显示装置和电子设备的制作方法

专利名称：显示装置和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示装置，并且例如可应用于诸如有机EL (电致发光)元件的电流驱动自发光显示装置。以以下方式构造本发明，即，将用于驱动发光元件的晶体管的栅极电压设置为固定电位，校 正由于晶体管阈值电压的变化所引起的发光亮度的变化，以及由信号线提供固定电位，从而与现有情况相比，可以减少扫描线的数量 和所使用固定电位的配线图样的数量。
背景技术：
迄今为止，对于4吏用有才几EL元件的显示装置，已经，提出了各 种发明设计方案，例如，美国专利5,684,365和日本未审查专利申 请公开第8-234683号。图15是示出所谓的使用有机EL元件的已知有源矩阵显示装置 的框图。在显示装置1中，以矩阵模式配置像素(PX) 3的方式形 成^f象素单元2。在〗象素单元2中，在相对于以矩阵才莫式配置的〗象素 3的水平方向上以线为单位i殳置扫描线SCN,以及以与扫4苗线SCN 成直角交叉的方式为每列设置信号线SIG。如图16所示，每个像素3都由有才几EL元件8 (电流驱动自发 光元件)以及像素3的驱动电路构成(下文中称作"像素电路")， 驱动电路;波用于驱动有机EL元件8。在像素电路中，信号电平保持电容器Cl的一端被保持为固定 电位，并且信号电平保持电容器Cl的另一端经由根据写信号WS 而导通/截止的晶体管TR1连接至信号线SIG。结果，在像素电路 中，晶体管TR1响应于写信号WS的上升而导通。信号电平保持电 容器C1另 一 端的电位被设定为信号线SIG的信号电平。信号线SIG 的信号电平在信号电平保持电容器Cl的另一端处被采样，并在晶 体管TR1从导通状态改变至截止状态时被信号电平保持电容器Cl 保持。在像素电路中，信号电平保持电容器C1的另一端连"f妻至P沟 道晶体管TR2的棚4及，其中，晶体管TR2的源才及连4妻至电源Vcc 以及晶体管TR2的漏极连接至有机EL元件8的阳极。这里，在像 素电路中，设定晶体管TR2使其一直在饱和区中运行，结果，晶体 管TR2构成使用由以下等式表示的漏极-源极电流Ids的恒定电流电 路Ids = (1/2) x jLi x (W/L) x Cox x (Vgs画Vth)2 ...(l)其中，Vgs为晶体管TR2的栅极-源级电压，)u为迁移率，W为沟道 宽度，L为沟道长度，Cox为栅极电容，以及Vth为晶体管TR2的 阈值电压。结果，每个像素电路都基于与被信号电平保持电容器 C1采样并保持的信号线SIG的信号电平相对应的驱动电流Ids来驱 动有才几EL元件8。显示装置1使垂直驱动电路4的写扫描电路(WSCN ) 4A顺序 传送预定的采样脉冲并生成写信号WS，写信号WS是用于指示写入每个像素3的定时信号。水平驱动电路5的水平选择器(HSEL) 5A使预定的采样脉沖被顺序传送以生成定时信号，并且通过使用 定时信号作为基准将每条信号线SIG设定为输入信号Sl的信号电 平。结果，显示装置1根据点顺序或线顺序的输入信号Sl来设定 设置在每个像素单元3中的信号电平保持电容器Cl的终端电压， 并显示通过输入信号Sl所表示的图4象。这里，如图17所示，在有才几EL元件8中，电流/电压特性随 使用时间而改变，使得电流很难流过。在图17中，参考符号L1表 示初始特性，参考符号L2表示由随时间的改变所引起的特性。但 是，当通过图16所示电路结构中的P沟道晶体管TR2马区动有机EL 元件8时，晶体管TR2根据依照信号线SIG的信号电平所设定的栅 才及-源级电压Vgs来驱动有才几EL元件8，〗吏得可以防止由于电流/ 电压特性随时间的改变所引起的每个像素中亮度的改变。如果通过N沟道晶体管形成构成像素电路、水平驱动电路及垂 直驱动电路的所有晶体管，则可通过非晶硅处理在诸如玻璃基板的 绝纟彖基4反上整体制造这些电3各。因此，可以简单轻+>地制造显示装 置。然而，与图16相比，如图18所示，当l吏用N沟道型晶体管 TR2形成每个〗象素13并通过^J H象素13的〗象素单元12形成显示 装置11时，作为晶体管TR2的源极连4妄至有才几EL元件8的结果， 图17所示电流/电压特性的改变引起晶体管TR2的栅极-源级电压 Vgs的改变。结果，在这种情况下，流过有才几EL元件8的电流随 着4吏用逐渐减小，并且每个4象素的亮度逐渐减弱。在图18所示的 结构中，由于晶体管TR2特性的变化，发光亮度在像素中发生变化。 发光亮度的变化千扰了显示屏上的均匀性，并作为显示屏上的变化 和^4造度而^皮察觉。为此，作为用于防止由于有才几EL元件随时间的改变所引起的 这种发光亮度的降低和由于特性变化所引起的发光亮度的这种变 化的设计方案，已经才是出了图19所示的结构。这里，在图19所示的显示装置21中，以矩阵4莫式配置像素23 的方式来形成像素单元22。在像素23中，信号电平保持电容器C1 的一端连接至有才几EL元件8的阳纟及，以及信号电平保持电容器Cl 的另一端经由根据写信号WS而导通/截止的晶体管TR1连接至信 号线SIG。结果，在像素23中，根据写信号WS，信号电平保持电 容器C1另一端处的电压被设定为信号线SIG的信号电平。在像素23中，信号电平保持电容器Cl的一端连接至晶体管 TR2的源才及，其另一端连4妄至晶体管TR2的斥册才及，并且晶体管TR2 的漏极经由根据驱动脉冲信号DS导通/截止的晶体管TR3连接至电 源Vcc。结果，在像素23中，通过源极跟随电路的晶体管TR2驱 动有机EL元件8，其中，栅极电位被设定为信号线SIG的信号电 平。