CN100416639C - 像素电路、显示设备和用于驱动像素电路的方法 - Google Patents

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Abstract

一种像素电路、显示设备以及驱动像素电路的方法，其中即使发光元件的电流/电压特性随时间流逝而改变，也可以获得没有亮度劣化的源极跟随器输出，并且n沟道晶体管的源极跟随器电路变得可能，并且其中可以显示一致且高质量的图像，而不考虑像素内的有源元件的迁移率和阈值的变化。电容器(C111)被连接在TFT(111)的栅极和源极之间，并且TFT(111)的源极通过TFT(114)连接到固定电势(GND)。预定参考电流(Iref)在预定定时处被供应到TFT(111)的源极以保持与参考电流(Iref)相对应的电压，从而输入信号电压被耦合在该电压附近，从而驱动EL发光元件(19)，其中以迁移率的变化的中心值为中心。

Description

像素电路、显示设备和用于驱动像素电路的方法
技术领域
本发明涉及有机EL(electroluminescence，场致发光)显示器等中的具有通过电流值来控制亮度的电光元件的像素电路，包含以矩阵方式布置的这种像素电路的图像显示设备，以及驱动像素电路的方法，其中前述图像显示设备具体地说是所谓的有源矩阵型图像显示设备，在该显示设备中，利用在像素电路内部提供的绝缘栅场效应晶体管来控制流过每个电光元件的电流值。
背景技术
在例如液晶显示器等的图像显示设备中，通过以矩阵方式设置大量像素并且根据要显示的图像信息控制每个像素的光强，来显示图像。
有机EL显示器等也是如此，但是有机EL显示器被称作自发光型显示器，其在每个像素电路中具有发光元件，并且具有无需背光、响应速度快、与液晶显示器相比图像的可视性较高等优点。
此外，各发光元件的亮度可以由流过该发光元件的电流值控制，从而获得色彩灰度，即，发光元件是电流控制型这一点与液晶显示器等有很大不同。
在有机EL显示器中，可以以与液晶显示器一样的方式利用简单矩阵系统和有源矩阵系统作为驱动方法。尽管前者结构简单，但是存在难以实现大尺寸高清晰度显示器的问题。因此，因此对有源矩阵系统进行了大量开发工作，这种有源矩阵系统利用在像素电路内部提供的有源元件控制流过每个像素电路内的发光元件的电流，其中有源元件一般是TFT(薄膜晶体管)。
图1是示出了一般的有机EL显示设备的配置的框图。
如图1所示，该显示设备具有由以m×n矩阵形式布置的像素电路(PXLC)2a组成的像素阵列2、水平选择器(HSEL)3、写扫描器(WSCN)4、由水平选择器3选中并被供应以与亮度信息相对应的数据信号的数据线DTL1至DTLn、以及由写扫描器4选择并驱动的扫描线WSL1至WSLm。
注意，水平选择器3和写扫描器4有时通过MOSIC被形成在像素周围或形成在多晶硅上。
图2是示出了图1的像素电路2a的配置示例的电路图(例如参见专利文件1和专利公开2)。
在所提出的大量电路中，图2的像素电路具有最简单的电路配置，并且是被称作双晶体管驱动系统的电路。
图2的像素电路2a具有p沟道薄膜场效应晶体管(下文中称作TFT)11及TFT 12、电容器C 11、以及由有机EL元件(OLED)13构成的发光元件。此外，在图2中，DTL表示数据线，WSL表示扫描线。
在许多情形中有机EL元件具有整流特性，所以有时被称为OLED(有机发光二极管)。在图2和其他图中二极管符号被用作发光二极管，但是在下面的解释中OLED并不总是要求整流特性。
在图2中，TFT 11的源极连接到电源电势Vcc，发光元件13的阴极连接到地电势GND。图2的像素电路2a的工作如下所述。
步骤ST1：
当扫描线WSL处于选中状态(这里是低电平)并且写电势Vdata被供应给数据线DTL时，TFT 12变为导通，并且电容器C 11被充电或者放电，从而TFT 11的栅极电势变为Vdata。
步骤ST2：
当扫描线WSL处于非选中状态(这里是高电平)时，数据线DTL和TFT 11电分离，但是电容器C 11使TFT 11的栅极电势保持稳定。
步骤ST3：
流过TFT 11及发光元件13的电流变为与TFT 11的栅源级之间的电压Vgs一致的值，并且发光元件13以与该电流值一致的亮度持续发光。
如在上面的步骤ST1中，选中扫描线WSL并将被赋予数据线的亮度信息传输到像素内部的操作在下面被称作“写入”。
如上所述，在图2的像素电路2a中，一旦写入Vdata，则在直到下一次重写数据为止的期间内，发光元件13以恒定的亮度持续发光。
如上所述，在像素电路2a中，通过改变由TFT 11构成的驱动晶体管的栅极电压，流过EL发光元件13的电流值被控制。
此时，p沟道驱动晶体管的源极连接到电源电势Vcc，所以该TFT 11恒定工作在饱和区。因此，其变成具有下述方程1示出的值的恒流源。
(等式1)
Ids＝1/2·μ(W/L)Cox(Vgs-|Vth|)2    (1)
这里，μ表示载流子的迁移率、Cox表示单位面积的栅极电容、W表示栅极宽度、L表示栅极长度、Vgs表示TFT 11的栅源极电压，并且Vth表示TFT 11的阈值。
在简单矩阵型图像显示设备中，每个发光元件只在选定的的瞬间发光，而在有源矩阵中与之不同，如上所述，即使在写操作结束后，发光元件也还继续发光。因此，与简单矩阵相比，就发光元件的峰值亮度和峰值电流可以被降低这点来说，尤其对于大尺寸高清晰度显示器，这是有利的。
图3是示出了有机EL元件的电流-电压(I-V)特性随时间变化的示图。在图3中，实线示出的曲线表示初始状态时的特性，而虚线示出的曲线表示随时间变化后的特性。
一般来说，有机EL元件的I-V特性随时间流逝而恶化，如图3所示。
但是，由于图2的双晶体管驱动是恒电流驱动，所以如上所述恒定的电流持续流过有机EL元件。即使当有机EL元件的I-V特性恶化时，其发光亮度也不会随时间流逝而改变。
图2的像素电路2a由p沟道TFT构成，但是如果可以用n沟道TFT配置该电路，则在TFT制备过程中可以使用常用的无定形硅(a-Si)工艺。这将可以降低TFT衬底的成本。
接下来，将考虑用n沟道TFT替换所述晶体管的像素电路。
图4是示出了用n沟道TFT替换图2电路中的p沟道TFT的像素电路的电路图。
图4的像素电路2b具有n沟道TFT 21和TFT 22、电容器C21和由有机EL元件(OLED)23构成的发光元件。此外，在图4中，DTL表示数据线，并且WSL表示扫描线。
在该像素电路2b中，由TFT 21构成的驱动晶体管的漏极侧连接到电源电势Vcc，并且源极连接到有机EL元件23的阳极，从而形成源极跟随器电路。
图5是示出了由TFT 21和EL元件23构成的驱动晶体管在初始状态中的工作点的示图。在图5中，横坐标表示TFT 21的漏/源电压Vds，而纵坐标表示漏/源电流Ids。
如图5所示，源极电压由驱动晶体管的工作点确定出，其中驱动晶体管由TFT 21和EL元件23构成。该电压具有取决于栅极电压的差值。
该TFT 21在饱和区域中被驱动，所以对于工作点的源极电压，关于Vgs的电流Ids流动，电流Ids具有上面等式1中示出的电流值。
专利文件1：USP 5,684,365
专利文件2：日本专利公布(A)No.8-234683
发明内容
本发明所要解决的问题
然而，这里EL元件的I-V特性同样随着时间的流逝而恶化。如图6所示，工作点由于该随时间流逝的恶化而波动，因此，即使施加了相同的栅极电压，源极电压也波动。
因此，由TFT 21构成的驱动晶体管的栅极/源极电压Vgs改变，并且流动电流的值波动。同时，EL元件23中流动的电流的值改变，因此，当EL元件23的I-V特性恶化的时候，在图4的源极跟随器电路中，发光亮度随时间的流逝而改变。
此外，如图7所示，可以考虑这样的电路配置，该电路配置将由n沟道TFT 31构成的驱动晶体管的源极连接到地电势GND，将漏极连接到EL元件33的阴极，并且将EL元件33的阳极连接到电源电势VCC。
利用该系统，通过和图2的p沟道TFT的驱动操作相同的方式，源极的电势被固定。因此，由n沟道TFT 31构成的驱动晶体管作为恒流源工作，并且可以防止由EL元件33的I-V特性的恶化引起的亮度改变。
