显示设备及其驱动方法和电子设备的制作方法
专利名称：显示设备及其驱动方法和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在像素上采用发光设备的有源矩阵显示设备，以及驱动这种 显示设备的方法。此外，本发明涉及包含这种显示设备的电子设备。
背景技术：
器得到强有力的发展。OED是一种利用当将电场施加到有机薄膜时发生的电 致发光现象的设备。由于OED在施加的电势小于10V时被驱动，所以这种设 备是低能耗设备。而且，由于OED是自发光设备，不需要照明。因此，可以 很容易地制造具有更少的重量和厚度的它们。此外，OED的响应速度很快， 在微秒量级上。因此，当显示运动图像时，没有余像。利用形成在像素上的、作为驱动元件的薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵显 示设备得到了强有力的发展，尤其是在像素上采用OED的自发光平板显示器 中。例如在JP-A-2003-255856 、 JP-A-2003-271095 、 JP-A-2004-133240 、 JP-A-2004-029791和JP-A-2004-093682 (专利参考文献1-5 )中描述了有源 矩阵自发光平板显示器。发明内容然而，在现有技术的有源矩阵自发光平板显示器中，用于驱动发光设备 的晶体管由于工艺变化，它们的阈值电压和迁移率(mobility)不一致。而且， 有机电致发光设备的特性随时间而变化。驱动晶体管的特性的这些变化以及 OED特性的变化影响了输出亮度。为了使显示设备的整个屏幕上的输出亮度 一致，有必要校正每个像素电路内晶体管和OED的特性变化。迄今已经提出
具有在每个像素上执行这样的校正功能的显示设备。然而，如上所述具有已 知校正功能的像素电路需要供应校正电势的线、开关晶体管和开关脉冲。换 言之，像素电路在配置上复杂。由于像素电路由大量组件组成这一事实，阻 碍了显示设备分辨率的提高。鉴于上述现有技术的技术问题，期望提供一种利用简化像素电路因此来 允许较高分辨率的显示设备。也期望提供一种驱动这种显示设备的方法。特 别地，期望提供能够可靠地校正用于驱动晶体管的阈值电压的变化的显示设 备和驱动方法。按照本发明 一个实施例的显示设备基本地由像素阵列部分和用于驱动像 素阵列部分的驱动部分组成。像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、 在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素、以及以与多行像素相对应的方式布置的电源线。驱动器部分具有主扫描器，用于在水平周期内向扫描线提供顺序控制信号以通过线顺序扫描方法来扫描连续的多行像素，电源 供应扫描器，用于向电源供应线提供电源供应电压，该电源供应电压与线顺序扫描同步地在第一电势和第二电势之间转换；以及信号选择器，用于按照 线顺序扫描的步骤，向列信号线提供选择器输出信号。选择器输出信号在每 一个水平周期内变为视频信号的信号电势和参考电势之间转换。每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管和保持电容器。取样 晶体管的栅极与相应的其中一个扫描线连接。源极和漏极中的一个与相应的 其中一个信号线连接，而另一个与驱动晶体管的栅极连接。驱动晶体管源极 和漏极中的一个与发光设备连接，而另一个与电源线连接。保持电容器连接 在驱动晶体管的源极和栅极之间。在这种显示设备中，根据从扫描线供应的控制信号而使得取样晶体管导 通，对从信号线提供的信号电势进行取样，并将该电势保持在保持电容器内。 驱动晶体管从位于第 一 电势的电源线接收电流，并根据所保持的信号电势向 发光设备供应驱动电流。主扫描器输出控制信号，以在电源线处于第一电势、同时信号线处于参考电势的第一时段期间驱动取样晶体管导通。因此，对应 于驱动晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容中。换言之，执行了校正阈值电压的操作。主扫描器在取样信号电势之前的多个水平周期中，重复地执 行校正阈值电压的操作。这保证了对应于驱动晶体管阈值电压的电压保持在 保持电容器中。优选地，在电源线处于第二电势、同时信号线处于参考电势的时间段中， 在校正阈值电压的操作之前，主扫描器输出控制信号以驱动取样晶体管导通。 因此，驱动晶体管的栅极被设置到参考电势。而且，源极被设置到第二电势。 主扫描器向扫描线输出在脉宽上比第 一 时段的更短的第二控制信号，以在信 号线处于信号电势时将取样晶体管导通。因此，为了在保持电容器内保持信 号电势的驱动晶体管的迁移率而校正信号电势。此时，当信号电势保持在保 持电容器内时，主扫描器使得取样晶体管截止。驱动晶体管的栅极与信号线 电断开。结果，使得栅极电势响应于驱动晶体管的源极电势的变化，由此保 持栅极和源极之间的电压不变。本发明的一个实施例提供了在像素上采用例如有机电致发光设备(0ED ) 的发光设备的有源矩阵显示设备。每个像素至少具有校正驱动晶体管的阈值电压的功能。优选地，像素具有校正驱动晶体管迁移率的功能、以及校正0ED 的特性随时间的变化的功能(自举操作)。结果，可以获得高的图像质量。为 了结合这些校正功能，供应到每个像素的电源供应电压被用作开关脉冲。这 消除了通常用于校正阚值电压的开关晶体管、以及控制开关晶体管栅极的扫 描线。结果，可大大减少组成像素电路的元件的数目和线路的数目。因此， 像素区域可以减少。因此，可以获得较高分辨率的显示设备。在具有这样校 正功能的现有技术的像素电路中，具有很多元件，因此布局面积很大。因此， 现有技术的像素电路不适合更高分辨率的显示设备。在本发明的 一个实施例 中，组成元件的数目和线路的数目通过转换电源供应电压而减少。减少了像 素布局区域。这样，能够提供高品质、高分辨率的平板显示器。在本发明的一个实施例中，在对信号电势取样之前的多个水平周期中， 重复执行校正阈值电压的操作。这保证了将与驱动晶体管的阈值电压相对应 的电压保持在保持电容器中。在本发明的一个实施例中，通过多个离散操作 来执行驱动晶体管阈值电压的校正，因此能够充分地确保校正阚值电压的总 时间。与驱动晶体管阈值电压相对应的电压可以事先可靠地保持在保持电容器内。保持在保持电容器和且对应于阈值电压的该电压被加到类似地取样和 保持在保持电容器内的信号电势上。将其加到驱动晶体管的栅极上。加到取 样信号电势且对应于阈值电压的该电压恰好抵消了驱动晶体管的阈值电压。 这样，对应于信号电势的驱动电流可以供应给发光设备，而不受变化的影响。 为此目的，将对应于阈值电压的电势可靠地保持在保持电容器内是重要的。 在本发明的 一个实施例中，通过多个离散重复操作来执行对应于阈值电压的 电压的写入。这样，充分保证了用于写入的时间。由于这种配置，可以抑制 亮度不均匀，尤其是在低灰度水平下的亮度不均匀。
图1是一般像素结构的电路图。图2是表示图1中所示的像素电路操作的时序图。图3A是表示按照本发明一个实施例的显示设备的整体结构的方块图。图3B是按照本发明 一个实施例的显示设备的一个例子的电路图。图4A是表示图3B中所示的例子的操作的时序图。图4B是表示操作的电路图。图4C是表示操作的电路图。图4D是表示操作的电路图。图4E是表示操作的电路图。图4F是表示操作的电路图。图4G是表示操作的电路图。图4H是表示操作的电路图。图4I是表示操作的电路图。图4J是表示操作的电路图。图4K是表示操作的电路图。图4L是表示操作的电路图。图5表示按照本发明一个实施例的显示设备操作的图表。图6A是表示驱动显示设备方法的参考例子的时序图。图6B是表示参考例子的操作的电路图。图6C是表示参考例子的操作的电路图。图6D是表示参考例子的操作的电路图。图6E是表示参考例子的操作的电路图。图6F是表示参考例子的操作的电路图。图6G是表示参考例子的操作的电路图。图6H是表示参考例子的操作的电路图。图6I是表示参考例子的操作的电路图。
图7是表示驱动晶体管的电流-电压特性的图表。图8A是表示驱动晶体管的电流-电压特性的图表。图8B是表示按照本发明一个实施例的显示设备的操作的电路图。图8C是表示操作的电流-电压特性的图表。图9A是表示发光设备的电流-电压特性的图表。图9B是表示驱动晶体管自举(boots trap)操作的波形图。图9C是表示按照本发明一个实施例的显示设备操作的电路图。图10是表示按照本发明实施例的显示设备的另 一个例子的电路图。图11是表示按照本发明实施例的显示设备的结构的横截面图。图12是按照本发明实施例的显示设备的模块结构的平面图。图13是配有按照本发明实施例的显示设备的电视的透视图。图14是配有按照本发明实施例的显示设备的数码相机的透视图。图15是配有按照本发明实施例的显示设备的个人笔记本计算机的透视图。图16是配有按照本发明实施例的显示设备的移动终端单元的示意图。 图17是配有按照本发明实施例的显示设备的摄像机的透视图。
具体实施方式
在下文中将参考附图详细描述本发明的实施例。为了利于对本发明的理 解以及解释清楚本发明的背景，通过参考图1简要描述显示设备的一般结构。 图l是一般显示设备的一个像素的示意电路图。如图所示，在此像素电路中， 用于取样的晶体管1A被设置在扫描线1E和信号线1F的交叉处，扫描线和佶 号线彼此正交。晶体管1A是N型。晶体管的栅极与扫描线1E连接，而漏极 与信号线1F连接。保持电容器1C的一个电极以及驱动晶体管1B的栅极与取 样晶体管U的源极连接。驱动晶体管1B是N型。电源供应线1G与驱动晶体 管1B的漏极连接。发光设备1D的阳极与晶体管1B的源极连接。电容器1C 的另 一电极以及发光设备1D的阴极与接地线1H连接。图2是表示图1中所示的像素电路的操作的时序图。该时序图表示通过 取样从信号线1F供应的视频信号的电势(视频信号线上的电势)而使得由有 机电致发光设备构成的发光设备1D发光的操作。扫描线1E上的电势(扫描 线电势)转到高电平。结果，取样晶体管1A被导通。视频信号线上的电势存
储在保持电容器1C中。因此，驱动晶体管IB的栅极电势Vg开始升高并开始 提供漏极电流。发光设备1D的阳极电势升高，开始发光。然后，如果扫描线 电势转到低电平，则在保持电容器ic中保持视频信号线上的电势。驱动晶体管1B的栅极电势保持恒定。发光亮度一直保持恒定到下一帧。然而，在各个像素中由于制造驱动晶体管1B的过程的变化，个体像素的特性如阈值电压和迁移率会变化。由于特性的这些变化，如果向驱动晶体管1B施加相同的栅极电势，漏极电流(驱动电流)在像素之间发生变化。这产 生输出亮度的变化。而且，由于由有机电致发光设备等制造的发光设备1D的 特性随时间变化，发光设备ID的阳极电势发生变化。这引起驱动晶体管IB 栅极-源极电压的变化，导致漏极电流(驱动电流)的变化。由这些不同原因 引起的驱动电流的变化，表现为在个体像素之间输出亮度的变化。因此，恶 化了图像质量。图3A是按照本发明实施例的显示设备的整体结构的方块图。如图所示， 本显示设备总体上由参考数字100指示，包括像素阵列部分102和用于驱动 像素阵列部分的驱动器电路(103、 104、 105)。像素阵列部分102具有扫描 线行WSLlGl-WSLlQm、信号线行DTL1Q1-DTL10n、设置在扫描线和信号线交叉 处的像素矩阵(PXLC) 101、和以与像素行101相对应的方式设置的电源线 DSL101-DSL10m。驱动器电路(103、 104、 105)具有主扫描器(写扫描器 WSCN) 104,用来在每个水平周期(period)期间(1H)，向每个扫描线 WSL101-WSL10m提供顺序控制信号，以线顺序方式来扫描像素行101;电源供 应扫描器(DSCN)105，用于与线顺序扫描同步地向每个电源线DSL101-DSL10m 提供电源供应电压；以及信号选择器(水平选择器HSEL) 103，用于在每个 水平周期1H期间，与线顺序扫描同步地向信号线列DTL101-DTL10m提供选择 器输出信号。电源供应电压在第一和第二电势之间转换。选择器输出信号在 变成视频信号的信号电势和参考电势之间转换。图3B是表示包含在图3A中所示的显示设备100内的像素101的结构细 节和连接关系的电路图。如图所示， 一个像素101包括以有机电致发光设备 为例的发光设备3D、用于取样的晶体管3A、驱动晶体管3B和保持电容器3C。 取样晶体管3A的栅极与相应的扫描线WSL101连接。源极和漏极中的一个与 相应信号线DTL101连接。另一个与驱动晶体管3B的栅极g连接。驱动晶体 管3B的源极s和漏极d中的一个与发光设备3D连接，而另一个与相应的电