这里，Vcat为有机EL元件8的阴极电位。马区动脉沖信号DS 是用于控制每个像素3的发光周期的定时信号，并通过按顺序传送 预定采样月永冲由驱动扫描电^各(DSCN) 24B生成。此外，在像素23中，信号电平保持电容器C1的两端分别经由 根据控制信号AZ1和AZ2导通/截止的晶体管TR4和TR5连接至 预定的固定电位Vofs和Vss。控制信号AZ1和AZ2是通过顺序传 送预定的采样脉冲由每一个都设置在垂直驱动电3各24中的控制信 号生成电i 各(AZ1和AZ2 ) 24C和24D生成的定时信号。图20是显示装置21中一个^象素23的定时图。在图20中，对 每个信号示出根据对应信号导通/截止的晶体管的参考符号。如图 21所示，在有机EL元件8发光的发光周期T1中，在像素23中， 写信号WS及控制信号AZ1和AZ2 (图20的(A ) ~ ( C )部分)的信号电平下降，以将晶体管TR1、 TR4和TR5设定为截止状态， 并且驱动脉沖信号DS (图20的(D)部分)的信号电平上升，以 将晶体管TR3 i殳定为导通状态。结果，在像素23中，通过晶体管TR2和信号电平保持电容器 Cl形成随着通过信号电平保持电容器C1两端的电位差所得的栅极 -源级电压Vgs而变化的恒定电流电路，并且有机EL元件8根据由 斥册才及-源级电压Vgs确定的漏才及-源级电流Ids而发光。因此，防止 了由于有才几EL元件8随时间的改变而引起的亮度下降。通过参照 图16描述的等式(1)表示漏才及-源级电流Ids。下面，^使用开关符 号示出晶体管。当发光周期Tl结束时，在像素23中，如图22所示，在随后 的周期T2中，晶体管TR4和TR5被设定为导通状态。结果，在像 素电路23中，信号电平保持电容器C1两端的电位被设定为预定的 固定电位Vofs和Vss (图20的(E)和(F)部分)，并且响应于固 定电^f立Vofs和Vss的电〗立差Vofs - Vss所lf的栅-才及-源级电压Vgs， 漏才及-源级电流Ids从晶体管TR2流向晶体管TR5。在周期T2期间， 设定固定电位Vofs和Vss，使得有机EL元件8两端的电位差不会 变得大于有机EL元件8的阈值电压Vthel,有机EL元件8不发光， 并且晶体管TR2在饱和区中运行。接下来，在像素23中，在预定周期T3期间，如图23所示， 晶体管TR5被设定为截止状态。结果，在像素23中，如在图23中 使用虚线所表示的，信号电平保持电容器Cl的晶体管TR5侧端处 的电压根据晶体管TR2的漏极-源级电流Ids而增大。如图24所示，对于有才几EL元件8，通过二才及管和电容Cel的 电容器的并联电路来表示等效电路。结果，如图25所示，根据晶 体管TR2的漏极-源级电流Ids,晶体管TR2的源极电压Vs在周期结果，在像素23中，将信号电平保持电容器Cl 两端的电位差设定为晶体管TR2的阈值电压Vth,并将晶体管TR5 侧的信号电平保持电容器Cl的终端电压设定为Vofs-Vth,使得从 固定电位Vofs中减去晶体管TR2的阈值电压Vth。在这种状态下， 通过Vel = Vofs - Vth表示有机EL元件8的阳才及电位Vel。在显示 装置21中，设定固定电位Vofs，使得达到VelS Vcat + Vthel，结果 有机EL元件8在周期T3内不发光。接下来，在像素23中，如图26所示，将晶体管TR3和TR4 在随后的周期T4内顺序设定为截止状态。通过将晶体管TR3比晶 体管TR4更早地设定为截止状态，可以抑制晶体管TR2的栅极电 压Vg的变化。此外，在像素23中，接下来在晶体管TR1设定为 导通状态并且从而将晶体管TR5侧的信号电平保持电容器Cl的终 端电压设定为电压Vofs-Vth的状态下，晶体管TR5侧的信号电平 保持电容器Cl的终端电压纟皮i殳定为信号线SIG的信号电平Vsig。在这种情况下，精确地，通过下面的等式表示晶体管TR2的栅-才及-源级电压Vgs:Vgs = (Cel/Cel + Cl + C2) x (Vsig - Vofs) + Vth…(2)其中，C2为晶体管的栅极和源极之间的电容。如果有机EL元件8 的寄生电容Cel大于信号电平保持电容器Cl的电容和晶体管TR2 的才册极-源级电容C2,贝'J将晶体管TR2的栅极-源级电压Vgs设定 为具有足够4青度用于实际4吏用的电压Vsig + Vth。结果，在像素23中，晶体管TR2的栅极-源级电压Vgs被设定 为电压Vsig + Vth，使得阈值电压Vth与信号线SIG的信号电平Vsig 相加。结果，在显示装置21中，可以防止由于作为晶体管TR2— 个特性的阈值电压Vth的变化而引起的发光亮度的变化。接下来，在像素23中，如图27所示，在固定周期T5期间， 在保持晶体管TR1 -没定为导通状态的状态下，晶体管TR3被-没定 为导通状态。结果，在像素23中，晶体管TR2根据通过信号电平 保持电容器Cl两端的电位差所得的栅极-源级电压Vgs使漏极-源 级电流Ids流过。此时，当晶体管TR2的源纟及电压Vs小于有才几EL 元件8的阈值电压Vthel和阴才及电压Vcat的和，并且流向有才几EL 元件8的电流^艮小时，如图28所示，才艮据晶体管TR2的漏极-源级 电流Ids,晶体管TR2的源极电压Vs从电压Vs0逐渐增大。通过 下面的等式表示电压Vs0:Vs0 = Vofs - Vth + ((Cl+C2)/(Cel+Cl +C2)) x (Vsig - Vofs) ...(3)源极电压Vs的增大速率依赖于晶体管TR2的迁移率ju 。