然而，利用该系统需要将驱动晶体管连接到EL元件的阴极侧。该阴极连接需要开发新的阳/阴电极。这对当前技术来说被认为很困难。
从上面可以看出，目前尚未开发出使用亮度不改变的n沟道晶体管的有机EL元件。
此外，即使开发出使用亮度不改变的n沟道晶体管的有机EL元件，由于TFT晶体管的特征一般在于迁移率μ和阈值Vth的变化大，因此，即使当具有相同值的电压被供应给驱动晶体管的栅极时，对于每个像素，电流值根据驱动晶体管的迁移率μ和阈值Vth而变化，因此不能获得一致的图像质量。
本发明的目的是提供一种像素电路、显示设备和驱动像素电路的方法，在所述像素电路中，可以获得免受亮度恶化影响的源极跟随器输出，即使当发光元件的电流-电压特性随着时间流逝而改变的时候，可以使用n沟道晶体管的源极跟随器电路，通过原样使用当前的阳/阴电极，n沟道晶体管可以被用作光学元件的驱动元件，从而可以显示一致且高质量的图像，而与像素内的有源元件的阈值和迁移率的变化无关。
解决问题的手段
为了实现上面的目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于驱动根据流动电流而改变亮度的电-光元件的像素电路，包括：被供应以与亮度信息相对应的数据信号的数据线；第一、第二、第三和第四节点；第一和第二参考电势；用于供应预定参考电流的参考电流供应装置；连接到第二节点的电连接装置；连接在第一节点和第二节点之间的像素电容器元件；连接在电连接装置和第四节点之间的耦合电容器元件；驱动晶体管，用于在第一终端和第二终端之间形成电流供应线路，并且根据连接到第二节点的控制终端的电势来控制在电流供应线路中流动的电流；连接在第一节点和第三节点之间的第一开关；连接在第三节点和第四节点之间的第二开关；连接在第一节点和固定电势之间的第三开关；连接在第二节点和预定电势线之间的第四开关；连接在数据线和第四开关之间的第五开关；以及连接在第三节点和参考电流供应装置之间的第六开关，其中，在第一参考电势和第二参考电势之间，驱动晶体管的电流供应线路、第一节点、第三节点、第一开关和电-光元件串联连接。
优选地，电连接装置包括用于直接连接第二节点和耦合电容器元件的互连。
优选地，电连接装置包括有选择地连接第二节点和耦合电容器元件的第七开关。
优选地，它包括连接在第一节点和电-光元件之间的第八开关和连接在第一节点和数据线之间的第九开关。
可替代地，它包括连接在第一节点和电-光元件之间的第八开关和连接在第一节点和第四节点之间的第九开关。
优选地，预定电势线是与数据线共享的。
此外，驱动晶体管是场效应晶体管，源极连接到第三节点，并且漏极连接到第一参考电势。
优选地，当电-光元件被驱动的时候，作为第一阶段，在第一、第二、第四、第五和第六开关被保持在非导通状态的状态下，第三开关被保持在导通状态并且第一节点连接到固定电势；作为第二阶段，第二、第四和第六开关被保持在导通状态，预定电势被输入到第二节点，参考电流流过第三节点，并且预定电势被充入像素电容器元件中；作为第三阶段，第二和第六开关被保持在非导通状态，此外，第四开关被保持在非导通状态，第五开关被保持在导通状态，通过数据线传播的数据被输入到第二节点，然后第五开关被保持在非导通状态；以及作为第四阶段，第一开关被保持在导通状态，并且第三开关被保持在非导通状态。
可替代地，优选地，当驱动电-光元件的时候，作为第一阶段，在第一、第二、第四、第五、第六和第七开关被保持在非导通状态的状态下，第三开关被保持在导通状态，并且第一节点连接到固定电势；作为第二阶段，第二、第四、第六和第七开关被保持在导通状态，通过数据线传播的数据电势被输入到第二节点，参考电流在第三节点中流动，并且预定电势被充入像素电容器元件中；作为第三阶段，第二和第六开关被保持在非导通状态，此外第四开关被保持在非导通状态，第五开关被保持在导通状态，通过数据线传播的数据经由第四节点被输入到第二节点，然后第五和第七开关被保持在非导通状态；以及作为第四阶段，第一开关被保持在导通状态，并且第三开关被保持在非导通状态。
根据本发明的第二方面，提供了一种显示设备，包括：以矩阵形式布置的多个像素电路；数据线，被互连用于像素电路的矩阵阵列的每列，并且被供应以与亮度信息相对应的数据信号；第一和第二参考电势；以及用于供应预定参考电流的参考电流供应装置，其中所述像素电路具有：根据流动电流而改变亮度的电-光元件；第一、第二、第三和第四节点；连接到第二节点的电连接装置；连接在第一节点和第二节点之间的像素电容器元件；连接在电连接装置和第四节点之间的耦合电容器元件；驱动晶体管，用于在第一终端和第二终端之间形成电流供应线路并且根据连接到第二节点的控制终端的电势控制在电流供应线路中流动的电流；连接在第一节点和第三节点之间的第一开关；连接在第三节点和第四节点之间的第二开关；连接在第一节点和固定电势之间的第三开关；连接在第二节点和预定电势线之间的第四开关；连接在数据线和第四开关之间的第五开关；以及连接在第三节点和参考电流供应装置之间的第六开关，并且，在第一参考电势和第二参考电势之间，驱动晶体管的电流供应线路、第一节点、第三节点、第一开关和电-光元件串联连接。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于驱动像素电路的方法，所述像素电路具有：根据流动电流而改变亮度的电-光元件，被供应以与亮度信息相对应的数据信号的数据线；第一、第二、第三和第四节点；第一和第二参考电势；用于供应预定参考电流的参考电流供应装置；连接到第二节点的电连接装置；连接在第一节点和第二节点之间的像素电容器元件；连接在电连接装置和第四节点之间的耦合电容器元件；驱动晶体管，用于在第一终端和第二终端之间形成电流供应线路，并且根据连接到第二节点的控制终端的电势来控制在电流供应线路中流动的电流；连接在第一节点和第三节点之间的第一开关；连接在第三节点和第四节点之间的第二开关；连接在第一节点和固定电势之间的第三开关；连接在第二节点和预定电势线之间的第四开关；连接在数据线和第四开关之间的第五开关；以及连接在第三节点和参考电流供应装置之间的第六开关，其中，驱动晶体管的电流供应线路、第一节点、第三节点、第一开关和电-光元件串联连接在第一参考电势和第二参考电势之间，所述方法包括下述步骤：在第一、第二、第四、第五和第六开关被保持在非导通状态的状态下，将第三开关保持在导通状态并且将第一节点连接到固定电势；将第二、第四和第六开关保持在导通状态并且将预定电势输入到第二节点，将参考电流发送到第三节点中，并且在像素电容器元件中充入预定电势；将第二和第六开关保持在非导通状态，并且进一步将第四开关保持在非导通状态，将第五开关保持在导通状态并且将通过数据线传播的数据输入到第二节点，然后将第五开关保持在非导通状态；以及将第一开关保持在导通状态并且将第三开关保持在非导通状态。
根据本发明，在例如电-光元件的发光状态时，第一开关被保持在ON状态(导通状态)，而第二至第七开关被保持在OFF状态(非导通状态)。
驱动晶体管被设计为在饱和区域中工作，并且在电-光元件中流动的电流Ids采用上面等式1示出的值。
接下来，在第二以及第四至第七开关被原样保持在OFF状态的状态下，第一开关变为OFF，并且第三开关变为ON。
此时，电流流经第三开关，并且第一节点的电势降到地电势GND。因此，供应到电-光元件的电压变为0V，并且电-光元件不再发光。
接下来，在第三开关被保持在ON状态而第一和第五开关被原样保持在OFF状态的状态下，第二、第四、第六和第七开关变为ON。
因此，例如通过数据线传播的输入电势Vin或预定电势0V被输入到第二节点，并且与此并行地，在参考电流供应装置的作用下，参考电流流入第三节点。结果，驱动晶体管的栅极/源极电压Vgs在耦合电容器元件中被充电。
此时，驱动晶体管在饱和区域中工作，因此，驱动晶体管的栅极/源极电压Vgs变为包括迁移率μ和阈值Vth的项。此外，V0或Vin此时在像素电容器元件中被充电。
