CN100463020C - 电光装置及其驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在具有有机EL元件驱动电路的电光装置中，实现即使用α-TFT等驱动能力低的驱动元件也能构成的电光装置及驱动装置。电光装置在电源间的驱动晶体管的源电极与栅电极之间设置电荷保持用的电容器，即使将电光元件连接在驱动晶体管的源极一侧，驱动晶体管也可以控制驱动电流。另外，向电荷保持用电容器的驱动数据的设定是使驱动晶体管的源极为规定电位来进行的。

Description

电光装置及其驱动装置
技术领域
本发明涉及进行如电视机、计算机等信息机器的显示等的电光装置，特别涉及驱动如有机EL(电致发光Electro Luminescence)元件等的驱动装置。
背景技术
近年来，由于有机EL显示装置具有轻量、薄型、高亮度、广视野角等特征，故作为移动电话机等便携式信息机器的监控显示器，正受到关注。典型的有源矩阵有机EL显示装置构成为由矩阵状排列的多个显示像素来显示图像。在显示像素中，每一个成为显示的最小单位的像素都具有像素电路。该像素电路是用于控制向电光元件供给的电流或电压的电路。
在这种有机EL显示装置中，沿这些显示像素的行配置多根扫描线，沿这些显示像素的列配置多根数据线，多个像素开关配置于这些扫描线和数据线的交叉位置附近。各显示像素至少由：有机EL元件、在一对电源端子之间与该有机EL元件串联连接的驱动晶体管和保持该驱动晶体管的栅极电压的保持电容器构成。各像素的选择开关应答从对应扫描线供给的扫描信号而导通，在驱动晶体管的栅极上直接施加从对应数据线供给的影像信号(电压或电流)或施加作为像素电路特性的不均修正处理结果的灰度电压。驱动晶体管向有机EL元件供给对应于该灰度电压的驱动电流。
有机EL元件具有在共用电极(阴极)与像素电极(阳极)之间夹持了作为包含红、绿或蓝的荧光性有机化合物的薄膜的发光层的结构，向发光层注入电子及空穴，通过使这些重新结合而生成激(发)子，利用该激子的去激作用时产生的光放射来发光。在为底部发射型的有机EL元件时，电极为ITO等构成的透明电极，共用电极(阴极)由用铝等的金属将碱金属等低电阻化的反射电极构成。根据该构成，有机EL元件单独在10V或其以下的施加电压下，可以得到100～100000cd/m2左右的亮度。
上述有机EL显示装置的各像素电路，如专利文献1所公开的，作为有源元件，包含薄膜晶体管(TFT)。该薄膜晶体管例如由低温多晶硅TFT形成。
(专利文献1)
特开平5—107561号公报
在这种显示装置中，为了提高其显示质量，希望像素电路的电特性在所有像素中都均匀。然而，低温多晶硅TFT在再结晶化时，容易产生特性的不均，而且有时产生结晶缺陷。因此，在利用由低温多晶硅TFT构成的薄膜晶体管的显示装置中，使像素电路的电特性在全部像素中均匀化是极其困难的。特别是，若为了显示图像的高精细化和大面积化而增加像素数目，则由于产生各像素电路的特性不均的可能性增加，故显示质量降低的问题变得更为显著。另外，由于再结晶化用的激光退火装置的制约，故使基板的尺寸像非结晶TFT(α-TFT)那样大型化，很难提高生产率。
另一方面，α-TFT，晶体管的偏差比较少，在进行交流驱动的LCD中有批量生产大基板尺寸化的业绩，但若在一个方向上恒定地连续施加栅极电压，则阈值电压移位，结果电流值发生变化，对图像质量造成降低亮度等恶劣影响。而且，由于在α-TFT中，移动性小，故在高速应答中可以驱动的电流也有限度，实际应用的只是由n沟道型TFT构成的。
并且，到目前为止的有机EL元件，由于其使用材料导致的有机EL制造技术的限制，其构造不能做成：TFT基板一侧为像素电极(阳极)、共用电极(阴极)为元件的表面一侧。因此，在图9所示的以往的像素电路中，共用电极电源38、有机EL元件16的像素电极(阳极)和p沟道驱动TFT61的关系，限定于如图9所示的驱动晶体管在饱和区域内能工作的连接关系。
再有，一般要将有机EL元件的亮度保持恒定时，由于随着时间的经过而引起有机EL元件的高电阻化，故必须以等定电流来驱动。由此，驱动电路由三个以上的TFT构成，其TFT驱动利用了与负载变动无关而使恒定电流通过的低温多晶硅的p沟道型TFT。另外，在图9中，驱动晶体管61为n沟道型TFT时，驱动晶体管61的源电极变为有机EL元件一侧(源跟随器，source follower)电流值相对负载变动进行变化。
还有，驱动电路除了电源配线、扫描线以外，还需要相对像素的显示数据写入准备信号或强制断开信号，由于受到连接端子的连接间距的限制，故从外部驱动器IC供给这些是困难的。其限度是每个像素1～2根。
因此，至今为止认为在有机EL元件的驱动中使用α-TFT是不可能的。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于，提供一种在驱动电光元件等被驱动元件的电路中，也能用α-TFT等驱动能力低的驱动元件构成的驱动电路及驱动方法以及利用该驱动电路的电光装置。
为了解决上述问题，本发明的电光装置的第一特征在于，包括：多根扫描线、多根数据线、对应布置在所述多根扫描线与所述多根数据线的交叉部位的多个像素和多根第一电源配线，所述多个像素的每一个像素包括：由通过所述多根扫描线中的对应扫描线供给的扫描信号而控制导通的第一开关晶体管；控制所述第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极与第二规定电位的连接的第二开关晶体管；由像素电极、共用电极、电光材料构成的电光元件；与所述电光元件连接的驱动晶体管；由第一电极和第二电极形成电容，且通过所述第一电极而与所述驱动晶体管的栅极连接的电容器；以及控制所述第二电极与第一规定电位的电连接的开关机构，所述电容器将通过所述第一开关晶体管和所述多根数据线中的对应数据线供给的数据信号作为电荷量保持，根据所述电容器所保持的所述电荷量来设定所述驱动晶体管的导通状态，通过所述驱动晶体管，并根据该导通状态，电连接所述多根第一电源配线中对应的第一电源配线与所述电光元件，所述第二电极连接在所述驱动晶体管与所述像素电极之间，通过导通所述开关机构而被设定为所述第一规定电位。
