一到第四开关214-217由扫描线203控制。尽管如图2A所示为每个开关提供扫描线203，通过设置开关的晶体管的极性而使扫描线可以被共享。因此，可以减少布线的数量。
下面将介绍图2A中的电流源电路的连接关系。这里，第一晶体管211和第二晶体管212的极性各是p沟道型。
第一晶体管211的栅电极和第二晶体管212的栅电极彼此连接，从而构成用作电流源的电流源晶体管。第一开关214连接到电流源线201和电源线202。这样，可以控制向设置在第一晶体管211和第二晶体管212的栅电极与电源线202之间的电容器元件213提供的电流。第一晶体管211的第一电极连接到电源线202。其第二电极经第三开关216连接到电流源线201。第二晶体管212的第一电极经第二开关215连接到电源线202。其第二电极连接到第一晶体管211的第二电极。第四开关217连接在第二晶体管212的第一电极和发光元件之间。
图2B表示不同于图2A中所示的电流源电路。图2B中所示的电流源电路不同于图2A中所示的电流源电路在于，第一晶体管211的第一电极和第二晶体管212的第一电极彼此连接。因此，图2B中的电流源电路还包括第五到第七开关218-220。
换言之，图2B中的电流源电路除了电流源线201、电源线202、扫描线203、第一晶体管211、第二晶体管212、电容器元件213和第一到第四开关214-217之外，还具有第五到第七开关218-220。第一到第七开关214-217由扫描线203控制。尽管如图2B中所示为每个开关提供扫描线203，但是也可以通过设置开关的晶体管的极性而使扫描线共享。这样，可以减少布线数量。
下面将关于与图2A中所示的不同点来介绍图2B中的电流源电路的连接关系。这里，第一晶体管211和第二晶体管212的极性各为p沟道型。
第五开关218连接在第一晶体管211的第二电极和电源线202之间。第六开关219连接在第一晶体管211的第一电极和电源线202之间。第七开关220连接在第一晶体管211的第二电极和第二晶体管212的第二电极之间。与图2A中的电流源电路不同，第四开关217设置在第二晶体管212的第二电极和发光元件之间。
下面参照图3A-4B介绍由图2A和2B中的电流源电路执行的操作。
图3A和3B表示在图2A中的电流源电路中，在设置操作期间(图3A)和光发射期间(图3B)晶体管和开关的状态。有箭头的虚线和实线(以下分别称为虚箭头和实箭头)表示电流路径。
首先，参照图3A介绍在电流设置期间的操作。第一晶体管211和第二晶体管212的极性是p沟道型。
第一开关214、第二开关215和第三开关216由扫描线203开启，第四开关217关断。如虚线所示，电流按照电流源线202→电容器元件213→电流源线201的顺序流动，并且电荷被储存和保存在电容器元件213中。电容器元件213可以在所储存的电荷基础上提供电压。当基于所储存电荷的电压超过第一晶体管211和第二晶体管212的阈值(Vth)时，电流馈送给第一晶体管211和第二晶体管212，其通过开关并联连接，如实箭头所示。在这种情况下，第一晶体管211和第二晶体管212设置成提供一定量的信号电流(Idata)。
之后，如图3B所示发光(发光状态)。首先，扫描线203使第一开关214、第二开关215和第三开关216关断，并且使第四开关217导通。然后，电流馈送给串联连接的第一晶体管211和第二晶体管212，如实箭头所示，并且信号电流(Idata)输送给发光元件。
图4A和4B表示在设置操作期间(图4A)和发光期间(图4B)，图2B中的电流源电路中晶体管和开关的状态。虚箭头和实箭头表示电流路径。
首先，参照图4A介绍电流设置期间的操作。这里，第一晶体管211和第二晶体管212的极性各为p沟道型。
图2B不同于图2A之处在于，第一晶体管211的第一电极和第二晶体管212的第一电极彼此连接，并提供第五-第七开关218-220。这样，在图4A中的设置期间，除了图3A中的设置操作以外，扫描线203使第五开关218断开，并使第六开关219和第七开关220导通。
与图3A所示的状态相同，电流按照电流源线202→电容器元件213→电流源线201的顺序流动，如虚线所示，并且电荷被储存和保存在电容器元件213中。电容器元件213可以在所储存的电荷基础上提供电压。当基于所储存电荷的电压超过每个晶体管的阈值(Vth)时，电流馈送给并联连接的第一晶体管211和第二晶体管212，如实箭头所示。在这种情况下，第一晶体管211和第二晶体管212设置成提供一定的信号电流(Idata)。
之后，如图4B所示发光(发光状态)。在这种情况下，除了图3B中的发光操作之外，扫描线203使第五开关218导通，使第六开关219和第七开关220断开。然后电流馈送给串联连接的第一晶体管211和第二晶体管212，如实箭头所示，并提供给发光元件。
在根据本实施方式的电流源电路中，晶体管和开关的连接关系不限于图2A和2B中所示的那样，而是可以按照需要来设置，以便获得如图22A-22C所示的电流路径。
如上所述，可以使用单元(更具体地说，是由扫描线控制的开关)用于在设置操作期间并联连接晶体管和在发光期间串联连接晶体管。这样，即使当将要输送给发光元件的电流IE具有非常小的值时，也可以在短时间内可靠地进行设置操作。
当第一晶体管211和第二晶体管212具有相等的沟道形成区的沟道长度(L)和沟道宽度(W)时，和当第一晶体管211和第二晶体管212并联连接时，宽度W和长度L变为两倍。因此，将馈送给发光元件的电流IE和将在设置操作期间馈送的电流Idata具有由下式表示的关系IE＝Idata×(1/2)×(1/2)＝(1/4)×Idata。
图23A-23C表示电流源电路的驱动元件具有三个晶体管的电路结构。
图23A-23C中所示的电流源电路具有第一晶体管31、第二晶体管32、第三晶体管33、电容器元件34、发光元件35、电流源线36、和电源线37。第一晶体管31、第二晶体管32和第三晶体管33的极性各为p沟道型。
图23A表示设置操作期间的电流源电路和电流路径。图23B和23C表示发光期间的电流源电路和电流路径。图23B和23C不同之处在于电流流动方向和连接是不同的。然而，它们两个基本上是相同。
根据本发明，如图23A-23C所示，在设置操作期间第一晶体管31、第二晶体管32和第三晶体管33并联连接，而在发光期间第一晶体管31、第二晶体管32和第三晶体管33串联连接。因此，可以在任何地方设置开关，只要能在设置操作期间和发光期间使电流如图23A-23C所示那样流动即可。
可以设置驱动晶体管以便在设置操作和发光期间满足下述要求。首先，在设置操作期间，电流必须如图23A所示那样流动，不管由视频信号控制的晶体管(驱动晶体管)是导通或是断开。此外，在发光期间(输入视频信号时)，电流必须如图23B或23C所示那样流动，而在不输入视频信号时，电流不必如图23B或23C所示那样流动(电流路径必须被断开)。
当在本实施方式中设置用于擦除的晶体管时，电流路径可以设置成断开，以便切断发光元件。电流路径可以通过擦除晶体管断开。或者，擦除晶体管可以设置成使驱动晶体管关断。
