显示装置的制作方法
专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括发光元件作为像素的有源矩阵型显示装置。
背景技术：
最近几年中，已经做出不断增加的努力以发展包括有机EL器件作为发 光元件的平面(planar)自发光显示装置。有机EL器件是一种利用从放置在 电场下的有机薄膜发光的现象的器件。有机EL器件具有低功率要求，因为 它能够在IOV或者更低的施加电压下被供能。此外，有机EL器件是一种能 够自身发光的自发光器件，它不需要照明部件并且能够容易地降低重量和厚 度。因为有机EL器件具有大约几ns的很高的响应速率，所以当显示运动图 像时不产生图像暂留(persistence )。
已经做出特别的努力来在包括有机EL器件作为发光元件的平面自发光
显示装置中发展包括集成薄膜晶体管作为像素的有源矩阵显示装置。有源矩 阵平面自发光显示装置公开在以下的专利文献中，例如
专利文献1:日本专利公开No.2003-255856 专利文献2:日本专利公开No.2003-271095 专利文献3:日本专利公开No.2004-133240 专利文献4:日本专利公开No.2004-029791 专利文献5:日本专利公开No.2004-09368
发明内容
然而，相关技术的有源矩阵平面自发光显示装置的缺点在于，用于驱动 发光元件的晶体管由于制造工艺波动要经受阈值电压和迁移率变化。另外， 有机EL器件有其趋于随时间变化的特性。驱动晶体管的这种特性变化和有 机EL器件的特性波动对发光亮度有不利的影响。为了在显示装置的整个显 示表面上设置发光亮度为统一的级别，必须在各个像素电路中校正晶体管和 有机EL器件的特性波动。迄今为止，已经提出在每个像素中具有这样的特
性波动校正功能的显示装置。然而，具有特性波动校正功能的相关技术的像 素电路在结构上是复杂的，因为为了提供校正电位、各开关晶体管和各开关 脉沖，它们需要互相连接。因为像素电路由许多组件组成，所以它们已经表 现为高清晰度显示能力的障碍。
本发明的一个一般实施例提供一种具有通过简化的像素电路获得的高清 晰度显示能力的显示装置。
本发明的另一个实施例提供一种能够可靠地校正驱动晶体管的阈值电压 变化的显示装置。
本发明的另一个实施例提供一种能够在各信号线上的信号电位和参考电 位之间准确地切换的显示装置。
根据本发明的一个实施例，显示装置包括像素阵列和用于驱动像素阵列 的驱动器。像素阵列包括扫描线行、信号线列、布置在扫描线和信号线的交
叉处的像素矩阵、以及与各个的像素行相关联的馈线(feeding line )。驱动器 包括主扫描器，用于通过在水平周期连续提供控制信号到扫描线，以线顺 序模式扫描像素行；电源扫描器，用于相对线顺序模式同步地提供在第一电 位和第二电位之间切换的电源电压到馈线；以及信号选择器，用于在线顺序
模式下，在每个水平周期，选择性地提供作为视频信号的信号电位和参考电 位到信号线列。每个像素包括发光元件、取样晶体管、驱动晶体管和保持电 容器。取样晶体管有连接到扫描线的栅极，以及源极和漏极，其中一个连接 到信号线并且另一个连接到驱动晶体管的栅极。驱动晶体管有源极和漏极， 其中一个连接到发光元件并且另一个连接到一条馈线。保持电容器连接在驱 动晶体管的源极和栅极之间。取样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号被 导通，取样从信号线提供的信号电位并且在保持电容器中保持取样信号电位。 驱动晶体管依赖于保持在保持电容器中的信号电位提供驱动电流到发光元 件，以响应从处于第一电位下的馈线提供的电流。在馈线处于第一电位下和 信号线处于参考电位下的时间间隔期间，主扫描器输出控制信号用于致使取 样晶体管导通，以执行阈值电压校正处理，以将对应于驱动晶体管的阈值电 压的电压保持在保持电容器中。在信号电位的取样之前的多个水平周期，主 扫描器重复阈值电压校正处理，以将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压保 持在保持电容器中。每条信号线与一对开关相关联， 一个开关用于给信号线 提供信号电位，而另一个开关用于将提供参考电位的公共线连接到信号线。
信号选择器在每个水平周期相对线顺序模式同步地开启和断开各开关，以在 信号电位和参考电位之间切换，并且选择性地提供信号电位和参考电位到每 列信号线。
根据本发明的一个实施例，像素阵列被装配在单个板(panel)上，并且 开关和信号选择器被装配在单个板上。在阈值电压校正处理之前，在馈线处 于第二电位下并且信号线处于参考电位下的时间间隔期间，主扫描器输出控 制信号使取样晶体管导通，以设置驱动晶体管的栅极为参考电位并且其源极 为第二电位。为了在信号线处于信号电位下的时间间隔期间使取样晶体管导 通，主扫描器输出脉冲持续时间短于该时间间隔的控制信号到扫描线，从而 在保持电容器中保持信号电位，并且同时将用于驱动晶体管的迁移率的校正 加到信号电位。当信号电位被保持在保持电容器中时，主扫描器使取样晶体 管非导通，以使驱动晶体管的栅极从信号线电断开，以便由此允许驱动晶体 管的栅极电位随着其源极电位变化而变化，因此保持在驱动晶体管的栅极和 源极之间的电压恒定。
根据本发明的一个实施例，在有源矩阵显示装置中，其中如有机EL器 件的发光元件被用作像素，为了高质量的显示图像，每个像素至少具有校正 驱动晶体管的阈值电压的功能，并且优选的还有校正驱动晶体管迁移率的功
能和校正有机EL器件的基于老化的变化的功能(自举(bootstrapping )操作)。 为了合并这些功能，显示装置提供作为切换脉冲的电源电压到各像素。由于 电源电压被提供作为切换脉冲，显示装置不需要用于校正阔值电压的切换晶 体管和用于控制切换晶体管栅极的扫描线。结果，组成像素的组件的数量和 使用的相互连接的数量被大大的减少，导致像素面积的降低。因此，显示装 置被允许具有高清晰度显示能力。迄今为止，具有那些校正功能的像素由于 像素的大配线面积不适合实现高清晰度显示能力，其中大配线面积是因为组 成像素的组件的数量大。根据本发明的实施例，因为电源电压被提供作为切 换脉冲，所以组成像素的组件的数量和使用的相互连接的数量通过被减少， 以减少像素的配线面积。因而该显示装置能够被提供为高质量、高清晰度的 平板显示器。
特别地，根据本发明的实施例，在信号电位的取样之前的多个水平周期， 电压阈值电压校正处理被重复，以将对应于驱动晶体管的阈值电压可靠地保 持在保持电容器中。因为阈值电压校正处理被多次执行，所以总的校正时间是足够长的以提前将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容器 中。对应于保持在保持电容器上的驱动晶体管的阈值电压的电压被加到保持 电容器中取样的信号电位，并且施加到驱动晶体管的栅极。因为被加到信号 电位的对应于驱动晶体管的阈值电压抵消驱动晶体管的阈值电压，所以可能
流。为此目的，重要的是将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压可靠地保持 在保持电容器中。根据本发明实施例，通过重复地多次将对应于阈值电压的 电压写入保持电容器，使得写时间足够长。通过这样的安排，显示装置能够 抑制显示图像的亮度不规则性，特别在低灰度范围中。
为了重复多次阔值电压的校正处理，在每个水平周期每条信号线的电位 需要在信号电位和参考电位之间切换。为了在信号电位和参考电位之间切换， 每条信号线与一对开关相关联， 一个用于提供信号电位到信号线，并且另一 个用于将提供参考电位的公共线连接到信号线。根据本发明的实施例，开关 在每个水平周期相对线顺序模式同步地被开启或者断开，以在信号电位和参
考电位之间切换，并且选择性的提供信号电位和参考电位到每列的信号线。 因为开关被开启和断开以在信号电位和参考电位之间切换，所以信号线上的 电位能够被准确改变。即使当信号线上的电位在每个水平周期在信号电位和
参考电位之间切换时，也防止信号电位劣化(degrade),并且显示图像的质量 被维持在需要的级别。
从结合附图以示例的方式说明本发明优选实施例的以下描述中，本发明 的上述和其它的实施例，特征和优点将变得明显。
图1是根据本发明实施例的显示装置的方块图； 图2是包括在图1中示出的显示装置中的像素电路的电路图； 图3是图1中示出的显示装置的4喿作的说明性时序图； 图4A是图2中示出的^象素电路的才喿作的说明性时序图； 图4B是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4C是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4D是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4E是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4F是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图4G和图4H是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图41是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图4J是图2中示出的^象素电路的操作的说明性时序图4K是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图4L是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图5 ( 1 )到(4)是根据本发明实施例的显示装置的操作的说明性组图6是根据对比示例的显示装置的方块图；以及