接下来，第二和第六开关变为OFF。因此，驱动晶体管的源极电势(第三节点的电势)升高到例如(V0或Vin-Vth)。
然后，进一步地，在第三和第七开关被保持在ON状态且第一、第二和第六开关被原样保持在OFF状态的状态下，第五开关变为ON，而第四开关变为OFF。通过接通第五开关，经由第五开关流过数据线的输入电压Vin通过耦合电容器元件将电压ΔV与驱动晶体管的栅极耦合。
该耦合量ΔV根据驱动晶体管的寄生电容、像素电容器元件、耦合电容器元件、第一节点和第二节点之间的电压改变量(驱动晶体管的Vgs)而被确定，几乎所有改变量都与驱动晶体管的栅极相耦合，如果耦合电容器元件的电容与像素电容器元件和寄生电容相比更大，并且驱动晶体管的栅极电势变为(V0或Vin+Vgs)。
在写操作的末端，第五和第七开关变为OFF，此外第一开关变为ON且第三开关变为OFF。
因此，驱动晶体管的源极电势一旦降到地电势GND，就会上升，并且电流也开始在电-光元件中流动。与驱动晶体管的源极电势波动的事实无关，在其栅极和源极之间存在像素电容器元件。通过使像素电容器元件的电容大于驱动晶体管的寄生电容，栅极/源极电势总是保持在诸如(Vin+Vgs)的恒定值。
此时，驱动晶体管在饱和区域中被驱动，因此，在驱动晶体管中流动的电流Ids的值变为等式1示出的值。其是由栅极/源极电压确定的。该Ids还以相同的方式在电-光元件中流动，从而电-光元件发光。
本发明的效果
根据本发明，即使当EL发光元件的I-V特性随时间变化而改变的时候，也可以实现没有亮度劣化的源极跟随器输出。
N沟道晶体管的源极跟随器电路变得可能，并且通过原样使用当前的阴/阳电极，n沟道晶体管可以被用作EL发光元件的驱动元件。
此外，不仅可以大大抑制驱动晶体管的阈值的变化，还可以大大抑制迁移率的变化，并且可以获得具有良好一致性的图像质量。
此外，驱动晶体管的阈值变化被参考电流所抵消，因此不需要通过设置用于每个面板的开关的ON/OFF定时来消除阈值，从而可以抑制用于设置定时的步骤的数目的增加。
此外，像素内的电容可以被方便地设计，并且电容可以很小，从而像素面积可以减小，并且可以使面板的清晰度更高。
此外，当输入输入电压时，几乎所有电压改变可以和驱动晶体管的栅极相耦合，因此可以减小每个像素的电流值的变化，从而可以获得一致的图像质量。
此外，通过将固定电势输入到驱动晶体管的栅极并且发送参考电流Iref，可以缩短来自信号线的输入电压被输入到像素中的时间，数据可以以高速写入到像素中，并且其可以应对这样的驱动系统，该驱动系统将1H分割成若干部分并且将数据写入像素中，如同在三部分(three-part)写系统中那样。
此外，像素电路的晶体管可以仅仅由n沟道晶体管来配置，并且能够在TFT制备过程中使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT衬底的成本。
附图说明
图1是示出了一般的有机EL显示设备的配置的框图。
图2是示出了图1的像素电路的配置示例的电路图。
图3是示出了有机EL元件的电流-电压(I-V)特性随时间流逝变化的曲线图。
图4是示出了用n沟道TFT替换图2电路中的p沟道TFT而获得的像素电路的电路图。
图5是示出了由TFT和EL元件构成的驱动晶体管在初始状态中的工作点的曲线图。
图6是示出了由TFT和EL元件构成的驱动晶体管在随时间流逝而改变后的工作点的曲线图。
图7是示出了将由n沟道TFT构成的驱动晶体管的源极连接到地电势的像素电路的电路图。
图8是示出了采用根据第一实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置的框图。
图9是示出了在图1的有机EL显示设备中的根据第一实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图10A到图10I是用于解释驱动图9的电路的方法的时序图。
图11A和图11B是用于解释根据驱动图9电路的方法的操作的示图。
图12A和图12B是用于解释根据驱动图9电路的方法的操作的示图。
图13是用于解释根据驱动图9电路的方法的操作的示图。
图14是用于解释根据驱动图9电路的方法的操作的示图。
图15是用于解释参考电流为何被供应给驱动晶体管的源极的原因的示图。
图16是用于解释参考电流为何被供应给驱动晶体管的源极的原因的示图。
图17是用于解释参考电流为何被供应给驱动晶体管的源极的原因的示图。
图18是用于解释参考电流为何被供应给驱动晶体管的源极的原因的示图。
图19是示出了根据第二实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图20A到图20I是用于解释驱动图19的电路的方法的时序图。
图21是示出了采用根据第三实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置的框图。
图22是示出了在图21的有机EL显示设备中的根据第三实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图23A到图23H是用于解释驱动图22的电路的方法的时序图。
图24是示出了根据第四实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图25A到图25H是用于解释驱动图24的电路的方法的时序图。
图26是示出了根据第五实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图27是示出了根据第六实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图28A到图28K是用于解释图26的电路的操作的时序图。
图29A到图29K是图27的电路的时序图。
图30A和图30B是用于解释图26的电路的操作的示图。
图31A和图31B是用于解释图26的电路的操作的示图。
图32A和图32B是用于解释图26的电路的操作的示图。
图33A和图33B是用于解释图26的电路的操作的示图。
图34是用于解释参考电流为何被供应给图26电路中的驱动晶体管的源极的原因的示图。
图35是用于解释参考电流为何被供应给图26电路中的驱动晶体管的源极的原因的示图。
图36是示出了根据第七实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图37是示出了根据第八实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图38A到图38K是用于解释图36的电路的操作的时序图。
图39A到图39K是用于解释图37的电路的操作的时序图。
图40是示出了根据第九实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图41是示出了根据第十实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图42A到图42J是用于解释图40的电路的操作的时序图。
图43A到图43J是用于解释图41的电路的操作的时序图。
图44是示出了根据第十一实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图45是示出了根据第十二实施例的像素电路的具体配置的电路图。
图46A到图46J是用于解释图44的电路的操作的时序图。
图47A到图47J是用于解释图45的电路的操作的时序图。