图5A表示具体电流源电路。图5A中的电流源电路具有电流源线501、电流源线502、扫描线503、第一晶体管511、第二晶体管512、第三晶体管513、电容器元件514和第一到第八开关521-528。第一到第八开关521-528由扫描线503控制。尽管如图5A中所示的为每个开关提供扫描线503，也可以通过设置开关的晶体管的极性而共享一个扫描线。
下面将介绍图5A中的电流源电路的连接关系。这里，第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513的极性各是p沟道型。
第一晶体管511的栅电极、第二晶体管512的栅电极和第三晶体管513的栅电极彼此连接，构成电流源晶体管。第一开关521连接到电流源线501和电源线502。这样，可以控制向设置在第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513的栅电极与电源线502之间的电容器元件514提供的电流。第一晶体管511的第一电极经第七开关527连接到电源线502。其第二电极经第六开关526连接到电流源线501。第一晶体管511的第二电极经第八开关528连接到电源线502。第二晶体管512的第一电极经第四开关524连接到电源线502。其第二电极连接到第三晶体管513的第二电极，并经第三开关523连接到电流源线501。第一晶体管511的第一电极和第二晶体管512的第一电极彼此连接。第三晶体管513的第一电极经第二开关522连接到电源线502，并经第五开关525连接到发光元件。
图5B表示了不同于图5A中所示的电流源电路。图5B中的电流源电路不同于图5A中所示的电流源电路在于，第二晶体管512的第一电极和第三晶体管513的第一电极互相连接。因此，减少了开关的数量和用于开关的布线数量，可以进一步简化结构。
更具体地说，图5B中的电流源电路具有电流源线501、电源线502、扫描线503、第一晶体管511、第二晶体管512、第三晶体管513、电容器元件514和第一到第六开关521-526。第一到第六开关由扫描线503控制。
下面将关于不同于图5A的地方介绍图5B中的电流源电路的连接关系。这里，第一晶体管511、第二晶体管512、和第三晶体管513的极性各为p沟道型。
第一晶体管511的第一电极不经开关连接到电源线502。第一晶体管511的第二电极连接到第二晶体管512的第二电极，并经第六开关526连接到第三晶体管513的第二电极。此外，第一晶体管511的第二电极经第三开关523连接到电流源501。
下面将介绍图5A和5B中的电流源电路进行的操作。
图6A和6B表示在图5A中的电流源电路中，在设置操作(图6A)和发光(图6B)期间的晶体管和开关的状态。带有箭头的虚线和实线(以下称为虚箭头和实箭头)表示电流路径。
首先，将参照图6A介绍电流设置期间的操作。第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513的极性各为p沟道型。
扫描线503使第一开关521、第二开关522、第三开关523、第四开关524、第六开关526以及第七开关527导通，并使第五开关525和第八开关528断开。如虚线所示，电流按照电流源线502→电容器元件514→电流源线501的顺序流动，并且电荷被储存和保存在电容器元件514中。电容器元件514可以在所储存的电荷基础上提供电压。当基于所储存电荷的电压超过第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513的阈值(Vth)时，电流流向通过开关并联连接的第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513，如实箭头所示。在这种情况下，第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513设置成提供一定量的信号电流(Idata)。
之后，如图6B所示发光(发光状态)。首先，扫描线503使第一开关521、第二开关522、第三开关523、第四开关524、第六开关526和第七开关527断开，并使第五开关525和第八开关528导通。然后，电流馈送给串联连接的第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513，如实箭头所示，并且信号电流(Idata)提供给发光元件。
下面，图7A和7B表示在设置操作期间(图7A)和发光期间(图7B)，图5B中的电流源电路中晶体管和开关的状态。虚箭头和实箭头表示电流路径。
首先，将参照图7A介绍电流设置期间的操作。这里，第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513的极性各为p沟道型。
扫描线503使第一开关511、第二开关512、第三开关513、第四开关514和第六开关516导通，并使第五开关515断开。然后，与图6A中所示的状态相同，电流按照虚线所示方向流动，电荷被储存和保存在电容器元件514中。电容器元件514可以在所储存的电荷基础上提供电压。当基于所储存电荷的电压超过每个晶体管的阈值(Vth)时，电流馈送给并联连接的第一到第三晶体管511-513，如实箭头所示。在这种情况下，第一到第三晶体管511-513设置成提供一定的信号电流(Idata)。
之后，如图7B所示发光(发光状态)。在这种情况下，扫描线503使第一开关521、第二开关522、第三开关523、第四开关524和第六开关526断开，并使第五开关525导通。然后，电流馈送给串联连接的第一到第三晶体管511-513，如实箭头所示，并且提供给发光元件。
在根据本实施方式的电流源电路中，晶体管和开关的连接关系不限于图5A和5B中所示的那样，而是可以按照需要进行设置，以便获得如图23A-23C所示的电流路径。
如上所述，可以使用单元(更具体地说，是由扫描线控制的开关)用于在设置操作期间并联连接晶体管和在发光期间串联连接晶体管。这样，即使当将要提供给发光元件的电流IE具有非常小的值时，也可以在短时间内可靠地进行设置操作。
当第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513具有相等的沟道形成区的沟道长度(L)和沟道宽度(W)时，和当第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513并联连接时，宽度W和长度L变为三倍。因此，将馈送给发光元件的电流IE和将在设置操作期间馈送的电流Idata具有由下式表示的关系IE＝Idata×(1/3)×(1/3)＝(1/9)×Idata。
对于本实施方式，前面已经介绍了提供两个晶体管和三个晶体管作为用于电流源电路的驱动元件的情况。然而，很显然，根据本实施方式可以根据需要提供更多的晶体管。
如上所述，晶体管设置成在电流设置期间并联连接，在发光期间串联连接。换言之，提供用于使晶体管在电流设置操作期间并联连接和在发光期间串联连接的单元。