源线DSL101连接。在本实施例中，驱动晶体管3B的漏极d与电源线DSL101 连接，而源极s与发光设备3D的阳极连接。发光设备3D的阴极与接地线3H 连接。接地线3H与所有的像素101共同连接。保持电容器3C连接在驱动晶 体管3B的源极s和栅极g之间。在这种结构中，取样晶体管3A响应于从扫描线WSL101供应的控制信号 而导通，对从信号线DTL101供应的信号电势取样，并将取样电势保持在保持 电容器3C中。驱动晶体管3B从第一电势的电源线DSL101接收电流，并响应 于保持在保持电容3C内的信号电势而向发光设备3D提供驱动电流。在电源 线DSL101处于第一电势、同时信号线DTL101处于参考电势的时段期间，主 扫描器104向取样晶体管3A输出控制信号以将其导通，来执行用于校正阈值 电压的操作，以将与驱动晶体管3B的阈值电压Vth相对应的电压保持在保持 电容器3C中。作为本发明的一个实施例，主扫描器104在对信号电势取样之前的多个 水平周期中，重复地执行校正阈值电压的操作，来保证将与驱动晶体管3B的 阈值电压Vth相对应的电压保持在保持电容器3C中。这样，在本发明的实施 例中，通过执行多个用于校正阄值电压的操作来保证足够长的写时段。因此， 能够可靠地和事先地在保持电容器3C中保持与驱动晶体管的阈值电压相对 应的电压。所保持的、对应于阈值电压的电压用于抵消驱动晶体管的阈值电 压。因此，如果驱动晶体管的阈值电压在个体像素之间变化，像素之间的变 化被完全抵消。结果，提高了图像的均匀性。尤其是可以防止易于在由信号 电势代表的低灰度电平处出现的亮度不均匀性。优选地，在用于校正阈值电压的操作之前，在电源线DSL101处于第二电 势、同时信号线DTLIOI处于参考电势的时段期间，主扫描器104输出控制信 号以将取样晶体管3A导通。因此，驱动晶体管3B的栅极g设置为参考电势。 源极s设置为第二电势。用于重置栅极电势和源极电势的操作确保了执行如 后所述的用于校正阈值电压的操作。除了上述校正阈值电压的功能外，图3B中所示的像素101还具有迁移率 校正功能。即，为了在信号线DTL101处于信号电势的时段期间将取样晶体管 3A导通，主扫描器104向扫描线WSL101输出具有比上述时段短的脉沖宽度 的控制信号。因此，当信号电势被保持在保持电容器3C内时，同时为驱动晶 体管3B的迁移率p而校正信号电势。
而且，图3B中所示的像素电路101具有自举功能。即，当信号电势保持在保持电容器3C内，主扫描器(WSCN) 104停止向扫描线WSL101施加控制 信号，将取样晶体管3A截止。驱动晶体管3B的栅极g与信号线DTL101电断 开。因此，栅极电势(Vg)响应于驱动晶体管3B的源极电势(Vs)的变化。 结杲，栅极g和源极s之间的电压Vgs可以保持恒定。图4A是表示图3B中所示的像素101的操作的时序图。时间轴作为公共 轴。扫描线WSL101的电势变化、电源线DSLIOI的电势变化和信号线DTLIOI 的电势变化如图所示。驱动晶体管3B的栅极电势Vg的变化和源极电势Vs的 变化在这些变化旁边所示。在时序图中，与像素101的操作一致，将时间方便地划分成时段(B)-(L)。在发射时段(B),发光设备3D发光。然后，过程进入一个线顺序扫描 操作的新区域。在第一时段(C)，电源线DSL101从高电势(Vcc—H)转换成 低电势(Vcc—L)。然后，在准备时段(D),驱动晶体管3B的栅极电势Vg重 置成参考电势Vo。而且，源极电势Vs重置为电源线DTLIOI的低电势Vcc丄。 随后，校正阈值电压的第一操作在第一阈值校正时段中(E)执行。因为仅执 行一次操作，不能获得足够长的时间段。因此，写入保持电容3C的电压是 Vxl,其不能达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。随后是消逝时段(F)。然后，第二阈值电压校正时段(G)发生在下一个 水平周期中(1H)。此时，执行用于校正阈值电压的第二操作。写入保持电容 器3C的电势Vx2接近Vth。随后是另一个消逝时段(H)。然后，第三阈值电 压校正时段(I)发生在下一个水平周期中(1H)。执行校正阈值电压的第三 操作。因此，写入保持电容器3C内的电势达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。在最后一个水平周期的后半段，视频信号线DTL101的电势从参考电势 Vo上升到信号电势Vin。在经过时段J之后，视频信号的信号电势Vin写入 保持电容3C,以便在取样时段/迁移率校正时段期间(K )将电势Vin加到Vth。 从保持在保持电容器3C内的电压減去用于校正迁移率的电压AV。然后，随后 是发光时段(L)。发光设备以对应于信号电压Vin的亮度发光。此时，由于 信号电压Vin由对应于阈值电压Vth的电压和用于校正迁移率的电压AV调 整，所以发光设备3D的发光亮度既不被驱动晶体管3B的阈值电压Vth的变 化影响，也不被迁移率)Ll的变化影响。在发光时段(L)开始时，执行自举操 作。在保持驱动晶体管3B的恒定栅极/源极电压Vgs=Vin+Vth-AV的同时，提
高驱动晶体管3B的栅极电势Vg和源极电势Vs。在图4A中所示的实施例中，校正阈值电压的操作重复三次。在时段E、 G和I中，分别执行三次校正操作。这些时段E、 G、 I属于水平周期(1H) 的前半部分。在这些时段中，信号线DTL101处于参考电势Vo。在这些时段 中，扫描线WSL101的电势转换到高电平以导通:f又样晶体管3A。结果，驱动 晶体管3B的栅极电势Vg变得等于参考电势Vo。在此时段期间，执行校正驱 动晶体管3B的阈值电压的操作。在水平周期(1H)的后半部分中，对其它像 素行取样信号电势。相应地，在时段(F)和(H),扫描线WSLIOI的电势转 换到低电平，截止取样晶体管3A。重复这些操作。驱动晶体管3B的栅极-源 极电压Vgs很快达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。校正阈值电压的操作的 重复次数最好按照像素电路配置来设置。因此，可靠地执行了用于校正阈值 电压的操作。因此，可以获得从最低电平(即黑电平)到最高电平(即白电 平)的所有灰度上的优良的图像质量。仍然参考图4B-4L,详细描述图3B中所示的像素101的操作。图4B-4L 的附图标记分别对应于图4A中所示的时序图的时段(B)-(L)。为了容易理解 以及为了方便起见，在图4B-4L中的发光设备3D的电容部件表示为电容元件 31。首先，如图4B中所示，在发光时段(B)中，电源供应线DSLIOI处于高 电势Vcc-H (第一电势)。驱动晶体管3B向发光设备3D供应驱动电流Ids。 如图所示，驱动电流Ids经过驱动晶体管3B，从高电势Vcc—H的电源供应线 DSL101进入发光设备3D，并流入^^共接地线3H。随后是时段(C)。如图4C所示，电源供应线DSL101从高电势Vcc-H转 换到低电势Vcc丄。这样，电源供应线DSL101放电，直到达到低电势Vcc-L。 而且，驱动晶体管3B的源极电势Vs转到接近Vcc-L的电势。当电源供应线 DSL101的线路电容很大时，电源供应线DSL101最好在相对早的时间从高电 势Vcc-H向低电势Vcc-L转换。通过使时段(C)足够长，可以消除线路电容 和其它像素寄生电容器的影响。然后，随后是时段(D)。如图4D中所示，通过将扫描线WSL101从低电 平向高电平转换来导通取样晶体管3A。此时，视频信号线DTL101处于参考 电势Vo。因此，通过导通的取样晶体管3A,使得驱动晶体管3B的栅极电势 Vg等于视频信号线DTL101的参考电势Vo。驱动晶体管3B的源极电势Vs很 快地固定在低电势Vcc_L。结果，驱动晶体管3B的源极电势Vs重置在电势 Vcc_L,其比视频信号线DTL上的参考电势Vo足够地低。具体地，电源供应 线DSL101上的低电势Vcc-L (第二电势)被设置为使得驱动晶体管3B的栅 极-源极电压Vgs (栅极电势Vg和源极电势Vs之差)变得比驱动晶体管3B 的阈值电压Vth大。然后，随后是用于校正阈值电压的第一时段(E)。如图4E所示，电源供 应线DSLIOI的电势从低电势Vcc-L向高电势Vcc—H转换。驱动晶体管3B的 源极电势Vs开始增加。当源极电勢Vs从Vcc—L向Vxl转变时，时段(E)结 束。因此，在校正阈值的第一时段(E), Vxl被写入保持电容器3C内。随后，在这个水平周期(1H)的后半部分(F)，视频信号线的电势变为 信号电势Vin，同时扫描线WSL101的电势转到低电平，如图4F所示。在这 个时段(F)，为其它像素行取样信号电势Vin。有必要截止像素的取样晶体 管3A。下一水平周期(1H)的前半部分是另一个阈值校正时段(G)。如图4G 所示，执行阈值校正的第二操作。以与在第一操作中相同的方式，视频信号 线DTLIOI变成参考电势Vo,扫描线WSL101转变成高电平。取样晶体管被导 通。由于这些操作，促进了电势写入保持电容器3C中。电势达到Vx2。在水平周期(1H)的后半部分(H),为了为其它像素行取样信号电势， 使得行扫描线WSL101变低。取样晶体管3A被截止。在用于校正闹值的第三时段(I),如图4I所示，扫描线WSL101再一次 转换到高电平以导通取样晶体管3A。驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升高。 当驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs正好到达阈值电压Vth时，电流被截 断。这样，对应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电势被写入保持电容器 3C中。在用于校正阈值的所有三个时段(E)、 (G)和(I)中，公共电势线 3H的电势被设置为使得关断发光设备3D,以便所有的电流流过保持电容3C, 但是不流过发光设备3D。在随后的时段(J ),视频信号线DTL101的电势从参考电势Vo转换成取 样电势(信号电势)Vin,如图4J所示。这样，为下一个取样操作和迁移率 校正操作完成了准备。当过程进入取样时段/迁移率校正时段(K)时，如图4K所示，扫描线 WSL101的电势转换成较高电势侧。取样晶体管3A被导通。相应地，驱动晶 体管3B的栅极电势Vg变得等于信号电势Vin。由于发光设备3D起先处于关 断状态(高阻状态)，驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids流入发光设备电容 器31。电容器开始充电。因此，驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升高。驱 动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs很快达到(Vin+Vth-AV),这样，信号电势 Vin的取样和校正量AV的调整同时执行。当电势Vin增加时，电流Ids增加， AV的绝对值也增加。