像素电路、图像显示装置及其驱动方法以及电子装置的制作方法
专利名称：像素电路、图像显示装置及其驱动方法以及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过电流驱动为每个像素提供的电光器件来控制亮度的 像素电路、 一种其中多个像素电路以矩阵形式排列的图像显示装置以及一种 用于该图像显示装置的驱动方法。尤其，本发明涉及一种所谓的有源矩阵型 图像显示装置及用于该图像显示装置的驱动方法，该有源矩阵型图像显示装置利用提供给每个像素电路的绝缘栅极场效应晶体管(IGFET)来对流到电光 器件例如有机电致发光(EL)器件的电流量施加控制。本发明还涉及一种配 备有这种显示装置的电子装置。
背景技术：
关于诸如液晶显示器的图像显示设备，多个液晶像素以矩阵形式排列， 根据要显示的图像的信息，对于每个像素控制关于入射光的透射强度或反射 强度，从而显示图像。这一点也可应用于有机EL显示器或其中像素为诸如有 机EL装置的电光装置的其它显示器中，但是不同于液晶像素，有机EL装置 本身发光。因此这一点使得有机EL显示器相比于液晶显示器呈现了下列优 势，较好的可视性、不需要背光、较快的响应速度等等。此外，有机EL显示 器是所谓的电流控制型，即发光装置的亮度级(灰度级)由流经其的电流值 控制，这样的所谓的控制电流型显示器与控制电压型的液晶显示器有显著的 差异。与液晶显示器一样，根据驱动方式有机EL显示器也可分为直接矩阵和有 源矩阵两种类型。直接矩阵型有机EL显示器结构筒单，但是存在很难实现具 有高清晰度的大尺寸显示器的问题。由此有源矩阵型有机EL显示器当前开发 盛行。有源矩阵型利用有源元件，即通常为像素电路内部的薄膜晶体管(TFT) 来控制每个像素电路中发光装置内的电流流动，且描述在专利文献1-5，即 JP-A—2003-255856 , JP-A-2003-271095 , JP-A-2004—133240 , JP—A-2004-029791以及JP-A-2004-093682中。 发明内容以前的像素电路布置在扫描线和信号线的交叉处。多条扫描线布置成行 用于提供控制信号，多条信号线布置成列用于提供视频信号。像素电路包括 至少输入晶体管、保持电容、驱动晶体管以及发光装置。该输入晶体管响应 来自于扫描线的控制信号而导通，并采样来自于信号线的视频信号。该保持 电容保持与该采样的视频信号对应的输入电压。该驱动晶体管根据保持电容 处保持的输入电压在任意预定的发光周期提供输出电流。该输出电流通常具 有对于驱动晶体管的沟道区域的载流子迁移率以及阈值电压的依赖性。通过 驱动晶体管提供的输出电流，该发光装置发出具有对应于视频信号的强度的光。驱动晶体管在其栅极接收保持电容处保持的输入电压，并使得输出电流 在源极和漏极之间流动，从而激活该发光装置。通常，作为发光装置的发光 结果的亮度与电流携带量成正比。驱动晶体管的输出电流的供给量由栅极电 压控制，即由写入保持电容的输入电压来控制。在以前类型的像素电路中， 施加于驱动晶体管的栅极的输入电压根据进入的视频信号改变，从而电流量 得以控制以提供到发光装置。驱动晶体管的运行特性可由下面的方程1表示Ids=(l/2) |i (W/L)Cox(Vgs - Vth) 2 ( 1 )在该晶体管特性方程1中，Ids表示源极和漏极之间流经的漏极电流。在 像素电路中，漏极电流是提供给发光元件的输出电流。在该等式中，Vgs表 示源极作为参考时施加于栅极的栅极电压，且在像素电路中，栅极电压是上 述输入电压。在该等式中，Vth表示晶体管的阈值电压，且ja表示形成晶体 管的沟道的半导体薄膜的迁移率。此外在该等式中，W表示沟道的宽度，L 表示沟道的长度，Cox表示栅极电容。从晶体管特性的方程1中明显看出， 当薄膜晶体管运行在饱和区域中时，如果栅极电压Vgs超过了阈值电压Vth, 薄膜晶体管则设置为接通状态，从而漏极电流Ids流过。原则上，如上述晶 体管特性方程1所示，如果具有恒定的栅极电压Vgs，流到发光装置的漏极 电流Ids —直具有相同的量。在这种意义中，如果屏幕的每一像素都^皮4是供 以一特定等级(level)的视频信号，则每一像素应当发出具有相同亮度的光，且 屏幕应当具有均匀性。然而，实际上，由诸如多晶硅的半导体薄膜形成的薄膜晶体管(TFT)
在它们装置特性上变化。尤其，阈值电压Vth的值不是恒定的，且每个像素 具有自己的阈值电压。如从上面晶体管特性方程1明显地看出，即使具有恒定的栅极电压Vgs,但是驱动晶体管之间的阈值电压Vth的任何改变导致漏极电流Ids的改变。结果，像素的亮度也发生改变，由此损坏了屏幕的均匀性。考虑到这一点，像素电路已经开发为具有消除驱动晶体管的阈值电压上所观测的任何变化的功能，且专利文献3描述了这种像素电路。这里的问题在于，在以前具有消除阈值电压的任何变化的功能，即阈值 电压校正功能的显示装置中，像素亮度随着阈值电压校正的一些操作状态被 减小。也就是，由于像素电路中的阈值电压校正操作，在采样之前假定为断 开状态的输入晶体管有时短暂地被置为正向偏置(forward bias)状态。如果是这 种情况，在像素电路和通过晶体管的信号线之间通常引起电流泄漏，且电流 泄漏是信号线的信号电位减小的原因。因此当如此减小了的信号电位由在前 行的像素采样时，在前行的像素的亮度也降低。当行顺序扫描向前进行时， 这种亮度减小的现象相继发生，因此存在结果减小了整个屏幕的亮度这一问 题。由此希望正确地设计阈值电压校正操作而不导致亮度减小。根据本发明 的实施例，提供一种像素电路，其至少包括驱动晶体管；输入晶体管；第 一开关晶体管；第二开关晶体管；保持电容；和电光装置。在该像素电路中， 该保持电容两端分别连接于该驱动晶体管的栅极节点和源极节点，该电光装 置具有校正特性，且亮度由来自于驱动晶体管的驱动电流的值决定，该驱动 晶体管的源极节点连接于其阳极，输入晶体管在一电流端连接于该驱动晶体 管的栅极节点，并在预定的采样周期期间采样视频信号到该保持电容，第一 开关晶体管在采样周期之前接通，并把该驱动晶体管的栅极节点连接于预定 的参考电压，第二开关晶体管在采样周期之前接通，并使得该驱动晶体管的 源极节点即该电光装置的阳极充电为小于或等于该电光装置的阈值电压，以 及以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对用于施加到该第 一和第二开关晶体管的栅极的控制信号进行定时设置。例如，以在第一开关晶体管接通之后经过一水平周期接通第二开关晶体管的方式对该控制信号进 行定时设置。根据本发明的另一实施例，提供一种图像显示装置，其包括像素阵列 部分；扫描器部分；和信号部分。在该图像显示装置中，该-泉素阵列部分包
括以行设置的第一至第三扫描线、以列设置的信号线、连才妄于该扫描线和该 信号线的矩阵型像素电路、提供该像素电路运行所需的第一和第二电位的多 条电源线。该信号部分将视频信号提供给该信号线。该扫描器部分通过将控 制信号提供给该第一至第三扫描线而基于行顺序地扫描该像素电路。该像素 电路每个包括输入晶体管、驱动晶体管、第一开关晶体管、第二开关晶体管、 保持电容和发光装置。该输入晶体管在预定的采样周期中响应由该第一扫描 线提供的控制信号而接通，并将由该信号线提供的视频信号的信号电位采样 到该保持电容中。该保持电容根据所采样的视频信号的信号电位将输入电压 施加于该驱动晶体管的栅极。该驱动晶体管将对应于该输入电压的输出电流 提供给发光装置。该发光装置在预定的发光周期期间通过由该驱动晶体管提 供的输出电流而发出对应于该视频信号的信号电位的亮度的光。第 一开关晶 体管在采样周期之前响应由该第二扫描线提供的控制信号而接通，并把该驱 动晶体管的栅极设置为第一电位。第二开关晶体管在采样周期之前响应由该 第三扫描线提供的控制信号而接通，并把该驱动晶体管的源极设置为第二电 位。这里，扫描器部分以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方 式对控制信号进行定时设置。优选地，扫描器部分以在第 一开关晶体管被激活之后经过一水平周期接 通第二开关晶体管的方式对该控制信号进行定时设置。在这种情况下，扫描 器部分包括逻辑电路，该逻辑电路用于从共用的移位寄存器的输出创建用于 接通第一开关晶体管的控制信号和用于接通第二开关晶体管的控制信号。在本发明的一个实施例中，该扫描器部分包括扫描器部分包括移位寄存器， 输出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输 出相同相位的一对儿中间信号；以及延迟电路，将该中间信号之一依原样输 出为用于接通该第 一开关晶体管的控制信号，并在延迟处理之后将另 一中间 信号输出为用于接通该第二开关晶体管的控制信号。在本发明的另 一实施例 中，该扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信 号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及 掩模电路，将该中间信号之一依原样输出为用于接通第 一开关晶体管的控制 信号，以及在掩模处理之后将另 一 中间信号输出为用于接通第二开关晶体管 的控制信号。在本发明的又一实施例中，扫描器部分包括移位寄存器，输 出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出 相同相位的一对儿中间信号；以及缓冲器电路，将该中间信号之一通过较少 数目的緩沖器输出为用于接通第一开关晶体管的控制信号，并将另一中间信 号通过较大数目的緩冲器输出为用于接通第二开关晶体管的控制信号。在本发明的一个实施例中，该像素电路每个包括其栅极连接于第四扫描 线的第三开关晶体管，以及该第三开关晶体管在扫描周期之前通过响应由第 四扫描线提供的控制信号而接通来把该驱动晶体管连接于第三电位，以在保 持电容保持等于该驱动晶体管的阚值电压的电压以校正该阚值电压的任何影 响，以及第三开关晶体管在发光周期期间再次响应由第四扫描线提供的控制 信号而接通来把该驱动晶体管连接于该第三电位以使得输出电流流到发光装 置。在该驱动晶体管中，输出电流对沟道区域的载流子迁移率有依赖性，以 及该第三开关晶体管在采样周期期间被接通而把该驱动晶体管连接于该第三 电位，当采样信号电位时从该驱动晶体管提取输出电流，利用到保持电容的 负反馈校正该输入电压，并消除该输出电流对载流子迁移率的依赖性。根据本发明的实施例，首先接通第一开关晶体管，然后接通第二开关晶 体管。也就是，通过首先接通第一开关晶体管，驱动晶体管的栅极被重置到 第一电位。此后，第二开关晶体管接通使得驱动晶体管的源极被重置到第二 电位。在这样重置了电位之后，第三开关晶体管接通使得执行阈值电压校正 操作。在阈值电压校正操作的准备阶段中，因为驱动晶体管的栅极首先固定 在第一电位，因此输入晶体管未处于正向偏置状态。因此，在该输入晶体管 中不存在电流泄漏，且信号电位在信号线上未被减小，从而能避免屏幕亮度 任何可能的降低。如果驱动晶体管的源极设置为第二电位，且然后如果其栅 极设置为第一电位，这可能影响驱动晶体管的栅极电位在源极电位的第一次 重置时处于浮置电平，且因此栅极电位很大程度地波动。栅极电位的这种波 动使得输入晶体管处于正向偏置状态，从而导致了电流泄漏。