由于将设置信号电流提供给发光元件，因此驱动晶体管只用作开关元件。因此，可以减少由于晶体管电特性的变化造成的强度变化。
当晶体管具有相同的电特性时，和当电流源晶体管包括两个晶体管时，在设置时间时的电流值是将要输送给发光元件的电流值的四倍(22倍)。一般情况下，当n个晶体管设置在电流源电路中时，在设置时间时的电流值IW和将要输送给发光元件的电流值IE满足以下关系式IW＝n2×IE。
为了满足上述关系式，晶体管必须具有相同的电特性。然而，即使晶体管的电特性稍微变化，实际上也可以大致满足上述关系式。
因此，在具有多个晶体管作为驱动元件的电流源电路中，多个晶体管的连接可以分别根据电流写入和由发光元件进行的发光而在并联连接和串联连接之间转换。这样，在设置时间时的电流值IW和在发光期间输送给发光元件的电流值IE可以任意设置。因此，即使IE很小，也可以可靠地进行设置操作。此外，可以减少设置时间。另外，可以减少发光元件的亮度的变化。
下面参照图8A-8C和图24介绍根据第二实施例的具有在发光期间如图22B所示用于馈送电流的电流源电路的具体像素结构。
图8A表示包括图22A-22C中所示的电流源电路的像素的例子。像素包括信号线801、第一扫描线802、第二扫描线803、第三扫描线804、电流源线805、电源线806、用于选择的第一晶体管811、用于擦除的第二晶体管812、用于驱动的第三晶体管813、用于发光的第四晶体管814、作为电流源晶体管的用于电流源的第五晶体管815和第六晶体管816、用于保存的第七晶体管817、用于电流输入的第八晶体管818、用于转换的第九晶体管819、第一存储电容器820、第二存储电容器821和发光元件822。
根据本实施方式，可以任意设置用于擦除的晶体管，并且其可以设置在任何位置上，只要在需要切断发光元件时电流不馈送给发光元件即可。例如，用于擦除的第二晶体管812可以设置在用于使电容器元件820中的电荷放电的位置上，或者设置在用于在电流流动的路径上切断输送给发光元件822的电流的位置上。根据本实施方式，电流切断可以由用于擦除的晶体管来控制，或者用于擦除的晶体管可以设置成使得驱动晶体管可以控制电流切断。
对于以一帧被分为任意数量的时间灰度级法(Time Gray ScaleMethod)进行多级灰度的显示，可以自由设置用于擦除的第二晶体管812，以便提供在任意时刻停止发光元件的发光的擦除时间。然后，在发光元件发射光的时间段(点亮时间)比寻址时间长时，不需要擦除晶体管。这样，用于擦除的晶体管可以任选地进行设置，也可以在图8A-8C和图24所示的像素中省略。寻址时间、擦除时间、点亮时间将在实施方式6中介绍。
当在设置时控制第二晶体管812和/或第三晶体管813断开时，不需要第四晶体管814。
下面将介绍各个部件之间的连接关系。
第一晶体管811的第一电极连接到信号线801，第一晶体管811的栅电极连接到第一扫描线802。第一晶体管811的第二电极连接到第三晶体管813的栅电极，并经第一存储电容器820连接到电源线806。第一存储电容器820可以保存第一晶体管811的栅-源电压。第二晶体管812的栅电极连接到第二扫描线803，其第一电极连接到第三晶体管813的第二电极。第二晶体管812的第二电极连接到第四晶体管814的第一电极。第三晶体管813的第一电极连接到发光元件822。第四晶体管814的栅电极连接到第三扫描线804，其第二电极连接到第六晶体管816的第二电极和第九晶体管819的第一电极。第五晶体管815的栅电极和第六晶体管816的栅电极彼此连接，以便建立电流源晶体管，并且还连接到第七晶体管817的第一电极。第二存储电容器821连接在电源线806与第五晶体管815和第六晶体管816的栅电极之间。第五晶体管815的第一电极连接到电源线806。第六晶体管816的第一电极经第九晶体管819连接到电源线806。第五晶体管815的第二电极、第六晶体管816的第二电极和第七晶体管817的第二电极彼此连接，并进一步经第八晶体管818连接到电流源线805。第四晶体管814的栅电极、第七晶体管817的栅电极、第八晶体管818的栅电极和第九晶体管819的栅电极连接到第三扫描线804。
用于擦除的第二晶体管812的位置不限于图8A所示的位置。例如，如图8B所示，用于擦除的第二晶体管812可以设置在使电容器元件820中的电荷放电的位置上。或者，如图8C所示，用于擦除的第二晶体管812可以设置在电流流动的路径上，以便切断将输送给发光元件822的电流。
在图8A和8B中，当在擦除时间中设置信号电流时，即，当在第二晶体管812和/或第三晶体管813断开的时间段内设置信号电流时，可以省略(移除)第四晶体管814。
此外，如图24所示，用于驱动的第三晶体管813可以设置在第五晶体管815的第一电极和第八晶体管818的第一电极之间。然后，新的晶体管823可以设置在第三晶体管813和电源线806之间。
下面将介绍用于设置电流和用于发光的操作。
显示屏具有如图8A-8C所示的多个像素，并且顺序选择第一扫描线802。然后，连接到选中的第一扫描线802的第一晶体管811导通，并且从信号线801输入视频信号。基于输入的视频信号，在第一存储电容器820中储存电荷。当所储存的电荷量超过第三晶体管813的Vgs时，第三晶体管813导通，并可以向发光元件822输送信号电流。通过这个操作，可以显示图像。
响应于信号电流可以输送给发光元件的状态，例如，由第三扫描线804控制的第四晶体管814导通。然后，由电流源电路设置的信号电流输送给发光元件822。换言之，如在图2A和3B中所述的串联连接的第一晶体管211和第二晶体管212，对应于图8A-8C中的第五晶体管815和第六晶体管816。信号电流经串联连接的第五晶体管815和第六晶体管816输送给发光元件822。
换言之，图2A中的第一开关214、第二开关215和第三开关216分别对应于图8A-8C中的第七晶体管817、第九晶体管819和第八晶体管818。
在电流源电路中用于设置信号电流的操作与图3A所示的相同，这里省略其说明。
如上所述，根据本发明，电流源电路的驱动元件包括多个晶体管。这样，可使用单元(根据本实施方式为晶体管)用于在写电流的设置操作期间并联连接晶体管，和在使发光元件发光的发光期间串联连接晶体管。然后，在设置操作期间的电流值IW和在发光期间将要输送给发光元件的电流值IE可以任意设置。这样，即使电流IE非常小，也可以可靠地进行设置操作。此外，可以减少设置时间。此外，根据本发明可以减少发光元件的亮度的变化。
在本实施方式中，将参照图9、10、11A、11B、12、13和图25-27介绍设有在发光时电流如图22C所示那样流动的电流源电路的像素的具体例子。图22B和22C不同之处在于，电流流动的方向和连接是不同的。然而，它们两个基本上是相同的。
图9中所示的像素是设有图22A-22C中的电流源电路的像素的例子。第五晶体管815的第二电极连接到第六晶体管816的第二电极。在图9的像素中提供第十晶体管910到第十二晶体管912并由第三扫描线804控制。