分别 通过参考符号Vsl和Vs2表示迁移率很大和迁移率很小的情况，并 且可以看出，迁移率越大，源才及电压Vs的增大速率越大。结果，在像素23中，仅在固定周期T5期间，在保持晶体管 TR1 ^皮i殳定为导通状态的状态下，晶体管TR3 ^皮-没定为导通状态， 并且防止了由于作为晶体管TR2 —个特性的迁移率的变化而引起 的发光亮度的变化。此后，如图21所示，在像素23中，晶体管TR1被设定为截止 状态，并且根据阈值电压Vth和通过校正迁移率ju设定的栅极-源级 极电压Vgs来驱动有机EL元件8。结果，晶体管TR2的源极电压 Vs由于晶体管TR1 ;故截止而增大，直至达到晶体管TR2的漏才及-源级电流Ids流向有才几EL元件8的电压，并且有才几EL元件8开始 发光。从而，晶体管TR2的斥册极电压Vg也增大。冲艮才居图19所示的结构，可以防止由于有才几EL元4牛8随时间的 改变所引起的发光亮度的降低，并且可以防止由于晶体管TR2特性 的变化所引起的发光亮度的变化。然而，在图19所示结构的情况下，对于一个<象素23，需要#是 供一条信号线SIG、对应于控制信号AZ2和AZ1、驱动脉冲信号 DS和写信号WS的四条扫描线以及固定电位Vcc、 Vofs、 Vss和 Vcat的四个配线图才羊。这里，通过气相沉积在整个面4反上形成固定 电位Vcat的电极。因此，即使对红色、蓝色和绿色像素共同使用扫 描线，但对一组红色、蓝色和绿色像素，需要四条扫描线的配线图 样和固定电位的3x3配线图样。结果，在使用N沟道晶体管的现有技术的显示装置中，存在一 个问题，即，扫描线的数量和固定电位配线图样的数量变得很大。 当配线图样的数量变得很大时，难以以高密度有效地配置像素，以 及难以制造高产量的高清晰显示装置。发明内容考虑到上述情况制造了本发明。期望提供与现有情况相比时能 够减少扫描线的凄t量和固定电位配线图样的数量的显示装置。冲艮据本发明的一个实施例，提供了一种显示装置，包括像素 单元，其中，以矩阵才莫式配置^f象素；以及驱动电^各，用于驱动^f象素 单元，其中，每个像素均包括信号电平保持电容器；第一晶体管， 响应于写信号导通/截止，并且信号电平保持电容器的一端经由该晶 体管连接至信号线；第二晶体管，信号电平保持电容器的一端连接 至其栅极，以及信号电平保持电容器的另一端连4妻至其源极；电流 驱动自发光元件，其阴极保持在阴极电位，其阳极连接至第二晶体 管的源极；第三晶体管，响应于驱动脉沖信号导通/截止，以及第二晶体管的漏极经由该晶体管连接至电源电压；以及第四晶体管，响 应于控制信号导通/截止，并将信号电平保持电容器的另一端设定为 第一固定电位，其中，驱动电路输出写信号、驱动脉沖信号和控制 信号，在第二固定电位周期夹在中间的情况下，顺序将信号线的信 号电平设定为对应于连接至信号线的每个像素的灰度级的信号电 平，顺序重复第一至第五周期的循环设定并驱动像素单元，在第一 周期内，响应于写信号、驱动脉沖信号和控制信号，将第一和第四 晶体管设定为截止状态，并将第三晶体管设定为导通状态，并基于 根据由信号电平保持电容器两端的电位所得栅极-源级电压的电流 值，通过使用第二晶体管来驱动自发光元件，以使自发光元件发光， 在第二周期内，响应于驱动脉冲信号，将第三晶体管设定为截止状 态，以使自发光元件停止发光，在第三周期内，响应于控制信号， 将第四晶体管设定为导通状态，以将电平保持电容器的另一端设定 为第一固定电位，响应于写信号，将第一晶体管设定为导通状态， 并将信号电平保持电容器的一端设定为第二固定电位，在第四周期 内，在信号线中重复多次第二固定电位的时间内，响应于写信号和 控制信号，分别将第一晶体管和第四晶体管i殳定为导通状态和截止 状态，并在信号线的信号电平被设定为第二固定电位的时间内，响 应于驱动脉冲信号，将第三晶体管设定为导通状态，以将信号电平 保持电容器两端的电位差设定为近似等于第二晶体管阈值电压的 电压，以及在第五周期内，响应于写信号，将第一晶体管从导通状 态设定为截止状态，并在信号电平保持电容器的一端中i殳定信号线 的信号电平。根据本发明实施例的结构，用于驱动自发光元件的第二晶体管 的栅极电压被设定为固定电位，并校正了由于第二晶体管阈值电压 的变化而S1起的发光亮度的变化，使得可以从信号线侧提供固定电 位。结果，可以省略用于单独^是供固定电位的配线图才羊和用于控制13将固定电位设定给第二晶体管的控制信号的扫描线。结果，与现有 情况相比，可以减少扫描线的数量和固定电位配线图样的数量。才艮据本发明的实施例，与现有情况相比，可以减少扫描线的凄史 量和固定电位配线图样的数量。


图1是示出根据本发明第一实施例的显示装置的框图；图2是图1所示显示装置的定时图；图3是示出图2中周期Tll内的4象素i殳定的连4妻图；图4是示出图2中周期T12内的^象素i殳定的连4妄图；图5是示出图2中周期T13内的^f象素i殳定的连4妄图；图6是示出图2中周期T14内的^象素i殳定的连4妄图；图7是示出图6中的随后i殳定的连"^妄图；图8是示出图7中的随后设定的连接图；图9是示出阈值电压校正的特性曲线图；图IO是示出图2中的期T15内的4象素i殳定的连4妻图；图ll是示出图10中的随后i殳定的连4妻图；图12是示出迁移率校正的特性曲线图；图13是示出根据本发明第二实施例的显示装置的框图；图14是示出图13中所示显示装置的定时图；图15是示出现有技术的显示装置的框图；图16是详细示出图15所示显示装置的冲匡图；图17是示出有机EL元件随时间的改变的特性曲线图；图18是示出在图15所示结构中使用N沟道晶体管的情况下的 