100、100A至100J...显示设备，101...像素电路(PXLC)，102...像素阵列，103...水平选择器(HSEL)，104...写扫描器(WSCN)，105...第一驱动扫描器(DSCN1)，106...第二驱动扫描器(DSCN2)，107...第三驱动扫描器(DSCN3)，108...第四驱动扫描器(DSCN4)，109...第五驱动扫描器(DSCN5)，110...第六驱动扫描器(DSCN6)，DTL101至DTL10n...数据线，WSL101至WSL10m...扫描线，DSL101至DSL10m、DSL111至DSL11m、DSL121至DSL12m、DSL131至DSL13m、DSL141至DSL14m、DSL151至DSL15m、DSL161至DSL16m...驱动线，111...由TFT构成的驱动晶体管，112...由TFT构成的第一开关，113...由TFT构成的第二开关，114...由TFT构成的第三开关，115...由TFT构成的第四开关，116...由TFT构成的第五开关，117...由TFT构成的第六开关，118...由TFT构成的第七开关，119...发光元件，120...由TFT构成的第八开关，121...由TFT构成的第九开关，ND111...第一节点，ND112...第二节点，ND113...第三节点，ND114...第四节点。
具体实施方式
下面，将参考附图描述本发明的实施例。
<第一实施例>
图8是示出了采用根据第一实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置的框图。
图9是示出了在图8的有机EL显示设备中的根据第一实施例的像素电路的具体配置的电路图。
如图8和图9所示，该显示设备100具有以m×n矩阵形式布置的像素电路(PXLC)101组成的像素阵列102、水平选择器(HSEL)103、写扫描器(WSCN)104、第一驱动扫描器(DSCN1)105、第二驱动扫描器(DSCN2)106、第三驱动扫描器(DSCN3)107、第四驱动扫描器(DSCN4)108、第五驱动扫描器(DSCN5)109、第六驱动扫描器(DSCN6)110、参考恒流源(RCIS)111、由水平选择器103选中并被供应以与亮度信息相对应的数据信号的数据线DTL101～DTL10n、由写扫描器104选中并驱动的扫描线WSL101～WSL10m、由第一驱动扫描器105选中并驱动的驱动线DSL101～DSL10m、由第二驱动扫描器106选中并驱动的驱动线DSL111～DSL11m、由第三驱动扫描器107选中并驱动的驱动线DSL121～DSL12m、由第四驱动扫描器108选中并驱动的驱动线DSL131～DSL13m、由第五驱动扫描器109选中并驱动的驱动线DSL141～DSL14m、由第六驱动扫描器110选中并驱动的驱动线DSL151～DSL15m、以及由恒流源111供应以参考电流Iref的参考电流供应线路ISL101至ISL10n。
注意，尽管在像素阵列102中像素电路101以m×n矩阵形式布置，但是为了图示简化，在图8示出了像素电路以2(＝m)×3(＝n)矩阵形式布置的示例。
另外，在图9中，为了图示简化只示出了一个像素电路的具体配置。
如图9所示，根据第一实施例的像素电路101具有n沟道TFT 111到TFT 118、电容器C111和C112、由有机EL元件(OLED：电-光元件)制成的发光元件119、第一节点ND111、第二节点ND112、第三节点ND113和第四节点ND114。
另外，在图9中，DTL101表示数据线、WSL101表示扫描线、DSL101、DSL111、DSL121、DSL131、DSL141和DSL151表示驱动线。
在这些组件中，TFT 111形成根据本发明的场效应晶体管(驱动晶体管)，TFT 112形成第一开关，TFT 113形成第二开关，TFT 114形成第三开关，TFT 115形成第四开关，TFT 116形成第五开关，TFT 117形成第六开关，TFT 118形成第七开关，以作为电连接装置，电容器C111形成根据本发明的像素电容器元件，并且电容器C112形成根据本发明的耦合电容器元件。
电源电压VCC的电源线(电源电势)对应于第一参考电势，而地电势GND对应于第二参考电势。
此外，在第一实施例中，共享数据线和预定电势线。
在像素电路101中，在第一参考电势(本实施例中的电源电势VCC)和第二参考电势(本实施例中的地电势GND)之间，由TFT 111构成的驱动晶体管、第三节点ND113、由TFT 112构成的第一开关、第一节点ND111以及发光元件(OLED)119串联连接。
具体地说，发光元件119的阴极连接到地电势GND，阳极连接到第一节点ND111，TFT 112的源极连接到第一节点ND111，TFT 112的源极和漏极连接在第一节点ND111和第三节点ND113之间，TFT 111的源极连接到第三节点ND 113，并且TFT 111的漏极连接到电源电势VCC。
TFT 111的栅极连接到第二节点ND112，并且TFT 112的栅极连接到由第二驱动扫描器106驱动的驱动线DSL111。
由TFT 113构成的第二开关的源极和漏极连接在第三节点ND113和第四节点ND114之间，并且TFT 113的栅极连接到由第五驱动扫描器109驱动的驱动线DSL141。
由TFT 114构成的第三开关的漏极连接到第一节点ND111和电容器C111的第一电极，源极连接到固定电势(本实施例中的地电势GND)，并且TFT 114的栅极连接到由第六驱动扫描器驱动的驱动线DSL151。此外，电容器C111的第二电极连接到第二节点ND112。
由TFT 118构成的第七开关的源极和漏极连接到第二节点ND112和电容器C112的第一电极，并且TFT 118的栅极连接到由第三驱动扫描器驱动的驱动线DSL121。
由TFT 115构成的第四开关的源极和漏极连接到数据线(预定电势线)DTL101和第二节点ND112，并且TFT 115的栅极连接到由第四驱动扫描器108驱动的驱动线DSL131。
由TFT 116构成的第五开关的源极和漏极连接到数据线DTL101和第四节点ND114。TFT 116的栅极连接到由写扫描器104驱动的扫描线WSL101。
此外，由TFT 117构成的第六开关的源极和漏极连接在第三节点ND113和参考电流供应线路ISL101之间。TFT 117的栅极连接到由第一驱动扫描器105驱动的驱动线DSL101。
这样，根据本实施例的像素电路101被配置为使得由电容器C111构成的像素电容被连接在由TFT 111构成的驱动晶体管的栅极和源极之间，TFT 111的源极侧电势在不发光时段中经由由TFT 114构成的开关晶体管被连接到固定电势，预定参考电流(例如2μA)在预定定时处被供应给TFT 111的源极(第三节点ND113)，与参考电流Iref相对应的电压被保持，并且输入信号电压被耦合为以该电压为中心，从而EL发光元件119被以迁移率变化的中心值为中心进行驱动，并且获得了这样的图像质量，该图像质量抑制了由TFT 111所构成的驱动晶体管的迁移率变化引起的一致性的变化。
接下来，将参考图10A至10I和图11、图12A与12B、以及图13和图14，集中于像素电路的工作来解释上述配置的工作。
注意，图10A示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL131的驱动信号ds[4]，图10B示出了施加到像素队列中第一行的扫描线WSL101的扫描信号ws[1]，图10C示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL121的驱动信号ds[3]，图10D示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL141的驱动信号ds[5]，图10E示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL151的驱动信号ds[6]，图10F示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL111的驱动信号ds[2]，图10G示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL101的驱动信号ds[1]，图10H示出了由TFT 111构成的驱动晶体管的栅极电势Vg111，并且图10I示出了第一节点ND111的电势VND111。