第十晶体管910连接在构成电流源晶体管的第五晶体管815的第一电极和电源线806之间。第十一晶体管911连接在第五晶体管815的第二电极和电源线806之间。第十二晶体管912连接在第五晶体管815的第一电极和第七晶体管817的第二电极之间。
图9中的像素示意性地表示图2B中所示的电流源电路。图2B中的第五开关218、第六开关219和第七开关220分别对应第十晶体管910、第十一晶体管911和第十二晶体管912。
根据本实施方式，擦除晶体管可以任意提供，并且可以设置在任何位置上，只要在需要切断发光元件时电流不流到发光元件即可。例如，用于擦除的第二晶体管812可以设置在使电容器元件820中的电荷放电的位置上，或者设置用于在电流流动的路径上切断输送给发光元件822的电流的位置上。根据本实施方式，电流切断可以由用于擦除的晶体管来控制，或者用于擦除的晶体管可以设置成使得驱动晶体管可以控制电流切断。
对于以一帧被分为任意数量的时间灰度级法进行多级灰度的显示，可以自由设置用于擦除的第二晶体管812，以便提供在任意时刻停止发光元件发光的擦除时间。然后，在发光元件发射光的时间段(点亮时间)比寻址时间长时，不需要擦除晶体管。这样，用于擦除的晶体管可以任选地进行设置，也可以在图8A-8C和图24所示的像素中将其省略。寻址时间、擦除时间、点亮时间将在实施方式6中介绍。
当在设置中控制第二晶体管812和/或第三晶体管813使其断开时，不需要第四晶体管814。
然后，连接到选中的第一扫描线802的第一晶体管811导通，从信号线801输入视频信号。基于输入的视频信号，在第一存储电容器820中储存电荷。当所储存的电荷量超过第三晶体管813的Vgs时，第三晶体管813导通，并可以向发光元件822输送信号电流。
响应于信号电流可以输送给发光元件的状态，由第三扫描线804控制的第四晶体管814导通。然后，由电流源电路设置的信号电流输送给发光元件822。换言之，如在图4B中所述的串联连接的第一晶体管211和第二晶体管212对应于图9中的第五晶体管815和第六晶体管816。信号电流经串联连接的第五晶体管815和第六晶体管816输送给发光元件822。
设置电流源电路中的信号电流的操作与图4A中所述的相同，因此这里省略其说明。
下面，图10中所示的像素不同于图9中所示的像素在于，第七晶体管817的第一电极直接连接到第八晶体管818的第一电极上。
图10中的第十晶体管910、第十一晶体管911和第十二晶体管912分别对应于图2B中的第五开关218、第六开关219和第七开关220。用于设置或发光的操作与图4A和4B中的相同，因此省略其说明。
换言之，图10中的像素可以应用于设有图22A-22C所示的电流源电路的像素，从而获得类似效果。
下面，图11A中所示的像素不同于图10所示的像素之处在于，第七晶体管817的第一电极直接连接到电流源805。
而且，如图11B所示，用于驱动的第三晶体管813可以设置在第五晶体管的第二电极和第六晶体管的第二电极之间，用于擦除的第二晶体管812可以设置在用于防止电流流向发光元件的位置上。
图11中的第十晶体管910、第十一晶体管911和第十二晶体管912分别对应于图2B中的第五开关218、第六开关219和第七开关220。用于设置和发光的操作与图4A和4B的相同，因此这里省略其说明。
换言之，图11中所示的像素可以应用于设有如图22A-22C所示的电流源电路的像素，从而获得类似效果。
下面，图12中所示的像素不同于图11中所示的像素的地方在于，用于擦除的第二晶体管812直接连接在电源线806和第十晶体管910的第一电极之间。
通过这种方式，用于擦除的第二晶体管812设置在适当地阻挡电流流向发光元件822的位置上。而且，用于擦除的第二晶体管812可以设置在使第一存储电容器820的电荷放电的位置上。
图12中的第十晶体管910、第十一晶体管911和第十二晶体管912分别对应于图2B中的第五开关218、第六开关219和第七开关220。用于设置或发光的操作与图4A和4B的相同，因此省略其说明。
换言之，图12中所示的像素可以应用于设有如图22所示的电流源电路的像素，从而获得类似效果。
接着，图13中所示的像素不同于图12中所示的像素的地方在于，第十一晶体管912的第一电极直接连接到电流源805。
图13中的第十晶体管910、第十一晶体管911和第十二晶体管912分别对应图2B中的第五开关218、第六开关219和第七开关220。用于设置和发光的操作与图4A和4B的相同，因此省略其说明。
换言之，图13中示出的像素可以应用于设有图22所示的电流源电路的像素，从而获得类似效果。
此外，如图25所示，用于擦除的第二晶体管812设置在第五晶体管815和电源线806之间，第七晶体管817设置在第二存储电容器821其中之一和电源线806之间，以便保持电容器元件的电荷，并且第五晶体管815的第二电极可以连接到第六晶体管816的第二电极上。此时，第十晶体管910和第十一晶体管911可以省略。
而且，如图26所示，用于驱动的第三晶体管813可以设置在第十晶体管910和电源线806之间。此时，第四晶体管814、第十一晶体管911和第十二晶体管912可以省略。
此外，如图27所示，连接到用于驱动的第三晶体管的用于擦除的第二晶体管812设置在第五晶体管815和电源线806之间，第七晶体管817设置在电容器元件821之一和电流源线805之间，以便保持电容器元件的电荷，并且第五晶体管815的第二电极连接到第六晶体管816的第二电极。此时，第十晶体管910和第十一晶体管911可以省略。
换言之，图25-27所示的像素可以应用于设有图22中所示的电流源电路的像素，从而获得类似效果。
在本实施方式中，将参照图14介绍提供有电流源电路的具体像素结构，其中电流如图23B所示那样流动。
图14表示包括图23A-23C中所示的电流源电路的像素的例子。像素具有信号线601、第一扫描线602、第二扫描线603、第三扫描线604、电流源线605、电源线606、用于选择的第一晶体管611、用于擦除的第二晶体管612、用于驱动的第三晶体管613、用于发光的第四晶体管614、包括电流源晶体管的用于电流源的第五到第七晶体管615、616、617、第八保存晶体管618、用于电流输入的第九晶体管619、开关第十晶体管620到开关第十二晶体管622、连接到第五晶体管615的第十三晶体管623、第一保存电容器630、第二保存电容器631和发光元件632。
根据本实施方式，擦除晶体管可以任意设置，并且可以设置在任何位置上，只要在需要切断发光元件时电流不馈送给发光元件即可。例如，用于擦除的第二晶体管612可以设置在电流流动的路径上用于切断输送给发光元件632的电流的位置上，而不是设置在用于使电容器元件630中的电荷放电的位置上。根据本实施方式，电流切断可以由用于擦除的晶体管来控制，或者用于擦除的晶体管可以设置成使得驱动晶体管可以控制电流切断。