相应地，根据发光亮度水平进行迁移率校正。当假定电 势Vin是常量时，AV的绝对值随驱动晶体管3B的迁移率p的增加而增加。换 言之，当迁移率(i增加时，负反馈AV的量也增加。因此，可以消除在个体像 素中迁移率li的变化。最后，过程进入发光时段(L)。如图札所示，扫描线WSL101转换到较 低电势侧，截止取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极g与信号线DTL101 断开。同时，漏极电流Ids开始流过发光设备3D。这样，发光设备3D的阳 极电势根据驱动电流Ids升高Vel的量。发光设备3D的阳极电势的升高正是 驱动晶体管3B的源极电势Vs的增加。当驱动晶体管3B的源极电势Vs升高 时，驱动晶体管3B的栅极电势Vg由保持电容器3C的自举操作响应性地增加。 栅极电势Vg的增加量Vel变得等于源极电势Vs的增加量Vel。因此，在发 光时段期间，驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs保持恒定值(Vin+Vth-AV )。从之前所提供的描述显而易见，在根据本发明实施例的显示设备中，每 个像素具有阈值电压校正功能和迁移率校正功能。图5表示代表包括在具有 这种校正功能的每个像素中驱动晶体管的电流-电压特性的图。在每个图中， 在水平轴上绘出信号电势Vin,而驱动电流Ids位于垂直轴上。图示了不同 像素A和B的Vin/Ids特性。在像素A上，阈值电压Vth相对低，而迁移率p 相对大。相反，在像素B上，阈值电压Vth相对高，而迁移率M目对小。图(l)表示没有执行任何阈值电压校正和迁移率校正的情况。此时，在 像素A和B，阚值电压Vth和迁移率ji均没有被校正。因此，由于Vth和ji的 变化，像素在Vin/Ids特性方面有很大的不同。因此，如果给定相同的信号 电势Vin，则驱动电流Ids变得不同。即，发光亮度变得不同。不能获得好 的横跨显示屏的均匀性。图(2)表示校正了阈值而没有校正迁移率的情况。此时，在像素A和B 之间消除了Vth的差别。然而，迁移率ii的差别依然是原样。因此，在Vin高 (即亮度高)的区域，显著地显示出迁移率ii的差别。即使在相同的灰度水平， 也显示出不同水平的亮度。更具体地，在相同的灰度水平(在相同的Vin) 上，具有较大迁移率p的像素A产生了较高水平的亮度(驱动电流Ids的较高 水平)。具有较小迁移率p的像素B产生了较低水平的亮度。图(3 )表示执行了阈值校正和迁移率校正这两者的情况。此情况对应于本发明的实施例。阈值电压Vth和迁移率ji的变化引起的差别被完全地校正。 结果，像素A和B在Vin/Ids特性上一致。因此，在所有灰度水平(Vin)上， 两个像素在亮度水平(Ids)上一致。显著地提高了横跨显示屏的均匀性。图(4 )表示校正迁移率但是不充分地校正阈值电压的参考例子。换言之， 仅执行一次校正阈值电压的搡作，而不是重复多次。此时，没有移除阈值电 压Vth的差别，因此像素A和B在低灰度水平下亮度(驱动电流Ids)不同。 因此，当未充分校正阈值电压时，在低灰度下亮度不均勾，损害了图像质量。图6A表示驱动图3B中所示的显示设备的方法的参考例子的时序图。相 同的标记用于图3B和图4A的时序图中，以方便理解。图4A的时序图表示驱 动按照本发明一个实施例的显示设备的方法。与图4A中所示的按照本发明一 个实施例的驱动显示设备的方法的差别仅在于，在这个参考例子中仅执行一 次校正阈值电压的操作。将仍旧参考图6B-6I简要描述在图6A中所示的时序图中的时段(B) -U)执行的操作。首先，如图6B中所示，在发光时段(B),电源供应线DSLIOI 处于高电势Vcc-H (第一电势)。驱动晶体管3B向发光设备3D供应驱动电流 Ids。如图所示，驱动电流Ids从位于高电势Vcc-H的电源供应线DSL101, 经过驱动晶体管3B进入发光设备3D,并流入公共接地线3H。然后，过程进入时段(C)。如图6C所示，电源供应线DSL101从高电势 Vcc-H向低电势Vcc—L转换。这样，电源供应线DSL101被放电到电势Vcc-L。 而且，驱动晶体管3B的源极电势Vs转换成接近Vcc-L的电势。在电源供应 线DSL101的线路电容大的地方，电源供应线DSL101最好在相对早的时间从 高电势Vcc-H向低电势Vcc-L转换。通过使时段(C)足够长，可以消除线路 电容器和其它像素寄生电容器的影响。然后，过程进入时段(D)。如图6D所示，通过扫描线WSL101从低电平 到高电平的转换，导通取样晶体管3A。此时，视频信号线DTL101处于参考 电势Vo。因此，通过导通的取样晶体管3A,使得驱动晶体管3B的栅极电势 Vg等于视频信号线DTLlOl的参考电势Vo。同时，驱动晶体管3B的源极电势 Vs很快地固定在低电势Vcc—L上。由于之前所描述的操作，驱动晶体管3B
的源极电势Vs重置到初始电势，即比视频信号线DTL的参考电势Vo足够低的电势Vcc丄。具体地，电源供应线DSLIOI的4氐电势Vcc_L (第二电势)被 设置为使得驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs (栅极电势Vg和源极电势Vs 之差)变得比驱动晶体管3B的阈值电压Vth更大。然后，过程进入阈值校正时段(E)。如图6E所示，电源供应线DSLIOI 从低电势Vcc-L向高电势Vcc-H转换。驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升 高。驱动晶体管3B的栅极-源极电势Vgs很快达到阈值电压Vth。此时，电 流被截断。这样，对应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电势被写入保持电 容器3C。这是用于校正阈值电压的操作。公共接地线3H的电势被设置为使 得关断发光设备3D,以便所有的电流流过保持电容器3C，但是不流过发光设 备3D。然而，在实践中，用于校正阈值电压的单次操作不会提供足够的时间。 即，单次操作也许不可能将与驱动晶体管3B的阈值电压Vth相对应的电势完 全写入保持电容3C中。过程进入时段(F)。如图6F所示，扫描线WSLIOI的电势转换到较低电 势侧。取样晶体管3A被截止一次。此时，驱动晶体管3B的栅极g浮置。由 于栅极-源极电压Vgs等于驱动晶体管3B的阅值电压Vth，所以晶体管被截 止。漏才及电;充Ids不;危动。然后，过程进入时段(G)。如图6G所示，视频信号线DTLIOI的电势从 参考电势Vo向取样电势(信号电势)Vin转换。这样，完成了下一个取样操 作和迁移率校正操作的准备。当过程进入取样时段/迁移率校正时段(H)时，如图6H所示，扫描线 WSL101的电势转换成较高电势侧。取样晶体管3A被导通。因此，驱动晶体 管3B的栅极电势Vg变得等于信号电势Vin。由于发光设备3D起先处于截止 状态(高阻状态)，所以驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids流入发光设备电 容器31。电容器开始充电。因此，驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升高。 驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs很快达到(Vin+Vth-AV),这样，信号电 势Vin的取样和校正量AV的调整同时执行。当电势Vin增加时，电流Ids增 加，AV的绝对值也增加。因此，根据发光亮度水平进行迁移率校正。当假定 电势Vin是常量时，AV的绝对值随驱动晶体管3B的迁移率ia的增加而增加。 换言之，当迁移率p增加时，负反馈AV的量也增加。因此，可以在个体像素 之间消除迁移率[i的变化。
最后，过程进入发光时段(I )。如图61所示，扫描线WSL101转换到较 低电势侧。截止取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极g与信号线DTL101 断开。同时，漏极电流Ids开始流过发光设备3D。这样，发光设备3D的阳 极电势响应于驱动电流Ids而升高Vel的量。发光设备3D的阳极电势的升高 正是驱动晶体管3B的源极电势Vs的增加。当驱动晶体管3B的源极电势Vs 升高时，驱动晶体管3B的栅极电势Vg通过保持电容器3C的自举操作而响应 性地增加。栅极电势Vg的增加量Vel变得等于源极电势Vs的增加量Vel。 因此，在发光时段期间，驱动晶体管Vgs的栅极-源极电压Vgs保持为恒定值 (Vin+Vth-AV)。最后，为了便于参考，将详细叙述在本发明实施例的显示设备中执行的 校正阈值电压的操作、校正迁移率的操作和自举操作。图7是表示驱动晶体 管的电流-电压特性的图。特别地，当驱动晶体管在饱和区域中操作时，漏极 -源才及电流Ids由下式主会出Ms = (1/2) 〃 (『/丄).Cox-附)2 其中)^示迁移率，W表示栅极宽度，L表示栅极长度，Cox表示每单元区域 的栅极氧化膜电容。根据表示晶体管特性的此等式，明显的是，当阈值电压 Vth变化时，即使电势Vgs恒定，漏极-源极电流Ids也变化。在按照本发明 实施例的每个像素中，如先前所描述的，发光期间的栅极-源极电压Vgs由 (Vin+Vth-AV)给出。当将晶体管特性代入上述等式时，漏极-源极电流Ids 由下式给出油=(1/2) - 〃. (PF/丄).Owe. (F/" - AF)2 因此，电流Ids不依赖于阈值电压Vth。结果，如果阈值电压Vth由于制造 过程而变化，漏极-源极电流Ids不会变化。而且，有机电致发光设备的发光 亮度不变化。当没有采if又对策时，如图7所示，当阈值电压是Vth时，对应于Vgs的 驱动电流是Ids。然而，当阈值电压是Vth，时，对应于相同栅极电势Vgs的 驱动电流得到不同于Ids的值Ids，。类似地，图8A是表示驱动晶体管的电流-电压特性的图。示出了分别具 有迁移率pi和^的两个驱动晶体管的特性曲线。从图中可以看出，分別具有不 同迁移率值Ii和l^，的两个驱动晶体管的漏极-源极电流分别是Ids和Ids，。即， 如果晶体管具有相同的Vgs值，则它们的源极-漏极电流不同。
图8B表示当取样视频信号时和当校正迁移率时像素的操作。为了便于理解，还示出了发光设备3D的寄生电容器31。当取样视频信号电势时，取样 晶体管3A导通(ON),因此驱动晶体管3B的栅极电势Vg是视频信号电势Vin。 驱动晶体管3B的栅极-源极电压是(Vin+Vth)。此时，驱动晶体管3B导通(0N )。 发光设备3D截止。因此，漏极-源极电流Ids流入发光设备电容器31。如果 漏极-源极电流Ids流入发光设备电容器31，则电容器3I开始充电。发光设 备3D的阳极电势(因此，驱动晶体管3B的源极电势Vs)开始升高。当驱动 晶体管3B的源极电势Vs升高AV时，驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs减 少AV。这是通过利用负反馈来校正迁移率的操作。栅极-源极电压Vgs的减少 量AV由下式确定其中AV是用于校正迁移率的参数，Cel表示发光设备电容器31的电容值，t 表示校正迁移率的时段。图8C是表示当校正迁移率时、驱动晶体管3B的操作点的图。当由于生 产过程的变化而产生了不同的迁移率值H和I^时，通过进行上述迁移率校正来 确定最佳校正参数AV和AV，。确定驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids和Ids，。 如果未进行迁移率校正，并且如果对于栅极-源极电压Vgs存在不同的迁移率 值(a和(i'，则漏极-源极电流相应地产生不同的值IdsO和IdsO'。为了处理这 种情况，通过分别向迁移率ja和ia，施加合适的校正值AV和AV，，使得漏极-源 极电流变为相同的电平Ids和Ids，。从图8C可以看出，施加负反馈，以在迁 移率H很大时提高校正量AV,而在迁移率(i，很小时减少校正量AV，。图9A是表示由有机电致发光设备制造的发光设备3D的电流-电压特性 图。当电流Iel流经发光设备3D时，可以唯一地确定阳极-阴极电压Vel。 在发光时段期间，扫描线WSL101的电势向较低电势侧转变。当取样晶体管 3A被截止时，发光设备3D的阳极电势升高了等于阳极-阴极电压Vel的量， Vel由驱动晶体管3B的漏4及-源极电流Ids确定。图9B是表示当发光设备3D的阳极电势升高时、驱动晶体管3B的栅极电 势Vg和源极电势Vs的变化的图。当发光设备3D的阳极电势增加量为Vel时， 驱动晶体管3B的源极电势也增加Vel。驱动晶体管3B的栅极电势通过保持 电容器3C的自举操作而增加Vel。因此，在自举操作之前保持的驱动晶体管 3B的栅极-源极电压Vgs = Vin+Vth-AV,在自举之后保持不变。而且，如果发
