显示装置及其驱动方法
专利名称：显示装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及在像素中使用发光元件的有源矩阵型(matrix type)显示装 置，和显示装置的驱动方法。
背景技术：
最近已经在积极地进行使用有机EL装置作为发光元件的平板发射 (emissive)显示装置的开发。有机EL装置利用当将电场施加到有机薄膜上 时有机薄膜发光的现象。使用IOV或更低的施加电压来驱动有机EL装置，从 而消耗低功率。另外，有机EL装置是通过自身发光的自发光元件。因此消除 了照明构件的需求，从而易于实现重量的减少和厚度的减少。此外，有机EL 装置具有很高的几HS的响应速度，使得在显示运动图像时不会出现残留图 像(af terimage )。特别地，关于在像素中使用有机EL装置的平板发射显示装置，正在积极 地开发具有薄膜晶体管作为以集成方式在每个像素中的驱动元件的有源矩阵 型显示装置。例如，在下面的专利文档中描述了有源矩阵型平板发射显示装 置。专利文档1:日本专利公开No. 2003-255856 专利文档2:日本专利公开No. 2003-271095 专利文档3:日本专利公开No. 2004-133240 专利文档4: 曰本专利/^开No. 2004-029791 专利文档5:曰本专利公开No. 2004-093682 发明内容然而，在现有有源矩阵型平板发射显示装置中，由于处理的变化而引起 了晶体管驱动发光元件在阈值电压和迁移率(mobility)上发生的变化。另 外，有机EL装置的特性随着时间的流逝而变化。驱动晶体管的这种特性变化 和有机EL装置的这种特性变化影响发光亮度。为了在显示装置的整个屏幕上 在统一级别上控制发光亮度，需要校正在每个像素电路中的上述晶体管和有 机EL装置的特性变化。传统上，已经提出了在每个像素中具有这样的校正功 能的显示装置。但是，具有现有校正功能的像素电路需要用于提供用于校正 的电势的配线、开关晶体管和开关脉沖。因此像素电路具有复杂的配置。像 素电路的许多组成元件已经成为实现显示器的更高分辨率的障碍。考虑到传统技术的上述问题，期望提供显示装置及其驱动方法，以便可 以通过简化像素电路来实现显示器的高分辨率。特别期望提供可以抑制像素 间发光亮度的变化(由于像素电路的简化而发生)的显示装置及其驱动方法。 因此采取下面的措施。根据本发明的实施例的显示装置基本上包括像素阵列 单元和用于驱动像素阵列单元的驱动单元。像素阵列单元包括以行形式的扫 描线、以列形式的信号线、以矩阵形式的像素，像素排列在扫描线与信号线 交叉的部分，而馈电器(feeder )与像素的相应行对应地排列。驱动单元包 括控制扫描器，用于顺序地向扫描线提供控制信号，并以行为单位执行像 素的线-顺序扫描；电源扫描器，用于根据线-顺序扫描来向馈电器提供在第 一电势和第二电势之间切换的电源电压；和信号选择器，用于根据线-顺序扫 描来以列形式向信号线提供视频信号的信号电势和参考电势。—每一个像素包 括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和存储电容器。采样晶体管的栅极与 扫描线连接，采样晶体管的源极和漏极之一与信号线连接，而另一个与驱动 晶体管的栅极连接。驱动晶体管的源极和漏极之一与发光元件连接，而另一 个与馈电器连接。存储电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间。电源扫 描器以预定定时将馈电器从第 一 电势切换到第二电势。在信号线位于参考电 势的时间段期间，控制扫描器向扫描线提供控制信号，来使采样晶体管导通,
并将来自信号线的参考电势施加到驱动晶体管的栅极，并将第二电势从馈电 器设置到驱动晶体管的源极。接着，在信号线位于参考电势的时间段期间， 电源扫描器操作来将馈电器从第二电势切换到第一电势，并将与驱动晶体管 的阈值电压对应的电压写入存储电容器。接着，在信号线位于信号电势的时 间段期间，控制扫描器向扫描线提供控制信号，来使采样晶体管导通，由此 采样信号电势并将其写入存储电容器，并且以存储电容器保存信号电势的定 时，控制扫描器取消对扫描线的控制信号的施加，来将采样晶体管设置在非 导通状态，由此驱动晶体管的栅极从信号线电子地断开。向驱动晶体管提供 来自位于第一电势的馈电器的电流，并根据由存储电容器保存的信号电势来 向发光元件发送驱动电流。发光元件根据驱动电流而开始发光，并且驱动晶 体管的栅极电势与驱动晶体管的源极电势互锁，由此将栅极和源极之间的电 压维持在恒定电平。作为特征点，预先设置信号线的参考电势和馈电器的第元件的阈值电压。顺便提及，当存储电容器保存信号电势时，釆样晶体管向信号电势添加用于驱动晶体管的迁移率的校正值(correction )。根据本发明的一个实施例，在像素中使用诸如有机EL装置之类的发光元 件的有源矩阵型显示装置中，每个像素具有校正驱动晶体管的阈值电压的功 能和校正有机EL装置的长期变化的功能(自举操作)，并且每个像素最好具 有校正驱动晶体管的迁移率的另一功能。因此可以获得高画质。因为具有这 样的多种校正功能的常规像素电路具有大量的组成元件，所以现有像素电路 的布局面积变大，并且因此常规像素电路不适于显示器的高分辨率的实现。 另 一 方面，本发明可以通过切换电源电压和信号线的电势将组成元件的数目 减小到两个晶体管和一个电容器，并由此减小像素的布局面积。由此可以提 供高画质和高分辨率的平板显示器。当要实现多种校正功能而同时减小元件数目时，馈电器和信号线的电势 的设置和控制顺序的设置变得精密而复杂。因此，在一些情况中，可能在像 素之间出现发光亮度的不一致，这削弱了画质。因此，本发明特别通过合适 地设置信号线的参考电势和馈电器的第二电势来防止像素间出现发光亮度的 不一致。具体地，预先设置信号线的参考电势和馈电器的第二电势，使得驱 动晶体管的源极电势在发光元件的发光开始之前不超过发光元件的阈值电 压。如果将驱动晶体管的源极电压设置为超过发光元件的阈值电压，则驱动 晶体管的栅极-源极电压在信号写入阶段扩大，并且由驱动晶体管提供的电流 量对应地增大，使得增大了发光亮度。
图1是示出根据本发明的实施例的显示装置的总体配置的框图；图2是示出在图1中所示的显示装置中形成的像素的配置的电路图;图3是有助于解释图2中所示的像素的操作的定时图；图4A和图4B是有助于解释本发明的波形图；和图5A和图5B是有助于解释本发明的波形图。
具体实施方式
参照附图，在下文中将详细描述本发明的优选实施例。图l是示出根据 本发明的实施例的显示装置的总体配置的框图。如图1中所示，显示装置100 包括像素阵列单元102和用于驱动像素阵列单元102的驱动单元(103、 104 和105 )。像素阵列单元102包括以行形式的扫描线WSL1到WSLm、以列形式 的信号线DTL1到DTLn、以矩阵形式的像素(PXLC ) 101，将像素排列在扫描 线WSL1到WSLm与信号线DTL1到DTLn交叉的部分，以及与像素101的相应 行对应排列的馈电器DSL1到DSLm。驱动单元(103、 104和105)包括控 制扫描器(写扫描器WSCN) 104，用于顺序地将控制信号提供到扫描线WSL1 到WSLm,来以行为单位执行像素101的线-顺序扫描；电源扫描器(DSCN) 105，用于根据线-顺序扫描向馈电器DSL1到DSLm提供在第一电势(高电势) 和第二电势(低电势)之间切换的电源电压；和信号选择器(水平选择器HSEL ) 103，用于根据线-顺序扫描以列形式向信号线DTL1到DTLn提供视频信号的 信号电势和参考电势。顺便提及，在本示例中，提供了一对写扫描器l(M， 并将其放置于像素阵列单元102的左边缘和右边缘。写扫描器104同时驱动 在像素阵列单元102中从左边到右边排列的扫描线WSL,以便抑制定时 (timing)的漂移(shift),该漂移伴随控制信号的传播的延迟。类似地， 在像素阵列单元102的左侧和右侧均提供电源扫描器105。电源扫描器105 同时驱动来自左边和右边的馈电器DSL,来保证充足的馈送量。图2是示出图1中所示的显示装置100中所包括的像素101的具体配置 和连接关系的电路图。顺便提及，为了便于理解，图2仅示出了位于像素阵