首先，在一般EL发光元件119的发光状态的时候，如图10A至10G所示，到扫描线WSL101的扫描信号ws[1]被写扫描器104设置在低电平，到驱动线DSL101的驱动信号ds[1]被驱动扫描器105设置在低电平，到驱动线DSL121的驱动信号ds[3]被驱动扫描器107设置在低电平，到驱动线DSL131的驱动信号ds[4]被驱动扫描器108设置在低电平，到驱动线DSL141的驱动信号ds[5]被驱动扫描器109设置在低电平，到驱动线DSL151的驱动信号ds[6]被驱动扫描器110设置在低电平，并且只有到驱动线DSL111的驱动信号ds[2]被驱动扫描器106设置在高电平。
结果，在像素电路101中，如图11A所示，TFT112被保持在ON状态(导通状态)，并且TFT 113至TFT 118被保持在OFF状态(非导通状态)。
驱动晶体管111被设计为工作在饱和区域中，并且在EL发光元件119中流动的电流Ids采用上面等式1示出的值。
接下来，在EL发光元件119的不发光时段中，如图10A至10G所示，到扫描线WSL101的扫描信号ws[1]被写扫描器104保持在低电平，到驱动线DSL101的驱动信号ds[1]被驱动扫描器105保持在低电平，到驱动线DSL111的驱动信号ds[2]被驱动扫描器106切换到低电平，到驱动线DSL121的驱动信号ds[3]被驱动扫描器107保持在低电平，到驱动线DSL131的驱动信号ds[4]被驱动扫描器108保持在低电平，到驱动线DSL141的驱动信号ds[5]被驱动扫描器109保持在低电平，而到驱动线DSL151的驱动信号ds[6]被驱动扫描器110有选择地设置在高电平。
结果，在像素电路101中，如图11B所示，在TFT 113以及TFT 115至TFT118被原样保持在OFF状态的状态下，TFT 112变为OFF状态，并且TFT114变为ON。
此时，电流流经TFT 114，并且第一节点ND111的电势VND111降到地电势GND，如图10H和10I所示。因此，施加到EL发光元件119的电压变为0V，并且EL发光元件119不再发光。
接下来，如图10A至10G所示，在到扫描线WSL101的扫描信号ws[1]被写扫描器104保持在低电平，到驱动线DSL111的驱动信号ds[2]被驱动扫描器106保持在低电平，并且到驱动线DSL151的驱动信号ds[6]被驱动扫描器110保持在高电平的状态下，到驱动线DSL101的驱动信号ds[1]被驱动扫描器105、到驱动线DSL121的驱动信号ds[3]被驱动扫描器107、到驱动线DSL131的驱动信号ds[4]被驱动扫描器108、以及到驱动线DSL141的驱动信号ds[5]被驱动扫描器109有选择地设置在高电平。
结果，在像素电路101中，如图12A所示，在TFT 114保持在ON状态且TFT 112和116原样保持在OFF状态的状态下，TFT 113、TFT 115、TFT 117和TFT 118变为ON。
因此，经由TFT 115通过数据线DTL101传播的输入电压Vin被输入到第二节点ND112，并且与此并行地，由恒流源111施加到参考电流供应线路ISL101的参考电流Iref(例如2μA)在第三节点ND113中流动。结果，由TFT 111构成的驱动晶体管的栅极和源极之间的电压Vgs被在电容器C112中充电。
此时，TFT 111工作在饱和区域中，因此，如下面的等式(2)所示，TFT 111的栅极/源极电压Vgs变为包括迁移率μ和阈值Vth的项。此外，此时，Vin被在电容器C111中充电。
(等式2)
Vgs＝Vth+{2Ids/(μ(W/L)Cox)}2     (2)
接下来，在Vin在电容器C111中被充电之后，如图10A至10G所示，在到扫描线WSL101的扫描信号ws[1]被写扫描器104保持在低电平，到驱动线DSL111的驱动信号ds[2]被驱动扫描器106保持在低电平，到驱动线DSL121的驱动信号ds[3]被驱动扫描器107保持在高电平，到驱动线DSL131的驱动信号ds[4]被驱动扫描器108保持在高电平，以及到驱动线DSL151的驱动信号ds[6]被驱动扫描器110保持在高电平的状态下，到驱动线DSL101的驱动信号ds[1]被驱动扫描器105有选择地设置在低电平，并且到驱动线DSL141的驱动信号ds[5]被驱动扫描器109有选择地设置在低电平。
结果，在像素电路101中，从图12A的状态起，TFT 113和TFT 117变为OFF。因此，TFT 111的源极电势(第三节点ND113的电势)上升到(Vin-Vth)。
随后，到扫描线WSL101的扫描信号ws[1]被写扫描器104切换到高电平，并且到驱动线DSL131的驱动信号ds[4]被驱动扫描器108切换到低电平。
结果，在像素电路101中，如图12B所示，在TFT 114和TFT 118保持在ON状态且TFT 112、TFT 113和TFT 117原样保持在OFF状态的状态下，TFT 116变为ON，并且TFT 115变为OFF。
通过接通TFT 116，经由TFT 116通过数据线DTL101传播的输入电压Vin通过电容器C112将电压ΔV与TFT 111的栅极相耦合。
该耦合量ΔV是根据TFT 111的寄生电容113、电容器C111和C112的电容、以及第一节点ND111和第二节点Nd112之间的电压改变(TFT111的Vgs)而被确定的。当电容器C112的电容与电容器C111的电容和寄生电容C113相比较大时，几乎所有的改变都与TFT 111的栅极相耦合，并且TFT 111的栅极电势变为(Vin+Vgs)。
在写操作的末端，如图10A至10G所示，到扫描线WSL101的扫描信号ws[1]被写扫描器104切换到低电平，到驱动线DSL121的驱动信号ds[3]被驱动扫描器107切换到低电平，此外到驱动线DSL111的驱动信号ds[2]被驱动扫描器106切换到高电平，并且到驱动线DSL151的驱动信号ds[6]被驱动扫描器110切换到低电平。
因此，在像素电路101中，如图13所示，TFT 116和TFT 118变为OFF，并且TFT 112变为ON，而TFT 114变为OFF。
因此，TFT 111的源极电势一旦降到地电势GND，就会上升，并且电流也开始在EL发光元件119中流动。与TFT 111的源极电势的波动无关，在其栅极和源极之间存在电容器C111。通过使电容器C111的电容大于TFT 111的寄生电容C113，栅极/源极电势被恒定保持在诸如(Vin+Vgs)的恒定值。
此时，TFT 111在饱和区域中被驱动，因此，在TFT 111中流动的电流Ids的值变为等式1示出的值，并且其是由栅极/源极电压确定的。该Ids还以相同的方式在EL发光元件119中流动，从而EL发光元件119发光。
图14中示出了包括EL发光元件119的像素电路101的等效电路，因此，TFT 111的源极电势升高到用于使电流Ids流经EL发光元件119的栅极电势。与此电势升高一道，TFT 111的栅极电势经由电容器C111以相同的方式升高。
因此，如前所述TFT 111的栅极/源极电势被保持恒定。
这里，将考虑参考电流Iref。
如上所述，通过参考电流Iref的流动，赋予TFT 111的栅极/源极电压等式2所表示的值。
然而，当Iref＝0时，栅极/源极电压没有变为Vth。这是因为即使当栅极/源极电压变为Vth时，仍有稍许的漏电流流过TFT 111，因此，如图15所示，TFT 111的源极电压升高到Vcc。
为了使TFT 111的栅极/源极电压为Vth，需要在栅极/源极电压变为Vth时调节接通TFT 113和关断TFT 113的时段。在实际器件中必须为每个面板调节该定时。
在本实施例中，当参考电流Iref没有流动时，即使通过调节TFT 113的定时而将栅极/源极电压设置为Vth，即使当相同的输入电压Vin被施加到例如具有不同迁移率的像素A和B中，根据等式1，根据迁移率μ发生电流Ids的变化，如图16所示，并且像素的亮度变得不同。即，随着更大值的电流流过进而它变得更亮，电流值受迁移率变化影响，一致性变化，并且图像质量降低品质。