图1是示出本发明实施例的图像显示装置的整体结构的方框图； 图2是示出形成图1的图像显示装置的像素的电路图； 图3是用于说明图2的像素电路的操作的示意图；图4是作为参考用途，示出图2和3的图像显示装置典型的驱动模式的 时序图5是用于说明图4的参考示例的示意图；图6是示出本发明的实施例的图像显示装置的另 一驱动^^莫式的时序图； 图7是示出本发明的实施例的图像显示装置的又一驱动模式的时序图； 图8是示出本发明的实施例的图像显示装置的典型的扫描器部分的示意图；图9是示出另一典型的扫描器部分的电路图和时序图；图IO是示出又一典型的扫描器部分的电路图和时序图；图ll是示出又一典型的扫描器部分的电路图和时序图；图12是示出本发明实施例的图像显示装置的迁移率校正操作的电路图；图13也是示出迁移率校正操作的图形；图14是本发明实施例的显示装置的截面图，示出其装置的结构；图15是本发明实施例的显示装置的平面图，示出其模块(module)结构；图16是配备有本发明实施例的显示装置的电视机的透视图；图17是配备有本发明实施例的显示装置的数字照相机的透视图；图18是配备有本发明实施例的显示装置的笔记本式个人计算机的透视图；图19是包括本发明实施例的显示装置的便携终端设备的示意图； 图20是包括本发明的显示装置的摄像机的透视图。
具体实施方式
通过参考附图详细描述本发明的实施例。图l是示出本发明实施例的图 像显示装置的整体结构的方框图。如图所示，图像显示装置基本上配置为包 括像素阵列部分1，扫描器部分和信号部分。像素阵列部分1配置为包括以 行布置的扫描线，即第一扫描线WS、第二扫描线AZ2、第三扫描线AZ1和第 四扫描线DS,以列布置排列的信号线SL、像素电路2、以及多条电源线。像 素电路2类似矩阵排列，其连接于第一至第四扫描线WS、 AZ2、 AZ1和DS以 及信号线SL。电源线用于提供第一电位Vofs、第二电位Vini、以及第三电 位Vcc，这些都是运行像素电路2所必须的。信号部分为水平选择器3，其将 视频信号提供给信号线SL。扫描部分用于包括光扫描器4、驱动扫描器5、 以及第一和第二校正扫描器71和72，其分别将控制信号提供给第一扫描线 WS、第四扫描线DS、第三扫描线AZ1和第二扫描线AZ2,使得像素电3各基于
行顺序地进4于扫描。图2是示出并入到图1的图像显示装置中的像素电路的结构的电路图。如图中所示，像素电路2配置为包括输入晶体管Trl、驱动晶体管Trd、第一 至第三开关晶体管Tr2、 Tr3和Tr4、保持电容Cs和发光装置EL。输入晶体 管Trl的一电流端，即源极或漏极连接于驱动晶体管Trd的栅极G,并在任 意预定的采样周期期间采样保持电容Cs的视频信号。也就是，输入晶体管 Trl在预定的采样周期期间响应来自于第一扫描线WS的控制信号得以激活， 并将信号线SL提供的视频信号的电位采样于保持电容Cs。保持电容Cs根据 已采样的视频信号的电位将输入电压Vgs施加于驱动晶体管Trd的栅极G。 驱动晶体管Trd将对应于输入电压Vgs的输出电流Ids提供给发光装置EL。 发光装置EL在任意预定的发光周期期间利用驱动晶体管Trd提供的输出电流 Ids发出对应于视频信号的电位的等级的光。在采样周期之前，第一开关晶体管Tr2响应第二扫描线AZ2提供的控制 信号得以激活，并将驱动晶体管Trd的栅极G设置为第一电位Vofs。在采样 周期之前，第二开关晶体管Tr3响应第三扫描线AZ1提供的控制信号得以激 活，并使得驱动晶体管Trd的源极S充电于第二电位Vini。在采样周期之前， 第三开关晶体管Tr4响应第四扫描线DS提供的控制信号得以激活，并使得驱 动晶体管Trd连接于第三电位Vcc。这样，对应于驱动晶体管Trd的阈值电 压Vth的电压在保持电容处，使得阈值电压Vth所影响的任何细节得以校正。 在发光周期期间，第三开关晶体管TM再次响应第四扫描线DS提供的控制信 号得以激活，并使得驱动晶体管Tr3连接于第三电位Vcc，使得输出电流Ids 流经发光装置EL。从上面的描述明显看出，像素电路2由五个晶体管，即Trl至Tr4和Trd、 保持电容Cs和发光装置EL形成。晶体管Trl至Tr3和Trd每个都是N沟道 多晶硅TFT。只有晶体管Tr4是P沟道多晶硅TFT。本发明当然不受限于此， 而是可以视适当组合N和P沟道的TFT来使用。发光装置EL是一种例如包括 阳极和阴极的二极管型的有机EL装置。本发明当然不受限于此，且在本说明 书中，发光装置通常包括由电流驱动而发光的各种电光装置。该电光装置具 有校正特性，且其阳极连接于驱动晶体管Trd的源极S。通过这种连接，该 电光装置的亮度由驱动晶体管Trd提供的驱动电流Ids的值决定。图3是示出从图2的图像显示装置中摘出的像素电路2的仅部分的示意 图。为了便于理解，图3还示出了要由输入晶体管Trl采样的视频信号Vsig、 驱动晶体管Trd的输入电压Vgs和输出电流Ids、发光装置EL的电容成份 Coled，以及其它。通过参考图3,下面描述根据本发明的实施例的像素电路 2的运行。图4是图3的像素电路的时序图。此处应该注意，这并不表示根据本发 明的实施例的驱动方法，而是表示参考示例的驱动方法。为了提供本发明清 楚的理解，通过参考图4的参考示例，首先描述图3的像素电路的运行。图 4示出了施加于扫描线WS、 AZ2、 AZ1和DS的控制信号沿时间轴T的波形。 为了简单起见，控制信号采用与相应的扫描线相同的附图标记。由于每个都 是N沟道型晶体管，晶体管Trl、 Tr2和Tr3当扫描线WS、 AZ2和AZ1每个处 于高电平时接通，当这些扫描线每个处于低电平时断开。另一方面，由于是 P沟道型晶体管，当扫描线DS处于高电平时晶体管Tr4断开，当扫描线处于 低电平时接通。此处应该注意到该时序图表示，连同控制信号WS、 AZ1、 AZ2 和DS的波形，驱动晶体管Trd的栅极G的电位变化，以及其源才及S的电位变 化。在图4的时序图中，在场期间观测到的控制信号的状态变化由时间Tl 至T7表示。在场期间，像素阵列每行顺序地被扫描。时序图表示施加于行像 素的控制信号WS、 AZ1、 AZ2和DS的波形。此处应当注意VssWS表示施加于 输入晶体管Trl的栅极的控制信号WS的参考电位。在场开始之前的时刻TO,控制信号WS、 AZ2和AZ1都处于低电平，且由 此N沟道晶体管Trl至Tr3都处于断开状态。控制信号DS处于高电平，因此 P沟道晶体管Tr4也处于断开状态。这样，在时刻T0，晶体管Trl到Tr4都 处于断开状态。此时，驱动晶体管Trd的栅极G (下文有时称为节点G)和源 极S (下文有时称为节点S )每个保持在特定的电位，但是从电路的观点来看， 这些每个都处于浮置状态，因为每个晶体管都处于断开状态。在场开始的时刻Tl,控制信号AZ1的电平变为高电平，从而开关晶体管 Tr3接通。结果，驱动晶体管Trd的源极S连接于参考电位Vini。也就是， 节点S的电位突然下降到参考电位Vini。这时，由于处于浮置电位，节点G 受到节点S的突然电位降低的影响，由此节点G的电位下降到VF。节点G的 电位VF有时下降到低于控制信号WS的参考电位VssWS。从时刻Tl过去周期F之后的时刻T2,控制信号AZ2上升，开关晶体管 Tr2接通。结果，驱动晶体管Trd的栅极G连接于参考电压Vofs。在该阶段 中，节点S已经连接到参考电位Vini。这里，作为对于要在下一时刻T3进 行Vth校正的准备，假定满足Vofs - Vini〉Vth,从而成立Vof s - Vini = Vgs〉Vth。换句话说，周期Tl至T3相当于驱动晶体管Trd的重置(reset)周 期。还设置VthEL>Vini，其中VthEL表示发光装置EL的阈值电压。因此， 负偏压施加于发光装置EL，使得发光装置EL处于所谓的反向偏置状态。该 需要该反向偏置状态以正常地执行后续将执行的Vth校正操作，且迁移率校 正操作。在时刻T3,控制信号AZ1的电平变为低电平，且紧随时刻T3之后，控 制信号DS的电平也变为低电平。结果，晶体管Tr3断开，而晶体管Tr4接通。 这使得漏极电流Ids流入保持电容Cs中，且响应地启动Vth校正操作。这时， 驱动晶体管Trd的栅极G保持为参考电位Vof s，且除非驱动晶体管Trd切断 电流，电流Ids保持流动。 一旦该电流被切断，驱动晶体管Trd的源极(S) 达到Vofs-Vth。在电流如此地切断之后的时刻T4，漏极电流将控制信号DS 设置回高电平，并断开开关晶体管Tr4。漏极电流也将控制信号AZ2设置回 低电平，也切断了开关晶体管Tr2。结果，阈值电压Vth保持并固定在保持 电容Cs中。这样，时刻T3至T4是检测驱动晶体管Trd的阈值电压Vth的周 期。在该示例中，该检测周期T3-T4称为Vth校正周期。在这样的Vth校正之后的时刻T5，控制信号WS的电平变为高电平，且 输入晶体管Trl接通，从而视频信号Vsig写入保持电容Cs中。保持电容Cs 相比于发光装置EL的等效电容Coled足够小，因此大部分视频信号Vsig被 写入保持电容Cs。为了精确起见，视频信号Vsig与参考电位Vofs的差值， 即Vsig-Vofs被写入保持电容Cs。这样，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S 之间的电压Vgs处于下述电平，该电平为先前检测并保持的阈值电压Vth和 这时的采样结果的差值Vsig-Vofs相加的结果，即处于电平Vsig-Vofs+Vth。为了清楚起见，假定Vofs-OV,栅-源电压Vgs如图4的时序图 所示为Vsig+Vth。执行对视频信号Vsig的如此采样直到控制信号WS变为低 电平，即直到时刻T7。也就是时刻T5至T7相当于采样周期。在采样周期结束的时刻T7之前的时刻T6,控制信号DS的电平变为低电 平，并接通开关晶体管Tr4。结果，驱动晶体管Trd连接于电源Vcc使得处 于不发光周期的像素电路现在进入发光周期。同样地，在输入晶体管Trl保
持接通且开关晶体管Tr4处于接通状态的周期T6-T7中，驱动晶体管Trd受 到迁移率校正。即，在该示例中，迁移率校正在周期T6-T7中执行，其中采样周期的结束部分与发光周期的起始部分交迭。注意到，在用于迁移率校正 的发光周期的起始部分，发光装置EL实际上处于反向偏置状态，且因此不发 光。在迁移率校正周期T6-T7,漏极电流Ids流入驱动晶体管Trd，而驱动晶 体管Trd的栅极G保持为视频信号Vsig的电平。在具有设置Vofs - Vth〈VthEL 的情况下，发光装置EL处于反向偏置状态，从而得到的不是二极管特性，而 是简单的电容特性。这样，流入驱动晶体管Trd的漏极电流Ids被写入电容 C = Cs+Coled中，电容C是保持电容Cs和发光装置EL的等效电容Coled的 组合。这由此增加了驱动晶体管Trd的源极电位(S)。该增加在图4的时序 图中由△ V表示。该增加△ V最终将从保持电容Cs保持的栅-源电压Vgs减去， 由此导致了与负反馈相同的结果。这样，通过将驱动晶体管Trd的输出电流 Ids的负反馈施加于驱动晶体管Trd的输入电压Vgs，迁移率)a可得以校正。 注意到负反馈AV的量可以通过调整迁移率校正周期T6-T7的时间宽度t得 以优化。在时刻T7,控制信号WS的电平变为低电平，且输入晶体管Trl断开。 结果，驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。这由此停止了施加视频信 号Vsig,使得驱动晶体管Trd的栅极电位(G)得以增加，且与源极电位(S) 一起得以增加。在该时间期间，保持在保持电容Cs中的栅-源电压Vgs的值 保持为(Vsig-AV+Vth)。由于源极电位(S)增加，发光装置EL从反向偏 置状态中脱离出来，且由此发光装置EL响应流入其中的输出电流Ids开始发 光。通过把Vsig - AV+Vth代入上述方程1中的Vgs,在该时刻处漏极电流 Ids和栅极电压Vgs之间的关系可由下面的方程2表示。