图7是图6中示出的显示装置的操作的说明性图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述根据本发明实施例的显示装置。图1以方块图 的形式显示根据本发明实施例的显示装置。如图1中所示，通常用100指示 的显示装置包括像素阵列102和用于驱动像素阵列102的驱动器(103, 104, 105)。像素阵列102包括扫描线行WSL101到WSL10m、信号线列DTL101 到DTL10n、布置在扫描线WSL101到WSL10m和信号线DTL101到DTL10n 的交叉处的像素矩阵(PXLC) 101、以及与各个像素行101相关联的馈线 DSL101到DSL10m。驱动器包括主扫描器(写扫描器WSCN) 104，用于 通过在水平周期(1H)相继地提供控制信号到扫描线WSL101到WSL10m， 以线顺序模式扫描像素行101;电源扫描器(DSCN) 105,用于相对线顺序 模式同步(timed)提供在第一电位(较高电位)和第二电位(较低电位)之 间切换的电源电压给馈线DSL101到DSL10m;以及信号选择器(水平选择 器HSEL) 103,用于在线顺序模式，在每个水平周期(1H)选择性地提供作 为^L频信号的信号电位和参考电位到信号线列DTL101到DTL10m。
根据本发明的实施例，每条信号线DTL连接到一对开关HSW、 PSW。 开关HSW用于提供作为视频信号Vsig的信号电位到信号线DTL。开关PSW 连接公共线109用于提供参考电位Vo到信号线DTL。信号选择器103在每 个水平周期相对写扫描器104的线顺序模式同步地交替开启开关HSW、PSW， 以便由此选择性地提供作为视频信号Vsig的信号电位和参考电位Vo到信号 线歹'J DTL。
根据本实施例，像素阵列102被构造在单个板上，以构造显示装置100
为平板结构。开关HSW、 PSW,每个与信号线DTL的数量同样多，并且用 于开启和断开开关HSW、 PSW的信号选择器103装配在与像素阵列102相 同的板上。该板可能具有用于被从外部电路提供参考电位Vo和视频信号Vsig 的各端子，并且每条信号线DTL不需要被连接到外部电路。用于提供参考电 位Vo的电压源和用于提供视频信号Vsig的信号源，可能被提供为具有高驱 动能力的外部源。因为板被安排用各开关在参考电位Vo和视频信号Vsig的 信号电位之间切换，并且选择性地提供参考电位Vo和视频信号Vsig的信号 电位到信号线DTL,所以信号电位和参考电位不被劣化，并且显示装置显示 的图像的质量不被损害。根据图示的实施例，除信号选择.器103之外，写扫 描器104和电源扫描器105也被装配在与像素阵列102相同的板上。
信号选择器103基本操作来在每个水平周期取样和保持从外部电路提供 的视频信号Vsig,并且为每条像素线输出作为被取样和保持的视频信号Vsig。 信号选择器103因此在线顺序模式操作，以提供信号电位到信号线DTL。然 而，显示装置可以使用点顺序信号驱动器代替信号选择器103。根据图示的 实施例，信号选择器103相对线顺序模式同步地同时开启和断开各开关HSW、 PSW。
图2是显示包括在图中1示出的显示装置100中的每个像素101的特定 结构细节和相互连接的电路图。如图2中所示，像素101包括典型地包括有 机EL器件的发光元件3D、取样晶体管3A、驱动晶体管3B和保持电容器3C。 取样晶体管3A有连接到对应扫描线WSL101的栅极g，以及源极s和漏极d, 其中一个被连接到对应的信号线DTL101,而另一个连接到驱动晶体管3B的 栅极g。驱动晶体管3B有源极s和漏极d，其中一个被连接到发光元件3D 而另一个连接到对应的馈线DSLIOI。根据图示的实施例，驱动晶体管3B的 漏极d被连接到馈线DSL101,并且其源极s连接到发光元件3D的阳极。发 光元件3D的阴极被连接到接地互连3H。接地互连3H是所有的像素101公 用的。保持电容器3C被连接在驱动晶体管3B的源极s和栅极g之间。
取样晶体管3A通过从扫描线WSL101提供的控制信号被使得导通，取 样从信号线DTL101提供的信号电位Vin,并且将取样的信号电位Vin保持在 保持电容器3C中。当驱动晶体管3B被提供来自第一电位下的馈线DSL101 的电流时，驱动晶体管3B依赖于被保持电容器3C保持的信号电位，提供驱 动电流到发光元件3D。在馈线DSLIOI处于第一电位下和信号线DTLIOI处
于参考电位Vo下的时间间隔期间，主扫描器104输出控制信号用于使取样晶 体管3A导通以执行阈值电压校正处理，该阈值电压校正处理用于在保持电 容器3C中保持对应于用于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电压。根据本发 明的实施例，在信号电位的取样之前的多个水平周期，阈值电压校正处理被 重复，用于在保持电容器3C中可靠地保持对应于用于驱动晶体管3B的阈值 电压Vth的电压。因为阈值电压校正处理被执行多次，所以维持足够长的写 时间，以在保持电容器3C中预先可靠地保持对应于用于驱动晶体管3B的阈 值电压Vth的电压。对应于阈值电压Vth的保持的电压被用于抵消用于驱动 晶体管3B的阈值电压Vth。即使各个像素的驱动晶体管的阈值电压彼此不同， 因为它们在各个的像素中被完全抵消，所以显示装置显示的图像的均匀性被 增加。特别地，当信号电压表示低灰度级时趋于出现的显示亮度不规则性被 阻止发生。
为了重复阈值电压校正处理，必须提供在每个水平周期在参考电位Vo 和信号电位Vin之间切换的电位给信号线DTL101 。为此目的，信号线DTL101 被连接到一对开关HSW101、 PSW101。开关HSW101用于提供信号电位Vin 到信号线DTL101,并且开关PSW101用于连接公共线109用于提供参考电 位Vo到信号线DTL101。信号选择器103在每一水平周期相对写扫描器104 的线顺序模式同步地专门开启和断开开关HSW101、 PSW101，切换地提供信 号电位Vin和参考电位Vo到信号线DTL101。像素电路101因此能够在多个 水平周期重复阈值电压校正处理。
优选地，在阈值电压校正处理之前，主扫描器104输出控制信号以使取 样晶体管3A导通，以在馈线DSLIOI处于第二电位下且信号线DTLIOI处于 参考电位下的时间间隔期间，设置驱动晶体管3B的栅极g从而为参考电位， 并且还设置其源极s为第二电位。随着栅极电位和源极电位被如此重置，随 后的阈值电压校正处理能够被可靠地执行。
图2中示出的像素101除了上述阈值电压校正功能外还具有迁移率校正 功能。具体地，当主扫描器104输出脉冲持续期间短于上述时间间隔的控制 信号到扫描线WSLIOI，以将信号电位保持在保持电容器3C中时，以便在信 号线DTLIOI处于信号电位下的时间间隔期间实施取样晶体管3A,主扫描器 104同时将用于驱动晶体管3B的迁移率)i的校正加到信号电位。
图2中示出的像素101还具有自举功能。具体地，当保持电容器3C保
持信号电位时，主扫描器(WSCN) 104取消对扫描线WSL101的控制信号 的施加，使得取样晶体管3A不导通，以从信号线DTLIOI电断开驱动晶体管 3B的栅极g。因此，当驱动晶体管3B的源极电位(Vs )变化时栅极电位(Vg ) 变化，从而保持栅极g和源极s之间的电压Vgs恒定。
图3是图2中示出的信号选择器103操作的说明性时序图。时序图显示 扫描线WSL101的电位、馈线DTL101的电位、和信号线DTL101的电位沿 着公共时间轴的改变。时序图还显示用于信号电位的控制开关HSWIOI和用 于参考电位的控制开关PSW101沿着公共时间轴被开启和断开的方式。如图 3中所示，开关HSWIOI、 PSW101在连续的水平周期#1重复地开启和断开。 视频信号线DTL101的电位在每个水平周期在信号电位Vin和参考电位Vo之 间交替切换。在图3中，在前一场(field)的发光周期结束后，在接下来的 场中阈值电压校正处理被重复三次，其后执行取样处理和迁移率校正处理， 然后跟随随后场的发光周期。在第一水平周期当信号线DTLIOI在参考电位 Vo下时，第一阈值电压校正处理被执行。在第二水平周期当信号线DTLIOI 在参考电位Vo下时，第二阈值电压校正处理被执行。在第三水平周期当信号 线DTLIOI在参考电位Vo下时，第三阈值电压校正处理被执行。以这种方式， 阈值电压校正处理在分别的三个水平周期被重复执行，因此将对应于驱动晶 体管3B的阈值电压Vth的电位可靠地写入保持电容器3C。在此时间期间， 随着控制开关HSWIOI、 PSW101被专门地开启和断开，施加到视频信号线 DTLIOI的电位在每一个水平周期在参考电位Vo和信号电位Vin之间交替切 换。
