CN100424742C

CN100424742C - 图像显示装置及其驱动方法

Info

Publication number: CN100424742C
Application number: CNB2005100990214A
Authority: CN
Inventors: 高杉亲知; 草深薰
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: CN1744177A

Abstract

本发明涉及一种能够防止寄生电容所引起的亮度波动的图像显示装置。其中构成为具备：通过通电而进行发光的有机EL元件(OLED)；驱动晶体管(Td)，其具有栅极(第1端子)、漏极(第2端子)、源极，根据比施加在栅极与漏极之间的规定驱动阈值还高的电位差，控制有机EL元件(OLED)；阈值电压检测用晶体管(Tth)，其检测出驱动晶体管(Td)的栅极与漏极之间的对应于驱动阈值的阈值电压；以及与驱动晶体管(Td)相连接的可变电容(Cc)。

Description

图像显示装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及图像显示装置及其驱动方法，特别是能够降低寄生电容所引起的亮度的波动的图像显示装置及其驱动方法。

背景技术

一直以来，有人提出了使用具有通过注入到发光层中的空穴与电子进行发光再结合而产生光的功能的电流控制型有机EL(ElectronicLuminescent)元件的图像显示装置。

在这种图像显示装置中，通过由非结晶硅或多晶硅等形成的TFT(薄膜晶体管)或上述的有机EL元件等构成各个像素，通过在各个像素中设定适当的电流值，而控制亮度。

图17是表示以前的图像显示装置中、对应于1个像素的像素电路的构成的图。在该图中，像素电路由有机EL元件OLED、有机EL元件电容C_OLED、驱动晶体管Td、阈值电压检测用晶体管Tth、辅助电容Cs、开关晶体管T1以及开关晶体管T2构成。

驱动晶体管Td用来根据栅电极·源电极间所加载的电位差，控制有机EL元件OLED中流动的电流量。另外，阈值电压检测用晶体管Tth，在变为导通状态时，电连接驱动晶体管Td的栅电极与漏电极之间，通过从驱动晶体管Td的栅电极向漏电极流通电流，直到驱动晶体管Td的栅电极·源电极之间的电位差变为驱动晶体管Td的阈值电压Vth，从而具有检测出驱动晶体管Td的阈值电压Vth的功能。

有机EL元件OLED具有通过产生阈值电压以上的电位差(阳极-阴极之间的电位差)而流通电流、进行发光的特性。具体的说，有机EL元件OLED，具有至少具备由Al、Cu、ITO(Indium Tin Oxide)等形成的阳极层以及阴极层，和阳极层与阴极层之间由酞菁、三铅配位化合物、苯并喹啉醇合铍配位化合物(BeBq2，benzoquinolinol-beryllium complex)等有机类材料形成的发光层的结构，且具有通过注入在发光层中的空穴与电子进行发光再结合而发光的功能。有机EL元件电容C_OLED，等价表示有机EL元件OLED的电容。

驱动晶体管Td、阈值电压检测用晶体管Tth、开关晶体管T1以及开关晶体管T2，例如是薄膜晶体管。另外，在以下所参照的各个附图中，关于各个薄膜晶体管所显示的是沟道(n型或p型)晶体管，可以是n型或p型中的任一个，遵从本说明书中的记载。

电源线10向驱动晶体管Td以及开关晶体管T2供电。Tth控制线11，提供用于控制阈值电压检测用晶体管Tth的信号。合并线(merge line)12提供用于控制开关晶体管T2的信号。扫描线13提供用来控制开关晶体管T1的信号。图像信号线14提供图像信号。

在上述构成中，像素电路经过准备期间、阈值电压检测期间、写入期间以及发光期间这4个期间而进行动作。即，在准备期间中，向电源线10施加规定的正电位(Vp，Vp＞0)，控制为：阈值电压检测用晶体管Tth截止、开关晶体管T1截止、驱动晶体管Td导通、开关晶体管T2导通。其结果是，电流以电源线10→驱动晶体管Td→有机EL元件电容C_OLED的路线流通，在有机EL元件电容C_OLED中积蓄电荷。

在接下来的阈值电压检测期间中，在电源线10上施加零电位，控制为：阈值电压检测用晶体管Tth导通，驱动晶体管Td的栅极与漏极相连接。由此，辅助电容Cs以及有机EL元件电容C_OLED中所积蓄的电荷被放电，电流以驱动晶体管Td→电源线10的路线流通。这样，如果驱动晶体管Td的栅极-漏极间的电位差达到对应于驱动晶体管Td的驱动阈值的阈值电压Vth，则驱动晶体管Td截止。

在接下来的写入期间内，电源线10的电位维持零电位，开关晶体管T1导通，开关晶体管T2截止，有机EL元件电容C_OLED中积蓄的电荷被放电。其结果是，电流以有机EL元件电容C_OLED→阈值电压检测用晶体管Tth→辅助电容Cs的线路流通，在辅助电容Cs中积蓄电荷。即，有机EL元件电容C_OLED中积蓄的电荷，移动到辅助电容Cs中。

在接下来的发光期间中，向电源线10施加规定的负电位(-VDD，VDD＞0)，控制为：驱动晶体管Td导通、阈值电压检测用晶体管Tth截止、开关晶体管T1截止。其结果是，电流以有机EL元件OLED→驱动晶体管Td→电源线10的线路流通，有机EL元件OLED发光。

【非专利文献1】S.Onoetal.，Proceedings of IDW’03，255(2003)

但是，在以前的图像显示装置中，如图18所示，驱动晶体管Td的栅极附近存在寄生电容CgdTd以及寄生电容CgsTd，另外，阈值电压检测用晶体管Tth的栅极附近也存在寄生电容CgdTth以及寄生电容CgsTth。