<formula>formula see original document page 15</formula>
在上述的方程2中，确定了 k= (1/2) (W/L)Cox。在特性方程2中消去了 Vth项，这告诉我们提供到发光装置EL的输出电流Ids不依赖于驱动晶体管 Trd的阈值电压Vth。漏极电流Ids主要由视频信号的信号电压Vsig决定。 换句话说，发光装置EL将发出具有对应于视频信号Vsig的亮度的光，该视 频信号Vsig已经由反馈量八V校正。该校正量AV正好用于抵消位于特性方 程2中的系数部分的迁移率(i的任何效应。因此，漏极电流Ids实际上只依 赖于视频信号Vsig。在下一预定的时刻，控制信号DS的电平变为高电平， 从而开关晶体管Tr4断开，且当发光终止时，该场也结束。换句话说，图4 的时序被带回到时刻T0。该过程然后进行到下一场，且该操作，即Vth校正 操作、迁移率校正操作和发光操作再次重复执行。图5是示出图4的场F中像素电路2的电位状态的示意图，即输入晶体 管Trl从像素电路2中抽出，其电位状态示意性地示出。如上所述，在场F 中，输入晶体管Trl处于断开状态。这样，输入晶体管Trl的栅极固定于控 制信号WS的参考电位VssWS。为了便于理解，图中的设置为VssWS = 0V。换 句话说，在场F中节点G的电位突然地下降到电位VF，且在某些情况下，该 电位VF小于参考电位VssWS。图4的示例示出了 VF = -IV。这样，在这种状 态下，连接于输入晶体管Trl的节点G的一侧用作源极，且其电位为-IV。 另一方面，连接于输入晶体管Trl的信号线的一侧用作漏极，以及例如，施 加Vsig-3V的信号电位。在该电位状态下，输入晶体管Trl处于接通状态， 这是因为顺序偏压(sequential bias)施力口于源招^和漏才及之间。这导致了电流 泄漏到输入晶体管Trl,且信号线的电位Vsig开始显示某些更接近于电位VF 的变化。这样，在信号线上引起一些电压降低，由此导致屏幕亮度的降低。 也就是说，发生在该行像素的电流泄漏导致的信号电位由前一行的像素采样， 这将导致发光装置的亮度降低。前一行中的像素已经经过了阔值电压校正操 作，以及对于采样搡作，这些像素可能受到下一行中像素的阈值电压校正操 作导致的信号电位降低的影响。因为这样的影响是由于顺序线扫描从而连锁 地导致的，因此该屏幕的整体亮度成问题地被下降了 。图6是才艮据本发明实施例的图像显示装置的驱动方法的时序图。该时序 图表示沿着时间轴，控制信号AZ1、 AZ2、 WS和DS中所观测的状态变化。从 参考图5所作的描述中明显看出，输入晶体管中观测到的电流泄漏是由于周 期F中节点G的突然的电位降低导致。其原因是在周期F中节点G处于浮置 状态。考虑到这一点，图6的控制顺序为不使节点G处于浮置状态。也就是， 控制信号AZ2首先上升，且开关晶体管Tr2首先接通。这由此首先将驱动晶 体管Trd的栅极节点G固定于参考电位Vof s，且因此节点G不处于浮置状态。 此后，控制信号AZ1在一预定时间长度过去之后上升使得开关晶体管Tr3接 通，且节点S重置到参考电压Vini。这样，在节点G不处于浮置状态的情况 下，驱动晶体管Trd的栅极和源极的值可重置为它们预定的电位。该输入晶 体管不被施加具有从信号线到像素电路的顺序偏置，因此不产生电流泄漏。
在驱动晶体管Trd这样地重置了之后，控制信号AZ1上升，且控制信号DS的 电平变低使得开关晶体管Tr4接通。以这种方式，对于驱动晶体管Trd执行 阈值电压校正操作。此后，控制信号WS上升，且然后视频信号的信号电位被 采样。这时，驱动晶体管Trd也经历迁移率校正。图7是根据本发明实施例的另一典型的驱动方法的时序图。为了便于理 解，该时序图以于图6中相同的方式示出。在该典型的时序图中，控制信号 AZ1和AZ2上升之间的时间差被监控处于每个水平周期(1H)。该水平周期1H 对于校正扫描器71和72是传输周期的最小单位，并被如此设置从而减小时 间差。如果对于控制信号AZ1和AZ2上升之间的大时间差，这意味着对于控 制信号AZ1和AZ2接通时间综合地得以增加。这由此缩短了控制信号DS的接 通时间，且这相当于缩短了最大的发光周期。结果，屏幕亮度的最大等级受 到了限制，且由此被认为不是优选的。同样地，在控制信号AZ1和AZ2上升 之间较短的时间差是优选的。鉴于该操作，要求控制信号AZ2的接通时间与 控制信号DS的接通时间交迭，但是控制信号AZ1的接通时间不允许与控制信 号DS的接通时间交迭。对于控制信号AZ1和AZ2的下降，需要Vth校正使得 控制信号AZ2被如此设置以便在控制信号AZ1下降之后根据Vth校正周期的 长度在1H或2H的时间间隔下降。在控制信号AZ1下降之后但是在控制信号 AZ2下降之前，控制信号DS接通以进行Vth控制操作。图8是示出实现图7中的控制顺序的电路结构的示意图。如图1中明显 看出，控制信号AZ1和AZ2由校正扫描器71和72产生，且发送到它们相应 的扫描线AZ1和AZ2。在图8的示例中，第一和第二才交正扫描器71和72共 用同一个移位寄存器SR。该移位寄存器SR以每个水平周期(1H)的相位差 输出连续信号AZ(n-l)和AZ(n)。与连续信号AZ (n-l)相比，连续信号AZ(n) 只在1H之后从移位寄存器SR中输出。在移位寄存器SR和扫描线AZ1和AZ2 之间布置了逻辑电路。配置该逻辑电路以包括NOR元件、NAND元件和两个反 相器。逻辑电路使得移位寄存器SR提供的连续信号AZ (n-1)和AZ (n)经历逻 辑处理，并产生接通开关晶体管Tr3的控制信号AZ1以及接通开关晶体管Tr2 的控制信号AZ2。图9是示出另一典型的扫描器部分的示意图。为了便于理解，对应于图 8示例的电路图的任何部件提供有相同的附图标记。该扫描器部分被配置来 包括共用的移位寄存器SR、逻辑电路和延迟电路。该移位寄存器SR输出具
有水平周期(1H)的相位差的连续信号AZ(n-l)和AZ(n)。逻辑电路处理该连 续信号AZ(n-l)和AZ(n)，并输出一对相同相位的中间信号。该中间信号之一 被原样输出作为控制信号AZ2用于接通开关晶体管Tr2，且剩余的中间信号 经历延迟电路的延迟处理以输出为控制信号AZ1用于接通开关晶体管Tr3。 从该时序图中明显看出，控制信号AZ1基本上具有与控制信号AZ2相同的时 钟相位。如果利用针对输出控制信号AZ1的线并入的延迟电路，控制信号AZ2 可以在控制信号AZ1之前上升。这能够尽可能多地减小控制信号AZ1和AZ2 上升之间的时间差。这样，最大的发光周期可以比图7的驱动方法的发光周 期更长。图10是又一典型扫描器部分的示意性的电路图和时序图。为了便于理 解，对应于图9示例的扫描器部分的任何组件提供有相同的附图标记。本实 施例的扫描器部分包括作为图9的延迟电路的替换的AND元件的掩模(mask) 电路。移位寄存器SR输出具有水平周期(1H)的相位差的连续信号AZ(n-1) 和AZ(n)。逻辑电路处理该连续信号AZ(n-l)和AZ(n)，并输出一对具有相同 相位的中间信号。该中间信号之一被依原样输出为控制信号AZ2用于接通开 关晶体管Tr2,且剩余的中间信号经历掩模电路的掩模处理以输出为控制信 号AZ1用于接通开关晶体管Tr 3。该掩模电路(AND元件)利用来自于外部的 使能信号AZEN掩模来自于逻辑电路的中间信号，从而得到最终的控制信号 AZ1。该掩模电路的优点在于能通过控制使能信号AZEN的脉宽来自由地调节 控制信号AZ1的上升时间。图ll是又一典型扫描器部分，即输出级的示意性的电路图和时序图。为 了便于理解，对应于图9示例的扫描器部分的任何组件提供有相同的附图标 记。与图9的扫描器部分的差别在于利用缓沖器替代了延迟电路。该缓冲器 类似于延迟电路具有延迟信号传输的效果。关于来自于逻辑电路的具有相同 相位的一对中间信号，该中间信号之一被通过较少数量的緩沖器例如图11示 例中的一个而输出为控制信号AZ2用于接通开关晶体管Tr2，且剩余的中间 信号被用于通过较大数量的緩冲器，例如图11示例中的三个而输出为控制信 号AZ1用于接通开关晶体管Tr3。在某些情况下，可以改变緩冲器的尺寸而 不是改变其数量。緩冲器的尺寸越大，驱动能力变得越强，从而延迟量得以 减小。最后，图12是示出迁移率校正周期T6-T7中像素电路2的状态的电路图。 如图中所示，在迁移率校正周期T6-T7中，输入晶体管Trl和开关晶体管Tr4 接通，而其余的开关晶体管Tr2和Tr3断开。在该状态中，驱动晶体管Tr4 的源极电位(S)为Vofs-Vth。该源极电位S还是发光装置EL的阳极电位。 如上所述，在设置Vofs-Vth〈VthEL的情况下，发光装置EL处于反向偏置状 态，且不显示二极管特性而是简单的电容特性。同样地，流到驱动晶体管Trd 的电流Ids流入组合电容C = Cs+Coled,即保持电容Cs和发光装置EL的等 效电容Coled的组合中。换句话说，漏极电流Ids部分负反馈到保持电容Cs 中使得由此迁移率得以校正。图13是上述晶体管特性方程2的图形，纵轴表示电流Ids,横轴表示电 流Vsig。在该图形的下部也示出了特性方程2。在图13的图形中，为了用于 比较， 一特性曲线被指示针对像素1,另一指示针对像素2。像素l的驱动晶 体管的迁移率ia相对高，而像素2的驱动晶体管的迁移率n相对低。这样， 当驱动晶体管由多晶硅薄膜晶体管或其它的形成时，在像素之间不可避免地产生迁移率y的变化。假定像素1和像素2每个被写入具有相同电平的视频 信号Vsig，则需要某些类型的迁移率校正，否则流入具有较高迁移率ja的像 素1的输出电流Idsl，大大地不同于流入具有较小迁移率n的像素2的输出 电流Ids2，。这样，因为由于迁移率ju的变化在输出电流Ids之间产生较大 的差别，这损坏了屏幕的均匀性。考虑到这一点，在本发明的实施例中，把输出电流负反馈到输入电压一 侧从而消除迁移率任何可能的变化。从晶体管特性方程中明显看出，较大的 迁移率导致较大的漏极电流Ids。这样，如果具有较大的迁移率则负反^:赍AV 增加。如图13的图形中所示，具有较高迁移率ia的像素1的负反馈AV1的 量大于具有较小迁移率的像素2的负反馈AV2的量。这意味着如果具有较高 的迁移率H,负反馈的应用程度增加，从而有效地抑制了变化。如图中所示， 如果利用具有较大迁移率n的像素1的校正量AV1施加任何校正，则输出电 流从Idsl，大大地降低到Idsl。另一方面，因为对于具有较小迁移率ja的像 素2校正量AV2小，因此输出电流从Ids 2，下降到Ids 2并没有那么多。 结果，输出电流Ids 1变得基本上等于输出电流Ids 2， 从而消除了迁移率 的变化。该消除迁移率变化应用于视频信号Vsig的整个区域，即从黑电平到 白电平，因此屏幕的一致性显著地提高。这样，如果像素1和2每个具有不 同的迁移率，迁移率较大的像素1的校正量AV1小于迁移率较小的像素2的