在该构成中，因为在驱动晶体管的源电极与栅电极之间设有电荷保持用的电容器，故即使电光元件源跟随连接在驱动晶体管上，即使源极电压变化，也可以维持驱动晶体管的源极与栅极之间电压VGS。由此，向电光元件供给对应于通过数据线供给的数据信号的驱动电流，可以使电光元件以规定特性进行工作。
另外，可以适用于本发明的电光装置的电光元件，可以使电流的供给或电压的施加等电作用转换为亮度或透射比的变化等光作用，或光作用转换为电作用。这种电光元件的典型示例为利用与像素电路供给的电流对应的灰度来发光的有机EL元件。当然，本发明也可以适用于利用了除此以外的电光元件的装置中。
另外，在优选的形态中，多个电光元件的每一个电光元件配置于平面内的不同的位置上。例如，多个电光元件在行方向和列方向上呈矩阵状配置。
此外，在优选的形态中，通过导通所述第二开关晶体管，从而将在经由所述多条数据线中对应的数据线向所述多个像素中的每一个像素供给数据信号以前、保持所述第一开关晶体管的数据信号一侧的电极设定为第二规定电位；通过供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号以前被供给的周期信号来控制所述第二开关晶体管的导通状态
为了解决上述的问题，本发明的电光装置的第二特征在于，包括：多根扫描线、多根数据线、对应配置于所述多根扫描线与所述多根数据线的交叉部位的多个像素和多根第一电源配线，所述多个像素的每一个像素包括：由通过所述多根扫描线中对应的扫描线供给的扫描信号而控制导通的第一开关晶体管；由像素电极、共用电极、电光材料构成的电光元件；与所述电光元件连接的驱动晶体管；以及由第一电极和第二电极形成电容，且通过所述第一电极而与所述驱动晶体管的栅极连接的电容器，所述电容器将通过所述第一开关晶体管和所述多根数据线中对应的数据线供给的数据信号作为电荷量保持，根据所述电容器所保持的所述电荷量，设定所述驱动晶体管的导通状态，通过所述驱动晶体管，根据该导通状态，电连接所述多根第一电源配线中对应的第一电源配线和所述电光元件，所述第二电极连接在所述驱动晶体管与所述像素电极之间，通过将控制所述第二电极和第一规定电位源之间电连接的开关机构导通，从而将所述第二电极设定为所述第一规定电位。
根据该构成，写入通过数据线供给的数据信号，以便驱动控制驱动晶体管，由开关机构将所述电荷保持用电容器的第二电极连接的所述驱动晶体管的源电极设定为接地电位或规定的电位。由此，即使源电极与第二电源之间连接着电光元件，也由于总是以恒定电位写入数据信号，故可以使驱动晶体管的驱动电流成为与数据信号一一对应的值。因此，可以使电光元件以规定的特性工作。
在本发明的电光装置更具体的形态中，所述规定电位和所述共用电极的电位相同。根据该构成，不增加电光装置的电源数即可利用接地电位，从而关系到电源成本的削减。
在本发明的电光装置的另一个具体形态中，所述驱动晶体管是n沟道型晶体管或是p沟道型晶体管。根据该形态，不变更以往的有机EL元件制造方法，考虑构成TFT基板的晶体管的性能或TFT基板的生产率，使用最合适的晶体管，即可谋求驱动电路的高性能化。
再有，在优选的形态中，所述驱动晶体管为非晶体薄膜晶体管(α-TFT)。根据该构成，由于可以用同一种沟道型晶体管构成占驱动基板大部分面积的像素部分，故TFT基板的制造变得容易。利用确立了大尺寸技术的非晶体TFT技术，可以早日实现矩阵状配置多个电光元件的大型电光显示板。另外，即使在利用多晶硅TFT时，用同一种沟道型晶体管构成像素部分，也容易使TFT制造条件最佳化。
在其他形态中，在通过所述多根数据线中对应的数据线，向所述多个像素的每个像素供给数据信号之前，将所述第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极设定为不同于所述第一规定电位的第二规定电位。根据该构成，由于在向所述驱动控制机构写入数据信号之前，初始化为规定电位，故驱动晶体管的栅极电压可以交流化，或者可以对数据信号值不造成影响地进行阈值补偿检测，从而可以抑制驱动晶体管的阈值变动。
还有，在其他形态中，所述多个像素的每个像素还包括：控制所述第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极和所述第二规定电位的连接的第二开关晶体管，由供给控制所述第一开关晶体管导通状态的扫描信号之前供给的周期信号来控制所述第二开关晶体管的导通状态。根据该构成，在向所述驱动控制机构写入数据信号之前必须进行初始化时，利用对数据信号写入时间未造成影响的其他期间，能够进行驱动控制机构的初始化。另外，在该初始化期间内，因为有机EL元件不发光，故可以将该初始化期间作为动态图像模糊对策的熄灯期间来利用。
再有，在其他形态中，在供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号之前，通过所述多根扫描线中的任何一根扫描线供给控制所述第二开关晶体管的导通状态的所述周期信号。根据该构成，即使在向所述驱动控制机构写入数据信号之前必须进行初始化时，也可以将周期性的写入准备信号兼用于扫描信号中。由此，可以抑制扫描驱动器的内部电路规模或扫描驱动器与有机EL显示板的连接端子数的增加，另外，可以对驱动控制机构的样值输入时间无影响地进行初始化。这样，即使利用α-TFT等驱动能力低的晶体管，也可以容易地实现大规模、比LCD复杂的矩阵驱动电路。