框图；图19是示出使用N沟道晶体管的现有技术的显示装置的框图；图20是示出图19所示显示装置的定时图；图21是示出图20中周期Tl内的像素设定的连接图；图22是示出图20中周期T2内的像素设定的连接图；图23是示出图20中周期T3内的像素设定的连4妻图；图24是示出图23的延续的连接图；图25是示出阈值电压4交正的特性曲线图；图26是示出在图20中周期T4内的像素i殳定的连4妄图；图27是示出图20中周期T5内的^f象素i殳定的连4妾图；图28是示出迁移率冲交正的特性曲线图；图29是示出才艮据本发明实施例的显示装置的设备结构的截面图；图30是示出才艮据本发明实施例的显示装置的才莫块结构的平面图；图31是示出包括根据本发明实施例的显示装置的电视机的透 视图；图32是示出包括根据本发明实施例的显示装置的数码相机的 透视图；图33是示出包括根据本发明实施例的显示装置的笔记本个人 计算才几的透一见图；图34是示出包括根据本发明实施例的显示装置的便携式终端 i殳备的示意图；以及图35是示出包括根据本发明实施例的显示装置的摄像机的透 视图。
具体实施方式
下面，将详细描述本发明的实施例。 第一实施例与图19相比，图1是示出才艮据本发明第一实施例的显示装置 的框图。在显示装置31中，通过相同的参考标号表示与参照图15、 19等描述的显示装置1、 11和21的那些部件具有相同结构的部4牛， 并省略对其的复述。通过N沟道晶体管形成显示装置31的所有晶体管，并通过非晶石圭处理在作为透明绝缘基4反的玻璃基才反上整体形成1象素单元32、水平驱动电路35和垂直驱动电路34。这里，电平驱动电路35通过使用电平选择器(HSEL)35A才艮 据时钟顺序传送预定的采样脉冲以生成定时信号，并通过使用定时 信号作为基准将每条信号线SIG设定为输入信号Sl的信号电平。 此时，如图2所示，在一个水平扫描周期(1H)的大约前半段的时 间内，将信号线SIG的信号电平设定为参照图19描述的像素23中 的预定固定电位Vofs。在一个水平扫描周期的大约后半段的时间 内，将信号线SIG的信号电平顺序设定为对应于连接至每条信号线 SIG的像素33的灰度级的信号电平Vsig (图2的(A )部分)。在 图2中，为每个信号示出根据对应信号导通/截止的晶体管的参考符—与水平驱动电3各35的结构相关，在垂直马区动电i 各34中，省略 了用于输出与固定电位Vofs的控制相关的控制信号AZ1的控制信 号生成电^各(AZ1)。写扫描电3各(WSCN) 34A、马区动扫描电3各 (DSCN) 34B和控制信号生成电^各34D分别生成写4言号WS、马区 动脉冲信号DS和控制信号AZ2。以矩阵才莫式配置〗象素33的方式形成〗象素单元32。在<象素33 中，信号电平保持电容器C1的一端连接至有机EL元件8的阳极， 并且信号电平保持电容器Cl另 一端经由根据写信号WS导通/截止 的晶体管TR1连接至信号线SIG。结果，在像素33中，根据写信 号WS,信号电平保持电容器Cl另一端的电压^C设定为信号线SIG 的信号电平。在像素33中，信号电平保持电容器Cl的一端连接至晶体管 TR2的源才及，其另一端连4妻至晶体管TR2的4册才及，并且晶体管TR2 的漏极经由根据驱动脉冲信源Vcc。结果，在像素33中，晶体管TR2驱动源极跟随电路的有 机EL元件8，其中，栅极电位被设定为信号线SIG的信号电平。此外，在像素33中，在有机EL元件8侧的信号电平保持电容 器Cl的终端电压经由4艮据控制信号AZ2导通/截止的晶体管TR5 连^妻至固定电^立Vini。如图3所示，在有机EL元件8发光的发光周期T11内，在傳_ 素33中，写信号WS和控制信号AZ2 (图2的(B )和(C )部分) 的信号电平下降，使得晶体管TR1和TR5被i殳定为截止状态。此 外，驱动脉冲信号DS (图2的(D)部分)的信号电平上升，使得 晶体管TR3被设定为导通状态。在这种状态下，已经设定了^f象素 33, 4吏4寻晶体管TR2在々包和区中运4亍。结果，在像素33中，通过晶体管TR2和信号电平保持电容器 Cl形成随着根据信号电平保持电容器C1两端的电位差所得的棚-才及 -源级电压Vgs而改变的恒定电流电^各，并才艮据由栅极-源级电压Vgs 确定的漏极-源级电流Ids使有机EL元件8发光。结果，在显示装 置31中，防止了由于有机EL元件8随时间的变化所引起的亮度降 <氐。这里，通过等式(1)表示漏4及-源级电流Ids。在^象素33中，当发光周期Tll结束时，在随后的固定周期T12 中，驱动脉沖信号DS的信号电平下降，结果如图4所示，晶体管 TR3纟皮i殳定为截止状态。结果，在周期T12内，停止/人电源Vcc向 晶体管TR2提供电源，并且有机EL元件8停止发光。晶体管TR2 的源极电压Vs下降至电压Vcat + Vthel，使得有机EL元件8的阈 值电压Vthel与有才几EL元件8的阴才及电位Vcat相力口。在像素33中，在随后的周期T13内，控制信号AZ2上升，如 图5所示，晶体管TR5被设定为导通状态。结果，在像素33中，在晶体管TR5侧的信号电平保持电容器Cl的终端电压^^皮设定为固 定电位Vini。这里，以在有才几EL元件8的阴才及电^f立Vcat和有才几 EL元件8的阈值电压Vthel之间4呆持关系Vini S Vthel + Vcat的方 式来设定固定电位Vini。结果，在周期T13内，设定固定电位Vini， 使得有机EL元件8停止发光。