公知这些寄生电容是有机EL元件OLED的亮度波动的要因。因此，一直希望有一种能够有效减小寄生电容所带来的坏影响的方法。

发明内容

本发明为解决上述问题，目的在于提供一种能够降低寄生电容所引起的亮度的波动的图像显示装置及其驱动方法。

为解决上述问题，实现发明目的，本发明涉及的图像显示装置，其特征在于，包括：通过通电而进行发光的发光机构；驱动机构，其至少具有第1端子与第2端子，根据比施加在上述第1端子与上述第2端子之间的规定驱动阈值还高的电位差，控制上述发光机构的发光；阈值电压检测机构，其检测出对应于上述驱动机构的上述第1端子与上述第2端子之间的上述驱动阈值的阈值电压；以及与上述驱动机构相连接的电容可变机构，上述电容可变机构的电容值，根据上述驱动机构的端子间所存在的寄生电容、上述阈值电压检测机构所具有的端子间所存在的寄生电容的大小，决定其值。

另外，本发明涉及的图像显示装置的特征在于，使用了可变电容，其具备：第1电极；设置在该第1电极上的绝缘层；设置在该绝缘层上的沟道层；以及设置在该沟道层上、面积比上述第1电极还小的第2电极。

另外，本发明涉及的图像显示装置的驱动方法，该图像显示装置具备：通过通电而进行发光的发光元件；驱动晶体管，其具有栅电极、源电极、漏电极，上述源电极以及上述漏电极中的一方电极与上述发光元件电连接；开关晶体管，其根据扫描信号，将上述驱动晶体管的上述栅电极与上述驱动晶体管的上述一方电极短路；以及与上述驱动晶体管的栅电极相连接的电容可变机构；其特征在于，包括：第1工序，其通过将上述驱动晶体管以及上述开关晶体管设为导通，从而经上述开关晶体管，将上述驱动晶体管的栅电极，与上述驱动晶体管的上述源电极以及上述漏电极中的另一电极电连接，将上述驱动晶体管的上述另一电极与上述栅电极之间的电位设为驱动阈值；第2工序，其通过将上述驱动晶体管设为截止，同时将上述开关晶体管设为导通，从而将上述发光元件的亮度电位提供给上述驱动晶体管的栅电极；以及第3工序，其通过将上述驱动晶体管设为导通，同时将上述开关晶体管设为截止，从而对上述发光元件进行通电，根据提供给上述驱动晶体管的栅电极的上述亮度电位，而使上述发光元件发光；通过使得将上述驱动晶体管的上述另一电极与上述栅电极之间的电位设为驱动阈值的第1工序中的上述电容可变机构的电容值，与使上述发光元件发光的第3工序中的上述电容可变机构的电容值不同，来抑制上述驱动晶体管以及上述开关晶体管的寄生电容，对上述发光元件的发光亮度的影响。

根据本发明，由于采用将驱动发光机构的驱动机构与电容可变机构相连接的构成，因此，通过使电容可变机构的电容值变化，从而能够减小存在于驱动机构或阈值检测机构等中的寄生电容的影响，降低寄生电容所引起的亮度的波动，所以能够起到提高图像显示装置的寿命的效果。另外，由于可以抑制制造工序或层结构变更的时间工夫，因此还能够起到非常容易使用本发明的效果。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。

图2是表示图1所示的薄膜晶体管TFT的构成的剖面图。

图3-1是表示图1所示的可变电容Cc的构成的概要平面图。

图3-2是表示图1所示的可变电容Cc的构成的X-X线剖面图。

图4是表示图1以及图3-1、图3-2所示的可变电容Cc的每单位面积的电容的变化的曲线图。

图5是用来说明实施方式1的动作的顺序图。

图6是说明图5所示的准备期间的动作的图。

图7是说明图5所示的阈值电压检测期间的动作的图。

图8是说明图5所示的写入期间的动作的图。

图9是说明图5所示的发光期间的动作的图。

图10是表示本发明实施方式2的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。

图11是表示对应于电流控制型的图像显示装置的1个像素的像素电路的构成的图。

图12是表示本发明实施方式3的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。

图13是表示本发明实施方式4的电容可变机构的构成的图。

图14是表示使用图13的电容可变机构的实施方式4的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。

图15是表示Tc控制线的驱动波形的顺序图。

图16是表示以共同的Tth/Tc控制线55共用Tth控制线11与Tc控制线50的像素电路的构成例的图。

图17是表示以前的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。

图18是表示图17所示的像素电路中所产生的寄生电容等的图。

图19是表示本发明实施方式5的电容可变机构的构成的图。

图20是表示使用图19的电容可变机构的实施方式5的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。

图21是表示第1Tc控制线及第2Tc控制线的驱动波形的顺序图。

图22是表示以共通的Tch/Tc控制线65共用第1Tth控制线61及第2Tth控制线62与Tc控制线50的像素电路的构成例的图。

图中：10、40...电源线，11...Tth控制线，12...合并线，13...扫描线，14...图像信号线，20...Cc控制线，30...Tth/Cc控制线，41...图像信号线，42...Tth控制/扫描线，50...Tc控制线，51...输入端，55、65...Tth/Cc控制线，61...第1Tc控制线，62...第2Tc控制线，OLED...有机EL元件，Td、Td’...驱动晶体管，Tth，Tth’...阈值电压检测用晶体管，T1、T2、Tc、Tc1、Tc2、Tc3...开关晶体管，Cs...辅助电容，Cc...可变电容，Cp、Cp1、Cp2...固定电容，。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的图像显示装置的实施方式进行详细说明。另外，不能根据本实施方式对本发明进行限定。

(实施方式1)

图1是表示本发明实施方式1的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。在图中，对图18的各个部分相对应的部分付与相同的符号。在图1所示的像素电路中，新设有作为电容可变机构的可变电容Cc、以及用来控制该可变电容Cc的Cc控制线20。

可变电容Cc，是用来减小上述寄生电容所带来的影响的电容，构成为具备夹在第1电极M1与第2电极M2之间的绝缘层Z以及沟道层CN，与薄膜晶体管的层结构几乎相同。第1电极M1与Cc控制线20相连接。另外，第2电极M2与驱动晶体管Td的栅极相连接。

图2是表示图1所示的薄膜晶体管TFT的结构的剖面图。该图中的薄膜晶体管具有从靠近基板的层开始层叠了栅电极M1’、绝缘层Z’、沟道层CN’、源电极S以及漏电极D的结构。栅电极M1’、源电极S以及漏电极D，例如由Al或AlNd、MoW等金属材料构成。绝缘层Z’例如由SiN类或SiO类绝缘材料形成。沟道层CN’，例如由非结晶硅或多晶硅等半导体材料形成。