此外，因为复位状态一直保持到下一次向像素写入数据信号时为止，故可以设该期间为显示断开状态(驱动断开状态)。这个显示断开状态的长度，是由将哪一个扫描信号用作写入准备信号而决定的。因此，在有源型显示板中，配合动态图像模糊对策的必要度，可以适当地变更电光元件的工作时间占空比。工作时间占空比优选为60～10％。
在本发明的优选形态中，通过所述多根数据线中对应的数据线，向所述多个像素的每个像素供给的数据信号，将所述第二电极设定为所述第一规定电位，最迟至由所述第一开关晶体管切断供给时为止。根据该形态，由于即使在所述驱动晶体管使有机EL元件连接在源极一侧时，也可以将成为控制所述驱动晶体管的驱动电流的栅极电压的基准的源极电压设定为规定电位，直到数据信号的写入结束时间为止，故在所述电容器内，可以将所述规定电位作为基准，积蓄对应于数据信号的电荷。由此，驱动晶体管的驱动电流可以成为与数据信号一一对应的值。因此，可以使有机EL元件以规定的亮度发光。
在更优选的形态中，所述多个像素的每个像素还包括：用于向所述多个像素的每个像素所包含的所述第二电极供给所述第一规定电位的多根第二电极配线。根据该构成，对可以独立地向所述每个像素供给第一规定电位。
在其他形态中，所述多根第一电源配线和所述多根第二电极配线具有相同金属配线层部分，并设置为互相交叉。根据该构成，因为可以比其他信号线或电源配线优先配置第一电源配线，故可以使第一电源配线以低阻抗、低交调失真进行电源供给。另外，利用金属配线可以有效地形成TFT的遮光层。
为了解决上述问题，本发明的第三特征在于，包括：多根扫描线、多根数据线、对应配置于所述多根扫描线与所述多根数据线的交叉部位的多个像素和多根第一电源配线；所述多个像素的每个像素包括：由通过所述多根扫描线中对应的扫描线供给的扫描信号而控制导通的第一开关晶体管，由像素电极、共用电极、电光材料构成的电光元件，连接在所述电光元件上的驱动晶体管，以及由第一电极和第二电极形成电容、且通过所述第一电极而与所述驱动晶体管的栅极连接的电容器；所述电容器将通过所述第一开关晶体管和所述多根数据线中对应的数据线供给的数据信号作为电荷量保持，根据所述电容器所保持的所述电荷量来设定所述驱动晶体管的导通状态，通过所述驱动晶体管，并根据该导通状态，电连接所述多根第一电源配线中对应的第一电源配线与所述电光元件；在供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的所述扫描信号之前，利用通过所述多根扫描线中的任何一根供给的扫描信号，将所述电光元件设定为非能动状态。
根据该构成，为了实现由于动态图像模糊对策而在每一帧中设置显示空白期间时，或用于在广范围内调节显示的明亮度的占空比驱动时等的附加调节功能，而有必要在各像素驱动电路上沿扫描线方向单独设置不同于扫描信号时间的周期性控制线，但是，根据本发明，由于不增加连接端子而利用扫描线的组合即可进行控制，故可以实现更高精度化、显示能力优越的显示板。
另外，在其他形态中，所述电光元件为有机EL元件。根据该构成，由于随着驱动电压低的发光材料等的进步，有机EL元件能够在低的驱动电流中以高的亮度发光，故以比较低的消耗电力即可实现大尺寸显示板。
在本发明的驱动装置的优选形态中，是一种用于驱动矩阵状配置的电光装置的驱动装置，其中包括：多根扫描线、多根数据线、多根第一电源配线和对应配置于所述多根扫描线与所述多根数据线的交叉部位的多个像素电路；所述多个像素电路的每个像素电路包括：由通过所述多根扫描线中对应的扫描线供给的扫描信号而控制导通的第一开关晶体管，控制所述第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极和第二规定电位的连接的第二开关晶体管；根据其导通状态、控制向所述电光元件供给的电流的驱动晶体管，由第一电极和第二电极形成电容、且通过所述第一电极，连接在所述驱动晶体管的栅极上的电容器；以及控制所述第二电极与第一规定电位的电连接的开关机构；所述电容器将通过所述第一开关晶体管和所述多根数据线中对应的数据线供给的数据信号作为电荷量保持；根据所述电容器所保持的电荷量来设定所述驱动晶体管的导通状态；具有对应于该导通状态的电流电平的电流，从所述多根第一电源配线中对应的第一电源配线开始，通过驱动晶体管供给到所述多个电光元件中对应的电光元件；所述第二电极连接在所述驱动晶体管的源极上，在向所述电容器供给所述数据信号之前的至少一部分期间内，所述驱动晶体管的所述源极通过开关机构电连接在第一规定电位上，
在将所述数据信号供给到电容器以前的至少一部分期间内，通过导通所述第二开关晶体管，从而将保持所述第一开关晶体管的数据信号侧的电极设定为第二规定电位，
通过供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号以前被供给的周期信号来控制所述第二开关晶体管的导通状态。
根据该构成，在以驱动控制所述驱动晶体管的方式写入通过数据线供给的数据信号时，由开关机构将该驱动装置中的所述电荷保持用电容器的第二电极所连接的所述驱动晶体管的源极设定为接地电压或规定电位。由此，即使在电源电极与第二电源之间连接电光元件，数据信号也总是相对恒定电位写入，故驱动晶体管的驱动电流可以供给与数据信号一一对应的值。因此，若该驱动装置连接电光元件，则可以使电光元件以规定的特性进行工作。
在其他的优选形态中，所述驱动晶体管是n沟道型晶体管或p沟道型晶体管。根据该形态，不变更以往的有机EL元件制造方法，考虑构成TFT基板的晶体管的性能或TFT基板的生产率，使用最合适的晶体管，即可谋求驱动电路的高性能化。
