CN100520887C - 显示装置及其驱动方法、显示模块及便携信息终端 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供使图像信号输入像素的驱动电路结构简单、中间灰度的显示品位高且功耗低的显示装置及其驱动方法。多个像素各自有设有发光元件和电容元件,且发光元件的一个电极与电容元件的另一电极连接,在发光元件的一个电极上施加大于发光元件的阈值电压的电压,使电容元件的一个电极的电位变化,从而使发光元件发光。
Description
技术领域
本发明涉及一种有源矩阵型显示装置及其驱动方法。特别地,本发明涉及一种按每个像素都具有薄膜晶体管(以下记作TFT)等开关元件和发光元件的显示装置及其驱动方法。另外,涉及一种采用显示装置及其驱动方法的电子设备。
背景技术
近几年,形成TFT的技术正在迅速进步,对于有源矩阵型显示装置的应用开发正在推进。特别地,作为活性层而使用多晶硅膜的TFT的电场效应迁移性(也称作迁移率)高于使用传统的无定形硅膜的TFT,因此可以高速动作。因此,通过在与形成像素的基板同一的基板上使用TFT而形成的驱动电路,能够进行像素的控制。在包括与形成像素的基板同一的基板上由TFT形成的各种电路的显示装置中,具有以下优点:制造成本下降、小型化、合格率上升、生产量能够提高等。
作为显示装置的各像素具有的显示元件,设有发光元件即电致发光元件(以下记作EL元件)的有源矩阵型EL显示装置的研究日益活跃。EL显示装置也称作有机EL显示器(OELD:Organic EL Display)或有机发光二极管(OLED:Organic Light Emitting Diode)。
一般地说。由于流经EL元件的电流值与EL元件的发光亮度成正比关系,因此在采用EL元件作为显示元件的EL显示装置中通过电流值控制亮度。因此,在EL显示装置中提出了一种与通过电压值控制亮度的液晶显示装置不同的像素结构。
另外,提出了一种在专利文献1中记载的EL显示装置的各像素中输入图像信号的驱动电路(参照专利文献2)。
专利文献1
国际公开第01/06484号小册子
专利文献2
国际公开第02/39420号小册子
发明内容
在上述专利文献1记载的发明中使用一种将作为图像信号而与灰度成正比的电流值的电流输入各像素、并确定流经各像素的EL元件的电流值的驱动方法。但是,如上述专利文献1中所示,为了输出模似电流值的电流,在此驱动方法中使图像信号输入像素的驱动电路必须作成具有多个电流源的结构。因此,驱动电路的结构变得复杂。另外,对于在像素中的图像信号输入,接近黑色的中间灰度的图像信号输入易变为不完全,使中间灰度的显示品位降低。另外,为了控制EL元件的电流值,由于与EL元件串联的TFT在饱和区域内动作,因此EL显示装置的功耗增大,发热也增加。
本发明之目的在于:为了克服上述缺点,提供一种使图像信号输入像素的驱动电路结构简单、中间灰度的显示品位高、且功耗低的显示装置及其驱动方法。
本发明的特征在于:设有多个像素、在多个各自的像素上分别夹在一对电极中的发光元件以及将电压保持在一对电极之间的电容元件,发光元件的一对电极中一个电极与电容元件的另一电极连接,在发光元件的一个电极上施加发光元件的阈值电压Vth以上的电压;而且,连接发光元件的一个电极与电容元件的另一电极的结点电位变为与阈值电压Vth相等的状态,在电容元件上保持对应于发光元件的阈值电压Vth的电压;另外,通过使电容元件的一个电极的电位变化,发光元件的一个电极的电位变为阈值电压Vth与电容元件的电位变化量Vg之和的电位,使发光元件发光。例如通过使电容元件的一个电极的电位上升,并使电容元件的另一电极的电位及发光元件的一个电极的电位以电容元件的一个电极的电位上升量而上升。这样,使发光元件发光。
也就是说,本发明的结构的特征在于:设有多个像素,多个像素各自含有夹在一对电极中的发光元件以及保持一对电极之间的电压的电容元件,发光元件的一个电极与电容元件的另一电极连接,通过在发光元件的一个电极上施加发光元件的阈值电压Vth以上的电压,使电容元件的一个电极的电位变化,并使发光元件的一个电极的电位变化,从而使发光元件发光。