图4A是图2中示出的像素101的操作说明性时序图。时序图显示扫描 线WSL101的电位、馈线DSL101的电位、和信号线DTLIOI的电位沿着公 共时间轴的改变。连同上述电位的改变一起，时序图还显示驱动晶体管3B的 栅极电位(Vg)和源极电位(Vs)的改变。
在图4A中示出的时序图沿着像素101操作的转换将其时间周期分为周 期(B)到(L)。在发光周期(B),发光元件3D发光。其后，在线顺序模式 的新场中，馈线DSL101在第一周期(C)从较高电位Vcc—H切换到低较电 位Vcc—L。在接下来的准备周期(D),驱动晶体管3B的栅极电位Vg被重置 为参考电位Vo,并且其源极电位Vs被重置为馈线DTL101的较低电位Vcc—L 。 然后，在第一阈值校正处理周期(E)第一阈值电压校正处理被执行。因为一
个阈值电压校正处理的持续时间短，所以被写入保持电容器3C的电压是V
x 1，并且没有达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
第一阈值校正周期(E)之后的过渡周期(F)在下一个水平周期(1H) 跟随有第二阈值校正周期(G)。现在第二阈值校正处理被执行，导致被写入 保持电容器3C中的电压Vx2接近阈值电压Vth。在接下来的过渡周期(H) 之后的水平周期(1H),第三阈值校正处理在第三阈值校正周期(I)被执行， 导致被写入保持电容器3C中的电压达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
在最后的水平周期的后面部分，视频信号线DTL101从参考电位Vo升高 到信号电位Vin。周期(J)之后，除了在取样周期/迁移率校正周期(K)的 阈值电压Vth,视频信号的信号电位Vin被写入保持电容器3C中，并且用于
3D发射处于依赖于发光周期(L)中的信号电位Vin的亮度级别的光。因为 信号电位Vin已经被对应于阈值电压Vth和迁移校正电压AV的电压调整， 所以发光元件3D的发光亮度不受驱动晶体管3B的阈值电压Vth和迁移率M 的变化影响。最初在发光周期(L),执行自举处理以提高驱动晶体管的3B 的栅极电位Vg和源极电位Vs，同时驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs
(=Vin+Vth- AV)维持恒定。
图4A中出的时序图示例性说明了被重复三次的阈值电压校正处理。 具体地，阈值电压校正处理在每个周期(E)、 (G)和(I)被执行。周期(E)、
(G)和(I)属于水平周期(1H)各自的前一半，并且在这些周期中信号线 DTL101处于参考电位Vo下。在这些周期中，扫描线WSL101处于高电平， 导通取样晶体管3A以设置驱动晶体管3B的栅极电位Vg为参考电位Vo。在 这些周期，驱动晶体管3B的阈值电压Vth被校正。各个水平周期(1H)中 的后一半表示用于对其它行的像素取样信号电位的取样周期。在这些取样周 期(F)和(H)中，扫描线WSL101处于低电平以截止取样晶体管3A。上 述操作被重复，导致驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs达到其阈值电压 Vth。阈值电压校正处理重复的次数设置为依赖于像素的电路安排的最优值， 用于可靠地执行阈值电压处理。以这种方式，能够在从黑电平低灰度到白电 平高灰度的宽的灰度范围实现好的图像质量。
参照图4B到4L，将更加详细地描述图2中显示的像素101的操作。图 4B到4L的后缀B到L分别地对应于图4A中显示的时序图中的周期(B)
到(L)。为了更容易理解搡作，发光元件3D的电容性组件在图4B到4L中 图示为电容器31。如图4B中所示，在发光周期(B)期间，电源线DSLIOI 处于较高电位Vcc—H (第一电位)下，并且驱动晶体管3B提供驱动电流Ids 到发光元件3D。如图4B中所示，驱动电流Ids从处于较高电位Vccji下的 电源线DSL101通过驱动晶体管3B和发光元件3D流入接地互连3H。
在周期(C),如图4C中所示，电源线DSLIOI被控制从较高电位Vcc一H 切换到较低电位Vcc—L。电源线DSL101被放电到较低电位Vcc—L，并且驱 动晶体管3B的源极电位Vs改变为接近于较低电位Vcc—L的电位。如果电源 线DSU01的互连电容大，那么电源线DSL101可能在相对早的时间被控制 从较高电位Vcc_H切换到较低电位Vcc一L。周期(C)被设置为足够长的周 期以便免受互连电容和像素的寄生电容的影响。
在周期(D)，如图4D中所示，扫描线WSL101被控制从低电位切换到 高电位，使得取样晶体管3A导通。此时，视频信号线DTLIOI处于参考电位 Vo下。驱动晶体管3B的栅极电位Vg等于视频信号线DTL101通过取样晶体 管3A的参考电位Vo。同时，驱动晶体管3B的源极电位Vs立即箝位(damp ) 为较低电位Vcc_L。驱动晶体管3B的源极电位Vs因此被初始化(重置)为 较低电位Vcc—L,该较低电位Vcc_L充分地低于视频信号线DTLIOI的参考 电位Vo。具体地，电源线DSL101的较低电位Vcc—L (第二电位)被设置使 得驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs (栅极电位Vg和源极电位Vs之间 的差)高于驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
在第一阈值电压周期(E),如图4E中所示，电源线DSL101的电位从 较低电位VccJL改变为较高电位Vcc—H，导致驱动晶体管3B的源极电位Vs 开始上升。周期(E)在当源极电位Vs从Vcc—L达到Vx 1时终止。因此， Vx l在第一阈值电压周期(E)被写入保持电容器3C。
在水平周期(1H)的后面周期(F),如图4F中所示，视频信号线DTLIOI 改变为信号电位Vin,并且扫描线WSL101变成低电平。周期(F)作为用于 为其它行的像素取样信号电位Vin的取样周期。因此，图示的像素的取样晶 体管3A需要在周期(F)中断开。
在接下来的水平周期(1H)的前半，在阈值校正周期(G)执行第二阈 值电压校正处理，如图4G中所示。随着第一阈值电压校正处理，视频信号 线DTLIOI被设置为参考电位Vo,并且扫描线VSLIOI变成高电平，导通取 样晶体管3A。电位被写入保持电容器3C直到其达到V x 2。
在水平周期(ih)的后面周期(h),如图4H中所示，因为对其它行的 像素取样信号电位Vin,所以对于被说明行，扫描线WSL101变为低电平， 截止取样晶体管3A。
在第三阈值电压校正处理中，如图4I中所示，扫描线WSL101又变为高 电平，导通取样晶体管3A,并且驱动晶体管3B的源极电位Vs开始增加。 当驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs变为阈值电压Vth时，电流被切断。 以这种方式，对应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电压被写入保持电容器 3C。在三个阈值校正周期(E)， (G)和(I)的每个周期，公共地线3H的电 位被设置以切断发光元件3D,使得驱动电流仅仅流入保持电容器3C,而不 流入发光元件3D。
在周期(J),如图4J中所示，视频信号线DTL101的电位从参考电位 Vo改变为取样电位(信号电位)Vin，完成用于接下来的取样操作和迁移率 校正操作的准备。
在取样周期/迁移率校正周期(K)，如图4K中所示，扫描线WSL101改 变为较高电位，导通取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极电位Vg 变成信号电位Vin。因为发光元件3D初始处于切断状态(高阻抗)，所以驱 动晶体管3B的漏极-源极电流Ids流入发光元件电容器31,开始对其充电。 因此，驱动晶体管3B的源极电位Vs开始升高直到驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs达到Vin+Vth-AV。以这种方式，信号电位Vin被取样并且同 时校正量AV被调整。当Vin越高，Ids越大，导致AV的绝对值越大。因此， 迁移率依赖于发光亮度等级被校正。如果Vin是恒定的，那么驱动晶体管3B 的迁移率iu越大，AV的绝对值越大。另外说明，迁移率ju越大，负反馈AV 的量越大，使得每个像素的迁移率(j的变化能够被移除。
最后在发光周期(L),如图4L中所示，扫描线WSL101改变为较低电 位，截止取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极g从信号线DTL101 断开。同时，漏极电流Ids开始流过发光元件3D。发光元件3D的阳极电位 依赖于驱动电流Ids增加Vel。在发光元件3D阳极电位的增加意味着驱动晶 体管3B的源极电位Vs的增加。当驱动晶体管3B的源极电位Vs增加时，因 为保持电容器3C的自举作用，所以驱动晶体管3B的栅极电位Vg也增加。 栅极电位Vg的增量Vel等于源极电位Vs的增量Vel。因此，驱动晶体管3B