还有，在其他的优选形态中，所述驱动晶体管和所述第一开关晶体管为非晶体薄膜晶体管。根据该形态，由于可以用同一种沟道型晶体管构成占驱动基板大部分面积的像素部分，故TFT基板的制造变得容易，利用确立了大尺寸技术的非晶体TFT技术，可以早日实现矩阵状配置多个电光元件的大型电光显示板。
在其他的优选形态中，在向所述电容器供给所述数据信号之前的至少一部分期间内，将所述第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极设定为电位不同于所述第一规定电位的第二规定电位。
根据该构成，由于在向所述驱动控制机构写入数据信号之前，初始化为规定电位，故驱动晶体管的栅极电压可以交流化，或者可以对数据信号值不造成影响地进行阈值补偿检测，从而可以抑制驱动晶体管的阈值变动。
在其他的优选形态中，所述多个像素电路的每个像素电路还包括：控制所述第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极与所述第二规定电位之间连接的第二开关晶体管，由供给控制所述第一开关晶体管导通状态的扫描信号之前所供给的周期信号来控制所述第二开关晶体管的导通状态。根据该构成，在向所述驱动控制机构写入数据信号之前必须进行初始化时，利用对数据信号写入时间未造成影响的其他期间，能够进行驱动控制机构的初始化。
在供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号之前，通过所述多根扫描线中的任何一根扫描线，供给控制所述第二开关晶体管的导通状态的所述周期信号。根据该构成，即使在向所述驱动控制机构写入数据信号之前必须进行初始化时，也可以将周期性的写入准备信号兼用于扫描信号中。由此，可以抑制扫描驱动器的内部电路规模或扫描驱动器与有机EL显示板的连接端子数的增加，另外，可以对驱动控制机构的样值输入时间无影响地进行初始化。这样，即使利用α-TFT等驱动能力低的晶体管，也可以容易地实现大规模、比LCD复杂的矩阵驱动电路。
在更具体的形态中，由通用的信号一起控制所述第二开关晶体管及所述开关机构。根据该构成，可以将控制所述第二开关晶体管及所述开关机构的信号线数最少化，同时，可以在连接于所述驱动晶体管栅极上的电容器内正确地积蓄数据信号。
在其他的优选形态中，所述多个像素电路的每个像素电路还包括：通过所述开关机构，将所述驱动晶体管的所述源极的电位设定为所述第一规定电位用的第二电源配线。根据该构成，可以独立地向所述各像素供给第一规定电位。
在其他的优选形态中，所述多根第一电源配线和所述多根第二电极配线具有相同的金属配线层部分，并设置为互相交叉。根据该构成，因为可以比其他信号线或电源配线优先配置第一电源配线，故可以使第一电源配线以低阻抗、低交调失真进行电源供给。另外，利用金属配线可以有效地形成TFT的遮光层。
在其他具体形态中，所述第一规定电位等于或大致等于所述多根第一电源配线及所述多根第二电源配线中的较低的电位。
根据该构成，由于可以从第二电源配线供给第一规定电位，故可以简化电源构成。
作为其他的优选形态，是一种用于驱动矩阵状配置的多个电光元件的驱动装置，其中包括：多根扫描线、多根数据线、多根第一电源配线和对应配置于所述多根扫描线与所述多根数据线的交叉部位的多个像素电路；所述多个像素电路的每个像素电路包括：由通过所述多根扫描线中对应的扫描线供给的扫描信号而控制导通的第一开关晶体管，根据其导通状态、控制向所述电光元件供给的电流的驱动晶体管，以及由第一电极和第二电极形成电容、且通过所述第一电极连接在所述驱动晶体管的栅极上的电容器；所述电容器将通过所述第一开关晶体管和所述多根数据线中对应的数据线供给的数据信号作为电荷量保持；根据所述电容器所保持的电荷量来设定所述驱动晶体管的导通状态；从所述多根第一电源配线中对应的第一电源配线开始，通过驱动晶体管，向所述多个电光元件中对应的电光元件供给具有对应于该导通状态的电流电平的电流；所述第二电极连接在所述驱动晶体管的源极上，包括：至少在所述电容器保持对应于所述数据信号的电荷量的期间内，使所述驱动晶体管的所述源极与所述栅极之间电位差恒定的机构。根据该构成，保持在所述电容器的电荷量被保持，驱动晶体管的栅极相对源极的电位差不变。因此，即使驱动晶体管源极输出地连接在电光元件上，也可以流过对应于数据信号的驱动电流。
根据本发明，由于可以利用由α-TFT等单沟道型TFT构成的驱动电路驱动利用了以往的制造方法的电光元件，故可以实现以往不可能的大尺寸的电光装置。特别是，在应用于有机EL显示板时，可以得到实现极薄且高图像质量的大画面显示板的有源基板。而且，为了大范围地调节轮廓清晰的动态图像或显示的亮度，即使有必要在各像素驱动电路上沿扫描线方向单独设置不同于扫描信号时间的周期性控制线，但由于不增加连接端子而利用扫描线的组合即可进行控制，故可以实现更高精度化、显示能力优越的显示板。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的像素电路构成的图。
图2是用于说明图1的像素电路的工作的时间图。
图3是表示本发明的第二实施方式的像素电路构成的图。
图4是用于说明图3的像素电路的工作的时间图。
图5是表示本发明的第三实施方式的像素电路构成的图。
图6是表示本发明的实施方式的电光装置构成的框图。
图7是表示本发明的第二实施方式的像素电路的平面布置示例的图。
图8是表示本发明的第二实施方式的像素电路的剖面的图。
图9是表示以往的像素电路的图。
图10是用于说明图5的像素电路的工作的时间图。