列单元102中的第一行和第一列的像素电路101。像素电路IOI包括发光元 件EL、采样晶体管Trs、驱动晶体管Trd和存储电容器Cs。例如，发光元件 EL由有机EL装置形成，并且是具有阳极和阴极的双端型。发光元件EL具有 预定电压阈值。电流流经发光元件EL，并且当阳极电势关于阴极电势超过电 压阈值时，发光元件EL开始发光。采样晶体管Trs具有与扫描线WSL1连接的栅极。采样晶体管Trs的源极 和漏极之一与信号线DTL1连接，而另一个与驱动晶体管Trd的栅极g连接。 驱动晶体管Trd的源极s和漏极d之一与发光元件EL的阳极连接，而另一个 与馈电器DSL1连接。在该示例中，驱动晶体管Trd是N沟道型，并且驱动晶 体管Trd的漏极d侧与馈电器DSL1连接，而驱动晶体管Trd的源极s侧与发 光元件EL的阳极侧连接。顺便提及，将发光元件EL的阴极设置在预定电势。 存储电容器Cs连接在驱动晶体管Trd的源极s和栅极g之间。将存储电容器 Cs配置为保存施加到驱动晶体管Trd的栅极g上的4册极电压Vgs。驱动晶体 管Trd基本上在饱和区域操作。当栅极电压Vgs超过驱动晶体管Trd的阈值 电压Vth时，驱动晶体管Trd向发光元件EL提供与栅极电压Vgs对应的驱动 电it (漏才及电;充)Ids。电源扫描器105在预定定时将馈电器DSL从第一电势(高电势)切换到 第二电势(低电势)。在信号线DTL1位于参考电势的时间段期间，控制扫描 器(写扫描器)104向扫描线WSL1提供控制信号，来使采样晶体管Trs导通， 并由此将参考电势从信号线DTL1施加到驱动晶体管Trd的栅极g，并且从馈 电器DSLl到驱动晶体管Trd的源极s设置第二电势(低电势)。接着，在信 号线DTL1位于参考电势的时间段期间，电源扫描器105操作来将馈电器DSL1 从第二电势(低电势)切换到第一电势(高电势)，并由此向存储电容器Cs 写入与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth对应的电压。写入存储电容器Cs的该 电压用来取消驱动晶体管Trd的阈值电压。每一个像素101中的驱动晶体管 Trd可以由此取消阈值电压中的变化。接着，在信号线DTL1位于信号电势的 时间段期间，控制扫描器104向扫描线WSL1提供控制信号来使采样晶体管 Trs导通，由此采样信号电势并将其写入存储电容器Cs。此外，在存储电容 器Cs保存信号电势的定时，控制扫描器104取消对扫描线WSL1的控制信号 的施加，来将采样晶体管Trs设置在非导通状态，由此将驱动晶体管Trd的 栅极g从信号线DTL1电子地断开。
向驱动晶体管Trd提供来自位于第 一电势(高电势)的馈电器DSL1的电 流，并根据由存储电容器Cs保存的信号电势来向发光元件EL发送驱动电流。 发光元件EL根据驱动电流而开始发光，并且驱动晶体管Trd的栅极电势与驱 动晶体管Trd的源极电势互锁，使得将栅极g和源极s之间的电压Vgs维持 在恒定电平。这是所谓的自举(bootstrap)操作。与发光元件EL的电流/ 电压特性中的长期变化无关，驱动晶体管Trd可以总是作为恒流源操作，来 向发光元件EL提供与电压Vgs对应的驱动电流。换句话说，即使当阳极电势 (驱动晶体管Trd的源极电势)由于发光元件EL的电流/电压特性中的长期 变化而变化时，驱动晶体管Trd也可以向发光元件EL提供与电压Vgs对应的 恒定电流，而不受阳极电势的变化的影响。顺便提及，当存储电容器Cs保存 信号电势时，采样晶体管Trs向信号电势添加用于驱动晶体管Trd的迁移率 p的才交正^直。作为本发明的特征点，预先设置信号线DTL的参考电势和馈电器DSL的 第二电势(低电势)，使得驱动晶体管Trd的源极电势紧接在发光元件EL的 发光开始之前不超过发光元件EL的阈值电压。如上所述，当要实现各种校正 功能而同时减小元件数目时，馈电器和信号线的电势的设置和控制顺序变得 精密且复杂。因此，在一些情况中，可能在像素之间出现发光亮度的不一致， 这削弱了画质。因此，本发明特别通过合适地设置信号线的参考电势和馈电 器的第二电势，来防止像素之间出现发光亮度的不一致。具体地，预先设置 信号线的参考电势和馈电器的第二电势，使得驱动晶体管的源极电势紧接在 发光元件的发光开始之前不超过发光元件的阈值电压。如果将驱动晶体管的 源极电势设置为超过发光元件的阈值电压，则驱动晶体管的栅极-源极电压在 信号写入阶段被扩大，并且对应地增大由驱动晶体管提供的电流量，使得发 光强度变得过度。图3是有助于解释图2中所示的像素电路101的操作的定时图。使用公 共时间轴，图3示出了扫描线WSL1的电势的变化、^f电器DSL1的电势的变 化和信号线DTL1的电势的变化。扫描线WSL1的电势的变化代表施加到采样 晶体管Trs的栅极的控制信号WS。如图3中所示，控制信号WS由三个脉冲 序列(train of three pulses)形成。采样晶体管Trs在每次将脉冲输入到 N沟道采样晶体管Trs的栅极时导通。馈电器DSL1在高电势侧的第一电势Vcc 和低电势侧的第二电势Vini之间切换。在每一个水平时间段(1H),信号线DTL1的电势在信号电势Vsig和参考电势Vofs之间切换。在图3中，由Vin 表示信号电势Vsig和参考电势Vofs之间的电势差。图3的定时图还示出了与以上提到的扫描线WSL1、馈电器DSL1和信号 线DTL1的电势的变化并行的驱动晶体管Trd的栅极电势和源极电势的变化。 顺便提及，代表栅极电势和源极电势之间差值的栅极电压Vgs是精确施加到 存储电容器Cs两端的电压。首先，在定时TO，馈电器DSL1的电势从高电势Vcc切换到低电势Vini。 由此将驱动晶体管Trd的源极电势降低到低电势Vini。将该低电势Vini设 置得低于发光元件EL的阴极电势。因此，在该时间点，发光元件EL的阳极 侧(即驱动晶体管Trd的源极侧)的电势低于发光元件EL的阴极侧的电势， 使得将反向偏压施加到发光元件EL。接着，在定时Tl,将扫描线WSLl设置为高电平来导通采样晶体管Trs。 此时，信号线DTL1位于参考电势Vofs。当信号线DTL1位于参考电势Vofs 时，通过由此导通采样晶体管Trs,将参考电势Vofs写入驱动晶体管Trd的 栅极g。在这种情况中，将Vgs=Vofs-Vini设置为充分高于驱动晶体管Trd 的阈值电压Vth。因此在该时间点将驱动晶体管Trd设置为导通状态。当信号线DTL1继续位于参考电势Vofs时，在定时T2，馈电器DSL1从 低电势Vini切换到高电势Vcc。此时，采样晶体管Trs仍然处于导通状态， 并且由此将驱动晶体管Trd的栅极g固定在参考电势Vofs。当在定时T2，馈 电器DSL1从低电势Vini切换到高电势Vcc时，驱动电流在驱动晶体管Trd 的源极s和栅极g之间流动，且将驱动晶体管Trd的栅极g控制为位于参考 电势Vofs。然而，该驱动电流不在反向偏置状态流入发光元件EL,并且全部 用于充电电容器Cs和其他电容。因此提高了驱动晶体管Trd的源极s的电势。此后，在定时T3，将控制信号WS设置为低电平来截止采样晶体管Trs, 并且信号线DTL1从参考电势Vofs切换到信号电势Vsig。因此当大约H/2的 参考电势Vof s的时间段结束时并且在信号线DTL1提高到信号电势Vs ig之 前，截止采样晶体管Trs来阻止信号电势Vsig写入到存储电容器Cs。上述 从定时T2到定时T3的时间段是第一阈值电压校正时间段。当从定时T3再次经过H/2的时间时，在定时T4再次将控制信号WS设置 为高电平来导通采样晶体管Trs。在从定时T3到定时T4的时间段期间，马区 动晶体管Trd的栅极g从信号线DTL1断开，并且因此驱动晶体管Trd执行自