校正量AV2。也就是，迁移率越大，校正量AV增加，且Ids的增加程度更 大。同样地，迁移率不同的像素电流值变得均匀，由此可能校正任何迁移率 的变化。根据本发明的实施例的显示装置具有如图14中所述薄膜装置结构。图 14表示形成在绝缘基板上的像素的示意性的截面结构。如图中所示，该像素 包括晶体管部分，该晶体管部分包括多个薄膜晶体管，例如图中的一个TFT, 诸如保持电容的电容部分，以及诸如有机EL装置的发光部分。晶体管部分和 电容部分通过TFT处理形成在基板上，且诸如有机EL装置的发光部分被布置 于其上。透明对向基板通过粘合层粘贴在其上，由此形成平板显示器。根据本发明实施例的显示装置包括图15所示的平板类型模块。例如，在 绝缘基板上形成了包括以矩阵排列的多个像素的像素阵列部分，每个像素由 有机EL装置、薄膜晶体管、薄膜电容以及其它形成。粘合层如此布置使得其 围绕着像素阵列部分(或像素矩阵部分)、由玻璃等组成的对向基板被粘贴， 从而获得显示模块。该透明对向基板可以是滤色器、保护膜、阻光膜以及其 它合适的等等。该显示模块可以配备有FPC (柔性印刷电路)，以用作从外部 输入信号到像素阵列部分/从像素阵列部分输出信号到外部的连接器。上述显示装置是平板状，且可将不同类型的电子装置，例如数码相机、 笔记本式个人计算机、移动电话、和摄像机，提供或产生的视频信号应用为 各种场的电子装置显示的图像或视频。下面是应用该显示装置的电子装置的 示例。图16是应用本发明的电视机，该电视机包括由前板12、滤光镜13等形 成的视频显示屏11。通过利用根据本发明的实施例的显示装置作为视频显示 屏11可以制造电视机。图17是应用本发明的数码相机，上面的图是前视图，下面的图是后视图。 该数码相机被配置为包括成像透镜、闪光用的发光部分15、显示部分16、控 制开关、菜单开关、快门19等等，通过利用根据本发明的实施例的显示装置 作为显示部分16可以制造数码相机。图18是应用本发明的笔记本式个人计算机。主体20包括操作以输入字 符等的键盘21。主体盖配备有显示图像的显示部分22，通过利用本发明的实 施例的显示装置作为显示部分22可以制造笔记本式个人计算机。图19是应用本发明的便携式远程终端，左侧图示出终端打开的状态，而
右侧图示出终端关闭的状态。该便携式远程终端包括上盖23、下盖24、连接 部分(该情况中的绞接部分)25、显示器26、子显示屏27、图片光28、相 机29等，通过利用本发明的实施例的显示装置作为显示器26和/或子显示器 27可以制造该便携式远程终端。图20是应用本发明的摄像机。该摄像机被配置为包括主体部分30、当 摄像机面向前时成像提供在一侧的物体的透镜34、成像的起始/停止开关35、 监视器36等，通过利用本发明的实施例的显示装置作为监视器36可以制造 该摄像机。本领域技术人员应当理解根据设计需要以及其它因素可以进行不同的修 改、组合、子组合和改变，只要它们包括在所附的权利要求或其等效物的范 围之内。本发明包括2006年8月15日在日本专利局申请的、日本专利申请 JP2006-221342涉及的主题，在此结合其全部内容作为参考。
权利要求
1、一种像素电路，至少包括驱动晶体管；输入晶体管；第一开关晶体管；第二开关晶体管；保持电容；和电光装置，其中该保持电容两端分别连接于该驱动晶体管的栅极节点和源极节点，该电光装置具有校正特性，且亮度由来自于驱动晶体管的驱动电流的值决定，该驱动晶体管的源极节点连接于其阳极，输入晶体管在一电流端连接于该驱动晶体管的栅极节点，并在预定的采样周期期间采样视频信号到该保持电容，第一开关晶体管在采样周期之前接通，并把该驱动晶体管的栅极节点连接于预定的参考电压，第二开关晶体管在采样周期之前接通，并使得该驱动晶体管的源极节点即该电光装置的阳极充电为小于或等于该电光装置的阈值电压，以及以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对用于施加到该第一和第二开关晶体管的栅极的控制信号进行定时设置。
2、 根据权利要求1的像素电路，其中，以在第 一开关晶体管接通之后经过一水平周期接通第二开关晶体管的方 式对该控制信号进行定时设置。
3、 一种图像显示装置，包括 像素阵列部分； 扫描器部分；和 信号部分，其中该像素阵列部分包括以行设置的第 一至第三扫描线、以列设置的信号线、 连接于该扫描线和该信号线的矩阵型像素电路、提供该像素电路运行所需的 第 一和第二电位的多条电源线，该信号部分将视频信号提供给该信号线， 该扫描器部分通过将控制信号提供给该第一至第三扫描线而基于行顺序 地扫描该像素电路，该像素电路每个包括输入晶体管、驱动晶体管、第一开关晶体管、第二 开关晶体管、保持电容和发光装置，该输入晶体管在预定的采样周期中响应由该第一扫描线^L供的控制信号 而接通，并将由该信号线提供的视频信号的信号电位采样到该保持电容中，该保持电容才艮据所采样的视频信号的信号电位将输入电压施加于该驱动 晶体管的栅极，该驱动晶体管将对应于该输入电压的输出电流提供给发光装置，该发光装置在预定的发光周期期间通过由该驱动晶体管提供的输出电流 而发出对应于该视频信号的信号电位的亮度的光，第一开关晶体管在采样周期之前响应由该第二扫描线提供的控制信号而 接通，并把该驱动晶体管的栅极设置为第一电位，第二开关晶体管在采样周期之前响应由该第三扫描线提供的控制信号而 接通，并把该驱动晶体管的源极设置为第二电位，以及扫描器部分以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对控 制信号进行定时设置。
4、 根据权利要求3的图像显示装置，其中扫描器部分以在第一开关晶体管被激活之后经过一水平周期接通第二开 关晶体管的方式对该控制信号进行定时设置。
5、 根据权利要求4的图像显示装置，其中扫描器部分包括逻辑电路，该逻辑电路用于从共用的移位寄存器的输出 创建用于接通第一开关晶体管的控制信号和用于接通第二开关晶体管的控制 信号。
6、 根据权利要求3的图像显示装置，其中扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信号； 逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及延迟 电路，将该中间信号之一依原样输出为用于接通该第 一开关晶体管的控制信 号，并在延迟处理之后将另 一中间信号输出为用于接通该第二开关晶体管的 控制信号。
7、 根据权利要求3的图像显示装置，其中该扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及掩模电路，将该中间信号之一依原样输出为用于接通第一开关晶体管的控制信号，以及在掩模处理之后将另一中间信号输出为用于接通第二开关晶体管的控制信号。
8、 根据权利要求3的图像显示装置，其中 扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及緩冲器电路，将该中间信号之一通过较少数目的緩冲器输出为用于接通第一开关晶体管的控制信号，并将另一中间信号通过较大数目的緩沖器输出为用于接通第二开关晶体管的控制信号。
9、 根据权利要求3的图像显示装置，其中该像素电路每个包括其栅极连接于第四扫描线的第三开关晶体管，以及 该第三开关晶体管在扫描周期之前通过响应由第四扫描线提供的控制信 号而接通来把该驱动晶体管连接于第三电位，以在保持电容保持等于该驱动 晶体管的阈值电压的电压以校正该阈值电压的任何影响，以及第三开关晶体 管在发光周期期间再次响应由第四扫描线提供的控制信号而接通来把该驱动 晶体管连接于该第三电位以使得输出电流流到发光装置。
10、 根据权利要求9的图像显示装置，其中在该驱动晶体管中，输出电流对沟道区域的载流子迁移率有依赖性，以及该第三开关晶体管在采样周期期间被接通而把该驱动晶体管连接于该第 三电位，当采样信号电位时从该驱动晶体管提取输出电流，利用到保持电容 的负反馈校正该输入电压，并消除该输出电流对载流子迁移率的依赖性。
11、 一种图像显示装置的驱动方法，该图像显示装置中包括像素阵列部 分、扫描器部分和信号部分，通过以行设置的第一至第三扫描线、以列设置 的信号线、连接于该扫描线和该信号线的矩阵型像素电路、提供该像素电路 运行所需的第一和第二电位的多条电源线配置该像素阵列部分，信号部分将 视频信号提供给信号线，该扫描器部分通过将控制信号提供给该第一至第三 扫描线而基于行顺序地扫描该像素电路，该像素电路每个包括输入晶体管、 驱动晶体管、第一开关晶体管、第二开关晶体管、保持电容和发光装置，该方法包括下述步骤由该输入晶体管在预定的采样周期中通过响应由该第一扫描线提供的控 制信号被接通，将由该信号线提供的视频信号的信号电位采样到该保持电容 中，由该保持电容根据所釆样的视频信号的信号电位将输入电压施加于该驱 动晶体管的栅极，由该驱动晶体管将对应于该输入电压的输出电流提供给发光装置，由该发光装置在预定的发光周期期间通过由该驱动晶体管提供的输出电 流而发出对应于该视频信号的信号电位的亮度的光，由第一开关晶体管在采样周期之前通过响应由该第二扫描线提供的控制 信号被接通，把该驱动晶体管的栅极设置为第一电位，由第二开关晶体管在采样周期之前通过响应由该第三扫描线提供的控制 信号被接通，把该驱动晶体管的源极设置为第二电位，以及由扫描器部分以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对 控制信号进行定时设置。
12、 一种电子装置，其包括权利要求1的显示装置。
全文摘要
公开了一种像素电路。该像素电路至少包括驱动晶体管；输入晶体管；第一开关晶体管；第二开关晶体管；保持电容；和电光装置。该保持电容两端分别连接于驱动晶体管的栅极节点和源极节点。该电光装置具有校正特性，其亮度由来自于驱动晶体管的驱动电流的值决定，该驱动晶体管的源极节点连接于其阳极。输入晶体管的一电流端连接于驱动晶体管的栅极节点，并在预定的采样周期期间采样视频信号到保持电容。第一开关晶体管在采样周期之前接通，并把驱动晶体管的栅极节点连接于预定的参考电压。
文档编号G09G3/30GK101149901SQ20071019296
公开日2008年3月26日 申请日期2007年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者六仓贵彦, 冨田昌嗣, 浅野慎, 甚田诚一郎 申请人:索尼株式会社