上述结构能够适应于不考虑以电容元件与发光元件进行电容分压后的电压的情况。另外,如果考虑电容分压后的电压,则对于上述结构在连接发光元件的一个电极与电容元件的另一电极的结点电位(即发光元件的一个电极)上,电容元件的一个电极上的电位变化量Vg就会按照以电容元件与发光元件进行电容分压后的电压量相应上升。也就是说,发光元件的一个电极的电位=(电容元件的电容C)/(电容元件的电容C+发光元件的电容Ce1))×(电容元件的一个电极上的电位变化量Vg)+阈值电压Vth。
所谓发光元件的阈值电压Vth是指电流流入发光元件而开始发光时、施加在发光元件上的电压。也就是说,如果施加阈值电压Vth以上的电压,则发光元件发光。
也可以通过控制电容元件的一个电极的电位(电位变化量Vg)来控制发光元件的亮度,从而表现显示部的灰度。另外,也可以如数字时间灰度那样,通过控制各像素的发光元件发光中的时间来控制发光元件的亮度,从而表现显示部的灰度。
以下说明通过上述驱动方法进行显示的显示装置的结构。
(第1结构)
本发明的显示装置的特征在于:设有第1布线、第2布线、第3布线及多个像素,多个像素各自含有开关元件、包括一对电极的电容元件以及包括一对电极的发光元件,电容元件的一个电极与第1布线连接,电容元件的另一电极通过发光元件的一个电极以及已成为ON状态的开关元件与第2布线连接,开关元件的ON状态或OFF状态根据输入到第3布线的信号进行控制。
在上述结构中,在发光元件的另一电极上施加预定的电位。
(第2结构)
本发明的显示装置的特征在于:设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素,多个像素各自含有第1开关元件、第2开关元件、第3开关元件、包括一对电极的第1电容元件、包括一对电极的第2电容元件以及包括一对电极的发光元件,第1电容元件的一个电极与第1布线连接,第1电容元件的另一电极依次通过发光元件的一个电极、已成为ON状态的第1开关元件以及已成为ON状态的第2开关元件与第3布线连接,控制第2开关元件的ON状态或OFF状态的电极通过第2电容元件的一个电极以及已成为ON状态的第3开关元件与第4布线连接,第1开关元件的ON状态或OFF状态根据输入到第2布线的信号进行控制,第3开关元件的ON状态或OFF状态根据输入到第5布线的信号进行控制。
另外,在上述结构中,能够设置成将预定的电位供给发光元件的另一电极的结构。
另外,如果第2电容元件的另一电极在第2开关元件动作时已保持在一定的电位,则可以连接在任何位置。例如也可以与发光元件的另一电极连接,还可以与其它的布线连接。
(第3结构)
作为上述第1结构的开关元件,可采用晶体管。以下,对用晶体管作为开关元件时的结构进行说明。
本发明的显示装置的特征在于:设有第1布线、第2布线、第3布线及多个像素,多个像素各自含有晶体管、包括一对电极的电容元件以及包括一对电极的发光元件,电容元件的一个电极与第1布线连接,电容元件的另一电极与发光元件的一个电极以及晶体管的源极与漏极中的一个连接,晶体管的源极与漏极中的另一个与第2布线连接,晶体管的栅极与第3布线连接。
另外,在上述结构中,能够设置成将预定的电位供给发光元件的另一电极的结构。
(第4结构)
可采用晶体管作为上述第1结构的开关元件。以下,对用晶体管作为开关元件时的结构进行说明。
本发明的显示装置的特征在于:设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素,多个像素各自含有第1晶体管、第2晶体管、第3晶体管、包括一对电极的第1电容元件、包括一对电极的第2电容元件以及包括一对电极的发光元件,第1电容元件的一个电极与第1布线连接,第1电容元件的另一电极与第1晶体管的源极与漏极中的一个以及发光元件的一个电极连接,第1晶体管的源极与漏极中的另一个与第2晶体管的源极与漏极中的一个连接,第1晶体管的栅极与第2布线连接,第2晶体管的源极与漏极中的另一个与第3布线连接,第2晶体管的栅极与第3晶体管的源极与漏极中的一个以及第2电容元件的一个电极连接,第3晶体管的源极与漏极中的另一个与第4布线连接,第3晶体管的栅极与第5布线连接。