举操作，使得将栅极g和源极S的电势的每一个均向上移动。在定时T4，在当信号线DTLl位于参考电势Vofs时的时间段期间，采样晶体管Trs导通， 并且由此开始第二阈值电压校正时间段。当将驱动晶体管Trd的栅极g控制 在参考电势Vofs时，提高源极电势。当电压Vgs最终变为阈值电压Vth时， 驱动晶体管Trd截止。将截止时的电压Vgs的值写到存储电容器Cs的两端。 也就是说，作为阈值电压校正操作的结果，将与驱动晶体管Trd的阈值电压 Vth对应的电压写入到存储电容器Cs。在图3中所示的示例中，通过执行两 次阈值电压校正操作来完成阈值电压Vth的写入。当执行两次阈值电压校正 操作不够时，可以进一步重复阈值电压校正操作。相反，当第一次阈值电压 校正操作足以将阈值电压Vth写入到存储电容器中时，不需要另外执行阈值 电压校正操作。
在定时T5，信号线DTLl再次从参考电势Vofs切换到信号电势Vsig,同 时将控制信号WS设置为低电平来截止采样晶体管Trs。从定时T4到定时T5 的时间段是上述第二阈值电压校正时间段。
接着，在从定时T6到定时T7的时间段期间，控制信号WS再次位于高电 平，使得采样晶体管Trs导通。在该时间点，信号线DTL1已经从参考电势 Vofs切换到信号电势Vsig。因此经由处于导通状态中的采样晶体管Trs将信 号电势Vsig写入驱动晶体管Trd的栅极g。因此，定时T6和T7定义了信号 电势写入时间。在该时间段T6-T7中，以这样一种方式将信号电势Vsig和参 考电势Vof s之间的差值Vin写入存储电容器Cs以将其增加到阈值电压Vth, 并且从由存储电容器Cs保存的电压中减去用于迁移率校正的电压AV。
如上所述，在采样时间段T6-T7，扫描线WSL1进行向高电平的转换，来 将采样晶体管Trs设置于导通状态。因此驱动晶体管Trd的栅极电势变为信 号电势Vsig。因为发光元件EL仍然处于反向偏置状态，所以在驱动晶体管 Trd的漏极d和源极s之间流动的电流流向存储电容器Cs,来开始充电存储 电容器Cs。因此，在时间段T6-T7中，驱动晶体管Trd的源极电势也开始上 升，并且驱动晶体管Trd的栅极电压Vgs最终变为Vin+Vth-AV。因此，同 时执行电势差值Vin的釆样和校正值△ V的量的调整。电势差值Vin越大， 流经驱动晶体管的电流就越大，并且电压AV的绝对值就越高。因此根据信 号电势的电平来执行迁移率校正。另外，当将电势差值Vin设置为常数时， 驱动晶体管Trd的迁移率n越高，电压AV的绝对值就越大。换句话说，迁移率H越高，负反馈AV的量就越大。因此可以消除每一个像素的迁移率M 的变化。在定时T7，扫描线WSL1返回到低电平，来将采样晶体管Trs设置为截 止状态。由此驱动晶体管Trd的栅极g从信号线DTLl断开。同时，驱动电流 开始流经发光元件EL。由此发光元件EL的阳极电势(即驱动晶体管Trd的 源极电势)上升。发光元件EL的阳极电势的上升正是驱动晶体管Trd的源极 电势的上升。当驱动晶体管Trd的源极电势上升时，存储电容器Cs的自举操 作使驱动晶体管Trd的栅极电势也以这样一种方式上升，使得与驱动晶体管 Trd的源极电势互锁。栅极电势的上升量等于源极电势的上升量。因此，在 发光时间段期间，驱动晶体管Trd的栅极电压Vgs维持在恒定电平Vin+Vth-△ V。关于该栅极电压Vgs, Vin是与视频信号的信号电势对应的部分，Vth 是用于取消驱动晶体管Trd的阈值电压的部分，并且AV是用于同一驱动晶 体管Trd的迁移率的校正项。图4A和图4B是有助于解释本发明的原理的图。为了清楚本发明的背景， 该图示出了在做出信号线电势和馈电器电势的最优设置之前的状态。该图是 示出在运行中的像素电路中所包括的驱动晶体管的栅极g和源极s的电势变 化的波形图。图4A示出了其中驱动晶体管的阈值电压基本上位于5V的平均 值的像素的操作。图4B图解驱动晶体管的阔值电压Vth位于最低电平4V的 情况。每一个图都示出了在从Vth取消操作经过信号写入操作到发光操作的 时间段期间栅极电势和源极电势的变化。在该示例中，发光元件EL的阈值电 压是5V,信号线的参考电势Vofs是6V，并且将馈电器的第二电势(低电势) 设置为0V。在应用本发明之前将参考电势Vofs和电势Vini的每一个都设置得更高。首先将做出像素(A )的操作的描述。在阈值电压Vth的取消之前的准备 时间段中，将驱动晶体管Trd的栅极g设置为Vofs-6V，并且将驱动晶体管 Trd的源极s设置为0V的电势Vini。在该时间点的栅极电压Vgs是6V,并 且将其设置为高于驱动晶体管Trd的阔值电压Vth=5V。顺便提及，将0V的 源极电势设置得充分低于发光元件EL的5V阈值电压。在该时间点的发光元 件EL处于反向偏置状态，并且没有电流流经发光元件EL。然后，在取消阈值电压Vth的操作开始之后，将栅极g控制在Vofs=6V, 同时源极电势上升。当电压Vgs变为正好5V时，驱动晶体管截止。也就是说，
执行取消阈值电压Vth的操作，以便将5V写入存储电容器Cs的两端。然后开始信号写入操作。顺便提及，当在图3中的定时图中的信号写入 操作之前多次执行取消阈值电压Vth的操作时，在本示例中为了筒化描述仅 执行一次取消阈值电压Vth的操作。在信号写入操作中，将信号电势从信号 线写入到栅极g，使得驱动晶体管的栅极电势上升。此时，将流经驱动晶体 管的电流负反馈至存储电容器侧，使得源极s的电势也上升。该增量AV是 用于驱动晶体管的迁移率ju的校正值的量。图4A的示例中的增量AV略小于 4V。在阈值电压Vth的取消之前源极电压是OV,而在阔值电压Vth的取消之 后是1V。该信号写入进一步将源极电势从1V上升了略小于4V。即使这样， 在完成信号写入操作的时间点上，源极电势略低于发光元件EL的5V的阈值 电压。在信号写入之后开始发光操作。将写入到处于完成信号写入阶段的存储 电容器Cs的栅极电压Vgs固定为其目前的状态，并且由此驱动晶体管Trd作 为恒流源操作，来将与栅极电压Vgs对应的驱动电流提供到发光元件EL。由 此发光元件EL的阳极电势上升，并且当发光元件EL的阳极电势超过阈值5V 时电流开始流动。当电流流动时，阳极电势进一步上升。然而，通过上述自 举操作将栅极电压Vgs维持在恒定电平。接着，下面将做出其中驱动晶体管的阈值电压Vth位于最低电平4V的像 素(B)的操作的描述。在准备阶段，将驱动晶体管的栅极g设置为位于 Vofs=6V,并且将驱动晶体管的源极s设置为位于OV的电势Vini。在取消阈 值电压Vth的操作开始之后，源极s的电势上升，直到电压Vgs变为阈值电 压Vtl^4V为止。也就是说，在取消阈值电压Vth的操作结束的阶段，源极电 压从0V上升到2V。在接着开始信号写入操作之后，栅极g的电势根据从信 号线提供的信号电势而上升，并且源极s的电势也上升了略小于4V作为负反 馈的量。然而，当源极电势从2V上升了小于AV-4V时，在源极电势上升了 3V的阶段源极电势达到发光元件EL的阈值电压5V，并且由此源极电压超过 峰值(peak out )。也就是说，当发光元件EL的阳极电势达到发光元件EL的 阈值电压5V时，发光元件EL导通，使得阳极电势的上升(即源极电势的上 升)超过峰值。因此，在信号写入操作中，栅极g根据信号电势而上升，同 时源极电势超过峰值，使得与像素(A)的情况相比，电压Vgs扩大。这是导 致亮度变化的因素。也就是说，即使当将处于同一电平的信号电势写入像素