的栅极-源极电压Vgs在发光周期期间被维持在Vin+Vth-AV的恒定电平。
如上所述，根据本发明实施例的显示装置的每个像素具有阈值电压校正 功能和迁移率校正功能。图5是(1)到(4)的一组图，显示包括在具有那 些校正功能的像素中的驱动晶体管的电流对电压特性。图(1)到(4)的每 一个具有表示信号电位Vin的水平轴和表示驱动电流Ids的垂直轴。图(1) 到(4)的每一个显示不同像素A、 B的Vin对Ids特性曲线。像素A具有相 对低的阈值电压Vth和相对大的迁移率|a ,像素B具有相对高的阈值电压Vth
和相对小的迁移率M。
图(1)显示当没有阈值电压被校正和没有迁移率^C校正时绘制的Vin 对Ids特性曲线。因为像素A、 B中的阈值电压Vth和迁移率u没有被校正， 所以它们的V i n对I d s特性曲线因为不同的阈值电压V t h和迁移率]i值彼此 很不同。即使当相同的信号电位Vin被给予像素A和B,驱动电流Ids,即， 像素A、 B的发光亮度也具有不同的值，导致不能够获得图像均匀性。
图(2)显示当阈值电压被校正而没有迁移率被校正时绘制的Vin对Ids 特性曲线。像素A、 B中的不同的阈值电压Vth的值被抵消。然而，迁移率ji 的不同值反映在Vin对Ids特性曲线中。迁移率ju的不同值本身明显出现在 较高的阈值Vth范围，即，较高亮度范围，即使在相同的灰度级也导致不同 的亮度级。具体地，在相同的灰度级(相同的Vin),具有越大迁移率M的像 素A的亮度(驱动电流Ids)越高，并且具有越小迁移率M的像素B的亮度 越低。
图(3 )显示当根据本发明的实施例阈值电压被校正和迁移率被校正时绘 制的Vin对Ids特性曲线。不同的阈值电压Vth和迁移率M被完全地校正， 因此像素A、 B的Vin对Ids特性曲线彼此一致。像素A、 B的亮度级(Ids) 在全部灰度级(Vin)是彼此相同的，导致被高度改进的图像均匀性。
图(4)显示当阈值电压校正不足而迁移率被校正时绘制的对比示例的 Vin对Ids特性曲线。另外说明，在图(4)中示出的Vin对Ids特性曲线是 当阈值电压校正处理仅仅被执行一次而非被重复多次时绘制的。因为不同阈 值电压值Vth没有被抵消，所以在低灰度范围像素A、B产生不同亮度级(Ids )。 因此，如果阈值电压校正不足，则在低灰度范围出现亮度不规则，损害图像 质量。
图6以方框图的形式显示根据比较示例的显示装置。为了更容易理解显 示装置，图6中示出的显示装置的、对应于图1中示出的显示装置的那些部 分的部分，由对应的参考符号指示。图6中示出的显示装置与图1中示出的
显示装置，关于用于为像素阵列102的信号线DTL提供信号的信号提供单元 不同。如上所述，为了在多个水平周期在像素电路101上重复阈值电压校正 处理，必须给信号线DTL提供在信号电位和参考电位之间交替地切换的脉冲 信号。在图6中示出的显示装置中，信号线DTL与用于提供脉冲信号到信号 线DTL的各个脉沖信号源SIG相关联。例如，第一脉冲信号源SIG101被连 接到第一行的信号线DTLIOI。第一脉冲信号源SIG101提供在信号电位和参 考电位之间交替切换的脉冲信号到信号线DTLIOI。因此，图6中示出的显示 装置需要与视频信号线DTL数量同样多的信号源DTL。从而，装配像素阵列 102的板需要与信号线DTL数量同样多的连接焊盘，用于连接板外部的信号 源DTL。尽管具有相对大的板的电视显示装置可能被布置如图6中所示，但 是对于在移动设备上使用的小尺寸显示装置来说，难以具有足够的空间用于 容纳这样与信号线DTL相同数量的连接焊盘。另外，合并板外部的信号源 Sig的驱动电路在结构上是复杂的。
图7是说明图6中示出的显示装置的操作。图7在其左侧区域显示单个 信号线DTL和连接到信号线DTL的脉冲信号源SIG。信号线DTL在各自节 点a、 b、 c、 d、 e被连接到像素。对于每个节点，存在增加的互连电阻Rp和 互连电容Cp。如图7中所示，当离信号源SIG的距离越大，互连电阻Rp的 积累电阻量和互连电容Cp的积累电容量越大，不利地影响脉冲信号。具体地， 每次脉冲信号通过节点时，从信号源SIG输出的脉冲信号被互连电阻和互连 电容劣化。
图7在其右侧区域显示在节点a、 b、 c、 d、 e分别观测的脉冲信号的波 形。在离信号源SIG最近的节点，脉冲信号具有基本上矩形的波形。当离信 号源SIG的距离越大，随着它的正向和负向边缘更加变形，脉冲信号越被劣 化。例如，在节点e，脉冲信号具有钝的正向边缘，并且在信号线从参考电位 Vo向信号电位Vin改变之前开始下降。这种现象阻止在对应像素的保持电容 器中取样信号电位Vin,导致劣化的图像质量。然而，利用根据本发明实施例 的显示装置，信号线不与各个独立的脉冲信号源相关联，而被使用选择信号 电位和参考电位的开关组合。因此，提供给信号线的脉冲信号不被互连电阻 和互连电容劣化，使得显示装置能够显示好质量的图像。
本领域的技术人员应该理解，根据设计需要和其它因素，可能出现各种 修改，组合，子组合和变更，只要它们在权利要求或其等价物的范围内。 相关申请的交叉引用
本发明包含涉及2006年11月13日向日本专利局提交的日本专利申请 JP2006-306125的主题，这里通过引用合并其全部内容。
权利要求
1.一种显示装置包括像素阵列；以及用于驱动所述像素阵列的驱动器；所述像素阵列包括扫描线行、信号线列、布置在所述扫描线和信号线交叉处的像素矩阵、以及与各个像素行相关联的馈线；所述驱动器包括主扫描器，用于通过在水平周期连续提供控制信号各到扫描线，以线顺序模式扫描像素行；电源扫描器，用于相对线顺序模式同步地提供在第一电位和第二电位之间切换的电源电压到馈线；以及信号选择器，用于在线顺序模式下，在每个水平周期，选择性地提供作为视频信号的信号电位和参考电位到信号线列；每个所述像素包括发光元件、取样晶体管、驱动晶体管和保持电容器；所述取样晶体管具有连接到一条所述扫描线的栅极，以及源极和漏极，其中一个连接到一条所述信号线并且另一个连接到驱动晶体管的栅极；所述驱动晶体管具有源极和漏极，其中一个连接到所述发光元件并且另一个连接到一条所述馈线；所述保持电容器被连接在驱动晶体管的源极和栅极之间；其中使得所述取样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号被导通，取样从信号线提供的信号电位并且在保持电容器中保持取样信号电位；所述驱动晶体管依赖于保持在保持电容器中的信号电位，提供驱动电流到所述发光元件，以响应从处于所述第一电位下的馈线提供的电流；在馈线处于第一电位下和信号线处于参考电位下的时间间隔期间，所述主扫描器输出控制信号用于致使取样晶体管导通，以执行阈值电压校正处理，以将对应于所述驱动晶体管的阈值电压的电压保持在所述保持电容器中；在信号电位的取样之前的多个水平周期，所述主扫描器重复阈值电压校正处理，以将对应于所述驱动晶体管的阈值电压的电压保持在所述保持电容器中；每条所述信号线与一对开关相关联，一个开关用于给信号线提供信号电位，而另一个开关用于将提供参考电位的公共线连接到信号线；以及所述信号选择器在每个水平周期相对线顺序模式同步地开启和断开所述各开关，以在信号电位和所述参考电位之间切换，并且选择性地提供信号电位和所述参考电位到每列信号线。
2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述像素阵列被装配在单个板 上，并且所述开关和所述信号选择器被装配在所述单个板上。
3. 根据权利要求1所述的显示装置，其中在阈值电压校正处理之前，在所述馈线处于第二电位下并且信号线处于参考电位下的时间间隔期间，所述 主扫描器输出控制信号使取样晶体管导通，以设置驱动晶体管的栅极为所述 参考电位并且其源极为所述第二电位。
4. 根据权利要求1所述的显示装置，其中为了在所述信号线处于信号电 位下的时间间隔期间使所述取样晶体管导通，所述主扫描器输出脉沖持续时 间短于所述时间间隔的控制信号到扫描线，从而在所述保持电容器中保持信 号电位，并且同时将用于驱动晶体管的迁移率的校正加到信号电位。
5. 根据权利要求1所述的显示装置，其中当信号电位被保持在所述保持 电容器中时，所述主扫描器使取样晶体管非导通，以使驱动晶体管的栅极从 信号线电断开，以便由此允许驱动晶体管的栅极电位随着其源极电位变化而 变化，从而保持在驱动晶体管的栅极和源极之间的电压恒定。
全文摘要
本发明公开一种显示装置。在信号电位的取样之前的多个水平周期，主扫描器重复阈值电压校正处理，以将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容器中。每条信号线与一对开关相关联，一个开关用于给信号线提供信号电位，而另一个开关用于将提供参考电位的公共线连接到信号线。信号选择器在每个水平周期相对线顺序模式同步地开启和断开各开关，以在信号电位和参考电位之间切换，并且选择性地提供信号电位和参考电位到每列信号线。
文档编号G09G3/30GK101183507SQ20071018606
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月13日 优先权日2006年11月13日