在这样的薄膜晶体管中，由于栅电极M1’·源电极S间的电压所形成的电场，沟道层CN’的导电率发生变化，漏电极D·源电极S间的阻抗值变化，因此，能够控制漏电极D与源电极S间所流通的电流量。例如，在将该图的薄膜晶体管用作驱动晶体管Td的情况下，能够根据栅电极·源电极之间的电位差，控制有机EL元件的OLED中流通的电流量。

另外，图3-1是表示图1所示的可变电容Cc的构成的概要平面图，图3-2同样是表示图1所示的可变电容Cc的构成的X-X线剖面图。该图中的可变电容Cc，顺次层叠有第1电极M1、绝缘层Z、沟道层CN以及第2电极M2。第1电极M1，由Al、AlNd、MoW等金属材料形成，例如俯视形状为四边形。绝缘层Z设置在第1电极M1上，通过SiN类或SiO类等绝缘材料形成。沟道层CN在绝缘层Z与第2电极M2之间，以与第2电极M2相接触的方式配置，由多晶硅或非结晶硅等半导体材料形成。第2电极M2的面积形成为比第1电极M1还小，其形状例如为，俯视形状为例如具有多个梳状部等形状，外周形状为曲柄形状。

在这里，沟道层CN具有以下特性：在第1电极M1与第2电极M2之间的电位差V12(电位差V12在设第1电极M1的电位为V1、第2电极M2的电位为V2的情况下是指V1-V2。下同)小的情况下，成为绝缘体。因此，这种情况下，绝缘层Z以及沟道层CN用作电介质，可变电容Cc，成为与第1电极M1和第2电极M2的重叠面积成正比的电容。

另外，沟道层CN具有在第1电极M1与第2电极M2之间的电位差V12大的情况下、位于第2电极M2的正下方及其附近的部分成为导体的特性。因此，这种情况下，由于第2电极M2的梳状部分的间隙非常小，因此，第2电极M2的表面全体为导体，只有绝缘层Z用作电介质，可变电容Cc成为与第1电极M1和沟道层CN的重叠面积成正比的电容。

此外，可变电容Cc，与该图2中所示的、层叠了栅电极M’、绝缘层Z’、沟道层CN’、源电极S以及漏电极D的薄膜晶体管TFT的结构相似，可以通过与薄膜晶体管TFT相同的制造工序来进行制造。而且，图1所示的薄膜晶体管Td、阈值电压检测用晶体管Tth、开关晶体管T1以及开关晶体管T2，与图2所示的薄膜晶体管TFT的结构相同。

另外，上述薄膜晶体管TFT与可变电容Cc，通过采用以前公知的薄膜形成技术而形成。具体的说，在薄膜晶体管TFT的情况下，首先通过溅射法等，以规定的厚度(例如200～400nm的厚度)成膜相当于栅电极的金属材料，同时对其进行以前公知的光刻，通过干蚀刻等进行图案形成，以形成栅电极M1’。

接下来，通过CVD法将相当于绝缘层Z’的绝缘材料与相当于沟道层CN’的半导体材料为层叠规定的厚度(例如绝缘材料为300～400nm的厚度，半导体材料为100～300nm的厚度)，并对该层叠体进行光刻，通过干蚀刻等进行图案形成，以分别形成绝缘层Z’与沟道层CN’。最后，通过溅射法等以规定的厚度(例如200～400nm的厚度)成膜相当于源电极S以及漏电极D的金属材料，并对其进行光刻，通过干蚀刻等进行图案形成，以形成源电极S以及漏电极D。

另外，在可变电容Cc的情况下，首先通过溅射法等，将相当于第1电极M1的金属材料成膜为规定的厚度(例如200～400nm的厚度)，对其进行光刻，通过干蚀刻等进行图案形成，以形成第1电极M1。接下来，将相当于绝缘层Z的绝缘材料与相当于沟道层CN的半导体材料，通过CVD法层叠为规定的厚度(例如绝缘材料为300～400nm的厚度，半导体材料为100～300nm的厚度)，对该层叠体进行光刻，通过干蚀刻等进行图案形成，进行绝缘层Z与沟道层CN的形成。

最后，将相当于第2电极M2的金属材料，通过溅射法等成膜为规定的厚度(例如200～400nm的厚度)，对其进行光刻，通过干蚀刻等进行图案形成，以形成第2电极M2。

在这里，在图2以及图3-1、图3-2的情况下，薄膜晶体管TFT的沟道层CN’，与可变电容Cc的沟道层CN，通过相同的材料形成为大致相等的厚度(最好两者的厚度差为±80nm以内，更为理想的是±40nm以内)。另外，薄膜晶体管TFT的绝缘层Z’，与可变电容Cc的绝缘层Z，由相同的材料形成为大致相等的厚度(最好两者的厚度差为±80nm以内，更为理想的是±40nm以内)。

另外，薄膜晶体管TFT的栅电极M1’与可变电容Cc的第1电极M1，以及薄膜晶体管TFT的源电极S及漏电极D与可变电容Cc的第2电极M2，分别由相同的材料形成为大致相等的厚度(最好两者的厚度差为±60nm以内，更为理想的是±30nm以内)。

这样，由于使可变电容Cc成为与驱动晶体管Td、用于阈值电压检测用晶体管Tth等的薄膜晶体管相同的层结构，因此二者可以通过相同的材料形成，另外，还可以通过同一个工序一并形成电极或沟道层、绝缘层。因此，能够良好地防止因设置可变电容所引起的生产率的降低。

图4使表示图1以及图3-1与图3-2所示的可变电容Cc的每单位面积的电容变化的曲线图。在该图中，特性线L1～L3表示：在使第1电极M1与第2电极M2(参照图1以及图3)之间的电位差V12从-20V变化到20V的情况下，可变电容Cc的每单位面积的电容。