A和像素B,与像素A相比，像素B的电压Vgs也会扩大，使得像素B发出比 像素A更亮的光线。这在沿着扫描线的像素中发生，并且作为屏幕上的条紋 不一致出现，因此削弱了画质。图5A和图5B是示出根据本发明在采取措施之后的电势设置和像素操作 的波形图。为了便于理解，采用了与图4A和图4B的符号对应的符号。在本 发明中，参考电势Vof s和电势Vin i足够低来阻止在信号写入操作期间发光 元件EL导通。在图5A和图5B的示例中，将信号线的参考电势Vofs从图4A 和图4B的状态降低到3V,并且将馈电器的电势Vini从图4A和图4B的状态 降低到-3V。通过将每一个电势从图4A和图4B的状态降低3V来做出图5A和 图5B的最优设置。由此不仅在驱动晶体管的阈值电压Vth是平均值5V的像 素(A)中，而且在驱动晶体管的阈值电压Vth是最低电平4V的像素(B)中， 阻止发光元件EL过早被导通。例如，在像素(B)中，在阈值电压校正操作开始之前的准备阶段，将驱 动晶体管的栅极电势设置为参考电势Vofs=3V，并且将驱动晶体管的源极电 势设置为电势Vini=-3V。接着，在阈值电压校正操作开始之后，源极s的电 势上升，同时维持栅极g的电势。当电压Vgs变为正好4V时，源极电势停止 上升。源极电势的电平是-iv。接着，在信号写入操作开始之后，栅极g的电 势根据信号电势而上升，并且源极电势也上升负反馈量AV,该值略小于4V。 在信号写入操作结束的阶段，源极s的源极电势从-lV上升到大约3V。电平 3V低于发光元件EL的阈值电压5V。因此，发光元件EL不过早被导通，并且 源极电势可以上升而不会超过峰值。因此，在写入操作结束的定时T7，在驱 动晶体管的源极s和栅极g之间出现的栅极电压Vgs —点都没有扩大。栅极 电压Vgs等于阈值电压正常的像素(A)的情况中的^f极电压Vgs。因此不发 生亮度变化。因此，在本发明中，将信号线DTL的参考电势Vofs和馈电器 DSL的第二电势Vini设置得更低，使得驱动晶体管Trd的源极电势紧接在发 光元件EL的发光开始之前(即定时T7 )不超过发光元件EL的阈值电压(即 在定时T7不会超过峰值)。然而，将信号线DTL的参考电势Vofs和馈电器 DSL的第二电势Vini设置得太低会向信号源和电源侧增加负载，并且还会增 大功耗。因此不期望使参考电势Vofs和第二电势Vini低于必需值。因此， 将参考电势Vofs和第二电势Vini降低到在信号写入时间段期间所有像素中 的发光元件不被导通的程度就足够了。将参考电势Vofs降低到过度的程度将
加宽信号电势Vs i g和参考电势Vof S之间的差值，并且由此增大信号选择器侧的负载。另外，使第二电势Vini低于必需值将加宽电势Vcc和电势Vini 之间的差值，并且由此增大电源扫描器105侧的负载。通过由此控制平板平 面中驱动晶体管的最小闹值、作为信号写入的结果的源极电势增量和发光元 件EL的阈值电压，并且根据这些条件合适地调整参考电势Vofs和第二电势 Vini，可以避免在信号写入时间段期间发光元件导通，并抑制亮度的变化。本领域技术人员应该理解，在所附权利要求或其等价物的范围内，取决 于设计要求和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合和变更。
权利要求
1.一种显示装置，包括像素阵列单元；和驱动单元，被配置为驱动所述像素阵列单元；其中所述像素阵列单元包括以行形式的扫描线，以列形式的信号线，以矩阵形式的像素，所述像素排列在扫描线与信号线交叉的部分，和馈电器，与像素的相应行对应地排列，所述驱动单元包括控制扫描器，被配置为顺序地将控制信号提供到每一条扫描线并以行为单位执行像素的线-顺序扫描，电源扫描器，被配置为根据所述线-顺序扫描向每一个馈电器提供在第一电势和第二电势之间切换的电源电压，和信号选择器，被配置为根据所述线-顺序扫描以列形式向信号线提供视频信号的信号电势和参考电势，所述像素每一个都包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和存储电容器，所述采样晶体管的栅极与所述扫描线连接，所述采样晶体管的源极和漏极之一与所述信号线连接，并且另一个与所述驱动晶体管的栅极连接，所述驱动晶体管的源极和漏极之一与所述发光元件连接，并且另一个与所述馈电器连接，所述存储电容器连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，所述电源扫描器以预定定时将所述馈电器从第一电势切换到第二电势，在将所述信号线设置在参考电势的时间段期间，所述控制扫描器向所述扫描线提供控制信号，来使所述采样晶体管导通并将参考电势从所述信号线施加到所述晶体管的栅极，并且将第二电势从所述馈电器设置到所述驱动晶体管的源极，接着，在所述信号线位于参考电势的时间段期间，所述电源扫描器操作，来将馈电器从第二电势切换到第一电势，并将与所述驱动晶体管的阈值电压对应的电压写入到所述存储电容器，接着，在所述信号线位于信号电势的时间段期间，所述控制扫描器向所述扫描线提供控制信号，来使采样晶体管导通，由此采样所述信号电势并将其写入到所述存储电容器，并且在所述存储电容器保存信号电势的定时，所述控制扫描器取消向所述扫描线的控制信号的施加，来将所述采样晶体管设置在非导通状态，由此所述驱动晶体管的栅极从所述信号线电子地断开，向所述驱动晶体管提供来自位于第一电势的所述馈电器的电流，并根据由所述存储电容器保存的信号电势，向所述发光元件发送驱动电流，所述发光元件根据驱动电流而开始发光，并且所述驱动晶体管的栅极电势与所述驱动晶体管的源极电势互锁，由此将栅极和源极之间的电压维持在恒定电平，和预先设置所述信号线的参考电势和所述馈电器的第二电势，以便阻止所述驱动晶体管的源极电势紧接在所述发光元件的发光开始之前超过所述发光元件的阈值电压。
2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中当所述存储电容器保存信号电势时，所述采样晶体管将用于所述驱 动晶体管的迁移率的校正添加到信号电势。
3. —种显示装置的驱动方法，所述显示装置包括像素阵列单元、和被配 置为驱动所述像素阵列单元的驱动单元，所述像素阵列单元包括以行形式的 扫描线、以列形式的信号线、以矩阵形式的像素，所述像素排列在扫描线与 信号线交叉的部分，并且与像素的相应行对应地排列馈电器，所述驱动单元 包括控制扫描器，被配置为顺序地向每一个条扫描线提供控制信号，并以 行为单位执行像素的线-顺序扫描；电源扫描器，被配置为根据所述线-顺序 扫描向每一个馈电器提供在第 一 电势和第二电势之间切换的电源电压；和信 号选择器，被配置为根据所述线-顺序扫描以列形式向信号线提供视频信号的 信号电势和参考电势，所述像素每一个都包括发光元件、采样晶体管、驱动 晶体管和存储电容器，所述采样晶体管的栅极与所述扫描线连接，所述采样 晶体管的源极和漏极之一与所述信号线连接，并且另一个与所述驱动晶体管 的栅极连接，所述驱动晶体管的源极和漏极之一与所述发光元件连接，并且 另 一个与所述馈电器连接，并且所述存储电容器连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，所述驱动方法包括步骤所述电源扫描器以预定定时将所述馈电器从第一电势切换到第二电势；在所述信号线位于参考电势的时间段期间，所述控制扫描器向所述扫描 线提供控制信号，来使所述釆样晶体管导通并将参考电势从所述信号线施加 到所述驱动晶体管的栅极，并将第二电势从所述馈电器施加到所述驱动晶体管的源极；接着，在所述信号线位于参考电势的时间段期间，所述电源扫描器操作 来将所述馈电器从第二电势切换到第 一 电势，并向所述存储电容器写入与所 述驱动晶体管的阈值电压对应的电压；接着，在所述信号电压位于信号电势的时间段期间，所述控制扫描器向 所述扫描线提供控制信号，来使所述采样晶体管导通，由此采样所述信号电 势并将其写入到所述存储电容器，并且以所述存储电容器保存信号电势的定 时，所述控制扫描器取消向所述扫描线的控制信号的施加，来将所述采样晶 体管设置在非导通状态，由此所述驱动晶体管的栅极从所述信号线电子地断开，向所述驱动晶体管提供来自位于第 一 电势的所述馈电器的电流，并根据 由所述存储电容器保存的信号电势向所述发光元件发送驱动电流，所述发光元件根据驱动电流而开始发光，并将所述驱动晶体管的栅极电 势与所述驱动晶体管的源极电势互锁，由此将栅极和源极之间的电压维持在 恒定电平，和预先设置所述信号线的参考电势和所述馈电器的第二电势，以4吏阻止所 述驱动晶体管的源极电势紧接在所述发光元件的发光开始之前超过所述发光 元件的阈值电压。
全文摘要
在此公开的是包括像素阵列单元和被配置为驱动像素阵列单元的驱动单元的显示装置。像素阵列单元包括以行形式的扫描线、以列形式的信号线、以矩阵形式的像素，像素排列在扫描线与信号线交叉的部分，并且馈电器与像素的相应行对应地排列。驱动单元包括控制扫描器、电源扫描器和信号选择器。
文档编号G09G3/30GK101211534SQ20071019438
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月26日 优先权日2006年12月26日
发明者丰村直史, 内野胜秀, 山本哲郎 申请人:索尼株式会社