技术领域：
本发明涉及一种通过电流驱动为每个像素提供的电光器件来控制亮度的 像素电路、 一种其中多个像素电路以矩阵形式排列的图像显示装置以及一种 用于该图像显示装置的驱动方法。尤其，本发明涉及一种所谓的有源矩阵型 图像显示装置及用于该图像显示装置的驱动方法，该有源矩阵型图像显示装置利用提供给每个像素电路的绝缘栅极场效应晶体管(IGFET)来对流到电光 器件例如有机电致发光(EL)器件的电流量施加控制。本发明还涉及一种配 备有这种显示装置的电子装置。
背景技术：
关于诸如液晶显示器的图像显示设备，多个液晶像素以矩阵形式排列， 根据要显示的图像的信息，对于每个像素控制关于入射光的透射强度或反射 强度，从而显示图像。这一点也可应用于有机EL显示器或其中像素为诸如有 机EL装置的电光装置的其它显示器中，但是不同于液晶像素，有机EL装置 本身发光。因此这一点使得有机EL显示器相比于液晶显示器呈现了下列优 势，较好的可视性、不需要背光、较快的响应速度等等。此外，有机EL显示 器是所谓的电流控制型，即发光装置的亮度级(灰度级)由流经其的电流值 控制，这样的所谓的控制电流型显示器与控制电压型的液晶显示器有显著的 差异。与液晶显示器一样，根据驱动方式有机EL显示器也可分为直接矩阵和有 源矩阵两种类型。直接矩阵型有机EL显示器结构筒单，但是存在很难实现具 有高清晰度的大尺寸显示器的问题。由此有源矩阵型有机EL显示器当前开发 盛行。有源矩阵型利用有源元件，即通常为像素电路内部的薄膜晶体管(TFT) 来控制每个像素电路中发光装置内的电流流动，且描述在专利文献1-5，即 JP-A—2003-255856 , JP-A-2003-271095 , JP-A-2004—133240 , JP—A-2004-029791以及JP-A-2004-093682中。 发明内容以前的像素电路布置在扫描线和信号线的交叉处。多条扫描线布置成行 用于提供控制信号，多条信号线布置成列用于提供视频信号。像素电路包括 至少输入晶体管、保持电容、驱动晶体管以及发光装置。该输入晶体管响应 来自于扫描线的控制信号而导通，并采样来自于信号线的视频信号。该保持 电容保持与该采样的视频信号对应的输入电压。该驱动晶体管根据保持电容 处保持的输入电压在任意预定的发光周期提供输出电流。该输出电流通常具 有对于驱动晶体管的沟道区域的载流子迁移率以及阈值电压的依赖性。通过 驱动晶体管提供的输出电流，该发光装置发出具有对应于视频信号的强度的光。驱动晶体管在其栅极接收保持电容处保持的输入电压，并使得输出电流 在源极和漏极之间流动，从而激活该发光装置。通常，作为发光装置的发光 结果的亮度与电流携带量成正比。驱动晶体管的输出电流的供给量由栅极电 压控制，即由写入保持电容的输入电压来控制。在以前类型的像素电路中， 施加于驱动晶体管的栅极的输入电压根据进入的视频信号改变，从而电流量 得以控制以提供到发光装置。驱动晶体管的运行特性可由下面的方程1表示Ids=(l/2) |i (W/L)Cox(Vgs - Vth) 2 ( 1 )在该晶体管特性方程1中，Ids表示源极和漏极之间流经的漏极电流。在 像素电路中，漏极电流是提供给发光元件的输出电流。在该等式中，Vgs表 示源极作为参考时施加于栅极的栅极电压，且在像素电路中，栅极电压是上 述输入电压。在该等式中，Vth表示晶体管的阈值电压，且ja表示形成晶体 管的沟道的半导体薄膜的迁移率。此外在该等式中，W表示沟道的宽度，L 表示沟道的长度，Cox表示栅极电容。从晶体管特性的方程1中明显看出， 当薄膜晶体管运行在饱和区域中时，如果栅极电压Vgs超过了阈值电压Vth, 薄膜晶体管则设置为接通状态，从而漏极电流Ids流过。原则上，如上述晶 体管特性方程1所示，如果具有恒定的栅极电压Vgs，流到发光装置的漏极 电流Ids —直具有相同的量。在这种意义中，如果屏幕的每一像素都^皮4是供 以一特定等级(level)的视频信号，则每一像素应当发出具有相同亮度的光，且 屏幕应当具有均匀性。然而，实际上，由诸如多晶硅的半导体薄膜形成的薄膜晶体管(TFT)
在它们装置特性上变化。尤其，阈值电压Vth的值不是恒定的，且每个像素 具有自己的阈值电压。如从上面晶体管特性方程1明显地看出，即使具有恒定的栅极电压Vgs,但是驱动晶体管之间的阈值电压Vth的任何改变导致漏极电流Ids的改变。结果，像素的亮度也发生改变，由此损坏了屏幕的均匀性。考虑到这一点，像素电路已经开发为具有消除驱动晶体管的阈值电压上所观测的任何变化的功能，且专利文献3描述了这种像素电路。这里的问题在于，在以前具有消除阈值电压的任何变化的功能，即阈值 电压校正功能的显示装置中，像素亮度随着阈值电压校正的一些操作状态被 减小。也就是，由于像素电路中的阈值电压校正操作，在采样之前假定为断 开状态的输入晶体管有时短暂地被置为正向偏置(forward bias)状态。如果是这 种情况，在像素电路和通过晶体管的信号线之间通常引起电流泄漏，且电流 泄漏是信号线的信号电位减小的原因。因此当如此减小了的信号电位由在前 行的像素采样时，在前行的像素的亮度也降低。当行顺序扫描向前进行时， 这种亮度减小的现象相继发生，因此存在结果减小了整个屏幕的亮度这一问 题。由此希望正确地设计阈值电压校正操作而不导致亮度减小。根据本发明 的实施例，提供一种像素电路，其至少包括驱动晶体管；输入晶体管；第 一开关晶体管；第二开关晶体管；保持电容；和电光装置。在该像素电路中， 该保持电容两端分别连接于该驱动晶体管的栅极节点和源极节点，该电光装 置具有校正特性，且亮度由来自于驱动晶体管的驱动电流的值决定，该驱动 晶体管的源极节点连接于其阳极，输入晶体管在一电流端连接于该驱动晶体 管的栅极节点，并在预定的采样周期期间采样视频信号到该保持电容，第一 开关晶体管在采样周期之前接通，并把该驱动晶体管的栅极节点连接于预定 的参考电压，第二开关晶体管在采样周期之前接通，并使得该驱动晶体管的 源极节点即该电光装置的阳极充电为小于或等于该电光装置的阈值电压，以 及以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对用于施加到该第 一和第二开关晶体管的栅极的控制信号进行定时设置。例如，以在第一开关晶体管接通之后经过一水平周期接通第二开关晶体管的方式对该控制信号进 行定时设置。根据本发明的另一实施例，提供一种图像显示装置，其包括像素阵列 部分；扫描器部分；和信号部分。在该图像显示装置中，该-泉素阵列部分包
括以行设置的第一至第三扫描线、以列设置的信号线、连才妄于该扫描线和该 信号线的矩阵型像素电路、提供该像素电路运行所需的第一和第二电位的多 条电源线。该信号部分将视频信号提供给该信号线。该扫描器部分通过将控 制信号提供给该第一至第三扫描线而基于行顺序地扫描该像素电路。该像素 电路每个包括输入晶体管、驱动晶体管、第一开关晶体管、第二开关晶体管、 保持电容和发光装置。该输入晶体管在预定的采样周期中响应由该第一扫描 线提供的控制信号而接通，并将由该信号线提供的视频信号的信号电位采样 到该保持电容中。该保持电容根据所采样的视频信号的信号电位将输入电压 施加于该驱动晶体管的栅极。该驱动晶体管将对应于该输入电压的输出电流 提供给发光装置。该发光装置在预定的发光周期期间通过由该驱动晶体管提 供的输出电流而发出对应于该视频信号的信号电位的亮度的光。第 一开关晶 体管在采样周期之前响应由该第二扫描线提供的控制信号而接通，并把该驱 动晶体管的栅极设置为第一电位。第二开关晶体管在采样周期之前响应由该 第三扫描线提供的控制信号而接通，并把该驱动晶体管的源极设置为第二电 位。这里，扫描器部分以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方 式对控制信号进行定时设置。优选地，扫描器部分以在第 一开关晶体管被激活之后经过一水平周期接 通第二开关晶体管的方式对该控制信号进行定时设置。在这种情况下，扫描 器部分包括逻辑电路，该逻辑电路用于从共用的移位寄存器的输出创建用于 接通第一开关晶体管的控制信号和用于接通第二开关晶体管的控制信号。在本发明的一个实施例中，该扫描器部分包括扫描器部分包括移位寄存器， 输出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输 出相同相位的一对儿中间信号；以及延迟电路，将该中间信号之一依原样输 出为用于接通该第 一开关晶体管的控制信号，并在延迟处理之后将另 一中间 信号输出为用于接通该第二开关晶体管的控制信号。在本发明的另 一实施例 中，该扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信 号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及 掩模电路，将该中间信号之一依原样输出为用于接通第 一开关晶体管的控制 信号，以及在掩模处理之后将另 一 中间信号输出为用于接通第二开关晶体管 的控制信号。在本发明的又一实施例中，扫描器部分包括移位寄存器，输 出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出 相同相位的一对儿中间信号；以及缓冲器电路，将该中间信号之一通过较少 数目的緩沖器输出为用于接通第一开关晶体管的控制信号，并将另一中间信 号通过较大数目的緩冲器输出为用于接通第二开关晶体管的控制信号。在本发明的一个实施例中，该像素电路每个包括其栅极连接于第四扫描 线的第三开关晶体管，以及该第三开关晶体管在扫描周期之前通过响应由第 四扫描线提供的控制信号而接通来把该驱动晶体管连接于第三电位，以在保 持电容保持等于该驱动晶体管的阚值电压的电压以校正该阚值电压的任何影 响，以及第三开关晶体管在发光周期期间再次响应由第四扫描线提供的控制 信号而接通来把该驱动晶体管连接于该第三电位以使得输出电流流到发光装 置。在该驱动晶体管中，输出电流对沟道区域的载流子迁移率有依赖性，以 及该第三开关晶体管在采样周期期间被接通而把该驱动晶体管连接于该第三 电位，当采样信号电位时从该驱动晶体管提取输出电流，利用到保持电容的 负反馈校正该输入电压，并消除该输出电流对载流子迁移率的依赖性。根据本发明的实施例，首先接通第一开关晶体管，然后接通第二开关晶 体管。也就是，通过首先接通第一开关晶体管，驱动晶体管的栅极被重置到 第一电位。此后，第二开关晶体管接通使得驱动晶体管的源极被重置到第二 电位。在这样重置了电位之后，第三开关晶体管接通使得执行阈值电压校正 操作。在阈值电压校正操作的准备阶段中，因为驱动晶体管的栅极首先固定 在第一电位，因此输入晶体管未处于正向偏置状态。因此，在该输入晶体管 中不存在电流泄漏，且信号电位在信号线上未被减小，从而能避免屏幕亮度 任何可能的降低。如果驱动晶体管的源极设置为第二电位，且然后如果其栅 极设置为第一电位，这可能影响驱动晶体管的栅极电位在源极电位的第一次 重置时处于浮置电平，且因此栅极电位很大程度地波动。栅极电位的这种波 动使得输入晶体管处于正向偏置状态，从而导致了电流泄漏。