在像素33中，在随后的周期T14内，写信号WS在信号线SIG 的信号电平被设定为电位Vofs的期间内上升，如图6所示，晶体管 TR1被设定为导通状态。结果，在像素33中，在晶体管TR2侧的 信号电平保持电容器Cl的终端电压被设定为信号线SIG的信号电 平Vofs。接下来，在像素33中，在周期T15内，控制信号AZ2的信号 电平下降，使得晶体管TR5被设定为截止状态。在写信号WS上升 以将晶体管TR1设定为导通状态直至晶体管TR5 ^皮设定为截止状 态的期间内，在信号线SIG的信号电平已经被设定为电位Vofs的 期间内执行上面的操作。接下来，在像素33中，在信号线SIG的从发光周期Tll开始时开始超前预定数目的水平扫描周期的定时)， 驱动脉冲信号DS上升，如图7所示，晶体管TR3被设定为导通状 态。结果，在像素33中，晶体管TR2的源极电压Vs逐渐升高，使 得信号电平保持电容器Cl两端的电位差变为晶体管TR2的阈《直电 压Vth。在图7所示的状态中，4象素33 一皮保持在Vel SVcat + Vthel,并 谬皮i殳定为与晶体管TR2的漏一及-源级电流Ids相比非常小的电流流过 的电压。因此，晶体管TR2的漏才及-源级电流Ids用于对信号电平祸: 持电容器C1和有机EL元件8的电容充电，并且有机EL元件8保 持在停止发光的状态下。接下来，在像素33中，在信号线SIG的信号电平上升至对应 于灰度级的信号电平Vsig时，驱动乐K冲信号DS的信号电平下降。 结果，如图8所示，晶体管TR3祐L设定为截止状态，并且晶体管 TR2的4册极电压Vg,人电压Vofs上升至对应于预定线^:之前的^f象素 的灰度级的信号电平Vsig。此外，在这种情况下，像素33被〗呆持 在Vel S Vcat + Vthel,并且有机EL元件8净皮^呆持在停止发光的状 态。通过下面的等式表示此时晶体管TR2的源才及电压Vs的变4匕AVs = ((C1 + C2)/(Cel + Cl + C2)) x (Vsig—Vofs)…(4)在固定时间过去之后，信号线SIG的信号电平再次一皮设定为固 定电位Vofs,并输入至晶体管TR2的栅极。在这种情况下，通过下 面的等式表示晶体管TR2的源纟及电压Vg的变4匕AVs = ((C1 + C2)/(Cel + Cl + C2)) x (Vofs —Vsig)…(5)在像素33中，图7所示的驱动脉沖信号DS的信号电平上升的 状态和图8所示的驱动脉沖信号DS的信号电平下降的状态被重复 预定次数。晶体管TR2的源极电压Vs逐渐上升，并且信号电平保 持电容器Cl两端的电位差被设定为晶体管TR2的阈值电压Vth。 结果，有机EL元件8的阳极电位Vel被设定为Vel = Vofs — Vth S Vcat +Vthel。结果，在图2所示的实例中，在周期TA、 TB和TC内，信号 电平保持电容器Cl两端的电位差被设定为晶体管TR2的阈值电压 Vth。图9是示出当信号线SIG的信号电平被保持在固定电位Vofs ^艮长时间时晶体管TR2的源4及电压Vs的改变的特性曲线图。最后， 晶体管TR2的棚4及-源级电压Vgs变为电压Vth。结果，设定显示 装置31，使得图7和8所示的状态被重复足够的次数，从而将信号电平保持电容器Cl两端的电位差"i殳定为晶体管TR2的阈值电压 Vth。以上述方式，在像素33中，当在信号电平保持电容器C1中设 定晶体管TR2的阈值电压Vth时，在随后的周期T16中，写信号 WS的信号电平在信号线SIG的信号电平已经;故设定为对应像素的 信号电平Vsig的期间内下降。结果，如图10所示，在晶体管TR1 之前刚刚被设定为导通状态时的信号线SIG的信号电平被信号电平 保持电容器Cl采样并保持。此外，在这种情况下，尽管精确地通过等式(2)表示晶体管 TR2的栅极-源级电压Vgs，但如果有机EL元件8的寄生电容Cel 大于信号电平保持电容器C1的电容和晶体管TR2的栅极-源级电容 C2,则以实际使用的足够精度将栅极-源级电压设定为电压Vsig十 Vth。此外，接下来，驱动脉沖信号DS的信号电平上升，如图3所 示，重新开始发光周期Tll。这里，在周期T15内，在写信号WS下降前驱动力永冲信号DS 上升，使得如图11所示，在信号线SIG的信号电平已经被设定为 对应于像素灰度级的信号电平的时间内，晶体管TR1和TR2都被 设定为导通状态，并校正了晶体管TR2迁移率的变化。即，在图ll所示的状态下，如图12所示，晶体管TR2的源极 电压Vs(Vsl、 Vs2)根据晶体管TR2的迁移率而改变。结果，校 正了晶体管TR2迁移率的变4匕。在图12中，Vsl和Vs2分别表示 迁移率很大的情况和迁移率很小的情况。实施例的操作在上面的结构中，在显示装置31中(图2),作为通过垂直马区 动电^各34驱动扫描线的结果，以线为单位顺序在{象素单元32的<象 素33中设定信号线SIG的信号电平。此外，每个像素33都根据设 定的信号电平发光，并通过像素单元32显示期望图^f象。即，在显示装置31中，晶体管TR1被i殳定为导通状态，结果， 在信号电平保持电容器C1中设定信号线SIG的信号电平。此外， 晶体管TR1和TR5被设定为截止状态，同时晶体管TR3被设定为 导通状态，使得晶体管TR2基于在信号电平保持电容器C1中设定 的电压使有机EL元件8发光(图2,周期Tll)。在显示装置31中，信号电平保持电容器C1的一端连接至用于 驱动有才几EL元件8的晶体管TR2的栅极，其另 一端连4妄至用于驱 动有才几EL元件8的晶体管TR2的源才及，并且晶体管TR2的源才及连 接至有机EL元件8的阳极，从而形成像素33。