图中：PX—像素，11—扫描线，12—数据线，13—像素选择开关，14—扫描线驱动器，15—数据线驱动器，16—发光元件(有机EL元件)，17—驱动晶体管，18—保持电容器，19—像素电源供给电路，20—反冲电容器，21—偏压晶体管，22—导通晶体管，23—复位晶体管，35—电源线(VEL)，36—写入准备信号线，37—电源线(VE)，38—电源线(GND)，40—玻璃基板，41—块层，42—栅极绝缘膜，43—层间膜，44—层间膜，45—源极，46—漏极，47—α-Si，70—电源线(Vee)，100—显示模块，101—电源，102—帧存储器，103—显示控制器，104—I/O，105—微处理器，110—有机EL显示装置，111—有机EL显示板。
发明的具体实施方式
(实施例1)
以下，参照附图说明本发明的实施方式。以下所示的形态是表示本发明的一个实施方式的例子，但并未限定本发明，可以在本发明的范围内任意地变更。另外，在以下所示的各图中，由于将各构成要素做成在图上可以辨别的大小，故不同于实际的各构成要素的尺寸或比例等。
首先，说明将本发明的电光装置作为显示图像用的装置，而应用于有机EL显示装置的形态。图6表示该有机EL显示装置110的构成。有机EL显示装置110由包含有机EL显示板111及驱动有机EL显示板111的外部驱动电路的显示模块100和外围控制部构成。
该显示模块100由有机EL显示板111和外部驱动电路构成。
有机EL显示板111包括：为了显示图像而在玻璃基板上配置为矩阵状的多个显示像素PX；沿这些显示像素PX的行方向配置的多根扫描线11；沿这些显示像素PX的列方向配置的多根数据线12；和多根像素电源线35。另外，外部驱动电路由：驱动多根扫描线的扫描线驱动器14、向显示像素PX内的有机EL元件供给驱动电流的像素电源供给电路19和向数据线输出像素驱动信号的数据线驱动器15构成。根据显示像素PX构成的不同，有时不需要像素电源供给电路19。
在作为第1实施例的图1的显示像素电路中，每个显示像素PX由：有机EL元件16；在一对第一与第二电源端子VE与接地电源端子GND之间，与该有机EL元件16串联连接的n沟道型薄膜晶体管(TFT)的驱动晶体管17；保持该驱动晶体管17的栅极电压的保持电容器18；使有机EL元件16端子间为大致相同电位的n沟道型导通晶体管22；将影像信号从数据线12开始选择性地施加在驱动晶体管17的栅极上的像素选择开关13；和将驱动晶体管17的栅极电位初始化为规定电位(Vee)的复位晶体管23构成。
电源端子VE例如设定为+28V的规定电位，接地电源端子GND设定为比规定电位低的电位，例如0V。构成像素电路的所有晶体管都由n沟道型TFT构成。在由从对应的扫描线11供给的扫描信号进行驱动时，各像素选择开关13将从对应数据线12供给的影像信号的灰度电压Vsig施加在驱动晶体管17的栅极上。驱动晶体管17向有机EL元件16供给对应于该灰度电压Vsig的驱动电流Id。有机EL元件16以对应于驱动电流Id的灰度进行发光。
数据线驱动器15在各水平扫描期间内，将从显示控制器103输出的影像信号从数字形式转换为模拟形式，并向多根数据线12并列供给影像信号的电压。在各垂直扫描期间内，扫描线驱动器14按顺序向多根扫描线11供给扫描信号。各行的像素选择开关13，由从这些扫描线11中对应的1根共同供给的扫描信号只导通一个水平扫描期间，在到一个垂直扫描期间后重新供给扫描信号为止的期间(一帧)内变为非导通状态。根据这些像素选择开关13的导通，一行份的驱动晶体管17分别向有机EL元件16供给对应于从各自连接的数据线12供给的影像信号的电压的驱动电流。
另外，扫描线驱动器14构成为：在各扫描信号的输出之前，使连接在驱动晶体管17的栅极与电源Vee之间的复位晶体管23导通，使驱动晶体管的栅极电位暂时为规定的电压Vee，输出周期性的写入准备信号R，以便在有机EL元件上通过驱动电流。如图6所示，写入准备信号R可以利用：由各扫描线，向一行或特定行前段的像素电路输出的扫描线的信号。这可以利用扫描线的追加配线来实现，并不增加有机EL显示板111与扫描线驱动器之间的连接端子数。附带地，连接在初始段像素电路上的写入准备信号线36可以利用从扫描线驱动器14后段输出的扫描线。由于该复位状态保持到下一次向像素写入数据信号时为止，故该期间可以作为强制性的显示断开期间(驱动断开期间)。该显示断开期间的长度是由将哪个扫描信号作为写入准备信号来决定的。因此，在有源型显示板中，配合动态图像模糊对策的必要度，可以适当地变更电光元件的发光时间占空比。发光时间占空比优选为60～10％。
显示像素PX还包括：连接在驱动晶体管17的栅电极与源极之间的保持电容器18和连接在驱动晶体管17的源电极与GND电极之间的导通晶体管22。在导通晶体管22的栅电极上，连接扫描线11，并与像素选择开关13的导通同时导通。由此，对有机EL元件16的端子间电压无影响，在保持电容器18内积蓄对应于从数据线12供给的影像信号的灰度电压Vsig。由于在该导通晶体管22导通期间内，电流不通过有机EL元件16，故有机EL元件16不发光。而且也可以设置与导通晶体管22导通时同步，且用于使电源VE与驱动晶体管17之间非导通的开关。
接着，如果扫描线变为非选择状态，像素选择开关13及导通晶体管22变为非导通状态，则对应于保持电容器18所积蓄的电压的稳定电流，从驱动晶体管17向有机EL元件16供给，从而有机EL元件发光。此时，驱动晶体管17的源极电位随着有机EL元件16电位的上升而上升，变为源跟随器状态，但由保持电容器18保持驱动晶体管的源电极与栅电极之间的电位。另外，电源端子VE供给驱动晶体管17在饱和区域内工作所需的电压。由此，驱动晶体管17向有机EL元件16供给对应于栅极电位的稳定电流，在到下一次输入写入准备信号R为止的一帧期间内，有机EL元件16以恒定灰度发光。