技术领域：
本发明涉及在像素中使用发光元件的有源矩阵型(matrix type)显示装 置，和显示装置的驱动方法。
背景技术：
最近已经在积极地进行使用有机EL装置作为发光元件的平板发射 (emissive)显示装置的开发。有机EL装置利用当将电场施加到有机薄膜上 时有机薄膜发光的现象。使用IOV或更低的施加电压来驱动有机EL装置，从 而消耗低功率。另外，有机EL装置是通过自身发光的自发光元件。因此消除 了照明构件的需求，从而易于实现重量的减少和厚度的减少。此外，有机EL 装置具有很高的几HS的响应速度，使得在显示运动图像时不会出现残留图 像(af terimage )。特别地，关于在像素中使用有机EL装置的平板发射显示装置，正在积极 地开发具有薄膜晶体管作为以集成方式在每个像素中的驱动元件的有源矩阵 型显示装置。例如，在下面的专利文档中描述了有源矩阵型平板发射显示装 置。专利文档1:日本专利公开No. 2003-255856 专利文档2:日本专利公开No. 2003-271095 专利文档3:日本专利公开No. 2004-133240 专利文档4: 曰本专利/^开No. 2004-029791 专利文档5:曰本专利公开No. 2004-093682 发明内容然而，在现有有源矩阵型平板发射显示装置中，由于处理的变化而引起 了晶体管驱动发光元件在阈值电压和迁移率(mobility)上发生的变化。另 外，有机EL装置的特性随着时间的流逝而变化。驱动晶体管的这种特性变化 和有机EL装置的这种特性变化影响发光亮度。为了在显示装置的整个屏幕上 在统一级别上控制发光亮度，需要校正在每个像素电路中的上述晶体管和有 机EL装置的特性变化。传统上，已经提出了在每个像素中具有这样的校正功 能的显示装置。但是，具有现有校正功能的像素电路需要用于提供用于校正 的电势的配线、开关晶体管和开关脉沖。因此像素电路具有复杂的配置。像 素电路的许多组成元件已经成为实现显示器的更高分辨率的障碍。考虑到传统技术的上述问题，期望提供显示装置及其驱动方法，以便可 以通过简化像素电路来实现显示器的高分辨率。特别期望提供可以抑制像素 间发光亮度的变化(由于像素电路的简化而发生)的显示装置及其驱动方法。 因此采取下面的措施。根据本发明的实施例的显示装置基本上包括像素阵列 单元和用于驱动像素阵列单元的驱动单元。像素阵列单元包括以行形式的扫 描线、以列形式的信号线、以矩阵形式的像素，像素排列在扫描线与信号线 交叉的部分，而馈电器(feeder )与像素的相应行对应地排列。驱动单元包 括控制扫描器，用于顺序地向扫描线提供控制信号，并以行为单位执行像 素的线-顺序扫描；电源扫描器，用于根据线-顺序扫描来向馈电器提供在第 一电势和第二电势之间切换的电源电压；和信号选择器，用于根据线-顺序扫 描来以列形式向信号线提供视频信号的信号电势和参考电势。—每一个像素包 括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和存储电容器。采样晶体管的栅极与 扫描线连接，采样晶体管的源极和漏极之一与信号线连接，而另一个与驱动 晶体管的栅极连接。驱动晶体管的源极和漏极之一与发光元件连接，而另一 个与馈电器连接。存储电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间。电源扫 描器以预定定时将馈电器从第 一 电势切换到第二电势。在信号线位于参考电 势的时间段期间，控制扫描器向扫描线提供控制信号，来使采样晶体管导通,
并将来自信号线的参考电势施加到驱动晶体管的栅极，并将第二电势从馈电 器设置到驱动晶体管的源极。接着，在信号线位于参考电势的时间段期间， 电源扫描器操作来将馈电器从第二电势切换到第一电势，并将与驱动晶体管 的阈值电压对应的电压写入存储电容器。接着，在信号线位于信号电势的时 间段期间，控制扫描器向扫描线提供控制信号，来使采样晶体管导通，由此 采样信号电势并将其写入存储电容器，并且以存储电容器保存信号电势的定 时，控制扫描器取消对扫描线的控制信号的施加，来将采样晶体管设置在非 导通状态，由此驱动晶体管的栅极从信号线电子地断开。向驱动晶体管提供 来自位于第一电势的馈电器的电流，并根据由存储电容器保存的信号电势来 向发光元件发送驱动电流。发光元件根据驱动电流而开始发光，并且驱动晶 体管的栅极电势与驱动晶体管的源极电势互锁，由此将栅极和源极之间的电 压维持在恒定电平。作为特征点，预先设置信号线的参考电势和馈电器的第元件的阈值电压。顺便提及，当存储电容器保存信号电势时，釆样晶体管向信号电势添加用于驱动晶体管的迁移率的校正值(correction )。根据本发明的一个实施例，在像素中使用诸如有机EL装置之类的发光元 件的有源矩阵型显示装置中，每个像素具有校正驱动晶体管的阈值电压的功 能和校正有机EL装置的长期变化的功能(自举操作)，并且每个像素最好具 有校正驱动晶体管的迁移率的另一功能。因此可以获得高画质。因为具有这 样的多种校正功能的常规像素电路具有大量的组成元件，所以现有像素电路 的布局面积变大，并且因此常规像素电路不适于显示器的高分辨率的实现。 另 一 方面，本发明可以通过切换电源电压和信号线的电势将组成元件的数目 减小到两个晶体管和一个电容器，并由此减小像素的布局面积。由此可以提 供高画质和高分辨率的平板显示器。当要实现多种校正功能而同时减小元件数目时，馈电器和信号线的电势 的设置和控制顺序的设置变得精密而复杂。因此，在一些情况中，可能在像 素之间出现发光亮度的不一致，这削弱了画质。因此，本发明特别通过合适 地设置信号线的参考电势和馈电器的第二电势来防止像素间出现发光亮度的 不一致。具体地，预先设置信号线的参考电势和馈电器的第二电势，使得驱 动晶体管的源极电势在发光元件的发光开始之前不超过发光元件的阈值电 压。如果将驱动晶体管的源极电压设置为超过发光元件的阈值电压，则驱动 晶体管的栅极-源极电压在信号写入阶段扩大，并且由驱动晶体管提供的电流 量对应地增大，使得增大了发光亮度。
图1是示出根据本发明的实施例的显示装置的总体配置的框图；图2是示出在图1中所示的显示装置中形成的像素的配置的电路图;图3是有助于解释图2中所示的像素的操作的定时图；图4A和图4B是有助于解释本发明的波形图；和图5A和图5B是有助于解释本发明的波形图。
具体实施方式
参照附图，在下文中将详细描述本发明的优选实施例。图l是示出根据 本发明的实施例的显示装置的总体配置的框图。如图1中所示，显示装置100 包括像素阵列单元102和用于驱动像素阵列单元102的驱动单元(103、 104 和105 )。像素阵列单元102包括以行形式的扫描线WSL1到WSLm、以列形式 的信号线DTL1到DTLn、以矩阵形式的像素(PXLC ) 101，将像素排列在扫描 线WSL1到WSLm与信号线DTL1到DTLn交叉的部分，以及与像素101的相应 行对应排列的馈电器DSL1到DSLm。驱动单元(103、 104和105)包括控 制扫描器(写扫描器WSCN) 104，用于顺序地将控制信号提供到扫描线WSL1 到WSLm,来以行为单位执行像素101的线-顺序扫描；电源扫描器(DSCN) 105，用于根据线-顺序扫描向馈电器DSL1到DSLm提供在第一电势(高电势) 和第二电势(低电势)之间切换的电源电压；和信号选择器(水平选择器HSEL ) 103，用于根据线-顺序扫描以列形式向信号线DTL1到DTLn提供视频信号的 信号电势和参考电势。顺便提及，在本示例中，提供了一对写扫描器l(M， 并将其放置于像素阵列单元102的左边缘和右边缘。写扫描器104同时驱动 在像素阵列单元102中从左边到右边排列的扫描线WSL,以便抑制定时 (timing)的漂移(shift),该漂移伴随控制信号的传播的延迟。类似地， 在像素阵列单元102的左侧和右侧均提供电源扫描器105。电源扫描器105 同时驱动来自左边和右边的馈电器DSL,来保证充足的馈送量。图2是示出图1中所示的显示装置100中所包括的像素101的具体配置 和连接关系的电路图。顺便提及，为了便于理解，图2仅示出了位于像素阵