对于以一帧被分为任意数量的时间灰度级法进行多级灰度的显示，可以自由设置用于擦除的第二晶体管612，以便提供在任意时刻停止发光元件发光的擦除时间。然后，在发光元件发射光的时间段(点亮时间)比寻址时间长时，不需要擦除晶体管。这样，用于擦除的晶体管可以任选地进行设置。在有些情况下也可以省略用于擦除的晶体管。寻址时间、擦除时间、点亮时间将在实施方式6中介绍。
当控制第二晶体管612和/或第三晶体管613为关断状态时，不需要第四晶体管614。
下面将介绍部件间的连接关系。
第一晶体管611的第一电极连接到信号线601，第一晶体管611的栅电极连接到第一扫描线602。第一晶体管611的第二电极连接到第三晶体管613的栅电极，并经第一存储电容器630连接到电源线606。第一存储电容器630可保持第一晶体管611的栅-源电压。第二晶体管612的栅电极连接到第二扫描线603，其第二电极连接到电源线606。第三晶体管613的第一电极连接到发光元件632。第四晶体管614的栅电极连接到第三扫描线604，其第二电极连接到第三晶体管613的第一电极。第五晶体管615、第六晶体管616和第七晶体管617的栅电极互相连接，包括电流源晶体管，并连接到第八晶体管618的第二电极上。第二存储电容器631连接在电源线606与第六晶体管616和第七晶体管617的栅电极之间。第五晶体管615的第一电极连接到第十三晶体管623的第一电极，其第二电极经第十晶体管620连接到电源线606上。第六晶体管616的第一电极经第九晶体管619连接到电流源线605，其第二电极经第十一晶体管621连接到电源线606。第七晶体管617的第一电极连接到第六晶体管616的第一电极，其第二电极连接到第四晶体管614的第二电极，并且还经第十二晶体管622连接到电源线606。第四晶体管614的栅电极和第八晶体管618到第十三晶体管623的栅电极各连接到第三扫描线604。
用于擦除的第二晶体管612设置在使电容器元件630的电荷放电的位置上，或者设置在阻挡输送给发光元件632的电流的位置上。该位置不限于图14所示的位置。
此外，用于擦除的第二晶体管612可以任意设置。用于擦除的第二晶体管612可以省略，因为用于发光的第四晶体管614具有用作擦除晶体管的功能。然而，在这种情况下，需要提供不同于第三扫描线604的扫描线，以便控制也具有用作擦除晶体管功能的晶体管。
在控制第二晶体管使第三晶体管613设置成关断状态的情况下，不需要第四晶体管614。
下面将介绍在上述像素中用于设置电流和用于发光的操作。
显示屏具有多个像素，其中一个如图14所示，并且顺序地选择第一扫描线602。然后，连接到选中的第一扫描线602的第一晶体管611导通，并从信号线601输入视频信号。基于施入的视频信号，在第一存储电容器630中储存电荷。当所储存的电荷量超过第三晶体管613的Vgs时，第三晶体管613导通，并且可以向发光元件632输送信号电流。
响应于其中信号电流可以输送给发光元件的状态，由第三扫描线604控制的第四晶体管614导通。然后，由电流源电路设置的信号电流输送给发光元件632。换言之，如在图6B中所述的串联连接的第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513分别对应图14中的第五晶体管615、第六晶体管616和第七晶体管617。信号电流经串联连接的第五晶体管615到第七晶体管617输送给发光元件632。
在电流源电路中用于设置信号电流的操作与图6A中所述的相同，这里省略其说明。应该注意的是，图6A中的第一开关521、第二开关522、第三开关523、第四开关524、第六开关526、第七开关527和第八开关528分别对应图14中的第八晶体管618、第十二晶体管622、第九晶体管619、第十一晶体管621、第十三晶体管623、第十一晶体管621和第十晶体管620。
如上所述，根据本发明，电流源电路的驱动元件包括多个晶体管。这样，可以使用单元(根据本实施方式为晶体管)用于在写电流的设置操作期间并联连接晶体管，和在使发光元件发光的发光期间串联连接晶体管。然后，在设置操作期间的电流值IW和在发光期间将要输送给发光元件的电流的电流值IE可以任意设置。这样，即使电流IE很小，也可以在短时间内可靠地进行设置操作。此外，可以减少设置时间。另外，根据本发明可以减少发光元件的亮度变化。
在本实施方式中，将参照图15介绍设有电流源电路的像素的具体结构，其中在发光时电流如图23C所示那样流动的。图23B和23C不同之处在于，电流流动的方向和连接是不同的。然而，两者实质上是相同的。
图15所示的像素是设有如图23A-23C所示的电流电路的像素的例子，并且不同于图14所示的像素的地方在于，第二晶体管设置成使第一存储电容器630的电荷放电，并且第六晶体管616的第二电极连接到第七晶体管617的第二电极上。此外，第十三晶体管623经第九晶体管619连接到电流源线605，并且第七晶体管617和第八晶体管618的第一电极和第四晶体管614的第二电极连接在第九晶体管619和第三晶体管623之间。
图15中的第八晶体管618、第九晶体管619、第十一晶体管621、第十二晶体管622和第十三晶体管623分别对应图5B中的第一开关521、第三开关523、第四开关524、第二开关522和第六开关526。
根据本实施方式，擦除晶体管可以任意设置，并且可以设置在任何位置上，只要在需要切断发光元件时使电流不流向发光元件即可。例如，用于擦除的第二晶体管612可以设置在使第一存储电容器630中的电荷放电的位置上，或者设置在用于在电流流动的路径上切断输送给发光元件632的电流的位置上。根据本实施方式，电流切断可以由用于擦除的晶体管控制，或者用于擦除的晶体管可以设置成使得驱动晶体管可以控制电流切断。
对于以一帧被分为任意数量的时间灰度级法进行多级灰度的显示，可以自由设置用于擦除的第二晶体管612，以便提供在任意时刻停止发光元件发光的擦除时间。然后，在发光元件发射光的时间段(点亮时间)比寻址时间长时，不需要擦除晶体管。这样，用于擦除的晶体管可以任选地进行设置。因此，在有些情况下也可以省略擦除晶体管612。寻址时间、擦除时间、点亮时间将在实施方式6中介绍。
当在设置时控制第二晶体管612和/或第三晶体管613关断时，不需要第四晶体管614。
连接到选中的第一扫描线602的第一晶体管611导通，并且从信号线601输入视频信号。基于输入的视频信号，在第一存储电容器630中储存电荷。当所存储的电荷量超过第三晶体管613的Vgs时，第三晶体管613导通，并且可以向发光元件632输送信号电流。
响应于信号电流可以输送给发光元件632的状态，由第三扫描线604控制的第四晶体管614导通。然后，由电流源电路设置的信号电流输送给发光元件632。换言之，如在图7B中所述的串联连接的第一晶体管511、第二晶体管512和第三晶体管513，对应于图15中的第五晶体管615、第六晶体管616和第七晶体管617。信号电流经串联连接的第五晶体管615、第六晶体管616和第七晶体管617输送给发光元件632。
在电流源电路中用于设置信号电流的操作与图7A所述的相同，因此省略其说明。