光设备3D的阳极电势由于时间变化而变化，则驱动晶体管3B的栅极-源极电 压在所有的时间保持为恒定值(Vin+Vth-AV )。图9C是表示按照本发明实施例构造以及在图3B中所示的像素结构的电 路图，向该像素结构增加了寄生电容器7A和7B。寄生电容器7A和7B寄生 在驱动晶体管3B的栅极g上。可以假定保持电容器具有电容Cs，寄生电容 器了A和？B分别具有电容Cw和Cp。上述自举能力由Cs/ (Cs+Cw+Cp)给出。 可以断定当值接近l时，自举能力提高。即，提高了校正发光设备3D随时间 的退化的能力。在本发明的一个实施例中，与驱动晶体管3B的栅极g连接的 设备的数目压缩到最少。Cp几乎可以忽略。因此，自举能力由Cs/ (Cs+Cw) 给出。满足此能力无限接近l。这表示校正发光设备3D随时间的退化的能力 很高。图IO是按照本发明其它实施例的显示设备的电路原理图。为利于理解， 在图3B和图10中，相同的元件由相同的附图标记表示，已说明了图3B示出 先前示例。区别在于，在图3B中所示的实施例中，利用N沟道晶体管构造像 素电路，而在图10中所示的实施例中，利用P沟道晶体管构造像素电路。图 10所示的像素电路能够以与图3B中所示的像素电路完全相同的方式来执行 校正阈值电压的操作、校正迁移率的操作以及自举操作。按照本发明实施例的显示设备具有如图11所示的薄膜设备结构，图11 示出了在绝缘衬底上形成的像素之一的示意横截面结构。如图所示，像素包 括具有多个TFT (在图中，仅示出了一个TFT)的晶体管、例如保持电容的电 容器部分、以及例如有机电致发光设备的发光部分。通过TFT制造过程在衬 底上形成晶体管和电容器部分。例如电致发光设备的发光部分层压在它们上 面。透明的相反衬底通过粘合剂连接到发光部分，由此形成了平板。按照本发明实施例的显示设备能够呈现图12中所示的平板模块化形式。 例如，在绝缘村底上形成像素阵列部分。在像素阵列部分，包括有机电致发 光设备、薄膜晶体管和薄膜电容器的多个像素排列成矩阵。粘合剂设置在像 素阵列部分(像素矩阵部分)的周围。粘接由玻璃制成的相反衬底，由此形 成显示模块。如果必要的话，可以在透明相反衬底上形成滤色器、保护膜和 光屏蔽膜等等。例如，软性印制电路(FPC)可以安装在显示模块上，作为从 外部向像素阵列部分输入和输出信号的连接器。迄今为止所描述的、根据本发明实施例而构造的显示设备具有平板形式。
它们可被用作在所有领域的各种电子设备(例如数码相机、个人笔记本计算 机、蜂窝电话和摄像机)中使用的显示设备，并且该显示设备显示进入电子 设备的视频信号、或者在电子设备内产生的作为可视图像或者画面的视频信 号。利用这些显示设备的电子设备的例子如下所示。图13表示运用本发明实施例的电视机。电视机包括图像显示屏11，其包括前面板12和滤光玻璃13。通过在图像显示屏11中使用按照本发明实施例的显示设备来制造该电视机。图14表示运用本发明实施例的数码相机。上图是正视图。下图是后视图。 数码相机包括成像透镜、用于闪光的发光部分15、显示部分16、控制开关、 菜单开关和快门19。通过在显示部分16中使用按照本发明实施例的显示设 备来制造该^:码相机。图15表示运用本发明实施例的个人笔记本计算机。计算机的主体20包 括键盘21,其在输入字母数字符号时被操作。计算机还包括具有显示部分22 的主体盖，其中在该显示部分上显示图像。通过在显示部分22中使用按照本 发明实施例的显示设备来制造该个人笔记本计算机。图16表示运用本发明实施例的移动终端单元。左图表示盖打开时的状 态。右图表示盖关闭时的状态。移动终端单元包括上部壳23、下部壳24、连 接器部分25 (在这个例子中是铰链部分)、显示部分26、子显示部分27、画 面灯28和相机29。通过在显示部分26和子显示部分27中使用按照本发明 实施例的显示设备来制造该移动终端单元。图17表示运用本发明实施例的摄像机。摄像机包括主体30、安装在前 侧表面对物体成像的透镜34、在摄像期间操作的起停开关35和监视器36。 通过在监视器36中使用按照本发明实施例的显示设备来制造该摄像机。本领域技术人员应理解，基于设计需要和其它因素可进行各种修改、组 合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内即可。
权利要求
1、一种显示设备，包括像素阵列部分；以及用于驱动像素阵列部分的驱动器部分，其中像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素、以及以与多行像素相对应的方式布置的电源线，驱动器部分包括主扫描器，用于在水平周期内向扫描线提供顺序控制信号以通过线顺序扫描方法来扫描连续的多行像素；电源供应扫描器，用于向电源供应线提供电源供应电压，该电源供应电压与线顺序扫描同步地在第一电势和第二电势之间转换；以及(iii)信号选择器，用于向多列信号线提供选择器输出信号，该选择器输出信号与线顺序扫描同步地在信号电势和参考电势之间转换，在每个水平周期中，该信号电势变成视频信号，每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器，取样晶体管具有栅极、源极和漏极，取样晶体管的栅极与相应的其中一个扫描线连接，取样晶体管的源极和栅极的其中一个与相应的其中一个信号线连接，而另一个与驱动晶体管的栅极连接，驱动晶体管具有源极和漏极，驱动晶体管的源极和漏极的其中一个与发光设备连接，而另一个与相应的其中一个电源线连接，保持电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间，根据从扫描线供应的控制信号而使得取样晶体管导通，对从信号线提供的信号电势进行取样，并将取样电势保持在保持电容器内，驱动晶体管从处于第一电势的电源线接收电流，并根据所保持的信号电势，将驱动电流供应到发光设备中，通过在电源线处于第一电势、同时信号线处于参考电势的时间间隔中向取样晶体管输出控制信号以将其导通并将对应于阈值电压的电压保持在保持电容中，主扫描器执行用于校正驱动晶体管的阈值电压的操作，以及主扫描器在对信号电势取样之前的多个水平周期中重复地执行用于校正阈值电压的操作，以保证对应于驱动晶体管的阈值电压的所述电压保持在保持电容器中。
2、 如权利要求1所述的显示设备，其中在用于校正阈值电压的操作之前, 在电源线处于第二电势、同时信号线处于参考电势的时间间隔中，主扫描器 输出控制信号以使得取样晶体管导通，由此将驱动晶体管的栅极电势设置到 参考电势，并将源极设置到第二电势。
3、 如权利要求1所述的显示设备，其中在信号线处于信号电势的时间间隔中，主扫描器向扫描线输出具有比该时间间隔更短的脉冲宽度的控制信号 以使得取样晶体管导通，由此当信号电势保持在保持电容器内时，为驱动晶 体管的迁移率而校正信号电势。
4、 如权利要求1所述的显示设备，其中当信号电势保持在保持电容器中 时，主扫描器使得取样晶体管截止并将驱动晶体管的栅极从信号线电断开， 由此允许栅极电势响应驱动晶体管的源极电势的变化，由此栅极和源极之间 的电压保持恒定。
5、 一种驱动显示设备的方法，该显示设备包括 像素阵列部分，以及用于驱动像素阵列部分的驱动器部分，其中像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、在扫描线和信号线的交叉 处以行和列排列的像素、以及以与多行像素相对应的方式布置的电源线，驱动器部分包括主扫描器，用于在水平周期内向扫描线提供顺序控制 信号以通过线顺序扫描方法来扫描连续的多行像素；电源供应扫描器，用于 向电源供应线提供电源供应电压，该电源供应电压与线顺序扫描同步地在第 一电势和第二电势之间转换；以及信号选择器，用于向多列信号线提供选择 器输出信号，该选择器输出信号与线顺序扫描同步地在信号电势和参考电势 之间转换，在每个水平周期中，该信号电势变成视频信号，每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器，取样晶体管具有栅极、源极和漏极，取样晶体管的栅极与相应的其中 一个扫描线连接，取样晶体管的源极和栅极的其中一个与相应的其中一个信号线连接，而 另一个与驱动晶体管的栅极连接，驱动晶体管具有源极和漏极，驱动晶体管的源极和漏极的其中 一个与发光设备连接，而另 一个与相应 的其中一个电源线连4妻，以及 保持电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间，该方法包括以下步骤根据从扫描线供应的控制信号而使得取样晶体管导通；对从信号线提供的信号电势进行取样，并将取样电势保持在保持电容器内；使得驱动晶体管从处于第 一电势的电源线接收电流，并根据所保持的信 号电势，将驱动电流供应到发光设备中；通过在电源线处于第一电势、同时信号线处于参考电势的时间间隔中输 出来自主扫描器的控制信号以将取样晶体管导通并将对应于阈值电压的电压 保持在保持电容中，执行用于校正驱动晶体管的阈值电压的操作，以及使得主扫描器在对信号电势取样之前的多个水平周期中重复地执行用于 校正阈值电压的操作，以保证对应于驱动晶体管的阈值电压的所述电压保持 在保持电容器中。
6、 一种配有如权利要求1所述的显示设备的电子设备。
7、 一种显示设备，包括 多行扫描线； 多列信号线；在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素；以及 以与多行像素相对应的方式布置的电源线，其中每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器， 取样晶体管具有栅极、源极和漏极，取样晶体管的栅极与相应的其中 一个扫描线连接， 取样晶体管的源极和漏极的其中一个与相应的其中一个信号线连接，而 另 一个与驱动晶体管的栅极连接， 驱动晶体管具有源极和漏极，驱动晶体管的源极和漏极的其中 一个与发光设备连接，而另 一个与相应的其中一个电源线连接，保持电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间，以及 在对信号电势取样之前的多个水平周期中，执行用于校正驱动晶体管的阈值电压的操作。
全文摘要
本发明公开了一种显示设备。显示设备包括像素阵列部分和驱动像素阵列部分的驱动器部分。像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素，以及与多行像素相对应的方式布置的电源线。驱动器部分包括主扫描器、电源供应扫描器和信号选择器。每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器。
文档编号G09G5/10GK101131804SQ20071015268