列单元102中的第一行和第一列的像素电路101。像素电路IOI包括发光元 件EL、采样晶体管Trs、驱动晶体管Trd和存储电容器Cs。例如，发光元件 EL由有机EL装置形成，并且是具有阳极和阴极的双端型。发光元件EL具有 预定电压阈值。电流流经发光元件EL，并且当阳极电势关于阴极电势超过电 压阈值时，发光元件EL开始发光。采样晶体管Trs具有与扫描线WSL1连接的栅极。采样晶体管Trs的源极 和漏极之一与信号线DTL1连接，而另一个与驱动晶体管Trd的栅极g连接。 驱动晶体管Trd的源极s和漏极d之一与发光元件EL的阳极连接，而另一个 与馈电器DSL1连接。在该示例中，驱动晶体管Trd是N沟道型，并且驱动晶 体管Trd的漏极d侧与馈电器DSL1连接，而驱动晶体管Trd的源极s侧与发 光元件EL的阳极侧连接。顺便提及，将发光元件EL的阴极设置在预定电势。 存储电容器Cs连接在驱动晶体管Trd的源极s和栅极g之间。将存储电容器 Cs配置为保存施加到驱动晶体管Trd的栅极g上的4册极电压Vgs。驱动晶体 管Trd基本上在饱和区域操作。当栅极电压Vgs超过驱动晶体管Trd的阈值 电压Vth时，驱动晶体管Trd向发光元件EL提供与栅极电压Vgs对应的驱动 电it (漏才及电;充)Ids。电源扫描器105在预定定时将馈电器DSL从第一电势(高电势)切换到 第二电势(低电势)。在信号线DTL1位于参考电势的时间段期间，控制扫描 器(写扫描器)104向扫描线WSL1提供控制信号，来使采样晶体管Trs导通， 并由此将参考电势从信号线DTL1施加到驱动晶体管Trd的栅极g，并且从馈 电器DSLl到驱动晶体管Trd的源极s设置第二电势(低电势)。接着，在信 号线DTL1位于参考电势的时间段期间，电源扫描器105操作来将馈电器DSL1 从第二电势(低电势)切换到第一电势(高电势)，并由此向存储电容器Cs 写入与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth对应的电压。写入存储电容器Cs的该 电压用来取消驱动晶体管Trd的阈值电压。每一个像素101中的驱动晶体管 Trd可以由此取消阈值电压中的变化。接着，在信号线DTL1位于信号电势的 时间段期间，控制扫描器104向扫描线WSL1提供控制信号来使采样晶体管 Trs导通，由此采样信号电势并将其写入存储电容器Cs。此外，在存储电容 器Cs保存信号电势的定时，控制扫描器104取消对扫描线WSL1的控制信号 的施加，来将采样晶体管Trs设置在非导通状态，由此将驱动晶体管Trd的 栅极g从信号线DTL1电子地断开。
向驱动晶体管Trd提供来自位于第 一电势(高电势)的馈电器DSL1的电 流，并根据由存储电容器Cs保存的信号电势来向发光元件EL发送驱动电流。 发光元件EL根据驱动电流而开始发光，并且驱动晶体管Trd的栅极电势与驱 动晶体管Trd的源极电势互锁，使得将栅极g和源极s之间的电压Vgs维持 在恒定电平。这是所谓的自举(bootstrap)操作。与发光元件EL的电流/ 电压特性中的长期变化无关，驱动晶体管Trd可以总是作为恒流源操作，来 向发光元件EL提供与电压Vgs对应的驱动电流。换句话说，即使当阳极电势 (驱动晶体管Trd的源极电势)由于发光元件EL的电流/电压特性中的长期 变化而变化时，驱动晶体管Trd也可以向发光元件EL提供与电压Vgs对应的 恒定电流，而不受阳极电势的变化的影响。顺便提及，当存储电容器Cs保存 信号电势时，采样晶体管Trs向信号电势添加用于驱动晶体管Trd的迁移率 p的才交正^直。作为本发明的特征点，预先设置信号线DTL的参考电势和馈电器DSL的 第二电势(低电势)，使得驱动晶体管Trd的源极电势紧接在发光元件EL的 发光开始之前不超过发光元件EL的阈值电压。如上所述，当要实现各种校正 功能而同时减小元件数目时，馈电器和信号线的电势的设置和控制顺序变得 精密且复杂。因此，在一些情况中，可能在像素之间出现发光亮度的不一致， 这削弱了画质。因此，本发明特别通过合适地设置信号线的参考电势和馈电 器的第二电势，来防止像素之间出现发光亮度的不一致。具体地，预先设置 信号线的参考电势和馈电器的第二电势，使得驱动晶体管的源极电势紧接在 发光元件的发光开始之前不超过发光元件的阈值电压。如果将驱动晶体管的 源极电势设置为超过发光元件的阈值电压，则驱动晶体管的栅极-源极电压在 信号写入阶段被扩大，并且对应地增大由驱动晶体管提供的电流量，使得发 光强度变得过度。图3是有助于解释图2中所示的像素电路101的操作的定时图。使用公 共时间轴，图3示出了扫描线WSL1的电势的变化、^f电器DSL1的电势的变 化和信号线DTL1的电势的变化。扫描线WSL1的电势的变化代表施加到采样 晶体管Trs的栅极的控制信号WS。如图3中所示，控制信号WS由三个脉冲 序列(train of three pulses)形成。采样晶体管Trs在每次将脉冲输入到 N沟道采样晶体管Trs的栅极时导通。馈电器DSL1在高电势侧的第一电势Vcc 和低电势侧的第二电势Vini之间切换。在每一个水平时间段(1H),信号线DTL1的电势在信号电势Vsig和参考电势Vofs之间切换。在图3中，由Vin 表示信号电势Vsig和参考电势Vofs之间的电势差。图3的定时图还示出了与以上提到的扫描线WSL1、馈电器DSL1和信号 线DTL1的电势的变化并行的驱动晶体管Trd的栅极电势和源极电势的变化。 顺便提及，代表栅极电势和源极电势之间差值的栅极电压Vgs是精确施加到 存储电容器Cs两端的电压。首先，在定时TO，馈电器DSL1的电势从高电势Vcc切换到低电势Vini。 由此将驱动晶体管Trd的源极电势降低到低电势Vini。将该低电势Vini设 置得低于发光元件EL的阴极电势。因此，在该时间点，发光元件EL的阳极 侧(即驱动晶体管Trd的源极侧)的电势低于发光元件EL的阴极侧的电势， 使得将反向偏压施加到发光元件EL。接着，在定时Tl,将扫描线WSLl设置为高电平来导通采样晶体管Trs。 此时，信号线DTL1位于参考电势Vofs。当信号线DTL1位于参考电势Vofs 时，通过由此导通采样晶体管Trs,将参考电势Vofs写入驱动晶体管Trd的 栅极g。在这种情况中，将Vgs=Vofs-Vini设置为充分高于驱动晶体管Trd 的阈值电压Vth。因此在该时间点将驱动晶体管Trd设置为导通状态。当信号线DTL1继续位于参考电势Vofs时，在定时T2，馈电器DSL1从 低电势Vini切换到高电势Vcc。此时，采样晶体管Trs仍然处于导通状态， 并且由此将驱动晶体管Trd的栅极g固定在参考电势Vofs。当在定时T2，馈 电器DSL1从低电势Vini切换到高电势Vcc时，驱动电流在驱动晶体管Trd 的源极s和栅极g之间流动，且将驱动晶体管Trd的栅极g控制为位于参考 电势Vofs。然而，该驱动电流不在反向偏置状态流入发光元件EL,并且全部 用于充电电容器Cs和其他电容。因此提高了驱动晶体管Trd的源极s的电势。此后，在定时T3，将控制信号WS设置为低电平来截止采样晶体管Trs, 并且信号线DTL1从参考电势Vofs切换到信号电势Vsig。因此当大约H/2的 参考电势Vof s的时间段结束时并且在信号线DTL1提高到信号电势Vs ig之 前，截止采样晶体管Trs来阻止信号电势Vsig写入到存储电容器Cs。上述 从定时T2到定时T3的时间段是第一阈值电压校正时间段。当从定时T3再次经过H/2的时间时，在定时T4再次将控制信号WS设置 为高电平来导通采样晶体管Trs。在从定时T3到定时T4的时间段期间，马区 动晶体管Trd的栅极g从信号线DTL1断开，并且因此驱动晶体管Trd执行自
举操作，使得将栅极g和源极S的电势的每一个均向上移动。在定时T4，在当信号线DTLl位于参考电势Vofs时的时间段期间，采样晶体管Trs导通， 并且由此开始第二阈值电压校正时间段。当将驱动晶体管Trd的栅极g控制 在参考电势Vofs时，提高源极电势。当电压Vgs最终变为阈值电压Vth时， 驱动晶体管Trd截止。将截止时的电压Vgs的值写到存储电容器Cs的两端。 也就是说，作为阈值电压校正操作的结果，将与驱动晶体管Trd的阈值电压 Vth对应的电压写入到存储电容器Cs。在图3中所示的示例中，通过执行两 次阈值电压校正操作来完成阈值电压Vth的写入。当执行两次阈值电压校正 操作不够时，可以进一步重复阈值电压校正操作。相反，当第一次阈值电压 校正操作足以将阈值电压Vth写入到存储电容器中时，不需要另外执行阈值 电压校正操作。