图1是示出本发明实施例的图像显示装置的整体结构的方框图； 图2是示出形成图1的图像显示装置的像素的电路图； 图3是用于说明图2的像素电路的操作的示意图；图4是作为参考用途，示出图2和3的图像显示装置典型的驱动模式的 时序图5是用于说明图4的参考示例的示意图；图6是示出本发明的实施例的图像显示装置的另 一驱动^^莫式的时序图； 图7是示出本发明的实施例的图像显示装置的又一驱动模式的时序图； 图8是示出本发明的实施例的图像显示装置的典型的扫描器部分的示意图；图9是示出另一典型的扫描器部分的电路图和时序图；图IO是示出又一典型的扫描器部分的电路图和时序图；图ll是示出又一典型的扫描器部分的电路图和时序图；图12是示出本发明实施例的图像显示装置的迁移率校正操作的电路图；图13也是示出迁移率校正操作的图形；图14是本发明实施例的显示装置的截面图，示出其装置的结构；图15是本发明实施例的显示装置的平面图，示出其模块(module)结构；图16是配备有本发明实施例的显示装置的电视机的透视图；图17是配备有本发明实施例的显示装置的数字照相机的透视图；图18是配备有本发明实施例的显示装置的笔记本式个人计算机的透视图；图19是包括本发明实施例的显示装置的便携终端设备的示意图； 图20是包括本发明的显示装置的摄像机的透视图。
具体实施方式
通过参考附图详细描述本发明的实施例。图l是示出本发明实施例的图 像显示装置的整体结构的方框图。如图所示，图像显示装置基本上配置为包 括像素阵列部分1，扫描器部分和信号部分。像素阵列部分1配置为包括以 行布置的扫描线，即第一扫描线WS、第二扫描线AZ2、第三扫描线AZ1和第 四扫描线DS,以列布置排列的信号线SL、像素电路2、以及多条电源线。像 素电路2类似矩阵排列，其连接于第一至第四扫描线WS、 AZ2、 AZ1和DS以 及信号线SL。电源线用于提供第一电位Vofs、第二电位Vini、以及第三电 位Vcc，这些都是运行像素电路2所必须的。信号部分为水平选择器3，其将 视频信号提供给信号线SL。扫描部分用于包括光扫描器4、驱动扫描器5、 以及第一和第二校正扫描器71和72，其分别将控制信号提供给第一扫描线 WS、第四扫描线DS、第三扫描线AZ1和第二扫描线AZ2,使得像素电3各基于
行顺序地进4于扫描。图2是示出并入到图1的图像显示装置中的像素电路的结构的电路图。如图中所示，像素电路2配置为包括输入晶体管Trl、驱动晶体管Trd、第一 至第三开关晶体管Tr2、 Tr3和Tr4、保持电容Cs和发光装置EL。输入晶体 管Trl的一电流端，即源极或漏极连接于驱动晶体管Trd的栅极G,并在任 意预定的采样周期期间采样保持电容Cs的视频信号。也就是，输入晶体管 Trl在预定的采样周期期间响应来自于第一扫描线WS的控制信号得以激活， 并将信号线SL提供的视频信号的电位采样于保持电容Cs。保持电容Cs根据 已采样的视频信号的电位将输入电压Vgs施加于驱动晶体管Trd的栅极G。 驱动晶体管Trd将对应于输入电压Vgs的输出电流Ids提供给发光装置EL。 发光装置EL在任意预定的发光周期期间利用驱动晶体管Trd提供的输出电流 Ids发出对应于视频信号的电位的等级的光。在采样周期之前，第一开关晶体管Tr2响应第二扫描线AZ2提供的控制 信号得以激活，并将驱动晶体管Trd的栅极G设置为第一电位Vofs。在采样 周期之前，第二开关晶体管Tr3响应第三扫描线AZ1提供的控制信号得以激 活，并使得驱动晶体管Trd的源极S充电于第二电位Vini。在采样周期之前， 第三开关晶体管Tr4响应第四扫描线DS提供的控制信号得以激活，并使得驱 动晶体管Trd连接于第三电位Vcc。这样，对应于驱动晶体管Trd的阈值电 压Vth的电压在保持电容处，使得阈值电压Vth所影响的任何细节得以校正。 在发光周期期间，第三开关晶体管TM再次响应第四扫描线DS提供的控制信 号得以激活，并使得驱动晶体管Tr3连接于第三电位Vcc，使得输出电流Ids 流经发光装置EL。从上面的描述明显看出，像素电路2由五个晶体管，即Trl至Tr4和Trd、 保持电容Cs和发光装置EL形成。晶体管Trl至Tr3和Trd每个都是N沟道 多晶硅TFT。只有晶体管Tr4是P沟道多晶硅TFT。本发明当然不受限于此， 而是可以视适当组合N和P沟道的TFT来使用。发光装置EL是一种例如包括 阳极和阴极的二极管型的有机EL装置。本发明当然不受限于此，且在本说明 书中，发光装置通常包括由电流驱动而发光的各种电光装置。该电光装置具 有校正特性，且其阳极连接于驱动晶体管Trd的源极S。通过这种连接，该 电光装置的亮度由驱动晶体管Trd提供的驱动电流Ids的值决定。图3是示出从图2的图像显示装置中摘出的像素电路2的仅部分的示意 图。为了便于理解，图3还示出了要由输入晶体管Trl采样的视频信号Vsig、 驱动晶体管Trd的输入电压Vgs和输出电流Ids、发光装置EL的电容成份 Coled，以及其它。通过参考图3,下面描述根据本发明的实施例的像素电路 2的运行。图4是图3的像素电路的时序图。此处应该注意，这并不表示根据本发 明的实施例的驱动方法，而是表示参考示例的驱动方法。为了提供本发明清 楚的理解，通过参考图4的参考示例，首先描述图3的像素电路的运行。图 4示出了施加于扫描线WS、 AZ2、 AZ1和DS的控制信号沿时间轴T的波形。 为了简单起见，控制信号采用与相应的扫描线相同的附图标记。由于每个都 是N沟道型晶体管，晶体管Trl、 Tr2和Tr3当扫描线WS、 AZ2和AZ1每个处 于高电平时接通，当这些扫描线每个处于低电平时断开。另一方面，由于是 P沟道型晶体管，当扫描线DS处于高电平时晶体管Tr4断开，当扫描线处于 低电平时接通。此处应该注意到该时序图表示，连同控制信号WS、 AZ1、 AZ2 和DS的波形，驱动晶体管Trd的栅极G的电位变化，以及其源才及S的电位变 化。在图4的时序图中，在场期间观测到的控制信号的状态变化由时间Tl 至T7表示。在场期间，像素阵列每行顺序地被扫描。时序图表示施加于行像 素的控制信号WS、 AZ1、 AZ2和DS的波形。此处应当注意VssWS表示施加于 输入晶体管Trl的栅极的控制信号WS的参考电位。在场开始之前的时刻TO,控制信号WS、 AZ2和AZ1都处于低电平，且由 此N沟道晶体管Trl至Tr3都处于断开状态。控制信号DS处于高电平，因此 P沟道晶体管Tr4也处于断开状态。这样，在时刻T0，晶体管Trl到Tr4都 处于断开状态。此时，驱动晶体管Trd的栅极G (下文有时称为节点G)和源 极S (下文有时称为节点S )每个保持在特定的电位，但是从电路的观点来看， 这些每个都处于浮置状态，因为每个晶体管都处于断开状态。在场开始的时刻Tl,控制信号AZ1的电平变为高电平，从而开关晶体管 Tr3接通。结果，驱动晶体管Trd的源极S连接于参考电位Vini。也就是， 节点S的电位突然下降到参考电位Vini。这时，由于处于浮置电位，节点G 受到节点S的突然电位降低的影响，由此节点G的电位下降到VF。节点G的 电位VF有时下降到低于控制信号WS的参考电位VssWS。从时刻Tl过去周期F之后的时刻T2,控制信号AZ2上升，开关晶体管 Tr2接通。结果，驱动晶体管Trd的栅极G连接于参考电压Vofs。在该阶段 中，节点S已经连接到参考电位Vini。这里，作为对于要在下一时刻T3进 行Vth校正的准备，假定满足Vofs - Vini〉Vth,从而成立Vof s - Vini = Vgs〉Vth。换句话说，周期Tl至T3相当于驱动晶体管Trd的重置(reset)周 期。还设置VthEL>Vini，其中VthEL表示发光装置EL的阈值电压。因此， 负偏压施加于发光装置EL，使得发光装置EL处于所谓的反向偏置状态。该 需要该反向偏置状态以正常地执行后续将执行的Vth校正操作，且迁移率校 正操作。在时刻T3,控制信号AZ1的电平变为低电平，且紧随时刻T3之后，控 制信号DS的电平也变为低电平。结果，晶体管Tr3断开，而晶体管Tr4接通。 这使得漏极电流Ids流入保持电容Cs中，且响应地启动Vth校正操作。这时， 驱动晶体管Trd的栅极G保持为参考电位Vof s，且除非驱动晶体管Trd切断 电流，电流Ids保持流动。 一旦该电流被切断，驱动晶体管Trd的源极(S) 达到Vofs-Vth。在电流如此地切断之后的时刻T4，漏极电流将控制信号DS 设置回高电平，并断开开关晶体管Tr4。漏极电流也将控制信号AZ2设置回 低电平，也切断了开关晶体管Tr2。结果，阈值电压Vth保持并固定在保持 电容Cs中。这样，时刻T3至T4是检测驱动晶体管Trd的阈值电压Vth的周 期。在该示例中，该检测周期T3-T4称为Vth校正周期。在这样的Vth校正之后的时刻T5，控制信号WS的电平变为高电平，且 输入晶体管Trl接通，从而视频信号Vsig写入保持电容Cs中。保持电容Cs 相比于发光装置EL的等效电容Coled足够小，因此大部分视频信号Vsig被 写入保持电容Cs。为了精确起见，视频信号Vsig与参考电位Vofs的差值， 即Vsig-Vofs被写入保持电容Cs。这样，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S 之间的电压Vgs处于下述电平，该电平为先前检测并保持的阈值电压Vth和 这时的采样结果的差值Vsig-Vofs相加的结果，即处于电平Vsig-Vofs+Vth。为了清楚起见，假定Vofs-OV,栅-源电压Vgs如图4的时序图 所示为Vsig+Vth。执行对视频信号Vsig的如此采样直到控制信号WS变为低 电平，即直到时刻T7。也就是时刻T5至T7相当于采样周期。在采样周期结束的时刻T7之前的时刻T6,控制信号DS的电平变为低电 平，并接通开关晶体管Tr4。结果，驱动晶体管Trd连接于电源Vcc使得处 于不发光周期的像素电路现在进入发光周期。同样地，在输入晶体管Trl保
持接通且开关晶体管Tr4处于接通状态的周期T6-T7中，驱动晶体管Trd受 到迁移率校正。即，在该示例中，迁移率校正在周期T6-T7中执行，其中采样周期的结束部分与发光周期的起始部分交迭。注意到，在用于迁移率校正 的发光周期的起始部分，发光装置EL实际上处于反向偏置状态，且因此不发 光。在迁移率校正周期T6-T7,漏极电流Ids流入驱动晶体管Trd，而驱动晶 体管Trd的栅极G保持为视频信号Vsig的电平。在具有设置Vofs - Vth〈VthEL 的情况下，发光装置EL处于反向偏置状态，从而得到的不是二极管特性，而 是简单的电容特性。这样，流入驱动晶体管Trd的漏极电流Ids被写入电容 C = Cs+Coled中，电容C是保持电容Cs和发光装置EL的等效电容Coled的 组合。这由此增加了驱动晶体管Trd的源极电位(S)。该增加在图4的时序 图中由△ V表示。该增加△ V最终将从保持电容Cs保持的栅-源电压Vgs减去， 由此导致了与负反馈相同的结果。这样，通过将驱动晶体管Trd的输出电流 Ids的负反馈施加于驱动晶体管Trd的输入电压Vgs，迁移率)a可得以校正。 注意到负反馈AV的量可以通过调整迁移率校正周期T6-T7的时间宽度t得 以优化。在时刻T7,控制信号WS的电平变为低电平，且输入晶体管Trl断开。 结果，驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。这由此停止了施加视频信 号Vsig,使得驱动晶体管Trd的栅极电位(G)得以增加，且与源极电位(S) 一起得以增加。在该时间期间，保持在保持电容Cs中的栅-源电压Vgs的值 保持为(Vsig-AV+Vth)。由于源极电位(S)增加，发光装置EL从反向偏 置状态中脱离出来，且由此发光装置EL响应流入其中的输出电流Ids开始发 光。通过把Vsig - AV+Vth代入上述方程1中的Vgs,在该时刻处漏极电流 Ids和栅极电压Vgs之间的关系可由下面的方程2表示。