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者内野胜秀, 山本哲郎, 饭田幸人 申请人:索尼株式会社
技术领域：
本发明涉及在像素上采用发光设备的有源矩阵显示设备，以及驱动这种 显示设备的方法。此外，本发明涉及包含这种显示设备的电子设备。
背景技术：
器得到强有力的发展。OED是一种利用当将电场施加到有机薄膜时发生的电 致发光现象的设备。由于OED在施加的电势小于10V时被驱动，所以这种设 备是低能耗设备。而且，由于OED是自发光设备，不需要照明。因此，可以 很容易地制造具有更少的重量和厚度的它们。此外，OED的响应速度很快， 在微秒量级上。因此，当显示运动图像时，没有余像。利用形成在像素上的、作为驱动元件的薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵显 示设备得到了强有力的发展，尤其是在像素上采用OED的自发光平板显示器 中。例如在JP-A-2003-255856 、 JP-A-2003-271095 、 JP-A-2004-133240 、 JP-A-2004-029791和JP-A-2004-093682 (专利参考文献1-5 )中描述了有源 矩阵自发光平板显示器。发明内容然而，在现有技术的有源矩阵自发光平板显示器中，用于驱动发光设备 的晶体管由于工艺变化，它们的阈值电压和迁移率(mobility)不一致。而且， 有机电致发光设备的特性随时间而变化。驱动晶体管的特性的这些变化以及 OED特性的变化影响了输出亮度。为了使显示设备的整个屏幕上的输出亮度 一致，有必要校正每个像素电路内晶体管和OED的特性变化。迄今已经提出
具有在每个像素上执行这样的校正功能的显示设备。然而，如上所述具有已 知校正功能的像素电路需要供应校正电势的线、开关晶体管和开关脉冲。换 言之，像素电路在配置上复杂。由于像素电路由大量组件组成这一事实，阻 碍了显示设备分辨率的提高。鉴于上述现有技术的技术问题，期望提供一种利用简化像素电路因此来 允许较高分辨率的显示设备。也期望提供一种驱动这种显示设备的方法。特 别地，期望提供能够可靠地校正用于驱动晶体管的阈值电压的变化的显示设 备和驱动方法。按照本发明 一个实施例的显示设备基本地由像素阵列部分和用于驱动像 素阵列部分的驱动部分组成。像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、 在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素、以及以与多行像素相对应的方式布置的电源线。驱动器部分具有主扫描器，用于在水平周期内向扫描线提供顺序控制信号以通过线顺序扫描方法来扫描连续的多行像素，电源 供应扫描器，用于向电源供应线提供电源供应电压，该电源供应电压与线顺序扫描同步地在第一电势和第二电势之间转换；以及信号选择器，用于按照 线顺序扫描的步骤，向列信号线提供选择器输出信号。选择器输出信号在每 一个水平周期内变为视频信号的信号电势和参考电势之间转换。每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管和保持电容器。取样 晶体管的栅极与相应的其中一个扫描线连接。源极和漏极中的一个与相应的 其中一个信号线连接，而另一个与驱动晶体管的栅极连接。驱动晶体管源极 和漏极中的一个与发光设备连接，而另一个与电源线连接。保持电容器连接 在驱动晶体管的源极和栅极之间。在这种显示设备中，根据从扫描线供应的控制信号而使得取样晶体管导 通，对从信号线提供的信号电势进行取样，并将该电势保持在保持电容器内。 驱动晶体管从位于第 一 电势的电源线接收电流，并根据所保持的信号电势向 发光设备供应驱动电流。主扫描器输出控制信号，以在电源线处于第一电势、同时信号线处于参考电势的第一时段期间驱动取样晶体管导通。因此，对应 于驱动晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容中。换言之，执行了校正阈值电压的操作。主扫描器在取样信号电势之前的多个水平周期中，重复地执 行校正阈值电压的操作。这保证了对应于驱动晶体管阈值电压的电压保持在 保持电容器中。优选地，在电源线处于第二电势、同时信号线处于参考电势的时间段中， 在校正阈值电压的操作之前，主扫描器输出控制信号以驱动取样晶体管导通。 因此，驱动晶体管的栅极被设置到参考电势。而且，源极被设置到第二电势。 主扫描器向扫描线输出在脉宽上比第 一 时段的更短的第二控制信号，以在信 号线处于信号电势时将取样晶体管导通。因此，为了在保持电容器内保持信 号电势的驱动晶体管的迁移率而校正信号电势。此时，当信号电势保持在保 持电容器内时，主扫描器使得取样晶体管截止。驱动晶体管的栅极与信号线 电断开。结果，使得栅极电势响应于驱动晶体管的源极电势的变化，由此保 持栅极和源极之间的电压不变。本发明的一个实施例提供了在像素上采用例如有机电致发光设备(0ED ) 的发光设备的有源矩阵显示设备。每个像素至少具有校正驱动晶体管的阈值电压的功能。优选地，像素具有校正驱动晶体管迁移率的功能、以及校正0ED 的特性随时间的变化的功能(自举操作)。结果，可以获得高的图像质量。为 了结合这些校正功能，供应到每个像素的电源供应电压被用作开关脉冲。这 消除了通常用于校正阚值电压的开关晶体管、以及控制开关晶体管栅极的扫 描线。结果，可大大减少组成像素电路的元件的数目和线路的数目。因此， 像素区域可以减少。因此，可以获得较高分辨率的显示设备。在具有这样校 正功能的现有技术的像素电路中，具有很多元件，因此布局面积很大。因此， 现有技术的像素电路不适合更高分辨率的显示设备。在本发明的 一个实施例 中，组成元件的数目和线路的数目通过转换电源供应电压而减少。减少了像 素布局区域。这样，能够提供高品质、高分辨率的平板显示器。在本发明的一个实施例中，在对信号电势取样之前的多个水平周期中， 重复执行校正阈值电压的操作。这保证了将与驱动晶体管的阈值电压相对应 的电压保持在保持电容器中。在本发明的一个实施例中，通过多个离散操作 来执行驱动晶体管阈值电压的校正，因此能够充分地确保校正阚值电压的总 时间。与驱动晶体管阈值电压相对应的电压可以事先可靠地保持在保持电容器内。保持在保持电容器和且对应于阈值电压的该电压被加到类似地取样和 保持在保持电容器内的信号电势上。将其加到驱动晶体管的栅极上。加到取 样信号电势且对应于阈值电压的该电压恰好抵消了驱动晶体管的阈值电压。 这样，对应于信号电势的驱动电流可以供应给发光设备，而不受变化的影响。 为此目的，将对应于阈值电压的电势可靠地保持在保持电容器内是重要的。 在本发明的 一个实施例中，通过多个离散重复操作来执行对应于阈值电压的 电压的写入。这样，充分保证了用于写入的时间。由于这种配置，可以抑制 亮度不均匀，尤其是在低灰度水平下的亮度不均匀。
图1是一般像素结构的电路图。图2是表示图1中所示的像素电路操作的时序图。图3A是表示按照本发明一个实施例的显示设备的整体结构的方块图。图3B是按照本发明 一个实施例的显示设备的一个例子的电路图。图4A是表示图3B中所示的例子的操作的时序图。图4B是表示操作的电路图。图4C是表示操作的电路图。图4D是表示操作的电路图。图4E是表示操作的电路图。图4F是表示操作的电路图。图4G是表示操作的电路图。图4H是表示操作的电路图。图4I是表示操作的电路图。图4J是表示操作的电路图。图4K是表示操作的电路图。图4L是表示操作的电路图。图5表示按照本发明一个实施例的显示设备操作的图表。图6A是表示驱动显示设备方法的参考例子的时序图。图6B是表示参考例子的操作的电路图。图6C是表示参考例子的操作的电路图。图6D是表示参考例子的操作的电路图。图6E是表示参考例子的操作的电路图。图6F是表示参考例子的操作的电路图。图6G是表示参考例子的操作的电路图。图6H是表示参考例子的操作的电路图。图6I是表示参考例子的操作的电路图。
图7是表示驱动晶体管的电流-电压特性的图表。图8A是表示驱动晶体管的电流-电压特性的图表。图8B是表示按照本发明一个实施例的显示设备的操作的电路图。图8C是表示操作的电流-电压特性的图表。图9A是表示发光设备的电流-电压特性的图表。图9B是表示驱动晶体管自举(boots trap)操作的波形图。图9C是表示按照本发明一个实施例的显示设备操作的电路图。图10是表示按照本发明实施例的显示设备的另 一个例子的电路图。图11是表示按照本发明实施例的显示设备的结构的横截面图。图12是按照本发明实施例的显示设备的模块结构的平面图。图13是配有按照本发明实施例的显示设备的电视的透视图。图14是配有按照本发明实施例的显示设备的数码相机的透视图。图15是配有按照本发明实施例的显示设备的个人笔记本计算机的透视图。图16是配有按照本发明实施例的显示设备的移动终端单元的示意图。 图17是配有按照本发明实施例的显示设备的摄像机的透视图。
具体实施方式
在下文中将参考附图详细描述本发明的实施例。为了利于对本发明的理 解以及解释清楚本发明的背景，通过参考图1简要描述显示设备的一般结构。 图l是一般显示设备的一个像素的示意电路图。如图所示，在此像素电路中， 用于取样的晶体管1A被设置在扫描线1E和信号线1F的交叉处，扫描线和佶 号线彼此正交。晶体管1A是N型。晶体管的栅极与扫描线1E连接，而漏极 与信号线1F连接。保持电容器1C的一个电极以及驱动晶体管1B的栅极与取 样晶体管U的源极连接。驱动晶体管1B是N型。电源供应线1G与驱动晶体 管1B的漏极连接。发光设备1D的阳极与晶体管1B的源极连接。电容器1C 的另 一电极以及发光设备1D的阴极与接地线1H连接。图2是表示图1中所示的像素电路的操作的时序图。该时序图表示通过 取样从信号线1F供应的视频信号的电势(视频信号线上的电势)而使得由有 机电致发光设备构成的发光设备1D发光的操作。扫描线1E上的电势(扫描 线电势)转到高电平。结果，取样晶体管1A被导通。视频信号线上的电势存
储在保持电容器1C中。因此，驱动晶体管IB的栅极电势Vg开始升高并开始 提供漏极电流。发光设备1D的阳极电势升高，开始发光。然后，如果扫描线 电势转到低电平，则在保持电容器ic中保持视频信号线上的电势。驱动晶体管1B的栅极电势保持恒定。发光亮度一直保持恒定到下一帧。然而，在各个像素中由于制造驱动晶体管1B的过程的变化，个体像素的特性如阈值电压和迁移率会变化。由于特性的这些变化，如果向驱动晶体管1B施加相同的栅极电势，漏极电流(驱动电流)在像素之间发生变化。这产 生输出亮度的变化。而且，由于由有机电致发光设备等制造的发光设备1D的 特性随时间变化，发光设备ID的阳极电势发生变化。这引起驱动晶体管IB 栅极-源极电压的变化，导致漏极电流(驱动电流)的变化。由这些不同原因 引起的驱动电流的变化，表现为在个体像素之间输出亮度的变化。因此，恶 化了图像质量。图3A是按照本发明实施例的显示设备的整体结构的方块图。如图所示， 本显示设备总体上由参考数字100指示，包括像素阵列部分102和用于驱动 像素阵列部分的驱动器电路(103、 104、 105)。像素阵列部分102具有扫描 线行WSLlGl-WSLlQm、信号线行DTL1Q1-DTL10n、设置在扫描线和信号线交叉 处的像素矩阵(PXLC) 101、和以与像素行101相对应的方式设置的电源线 DSL101-DSL10m。驱动器电路(103、 104、 105)具有主扫描器(写扫描器 WSCN) 104,用来在每个水平周期(period)期间(1H)，向每个扫描线 WSL101-WSL10m提供顺序控制信号，以线顺序方式来扫描像素行101;电源供 应扫描器(DSCN)105，用于与线顺序扫描同步地向每个电源线DSL101-DSL10m 提供电源供应电压；以及信号选择器(水平选择器HSEL) 103，用于在每个 水平周期1H期间，与线顺序扫描同步地向信号线列DTL101-DTL10m提供选择 器输出信号。电源供应电压在第一和第二电势之间转换。选择器输出信号在 变成视频信号的信号电势和参考电势之间转换。图3B是表示包含在图3A中所示的显示设备100内的像素101的结构细 节和连接关系的电路图。如图所示， 一个像素101包括以有机电致发光设备 为例的发光设备3D、用于取样的晶体管3A、驱动晶体管3B和保持电容器3C。 取样晶体管3A的栅极与相应的扫描线WSL101连接。源极和漏极中的一个与 相应信号线DTL101连接。另一个与驱动晶体管3B的栅极g连接。驱动晶体 管3B的源极s和漏极d中的一个与发光设备3D连接，而另一个与相应的电