图2中表示这一系列的时间图。图中，从驱动晶体管17的漏极看到的栅极电压VGD交流地进行变化。由此，可以抑制为了维持图像质量而特别要求特性稳定性的驱动晶体管17的阈值变动。另外，关于α-TFT的驱动能力降低方面，若比低温多晶硅TFT提高十几V电压，则可以获得和低温多晶硅同等的驱动能力。
而且，在上述说明中，虽然导通晶体管22的源电极连接在有机EL元件16的共用电极(阴极)上，但也可以设置有机EL元件16不发光的范围内的特定电压供给线，并进行连接。只要将该特定电压值设为接近有机EL元件16的阈值电压的值，就有可以抑制由寄生在有机EL元件内的电容器导致的发光延迟的效果。另外，为了抑制驱动晶体管17的特性不均，也可以并列连接多个晶体管来构成驱动晶体管17。
(实施例2)
图3是表示本发明的第二实施方式的显示像素电路。该图的显示像素PX包括：由串联连接在像素选择开关13及驱动晶体管17的栅电极之间的反冲电容器(kick capacitor)20、连接在驱动晶体管17的栅电极及漏电极之间的偏压晶体管21、连接在驱动晶体管17的栅电极与源电极之间的保持电容器18、短路有机EL的像素电极与共用电极(阴极)之间的导通晶体管22和连接在像素选择开关13及反冲电容器20的连接点与电源Vee之间的复位晶体管23所构成的驱动晶体管17的阈值补偿电路。
显示像素电路中的各晶体管由n沟道型TFT构成，像素选择开关13由来自外部的扫描信号SEL控制，偏压晶体管21、导通晶体管22和复位晶体管23由来自外部的写入准备信号R控制。
利用该控制，偏压晶体管21只在通过复位晶体管23供给规定电压Vee期间导通，同时，导通晶体管22被导通，接地电位GND供给到驱动晶体管17的源电极。此时，有机EL元件16不发光。
在该阈值补偿电路中，在周期性输入的扫描信号SEL之前，向复位晶体管23的栅电极提供写入准备信号R，在通过复位晶体管23供给规定电压Vee的同时，偏压晶体管21及导通晶体管22导通。此时，虽然电源VEL处于高阻抗状态，但根据从存在于电源线35残留电荷通过偏压晶体管21而流经的电流，驱动晶体管17的栅电极和反冲电容器20之间的结点电位升高，直到栅极电压等于驱动晶体管17的阈值电压Vth为止。
结点电位稳定之后，通过使写入准备信号R变为非能动状态(“L”电平)，从而复位晶体管23、导通晶体管22和偏压晶体管21变为非导通状态。由此，保持电容器18的第二电极设定为GND，有机EL元件16变为非发光状态。在电源VEL为高阻抗状态期间保持该状态。即，即使写入准备信号R与扫描信号SEL的输入时间存在时间差，也保持所述的状态，有机EL元件16不发光。接着，如果向像素选择开关13的栅电极提供扫描信号，并供给影像信号，则由此驱动晶体管17的栅极电极与反冲电容器20之间的结点电位VG2变为将阈值电压Vth加在影像信号电压之后的电位。接着，所述扫描信号SEL变为非选择状态，像素选择开关13变为非导通状态之后，供给电源VEL，Vth补偿过的规定驱动电流从电源VEL通过驱动晶体管17，流向有机EL元件16。在这里，如实施例1所说明的，驱动晶体管17的源极电位随着有机EL元件的电极间电位的上升而上升，变为源跟随器状态，但由保持电容器18保持驱动晶体管的源电极及栅电极之间的电位。由此，由规定电压Vee与影像信号电压之间的电位差来决定驱动电流，即使驱动晶体管17的阈值电压Vth存在偏差，驱动电流也不受影响。
图4是表示这一系列的时间动作的图。在显示中，周期性地重复这一系列动作。图中，从驱动晶体管17的漏极看到的栅极电压VG2D，夹持GND电位并交流地进行变换。由此，可以抑制为了维持图像质量而特别要求特性稳定性的驱动晶体管17的阈值变动。
另外，如图7所示，为了抑制特性不均，驱动晶体管17可以是分割为上下、左右两个方向或多个晶体管并列连接配置的驱动晶体管。或者，也可以做成易于统一电场的环状栅极结构。
(实施例3)
根据图5所示的显示像素电路和图10的时间图，说明本发明的第三实施方式。该图5的显示像素PX是不同于实施例1和实施例2的电流编程型的像素电路。该图5的显示像素PX由：连接在数据线58上的像素选择开关50、连接像素选择开关50及接地电源配线60(GND)的变换晶体管52、连接变换晶体管52的栅电极与漏电极的偏压晶体管51、栅电极连接在变换晶体管52的栅电极上并与变换晶体管52构成电流反射镜电路的驱动晶体管53、连接在驱动晶体管53的栅电极与有机EL元件16之间的电容器55、连接有机EL元件16的像素电极(阳极)与共用电极(阴极)的导通晶体管54和连接在驱动晶体管53的漏电极上的电源VEL构成。
显示像素电路中的各晶体管由n沟道型TFT构成，像素选择开关50及导通晶体管54由来自外部的扫描信号SEL控制，偏压晶体管51由来自外部的周期性消除信号ER控制。
首先，在电流编程时，使扫描信号SEL和消除信号ER变为选择状态。可是，如图10所示，也可以使消除信号ER比扫描信号SEL先行变为选择状态，使偏压晶体管51导通，将驱动晶体管53的栅电极大致变为断开电位。这种情况下，消除信号ER可以将扫描信号SEL及在所述扫描信号SEL之前供给的多根扫描线输出中的任何一个进行逻辑和运算并利用。由此，可以设定实施例1、2所说明的动态图像模糊对策用的显示断开期间。由此，必须在各像素的一帧期间内插入周期性的非发光期间，可以防止动态图像轮廓模糊的现象。动态图像模糊对策用的发光时间的比率，优选为整个期间的60～10％。
接下来，若扫描信号SEL变为选择状态，则导通晶体管54导通，驱动晶体管53的源电极的电位VELC变为与接地电源GND大致相同的电位。另外，因为此时像素选择开关50与偏压晶体管51为导通状态，故通过将对应于影像信号的电流源CS连接在数据线58上，从而在变换晶体管52中通过对应于亮度信息的信号电流Iw。电流源CS位于图6的数据线驱动器15内，是根据亮度情报而被控制的可变电流源。此时，由于用偏压晶体管51短路变换晶体管52的栅电极和漏电极，故变换晶体管52在饱和区域内工作。此时的变换晶体管52的栅极·源极间的电压Vgs积蓄在保持电容器55内。在扫描信号SEL为选择状态期间内，由于导通晶体管54导通，故即使在驱动晶体管53的栅电极上施加偏压电压Vgs，电流IEL也不通过有机EL元件16。