其中，特性曲线L1表示图3-1以及图3-2所示的第2电极M2中的梳状部的宽度为3μm，间隙S为6μm的情况。从该特性曲线L1可以得知，在电位差V12为作为第1阈值的2.5V以上的情况下，可变电容Cc的单位电容，几乎为恒定的170μF/m²。另外，在电位差V12为作为第2阈值的-2.5V以下的情况下，可变电容Cc的单位电容，几乎为恒定的70μF/m²。在这里，设可变电容Cc的单位电容的最大值与最小值之间的差为ΔCc。

这样，从特性曲线L1可以得知，通过将电位差V12进行二值控制，从而能够让可变电容Cc的单位电容为最大值(该图中为170)或最小值(该图中为70)。

另外，特性曲线L2以及特性曲线L3，是为了与特性曲线L1进行比较而绘图的。特性曲线L2表示将第2电极M2形成为与第1电极M1相同形状相同面积的略四边形板状，而不是梳状的情况。在这里，比较特性曲线L1与特性曲线L2，则会发现对应于特性曲线L1的差分ΔCc，能够比可变电容Cc的单位电容的最大值与最小值的差分ΔCc’还大。

推测这是由于第2电极M2的俯视形状为具有多个梳状部的形状。如果第2电极M2的俯视形状具有多个梳状部，则能够提高ΔCc’的理由，是由于第2电极M2的外周形状为曲柄形状，因此，与第2电极M2相接触的沟道层CN的面积增大，在第1电极M1以及第2电极M2的电位差增大的情况下，能够确保成为导体的沟道层CN的面积。

另外，在具有多个梳状部的情况下，最好将相邻的梳状部的间隔设为4μm～8μm，梳状部的线宽为1μm～5μm。另外，特性曲线L3表示可变电容Cc中没有设置沟道层CN的情况，可变电容Cc的单位电容，与电位差V12无关，为恒定值。

接下来，参照图5对实施方式1的动作进行说明。以下按照准备期间、阈值电压检测期间、写入期间以及发光期间这一顺序，对4个期间的动作进行说明。另外，以下所说明的动作，在控制部(图示省略)的控制下进行。

(准备期间)

在该图所示的准备期间中，电源线10为高电位(Vp)，合并线12为高电位(VgH)，Tth控制线11为低电位(VgL)，扫描线13为低电位(VgL)，图像信号线14为零电位，Cc控制线20为低电位(VgL)。通过这样，如图6所示，阈值电压检测用晶体管Tth截止，开关晶体管T1截止，驱动晶体管Td导通，开关晶体管T2导通，在电源线10→驱动晶体管Td→有机EL元件电容C_OLED这一路线中流通电流I1，有机E1元件电容C_OLED中积蓄电荷。在该准备期间中，有机EL元件中积蓄电荷的理由是，一直供给电流直到在驱动阈值检测时Ids＝0。

(阈值电压检测期间)

在接下来的阈值电压检测期间中，电源线10为零电位，合并线12为高电位(VgH)，Tth控制线11为高电位(VgH)，扫描线13为低电位(VgL)，图像信号线14为零电位，Cc控制线20为高电位(VgH)。由此，如图7所示，阈值电压检测用晶体管Tth导通，驱动晶体管Td的栅极与漏极相连接。

另外，辅助电容Cs以及有机EL元件电容C_OLED中所积蓄的电荷被放电，在驱动晶体管Td→电源线10这一路线中流通电流I2。而且，若驱动晶体管Td的栅极-漏极间的电位差达到阈值电压Vth，则驱动晶体管Td截止，检测出驱动晶体管Td的阈值电压Vth。

(写入期间)

在接下来的写入期间中，通过向Cs提供数据电位(-Vdata)，从而可以使驱动晶体管Td的栅极电位变化为所期望的电位。具体的说，电源线10为零电位，合并线12为低电位(VgL)，Tth控制线11为高电位(VgH)，扫描线13为高电位(VgH)，图像信号线14为数据电位(-Vdata)，Cc控制线20为高电位(VgH)。

由此，如图8所示，开关晶体管T1导通，开关晶体管T2截止，有机EL元件电容C_OLED中积蓄的电荷被放电，在有机EL元件电容C_OLED→阈值电压检测用晶体管Tth→辅助电容Cs这一路线中流通电流I3，辅助电容Cs中积蓄电荷。即，有机EL元件电容C_OLED中积蓄的电荷，移动到辅助电容Cs中。

在这里，在假设不存在可变电容Cc以及Cc控制线20的情况下，若将驱动晶体管Td的阈值电压设为Vth，将辅助电容Cs的电容值设为Cs，将阈值电压检测用晶体管Tth导通时的全电容(与驱动晶体管Td的栅极相连接的静电电容以及寄生电容)设为Call，则通过下面的式(1)来表示驱动晶体管Td的栅极电位Vg(上述假定也适用于式(2)～式(11))。

Vg＝Vth-(Cs/Call)·Vdata …(1)

另外，辅助电容Cs的电位差VCs，通过下面的式(2)表示。

VCs＝Vg-(-Vdata)＝Vth+[(Call-Cs)/Call]·Vdata…(2)

此外，全电容Call，通过下面的式(3)表示。

Call＝C_OLED+Cs+CgsTth+CgdTth+CgsTd …(3)

而且，在驱动晶体管Td的栅极与漏极相连接的情况下，CgdTd不产生影响。其理由是，CgdTd的两端成为大致相同的电位。另外，辅助电容Cs与有机EL元件电容C_OLED之间的关系为，Cs＜C_OLED。

(发光期间)

在接下来的发光期间中，电源线10为负电位(-VDD)，合并线12为高电位(VgH)，Tth控制线11为低电位(VgL)，扫描线13为低电位(VgL)，图像信号线14为零电位，Cc控制线20为低电位(VgL)。

由此，如图9所示，驱动晶体管Td导通，阈值电压检测用晶体管Tth截止，开关晶体管T1截止，在有机EL元件OLED→驱动晶体管Td→电源线10这一路线中流通电流Ids，有机EL元件OLED发光。

从驱动晶体管Td的漏极流向源极的电流Ids，如果设由驱动晶体管Td的结构以及材质所决定的常数为β，驱动晶体管Td的栅极相对源极的电位为Vgs，驱动晶体管Td的阈值电压Vth，则通过下面的式(4)来表示。

Ids＝(β/2)(Vgs-Vth)² …(4)