如上所述，根据本发明，电流源电路的驱动元件包括多个晶体管。这样，可使用单元(根据本实施方式为晶体管)用于在写电流的设置操作期间并联连接晶体管，和在使发光元件发光的发光期间串联连接晶体管。然后，在设置操作期间的电流值IW和在发光期间将要输送给发光元件的电流值IE可以任意设置。这样，即使电流IE非常小，也可以可靠地进行设置操作。此外，可以减少设置时间。此外，根据本发明可以减少发光元件的亮度的变化。
在上面的实施方式中，构成电流源电路晶体管的每个晶体管的极性为p沟道型，这只是一个例子。本发明不限于此，也可以采用n沟道型晶体管。
根据本实施方式，使用时间灰度级法用于以多级灰度进行显示。图16A和16B表示以时间灰度级法进行多级灰度显示的时序图。
图16A示出了帧周期F1和F2。在帧周期F1和F2中，每个帧周期被分为三个子帧周期SF1、SF2和SF3。每个子帧周期SF1、SF2和SF3具有写周期(还称为寻址周期)Ta1、Ta2和Ta3以及点亮周期(还称为发光周期或显示周期)Ts1、Ts2和Ts3。在每个写周期Ta1、Ta2和Ta3期间，顺序选择第一行到最后一行扫描线，并且将信号电流写入选中的像素中。在每个点亮周期Ts1、Ts2和Ts3期间，发光元件在写入信号电流的基础上被点亮。
具有短点亮周期的子帧周期与下一写周期重叠，这是个问题。因此，具有短点亮周期的子帧周期(图16中的SF3)具有用于强制终止点亮周期的擦除周期Te。当提供擦除周期时，图8A-8C、9-13和图24-27中所示的像素中的第二晶体管812以及图14和15所示像素中的第二晶体管612对应于擦除晶体管。
在写周期期间，在像素中进行图3B、4B、6B和7B之一所示的发光操作。
当用于控制发光元件和电流源电路之间的连接的开关断开时(见图3A、4A、6A和7A)，执行用于设置信号电流的操作。这样，在擦除周期Te中必须执行用于设置信号电流的操作。因此，在与擦除周期Te匹配的周期中提供设置周期Tc。
在设置周期期间，执行图3A、4A、6A和7A之一所示的操作。
然而，实际上，在设置周期期间难以对所有像素完成设置操作。因此，对于连接到其中一行扫描线的像素的设置操作需要一定的时间周期。
在设置周期中用于选择每个扫描线的速度希望与写周期和/或擦除周期的速度相同。这样，即使当对于连接到其中一行扫描线的像素的设置操作花费时间，也可以提前所花费时间量来选择扫描线。因此，可以以任意间隔对连接到扫描线的像素进行设置操作。
例如，如图6B所示，可以对连接到每两个扫描线的像素执行设置操作。在图16B中，选中的扫描线是高，其它扫描线是低。
然后，在设置周期Tc中选择在第一行的扫描线，并通过花费用于选择三行扫描线(对应于第一行到第三行)的时间进行设置操作。接着，选择第四行的扫描线，并且通过花费用于选择三行扫描线的时间类似地进行设置操作。接下来，对第七行、第十行等扫描线依次进行设置操作。这些设置操作是在一个设置周期中进行的。
在下一设置周期中，首先选择第二行的扫描线，并花费用于选择三行扫描线(对应于第一到第三行)的时间进行设置操作。接着，对第五行、第八行等的扫描线依次执行设置操作。
在下一设置周期中，首先选择第三行的扫描线，并花费用于选择三行扫描线(对应于第一到第三行)的时间进行设置操作。接着，对第六行、第九行等的扫描线依次执行设置操作。
当选择每两个扫描线用于设置操作时，如图16B所示，可以在三个设置周期Tc中完成对所有像素的设置操作。
显然，扫描线的间隔可以任意设定，扫描线的间隔可以随着设置操作所需的时间增加而增加。此外，子帧周期的数量可以根据需要进行设定。
为了更快地进行设置操作，可以增加电流源电路的电流源晶体管的晶体管数量。如在实施方式2到实施方式5中所述的，电流源晶体管可以包括两个或三个晶体管。
一个设置操作结束到下一个设置操作的周期可以任意设定。在储存在电容器元件821中的电荷由于泄漏等原因下降时，可以执行下一设置操作。设置操作不必总是从第一扫描线开始执行。
当一帧具有多个子帧周期时，和当点亮时间比寻址时间短时，需要多次擦除时间。然后，可以提供多个设置周期，并且设置操作可以花费更多时间。
如上所述，根据本实施方式的驱动方法，通过有效地使用擦除时间可以进行设置操作。此外，由于在设置操作时晶体管并联连接，因此可以快速地设定信号电流。
根据本实施方式，图8A-8C中所示的像素中的每个晶体管是薄膜晶体管(以下称为TFT)。图17表示根据本实施方式的TFT的顶视图。该晶体管可以通过使用单晶、SOI、有机晶体管等制造。在图17中，省略了第二电容器元件821，并且用于擦除的第二晶体管812还用作发光的第四晶体管814。
参见图17，在用于形成TFT的区域中构图同一层，以便获得多个有源层。接着，构图同一层，以便获得第一扫描线802、第二扫描线803和第三扫描线804。之后，构图同一层，以便获得信号线801、电流源线805和电源线806。最后，提供发光元件的第一电极(这里为阳极)。
提供用于选择的第一晶体管811。第一晶体管811的栅电极是第一扫描线802的一部分。第一晶体管811具有双栅结构，它具有在一个有源层(半导体膜)上的两个栅电极。这样，在双栅结构中可以比具有在一个有源层上的一个栅电极的单栅结构更可靠地进行选择(转换)。第一晶体管811可以具有在一个有源层上的三个或更多个栅电极的多栅结构。
提供了还用作发光晶体管的用于擦除的第二晶体管812(814)。第二晶体管812(814)的栅电极是第二扫描线803的一部分。提供了用于驱动的第三晶体管813，并且第三晶体管813的栅电极经接触件连接到第一晶体管的第二电极。
为了减少电流源晶体管的第五晶体管815和第六晶体管816中的变化，优选增加TFT的沟道形成区的沟道长度(L)和沟道宽度(W)。此外，优选在用于使有源层结晶的一个方向上照射激光。此外，通过增加沟道形成区的L和W，增加栅极电容。因此，可以省略第二电容器元件821。
此外，提供第七晶体管817、第八晶体管818和第九晶体管819。第七晶体管817、第八晶体管818和第九晶体管819的栅电极连接到第三扫描线804。第七晶体管817的第一电极连接到第五晶体管和第六晶体管的栅电极。提供第一存储电容器820，并且第一存储电容器820包括有源层和与扫描线相同的层。
这些TFT每个的结构可以具有其中栅电极设置在沟道形成区上的顶栅型结构，或者可以具有相反的底栅型结构。杂质区(源区或漏区)可以采用偏移结构和/或GOLD结构。
下面是具有设有根据本发明形成的发光元件的像素部分的电子装置的例子摄像机、数字照相机、护目镜型显示器(头戴型显示器)、导航系统、音频播放器(汽车音响、音响部件等)、笔记本型个人计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、移动电话、移动型游戏机、电子书等)、配备有记录介质的图像播放器(具体地说，是备有显示器的装置，每个显示器能播放记录介质，如数字通用盘(DVD)，并显示其图像)等。特别是，关于便携式信息终端，通常从斜的方向观看其屏幕，由于宽视角被认为是很重要的，因此希望使用设有发光元件的显示器件。这些电子装置的具体例子示于图19A-19H中。