在定时T5，信号线DTLl再次从参考电势Vofs切换到信号电势Vsig,同 时将控制信号WS设置为低电平来截止采样晶体管Trs。从定时T4到定时T5 的时间段是上述第二阈值电压校正时间段。
接着，在从定时T6到定时T7的时间段期间，控制信号WS再次位于高电 平，使得采样晶体管Trs导通。在该时间点，信号线DTL1已经从参考电势 Vofs切换到信号电势Vsig。因此经由处于导通状态中的采样晶体管Trs将信 号电势Vsig写入驱动晶体管Trd的栅极g。因此，定时T6和T7定义了信号 电势写入时间。在该时间段T6-T7中，以这样一种方式将信号电势Vsig和参 考电势Vof s之间的差值Vin写入存储电容器Cs以将其增加到阈值电压Vth, 并且从由存储电容器Cs保存的电压中减去用于迁移率校正的电压AV。
如上所述，在采样时间段T6-T7，扫描线WSL1进行向高电平的转换，来 将采样晶体管Trs设置于导通状态。因此驱动晶体管Trd的栅极电势变为信 号电势Vsig。因为发光元件EL仍然处于反向偏置状态，所以在驱动晶体管 Trd的漏极d和源极s之间流动的电流流向存储电容器Cs,来开始充电存储 电容器Cs。因此，在时间段T6-T7中，驱动晶体管Trd的源极电势也开始上 升，并且驱动晶体管Trd的栅极电压Vgs最终变为Vin+Vth-AV。因此，同 时执行电势差值Vin的釆样和校正值△ V的量的调整。电势差值Vin越大， 流经驱动晶体管的电流就越大，并且电压AV的绝对值就越高。因此根据信 号电势的电平来执行迁移率校正。另外，当将电势差值Vin设置为常数时， 驱动晶体管Trd的迁移率n越高，电压AV的绝对值就越大。换句话说，迁移率H越高，负反馈AV的量就越大。因此可以消除每一个像素的迁移率M 的变化。在定时T7，扫描线WSL1返回到低电平，来将采样晶体管Trs设置为截 止状态。由此驱动晶体管Trd的栅极g从信号线DTLl断开。同时，驱动电流 开始流经发光元件EL。由此发光元件EL的阳极电势(即驱动晶体管Trd的 源极电势)上升。发光元件EL的阳极电势的上升正是驱动晶体管Trd的源极 电势的上升。当驱动晶体管Trd的源极电势上升时，存储电容器Cs的自举操 作使驱动晶体管Trd的栅极电势也以这样一种方式上升，使得与驱动晶体管 Trd的源极电势互锁。栅极电势的上升量等于源极电势的上升量。因此，在 发光时间段期间，驱动晶体管Trd的栅极电压Vgs维持在恒定电平Vin+Vth-△ V。关于该栅极电压Vgs, Vin是与视频信号的信号电势对应的部分，Vth 是用于取消驱动晶体管Trd的阈值电压的部分，并且AV是用于同一驱动晶 体管Trd的迁移率的校正项。图4A和图4B是有助于解释本发明的原理的图。为了清楚本发明的背景， 该图示出了在做出信号线电势和馈电器电势的最优设置之前的状态。该图是 示出在运行中的像素电路中所包括的驱动晶体管的栅极g和源极s的电势变 化的波形图。图4A示出了其中驱动晶体管的阈值电压基本上位于5V的平均 值的像素的操作。图4B图解驱动晶体管的阔值电压Vth位于最低电平4V的 情况。每一个图都示出了在从Vth取消操作经过信号写入操作到发光操作的 时间段期间栅极电势和源极电势的变化。在该示例中，发光元件EL的阈值电 压是5V,信号线的参考电势Vofs是6V，并且将馈电器的第二电势(低电势) 设置为0V。在应用本发明之前将参考电势Vofs和电势Vini的每一个都设置得更高。首先将做出像素(A )的操作的描述。在阈值电压Vth的取消之前的准备 时间段中，将驱动晶体管Trd的栅极g设置为Vofs-6V，并且将驱动晶体管 Trd的源极s设置为0V的电势Vini。在该时间点的栅极电压Vgs是6V,并 且将其设置为高于驱动晶体管Trd的阔值电压Vth=5V。顺便提及，将0V的 源极电势设置得充分低于发光元件EL的5V阈值电压。在该时间点的发光元 件EL处于反向偏置状态，并且没有电流流经发光元件EL。然后，在取消阈值电压Vth的操作开始之后，将栅极g控制在Vofs=6V, 同时源极电势上升。当电压Vgs变为正好5V时，驱动晶体管截止。也就是说，
执行取消阈值电压Vth的操作，以便将5V写入存储电容器Cs的两端。然后开始信号写入操作。顺便提及，当在图3中的定时图中的信号写入 操作之前多次执行取消阈值电压Vth的操作时，在本示例中为了筒化描述仅 执行一次取消阈值电压Vth的操作。在信号写入操作中，将信号电势从信号 线写入到栅极g，使得驱动晶体管的栅极电势上升。此时，将流经驱动晶体 管的电流负反馈至存储电容器侧，使得源极s的电势也上升。该增量AV是 用于驱动晶体管的迁移率ju的校正值的量。图4A的示例中的增量AV略小于 4V。在阈值电压Vth的取消之前源极电压是OV,而在阔值电压Vth的取消之 后是1V。该信号写入进一步将源极电势从1V上升了略小于4V。即使这样， 在完成信号写入操作的时间点上，源极电势略低于发光元件EL的5V的阈值 电压。在信号写入之后开始发光操作。将写入到处于完成信号写入阶段的存储 电容器Cs的栅极电压Vgs固定为其目前的状态，并且由此驱动晶体管Trd作 为恒流源操作，来将与栅极电压Vgs对应的驱动电流提供到发光元件EL。由 此发光元件EL的阳极电势上升，并且当发光元件EL的阳极电势超过阈值5V 时电流开始流动。当电流流动时，阳极电势进一步上升。然而，通过上述自 举操作将栅极电压Vgs维持在恒定电平。接着，下面将做出其中驱动晶体管的阈值电压Vth位于最低电平4V的像 素(B)的操作的描述。在准备阶段，将驱动晶体管的栅极g设置为位于 Vofs=6V,并且将驱动晶体管的源极s设置为位于OV的电势Vini。在取消阈 值电压Vth的操作开始之后，源极s的电势上升，直到电压Vgs变为阈值电 压Vtl^4V为止。也就是说，在取消阈值电压Vth的操作结束的阶段，源极电 压从0V上升到2V。在接着开始信号写入操作之后，栅极g的电势根据从信 号线提供的信号电势而上升，并且源极s的电势也上升了略小于4V作为负反 馈的量。然而，当源极电势从2V上升了小于AV-4V时，在源极电势上升了 3V的阶段源极电势达到发光元件EL的阈值电压5V，并且由此源极电压超过 峰值(peak out )。也就是说，当发光元件EL的阳极电势达到发光元件EL的 阈值电压5V时，发光元件EL导通，使得阳极电势的上升(即源极电势的上 升)超过峰值。因此，在信号写入操作中，栅极g根据信号电势而上升，同 时源极电势超过峰值，使得与像素(A)的情况相比，电压Vgs扩大。这是导 致亮度变化的因素。也就是说，即使当将处于同一电平的信号电势写入像素
A和像素B,与像素A相比，像素B的电压Vgs也会扩大，使得像素B发出比 像素A更亮的光线。这在沿着扫描线的像素中发生，并且作为屏幕上的条紋 不一致出现，因此削弱了画质。图5A和图5B是示出根据本发明在采取措施之后的电势设置和像素操作 的波形图。为了便于理解，采用了与图4A和图4B的符号对应的符号。在本 发明中，参考电势Vof s和电势Vin i足够低来阻止在信号写入操作期间发光 元件EL导通。在图5A和图5B的示例中，将信号线的参考电势Vofs从图4A 和图4B的状态降低到3V,并且将馈电器的电势Vini从图4A和图4B的状态 降低到-3V。通过将每一个电势从图4A和图4B的状态降低3V来做出图5A和 图5B的最优设置。由此不仅在驱动晶体管的阈值电压Vth是平均值5V的像 素(A)中，而且在驱动晶体管的阈值电压Vth是最低电平4V的像素(B)中， 阻止发光元件EL过早被导通。例如，在像素(B)中，在阈值电压校正操作开始之前的准备阶段，将驱 动晶体管的栅极电势设置为参考电势Vofs=3V，并且将驱动晶体管的源极电 势设置为电势Vini=-3V。接着，在阈值电压校正操作开始之后，源极s的电 势上升，同时维持栅极g的电势。当电压Vgs变为正好4V时，源极电势停止 上升。源极电势的电平是-iv。