另外,在上述结构中能够设置成将预定的电位供给发光元件的另一电极的结构。
另外,如果第2电容元件的另一电极在第2晶体管动作时已保持有一定的电位,则可以连接在任何位置,例如可以与发光元件的另一电极连接,也可以与其它布线连接。
另外,在晶体管的栅极及源极之间施加大于阈值的电压而成为电流在源极与漏极之间流动的状态称作晶体管成为ON状态。在晶体管的栅极及源极之间施加小于阈值的电压而成为电流不在源极与漏极之间流动的状态称作晶体管成为OFF状态。
在本发明中所谓连接与电气连接的含义相同。所以,在本发明的结构中不仅包括预定的连接关系,而且还可以配置使它们之间的电气连接成为可能的其他元件(例如开关、晶体管、二极管、电容等元件)。
在第3结构及第4结构中表示了一例用晶体管作为开关元件的例子,但本发明不限定于此。作为开关元件,只要是能够控制电流流动的元件,无论是电气开关,还是机械开关,都可以。作为开关元件,既可以采用二极管,也可以采用组合二极管与晶体管的逻辑电路。
另外,在本发明中不限定于可作为开关元件而采用的晶体管种类,能够采用以下晶体管:使用以非晶质硅及多晶硅为代表的非单晶半导体的TFT、使用半导体基板及SOI基板而形成的MOS型晶体管、面接合型晶体管、双极晶体管、使用有机半导体及碳纳米管的晶体管以及其它晶体管。另外,不限定于形成晶体管的基板种类,能够任意使用单晶基板、SOI基板、石英基板、玻璃基板、树脂基板等。
由于晶体管只是作为开关元件而动作,因此对极性(导电型)没有特别限定,无论是N型晶体管,还是P型晶体管,任何一种都可以。但是,如果要求截止电流小,则要求使用具有小截止电流特性的晶体管。作为截止电流小的晶体管,有设置了在沟道形成区与源极或漏极区域之间以低浓度掺入赋予导电型的杂质元素的区域(称作LDD区域)的晶体管。
另外,如果在晶体管的源极的电位接近于比漏极电位低的电位侧电源的值下动作,则该晶体管最好设置为N型。相反地,如果在晶体管的源极电位接近于高电位侧电源的状态下动作,则该晶体管最好设置为P型。通过设置成这种结构,能够增大晶体管的栅极和源极之间的电压绝对值,因此易于使该晶体管作为开关而动作。另外,也可用N型晶体管与P型晶体管这两种晶体管以CMOS型晶体管作为开关元件。
本发明能够用于采用在一对电极之间流动的电流值与亮度成正比关系的元件作为发光元件的显示装置。例如,能够用于采用EL元件及发光二极管作为发光元件的显示装置。
本发明是在各像素中,在电容元件上保持对应于发光元件的阈值电压的电压,并在发光元件上施加预定的电压上加阈值电压量后的电压。因此,能够使发光元件不依赖于发光元件的阈值电压而发光。这样,即使发光元件的阈值电压在像素之间有偏差,另外,即使发光元件劣化,都能够显示正确的灰度,而不会受其影响,因此能够提供可高品质显示的显示装置。
另外,由于本发明使用电压作为图像信号,因此,能够使将图像信号输入像素的驱动电路的结构变得简单。
另外,由于在本发明的第3结构及第4结构中,按每个像素配置的晶体管都只是作为开关元件而发挥功能,因此能够降低显示装置的功耗。
附图说明
图1是表示本发明的像素结构的电路图。
图2表示本发明的像素的定时图。
图3是表示本发明的像素结构的电路图。
图4表示本发明的像素的定时图。
图5是表示本发明实施例1的示图。
图6是表示本发明的电子设备例的示图。
图7是表示本发明实施例2的示图。
图8是表示本发明实施例3的示图。
图9是表示本发明实施例4的示图。
具体实施方式
采用附图,说明本发明的实施方式。但是,本发明能以多种不同的方式实施,只要不背离本发明的宗旨及其范围,对其方式及细节能进行各种变更,对于业内人士这容易理解。所以,本发明的范围不限定于本实施方式的记载内容。
[实施方式1]
对于发明内容中说明的第3结构的显示装置,用图1说明像素的结构。