在这里，在假设像素电路中没有寄生电容的情况下，驱动晶体管的栅极·源极之间的电位Vgs，通过下面的式(5)表示。另外，电流Ids，通过下面的式(6)来表示。

Vgs＝Vth+C_OLED/(Cs+C_OLED)·Vdata …(5)

Ids＝(β/2)(C_OLED/(Cs+C_OLED)·Vdata)²

＝a·Vdata² …(6)

从式(6)可以得知，在假定不存在寄生电容CgdTd、寄生电容CgsTd的情况下，能够得到不依赖于阈值电压Vth的电流Ids。因此，由于有机EL元件OLED的亮度与电流IDS成正比，因此，能够得到不依赖于阈值电压Vth的亮度。

但是，实际上由于像素电路中存在寄生电容，因此无法完全消除阈值电压Vth的影响。即，在考虑到寄生电容的情况下，设驱动晶体管Td的漏极相对源极的电位为Vds，写入期间(参照图5)中的电位Vds，通过下面的式(7)来表示。

Vds＝Vgs＝Vth-(Cs/Call)·Vdata …(7)

另外，发光期间(参照图9)中的电位Vds，在将有机EL元件OLED的电压降设为Vtholed的情况下，通过下面的式(8)来表示。

此外，电位Vds的变化量ΔVds，通过下面的式(9)来表示。

ΔVds＝VDD-Vtholed-Vth+(Cs/Call)·Vdata …(9)

再有，由于存在寄生电容CgdTd，因此电位Vgs也发生变化。该电位Vgs的变化量ΔVgs，通过下面的式(10)来表示。

ΔVgs＝(CgdTd/Call’)·ΔVds

＝(CgdTd/Call’)·(VDD-Vtholed-Vth+(Cs/Call)·Vdata)

…(10)

在式(10)中，Call’为阈值电压检测用晶体管Tth截止时的全电容(与驱动晶体管Td的栅极相连接的静电电容以及寄生电容)，通过下面的式(11)来表示。

Call’＝Cs+CgsTth+CgsTd+CgdTd …(11)

在式(10)中，(CgdTd/Call’)(VDD-Vtholed+(Cs/Call)·Vdata)的值在全部像素中几乎都相同，因此不会特别发生问题。与此相对，(CgdTd/Call’)Vth因各个像素的阈值电压Vth而不同，因此成为像素的亮度中产生波动的原因。在这里，现状是不管在哪一个构成的像素电路中，发光时Vgs都发生变化，因此无法避免Vgs经寄生电容CgdTd而变化的事态。因此，无法进行完全均匀的显示，产生了不均、灼伤、画面的亮度降低等问题。

因此，在实施方式1中，通过设置可变电容Cc来解决相关问题。即，可变电容Cc，如前所述，具有在电位差V12高的情况下变大、在电位差V12小的情况下变小这一特性。

在这里，设电位差V12为上述第1阈值以上的情况下的可变电容Cc的值为Ccon，电位差V12为第2阈值以下的情况下为Ccoff(＜Ccon)。在这里，差分ΔCc通过下面的式(12)来表示。另外，全电容Call以及全电容Call’，通过下面的式(13)以及式(14)表示。

ΔCc＝Ccon-Ccoff …(12)

Call＝C_OLED+Cs+CgsTth+CgdTth+CgsTd+Ccon …(13)

Call’＝Cs+CgsTth+CgsTd+CgdTd+Ccon …(14)

这样，在图5所示的阈值电压检测期间以及写入期间中，通过让Cc控制线20为高电位(VgH)，电位差V12为第1阈值以上，从而可变电容Cc的值变为Ccon。接下来，在发光期间中，通过使Cc控制线20为低电位(VgL)，电位差V12为第2阈值以上，从而可变电容Cc的值变为Ccoff。在这里，在发光期间中，Vgs发生变化，通过下面的式(15)表示。

Vgs＝Vth+[(Call-Cs)/Call]·Vdata+(CgdTd/Call’)[VDD-Vtholed-Vth+(Cs/Call)Vdata

＝[(Call’-CgdTd)/Call’]Vth+a·Vdata+d …(15)

在式(15)中，a以及d为常数。

另外，如果可变电容Cc的值为Ccoff，则通过下面的式(16)所表示的电荷保存规则，Vgs变为下面的式(17)所表示的Vgs’。

Q＝Call’·Vgs＝(Call’-ΔCc)Vgs’ …(16)

Vgs’＝[Call’/(Call’-ΔCc)]Vgs

＝[Call’/(Call’-ΔCc)][[(Call’-CgdTd)/Call’]Vth+a·Vdata+d]

＝[(Call’-CgdTd)/(Call’-ΔCc)]Vth+a’·Vdata+d’

…(17)

在式(17)中，a’以及d’为常数。

因此，通过设定下面的式(18)所表示的差分ΔCc成立的可变电容Cc，从而作为式(17)的右边第一项的阈值电压Vth的系数变为1，对阈值电压Vth的依赖程度理论上变为0。

ΔCc＝CgdTdon …(18)

另外，在式(18)成立的情况下，式(17)的Vgs’，能够简化为下面的式(19)。

Vgs’＝a’·Vdata+d’+Vth …(19)

将式(19)的Vgs’作为Vgs代入式(4)，则最终的Ids，通过下面的式(20)来表示。

Ids＝(β/2)(a’·Vdata+d’)² …(20)

如果将ΔCc设定为理论值，则由于式(20)所示的Ids中不存在Vth这一项，因此从驱动晶体管Td的漏极流向源极的电流Ids的值理论上不依赖于驱动晶体管Td的阈值电压Vth。即，对发光期间中的有机EL元件的通电量理论上不依赖于驱动阈值Vth。

另外，在ΔCc偏离理论值的情况下，Ids变为下面的式(21)，驱动阈值Vth尚有残留。

Ids＝(β/2)[[(ΔCc-CgdTd)/(Call’-ΔCc)]Vth+a’·Vdata+d’]²

…(21)

但是，即使ΔCc不是满足式(18)的理论值，对于该理论值，如果例子在±10％的范围内设定ΔCc的值，则也有助于防止寄生电容所引起的亮度的波动。这种情况下，由于能够减小对驱动阈值Vth的依赖程度，因此能够减小对有机EL元件的通电量。