源线DSL101连接。在本实施例中，驱动晶体管3B的漏极d与电源线DSL101 连接，而源极s与发光设备3D的阳极连接。发光设备3D的阴极与接地线3H 连接。接地线3H与所有的像素101共同连接。保持电容器3C连接在驱动晶 体管3B的源极s和栅极g之间。在这种结构中，取样晶体管3A响应于从扫描线WSL101供应的控制信号 而导通，对从信号线DTL101供应的信号电势取样，并将取样电势保持在保持 电容器3C中。驱动晶体管3B从第一电势的电源线DSL101接收电流，并响应 于保持在保持电容3C内的信号电势而向发光设备3D提供驱动电流。在电源 线DSL101处于第一电势、同时信号线DTL101处于参考电势的时段期间，主 扫描器104向取样晶体管3A输出控制信号以将其导通，来执行用于校正阈值 电压的操作，以将与驱动晶体管3B的阈值电压Vth相对应的电压保持在保持 电容器3C中。作为本发明的一个实施例，主扫描器104在对信号电势取样之前的多个 水平周期中，重复地执行校正阈值电压的操作，来保证将与驱动晶体管3B的 阈值电压Vth相对应的电压保持在保持电容器3C中。这样，在本发明的实施 例中，通过执行多个用于校正阄值电压的操作来保证足够长的写时段。因此， 能够可靠地和事先地在保持电容器3C中保持与驱动晶体管的阈值电压相对 应的电压。所保持的、对应于阈值电压的电压用于抵消驱动晶体管的阈值电 压。因此，如果驱动晶体管的阈值电压在个体像素之间变化，像素之间的变 化被完全抵消。结果，提高了图像的均匀性。尤其是可以防止易于在由信号 电势代表的低灰度电平处出现的亮度不均匀性。优选地，在用于校正阈值电压的操作之前，在电源线DSL101处于第二电 势、同时信号线DTLIOI处于参考电势的时段期间，主扫描器104输出控制信 号以将取样晶体管3A导通。因此，驱动晶体管3B的栅极g设置为参考电势。 源极s设置为第二电势。用于重置栅极电势和源极电势的操作确保了执行如 后所述的用于校正阈值电压的操作。除了上述校正阈值电压的功能外，图3B中所示的像素101还具有迁移率 校正功能。即，为了在信号线DTL101处于信号电势的时段期间将取样晶体管 3A导通，主扫描器104向扫描线WSL101输出具有比上述时段短的脉沖宽度 的控制信号。因此，当信号电势被保持在保持电容器3C内时，同时为驱动晶 体管3B的迁移率p而校正信号电势。
而且，图3B中所示的像素电路101具有自举功能。即，当信号电势保持在保持电容器3C内，主扫描器(WSCN) 104停止向扫描线WSL101施加控制 信号，将取样晶体管3A截止。驱动晶体管3B的栅极g与信号线DTL101电断 开。因此，栅极电势(Vg)响应于驱动晶体管3B的源极电势(Vs)的变化。 结杲，栅极g和源极s之间的电压Vgs可以保持恒定。图4A是表示图3B中所示的像素101的操作的时序图。时间轴作为公共 轴。扫描线WSL101的电势变化、电源线DSLIOI的电势变化和信号线DTLIOI 的电势变化如图所示。驱动晶体管3B的栅极电势Vg的变化和源极电势Vs的 变化在这些变化旁边所示。在时序图中，与像素101的操作一致，将时间方便地划分成时段(B)-(L)。在发射时段(B),发光设备3D发光。然后，过程进入一个线顺序扫描 操作的新区域。在第一时段(C)，电源线DSL101从高电势(Vcc—H)转换成 低电势(Vcc—L)。然后，在准备时段(D),驱动晶体管3B的栅极电势Vg重 置成参考电势Vo。而且，源极电势Vs重置为电源线DTLIOI的低电势Vcc丄。 随后，校正阈值电压的第一操作在第一阈值校正时段中(E)执行。因为仅执 行一次操作，不能获得足够长的时间段。因此，写入保持电容3C的电压是 Vxl,其不能达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。随后是消逝时段(F)。然后，第二阈值电压校正时段(G)发生在下一个 水平周期中(1H)。此时，执行用于校正阈值电压的第二操作。写入保持电容 器3C的电势Vx2接近Vth。随后是另一个消逝时段(H)。然后，第三阈值电 压校正时段(I)发生在下一个水平周期中(1H)。执行校正阈值电压的第三 操作。因此，写入保持电容器3C内的电势达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。在最后一个水平周期的后半段，视频信号线DTL101的电势从参考电势 Vo上升到信号电势Vin。在经过时段J之后，视频信号的信号电势Vin写入 保持电容3C,以便在取样时段/迁移率校正时段期间(K )将电势Vin加到Vth。 从保持在保持电容器3C内的电压減去用于校正迁移率的电压AV。然后，随后 是发光时段(L)。发光设备以对应于信号电压Vin的亮度发光。此时，由于 信号电压Vin由对应于阈值电压Vth的电压和用于校正迁移率的电压AV调 整，所以发光设备3D的发光亮度既不被驱动晶体管3B的阈值电压Vth的变 化影响，也不被迁移率)Ll的变化影响。在发光时段(L)开始时，执行自举操 作。在保持驱动晶体管3B的恒定栅极/源极电压Vgs=Vin+Vth-AV的同时，提
高驱动晶体管3B的栅极电势Vg和源极电势Vs。在图4A中所示的实施例中，校正阈值电压的操作重复三次。在时段E、 G和I中，分别执行三次校正操作。这些时段E、 G、 I属于水平周期(1H) 的前半部分。在这些时段中，信号线DTL101处于参考电势Vo。在这些时段 中，扫描线WSL101的电势转换到高电平以导通:f又样晶体管3A。结果，驱动 晶体管3B的栅极电势Vg变得等于参考电势Vo。在此时段期间，执行校正驱 动晶体管3B的阈值电压的操作。在水平周期(1H)的后半部分中，对其它像 素行取样信号电势。相应地，在时段(F)和(H),扫描线WSLIOI的电势转 换到低电平，截止取样晶体管3A。重复这些操作。驱动晶体管3B的栅极-源 极电压Vgs很快达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。校正阈值电压的操作的 重复次数最好按照像素电路配置来设置。因此，可靠地执行了用于校正阈值 电压的操作。因此，可以获得从最低电平(即黑电平)到最高电平(即白电 平)的所有灰度上的优良的图像质量。仍然参考图4B-4L,详细描述图3B中所示的像素101的操作。图4B-4L 的附图标记分别对应于图4A中所示的时序图的时段(B)-(L)。为了容易理解 以及为了方便起见，在图4B-4L中的发光设备3D的电容部件表示为电容元件 31。首先，如图4B中所示，在发光时段(B)中，电源供应线DSLIOI处于高 电势Vcc-H (第一电势)。驱动晶体管3B向发光设备3D供应驱动电流Ids。 如图所示，驱动电流Ids经过驱动晶体管3B，从高电势Vcc—H的电源供应线 DSL101进入发光设备3D，并流入^^共接地线3H。随后是时段(C)。如图4C所示，电源供应线DSL101从高电势Vcc-H转 换到低电势Vcc丄。这样，电源供应线DSL101放电，直到达到低电势Vcc-L。 而且，驱动晶体管3B的源极电势Vs转到接近Vcc-L的电势。当电源供应线 DSL101的线路电容很大时，电源供应线DSL101最好在相对早的时间从高电 势Vcc-H向低电势Vcc-L转换。通过使时段(C)足够长，可以消除线路电容 和其它像素寄生电容器的影响。然后，随后是时段(D)。如图4D中所示，通过将扫描线WSL101从低电 平向高电平转换来导通取样晶体管3A。此时，视频信号线DTL101处于参考 电势Vo。因此，通过导通的取样晶体管3A,使得驱动晶体管3B的栅极电势 Vg等于视频信号线DTL101的参考电势Vo。驱动晶体管3B的源极电势Vs很 快地固定在低电势Vcc_L。结果，驱动晶体管3B的源极电势Vs重置在电势 Vcc_L,其比视频信号线DTL上的参考电势Vo足够地低。具体地，电源供应 线DSL101上的低电势Vcc-L (第二电势)被设置为使得驱动晶体管3B的栅 极-源极电压Vgs (栅极电势Vg和源极电势Vs之差)变得比驱动晶体管3B 的阈值电压Vth大。然后，随后是用于校正阈值电压的第一时段(E)。如图4E所示，电源供 应线DSLIOI的电势从低电势Vcc-L向高电势Vcc—H转换。驱动晶体管3B的 源极电势Vs开始增加。当源极电勢Vs从Vcc—L向Vxl转变时，时段(E)结 束。因此，在校正阈值的第一时段(E), Vxl被写入保持电容器3C内。随后，在这个水平周期(1H)的后半部分(F)，视频信号线的电势变为 信号电势Vin，同时扫描线WSL101的电势转到低电平，如图4F所示。在这 个时段(F)，为其它像素行取样信号电势Vin。有必要截止像素的取样晶体 管3A。下一水平周期(1H)的前半部分是另一个阈值校正时段(G)。如图4G 所示，执行阈值校正的第二操作。以与在第一操作中相同的方式，视频信号 线DTLIOI变成参考电势Vo,扫描线WSL101转变成高电平。取样晶体管被导 通。由于这些操作，促进了电势写入保持电容器3C中。电势达到Vx2。在水平周期(1H)的后半部分(H),为了为其它像素行取样信号电势， 使得行扫描线WSL101变低。取样晶体管3A被截止。在用于校正闹值的第三时段(I),如图4I所示，扫描线WSL101再一次 转换到高电平以导通取样晶体管3A。驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升高。 当驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs正好到达阈值电压Vth时，电流被截 断。这样，对应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电势被写入保持电容器 3C中。在用于校正阈值的所有三个时段(E)、 (G)和(I)中，公共电势线 3H的电势被设置为使得关断发光设备3D,以便所有的电流流过保持电容3C, 但是不流过发光设备3D。在随后的时段(J ),视频信号线DTL101的电势从参考电势Vo转换成取 样电势(信号电势)Vin,如图4J所示。这样，为下一个取样操作和迁移率 校正操作完成了准备。当过程进入取样时段/迁移率校正时段(K)时，如图4K所示，扫描线 WSL101的电势转换成较高电势侧。取样晶体管3A被导通。相应地，驱动晶 体管3B的栅极电势Vg变得等于信号电势Vin。由于发光设备3D起先处于关 断状态(高阻状态)，驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids流入发光设备电容 器31。电容器开始充电。因此，驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升高。驱 动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs很快达到(Vin+Vth-AV),这样，信号电势 Vin的取样和校正量AV的调整同时执行。