发明者内野胜秀, 饭田幸人 申请人:索尼株式会社
技术领域：
本发明涉及一种包括发光元件作为像素的有源矩阵型显示装置。
背景技术：
最近几年中，已经做出不断增加的努力以发展包括有机EL器件作为发 光元件的平面(planar)自发光显示装置。有机EL器件是一种利用从放置在 电场下的有机薄膜发光的现象的器件。有机EL器件具有低功率要求，因为 它能够在IOV或者更低的施加电压下被供能。此外，有机EL器件是一种能 够自身发光的自发光器件，它不需要照明部件并且能够容易地降低重量和厚 度。因为有机EL器件具有大约几ns的很高的响应速率，所以当显示运动图 像时不产生图像暂留(persistence )。
已经做出特别的努力来在包括有机EL器件作为发光元件的平面自发光
显示装置中发展包括集成薄膜晶体管作为像素的有源矩阵显示装置。有源矩 阵平面自发光显示装置公开在以下的专利文献中，例如
专利文献1:日本专利公开No.2003-255856 专利文献2:日本专利公开No.2003-271095 专利文献3:日本专利公开No.2004-133240 专利文献4:日本专利公开No.2004-029791 专利文献5:日本专利公开No.2004-09368
发明内容
然而，相关技术的有源矩阵平面自发光显示装置的缺点在于，用于驱动 发光元件的晶体管由于制造工艺波动要经受阈值电压和迁移率变化。另外， 有机EL器件有其趋于随时间变化的特性。驱动晶体管的这种特性变化和有 机EL器件的特性波动对发光亮度有不利的影响。为了在显示装置的整个显 示表面上设置发光亮度为统一的级别，必须在各个像素电路中校正晶体管和 有机EL器件的特性波动。迄今为止，已经提出在每个像素中具有这样的特
性波动校正功能的显示装置。然而，具有特性波动校正功能的相关技术的像 素电路在结构上是复杂的，因为为了提供校正电位、各开关晶体管和各开关 脉沖，它们需要互相连接。因为像素电路由许多组件组成，所以它们已经表 现为高清晰度显示能力的障碍。
本发明的一个一般实施例提供一种具有通过简化的像素电路获得的高清 晰度显示能力的显示装置。
本发明的另一个实施例提供一种能够可靠地校正驱动晶体管的阈值电压 变化的显示装置。
本发明的另一个实施例提供一种能够在各信号线上的信号电位和参考电 位之间准确地切换的显示装置。
根据本发明的一个实施例，显示装置包括像素阵列和用于驱动像素阵列 的驱动器。像素阵列包括扫描线行、信号线列、布置在扫描线和信号线的交
叉处的像素矩阵、以及与各个的像素行相关联的馈线(feeding line )。驱动器 包括主扫描器，用于通过在水平周期连续提供控制信号到扫描线，以线顺 序模式扫描像素行；电源扫描器，用于相对线顺序模式同步地提供在第一电 位和第二电位之间切换的电源电压到馈线；以及信号选择器，用于在线顺序
模式下，在每个水平周期，选择性地提供作为视频信号的信号电位和参考电 位到信号线列。每个像素包括发光元件、取样晶体管、驱动晶体管和保持电 容器。取样晶体管有连接到扫描线的栅极，以及源极和漏极，其中一个连接 到信号线并且另一个连接到驱动晶体管的栅极。驱动晶体管有源极和漏极， 其中一个连接到发光元件并且另一个连接到一条馈线。保持电容器连接在驱 动晶体管的源极和栅极之间。取样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号被 导通，取样从信号线提供的信号电位并且在保持电容器中保持取样信号电位。 驱动晶体管依赖于保持在保持电容器中的信号电位提供驱动电流到发光元 件，以响应从处于第一电位下的馈线提供的电流。在馈线处于第一电位下和 信号线处于参考电位下的时间间隔期间，主扫描器输出控制信号用于致使取 样晶体管导通，以执行阈值电压校正处理，以将对应于驱动晶体管的阈值电 压的电压保持在保持电容器中。在信号电位的取样之前的多个水平周期，主 扫描器重复阈值电压校正处理，以将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压保 持在保持电容器中。每条信号线与一对开关相关联， 一个开关用于给信号线 提供信号电位，而另一个开关用于将提供参考电位的公共线连接到信号线。
信号选择器在每个水平周期相对线顺序模式同步地开启和断开各开关，以在 信号电位和参考电位之间切换，并且选择性地提供信号电位和参考电位到每 列信号线。
根据本发明的一个实施例，像素阵列被装配在单个板(panel)上，并且 开关和信号选择器被装配在单个板上。在阈值电压校正处理之前，在馈线处 于第二电位下并且信号线处于参考电位下的时间间隔期间，主扫描器输出控 制信号使取样晶体管导通，以设置驱动晶体管的栅极为参考电位并且其源极 为第二电位。为了在信号线处于信号电位下的时间间隔期间使取样晶体管导 通，主扫描器输出脉冲持续时间短于该时间间隔的控制信号到扫描线，从而 在保持电容器中保持信号电位，并且同时将用于驱动晶体管的迁移率的校正 加到信号电位。当信号电位被保持在保持电容器中时，主扫描器使取样晶体 管非导通，以使驱动晶体管的栅极从信号线电断开，以便由此允许驱动晶体 管的栅极电位随着其源极电位变化而变化，因此保持在驱动晶体管的栅极和 源极之间的电压恒定。
根据本发明的一个实施例，在有源矩阵显示装置中，其中如有机EL器 件的发光元件被用作像素，为了高质量的显示图像，每个像素至少具有校正 驱动晶体管的阈值电压的功能，并且优选的还有校正驱动晶体管迁移率的功
能和校正有机EL器件的基于老化的变化的功能(自举(bootstrapping )操作)。 为了合并这些功能，显示装置提供作为切换脉冲的电源电压到各像素。由于 电源电压被提供作为切换脉冲，显示装置不需要用于校正阔值电压的切换晶 体管和用于控制切换晶体管栅极的扫描线。结果，组成像素的组件的数量和 使用的相互连接的数量被大大的减少，导致像素面积的降低。因此，显示装 置被允许具有高清晰度显示能力。迄今为止，具有那些校正功能的像素由于 像素的大配线面积不适合实现高清晰度显示能力，其中大配线面积是因为组 成像素的组件的数量大。根据本发明的实施例，因为电源电压被提供作为切 换脉冲，所以组成像素的组件的数量和使用的相互连接的数量通过被减少， 以减少像素的配线面积。因而该显示装置能够被提供为高质量、高清晰度的 平板显示器。
特别地，根据本发明的实施例，在信号电位的取样之前的多个水平周期， 电压阈值电压校正处理被重复，以将对应于驱动晶体管的阈值电压可靠地保 持在保持电容器中。因为阈值电压校正处理被多次执行，所以总的校正时间是足够长的以提前将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容器 中。对应于保持在保持电容器上的驱动晶体管的阈值电压的电压被加到保持 电容器中取样的信号电位，并且施加到驱动晶体管的栅极。因为被加到信号 电位的对应于驱动晶体管的阈值电压抵消驱动晶体管的阈值电压，所以可能
流。为此目的，重要的是将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压可靠地保持 在保持电容器中。根据本发明实施例，通过重复地多次将对应于阈值电压的 电压写入保持电容器，使得写时间足够长。通过这样的安排，显示装置能够 抑制显示图像的亮度不规则性，特别在低灰度范围中。
为了重复多次阔值电压的校正处理，在每个水平周期每条信号线的电位 需要在信号电位和参考电位之间切换。为了在信号电位和参考电位之间切换， 每条信号线与一对开关相关联， 一个用于提供信号电位到信号线，并且另一 个用于将提供参考电位的公共线连接到信号线。根据本发明的实施例，开关 在每个水平周期相对线顺序模式同步地被开启或者断开，以在信号电位和参
考电位之间切换，并且选择性的提供信号电位和参考电位到每列的信号线。 因为开关被开启和断开以在信号电位和参考电位之间切换，所以信号线上的 电位能够被准确改变。即使当信号线上的电位在每个水平周期在信号电位和
参考电位之间切换时，也防止信号电位劣化(degrade),并且显示图像的质量 被维持在需要的级别。
从结合附图以示例的方式说明本发明优选实施例的以下描述中，本发明 的上述和其它的实施例，特征和优点将变得明显。
图1是根据本发明实施例的显示装置的方块图； 图2是包括在图1中示出的显示装置中的像素电路的电路图； 图3是图1中示出的显示装置的4喿作的说明性时序图； 图4A是图2中示出的^象素电路的才喿作的说明性时序图； 图4B是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4C是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4D是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4E是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图； 图4F是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图4G和图4H是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图41是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图4J是图2中示出的^象素电路的操作的说明性时序图4K是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图4L是图2中示出的像素电路的操作的说明性时序图5 ( 1 )到(4)是根据本发明实施例的显示装置的操作的说明性组图6是根据对比示例的显示装置的方块图；以及