接着，在信号写入操作开始之后，栅极g的电 势根据信号电势而上升，并且源极电势也上升负反馈量AV,该值略小于4V。 在信号写入操作结束的阶段，源极s的源极电势从-lV上升到大约3V。电平 3V低于发光元件EL的阈值电压5V。因此，发光元件EL不过早被导通，并且 源极电势可以上升而不会超过峰值。因此，在写入操作结束的定时T7，在驱 动晶体管的源极s和栅极g之间出现的栅极电压Vgs —点都没有扩大。栅极 电压Vgs等于阈值电压正常的像素(A)的情况中的^f极电压Vgs。因此不发 生亮度变化。因此，在本发明中，将信号线DTL的参考电势Vofs和馈电器 DSL的第二电势Vini设置得更低，使得驱动晶体管Trd的源极电势紧接在发 光元件EL的发光开始之前(即定时T7 )不超过发光元件EL的阈值电压(即 在定时T7不会超过峰值)。然而，将信号线DTL的参考电势Vofs和馈电器 DSL的第二电势Vini设置得太低会向信号源和电源侧增加负载，并且还会增 大功耗。因此不期望使参考电势Vofs和第二电势Vini低于必需值。因此， 将参考电势Vofs和第二电势Vini降低到在信号写入时间段期间所有像素中 的发光元件不被导通的程度就足够了。将参考电势Vofs降低到过度的程度将
加宽信号电势Vs i g和参考电势Vof S之间的差值，并且由此增大信号选择器侧的负载。另外，使第二电势Vini低于必需值将加宽电势Vcc和电势Vini 之间的差值，并且由此增大电源扫描器105侧的负载。通过由此控制平板平 面中驱动晶体管的最小闹值、作为信号写入的结果的源极电势增量和发光元 件EL的阈值电压，并且根据这些条件合适地调整参考电势Vofs和第二电势 Vini，可以避免在信号写入时间段期间发光元件导通，并抑制亮度的变化。本领域技术人员应该理解，在所附权利要求或其等价物的范围内，取决 于设计要求和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合和变更。
权利要求
1.一种显示装置，包括像素阵列单元；和驱动单元，被配置为驱动所述像素阵列单元；其中所述像素阵列单元包括以行形式的扫描线，以列形式的信号线，以矩阵形式的像素，所述像素排列在扫描线与信号线交叉的部分，和馈电器，与像素的相应行对应地排列，所述驱动单元包括控制扫描器，被配置为顺序地将控制信号提供到每一条扫描线并以行为单位执行像素的线-顺序扫描，电源扫描器，被配置为根据所述线-顺序扫描向每一个馈电器提供在第一电势和第二电势之间切换的电源电压，和信号选择器，被配置为根据所述线-顺序扫描以列形式向信号线提供视频信号的信号电势和参考电势，所述像素每一个都包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和存储电容器，所述采样晶体管的栅极与所述扫描线连接，所述采样晶体管的源极和漏极之一与所述信号线连接，并且另一个与所述驱动晶体管的栅极连接，所述驱动晶体管的源极和漏极之一与所述发光元件连接，并且另一个与所述馈电器连接，所述存储电容器连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，所述电源扫描器以预定定时将所述馈电器从第一电势切换到第二电势，在将所述信号线设置在参考电势的时间段期间，所述控制扫描器向所述扫描线提供控制信号，来使所述采样晶体管导通并将参考电势从所述信号线施加到所述晶体管的栅极，并且将第二电势从所述馈电器设置到所述驱动晶体管的源极，接着，在所述信号线位于参考电势的时间段期间，所述电源扫描器操作，来将馈电器从第二电势切换到第一电势，并将与所述驱动晶体管的阈值电压对应的电压写入到所述存储电容器，接着，在所述信号线位于信号电势的时间段期间，所述控制扫描器向所述扫描线提供控制信号，来使采样晶体管导通，由此采样所述信号电势并将其写入到所述存储电容器，并且在所述存储电容器保存信号电势的定时，所述控制扫描器取消向所述扫描线的控制信号的施加，来将所述采样晶体管设置在非导通状态，由此所述驱动晶体管的栅极从所述信号线电子地断开，向所述驱动晶体管提供来自位于第一电势的所述馈电器的电流，并根据由所述存储电容器保存的信号电势，向所述发光元件发送驱动电流，所述发光元件根据驱动电流而开始发光，并且所述驱动晶体管的栅极电势与所述驱动晶体管的源极电势互锁，由此将栅极和源极之间的电压维持在恒定电平，和预先设置所述信号线的参考电势和所述馈电器的第二电势，以便阻止所述驱动晶体管的源极电势紧接在所述发光元件的发光开始之前超过所述发光元件的阈值电压。
2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中当所述存储电容器保存信号电势时，所述采样晶体管将用于所述驱 动晶体管的迁移率的校正添加到信号电势。
3. —种显示装置的驱动方法，所述显示装置包括像素阵列单元、和被配 置为驱动所述像素阵列单元的驱动单元，所述像素阵列单元包括以行形式的 扫描线、以列形式的信号线、以矩阵形式的像素，所述像素排列在扫描线与 信号线交叉的部分，并且与像素的相应行对应地排列馈电器，所述驱动单元 包括控制扫描器，被配置为顺序地向每一个条扫描线提供控制信号，并以 行为单位执行像素的线-顺序扫描；电源扫描器，被配置为根据所述线-顺序 扫描向每一个馈电器提供在第 一 电势和第二电势之间切换的电源电压；和信 号选择器，被配置为根据所述线-顺序扫描以列形式向信号线提供视频信号的 信号电势和参考电势，所述像素每一个都包括发光元件、采样晶体管、驱动 晶体管和存储电容器，所述采样晶体管的栅极与所述扫描线连接，所述采样 晶体管的源极和漏极之一与所述信号线连接，并且另一个与所述驱动晶体管 的栅极连接，所述驱动晶体管的源极和漏极之一与所述发光元件连接，并且 另 一个与所述馈电器连接，并且所述存储电容器连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，所述驱动方法包括步骤所述电源扫描器以预定定时将所述馈电器从第一电势切换到第二电势；在所述信号线位于参考电势的时间段期间，所述控制扫描器向所述扫描 线提供控制信号，来使所述釆样晶体管导通并将参考电势从所述信号线施加 到所述驱动晶体管的栅极，并将第二电势从所述馈电器施加到所述驱动晶体管的源极；接着，在所述信号线位于参考电势的时间段期间，所述电源扫描器操作 来将所述馈电器从第二电势切换到第 一 电势，并向所述存储电容器写入与所 述驱动晶体管的阈值电压对应的电压；接着，在所述信号电压位于信号电势的时间段期间，所述控制扫描器向 所述扫描线提供控制信号，来使所述采样晶体管导通，由此采样所述信号电 势并将其写入到所述存储电容器，并且以所述存储电容器保存信号电势的定 时，所述控制扫描器取消向所述扫描线的控制信号的施加，来将所述采样晶 体管设置在非导通状态，由此所述驱动晶体管的栅极从所述信号线电子地断开，向所述驱动晶体管提供来自位于第 一 电势的所述馈电器的电流，并根据 由所述存储电容器保存的信号电势向所述发光元件发送驱动电流，所述发光元件根据驱动电流而开始发光，并将所述驱动晶体管的栅极电 势与所述驱动晶体管的源极电势互锁，由此将栅极和源极之间的电压维持在 恒定电平，和预先设置所述信号线的参考电势和所述馈电器的第二电势，以4吏阻止所 述驱动晶体管的源极电势紧接在所述发光元件的发光开始之前超过所述发光 元件的阈值电压。
全文摘要
在此公开的是包括像素阵列单元和被配置为驱动像素阵列单元的驱动单元的显示装置。像素阵列单元包括以行形式的扫描线、以列形式的信号线、以矩阵形式的像素，像素排列在扫描线与信号线交叉的部分，并且馈电器与像素的相应行对应地排列。驱动单元包括控制扫描器、电源扫描器和信号选择器。
文档编号G09G3/30GK101211534SQ20071019438
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月26日 优先权日2006年12月26日
发明者丰村直史, 内野胜秀, 山本哲郎 申请人:索尼株式会社
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