接着，使扫描信号SEL和消除信号ER变为非选择状态。由此，像素选择开关(晶体管)50、偏压晶体管51及导通晶体管54变为非导通状态，积蓄于电容器55内的栅极·源极间电压Vgs被保持。因此，与变换晶体管52处于电流反射镜关系的驱动晶体管53，使以变换晶体管52与驱动晶体管53的尺寸之比减流的驱动电流从电源VEL开始，流入有机EL元件16内。以上的动作在每帧中周期性地重复，从而进行显示。
在这里，如实施例1所说明的，驱动晶体管53的源极电位VELC随着有机EL元件16的电位的上升而上升，变为源跟随器状态，但由保持电容器55将驱动晶体管53的源电极及栅极电极之间的电位保持为电流编程时的值。由此，在有机EL元件16中流过对应于影像信号的亮度信息的稳定电流，在下一次电流编程为止的期间(一帧)内驱动，以便维持发光亮度。虽然施加单向偏压，变换晶体管52及驱动晶体管53的栅极电位容易引起阈值变动，但可以在电流编程时进行补偿，以便吸收阈值变动。
而且，为了提高电流编程时的保持电压Vgs的精度，可以在驱动晶体管53与电源VEL之间设置开关晶体管，或如实施例2所示，使电源VEL变为高阻抗，以便在有机EL元件16中不通过电流。另外，若有机EL元件的制造方法进步，阳极共用型有机EL元件能够容易制造，可以将有机EL元件16连接在驱动晶体管53的漏极一侧，则可以不需要于有机EL元件16并列连接的导通晶体管54。
但是，在对像素电路进行电流编程时，在使有机EL元件16变为非发光的情况下是必要的。另外，在电流编程时，也可以将导通晶体管54的源电极连接在不同于接地电源GND的电源上，将漏电极连接在有机EL元件16于驱动晶体管53的连接点上，在有机EL元件16或驱动晶体管53上施加反向偏压。
图7表示图3所示的显示像素PX外围的平面结构，图8表示沿图7所示的A—B线的断面结构。图8所示的金属配线层35是设在显示像素PX每行上的电源线VEL，配置于驱动晶体管17、导通晶体管22、像素选择开关13及偏压晶体管21的区域内，如图7和图8所示，以覆盖晶体管的沟道区域的方式形成。保持电容器18由金属配线层35和栅极配线17G之间的电容结合来形成，反冲电容器20是由栅极配线17G及像素选择开关13的源电极金属配线39之间的电容结合来形成。反冲电容器20和保持电容器18的电容值，与在结点VG1和结点VG2上寄生形成的电容值相比，具有极大的值。
在图7中，假设为底部发射型，将有机EL元件16配置为与TFT配置区域分离，但也可以做成在平坦化的层间膜44上，以全面使用像素区域的形式来形成有机EL元件的顶部发射型结构。这种情况下，接地电源配线38(GND)和作为有机EL元件16的驱动电源配线的VEL电源线35也具有图8所示的金属配线层(35或39等)的相同层内部分，接地电源配线38(GND)与VEL电源线35交叉配置。由于作为发光元件16的接地电源GND的共用电极，作为发光元件层的最上面电极而个别形成，故可以在接地电源配线38上不通过发光元件16的驱动电流。因此，即使利用半导体岛压点，形成与VEL电源线35立体交叉的部分，也难以对像素电路的工作特性造成影响。
(工业上的可利用性)
接着，说明能适用于本发明的发光元件。本发明能适用的发光元件，可以适当地列举：利用低分子、高分子或树枝状(dendrimer)等发光有机材料的有机EL元件、场致发射元件(FED)、表面传导型发射元件(SED)、弹道电子发射元件(BSD)、发光二极管(LED)等自发光元件。
另外，可以适用本发明的驱动装置有：利用上述发光元件的显示器、光写入型打印机或电子复印机等的写入头等。再有，本发明的电光装置可以应用在大画面电视机、计算机监视器、显示兼用照明装置、移动电话机、游戏机、电子纸、摄像机、数码相机、汽车导向装置、汽车(立体声)组合音响、运转操作面板、打印机、扫描仪、复印机、影碟机、传呼机、电子记事本、计算器、文字处理器等具有显示图像功能的各种机器。

Claims (20)

1.一种电光装置，其特征在于，
包括：多根扫描线、多根数据线、对应配置于所述多根扫描线与所述多根数据线的交叉部位的多个像素和多根第一电源配线，
所述多个像素的每一个像素包括：利用通过所述多根扫描线中的对应扫描线供给的扫描信号而控制导通的第一开关晶体管；控制第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极和第二规定电位的连接的第二开关晶体管；由像素电极、共用电极、电光材料构成的电光元件；连接在所述电光元件上的驱动晶体管；由第一电极与第二电极形成电容，且通过所述第一电极而与所述驱动晶体管的栅极连接的电容器；以及控制所述第二电极与第一规定电位的电连接的开关机构，
所述电容器将通过所述第一开关晶体管及所述多根数据线中的对应数据线供给的数据信号作为电荷量保持；根据保持在所述电容器的所述电荷量来设定所述驱动晶体管的导通状态；所述多根第一电源配线中的对应第一电源配线与所述电光元件，通过所述驱动晶体管，并根据该导通状态而进行电连接，
所述第二电极连接在所述驱动晶体管与所述像素电极之间，通过导通所述开关机构而被设定为所述第一规定电位。
2.根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于，
通过导通所述第二开关晶体管，从而将在经由所述多条数据线中对应的数据线向多个像素中的每一个像素供给数据信号以前、保持所述第一开关晶体管的数据信号一侧的电极设定为第二规定电位，