<formula>formula see original document page 15</formula>
在上述的方程2中，确定了 k= (1/2) (W/L)Cox。在特性方程2中消去了 Vth项，这告诉我们提供到发光装置EL的输出电流Ids不依赖于驱动晶体管 Trd的阈值电压Vth。漏极电流Ids主要由视频信号的信号电压Vsig决定。 换句话说，发光装置EL将发出具有对应于视频信号Vsig的亮度的光，该视 频信号Vsig已经由反馈量八V校正。该校正量AV正好用于抵消位于特性方 程2中的系数部分的迁移率(i的任何效应。因此，漏极电流Ids实际上只依 赖于视频信号Vsig。在下一预定的时刻，控制信号DS的电平变为高电平， 从而开关晶体管Tr4断开，且当发光终止时，该场也结束。换句话说，图4 的时序被带回到时刻T0。该过程然后进行到下一场，且该操作，即Vth校正 操作、迁移率校正操作和发光操作再次重复执行。图5是示出图4的场F中像素电路2的电位状态的示意图，即输入晶体 管Trl从像素电路2中抽出，其电位状态示意性地示出。如上所述，在场F 中，输入晶体管Trl处于断开状态。这样，输入晶体管Trl的栅极固定于控 制信号WS的参考电位VssWS。为了便于理解，图中的设置为VssWS = 0V。换 句话说，在场F中节点G的电位突然地下降到电位VF，且在某些情况下，该 电位VF小于参考电位VssWS。图4的示例示出了 VF = -IV。这样，在这种状 态下，连接于输入晶体管Trl的节点G的一侧用作源极，且其电位为-IV。 另一方面，连接于输入晶体管Trl的信号线的一侧用作漏极，以及例如，施 加Vsig-3V的信号电位。在该电位状态下，输入晶体管Trl处于接通状态， 这是因为顺序偏压(sequential bias)施力口于源招^和漏才及之间。这导致了电流 泄漏到输入晶体管Trl,且信号线的电位Vsig开始显示某些更接近于电位VF 的变化。这样，在信号线上引起一些电压降低，由此导致屏幕亮度的降低。 也就是说，发生在该行像素的电流泄漏导致的信号电位由前一行的像素采样， 这将导致发光装置的亮度降低。前一行中的像素已经经过了阔值电压校正操 作，以及对于采样搡作，这些像素可能受到下一行中像素的阈值电压校正操 作导致的信号电位降低的影响。因为这样的影响是由于顺序线扫描从而连锁 地导致的，因此该屏幕的整体亮度成问题地被下降了 。图6是才艮据本发明实施例的图像显示装置的驱动方法的时序图。该时序 图表示沿着时间轴，控制信号AZ1、 AZ2、 WS和DS中所观测的状态变化。从 参考图5所作的描述中明显看出，输入晶体管中观测到的电流泄漏是由于周 期F中节点G的突然的电位降低导致。其原因是在周期F中节点G处于浮置 状态。考虑到这一点，图6的控制顺序为不使节点G处于浮置状态。也就是， 控制信号AZ2首先上升，且开关晶体管Tr2首先接通。这由此首先将驱动晶 体管Trd的栅极节点G固定于参考电位Vof s，且因此节点G不处于浮置状态。 此后，控制信号AZ1在一预定时间长度过去之后上升使得开关晶体管Tr3接 通，且节点S重置到参考电压Vini。这样，在节点G不处于浮置状态的情况 下，驱动晶体管Trd的栅极和源极的值可重置为它们预定的电位。该输入晶 体管不被施加具有从信号线到像素电路的顺序偏置，因此不产生电流泄漏。
在驱动晶体管Trd这样地重置了之后，控制信号AZ1上升，且控制信号DS的 电平变低使得开关晶体管Tr4接通。以这种方式，对于驱动晶体管Trd执行 阈值电压校正操作。此后，控制信号WS上升，且然后视频信号的信号电位被 采样。这时，驱动晶体管Trd也经历迁移率校正。图7是根据本发明实施例的另一典型的驱动方法的时序图。为了便于理 解，该时序图以于图6中相同的方式示出。在该典型的时序图中，控制信号 AZ1和AZ2上升之间的时间差被监控处于每个水平周期(1H)。该水平周期1H 对于校正扫描器71和72是传输周期的最小单位，并被如此设置从而减小时 间差。如果对于控制信号AZ1和AZ2上升之间的大时间差，这意味着对于控 制信号AZ1和AZ2接通时间综合地得以增加。这由此缩短了控制信号DS的接 通时间，且这相当于缩短了最大的发光周期。结果，屏幕亮度的最大等级受 到了限制，且由此被认为不是优选的。同样地，在控制信号AZ1和AZ2上升 之间较短的时间差是优选的。鉴于该操作，要求控制信号AZ2的接通时间与 控制信号DS的接通时间交迭，但是控制信号AZ1的接通时间不允许与控制信 号DS的接通时间交迭。对于控制信号AZ1和AZ2的下降，需要Vth校正使得 控制信号AZ2被如此设置以便在控制信号AZ1下降之后根据Vth校正周期的 长度在1H或2H的时间间隔下降。在控制信号AZ1下降之后但是在控制信号 AZ2下降之前，控制信号DS接通以进行Vth控制操作。图8是示出实现图7中的控制顺序的电路结构的示意图。如图1中明显 看出，控制信号AZ1和AZ2由校正扫描器71和72产生，且发送到它们相应 的扫描线AZ1和AZ2。在图8的示例中，第一和第二才交正扫描器71和72共 用同一个移位寄存器SR。该移位寄存器SR以每个水平周期(1H)的相位差 输出连续信号AZ(n-l)和AZ(n)。与连续信号AZ (n-l)相比，连续信号AZ(n) 只在1H之后从移位寄存器SR中输出。在移位寄存器SR和扫描线AZ1和AZ2 之间布置了逻辑电路。配置该逻辑电路以包括NOR元件、NAND元件和两个反 相器。逻辑电路使得移位寄存器SR提供的连续信号AZ (n-1)和AZ (n)经历逻 辑处理，并产生接通开关晶体管Tr3的控制信号AZ1以及接通开关晶体管Tr2 的控制信号AZ2。图9是示出另一典型的扫描器部分的示意图。为了便于理解，对应于图 8示例的电路图的任何部件提供有相同的附图标记。该扫描器部分被配置来 包括共用的移位寄存器SR、逻辑电路和延迟电路。该移位寄存器SR输出具
有水平周期(1H)的相位差的连续信号AZ(n-l)和AZ(n)。逻辑电路处理该连 续信号AZ(n-l)和AZ(n)，并输出一对相同相位的中间信号。该中间信号之一 被原样输出作为控制信号AZ2用于接通开关晶体管Tr2，且剩余的中间信号 经历延迟电路的延迟处理以输出为控制信号AZ1用于接通开关晶体管Tr3。 从该时序图中明显看出，控制信号AZ1基本上具有与控制信号AZ2相同的时 钟相位。如果利用针对输出控制信号AZ1的线并入的延迟电路，控制信号AZ2 可以在控制信号AZ1之前上升。这能够尽可能多地减小控制信号AZ1和AZ2 上升之间的时间差。这样，最大的发光周期可以比图7的驱动方法的发光周 期更长。图10是又一典型扫描器部分的示意性的电路图和时序图。为了便于理 解，对应于图9示例的扫描器部分的任何组件提供有相同的附图标记。本实 施例的扫描器部分包括作为图9的延迟电路的替换的AND元件的掩模(mask) 电路。移位寄存器SR输出具有水平周期(1H)的相位差的连续信号AZ(n-1) 和AZ(n)。逻辑电路处理该连续信号AZ(n-l)和AZ(n)，并输出一对具有相同 相位的中间信号。该中间信号之一被依原样输出为控制信号AZ2用于接通开 关晶体管Tr2,且剩余的中间信号经历掩模电路的掩模处理以输出为控制信 号AZ1用于接通开关晶体管Tr 3。该掩模电路(AND元件)利用来自于外部的 使能信号AZEN掩模来自于逻辑电路的中间信号，从而得到最终的控制信号 AZ1。该掩模电路的优点在于能通过控制使能信号AZEN的脉宽来自由地调节 控制信号AZ1的上升时间。图ll是又一典型扫描器部分，即输出级的示意性的电路图和时序图。为 了便于理解，对应于图9示例的扫描器部分的任何组件提供有相同的附图标 记。与图9的扫描器部分的差别在于利用缓沖器替代了延迟电路。该缓冲器 类似于延迟电路具有延迟信号传输的效果。关于来自于逻辑电路的具有相同 相位的一对中间信号，该中间信号之一被通过较少数量的緩沖器例如图11示 例中的一个而输出为控制信号AZ2用于接通开关晶体管Tr2，且剩余的中间 信号被用于通过较大数量的緩冲器，例如图11示例中的三个而输出为控制信 号AZ1用于接通开关晶体管Tr3。在某些情况下，可以改变緩冲器的尺寸而 不是改变其数量。緩冲器的尺寸越大，驱动能力变得越强，从而延迟量得以 减小。最后，图12是示出迁移率校正周期T6-T7中像素电路2的状态的电路图。 如图中所示，在迁移率校正周期T6-T7中，输入晶体管Trl和开关晶体管Tr4 接通，而其余的开关晶体管Tr2和Tr3断开。在该状态中，驱动晶体管Tr4 的源极电位(S)为Vofs-Vth。该源极电位S还是发光装置EL的阳极电位。 如上所述，在设置Vofs-Vth〈VthEL的情况下，发光装置EL处于反向偏置状 态，且不显示二极管特性而是简单的电容特性。同样地，流到驱动晶体管Trd 的电流Ids流入组合电容C = Cs+Coled,即保持电容Cs和发光装置EL的等 效电容Coled的组合中。换句话说，漏极电流Ids部分负反馈到保持电容Cs 中使得由此迁移率得以校正。图13是上述晶体管特性方程2的图形，纵轴表示电流Ids,横轴表示电 流Vsig。在该图形的下部也示出了特性方程2。在图13的图形中，为了用于 比较， 一特性曲线被指示针对像素1,另一指示针对像素2。像素l的驱动晶 体管的迁移率ia相对高，而像素2的驱动晶体管的迁移率n相对低。这样， 当驱动晶体管由多晶硅薄膜晶体管或其它的形成时，在像素之间不可避免地产生迁移率y的变化。假定像素1和像素2每个被写入具有相同电平的视频 信号Vsig，则需要某些类型的迁移率校正，否则流入具有较高迁移率ja的像 素1的输出电流Idsl，大大地不同于流入具有较小迁移率n的像素2的输出 电流Ids2，。这样，因为由于迁移率ju的变化在输出电流Ids之间产生较大 的差别，这损坏了屏幕的均匀性。考虑到这一点，在本发明的实施例中，把输出电流负反馈到输入电压一 侧从而消除迁移率任何可能的变化。从晶体管特性方程中明显看出，较大的 迁移率导致较大的漏极电流Ids。这样，如果具有较大的迁移率则负反^:赍AV 增加。如图13的图形中所示，具有较高迁移率ia的像素1的负反馈AV1的 量大于具有较小迁移率的像素2的负反馈AV2的量。这意味着如果具有较高 的迁移率H,负反馈的应用程度增加，从而有效地抑制了变化。如图中所示， 如果利用具有较大迁移率n的像素1的校正量AV1施加任何校正，则输出电 流从Idsl，大大地降低到Idsl。另一方面，因为对于具有较小迁移率ja的像 素2校正量AV2小，因此输出电流从Ids 2，下降到Ids 2并没有那么多。 结果，输出电流Ids 1变得基本上等于输出电流Ids 2， 从而消除了迁移率 的变化。该消除迁移率变化应用于视频信号Vsig的整个区域，即从黑电平到 白电平，因此屏幕的一致性显著地提高。这样，如果像素1和2每个具有不 同的迁移率，迁移率较大的像素1的校正量AV1小于迁移率较小的像素2的