结果，在显示装置 31中，在信号电平保持电容器C1中设定信号线SIG的信号电平之 后，基于通过信号电平保持电容器C1两端的电位差所得的栅极-源 级电压Vgs来驱动有4几EL元件8。即使当通过N沟道晶体管形成 构成显示装置31的所有晶体管时，也可以防止由于有4几EL元4牛8 随时间的改变而引起的发光亮度的降低。比较而言，当有才几EL元件8的发光停止并在信号电平保持电 容器C1中设定信号线SIG的信号电平时，在晶体管TR1、 TR3和 TR5的导通/截止控制下，用于驱动有才几EL元件8的晶体管TR2 的源才及电压Vs和4册4及电压Vg分别临时i殳定为固定电位Vss和 Vofs。此后，源极电压Vs逐渐上升，并且信号电平保持电容器Cl 两端的电位差被设定为晶体管TR2的阈值电压Vth(周期TA、 TB、 及TC)。此后，在信号电平保持电容器C1中设定信号线SIG的信 号电平Vsig，结果，防止了由于作为晶体管TR2—个特性的阈值 Vth的变化所引起的发光亮度的变化。然而，当在晶体管TR2的棚4及和源4及中分别设定固定电位Vss 和Vofs以在信号电平保持电容器Cl中设定晶体管TR2的阈值电压 Vth时，需要包括电源电压Vcc的固定电位的三种配线图样。有枳j EL元件8的阴才及电压Vcat的配线图才羊^皮排除(图19)。此外，扫 描线的数量变大。因此，在显示装置31中，在固定电位Vofs夹在中间的情况下， 信号线的信号电平顺序被设定为表示每个像素灰度级的信号电平， 并且设定写信号WS和驱动脉冲信号DS,以对应于信号线的设定。 结果，当在信号电平保持电容器Cl中设定晶体管TR2的阈值电压 Vth时，经由信号线SIG将晶体管TR2的栅极侧设定为固定电位 Vofs。结果，在显示装置31中，可省略用于将提供给晶体管TR2栅 极侧的固定电位Vofs的配线图样，并且与现有情况相比，可减少配 线图样的数量。此外，可省略与固定电位相关的晶体管TR4和用于 控制晶体管TR4导通/截止状态的控制信号AZ1。结果，可减少扫 描线的数量，此外，可筒化每个像素33的结构。结果，在显示装 置31中，可以以高密度有效配置4象素33,并且以高产量提供高清 晰度显示装置。结果，在显示装置31中，为了循环重复第一至第五周期的设 定，通过电平驱动电路35和垂直驱动电路34驱动像素单元32的 每个像素33。在作为第一周期的发光周期Tll内，分别根据写信号 WS和驱动脉冲信号DS将晶体管TR1和TR3 i殳定为截止状态和导 通状态。然后，晶体管TR2根据对应于通过信号电平保持电容器 Cl两端的电位差所得的栅极-源级电压Vgs的电流值来驱动有才几EL 元件8,以4吏有4几EL元件8发光。在随后的第二周期T12内，响应于驱动信号DS，将晶体管TR3 设定为截止状态，并JM亭止有才几EL元件8的发光。此外，在随后的第三周期T13内，根据控制信号AZ2，将晶体 管TR5设定为导通状态，并且信号电平保持电容器C1的另一端#皮 "i殳定为固定电4立Vini。在随后的第四周期T14内，响应于写信号WS，将晶体管TR1 i殳定为导通状态，并且信号电平保持电容器Cl的一端被设定为固 定电位Vofs。此外，在信号线SIG中重复多次预定的固定电位Vofs 的时间内，响应于写信号WS，将晶体管TR1设定为导通状态。在 每个固定电位Vofs的周期内，驱动脉沖信号DS上升，并且信号电 平保持电容器Cl两端的电位差^皮设定为近似等于晶体管TR2阈值 电压Vth的电压。这<吏得可以防止每个<象素中发光亮度的变化。结果，在显示装置中，信号电平保持电容器C1终端之间的电 压逐渐接近于晶体管TR2的阈值电压Vth,使得即使省略与固定电 位Vofs相关的配线图样，并且进一步即使省略晶体管TR4(图19)， 也可以可靠地在信号电平保持电容器Cl中i殳定晶体管TR2的阈值 电压Vth，从而防止发光亮度的变化。在随后的第五周期T15内，响应于写信号WS,晶体管TR1从 导通状态i殳定为截止状态，并且在信号电平保持电容器Cl的一端 中i殳定信号线SIG的信号电平Vsig。此后，响应于驱动^0中^言号 DS，将晶体管TR3设定为导通状态。在周期T15内，如果在写信号WS下降前驱动脉沖信号DS上 升，则可以防止由于晶体管TR2迁移率的变化而引起的发光亮度的变化。实施例的优势才艮据上述结构，用于驱动发光元件8的晶体管TR2的片册才及电压 Vg被设定为固定电位Vofs,并校正了由于晶体管TR2阈值电压Vth 的变化所引起的发光亮度的变化，使得从信号线SIG侧提供固定电 位Vofs。结果，与现有情况相比，可减少扫描线的^t量和固定电位 配线图样的数量。此外，在响应于驱动脉沖信号DS将晶体管TR3设定为导通状 态之后，在预定的时间段过去之后，响应于写信号WS，将晶体管 TR1设定为截止状态。结果，可以防止由于晶体管TR2迁移率的变 化所引起的发光亮度的变化。通过利用非晶硅处理在绝缘基板上通过N沟道晶体管形成像 素电路和驱动电路的所有晶体管，可以以简单容易的步骤制造显示 装置。第二实施例与图1形成对比，图13是示出根据本发明第二实施例的显示 装置的框图。除控制信号AZ2的结构不同之外，以与才艮据第一实施 例的显示装置31相同的方式来构成显示装置41。在显示装置41中，在垂直驱动电3各44中省略控制信号生成电 路，并通过写扫描电路44A生成控制信号AZ2。