图7是图6中示出的显示装置的操作的说明性图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述根据本发明实施例的显示装置。图1以方块图 的形式显示根据本发明实施例的显示装置。如图1中所示，通常用100指示 的显示装置包括像素阵列102和用于驱动像素阵列102的驱动器(103, 104, 105)。像素阵列102包括扫描线行WSL101到WSL10m、信号线列DTL101 到DTL10n、布置在扫描线WSL101到WSL10m和信号线DTL101到DTL10n 的交叉处的像素矩阵(PXLC) 101、以及与各个像素行101相关联的馈线 DSL101到DSL10m。驱动器包括主扫描器(写扫描器WSCN) 104，用于 通过在水平周期(1H)相继地提供控制信号到扫描线WSL101到WSL10m， 以线顺序模式扫描像素行101;电源扫描器(DSCN) 105,用于相对线顺序 模式同步(timed)提供在第一电位(较高电位)和第二电位(较低电位)之 间切换的电源电压给馈线DSL101到DSL10m;以及信号选择器(水平选择 器HSEL) 103,用于在线顺序模式，在每个水平周期(1H)选择性地提供作 为^L频信号的信号电位和参考电位到信号线列DTL101到DTL10m。
根据本发明的实施例，每条信号线DTL连接到一对开关HSW、 PSW。 开关HSW用于提供作为视频信号Vsig的信号电位到信号线DTL。开关PSW 连接公共线109用于提供参考电位Vo到信号线DTL。信号选择器103在每 个水平周期相对写扫描器104的线顺序模式同步地交替开启开关HSW、PSW， 以便由此选择性地提供作为视频信号Vsig的信号电位和参考电位Vo到信号 线歹'J DTL。
根据本实施例，像素阵列102被构造在单个板上，以构造显示装置100
为平板结构。开关HSW、 PSW,每个与信号线DTL的数量同样多，并且用 于开启和断开开关HSW、 PSW的信号选择器103装配在与像素阵列102相 同的板上。该板可能具有用于被从外部电路提供参考电位Vo和视频信号Vsig 的各端子，并且每条信号线DTL不需要被连接到外部电路。用于提供参考电 位Vo的电压源和用于提供视频信号Vsig的信号源，可能被提供为具有高驱 动能力的外部源。因为板被安排用各开关在参考电位Vo和视频信号Vsig的 信号电位之间切换，并且选择性地提供参考电位Vo和视频信号Vsig的信号 电位到信号线DTL,所以信号电位和参考电位不被劣化，并且显示装置显示 的图像的质量不被损害。根据图示的实施例，除信号选择.器103之外，写扫 描器104和电源扫描器105也被装配在与像素阵列102相同的板上。
信号选择器103基本操作来在每个水平周期取样和保持从外部电路提供 的视频信号Vsig,并且为每条像素线输出作为被取样和保持的视频信号Vsig。 信号选择器103因此在线顺序模式操作，以提供信号电位到信号线DTL。然 而，显示装置可以使用点顺序信号驱动器代替信号选择器103。根据图示的 实施例，信号选择器103相对线顺序模式同步地同时开启和断开各开关HSW、 PSW。
图2是显示包括在图中1示出的显示装置100中的每个像素101的特定 结构细节和相互连接的电路图。如图2中所示，像素101包括典型地包括有 机EL器件的发光元件3D、取样晶体管3A、驱动晶体管3B和保持电容器3C。 取样晶体管3A有连接到对应扫描线WSL101的栅极g，以及源极s和漏极d, 其中一个被连接到对应的信号线DTL101,而另一个连接到驱动晶体管3B的 栅极g。驱动晶体管3B有源极s和漏极d，其中一个被连接到发光元件3D 而另一个连接到对应的馈线DSLIOI。根据图示的实施例，驱动晶体管3B的 漏极d被连接到馈线DSL101,并且其源极s连接到发光元件3D的阳极。发 光元件3D的阴极被连接到接地互连3H。接地互连3H是所有的像素101公 用的。保持电容器3C被连接在驱动晶体管3B的源极s和栅极g之间。
取样晶体管3A通过从扫描线WSL101提供的控制信号被使得导通，取 样从信号线DTL101提供的信号电位Vin,并且将取样的信号电位Vin保持在 保持电容器3C中。当驱动晶体管3B被提供来自第一电位下的馈线DSL101 的电流时，驱动晶体管3B依赖于被保持电容器3C保持的信号电位，提供驱 动电流到发光元件3D。在馈线DSLIOI处于第一电位下和信号线DTLIOI处
于参考电位Vo下的时间间隔期间，主扫描器104输出控制信号用于使取样晶 体管3A导通以执行阈值电压校正处理，该阈值电压校正处理用于在保持电 容器3C中保持对应于用于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电压。根据本发 明的实施例，在信号电位的取样之前的多个水平周期，阈值电压校正处理被 重复，用于在保持电容器3C中可靠地保持对应于用于驱动晶体管3B的阈值 电压Vth的电压。因为阈值电压校正处理被执行多次，所以维持足够长的写 时间，以在保持电容器3C中预先可靠地保持对应于用于驱动晶体管3B的阈 值电压Vth的电压。对应于阈值电压Vth的保持的电压被用于抵消用于驱动 晶体管3B的阈值电压Vth。即使各个像素的驱动晶体管的阈值电压彼此不同， 因为它们在各个的像素中被完全抵消，所以显示装置显示的图像的均匀性被 增加。特别地，当信号电压表示低灰度级时趋于出现的显示亮度不规则性被 阻止发生。
为了重复阈值电压校正处理，必须提供在每个水平周期在参考电位Vo 和信号电位Vin之间切换的电位给信号线DTL101 。为此目的，信号线DTL101 被连接到一对开关HSW101、 PSW101。开关HSW101用于提供信号电位Vin 到信号线DTL101,并且开关PSW101用于连接公共线109用于提供参考电 位Vo到信号线DTL101。信号选择器103在每一水平周期相对写扫描器104 的线顺序模式同步地专门开启和断开开关HSW101、 PSW101，切换地提供信 号电位Vin和参考电位Vo到信号线DTL101。像素电路101因此能够在多个 水平周期重复阈值电压校正处理。
优选地，在阈值电压校正处理之前，主扫描器104输出控制信号以使取 样晶体管3A导通，以在馈线DSLIOI处于第二电位下且信号线DTLIOI处于 参考电位下的时间间隔期间，设置驱动晶体管3B的栅极g从而为参考电位， 并且还设置其源极s为第二电位。随着栅极电位和源极电位被如此重置，随 后的阈值电压校正处理能够被可靠地执行。
图2中示出的像素101除了上述阈值电压校正功能外还具有迁移率校正 功能。具体地，当主扫描器104输出脉冲持续期间短于上述时间间隔的控制 信号到扫描线WSLIOI，以将信号电位保持在保持电容器3C中时，以便在信 号线DTLIOI处于信号电位下的时间间隔期间实施取样晶体管3A,主扫描器 104同时将用于驱动晶体管3B的迁移率)i的校正加到信号电位。
图2中示出的像素101还具有自举功能。具体地，当保持电容器3C保
持信号电位时，主扫描器(WSCN) 104取消对扫描线WSL101的控制信号 的施加，使得取样晶体管3A不导通，以从信号线DTLIOI电断开驱动晶体管 3B的栅极g。因此，当驱动晶体管3B的源极电位(Vs )变化时栅极电位(Vg ) 变化，从而保持栅极g和源极s之间的电压Vgs恒定。
图3是图2中示出的信号选择器103操作的说明性时序图。时序图显示 扫描线WSL101的电位、馈线DTL101的电位、和信号线DTL101的电位沿 着公共时间轴的改变。时序图还显示用于信号电位的控制开关HSWIOI和用 于参考电位的控制开关PSW101沿着公共时间轴被开启和断开的方式。如图 3中所示，开关HSWIOI、 PSW101在连续的水平周期#1重复地开启和断开。 视频信号线DTL101的电位在每个水平周期在信号电位Vin和参考电位Vo之 间交替切换。在图3中，在前一场(field)的发光周期结束后，在接下来的 场中阈值电压校正处理被重复三次，其后执行取样处理和迁移率校正处理， 然后跟随随后场的发光周期。在第一水平周期当信号线DTLIOI在参考电位 Vo下时，第一阈值电压校正处理被执行。在第二水平周期当信号线DTLIOI 在参考电位Vo下时，第二阈值电压校正处理被执行。在第三水平周期当信号 线DTLIOI在参考电位Vo下时，第三阈值电压校正处理被执行。以这种方式， 阈值电压校正处理在分别的三个水平周期被重复执行，因此将对应于驱动晶 体管3B的阈值电压Vth的电位可靠地写入保持电容器3C。在此时间期间， 随着控制开关HSWIOI、 PSW101被专门地开启和断开，施加到视频信号线 DTLIOI的电位在每一个水平周期在参考电位Vo和信号电位Vin之间交替切 换。