校正量AV2。也就是，迁移率越大，校正量AV增加，且Ids的增加程度更 大。同样地，迁移率不同的像素电流值变得均匀，由此可能校正任何迁移率 的变化。根据本发明的实施例的显示装置具有如图14中所述薄膜装置结构。图 14表示形成在绝缘基板上的像素的示意性的截面结构。如图中所示，该像素 包括晶体管部分，该晶体管部分包括多个薄膜晶体管，例如图中的一个TFT, 诸如保持电容的电容部分，以及诸如有机EL装置的发光部分。晶体管部分和 电容部分通过TFT处理形成在基板上，且诸如有机EL装置的发光部分被布置 于其上。透明对向基板通过粘合层粘贴在其上，由此形成平板显示器。根据本发明实施例的显示装置包括图15所示的平板类型模块。例如，在 绝缘基板上形成了包括以矩阵排列的多个像素的像素阵列部分，每个像素由 有机EL装置、薄膜晶体管、薄膜电容以及其它形成。粘合层如此布置使得其 围绕着像素阵列部分(或像素矩阵部分)、由玻璃等组成的对向基板被粘贴， 从而获得显示模块。该透明对向基板可以是滤色器、保护膜、阻光膜以及其 它合适的等等。该显示模块可以配备有FPC (柔性印刷电路)，以用作从外部 输入信号到像素阵列部分/从像素阵列部分输出信号到外部的连接器。上述显示装置是平板状，且可将不同类型的电子装置，例如数码相机、 笔记本式个人计算机、移动电话、和摄像机，提供或产生的视频信号应用为 各种场的电子装置显示的图像或视频。下面是应用该显示装置的电子装置的 示例。图16是应用本发明的电视机，该电视机包括由前板12、滤光镜13等形 成的视频显示屏11。通过利用根据本发明的实施例的显示装置作为视频显示 屏11可以制造电视机。图17是应用本发明的数码相机，上面的图是前视图，下面的图是后视图。 该数码相机被配置为包括成像透镜、闪光用的发光部分15、显示部分16、控 制开关、菜单开关、快门19等等，通过利用根据本发明的实施例的显示装置 作为显示部分16可以制造数码相机。图18是应用本发明的笔记本式个人计算机。主体20包括操作以输入字 符等的键盘21。主体盖配备有显示图像的显示部分22，通过利用本发明的实 施例的显示装置作为显示部分22可以制造笔记本式个人计算机。图19是应用本发明的便携式远程终端，左侧图示出终端打开的状态，而
右侧图示出终端关闭的状态。该便携式远程终端包括上盖23、下盖24、连接 部分(该情况中的绞接部分)25、显示器26、子显示屏27、图片光28、相 机29等，通过利用本发明的实施例的显示装置作为显示器26和/或子显示器 27可以制造该便携式远程终端。图20是应用本发明的摄像机。该摄像机被配置为包括主体部分30、当 摄像机面向前时成像提供在一侧的物体的透镜34、成像的起始/停止开关35、 监视器36等，通过利用本发明的实施例的显示装置作为监视器36可以制造 该摄像机。本领域技术人员应当理解根据设计需要以及其它因素可以进行不同的修 改、组合、子组合和改变，只要它们包括在所附的权利要求或其等效物的范 围之内。本发明包括2006年8月15日在日本专利局申请的、日本专利申请 JP2006-221342涉及的主题，在此结合其全部内容作为参考。
权利要求
1、一种像素电路，至少包括驱动晶体管；输入晶体管；第一开关晶体管；第二开关晶体管；保持电容；和电光装置，其中该保持电容两端分别连接于该驱动晶体管的栅极节点和源极节点，该电光装置具有校正特性，且亮度由来自于驱动晶体管的驱动电流的值决定，该驱动晶体管的源极节点连接于其阳极，输入晶体管在一电流端连接于该驱动晶体管的栅极节点，并在预定的采样周期期间采样视频信号到该保持电容，第一开关晶体管在采样周期之前接通，并把该驱动晶体管的栅极节点连接于预定的参考电压，第二开关晶体管在采样周期之前接通，并使得该驱动晶体管的源极节点即该电光装置的阳极充电为小于或等于该电光装置的阈值电压，以及以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对用于施加到该第一和第二开关晶体管的栅极的控制信号进行定时设置。
2、 根据权利要求1的像素电路，其中，以在第 一开关晶体管接通之后经过一水平周期接通第二开关晶体管的方 式对该控制信号进行定时设置。
3、 一种图像显示装置，包括 像素阵列部分； 扫描器部分；和 信号部分，其中该像素阵列部分包括以行设置的第 一至第三扫描线、以列设置的信号线、 连接于该扫描线和该信号线的矩阵型像素电路、提供该像素电路运行所需的 第 一和第二电位的多条电源线，该信号部分将视频信号提供给该信号线， 该扫描器部分通过将控制信号提供给该第一至第三扫描线而基于行顺序 地扫描该像素电路，该像素电路每个包括输入晶体管、驱动晶体管、第一开关晶体管、第二 开关晶体管、保持电容和发光装置，该输入晶体管在预定的采样周期中响应由该第一扫描线^L供的控制信号 而接通，并将由该信号线提供的视频信号的信号电位采样到该保持电容中，该保持电容才艮据所采样的视频信号的信号电位将输入电压施加于该驱动 晶体管的栅极，该驱动晶体管将对应于该输入电压的输出电流提供给发光装置，该发光装置在预定的发光周期期间通过由该驱动晶体管提供的输出电流 而发出对应于该视频信号的信号电位的亮度的光，第一开关晶体管在采样周期之前响应由该第二扫描线提供的控制信号而 接通，并把该驱动晶体管的栅极设置为第一电位，第二开关晶体管在采样周期之前响应由该第三扫描线提供的控制信号而 接通，并把该驱动晶体管的源极设置为第二电位，以及扫描器部分以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对控 制信号进行定时设置。
4、 根据权利要求3的图像显示装置，其中扫描器部分以在第一开关晶体管被激活之后经过一水平周期接通第二开 关晶体管的方式对该控制信号进行定时设置。
5、 根据权利要求4的图像显示装置，其中扫描器部分包括逻辑电路，该逻辑电路用于从共用的移位寄存器的输出 创建用于接通第一开关晶体管的控制信号和用于接通第二开关晶体管的控制 信号。
6、 根据权利要求3的图像显示装置，其中扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信号； 逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及延迟 电路，将该中间信号之一依原样输出为用于接通该第 一开关晶体管的控制信 号，并在延迟处理之后将另 一中间信号输出为用于接通该第二开关晶体管的 控制信号。
7、 根据权利要求3的图像显示装置，其中该扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及掩模电路，将该中间信号之一依原样输出为用于接通第一开关晶体管的控制信号，以及在掩模处理之后将另一中间信号输出为用于接通第二开关晶体管的控制信号。
8、 根据权利要求3的图像显示装置，其中 扫描器部分包括移位寄存器，输出具有水平周期的相位差的连续信号；逻辑电路，通过处理该连续信号输出相同相位的一对儿中间信号；以及緩冲器电路，将该中间信号之一通过较少数目的緩冲器输出为用于接通第一开关晶体管的控制信号，并将另一中间信号通过较大数目的緩沖器输出为用于接通第二开关晶体管的控制信号。
9、 根据权利要求3的图像显示装置，其中该像素电路每个包括其栅极连接于第四扫描线的第三开关晶体管，以及 该第三开关晶体管在扫描周期之前通过响应由第四扫描线提供的控制信 号而接通来把该驱动晶体管连接于第三电位，以在保持电容保持等于该驱动 晶体管的阈值电压的电压以校正该阈值电压的任何影响，以及第三开关晶体 管在发光周期期间再次响应由第四扫描线提供的控制信号而接通来把该驱动 晶体管连接于该第三电位以使得输出电流流到发光装置。
10、 根据权利要求9的图像显示装置，其中在该驱动晶体管中，输出电流对沟道区域的载流子迁移率有依赖性，以及该第三开关晶体管在采样周期期间被接通而把该驱动晶体管连接于该第 三电位，当采样信号电位时从该驱动晶体管提取输出电流，利用到保持电容 的负反馈校正该输入电压，并消除该输出电流对载流子迁移率的依赖性。
11、 一种图像显示装置的驱动方法，该图像显示装置中包括像素阵列部 分、扫描器部分和信号部分，通过以行设置的第一至第三扫描线、以列设置 的信号线、连接于该扫描线和该信号线的矩阵型像素电路、提供该像素电路 运行所需的第一和第二电位的多条电源线配置该像素阵列部分，信号部分将 视频信号提供给信号线，该扫描器部分通过将控制信号提供给该第一至第三 扫描线而基于行顺序地扫描该像素电路，该像素电路每个包括输入晶体管、 驱动晶体管、第一开关晶体管、第二开关晶体管、保持电容和发光装置，该方法包括下述步骤由该输入晶体管在预定的采样周期中通过响应由该第一扫描线提供的控 制信号被接通，将由该信号线提供的视频信号的信号电位采样到该保持电容 中，由该保持电容根据所釆样的视频信号的信号电位将输入电压施加于该驱 动晶体管的栅极，由该驱动晶体管将对应于该输入电压的输出电流提供给发光装置，由该发光装置在预定的发光周期期间通过由该驱动晶体管提供的输出电 流而发出对应于该视频信号的信号电位的亮度的光，由第一开关晶体管在采样周期之前通过响应由该第二扫描线提供的控制 信号被接通，把该驱动晶体管的栅极设置为第一电位，由第二开关晶体管在采样周期之前通过响应由该第三扫描线提供的控制 信号被接通，把该驱动晶体管的源极设置为第二电位，以及由扫描器部分以该第一开关晶体管先于该第二开关晶体管接通的方式对 控制信号进行定时设置。
12、 一种电子装置，其包括权利要求1的显示装置。
全文摘要
公开了一种像素电路。该像素电路至少包括驱动晶体管；输入晶体管；第一开关晶体管；第二开关晶体管；保持电容；和电光装置。该保持电容两端分别连接于驱动晶体管的栅极节点和源极节点。该电光装置具有校正特性，其亮度由来自于驱动晶体管的驱动电流的值决定，该驱动晶体管的源极节点连接于其阳极。输入晶体管的一电流端连接于驱动晶体管的栅极节点，并在预定的采样周期期间采样视频信号到保持电容。第一开关晶体管在采样周期之前接通，并把驱动晶体管的栅极节点连接于预定的参考电压。
文档编号G09G3/30GK101149901SQ20071019296
公开日2008年3月26日 申请日期2007年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者六仓贵彦, 冨田昌嗣, 浅野慎, 甚田诚一郎 申请人:索尼株式会社
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