另外，在本实施方式中，控制向Cc控制线的电位，以便可变电容Cc的值在阈值电压检测期间中的变化，比在发光期间中的变化还大。另外，最好控制向Cc控制线的电位，以使可变电容Cc的值在阈值电压检测期间以及发光期间中分别大致恒定。

此外，最好控制向Cc控制线的电位，以使可变电容在从发光期间结束到驱动阈值的检测结束为止(更理想的是驱动阈值的检测结束的2ms之前)的期间内，从小值变化为大值，且在从数据的写入期间结束到发光开始为止的期间内、或有机EL元件OLED的发光开始时，从大值变化为小值。

另外，如上所说明的，根据本实施方式的图像显示装置，由于设置了作为上述电容可变机构的可变电容Cc，因此，能够减小存在于驱动晶体管Td(驱动机构)或阈值电压检测用晶体管Tth(阈值检测机构)等中的寄生电容的影响，从而能够降低寄生电容所引起的亮度的波动。另外，在实施方式1中，对使用非结晶硅TFT作为阈值电压检测机构以及驱动晶体管的元件的情况进行了说明，也可以代替该情况，使用多晶硅TFT等其他TFT。这种情况下，最好对应于构成该TFT的沟道层的材料来选择可变电容的沟道层的材料。

(实施方式2)

在上述实施方式1中，对分别设置了图1中所示的Tth控制线11与Cc控制线20的构成例进行了说明，但是只要在阈值电压检测期间以及写入期间向可变电容Cc提供高电位，在发光期间向可变电容Cc提供低电位即可，因此在实施方式2中，如图10所示，可以是通过同一条Tth/Cc控制线30来共用Tth控制线11与Cc控制线20的构成例。该Tth/Cc控制线30的电位，与图5中所示的Tth控制线11(Cc控制线20)的电位进行同样的变化。

(实施方式3)

另外，在上述实施方式1中，对图1所示结构的像素电路中使用可变电容Cc的例子进行了说明，但只要是具有驱动晶体管与阈值电压检测用晶体管的像素电路，就能够适用于任一种连接形式的像素电路。另外，只要在驱动晶体管的栅极上连接具有实施方式1所说明的要件的可变电容Cc即可。

此外，图11是表述电流控制型图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。该图所示的像素电路备有：阈值电压检测用晶体管Tth’、有机EL元件OLED’、驱动晶体管Td’、开关晶体管T2’、辅助电容Cs’、电源线40、图像信号线41以及Tth控制/扫描线42。

在这样的图11所示的电流控制型的像素电路中也能够使用可变电容Cc。这种情况下，能够构成在驱动晶体管Td’的栅极与阈值电压检测用晶体管Tth’的栅极之间连接可变电容Cc的、图12所示的像素电路。

(实施方式4)

图13是表示本发明实施方式4的可变电容的构成的图。该图所示的可变电容机构，使用电容元件与TFT的串联电路来代替图3-1、图3-2所示的可变电容Cc。在图13所示的电路中，在固定电容Cp上，串联连接例如作为薄膜晶体管的开关晶体管Tc，同时该开关晶体管Tc的栅极端与Tc控制线50相连接。另外，开关晶体管Tc的漏极端-栅极端，以及源极端-栅极端上，与上述的其他开关晶体管同样，分别存在寄生电容CgdTc以及寄生电容CgsTc。

接下来，对该电容可变机构的开关晶体管Tc的导通/非导通前后的电容变化进行说明。在图13中，在开关晶体管Tc导通的情况下，由于固定电容Cp直接连接零电位，因此，相对于输入端51的电容变为Cp。另外，在开关晶体管Tc不导通的情况下，由于固定电容Cp经寄生电容CgdTc以及寄生电容CgsTc连接零电位，因此，相对于输入端51的电容Cp’通过下式表示。

Cp’＝1/(1/Cp+1/CgdTc) ...(22)

因此，如果设开关晶体管Tc的导通、不导通之间的电容变化为ΔCp，则该ΔCp通过下式来表示。

ΔCp＝Cp-Cp’ ...(23)

图14是表示使用图13的电容可变机构的实施方式4的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。在该图所示的像素电路中，图13的电容可变机构中的输入端51，与驱动晶体管Td的栅极端相连接，接地端与电源线相连接。另外，其他的构成与图18所示的像素电路相同。

接下来，对实施方式4的像素电路的动作进行说明。在图14中，首先，通过让Tc控制线50为高电位(VgH)，而让追加电容为Cp，进行Vth检测以及写入。接下来，让Tc控制线50成为发光时的电位的低电位(VgL)，则Vgs像实施方式1的像素电路那样进行变化。此时的Vgs的变化，可以通过上述的式(15)来表示。

＝[(Call’-CgdTd)/Call’]Vth+a·Vdata+d …(15)

另外，在电容可变机构的电容值从Cp变换为Cp’时，与实施方式1的情况下相同，由于下面的式(24)所示的电荷保存规则成立，因此，通过上式(15)所表示的Vgs，变为通过下面的式(25)所表示的Vgs’。

Q＝Call’·Vgs＝(Call’-ΔCp)Vgs’ …(24)

Vgs’＝[Call’/(Call’-ΔCp)][[(Call’-CgdTd)/Call’]Vth+a·Vdata+d]

＝[(Call’-CgdTd)/(Call’-ΔCp)]Vth+a’·Vdata+d’

…(25)

另外，上述式中的a、a’、d、d’，与上述式(16)、(17)所示的相同。

因此，通过设定让下面的式(26)所表示的差分ΔCp成立的电容值Cp，从而作为式(25)的右边第1项的阈值电压Vth的系数变为1，对阈值电压Vth的依赖度理论上变为0。

ΔCp＝Cp-Cp’＝Cp·[1-CgdTc/(Cp+CgdTc)]＝CgdTd …(26)

另外，在式(26)存在的情况下，式(25)中的Vgs’，能够像上述式(19)那样进行简化，

Vgs’＝a’·Vdata+d’+Vth …(19)

此外，最终的Ids能够通过上述式(20)来表示。

Ids＝(β/2)(a’·Vdata+d’)² …(20)