通过供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号以前被供给的周期信号来控制所述第二开关晶体管的导通状态。
3.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于，所述第一规定电位和所述共用电极的电位相同。
4.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于，所述驱动晶体管是n沟道型晶体管或p沟道型晶体管。
5.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于，所述驱动晶体管是非晶体薄膜晶体管。
6.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于，在通过所述多根数据线中的对应数据线，向所述多个像素的每一个像素供给数据信号之前，所述第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极被设定为第二规定电位。
7.根据权利要求6所述的电光装置，其特征在于，控制所述第二开关晶体管的导通状态的所述周期信号，在供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号之前，通过所述多根扫描线中的任意一条来供给。
8.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于，将所述第二电极设定为所述第一规定电位，直到通过所述多根数据线中的对应数据线向所述多个像素的各像素供给的数据信号被所述第一开关晶体管切断供给时为止。
9.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于，所述多个像素的各像素还包括用于向所述多个像素的每个像素所含的第二电极供给所述第一规定电位的第二电极配线。
10.根据权利要求9所述的电光装置，其特征在于：所述多根第一电源配线和所述多根第二电极配线具有相同的金属配线层部分，并互相交叉设置。
11.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于，所述电光元件为有机EL元件。
12.一种驱动装置，其用于驱动配置为矩阵状的多个电光元件，其特征在于，
该驱动装置包括：多根扫描线、多根数据线、对应配置于所述多根扫描线与所述多根数据线的交叉部位的多个像素电路和多根第一电源配线，
所述多个像素电路的每个像素电路包括：利用通过所述多根扫描线中的对应扫描线供给的扫描信号而控制导通的第一开关晶体管；控制第一开关晶体管的保持数据信号一侧的电极与第二规定电位的连接的第二开关晶体管；由像素电极、共用电极、电光材料构成的电光元件；根据其导通状态来控制向所述电光元件供给的电流的驱动晶体管；由第一电极和第二电极形成电容，且通过所述第一电极而与所述驱动晶体管的栅极连接的电容器；以及控制所述第二电极与第一规定电位的电连接的开关机构，
所述电容器将通过所述第一开关晶体管及所述多根数据线中的对应数据线供给的数据信号作为电荷量保持，
根据保持在所述电容器的所述电荷量来设定所述驱动晶体管的导通状态；从所述多根第一电源配线中的对应第一电源配线，通过驱动晶体管向所述多个电光元件中的对应电光元件供给具有对应于该导通状态的电流电平的电流，
所述第二电极连接在所述驱动晶体管的源极上，在向所述电容器供给所述数据信号之前的至少一部分期间内，所述驱动晶体管的所述源极通过开关机构与第一规定电位电连接，
在将所述数据信号供给到电容器以前的至少一部分期间内，通过导通所述第二开关晶体管，从而将保持所述第一开关晶体管的数据信号侧的电极设定为第二规定电位，
通过供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号以前被供给的周期信号来控制所述第二开关晶体管的导通状态。
13.根据权利要求12所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动晶体管是n沟道型晶体管或p沟道型晶体管。
14.根据权利要求12或13所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动晶体管和所述第一开关晶体管是非晶体薄膜晶体管。
15.根据权利要求12或13所述的驱动装置，其特征在于，在向所述电容器供给所述数据信号之前的至少一部分期间内，将保持所述第一开关晶体管的数据信号一侧的电极设定为第二规定电位。
16.根据权利要求15所述的驱动装置，其特征在于，控制所述第二开关晶体管的导通状态的所述周期信号，在供给控制所述第一开关晶体管的导通状态的扫描信号之前，通过所述多根扫描线中的任意一条来供给。
17.根据权利要求15所述的驱动装置，其特征在于，所述第二开关晶体管和所述开关机构同时由共用信号控制。
18.根据权利要求12所述的驱动装置，其特征在于，所述多个像素电路的每个像素电路还包括：通过所述开关机构，将所述驱动晶体管的所述源极的电位设定为第规定电位的多根第二电源配线。
19.根据权利要求18所述的驱动装置，其特征在于，所述多根第一电源配线和所述多根第二电源配线具有相同的金属配线层部分，并互相交叉设置。
20.根据权利要求19所述的驱动装置，其特征在于，所述第一规定电位与所述多根第一电源配线的电位及所述多根第二电源配线的电位中的任意一个低的电位相同或基本相同。
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