图19A表示显示器件，它包括外壳2001、支撑基座2002、显示部分2003、扬声器部分2004、视频输入端子2005等。根据本发明形成的设有发光元件的像素部分可以应用于显示部分2003。应该指出，用于显示信息的所有发光器件包括用于个人计算机的发光器件、用于接收TV广播的发光器件，用于显示广告信息的发光器件等也被包含于显示器件中。
图19B表示静态式数字照相机，它包括主体2101、显示部分2102、图像接收部分2103、操作键2104、外部连接端口2105、快门2106等。根据本发明形成的设有发光元件的显示部分可应用于显示部分2102。
图19C表示笔记本型个人计算机，它包括主体2201、外壳2202、显示部分2203、键盘2204、外部连接端口2205、指向鼠标2206等。根据本发明形成的设有发光元件的显示部分可应用于显示部分2203。
图19D表示移动计算机，它包括主体2301、显示部分2302、开关2303、操作键2304、红外端口2305等。根据本发明形成的设有发光元件的显示部分可应用于显示部分2302。
图19E表示设有记录介质的便携式图像播放机(具体为DVD播放机)，它包括主体2401、外壳2402、显示部分A2403、显示部分B2404、记录介质(如DVD)只读部分2405、操作键2406、扬声器部分2407等。根据本发明形成的设有发光元件的显示部分可用在显示部分A2403和显示部分B2404中，而显示部分A2403主要显示图像信息，显示部分B2404主要显示字符信息。应该指出的是，设有记录介质的图像播放机包括家庭使用的游戏机。
图19F表示护目镜型显示器(头戴型显示器)，它包括主体2501、显示部分2502、臂部分2503等。本发明可用在显示部分2502中。根据本发明形成的设有发光元件的像素部分可以用在显示部分中。
图19G表示摄像机，它包括主体2601、显示部分2602、外壳2603、外部连接端口2604、遥控接收部分2605、图像接收部分2606、电池2607、音频输入部分2608、操作键2609、接目镜2610等。根据本发明形成的设有发光元件的显示部分可应用于显示部分2602。
这里，图19H表示移动电话，它包括主体2701、外壳2702、显示部分2703、音频输入部分2704、音频输出部分2705、操作键2706、外部连接端口2707、天线2708等。根据本发明形成的设有发光元件的显示部分可应用于显示部分2703。应该指出的是通过在显示部分2703的黑色背景上显示白色字符，可以减少移动电话的功耗。
如上所述，本发明可以广泛地应用和用在各种领域中的电子装置中。此外，本实施方式的电子装置可以采用实施方式1到实施方式7的任一种像素结构。
实施方式8中所示的电子装置具有安装了包括控制器、电源电路等的IC的模块，该模块在与发光元件密封的状态下安装在面板上。模块和面板对应于显示器件的一个模式。这里，将介绍模块的具体结构。
图20A表示安装在面板900上的具有控制器901和电源电路902的模块的外部轮廓图。面板900设有在各个像素上具有发光元件的像素部分903、用于选择由像素部分903所拥有的像素的扫描线驱动电路904、以及用于向选中的像素输送视频信号的信号线驱动器电路905。
同时，印刷板906设有控制器901和电源电路902。从控制器901或电源电路902输出的各种信号和电源电压经FPC 907输送给面板900中的像素部分903、扫描线驱动器电路904和信号线驱动器电路905。
经过设有多个输入端子的接口(I/F)部件908来输送给印刷板906各个信号和电源电压。
顺便提及，尽管在本实施方式中，印刷板906通过利用FPC安装在面板900上，但是本发明不限于这种结构。也可以采用COG(玻璃上芯片)法在面板900上直接安装控制器901和电源电路902。
而且，在印刷板906上，存在有电源电压或信号中可能包含噪声、或者信号上升迟缓的情况，这是由于形成在引线布线之间的电容和由布线本身所具有的电阻造成的。因而，各种元件如电容器和缓冲器可以设置在印刷板806上，以便防止噪声包含于电源电压或信号中，或者防止信号上升变得迟缓。
图20B是表示印刷板906的结构的方框图。输送给接口908的各个信号和电源电压则输送给控制器901和电源电路902。
控制器901具有锁相环路(PLL)910、控制信号产生电路911；如果需要，还可以具有A/D转换器909、SRAM(静态随机存取存储器)912、913。提供A/D转换器和SRAM取决于输入的信号是模拟信号还是数字信号，或者取决于是由模拟信号或数字信号来控制面板的像素结构的情况。此外，在进行数字驱动的情况下提供SRAM。应该指出的是，代替SRAM，还可以使用SDRAM，或者可以采用DRAM(动态随机存取存储器)，只要可以以高速进行数据的写和读操作即可。
经过接口908输送的视频信号在A/D转换器909中进行并-串转换，并且所产生的用作对应R、G、B各种颜色的视频信号的信号被输入给控制信号产生部分911。此外，在经接口908输送的各个信号基础上，在A/D转换器909中产生Hsync信号、Vsync信号、时钟信号CLK和交变电压(AC Cont)，并且这些信号输入给控制信号产生部分911。
锁相环路910具有使经接口908输送的各个信号的频率相位与控制信号产生电路911的工作频率相位同步的功能。控制信号产生电路911的工作频率不必与经接口908输送的各个信号的频率相同，而是可以在锁相环路910中利用彼此同步的方式，调节控制信号产生电路911的工作频率。
输入到控制信号产生电路911的视频信号一次被写入和保存在SRAM 912、913上。控制信号产生电路911从保存在SRAM 912上的视频信号的所有位中，逐位地读出对应所有像素的视频信号，并将它们输送给面板900中的信号线驱动器电路905。
控制信号产生部分911向面板900中的扫描线驱动器电路904输送关于时间段的信息，在该时间段期间每一位的发光元件引起发光。
电源电路902向面板中的信号线驱动器电路905、扫描线驱动器电路904和像素部分903输送预定电源电压。
接着，将参照图21详细介绍电源电路902的结构。电源电路902包括使用四个转换调节器控制器960的转换调节器954和串联调节器955。
一般情况下，与串联调节器相比，尺寸小且重量轻的转换调节器除了减小电压之外，还可以升高电压和使极性反向。另一方面，只用在减小电压中的串联调节器与转换调节器相比具有良好的输出电压精确度，几乎不产生波动或噪声。本实施方式的电源电路902采用两者的组合。
图21所示的转换调节器954具有转换调节器控制器(SWR)960、衰减器(ATT)961、变压器(T)962、电感器(L)963、参考电源(Vref)964、振荡器电路(OSC)965、二极管966、双极晶体管967、变阻器968和电容器969。
当外部Li离子电池等的电压(3.6V)在转换调节器954中被变换时，产生将要输送给阴极的电源电压，和将要输送给转换调节器854的电源电压。
串联调节器955具有带隙电路(BG)970、放大器971、运算放大器972、电流源973、变阻器974和双极晶体管975，并被输送以在转换调节器954中产生的电源电压。