这里，如图14所 示，写扫描电if各44A通过i象素单元32扫描线的配线输出将输出至 领先多条线的像素33的写信号WS2作为控制信号AZ2。因此，将 来自写扫描电路44A的一条线的写信号WS输出至对应像素33作 为写信号，并且作为控制信号AZ2输出至领先多条线的像素33。了垂直驱动电路44的结构。因 此，可构成所谓的窄框的显示器41。以上述方式，将输出至领先多条线的像素33的写信号WS2用 作控制信号AZ2。在垂直驱动电路44中，为了在信号线SIG的信 号电平被保持在对应于像素33的信号电平Vsig的期间内控制信号 AZ2和写信号WS不同时上升，在信号线SIG的信号电平已经被设 定为固定电位Vofs的期间内，写信号WS的信号电平上升。此后， 在固定的时间内，在信号线SIG的信号电平保持在对应于像素33 的信号电平Vsig的期间内，写信号WS的信号电平下降。结果，在显示装置41中，在响应于控制信号AZ2将晶体管TR5 设定为导通状态的状态下，不导通晶体管TRl,从而防止了晶体管 TR2的栅极-源级电压Vgs根据对应于信号线SIG像素的信号电平 Vsig而变4匕。即，当在响应于控制信号AZ2将晶体管TR5设定为导通状态 的状态下晶体管TR1导通时，晶体管TR2的斥册才及电压^皮充电至每 个像素均不同的信号电平Vsig。接下来，当信号线SIG的信号电平 达固定电位Vofs时，通过下面的等式来表示晶体管TR2的栅4及-源 级电压Vgs:Vgs = Vofs — Vini + ((C1 + C2)/(Cel+Cl+C2)) x(Vofs —Vsig)…(6)因此，在这种情况下，在信号电平保持电容器Cl中设定晶体管TR2 的阈值电压Vth紧前，信号电平保持电容器Cl终端之间的电压才艮 据信号线SIG的信号电平Vsig而变化。更具体地，当信号线SIG的信号电平Vsig在黑侧(black side ) 为4氐电压时，等式(6)中的电压(Vsig-Vofs)可耳又负值。在这种情况下，晶体管TR2的栅极-源级电压Vgs变为低于电压(Vofs-Vss)的电压。因此，即使已经设定了固定电位Vofs使得(Vofs—Vss) >Vth，当开始信号电平保持电容器C1的阈值电压的设定时，晶体 管TR2的栅极-源级电压Vgs变得小于和等于阈值电压Vth。因此， 难以在信号电平保持电容器Cl中正确地设定阈值电压Vth。结果， 晶体管TR2的栅极-源级电压Vgs根据对应于信号线SIG像素的信 号电平Vsig而 文变。根据图13所示的结构，通过将输出至领先多条线的像素33的 写信号WS2用作控制信号AZ2,可简化垂直驱动电路的结构。此时，在信号线SIG的信号电平被保持在对应于像素33信号 电平Vsig的期间内，生成写信号WS，使得控制信号AZ2和写信 号WS不同时上升。结果，可以在信号电平保持电容器中可靠地设 定晶体管TR2的阀值电压Vth,从而可靠地防止由于阈值电压Vth 的变化所引起的发光亮度的变化。第三实施例在上述实施例中，已经描述了通过电流驱动^f吏用有4几EL元件 的发光元件的情况。本发明不被限制于这种情况，并且可广泛地应 用于使用各种电流驱动发光元件的显示装置。根据本发明实施例的显示装置具有图29所示的薄膜装置结构。 图29示出了在绝缘基板上形成的像素的示意性截面结构。如图29 所示，像素包括晶体管单元，包括多个薄膜晶体管，作为实例在 图中示出一个TFT;诸如保持电容器的电容单元；以及诸如有机EL 元件的发光单元。通过TFT处理在基4反上形成晶体管单元和电容单 元，并且在其上层压诸如有才几EL元件的发光单元。经由粘着剂在 其上结合透明的相对基板，以形成为平板。27如图30所示，根据本发明实施例的显示装置包括平面才莫块形 显示装置。例如，在绝缘基板上，设置^象素阵列单元，其中，以矩 阵模式集成由有机EL元件、薄膜晶体管、薄膜电容等形成的像素。 以在^f象素阵列单元H象素矩阵单元)周围的方式来施加粘着剂，并 且在其上粘合诸如玻璃的相对基板，从而形成显示才莫块。才艮据需要， 可以在透明相对基板上设置滤色片、保护膜、遮光膜等。作为用于 从外部向像素阵列单元输入和输出信号的连4妄器，例如，可在显示 模块中设置FPC (柔性印刷电路)。根据本发明上述任意实施例的显示装置具有平板形状，并可应 用于各种电子设备的显示器，更具体地，各种领域的电子"i殳备的显 示器用于以图像和S见频形式显示输入至其或通过i殳备生成的 一见频 信号。这种电子设备的实例包括数码相机、笔记本个人计算机、手 才几和4K象才几、下文中，描述这些实例。图31示出应用了应用根据本发明任意实施例的显示装置的电 #见机。电^L机包括由前面板12、滤光玻璃13等形成的^L频显示屏 11。通过使用根据本发明任意实施例的显示装置作为视频显示屏11 来制造电视机。图32示出应用本发明的数码相机。上部为前视图，下部为后 视图。数码相机包括图像拍摄透镜、用于闪光的发光单元15、显示 单元16、控制开关、菜单开关、快门19等。通过使用根据本发明 任意实施例的显示装置作为显示单元16来制造数码相机。图33示出应用才艮据本发明任意实施例的显示装置的笔记本个 人计算机。笔记本个人计算机的主单元20包括被纟喿作以输入字符 等的4定盘21。主单元盖子包^^用于显示图^f象的显示单元22。通过 使用才艮据本发明任意实施例的显示装置作为显示单元22来制造笔 记本个人计算机。图34示出应用根据本发明任意实施例的显示装置的便携式终 端设备。左部示出了打开状态，右部示出了关闭状态。便携式终端 i殳备包括上才几盖23、下才几盖24、连4妻单元(4史4妄单元)25、显示 单元26、副显示单元27、 4竟前灯28、 ^目才几29等。通过4吏用才艮才居本 发明任意实施例的显示装置作为显示单元26和副显示单元27来制 造便携式终端设备。图35示出应用根据本发明任意实施例的显示装置的摄像机。 摄像机包括主单元30、设置在面向前侧的侧面上用于拍摄目标图像 的透镜34、图像拍摄开始/停止开关35、监控器36等。通过使用根 据本发明任意实施例的显示装置作为监控器36来制造摄像机。本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其它因素，可以 有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求 或等同物的范围之内。