然而，在本实施例中，通过流动恒定量的参考电流Iref，如图17所示，而不是根据TFT 113的ON/OFF定时，TFT 111的栅极/源极电压可以被设置为等式2所示的恒定值。即使在具有不同迁移率的像素A和B中，如图18所示，电流Ids的变化也可以保持很小，因此，可以抑制一致性的变化。
此外，将基于通常的源极跟随器的问题来考虑本发明的电路。还是在本电路中，随着EL发光元件119的发光时间变长，其I-V特性劣化。因此，即使当TFT 111流过相同的电流值时，施加到EL发光元件119的电势也改变，并且第一节点ND111的电势VND111下降。
然而，在本电路中，第一节点ND111的电势VND111在TFT 111的栅极/源极电压被原样恒定保持的状态下下降，因此，流过TFT 111的电流不改变。
因此，即使当流过EL发光元件119的电流不改变且EL发光元件119的I-V特性劣化时，与栅极/源极电压相对应的电流也恒定持续流动，从而可以解决过去的问题。
如上所述，根据第一实施例，配置了电压驱动型TFT有源矩阵有机EL显示设备，使得电容器C111被连接在由TFT 111构成的驱动晶体管的栅极和源极之间，TFT 111的源极侧(第一节点ND111)通过TFT 114被连接到固定电势(本实施例中的GND)，预定参考电流(例如2μA)Iref在预定定时处被供应给TFT 111的源极(第三节点ND13)，与参考电流Iref相对应的电压被保持，并且输入信号电压被耦合为以该电压为中心，从而驱动约以迁移率变化的中心值为中心的EL发光元件119，进而可以获得下述效果。
即，即使当EL发光元件的I-V特性随时间而改变时，也可以获得没有亮度劣化的源极跟随器输出。
N沟道晶体管的源极跟随器电路变得可能，并且通过原样使用当前的阳/阴电极，n沟道晶体管可以被用作EL发光元件的驱动元件。
此外，不仅可以大大抑制驱动晶体管的阈值的变化，还可以大大抑制迁移率的变化，并且可以获得具有良好一致性的图像质量。
此外，驱动晶体管的阈值变化被参考电流所抵消，因此不需要通过设置用于每个面板的开关的ON/OFF定时来消除阈值，从而可以抑制用于设置定时的步骤的数目的增加。
此外，像素电路的晶体管可以仅仅由n沟道晶体管来配置，并且能够在TFT制备过程中使用a-Si工艺。因此，可以降低TFT衬底的成本。
<第二实施例>
图19是示出了根据第二实施例的像素电路的具体配置的电路图。图20是图19的电路的时序图。
第二实施例与第一实施例的不同之处在于，由TFT 115构成的第四开关没有共享TFT 115所连接的预定电势线和数据线DTL，而是分别提供的。
其余的配置与第一实施例相同，因此这里省略了关于该配置和功能的详细解释。
在第二实施例中，当参考电流Iref流到由TFT 111构成的驱动晶体管的源极的时候，输入电压Vin没有被输入到TFT 111的栅极电压，而是固定电势V0被输入。通过输入固定电势V0并且流动参考电流Iref，可以缩短Vin输入到像素中的时间，并且数据可以被高速写入到像素中。
因此，其可以应对这样的驱动系统，该驱动系统将1H分割成若干部分并且将数据写入像素中，如同在三部分写系统中那样。
<第三实施例>
图21是示出了采用根据第三实施例的像素电路的有机EL显示设备的配置的框图。
图22是示出了在图21的有机EL显示设备中的根据第三实施例的像素电路的具体配置的电路图。此外，图23A到图23H是图22的电路的时序图。
第三实施例与第一实施例的不同之处在于，代替由开关118配置用于连接电容器C112的第一电极和第二节点ND112的电连接装置用以有选择地连接二者的配置，它们通过电互连被直接连接。
结果，第三驱动扫描器107和驱动线DSL121变为不是必要的。
其余的配置与上述的第二实施例相同。
根据第三实施例，除了上述第一实施例的效果之外，还具有下面的优点：像素电路中的元件数目可以减少，并且电路配置可以简化。
<第四实施例>
图24是示出了根据第四实施例的像素电路的具体配置的电路图。此外，图25A到图25H是图24的电路的时序图。
第四实施例与上述第三实施例的不同之处在于，作为第四开关的TFT115所连接的预定电势线没有与数据线DTL共享，而是分别提供的。
其余的配置与第一实施例相同，因此这里省略了关于该配置和功能的详细解释。
在第四实施例中，当参考电流Iref流到由TFT 111构成的驱动晶体管的源极的时候，输入电压Vin没有被输入到TFT 111的栅极电压，而是固定电势V0被输入。通过输入固定电势V0并且流动参考电流Iref，可以缩短Vin输入到像素中的时间，并且数据可以被高速写入到像素中。
因此，其可以应对这样的驱动系统，该驱动系统将1H分割成若干部分并且将数据写入像素中，如同在三部分写系统中那样。
<第五实施例和第六实施例>
图26是示出了根据第五实施例的像素电路的具体配置的电路图。此外，图27是示出了根据第六实施例的像素电路的具体配置的电路图。
第五实施例与上述第一实施例的不同之处在于，由TFT 120构成的第八开关被插入在发光元件119的节点和第一节点ND111之间，第一节点ND111和数据线DTL101由TFT 121所构成的第九开关连接，并且TFT114的源极连接到固定电势V0。
TFT 120的栅极连接到第七驱动扫描器(DSCN7)122所驱动的驱动线DSL161(至16m)，并且TFT 121的栅极连接到第八驱动扫描器(DSCN8)123所驱动的驱动线DSL171(至17m)。
此外，第六实施例与第五实施例的不同之处在于，第一节点ND111通过TFT 121被有选择地连接到第四节点ND114以代替连接到数据线DTL101。
本质上，在第五和第六实施例中执行相同的操作。
图28A到图28K以及图29A到图29K示出了那些操作示例的时序图。
注意，图28A和图29A示出了被施加到像素队列中第一行的驱动线DSL131的驱动信号ds[4]，图28B和图29B示出了施加到像素队列中第一行的扫描线WSL101的扫描信号ws[1]，图28C和图29C示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL121的驱动信号ds[3]，图28D和图29D示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL141的驱动信号ds[5]，图28E和图29E示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL111的驱动信号ds[2]，图28F和图29F示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL101的驱动信号ds[1]，图28G和图29G示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL161的驱动信号ds[7]，图28H和图29H示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL151的驱动信号ds[6]，图28I和图29I示出了施加到像素队列中第一行的驱动线DSL171的驱动信号ds[8]，图28J和图29J示作为驱动晶体管的TFT 111的栅极电势Vg111，并且图28K和图29K示出了第一节点ND111的电势VND111。
下面，将参考图30A与30B、图31A与31B、图32A与32B、以及图33A与33B解释图26的电路的操作。
首先，一般EL发光元件119的发光状态是TFT 112和TFT 120变为ON的状态，如图30A所示。
接下来，在EL发光元件119的不发光时段中，如图30B所示，TFT120关断，同时原样接通TFT 112。
此时，电流不再被供应给EL发光元件119，从而其不再发光。
接下来，如图31A所示，TFT 115、TFT 118、TFT 113和TFT 117被接通，并且输入电压(Vin)被输入到由TFT 111构成的驱动晶体管的栅极。通过流动来自电流源的电流Iref，驱动晶体管的栅极/源极电压Vgs被在电容器C111和C112中充电。此时，TFT 114在饱和区域中工作，因此，Vgs变为包括μ和Vth的项，如等式3所示。