图4A是图2中示出的像素101的操作说明性时序图。时序图显示扫描 线WSL101的电位、馈线DSL101的电位、和信号线DTLIOI的电位沿着公 共时间轴的改变。连同上述电位的改变一起，时序图还显示驱动晶体管3B的 栅极电位(Vg)和源极电位(Vs)的改变。
在图4A中示出的时序图沿着像素101操作的转换将其时间周期分为周 期(B)到(L)。在发光周期(B),发光元件3D发光。其后，在线顺序模式 的新场中，馈线DSL101在第一周期(C)从较高电位Vcc—H切换到低较电 位Vcc—L。在接下来的准备周期(D),驱动晶体管3B的栅极电位Vg被重置 为参考电位Vo,并且其源极电位Vs被重置为馈线DTL101的较低电位Vcc—L 。 然后，在第一阈值校正处理周期(E)第一阈值电压校正处理被执行。因为一
个阈值电压校正处理的持续时间短，所以被写入保持电容器3C的电压是V
x 1，并且没有达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
第一阈值校正周期(E)之后的过渡周期(F)在下一个水平周期(1H) 跟随有第二阈值校正周期(G)。现在第二阈值校正处理被执行，导致被写入 保持电容器3C中的电压Vx2接近阈值电压Vth。在接下来的过渡周期(H) 之后的水平周期(1H),第三阈值校正处理在第三阈值校正周期(I)被执行， 导致被写入保持电容器3C中的电压达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
在最后的水平周期的后面部分，视频信号线DTL101从参考电位Vo升高 到信号电位Vin。周期(J)之后，除了在取样周期/迁移率校正周期(K)的 阈值电压Vth,视频信号的信号电位Vin被写入保持电容器3C中，并且用于
3D发射处于依赖于发光周期(L)中的信号电位Vin的亮度级别的光。因为 信号电位Vin已经被对应于阈值电压Vth和迁移校正电压AV的电压调整， 所以发光元件3D的发光亮度不受驱动晶体管3B的阈值电压Vth和迁移率M 的变化影响。最初在发光周期(L),执行自举处理以提高驱动晶体管的3B 的栅极电位Vg和源极电位Vs，同时驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs
(=Vin+Vth- AV)维持恒定。
图4A中出的时序图示例性说明了被重复三次的阈值电压校正处理。 具体地，阈值电压校正处理在每个周期(E)、 (G)和(I)被执行。周期(E)、
(G)和(I)属于水平周期(1H)各自的前一半，并且在这些周期中信号线 DTL101处于参考电位Vo下。在这些周期中，扫描线WSL101处于高电平， 导通取样晶体管3A以设置驱动晶体管3B的栅极电位Vg为参考电位Vo。在 这些周期，驱动晶体管3B的阈值电压Vth被校正。各个水平周期(1H)中 的后一半表示用于对其它行的像素取样信号电位的取样周期。在这些取样周 期(F)和(H)中，扫描线WSL101处于低电平以截止取样晶体管3A。上 述操作被重复，导致驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs达到其阈值电压 Vth。阈值电压校正处理重复的次数设置为依赖于像素的电路安排的最优值， 用于可靠地执行阈值电压处理。以这种方式，能够在从黑电平低灰度到白电 平高灰度的宽的灰度范围实现好的图像质量。
参照图4B到4L，将更加详细地描述图2中显示的像素101的操作。图 4B到4L的后缀B到L分别地对应于图4A中显示的时序图中的周期(B)
到(L)。为了更容易理解搡作，发光元件3D的电容性组件在图4B到4L中 图示为电容器31。如图4B中所示，在发光周期(B)期间，电源线DSLIOI 处于较高电位Vcc—H (第一电位)下，并且驱动晶体管3B提供驱动电流Ids 到发光元件3D。如图4B中所示，驱动电流Ids从处于较高电位Vccji下的 电源线DSL101通过驱动晶体管3B和发光元件3D流入接地互连3H。
在周期(C),如图4C中所示，电源线DSLIOI被控制从较高电位Vcc一H 切换到较低电位Vcc—L。电源线DSL101被放电到较低电位Vcc—L，并且驱 动晶体管3B的源极电位Vs改变为接近于较低电位Vcc—L的电位。如果电源 线DSU01的互连电容大，那么电源线DSL101可能在相对早的时间被控制 从较高电位Vcc_H切换到较低电位Vcc一L。周期(C)被设置为足够长的周 期以便免受互连电容和像素的寄生电容的影响。
在周期(D)，如图4D中所示，扫描线WSL101被控制从低电位切换到 高电位，使得取样晶体管3A导通。此时，视频信号线DTLIOI处于参考电位 Vo下。驱动晶体管3B的栅极电位Vg等于视频信号线DTL101通过取样晶体 管3A的参考电位Vo。同时，驱动晶体管3B的源极电位Vs立即箝位(damp ) 为较低电位Vcc_L。驱动晶体管3B的源极电位Vs因此被初始化(重置)为 较低电位Vcc—L,该较低电位Vcc_L充分地低于视频信号线DTLIOI的参考 电位Vo。具体地，电源线DSL101的较低电位Vcc—L (第二电位)被设置使 得驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs (栅极电位Vg和源极电位Vs之间 的差)高于驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
在第一阈值电压周期(E),如图4E中所示，电源线DSL101的电位从 较低电位VccJL改变为较高电位Vcc—H，导致驱动晶体管3B的源极电位Vs 开始上升。周期(E)在当源极电位Vs从Vcc—L达到Vx 1时终止。因此， Vx l在第一阈值电压周期(E)被写入保持电容器3C。
在水平周期(1H)的后面周期(F),如图4F中所示，视频信号线DTLIOI 改变为信号电位Vin,并且扫描线WSL101变成低电平。周期(F)作为用于 为其它行的像素取样信号电位Vin的取样周期。因此，图示的像素的取样晶 体管3A需要在周期(F)中断开。
在接下来的水平周期(1H)的前半，在阈值校正周期(G)执行第二阈 值电压校正处理，如图4G中所示。随着第一阈值电压校正处理，视频信号 线DTLIOI被设置为参考电位Vo,并且扫描线VSLIOI变成高电平，导通取 样晶体管3A。电位被写入保持电容器3C直到其达到V x 2。
在水平周期(ih)的后面周期(h),如图4H中所示，因为对其它行的 像素取样信号电位Vin,所以对于被说明行，扫描线WSL101变为低电平， 截止取样晶体管3A。
在第三阈值电压校正处理中，如图4I中所示，扫描线WSL101又变为高 电平，导通取样晶体管3A,并且驱动晶体管3B的源极电位Vs开始增加。 当驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs变为阈值电压Vth时，电流被切断。 以这种方式，对应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电压被写入保持电容器 3C。在三个阈值校正周期(E)， (G)和(I)的每个周期，公共地线3H的电 位被设置以切断发光元件3D,使得驱动电流仅仅流入保持电容器3C,而不 流入发光元件3D。
在周期(J),如图4J中所示，视频信号线DTL101的电位从参考电位 Vo改变为取样电位(信号电位)Vin，完成用于接下来的取样操作和迁移率 校正操作的准备。
在取样周期/迁移率校正周期(K)，如图4K中所示，扫描线WSL101改 变为较高电位，导通取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极电位Vg 变成信号电位Vin。因为发光元件3D初始处于切断状态(高阻抗)，所以驱 动晶体管3B的漏极-源极电流Ids流入发光元件电容器31,开始对其充电。 因此，驱动晶体管3B的源极电位Vs开始升高直到驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs达到Vin+Vth-AV。以这种方式，信号电位Vin被取样并且同 时校正量AV被调整。当Vin越高，Ids越大，导致AV的绝对值越大。因此， 迁移率依赖于发光亮度等级被校正。如果Vin是恒定的，那么驱动晶体管3B 的迁移率iu越大，AV的绝对值越大。另外说明，迁移率ju越大，负反馈AV 的量越大，使得每个像素的迁移率(j的变化能够被移除。
最后在发光周期(L),如图4L中所示，扫描线WSL101改变为较低电 位，截止取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极g从信号线DTL101 断开。同时，漏极电流Ids开始流过发光元件3D。发光元件3D的阳极电位 依赖于驱动电流Ids增加Vel。在发光元件3D阳极电位的增加意味着驱动晶 体管3B的源极电位Vs的增加。当驱动晶体管3B的源极电位Vs增加时，因 为保持电容器3C的自举作用，所以驱动晶体管3B的栅极电位Vg也增加。 栅极电位Vg的增量Vel等于源极电位Vs的增量Vel。因此，驱动晶体管3B
的栅极-源极电压Vgs在发光周期期间被维持在Vin+Vth-AV的恒定电平。