权利要求
1.一种显示装置，包括像素单元，其中，像素以矩阵模式配置；以及驱动电路，用于驱动所述像素单元，其中，每个所述像素均包括信号电平保持电容器；第一晶体管，响应于写信号导通/截止，并且经由所述第一晶体管将所述信号电平保持电容器的一端连接至信号线；第二晶体管，具有连接至所述信号电平保持电容器的所述一端的栅极以及连接至所述信号电平保持电容器的另一端的源极；电流驱动自发光元件，其阴极保持在阴极电位，并且其阳极连接至所述第二晶体管的所述源极；第三晶体管，响应于驱动脉冲信号导通/截止，并且经由所述第三晶体管将所述第二晶体管的漏极连接至电源电压；以及第四晶体管，响应于控制信号导通/截止，并将所述信号电平保持电容器的所述另一端设定为第一固定电位，以及其中，所述驱动电路输出所述写信号、所述驱动脉冲信号以及所述控制信号，在第二固定电位周期夹在中间的情况下，将所述信号线的信号电平顺序设定为与连接至所述信号线的每个像素的灰度级相对应的信号电平，顺序重复第一至第五周期的循环设定，并驱动所述像素单元，在所述第一周期内，响应于所述写信号、所述驱动脉冲信号以及所述控制信号，将所述第一晶体管和所述第四晶体管设定为截止状态以及将所述第三晶体管设定为导通状态，以及基于根据由所述信号电平保持电容器的两端的电位所得到的栅极-源级电压的电流值，通过使用所述第二晶体管来驱动所述自发光元件，从而使所述自发光元件发光，在所述第二周期内，响应于所述驱动脉冲信号，将所述第三晶体管设定为截止状态，从而使所述自发光元件停止发光，在所述第三周期内，响应于所述控制信号将所述第四晶体管设定为导通状态，以将所述信号电平保持电容器的所述另一端设定为所述第一固定电位，响应于所述写信号将所述第一晶体管设定为导通状态，以及将所述信号电平保持电容器的一端设定为所述第二固定电位，在所述第四周期内，在所述信号线中多次重复所述第二固定电位的时间内，响应于所述写信号和所述控制信号，分别将所述第一晶体管和所述第四晶体管设定为导通状态和截止状态，以及在所述信号线的所述信号电平被设定为所述第二固定电位的时间内，响应于所述驱动脉冲信号将所述第三晶体管设定为导通状态，从而将所述信号电平保持电容器的两端的电位差设定为近似等于所述第二电容器的阈值电压的电压，以及在所述第五周期内，响应于所述写信号，将所述第一晶体管从导通状态设定为截止状态，以及将所述信号电平保持电容器的一端设定为所述信号线的信号电平。
2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中，在所述第五周期内， 所述驱动电路响应于所述驱动脉沖信号将所述第三晶体管设 定为导通状态，以及在预定的时间过去之后，响应于所述写信 号将所述第一晶体管设定为截止状态。
3. 根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动电路输出将 被输出至领先多条线的像素的所述写信号作为所述控制信号。
4. 根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动电路输出将 被输出至领先多条线的像素的所述写信号作为所述控制信号， 以及生成所述写信号，使得在所述信号线的信号电平保持在 与连接至所述信号线的每个像素的灰度级相对应的信号电平 的时间内，所述第 一晶体管和所述第四晶体管不同时导通/截 止。
5. 根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述像素电路和所述 驱动电3各的所有晶体管都是N沟道晶体管，以及通过非晶》圭处理在绝缘基板上形成所述^f象素电3各和所述 马区动电^各。
6. —种电子设备，包括根据权利要求1所述的显示装置。
全文摘要
本发明公开了显示装置和电子设备，其中，该显示装置包括以矩阵模式配置像素的像素单元以及用于驱动像素单元的驱动电路。每个像素均包括信号电平保持电容器；第一晶体管，响应于写信号导通/截止，并且信号电平保持电容器的一端通过第一晶体管连接至信号线；第二晶体管，信号电平保持电容器的一端连接至其栅极，并且信号电平保持电容器的另一端连接至其源极；电流驱动自发光元件，其阴极被保持在阴极电位，并且其阳极连接至第二晶体管的源极；第三晶体管，响应于驱动脉冲信号导通/截止；以及第四晶体管，响应控制信号导通/截止。通过本发明，可以减少扫描线的数量和固定电位配线图样的数量。
文档编号H05B33/14GK101251980SQ200810009319
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月18日 优先权日2007年2月19日
发明者内野胜秀, 山下淳一, 山本哲郎 申请人:索尼株式会社