(等式3)
Vgs＝Vth+{2I/(μ(W/L)Cox)}1/2      (3)
在Vgs在电容器C111和C112中被充电之后，TFT 113和TFT112被关断。因此，在电容器C111和C112中充电的电压被设置为Vgs。
此后，如图31B所示，通过关断TFT 117并且暂停电流的供应，TFT111的源极电势升高到Vin-Vth。
此外，如图32A所示，TFT 115被关断，并且TFT 116和TFT 121被接通。
通过接通TFT 116和TFT 121，Vin被传输经过电容器C111和C112，并且电压ΔV与由TFT 111构成的驱动晶体管的栅极相耦合。该耦合量ΔV是根据图中A点和B点的电压改变(Vgs)以及TFT 111的寄生电容C3和电容器C111与C112的电容C1与C2之和的比率而确定的(等式4)。当C1和C2之和大于C3时，几乎所有的改变与TFT 111的栅极相耦合，并且TFT 111的栅极电势变为Vin+Vgs。
(等式4)
ΔV＝ΔV1+ΔV2＝{(C1+C2)/(C1+C2+C3)}·Vgs    (4)
在写操作结束之后，如图32B所示，TFT 121被关断，而TFT 114被接通。
TFT 114被连接到诸如V0的固定电势。通过接通它，节点ND112的电压改变(V0-Vin)再次通过电容器C111与TFT 111的栅极相耦合。该耦合量ΔV3是根据节点ND112的电压改变和C1与C3与C2之和的比率来确定的(等式5)。当将该比率定义为α时，TFT 111的栅极电势变为(1-α)Vin+Vgs+αV0，并且在电容器C111中保持的电压从Vgs恰好升高了(1-α)(Vin-V0)
(等式5)
ΔV＝{C1/(C1+C2+C3)}·(V0-Vin)＝α    (5)
之后，如图33A所示，TFT 116和TFT 118关断，TFT 112和TFT 120接通，并且TFT 114关断。因此，TFT 111的源极电势一旦变为V0电平，则电流开始在EL发光元件119中流动，与TFT 111的源极电势波动的事实无关，在栅极和源极之间存在电容器C111。通过让电容器C111的电容C1大于寄生电容C3，栅极/源极电势被恒定保持在恒定值。
此时，TFT 111在饱和区域中被驱动，因此，在TFT 111中流动的电流Ids的值变为由等式1指示的值，并且由栅极/源极电压确定。该Ids还以相同的方式在EL发光元件119中流动，从而EL发光元件119发光。
图33B中示出了元件的等效电路，因此，TFT 111的源极电压升高到用于使电流Ids流经EL发光元件119的栅极电势。与此电势升高一道，TFT 111的栅极电势经由电容器C111以相同的方式升高。因此，如前所述栅极/源极电压被保持恒定，EL发光元件119随着时间而劣化，因此即使当TFT 111的源极电势改变，栅极/源极电压也原样恒定，并且在EL发光元件119中流动的电流值将不改变。
这里，将考虑电容器C111和C112的电容C1和C2。
首先，C1和C2之和必须被设置为C1+C2＞＞C3。通过让该和远大于C3，节点ND111和ND112的所有电势改变可以与TFT 111的栅极相耦合。
此时，流经TFT 111的电流值变为等式1所示的值，TFT 111的栅极/源极电压变为比流过Iref的电压恰好大了诸如图34中的α(V0-Vin)的恒定值，并且即使在具有不同迁移率的像素A和B中，Ids的变化可以被抑制为很小，从而可以抑制一致性的变化。
然而，当C1+C2很小时，节点ND111和ND112的所有电压改变没有被耦合，而是发生增益结束，当该增益被定义为β时，在TFT 111中流动的电流量由等式6表示，并且T10的栅极/源极电压变为比用于发送Iref的电压恰好大了诸如Vin+(β-1)Vgs的值，但是Vgs对于每个像素具有不同值，因此，不能使Ids的变化很小(图35)。因此，必须使C1+C2大于C3。
(等式6)
ΔV＝{C1/(C1+C2+C3)}·Vgs    (6)
接下来，将考虑C1的大小。
C1必须远大于寄生电容C3。如果C1与C3处于相同级别，则TFT114的源极电势的波动通过电容器C111与TFT 114的栅极相耦合，并且保持在电容器C111中的电压波动。因此，TFT 111不能输运恒定量的电流，因而对于每个像素发生变化。因此，C1必须远大于TFT 111的寄生电容C3。
此外，将考虑C2。假定C2＞＞C3。当接通TFT 114并且将诸如V0-Vin的电压改变通过电容器C111与TFT 111的栅极相耦合时，在电容器C111中保持的电势差从诸如通过在TFT 111中流动Iref而保持的Vgs的电势恰好增加了诸如Vin-V0的恒定值，因此，即使在具有不同迁移率的像素A和B中，Ids的变化也可以保持很小，并且可以抑制一致性的变化。
然而，假定C2＞＞C1，Ids的变化不能保持很小，并且也不能抑制一致性的变化。
接下来，如果C2＜＜C1，当接通TFT 114时，诸如V0-Vin的电压改变通过电容器C111完全与TFT 111的栅极相耦合，因此在电容器C111中保持的电压没有从Vgs发生任何改变。因此，EL发光元件119可以仅输运诸如Iref的恒定电流，而与输入电压无关，因此像素可以仅仅执行光栅(raster)显示。
因为上述原因，需要将C1和C2的大小设置在相同级别，并且通过接通TFT 114在耦合中给予恒定增益。
这里，如前所述，C3是TFT 114的寄生电容，并且其大小是数十至数百fF的量级，但是C1、C2和C3的关系是C2＞＞C3且C1＞＞C3，并且C1和C2必须是相同级别，因此C1和C2可以是从数百fF到数pF的大小。因此，电容可以被方便地设置在像素内的有限大小中，并且还可以克服像素非均匀性和对于每个像素的电流值变化的传统问题。
<第七实施例和第八实施例>
图36是示出了根据第七实施例的像素电路的具体配置的电路图。图37是示出了根据第八实施例的像素电路的具体配置的电路图。
第七实施例与上述第五实施例的不同之处在于，由TFT 115构成的第四开关所连接的预定电势线没有与数据线DTL共享，而是分别提供的。
同样，第八实施例与上述第六实施例的不同之处在于，由TFT 115构成的第四开关所连接的预定电势线没有与数据线DTL共享，而是分别提供的。
其余的配置与第五和第六实施例的配置相同，因此这里省略了关于该配置和功能的详细解释。
第七和第八实施例本质上以相同的方式工作。
图38A至38K以及图39A至39K示出了那些操作示例的时序图。
在第七和第八实施例中，当参考电流Iref流到由TFT 111构成的驱动晶体管的源极时，输入电压Vin没有被输入到TFT 111的栅极电压，而是固定电势V0被输入。通过输入固定电势V0并且流动参考电流Iref，可以缩短Vin输入到像素中的时间，并且数据可以被高速写入到像素中。
因此，其可以应对这样的驱动系统，该驱动系统将1H分割成若干部分并且将数据写入像素中，如同在三部分写系统中那样。
<第九实施例和第十实施例>
图40是示出了根据第九实施例的像素电路的具体配置的电路图。图41是示出了根据第十实施例的像素电路的具体配置的电路图。
第九实施例与第五实施例的不同之处在于，代替由开关118配置用于连接电容器C112的第一电极和第二节点ND112的电连接装置用以有选择地连接二者的配置，它们通过电互连被直接连接。
第十实施例与第六实施例的不同之处在于，代替由开关118配置用于连接电容器C112的第一电极和第二节点ND112的电连接装置用以有选择地连接二者的配置，它们通过电互连被直接连接。
结果，第三驱动扫描器107和驱动线DSL121变为不是必要的。
其余的配置与上述第五和第六实施例的配置相同
第九和第十实施例本质上以相同的方式工作。
图42A至42J以及图43A至43J示出了那些操作示例的时序图。
根据第九和第十实施例，除了上述第五和第六实施例的效果之外，还具有下面的优点：像素电路中的元件数目可以减少，并且电路配置可以简化。
<第十一实施例和第十二实施例>