如果将ΔCc设定为理论值，则由于式(20)所示的Ids中不存在依赖于Vth的项，因此，从驱动晶体管Td漏极向源极流动的电流Ids的值，在理论上不依赖于驱动晶体管Td的阈值电压。即，能够理论上消除发光期间中驱动阈值Vth对有机EL元件的通电量的影响。

另外，在ΔCp偏离理论值的情况下，Ids通过下面的式(27)来表示，因此，驱动阈值Vth尚有残留。

Ids＝(β/2)[[(ΔCc-CgdTd)/(Call’-ΔCp)]Vth+a’·Vdata+d’]²

…(27)

但是，即使ΔCc不是满足式(18)的理论值，对于该理论值，如果例如在±10％的范围内设定ΔCp的值，则也有助于防止寄生电容所引起的亮度的波动。另外，这种情况下，由于能够减小对驱动阈值Vth的依赖程度，因此能够减小对有机EL元件的通电量。

另外，图15是表示Tc控制线的驱动波形的顺序图。如该图所示，可以让Tc控制线在Vth检测时以及写入时为高电位，相反在发光时为低电位。

另外，从图15可以得知，Tc控制线以及Tth控制线，变为高电位以及低电位的定时一致。因此，得到了能够共用Tc控制线与Tth控制线，而不需要变更外部驱动装置的效果。另外，以共同的Tth/Tc控制线55，共用Tth控制线11与Tc控制线50的构成例如图16所示。

如上所述，根据本实施方式的图像显示装置，由于设置了基于电容元件与开关晶体管的串联电路的电容可变机构，因此，能够减小存在于驱动晶体管Td(驱动机构)或阈值电压检测用晶体管Tth(阈值检测机构)等中的寄生电容的影响，从而能够降低寄生电容所引起的亮度的波动。

而且，即使在实施方式4的显示装置中，也与实施方式1一样，除了使用非结晶硅TFT作为阈值电压检测机构以及驱动晶体管的元件之外，也可以代替该情况，使用多晶硅TFT等其他TFT。

另外，图14所示的像素电路，针对在电压控制型像素电路中使用电容可变机构的构成的例子进行了例示，但在电流控制型像素电路中也可以使用同样的电容可变机构。这种情况下，如图12所示的实施方式1的构成例所示，只要构成为在驱动晶体管Td’的栅极与阈值电压检测用晶体管Tth’的栅极之间连接电容可变机构即可。

(实施方式5)

图19是表示本发明实施方式5的容量可变机构的构成的图。图中所示的容量可变机构，与实施方式4相同，是将电容元件与TFT组合而构成串联电路。在图19所示的电路中，固定电容Cp1，与例如作为薄膜晶体管的开关晶体管Tc1串联连接，固定电容Cp2，与例如作为薄膜晶体管的开关晶体管Tc2串联连接。这些开关晶体管Tc1以及Tc2的各栅极端与第1Tc控制线61相连接。另外，在图19所示的电路中，设有例如作为薄膜晶体管的开关晶体管Tc3。具体的说，开关晶体管Tc3的源极连接在固定电容Cp1与开关晶体管Tc1之间，其漏极连接在固定电容Cp2与开关晶体管Tc2之间。另外，开关晶体管Tc3的栅极端与第2Tc控制线62相连接。

接下来，对该电容可变机构的开关晶体管Tc1、Tc2、Tc3的导通/非导通前后的电容变化进行说明。在图19中，在开关晶体管Tc1以及Tc2导通且开关晶体管Tc3非导通的情况下，相对输入端51的电容为Cp1+Cp2。另外，在开关晶体管Tc1以及Tc2非导通且开关晶体管Tc3导通的情况下，相对输入端51的电容为1/(1/Cp1+1/Cp2)。

图20是表示使用图19的电容可变机构的实施方式5的图像显示装置的对应于1个像素的像素电路的构成的图。在该图所示的像素电路中，图19的电容可变机构中的输入端51与驱动晶体管Td的栅极端相连接，接地端与电源线相连接。另外，其他的构成与图18所示的像素电路相同。

接下来，对该实施方式5的像素电路的动作进行说明。在图20中，首先，通过让第1Tc控制线61为高电位(VgH)，使得追加电容为Cp1+Cp2，进行Vth检测以及写入。此时，Vgs通过下面的式(28)来表示。

Vgs＝Vth+[(Call+Cp1+Cp2-Cs)/(Call+Cp1+Cp2)]·Vdata

...(28)

写入期间结束之后，让第1控制线61为低电位(VgL)。在这里，如果Cp1与Cp2为相同的电容值Cpc，则分别积蓄了Cpc·Vgs的电荷。接下来，如果让第2控制线62为高电位(VgH)，则Vgs变为通过下面的式(29)所表示的Vgs’。

Vgs’＝Vgs[(Call’+Cpc)/(Call’+Cpc/2)] ...(29)

接下来，如果将电源线10、合并线12、Tth控制线62等电位设定为图21中的发光期间的电位，则Vgs像实施方式1的像素电路那样进行变化。此时的Vgs的变化，可以通过下面的式(30)的Vgs”来表示。

Vgs”＝Vgs’+CgdTd/(Call’+Cpc/2)[VDD-Vtholed-Vth+Cs/(Call+2Cpc)Vdata]

＝[(Call’+Cpc)(Call’+Cpc/2-CgdTd)/(Call’+Cpc/2)²]Vth+a·Vdata+d

...(30)

另外，上述式中所示的a、d，与上述式(16)、(17)中所示的相同。如果Call’＞＞Cpc且Call’＞＞CgdTd，则通过设定满足下面的式(31)的电容值Cpc，从而能够让式(30)的右边第1项的阈值电压Vth的系数为1，对阈值电压Vth的依赖度在理论上变为0。

Cpc/2＝CgdTd ...(31)

Vgs”-Vth＝a·Vdata+d ...(32)

即，从驱动晶体管Td的漏极向源极流动的电流Ids的值，理论上不依赖于驱动晶体管Td的阈值电压Vth。由此，能够理论上消除驱动阈值Vth对发光期间的有机EL元件的通电量的影响。