当电势Vin增加时，电流Ids增加， AV的绝对值也增加。相应地，根据发光亮度水平进行迁移率校正。当假定电 势Vin是常量时，AV的绝对值随驱动晶体管3B的迁移率p的增加而增加。换 言之，当迁移率(i增加时，负反馈AV的量也增加。因此，可以消除在个体像 素中迁移率li的变化。最后，过程进入发光时段(L)。如图札所示，扫描线WSL101转换到较 低电势侧，截止取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极g与信号线DTL101 断开。同时，漏极电流Ids开始流过发光设备3D。这样，发光设备3D的阳 极电势根据驱动电流Ids升高Vel的量。发光设备3D的阳极电势的升高正是 驱动晶体管3B的源极电势Vs的增加。当驱动晶体管3B的源极电势Vs升高 时，驱动晶体管3B的栅极电势Vg由保持电容器3C的自举操作响应性地增加。 栅极电势Vg的增加量Vel变得等于源极电势Vs的增加量Vel。因此，在发 光时段期间，驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs保持恒定值(Vin+Vth-AV )。从之前所提供的描述显而易见，在根据本发明实施例的显示设备中，每 个像素具有阈值电压校正功能和迁移率校正功能。图5表示代表包括在具有 这种校正功能的每个像素中驱动晶体管的电流-电压特性的图。在每个图中， 在水平轴上绘出信号电势Vin,而驱动电流Ids位于垂直轴上。图示了不同 像素A和B的Vin/Ids特性。在像素A上，阈值电压Vth相对低，而迁移率p 相对大。相反，在像素B上，阈值电压Vth相对高，而迁移率M目对小。图(l)表示没有执行任何阈值电压校正和迁移率校正的情况。此时，在 像素A和B，阚值电压Vth和迁移率ji均没有被校正。因此，由于Vth和ji的 变化，像素在Vin/Ids特性方面有很大的不同。因此，如果给定相同的信号 电势Vin，则驱动电流Ids变得不同。即，发光亮度变得不同。不能获得好 的横跨显示屏的均匀性。图(2)表示校正了阈值而没有校正迁移率的情况。此时，在像素A和B 之间消除了Vth的差别。然而，迁移率ii的差别依然是原样。因此，在Vin高 (即亮度高)的区域，显著地显示出迁移率ii的差别。即使在相同的灰度水平， 也显示出不同水平的亮度。更具体地，在相同的灰度水平(在相同的Vin) 上，具有较大迁移率p的像素A产生了较高水平的亮度(驱动电流Ids的较高 水平)。具有较小迁移率p的像素B产生了较低水平的亮度。图(3 )表示执行了阈值校正和迁移率校正这两者的情况。此情况对应于本发明的实施例。阈值电压Vth和迁移率ji的变化引起的差别被完全地校正。 结果，像素A和B在Vin/Ids特性上一致。因此，在所有灰度水平(Vin)上， 两个像素在亮度水平(Ids)上一致。显著地提高了横跨显示屏的均匀性。图(4 )表示校正迁移率但是不充分地校正阈值电压的参考例子。换言之， 仅执行一次校正阈值电压的搡作，而不是重复多次。此时，没有移除阈值电 压Vth的差别，因此像素A和B在低灰度水平下亮度(驱动电流Ids)不同。 因此，当未充分校正阈值电压时，在低灰度下亮度不均勾，损害了图像质量。图6A表示驱动图3B中所示的显示设备的方法的参考例子的时序图。相 同的标记用于图3B和图4A的时序图中，以方便理解。图4A的时序图表示驱 动按照本发明一个实施例的显示设备的方法。与图4A中所示的按照本发明一 个实施例的驱动显示设备的方法的差别仅在于，在这个参考例子中仅执行一 次校正阈值电压的操作。将仍旧参考图6B-6I简要描述在图6A中所示的时序图中的时段(B) -U)执行的操作。首先，如图6B中所示，在发光时段(B),电源供应线DSLIOI 处于高电势Vcc-H (第一电势)。驱动晶体管3B向发光设备3D供应驱动电流 Ids。如图所示，驱动电流Ids从位于高电势Vcc-H的电源供应线DSL101, 经过驱动晶体管3B进入发光设备3D,并流入公共接地线3H。然后，过程进入时段(C)。如图6C所示，电源供应线DSL101从高电势 Vcc-H向低电势Vcc—L转换。这样，电源供应线DSL101被放电到电势Vcc-L。 而且，驱动晶体管3B的源极电势Vs转换成接近Vcc-L的电势。在电源供应 线DSL101的线路电容大的地方，电源供应线DSL101最好在相对早的时间从 高电势Vcc-H向低电势Vcc-L转换。通过使时段(C)足够长，可以消除线路 电容器和其它像素寄生电容器的影响。然后，过程进入时段(D)。如图6D所示，通过扫描线WSL101从低电平 到高电平的转换，导通取样晶体管3A。此时，视频信号线DTL101处于参考 电势Vo。因此，通过导通的取样晶体管3A,使得驱动晶体管3B的栅极电势 Vg等于视频信号线DTLlOl的参考电势Vo。同时，驱动晶体管3B的源极电势 Vs很快地固定在低电势Vcc—L上。由于之前所描述的操作，驱动晶体管3B
的源极电势Vs重置到初始电势，即比视频信号线DTL的参考电势Vo足够低的电势Vcc丄。具体地，电源供应线DSLIOI的4氐电势Vcc_L (第二电势)被 设置为使得驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs (栅极电势Vg和源极电势Vs 之差)变得比驱动晶体管3B的阈值电压Vth更大。然后，过程进入阈值校正时段(E)。如图6E所示，电源供应线DSLIOI 从低电势Vcc-L向高电势Vcc-H转换。驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升 高。驱动晶体管3B的栅极-源极电势Vgs很快达到阈值电压Vth。此时，电 流被截断。这样，对应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电势被写入保持电 容器3C。这是用于校正阈值电压的操作。公共接地线3H的电势被设置为使 得关断发光设备3D,以便所有的电流流过保持电容器3C，但是不流过发光设 备3D。然而，在实践中，用于校正阈值电压的单次操作不会提供足够的时间。 即，单次操作也许不可能将与驱动晶体管3B的阈值电压Vth相对应的电势完 全写入保持电容3C中。过程进入时段(F)。如图6F所示，扫描线WSLIOI的电势转换到较低电 势侧。取样晶体管3A被截止一次。此时，驱动晶体管3B的栅极g浮置。由 于栅极-源极电压Vgs等于驱动晶体管3B的阅值电压Vth，所以晶体管被截 止。漏才及电;充Ids不;危动。然后，过程进入时段(G)。如图6G所示，视频信号线DTLIOI的电势从 参考电势Vo向取样电势(信号电势)Vin转换。这样，完成了下一个取样操 作和迁移率校正操作的准备。当过程进入取样时段/迁移率校正时段(H)时，如图6H所示，扫描线 WSL101的电势转换成较高电势侧。取样晶体管3A被导通。因此，驱动晶体 管3B的栅极电势Vg变得等于信号电势Vin。由于发光设备3D起先处于截止 状态(高阻状态)，所以驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids流入发光设备电 容器31。电容器开始充电。因此，驱动晶体管3B的源极电势Vs开始升高。 驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs很快达到(Vin+Vth-AV),这样，信号电 势Vin的取样和校正量AV的调整同时执行。当电势Vin增加时，电流Ids增 加，AV的绝对值也增加。因此，根据发光亮度水平进行迁移率校正。当假定 电势Vin是常量时，AV的绝对值随驱动晶体管3B的迁移率ia的增加而增加。 换言之，当迁移率p增加时，负反馈AV的量也增加。因此，可以在个体像素 之间消除迁移率[i的变化。
最后，过程进入发光时段(I )。如图61所示，扫描线WSL101转换到较 低电势侧。截止取样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极g与信号线DTL101 断开。同时，漏极电流Ids开始流过发光设备3D。这样，发光设备3D的阳 极电势响应于驱动电流Ids而升高Vel的量。发光设备3D的阳极电势的升高 正是驱动晶体管3B的源极电势Vs的增加。当驱动晶体管3B的源极电势Vs 升高时，驱动晶体管3B的栅极电势Vg通过保持电容器3C的自举操作而响应 性地增加。栅极电势Vg的增加量Vel变得等于源极电势Vs的增加量Vel。 因此，在发光时段期间，驱动晶体管Vgs的栅极-源极电压Vgs保持为恒定值 (Vin+Vth-AV)。最后，为了便于参考，将详细叙述在本发明实施例的显示设备中执行的 校正阈值电压的操作、校正迁移率的操作和自举操作。图7是表示驱动晶体 管的电流-电压特性的图。特别地，当驱动晶体管在饱和区域中操作时，漏极 -源才及电流Ids由下式主会出Ms = (1/2) 〃 (『/丄).Cox-附)2 其中)^示迁移率，W表示栅极宽度，L表示栅极长度，Cox表示每单元区域 的栅极氧化膜电容。根据表示晶体管特性的此等式，明显的是，当阈值电压 Vth变化时，即使电势Vgs恒定，漏极-源极电流Ids也变化。在按照本发明 实施例的每个像素中，如先前所描述的，发光期间的栅极-源极电压Vgs由 (Vin+Vth-AV)给出。当将晶体管特性代入上述等式时，漏极-源极电流Ids 由下式给出油=(1/2) - 〃. (PF/丄).Owe. (F/" - AF)2 因此，电流Ids不依赖于阈值电压Vth。结果，如果阈值电压Vth由于制造 过程而变化，漏极-源极电流Ids不会变化。而且，有机电致发光设备的发光 亮度不变化。当没有采if又对策时，如图7所示，当阈值电压是Vth时，对应于Vgs的 驱动电流是Ids。然而，当阈值电压是Vth，时，对应于相同栅极电势Vgs的 驱动电流得到不同于Ids的值Ids，。类似地，图8A是表示驱动晶体管的电流-电压特性的图。示出了分别具 有迁移率pi和^的两个驱动晶体管的特性曲线。从图中可以看出，分別具有不 同迁移率值Ii和l^，的两个驱动晶体管的漏极-源极电流分别是Ids和Ids，。即， 如果晶体管具有相同的Vgs值，则它们的源极-漏极电流不同。
图8B表示当取样视频信号时和当校正迁移率时像素的操作。为了便于理解，还示出了发光设备3D的寄生电容器31。当取样视频信号电势时，取样 晶体管3A导通(ON),因此驱动晶体管3B的栅极电势Vg是视频信号电势Vin。 驱动晶体管3B的栅极-源极电压是(Vin+Vth)。此时，驱动晶体管3B导通(0N )。 发光设备3D截止。因此，漏极-源极电流Ids流入发光设备电容器31。如果 漏极-源极电流Ids流入发光设备电容器31，则电容器3I开始充电。发光设 备3D的阳极电势(因此，驱动晶体管3B的源极电势Vs)开始升高。当驱动 晶体管3B的源极电势Vs升高AV时，驱动晶体管3B的栅极-源极电压Vgs减 少AV。这是通过利用负反馈来校正迁移率的操作。栅极-源极电压Vgs的减少 量AV由下式确定其中AV是用于校正迁移率的参数，Cel表示发光设备电容器31的电容值，t 表示校正迁移率的时段。图8C是表示当校正迁移率时、驱动晶体管3B的操作点的图。当由于生 产过程的变化而产生了不同的迁移率值H和I^时，通过进行上述迁移率校正来 确定最佳校正参数AV和AV，。确定驱动晶体管3B的漏极-源极电流Ids和Ids，。 如果未进行迁移率校正，并且如果对于栅极-源极电压Vgs存在不同的迁移率 值(a和(i'，则漏极-源极电流相应地产生不同的值IdsO和IdsO'。为了处理这 种情况，通过分别向迁移率ja和ia，施加合适的校正值AV和AV，，使得漏极-源 极电流变为相同的电平Ids和Ids，。从图8C可以看出，施加负反馈，以在迁 移率H很大时提高校正量AV,而在迁移率(i，很小时减少校正量AV，。图9A是表示由有机电致发光设备制造的发光设备3D的电流-电压特性 图。当电流Iel流经发光设备3D时，可以唯一地确定阳极-阴极电压Vel。 在发光时段期间，扫描线WSL101的电势向较低电势侧转变。当取样晶体管 3A被截止时，发光设备3D的阳极电势升高了等于阳极-阴极电压Vel的量， Vel由驱动晶体管3B的漏4及-源极电流Ids确定。图9B是表示当发光设备3D的阳极电势升高时、驱动晶体管3B的栅极电 势Vg和源极电势Vs的变化的图。当发光设备3D的阳极电势增加量为Vel时， 驱动晶体管3B的源极电势也增加Vel。驱动晶体管3B的栅极电势通过保持 电容器3C的自举操作而增加Vel。因此，在自举操作之前保持的驱动晶体管 3B的栅极-源极电压Vgs = Vin+Vth-AV,在自举之后保持不变。而且，如果发