图44是示出了根据第十一实施例的像素电路的具体配置的电路图。图45是示出了根据第十二实施例的像素电路的具体配置的电路图。
第十一实施例与第七实施例的不同之处在于，代替由开关118配置用于连接电容器C112的第一电极和第二节点ND112的电连接装置用以有选择地连接二者的配置，它们通过电互连被直接连接。
第十二实施例与第八实施例的不同之处在于，代替由开关118配置用于连接电容器C112的第一电极和第二节点ND112的电连接装置用以有选择地连接二者的配置，它们通过电互连被直接连接。
结果，第三驱动扫描器107和驱动线DSL121变为不是必要的。
其余的配置与上述第七和第八实施例的配置相同
第十一和第十二实施例本质上以相同的方式工作。
图46A至46J以及图47A至47J示出了那些操作示例的时序图。
根据第十一和第十二实施例，除了上述第七和第八实施例的效果之外，还具有下面的优点：像素电路中的元件数目可以减少，并且电路配置可以简化。
工业实用性
根据本发明的像素电路、显示设备以及驱动像素电路的方法，即使当发光元件的电流-电压特性由于时间流逝而改变时，也可以获得没有亮度劣化的源极跟随器输出，n沟道晶体管的源极跟随器电路变得可能。此外，可以显示一致且高质量的图像，而不考虑像素内的有源元件的迁移率和阈值的变化。因此，本发明可以应用于电子设备，例如用于个人数字助理、个人计算机、车辆导航系统、移动电话、数字照相机、视频摄像机的显示设备。

Claims (13)

1. 一种用于驱动根据流动电流而改变亮度的电-光元件的像素电路，包括：
被供应以与亮度信息相对应的数据信号的数据线；
第一、第二、第三和第四节点；
第一和第二参考电势；
用于供应预定参考电流的参考电流供应装置；
连接到第二节点的电连接装置；
连接在第一节点和第二节点之间的像素电容器元件；
连接在所述电连接装置和第四节点之间的耦合电容器元件；
驱动晶体管，用于在第一终端和第二终端之间形成电流供应线路，并且根据连接到第二节点的控制终端的电势来控制在所述电流供应线路中流动的电流；
连接在第一节点和第三节点之间的第一开关；
连接在第三节点和第四节点之间的第二开关；
连接在第一节点和固定电势之间的第三开关；
连接在第二节点和预定电势线之间的第四开关；
连接在所述数据线和第四开关之间的第五开关；以及
连接在第三节点和所述参考电流供应装置之间的第六开关，其中，
在第一参考电势和第二参考电势之间，所述驱动晶体管的电流供应线路、第一节点、第三节点、第一开关和所述电-光元件串联连接。
2. 如权利要求1所述的像素电路，其中所述电连接装置包括用于直接连接第二节点和所述耦合电容器元件的互连。
3. 如权利要求1所述的像素电路，其中所述电连接装置包括有选择地连接第二节点和所述耦合电容器元件的第七开关。
4. 如权利要求1所述的像素电路，还包括：
连接在第一节点和所述电-光元件之间的第八开关；和
连接在第一节点和所述数据线之间的第九开关。
5. 如权利要求1所述的像素电路，还包括：
连接在第一节点和所述电-光元件之间的第八开关；和
连接在第一节点和第四节点之间的第九开关。
6. 如权利要求3所述的像素电路，还包括：
连接在第一节点和所述电-光元件之间的第八开关；和
连接在第一节点和所述数据线之间的第九开关。
7. 如权利要求3所述的像素电路，还包括：
连接在第一节点和所述电-光元件之间的第八开关；和
连接在第一节点和第四节点之间的第九开关。
8. 如权利要求1所述的像素电路，其中所述预定电势线是与所述数据线共享的。
9. 如权利要求1所述的像素电路，其中所述驱动晶体管是场效应晶体管，源极连接到第三节点，并且漏极连接到第一参考电势。
10. 如权利要求2所述的像素电路，其中，当所述电-光元件被驱动时，
作为第一阶段，在第一、第二、第四、第五和第六开关被保持在非导通状态的状态下，第三开关被保持在导通状态并且第一节点连接到固定电势；
作为第二阶段，第二、第四和第六开关被保持在导通状态，预定电势被输入到第二节点，所述参考电流流过第三节点，并且所述预定电势被充入所述像素电容器元件中；
作为第三阶段，第二和第六开关被保持在非导通状态，此外第四开关被保持在非导通状态，第五开关被保持在导通状态，通过所述数据线传播的数据被输入到第二节点，然后第五开关被保持在非导通状态；以及
作为第四阶段，第一开关被保持在导通状态，并且第三开关被保持在非导通状态。
11. 如权利要求3所述的像素电路，其中，当所述电-光元件被驱动时，
作为第一阶段，在第一、第二、第四、第五、第六和第七开关被保持在非导通状态的状态下，第三开关被保持在导通状态，并且第一节点连接到所述固定电势；
作为第二阶段，第二、第四、第六和第七开关被保持在导通状态，通过所述数据线传播的数据电势被输入到第二节点，所述参考电流在第三节点中流动，并且预定电势被充入所述像素电容器元件中；
作为第三阶段，第二和第六开关被保持在非导通状态，此外第四开关被保持在非导通状态，第五开关被保持在导通状态，通过所述数据线传播的数据经由第四节点被输入到第二节点，然后第五和第七开关被保持在非导通状态；以及
作为第四阶段，第一开关被保持在导通状态，并且第三开关被保持在非导通状态。
12. 一种显示设备，包括：
以矩阵形式布置的多个像素电路；
数据线，被互连用于像素电路的矩阵阵列的每列，并且被供应以与亮度信息相对应的数据信号；
第一和第二参考电势；以及
用于供应预定参考电流的参考电流供应装置，其中
所述像素电路具有：
根据流动电流而改变亮度的电-光元件；
第一、第二、第三和第四节点；
连接到第二节点的电连接装置；
连接在第一节点和第二节点之间的像素电容器元件；
连接在所述电连接装置和第四节点之间的耦合电容器元件；
驱动晶体管，用于在第一终端和第二终端之间形成电流供应线路并且根据连接到第二节点的控制终端的电势控制在所述电流供应线路中流动的电流；
连接在第一节点和第三节点之间的第一开关；
连接在第三节点和第四节点之间的第二开关；
连接在第一节点和固定电势之间的第三开关；
连接在第二节点和预定电势线之间的第四开关；
连接在所述数据线和第四开关之间的第五开关；以及
连接在第三节点和所述参考电流供应装置之间的第六开关，并且，
在第一参考电势和第二参考电势之间，所述驱动晶体管的电流供应线路、第一节点、第三节点、第一开关和所述电-光元件串联连接。
13. 一种用于驱动像素电路的方法，所述像素电路具有：
根据流动电流而改变亮度的电-光元件，
被供应以与亮度信息相对应的数据信号的数据线；
第一、第二、第三和第四节点；
第一和第二参考电势；
用于供应预定参考电流的参考电流供应装置；
连接到第二节点的电连接装置；
连接在第一节点和第二节点之间的像素电容器元件；
连接在所述电连接装置和第四节点之间的耦合电容器元件；
驱动晶体管，用于在第一终端和第二终端之间形成电流供应线路，并且根据连接到第二节点的控制终端的电势来控制在所述电流供应线路中流动的电流；
连接在第一节点和第三节点之间的第一开关；
连接在第三节点和第四节点之间的第二开关；
连接在第一节点和固定电势之间的第三开关；
连接在第二节点和预定电势线之间的第四开关；
连接在所述数据线和第四开关之间的第五开关；以及
连接在第三节点和所述参考电流供应装置之间的第六开关，其中，
所述驱动晶体管的电流供应线路、第一节点、第三节点、第一开关和所述电-光元件串联连接在第一参考电势和第二参考电势之间，所述方法包括下述步骤：
在第一、第二、第四、第五和第六开关被保持在非导通状态的状态下，将第三开关保持在导通状态并且将第一节点连接到固定电势；
将第二、第四和第六开关保持在导通状态并且将所述预定电势输入到第二节点，将所述参考电流发送到第三节点中，并且在所述像素电容器元件中充入所述预定电势；
将第二和第六开关保持在非导通状态，并且进一步将第四开关保持在非导通状态，将第五开关保持在导通状态并且将通过所述数据线传播的数据输入到第二节点，然后将第五开关保持在非导通状态；以及
将第一开关保持在导通状态并且将第三开关保持在非导通状态。
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