图21是表示第1Tc控制线以及第2Tc控制线的驱动波形的顺序图。如图所示，第1Tc控制线61在Vth检测时以及写入时为高电位，相反在发光时为低电位。与此相对，第2Tc控制线62在准备时、Vth检测时以及写入时为低电位，在发光时为高电位。

另外，从图21可以得知，第1Tc控制线以及Tth控制线，变为高电位与低电位的定时几乎一致。因此，得到了能够共用第1Tc控制线与Tth控制线，且能够减少连接外部驱动装置与各个像素的控制线的根数的效果。此外，以共同的Tth/Tc控制线65共用Tth控制线11与第1Tc控制线61的构成例如图22所示。

如上所述，根据本实施方式的图像显示装置，由于设置了基于电容元件与开关晶体管的串联电路的电容可变机构，因此，能够减小存在于驱动晶体管Td(驱动机构)以及阈值电压检测用晶体管Tth(阈值检测机构)等中的寄生电容的影响，从而能够降低寄生电容所引起的亮度的波动。

另外，即使在实施方式5的图像显示装置中，也与实施方式1一样，除了使用非结晶硅TFT作为阈值电压检测机构以及驱动晶体管的元件之外，也可以代替该情况，使用多晶硅TFT等其他TFT。

再有，图20以及图22中所示的像素电路，所显示的是在电压控制型像素电路中使用电容可变机构的构成的例子，但在电流控制型像素电路中也可以使用同样的电容可变机构。这种情况下，如图12中所示的实施方式3的构成例所示，只要构成为在驱动晶体管Td’的栅极与阈值电压检测用晶体管Tth’的栅极之间连接电容可变机构即可。

(工业上的可利用性)

如上所述，本发明涉及的图像显示装置，对于防止寄生电容所引起的亮度波动来说是有用的。

Claims

1. 一种图像显示装置，其特征在于，包括：

通过通电而进行发光的发光机构；

驱动机构，其至少具有第1端子与第2端子，根据比施加在上述第1端子与上述第2端子之间的驱动阈值还高的电位差，控制上述发光机构的发光；

阈值电压检测机构，其检测出上述驱动机构的上述第1端子与上述第2端子之间的对应于上述驱动阈值的阈值电压；以及

与上述驱动机构相连接的电容可变机构，

上述电容可变机构的电容值，根据上述驱动机构的端子间所存在的寄生电容、上述阈值电压检测机构所具有的端子间所存在的寄生电容的大小，决定其值。

2. 如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

与上述阈值电压检测机构相连接的控制线，也用作与上述电容可变机构相连接的控制线。

3. 如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

上述电容可变机构，是包含有薄膜晶体管以及与该薄膜晶体管相连接的电容元件的连接电路，该连接电路的一端与上述驱动机构相连接。

4. 如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

上述电容可变机构是可变电容元件，其具备第1电极、面积比该第1电极还小的第2电极、设置在上述第1电极与上述第2电极之间的绝缘层以及沟道层。

5. 如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于，

上述沟道层与上述第2电极相连接。

6. 如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于，

上述驱动机构和/或上述阈值电压检测机构构成为包含薄膜晶体管，上述薄膜晶体管的沟道层与上述可变电容元件的沟道层，通过相同的材料形成为大致相同的厚度。

7. 如权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，

上述薄膜晶体管的沟道层和/或绝缘层，与上述可变电容元件的沟道层和/或绝缘层以同一工序形成。

8. 如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于，

上述驱动机构和/或上述阈值电压检测机构构成为包含薄膜晶体管，上述薄膜晶体管的绝缘层与上述可变电容元件的绝缘层通过相同的材料，形成为大致相同的厚度。

9. 如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于，

上述薄膜晶体管的绝缘层，与上述可变电容元件的绝缘层以同一工序形成。

10. 一种图像显示装置的驱动方法，其中该图像显示装置包括：

通过通电而进行发光的发光元件；

驱动晶体管，其具有栅电极、源电极、漏电极，上述源电极以及上述漏电极中的一方电极与上述发光元件电连接；

开关晶体管，其根据扫描信号，将上述驱动晶体管的上述栅电极与上述驱动晶体管的上述一方电极短路；以及

与上述驱动晶体管的栅电极相连接的电容可变机构；其特征在于，该驱动方法包括：

第1工序，其通过将上述驱动晶体管以及上述开关晶体管设为导通，从而经上述开关晶体管，将上述驱动晶体管的栅电极，与上述驱动晶体管的上述源电极以及上述漏电极中的另一电极电连接起来，将上述驱动晶体管的上述栅电极与上述另一电极之间的电位设为驱动阈值；

第2工序，其通过将上述驱动晶体管设为截止，同时将上述开关晶体管设为导通，从而将上述发光元件的亮度电位提供给上述驱动晶体管的栅电极；以及

第3工序，其通过将上述驱动晶体管设为导通，同时将上述开关晶体管设为截止，从而对上述发光元件进行通电，根据提供给上述驱动晶体管的栅电极的上述亮度电位，使上述发光元件发光；

通过使得在将上述驱动晶体管的上述栅电极与上述另一电极之间的电位设为驱动阈值的第1工序中的上述电容可变机构的电容值，与在使上述发光元件发光的第3工序中的上述电容可变机构的电容值不同，从而抑制上述驱动晶体管以及上述开关晶体管的寄生电容对上述发光元件的发光亮度的影响。

11. 如权利要求10中所述图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

上述电容可变机构的电容值，在将上述驱动晶体管的上述栅电极与上述另一电极之间的电位设为驱动阈值的第1工序中，比在使上述发光元件发光的第3工序中还大。

12. 如权利要求10中所述图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

上述电容可变机构的电容值，在将上述驱动晶体管的上述栅电极与上述另一电极之间的电位设为驱动阈值的第1工序中大致恒定。

13. 如权利要求10中所述图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

上述电容可变机构的电容值，在使上述发光元件发光的第3工序中大致恒定。

14. 如权利要求10中所述图像显示装置的驱动方法，其特征在于，

上述电容可变机构的电容值，在将上述发光元件的亮度电位提供给上述驱动晶体管的栅电极的第2工序、与在使上述发光元件发光的第3工序之间变化。