在串联调节器955中，由转换调节器954产生的电源电压用于产生将要输送给布线(电流源线)的直流电源电压，用于给发光元件的各种颜色的阳极输送电流，这取决于由带隙电路970产生的恒定电压。
顺便提及，电流源973用于将视频信号电流写到像素中的驱动方法。在这种情况下，由电流源973产生的电流输送给面板900中的信号线驱动器电路905。在将视频信号电压写到像素中的驱动方法的情况下，不必提供电流源973。
应该指出的是，转换调节器、OSC、放大器、和运算放大器可以通过使用上述制造方法来形成。
因此，在具有多个晶体管作为驱动元件的电流源电路中，多个晶体管的连接可以分别根据电流写入和发光元件的发光而在并联连接和串联连接之间转换。这样，在设置时间时的电流值IW和在发光期间输送给发光元件的电流值IE可以任意设置。因此，即使IE很小，也可以可靠地进行设置操作。此外，可以减少设置时间。根据本发明，通过精确地设置信号电流可以减少发光元件的亮度变化。
权利要求
1.一种电流源电路，包括多个晶体管；用于切换多个晶体管的串联和并联连接的装置；用于将经过多个晶体管输入的第一电流转换为电压的装置；用于保存被转换的电压的装置；用于将被保存的电压转换成第二电流的装置；和用于向被驱动的目标输送所转换的第二电流的装置。
2.一种电流源电路，包括多个晶体管；用于切换多个晶体管的串联和并联连接的装置；用于将经过多个晶体管输入的第一电流转换为电压的装置；用于保存被转换的电压的装置；用于将被保存的电压转换成第二电流的装置；和用于向被驱动的目标输送所转换的第二电流的装置，其中在向被驱动目标输送电流时，多个晶体管串联连接，而在第一电流被转换为电压时，多个晶体管并联连接。
3.一种电流源电路，包括第一晶体管和第二晶体管；连接到第一晶体管和第二晶体管的栅电极的电容器元件；连接到电容器元件的一端的电源线；连接到电容器元件的另一端的电流源线；和将保存在电容器元件中的电荷作为电流输送给被驱动目标的装置。
4.根据权利要求3所述的电流源电路，其中第一晶体管和第二晶体管是p沟道型薄膜晶体管。
5.根据权利要求3所述的电流源电路，其中第一晶体管和第二晶体管是单晶、SOI或有机晶体管。
6.一种电流源电路，包括第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管；连接到第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管的栅电极的电容器元件；连接到电容器元件的一端的电源线；连接到电容器元件的另一端的电流源线；和将保存在电容器元件中的电荷作为电流输送给被驱动目标的装置。
7.根据权利要求6所述的电流源电路，其中第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管是p沟道型薄膜晶体管。
8.根据权利要求6所述的电流源电路，其中第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管是单晶、SOI或有机晶体管。
9.一种显示器件，它包括发光元件和用于给发光元件输送电流的电流源电路，其中电流源电路具有多个晶体管；用于切换多个晶体管的串联和并联连接的装置；用于将经过多个晶体管输入的第一电流转换为电压的装置；用于保存所转换的电压的装置；用于将所保存的电压转换成第二电流的装置；和用于向发光元件输送所转换的第二电流的装置。
10.一种显示器件，包括扫描线；向其输入数字信号的信号线；设置在扫描线和信号线的交叉位置上的发光元件；和向发光元件输送电流的电流源电路；其中电流源电路具有多个晶体管；用于切换多个晶体管的串联和并联连接的装置；用于将经过多个晶体管输入的第一电流转换为电压的装置；用于保存被转换的电压的装置；用于将所保存的电压转换成第二电流的装置；和用于向发光元件输送所转换的第二电流的装置。
11.一种用于驱动电流源电路的方法，该电流源电路具有第一晶体管、第二晶体管、连接到第一晶体管和第二晶体管的栅电极的电容器元件、以及连接到电容器元件的电流源线和电源线，该方法包括以下步骤将从电源线输送的电流经并联连接的第一晶体管和第二晶体管馈送给电源线；和将来自电源线的电流经串联连接的第一和第二晶体管馈送给被驱动的目标。
12.一种用于驱动电流源电路的方法，该电流源电路具有第一晶体管、第二晶体管、连接到第一晶体管和第二晶体管的栅电极的电容器元件、以及连接到电容器元件的电流源线和电源线，该方法包括以下步骤当对第一晶体管和第二晶体管进行设置操作时，将第一晶体管和第二晶体管并联连接；和当电流从第一晶体管和第二晶体管向被驱动目标输送时，将第一晶体管和第二晶体管串联连接。
13.一种用于驱动电流源电路的方法，该电流源电路具有第一晶体管、第二晶体管、连接到第一晶体管和第二晶体管的栅电极的电容器元件、以及连接到电容器元件的电流源线和电源线，该方法包括以下步骤向电容器元件馈送电流并保存电荷，使得电容器元件可以馈送预定量的电压；在预定量电压的基础上向并联连接的第一晶体管和第二晶体管输送电流，使得这些晶体管可以馈送预定量的电流；和经串联连接的第一晶体管和第二晶体管向被驱动目标输送预定量的电流。
14.一种用于操作显示器件的方法，该显示器件包括电流源电路，具有第一晶体管、第二晶体管、连接到第一晶体管和第二晶体管的栅电极的电容器元件、以及连接到电容器元件的电流源线和电源线，和连接到第二晶体管的一个电极上的发光元件，该方法包括以下步骤向电容器元件馈送电流并保存电荷，使得电容器元件可以馈送预定量的电压；在预定量电压的基础上向并联连接的第一晶体管和第二晶体管输送电流，使得这些晶体管可以馈送预定量的电流；和经串联连接的第一晶体管和第二晶体管向发光元件输送预定量的电流。
15.一种用于驱动显示器件的方法，该显示器件包括多个扫描线；向其输入数字信号的多个信号线；设置在扫描线和信号线的交叉位置上的发光元件；和向发光元件输送电流的电流源电路，该方法包括以下步骤将与输入到信号线的视频信号的同步化时序对应的单位帧周期分为m个子帧周期SF1、SF2、...和SFm(其中m是2或更大的自然数)，并给m个子帧周期SF1、SF2、...和SFm中的至少一个提供擦除时间；和在擦除时间内对电流源电路进行设置操作。
全文摘要
在具有发光元件的显示器件中，精确设置操作需要很多时间，除非信号电流(视频信号)的电流值设置为高值。相反，用于使发光元件发光的驱动电流值非常小。因此，难以进行精确的设置操作。然而，根据本发明，电流源电路包括多个晶体管。当对电流源电路进行设置操作时多个晶体管并联连接，而当使发光元件发光时多个晶体管串联连接。此外，由于发光元件能够以恒定亮度发光，建立电流源电路的电流值高于驱动电流值，因此提高了设置操作的速度。
文档编号H05B33/14GK1679071SQ03820389
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月29日 优先权日2002年8月30日
发明者木村肇, 犬饲和隆 申请人:株式会社半导体能源研究所