光设备3D的阳极电势由于时间变化而变化，则驱动晶体管3B的栅极-源极电 压在所有的时间保持为恒定值(Vin+Vth-AV )。图9C是表示按照本发明实施例构造以及在图3B中所示的像素结构的电 路图，向该像素结构增加了寄生电容器7A和7B。寄生电容器7A和7B寄生 在驱动晶体管3B的栅极g上。可以假定保持电容器具有电容Cs，寄生电容 器了A和？B分别具有电容Cw和Cp。上述自举能力由Cs/ (Cs+Cw+Cp)给出。 可以断定当值接近l时，自举能力提高。即，提高了校正发光设备3D随时间 的退化的能力。在本发明的一个实施例中，与驱动晶体管3B的栅极g连接的 设备的数目压缩到最少。Cp几乎可以忽略。因此，自举能力由Cs/ (Cs+Cw) 给出。满足此能力无限接近l。这表示校正发光设备3D随时间的退化的能力 很高。图IO是按照本发明其它实施例的显示设备的电路原理图。为利于理解， 在图3B和图10中，相同的元件由相同的附图标记表示，已说明了图3B示出 先前示例。区别在于，在图3B中所示的实施例中，利用N沟道晶体管构造像 素电路，而在图10中所示的实施例中，利用P沟道晶体管构造像素电路。图 10所示的像素电路能够以与图3B中所示的像素电路完全相同的方式来执行 校正阈值电压的操作、校正迁移率的操作以及自举操作。按照本发明实施例的显示设备具有如图11所示的薄膜设备结构，图11 示出了在绝缘衬底上形成的像素之一的示意横截面结构。如图所示，像素包 括具有多个TFT (在图中，仅示出了一个TFT)的晶体管、例如保持电容的电 容器部分、以及例如有机电致发光设备的发光部分。通过TFT制造过程在衬 底上形成晶体管和电容器部分。例如电致发光设备的发光部分层压在它们上 面。透明的相反衬底通过粘合剂连接到发光部分，由此形成了平板。按照本发明实施例的显示设备能够呈现图12中所示的平板模块化形式。 例如，在绝缘村底上形成像素阵列部分。在像素阵列部分，包括有机电致发 光设备、薄膜晶体管和薄膜电容器的多个像素排列成矩阵。粘合剂设置在像 素阵列部分(像素矩阵部分)的周围。粘接由玻璃制成的相反衬底，由此形 成显示模块。如果必要的话，可以在透明相反衬底上形成滤色器、保护膜和 光屏蔽膜等等。例如，软性印制电路(FPC)可以安装在显示模块上，作为从 外部向像素阵列部分输入和输出信号的连接器。迄今为止所描述的、根据本发明实施例而构造的显示设备具有平板形式。
它们可被用作在所有领域的各种电子设备(例如数码相机、个人笔记本计算 机、蜂窝电话和摄像机)中使用的显示设备，并且该显示设备显示进入电子 设备的视频信号、或者在电子设备内产生的作为可视图像或者画面的视频信 号。利用这些显示设备的电子设备的例子如下所示。图13表示运用本发明实施例的电视机。电视机包括图像显示屏11，其包括前面板12和滤光玻璃13。通过在图像显示屏11中使用按照本发明实施例的显示设备来制造该电视机。图14表示运用本发明实施例的数码相机。上图是正视图。下图是后视图。 数码相机包括成像透镜、用于闪光的发光部分15、显示部分16、控制开关、 菜单开关和快门19。通过在显示部分16中使用按照本发明实施例的显示设 备来制造该^:码相机。图15表示运用本发明实施例的个人笔记本计算机。计算机的主体20包 括键盘21,其在输入字母数字符号时被操作。计算机还包括具有显示部分22 的主体盖，其中在该显示部分上显示图像。通过在显示部分22中使用按照本 发明实施例的显示设备来制造该个人笔记本计算机。图16表示运用本发明实施例的移动终端单元。左图表示盖打开时的状 态。右图表示盖关闭时的状态。移动终端单元包括上部壳23、下部壳24、连 接器部分25 (在这个例子中是铰链部分)、显示部分26、子显示部分27、画 面灯28和相机29。通过在显示部分26和子显示部分27中使用按照本发明 实施例的显示设备来制造该移动终端单元。图17表示运用本发明实施例的摄像机。摄像机包括主体30、安装在前 侧表面对物体成像的透镜34、在摄像期间操作的起停开关35和监视器36。 通过在监视器36中使用按照本发明实施例的显示设备来制造该摄像机。本领域技术人员应理解，基于设计需要和其它因素可进行各种修改、组 合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内即可。
权利要求
1、一种显示设备，包括像素阵列部分；以及用于驱动像素阵列部分的驱动器部分，其中像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素、以及以与多行像素相对应的方式布置的电源线，驱动器部分包括主扫描器，用于在水平周期内向扫描线提供顺序控制信号以通过线顺序扫描方法来扫描连续的多行像素；电源供应扫描器，用于向电源供应线提供电源供应电压，该电源供应电压与线顺序扫描同步地在第一电势和第二电势之间转换；以及(iii)信号选择器，用于向多列信号线提供选择器输出信号，该选择器输出信号与线顺序扫描同步地在信号电势和参考电势之间转换，在每个水平周期中，该信号电势变成视频信号，每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器，取样晶体管具有栅极、源极和漏极，取样晶体管的栅极与相应的其中一个扫描线连接，取样晶体管的源极和栅极的其中一个与相应的其中一个信号线连接，而另一个与驱动晶体管的栅极连接，驱动晶体管具有源极和漏极，驱动晶体管的源极和漏极的其中一个与发光设备连接，而另一个与相应的其中一个电源线连接，保持电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间，根据从扫描线供应的控制信号而使得取样晶体管导通，对从信号线提供的信号电势进行取样，并将取样电势保持在保持电容器内，驱动晶体管从处于第一电势的电源线接收电流，并根据所保持的信号电势，将驱动电流供应到发光设备中，通过在电源线处于第一电势、同时信号线处于参考电势的时间间隔中向取样晶体管输出控制信号以将其导通并将对应于阈值电压的电压保持在保持电容中，主扫描器执行用于校正驱动晶体管的阈值电压的操作，以及主扫描器在对信号电势取样之前的多个水平周期中重复地执行用于校正阈值电压的操作，以保证对应于驱动晶体管的阈值电压的所述电压保持在保持电容器中。
2、 如权利要求1所述的显示设备，其中在用于校正阈值电压的操作之前, 在电源线处于第二电势、同时信号线处于参考电势的时间间隔中，主扫描器 输出控制信号以使得取样晶体管导通，由此将驱动晶体管的栅极电势设置到 参考电势，并将源极设置到第二电势。
3、 如权利要求1所述的显示设备，其中在信号线处于信号电势的时间间隔中，主扫描器向扫描线输出具有比该时间间隔更短的脉冲宽度的控制信号 以使得取样晶体管导通，由此当信号电势保持在保持电容器内时，为驱动晶 体管的迁移率而校正信号电势。
4、 如权利要求1所述的显示设备，其中当信号电势保持在保持电容器中 时，主扫描器使得取样晶体管截止并将驱动晶体管的栅极从信号线电断开， 由此允许栅极电势响应驱动晶体管的源极电势的变化，由此栅极和源极之间 的电压保持恒定。
5、 一种驱动显示设备的方法，该显示设备包括 像素阵列部分，以及用于驱动像素阵列部分的驱动器部分，其中像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、在扫描线和信号线的交叉 处以行和列排列的像素、以及以与多行像素相对应的方式布置的电源线，驱动器部分包括主扫描器，用于在水平周期内向扫描线提供顺序控制 信号以通过线顺序扫描方法来扫描连续的多行像素；电源供应扫描器，用于 向电源供应线提供电源供应电压，该电源供应电压与线顺序扫描同步地在第 一电势和第二电势之间转换；以及信号选择器，用于向多列信号线提供选择 器输出信号，该选择器输出信号与线顺序扫描同步地在信号电势和参考电势 之间转换，在每个水平周期中，该信号电势变成视频信号，每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器，取样晶体管具有栅极、源极和漏极，取样晶体管的栅极与相应的其中 一个扫描线连接，取样晶体管的源极和栅极的其中一个与相应的其中一个信号线连接，而 另一个与驱动晶体管的栅极连接，驱动晶体管具有源极和漏极，驱动晶体管的源极和漏极的其中 一个与发光设备连接，而另 一个与相应 的其中一个电源线连4妻，以及 保持电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间，该方法包括以下步骤根据从扫描线供应的控制信号而使得取样晶体管导通；对从信号线提供的信号电势进行取样，并将取样电势保持在保持电容器内；使得驱动晶体管从处于第 一电势的电源线接收电流，并根据所保持的信 号电势，将驱动电流供应到发光设备中；通过在电源线处于第一电势、同时信号线处于参考电势的时间间隔中输 出来自主扫描器的控制信号以将取样晶体管导通并将对应于阈值电压的电压 保持在保持电容中，执行用于校正驱动晶体管的阈值电压的操作，以及使得主扫描器在对信号电势取样之前的多个水平周期中重复地执行用于 校正阈值电压的操作，以保证对应于驱动晶体管的阈值电压的所述电压保持 在保持电容器中。
6、 一种配有如权利要求1所述的显示设备的电子设备。
7、 一种显示设备，包括 多行扫描线； 多列信号线；在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素；以及 以与多行像素相对应的方式布置的电源线，其中每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器， 取样晶体管具有栅极、源极和漏极，取样晶体管的栅极与相应的其中 一个扫描线连接， 取样晶体管的源极和漏极的其中一个与相应的其中一个信号线连接，而 另 一个与驱动晶体管的栅极连接， 驱动晶体管具有源极和漏极，驱动晶体管的源极和漏极的其中 一个与发光设备连接，而另 一个与相应的其中一个电源线连接，保持电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间，以及 在对信号电势取样之前的多个水平周期中，执行用于校正驱动晶体管的阈值电压的操作。
全文摘要
本发明公开了一种显示设备。显示设备包括像素阵列部分和驱动像素阵列部分的驱动器部分。像素阵列部分具有多行扫描线、多列信号线、在扫描线和信号线的交叉处以行和列排列的像素，以及与多行像素相对应的方式布置的电源线。驱动器部分包括主扫描器、电源供应扫描器和信号选择器。每个像素包括发光设备、取样晶体管、驱动晶体管、保持电容器。
文档编号G09G5/10GK101131804SQ20071015268
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者内野胜秀, 山本哲郎, 饭田幸人 申请人:索尼株式会社
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