如上所述，根据本发明实施例的显示装置的每个像素具有阈值电压校正 功能和迁移率校正功能。图5是(1)到(4)的一组图，显示包括在具有那 些校正功能的像素中的驱动晶体管的电流对电压特性。图(1)到(4)的每 一个具有表示信号电位Vin的水平轴和表示驱动电流Ids的垂直轴。图(1) 到(4)的每一个显示不同像素A、 B的Vin对Ids特性曲线。像素A具有相 对低的阈值电压Vth和相对大的迁移率|a ,像素B具有相对高的阈值电压Vth
和相对小的迁移率M。
图(1)显示当没有阈值电压被校正和没有迁移率^C校正时绘制的Vin 对Ids特性曲线。因为像素A、 B中的阈值电压Vth和迁移率u没有被校正， 所以它们的V i n对I d s特性曲线因为不同的阈值电压V t h和迁移率]i值彼此 很不同。即使当相同的信号电位Vin被给予像素A和B,驱动电流Ids,即， 像素A、 B的发光亮度也具有不同的值，导致不能够获得图像均匀性。
图(2)显示当阈值电压被校正而没有迁移率被校正时绘制的Vin对Ids 特性曲线。像素A、 B中的不同的阈值电压Vth的值被抵消。然而，迁移率ji 的不同值反映在Vin对Ids特性曲线中。迁移率ju的不同值本身明显出现在 较高的阈值Vth范围，即，较高亮度范围，即使在相同的灰度级也导致不同 的亮度级。具体地，在相同的灰度级(相同的Vin),具有越大迁移率M的像 素A的亮度(驱动电流Ids)越高，并且具有越小迁移率M的像素B的亮度 越低。
图(3 )显示当根据本发明的实施例阈值电压被校正和迁移率被校正时绘 制的Vin对Ids特性曲线。不同的阈值电压Vth和迁移率M被完全地校正， 因此像素A、 B的Vin对Ids特性曲线彼此一致。像素A、 B的亮度级(Ids) 在全部灰度级(Vin)是彼此相同的，导致被高度改进的图像均匀性。
图(4)显示当阈值电压校正不足而迁移率被校正时绘制的对比示例的 Vin对Ids特性曲线。另外说明，在图(4)中示出的Vin对Ids特性曲线是 当阈值电压校正处理仅仅被执行一次而非被重复多次时绘制的。因为不同阈 值电压值Vth没有被抵消，所以在低灰度范围像素A、B产生不同亮度级(Ids )。 因此，如果阈值电压校正不足，则在低灰度范围出现亮度不规则，损害图像 质量。
图6以方框图的形式显示根据比较示例的显示装置。为了更容易理解显 示装置，图6中示出的显示装置的、对应于图1中示出的显示装置的那些部 分的部分，由对应的参考符号指示。图6中示出的显示装置与图1中示出的
显示装置，关于用于为像素阵列102的信号线DTL提供信号的信号提供单元 不同。如上所述，为了在多个水平周期在像素电路101上重复阈值电压校正 处理，必须给信号线DTL提供在信号电位和参考电位之间交替地切换的脉冲 信号。在图6中示出的显示装置中，信号线DTL与用于提供脉冲信号到信号 线DTL的各个脉沖信号源SIG相关联。例如，第一脉冲信号源SIG101被连 接到第一行的信号线DTLIOI。第一脉冲信号源SIG101提供在信号电位和参 考电位之间交替切换的脉冲信号到信号线DTLIOI。因此，图6中示出的显示 装置需要与视频信号线DTL数量同样多的信号源DTL。从而，装配像素阵列 102的板需要与信号线DTL数量同样多的连接焊盘，用于连接板外部的信号 源DTL。尽管具有相对大的板的电视显示装置可能被布置如图6中所示，但 是对于在移动设备上使用的小尺寸显示装置来说，难以具有足够的空间用于 容纳这样与信号线DTL相同数量的连接焊盘。另外，合并板外部的信号源 Sig的驱动电路在结构上是复杂的。
图7是说明图6中示出的显示装置的操作。图7在其左侧区域显示单个 信号线DTL和连接到信号线DTL的脉冲信号源SIG。信号线DTL在各自节 点a、 b、 c、 d、 e被连接到像素。对于每个节点，存在增加的互连电阻Rp和 互连电容Cp。如图7中所示，当离信号源SIG的距离越大，互连电阻Rp的 积累电阻量和互连电容Cp的积累电容量越大，不利地影响脉冲信号。具体地， 每次脉冲信号通过节点时，从信号源SIG输出的脉冲信号被互连电阻和互连 电容劣化。
图7在其右侧区域显示在节点a、 b、 c、 d、 e分别观测的脉冲信号的波 形。在离信号源SIG最近的节点，脉冲信号具有基本上矩形的波形。当离信 号源SIG的距离越大，随着它的正向和负向边缘更加变形，脉冲信号越被劣 化。例如，在节点e，脉冲信号具有钝的正向边缘，并且在信号线从参考电位 Vo向信号电位Vin改变之前开始下降。这种现象阻止在对应像素的保持电容 器中取样信号电位Vin,导致劣化的图像质量。然而，利用根据本发明实施例 的显示装置，信号线不与各个独立的脉冲信号源相关联，而被使用选择信号 电位和参考电位的开关组合。因此，提供给信号线的脉冲信号不被互连电阻 和互连电容劣化，使得显示装置能够显示好质量的图像。
本领域的技术人员应该理解，根据设计需要和其它因素，可能出现各种 修改，组合，子组合和变更，只要它们在权利要求或其等价物的范围内。 相关申请的交叉引用
本发明包含涉及2006年11月13日向日本专利局提交的日本专利申请 JP2006-306125的主题，这里通过引用合并其全部内容。
权利要求
1.一种显示装置包括像素阵列；以及用于驱动所述像素阵列的驱动器；所述像素阵列包括扫描线行、信号线列、布置在所述扫描线和信号线交叉处的像素矩阵、以及与各个像素行相关联的馈线；所述驱动器包括主扫描器，用于通过在水平周期连续提供控制信号各到扫描线，以线顺序模式扫描像素行；电源扫描器，用于相对线顺序模式同步地提供在第一电位和第二电位之间切换的电源电压到馈线；以及信号选择器，用于在线顺序模式下，在每个水平周期，选择性地提供作为视频信号的信号电位和参考电位到信号线列；每个所述像素包括发光元件、取样晶体管、驱动晶体管和保持电容器；所述取样晶体管具有连接到一条所述扫描线的栅极，以及源极和漏极，其中一个连接到一条所述信号线并且另一个连接到驱动晶体管的栅极；所述驱动晶体管具有源极和漏极，其中一个连接到所述发光元件并且另一个连接到一条所述馈线；所述保持电容器被连接在驱动晶体管的源极和栅极之间；其中使得所述取样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号被导通，取样从信号线提供的信号电位并且在保持电容器中保持取样信号电位；所述驱动晶体管依赖于保持在保持电容器中的信号电位，提供驱动电流到所述发光元件，以响应从处于所述第一电位下的馈线提供的电流；在馈线处于第一电位下和信号线处于参考电位下的时间间隔期间，所述主扫描器输出控制信号用于致使取样晶体管导通，以执行阈值电压校正处理，以将对应于所述驱动晶体管的阈值电压的电压保持在所述保持电容器中；在信号电位的取样之前的多个水平周期，所述主扫描器重复阈值电压校正处理，以将对应于所述驱动晶体管的阈值电压的电压保持在所述保持电容器中；每条所述信号线与一对开关相关联，一个开关用于给信号线提供信号电位，而另一个开关用于将提供参考电位的公共线连接到信号线；以及所述信号选择器在每个水平周期相对线顺序模式同步地开启和断开所述各开关，以在信号电位和所述参考电位之间切换，并且选择性地提供信号电位和所述参考电位到每列信号线。
2. 根据权利要求1所述的显示装置，其中所述像素阵列被装配在单个板 上，并且所述开关和所述信号选择器被装配在所述单个板上。
3. 根据权利要求1所述的显示装置，其中在阈值电压校正处理之前，在所述馈线处于第二电位下并且信号线处于参考电位下的时间间隔期间，所述 主扫描器输出控制信号使取样晶体管导通，以设置驱动晶体管的栅极为所述 参考电位并且其源极为所述第二电位。
4. 根据权利要求1所述的显示装置，其中为了在所述信号线处于信号电 位下的时间间隔期间使所述取样晶体管导通，所述主扫描器输出脉沖持续时 间短于所述时间间隔的控制信号到扫描线，从而在所述保持电容器中保持信 号电位，并且同时将用于驱动晶体管的迁移率的校正加到信号电位。
5. 根据权利要求1所述的显示装置，其中当信号电位被保持在所述保持 电容器中时，所述主扫描器使取样晶体管非导通，以使驱动晶体管的栅极从 信号线电断开，以便由此允许驱动晶体管的栅极电位随着其源极电位变化而 变化，从而保持在驱动晶体管的栅极和源极之间的电压恒定。
全文摘要
本发明公开一种显示装置。在信号电位的取样之前的多个水平周期，主扫描器重复阈值电压校正处理，以将对应于驱动晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容器中。每条信号线与一对开关相关联，一个开关用于给信号线提供信号电位，而另一个开关用于将提供参考电位的公共线连接到信号线。信号选择器在每个水平周期相对线顺序模式同步地开启和断开各开关，以在信号电位和参考电位之间切换，并且选择性地提供信号电位和参考电位到每列信号线。
文档编号G09G3/30GK101183507SQ20071018606
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月13日 优先权日2006年11月13日
发明者内野胜秀, 饭田幸人 申请人:索尼株式会社
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