在图1中,像素各自含有电容元件101、发光元件102和TFT103,104表示源极信号线,105表示栅极信号线,106表示发光控制线,107表示结点Vm,电极108表示发光元件102的一对电极中的另一个。
电容元件101的一个电极与发光控制线106连接,电容元件101的另一电极与发光元件102的一个电极及TFT103的源极与漏极中一个连接,TFT103的源极与漏极中的另一个与源极信号线104连接,TFT103的栅极与栅极信号线105连接。
电容元件101的另一电极与发光元件102的一个电极之间的连接点设为结点Vm107。
用图2的定时图说明图1的像素驱动方法。
下面说明在电容元件101上保持发光元件102的阈值电压保持的方法。发光元件102的阈值电压在图2中以Vth表示。在图2中以T1表示的Data写入期间,使TFT103为ON状态,将提供给源极信号线104的电位输入到结点Vm107。这里,可以确定施加在源极信号线104上的电位,使它与发光元件102的另一电极108的电位之电位差大于发光元件102的阈值电压。提供给源极信号线104上的电位在图2中以Vdata表示。发光元件102的另一电极108的电位在图2中以Vo表示。另外,电容元件101的电容值在图2中以C101表示,发光元件102的电容值在图2中以Ce1表示。这样一来,在电容元件101上保持相当于源极信号线104的电位与发光控制线106的电位之电位差的电压保持。接着,在图2中以T2表示的发光元件阈值电压取得期间,一旦使TFT103成为OFF状态,结点Vm107的电位就下降。结点Vm107的电位下降一直持续到结点Vm107的电位与发光元件102的另一电极108的电位之电位差等于发光元件102的阈值为止。这样一来,结点Vm107的电位成为与发光元件102的阈值电压Vth对应的值。
然后,在图2中以T3表示的显示期间,使得与电容元件101连接着的发光控制线106的电位上升Vg。这样一来,在发光控制线106上升后的Vg下,使电容元件101的另一电极的电位,即结点Vm107的电位按照以电容元件101与发光元件102进行电容分压后的电压量上升。也就是说,上升(C101/(C101+Ce1))×Vg的量。这里,在图2中以T2表示的发光元件阈值电压取得期间,结点Vm107的电位与发光元件102的另一电极108的电位之电位差成为发光元件102的阈值电压。因此,一旦在显示期间T3使发光控制线106的电位上升Vg,结点Vm107的电位与发光元件102的另一电极108的电位之电位差就成为在发光控制线106上升后的电压Vg下以电容元件101与发光元件102进行电容分压后的电压量与发光元件102的阈值电压之和((C101/(C101+Ce1))×Vg+Vth)。因此,通过在发光元件102上施加已修正了发光元件102的阈值电压的电压,从而能够使发光元件102成为发光状态。
这里,说明灰度的表现方法。本发明的显示装置能够以模拟电压灰度方式及数字时间灰度方式来表现灰度。在模拟电压灰度方式下通过使图2的Vg值以模拟方式变化来表现灰度。在数字时间灰度方式下将1帧分成多个发光时间不同的(发光时间也可相同)子帧,按每一子帧选择发光元件102的发光状态或非发光状态。而且,通过在每1帧下控制选定发光状态的时间来表现灰度。
以上说明了模拟电压灰度方式和数字时间灰度方式,但也能通过其它的方式来表现灰度。将1帧分成图2的多个Vg不同的(Vg也可相同)子帧,按每一子帧选择发光元件102的发光状态或非发光状态。还有,可通过控制供给每1帧下的发光元件102的电荷总和来表现灰度。
在数字时间灰度方式下,与要显示的灰度无关,在显示期间T3使发光控制线106的电位上升一定的电压Vg。因此,在选择非发光状态时须将结点Vm107的电位设定得低,以使得在显示期间T3即使发光控制线106的电位上升电压Vg,发光元件102也不会成为发光状态。下面将结点Vm107的电位设定得低的动作称作擦除动作。下面用图1和图2,说明擦除动作。
在图2中以T1表示的Data写入期间,使TFT103成为ON状态,将提供给源极信号线104的电位输入到结点Vm107。在擦除动作中,提供给源极信号线104的电位相对于发光元件102的另一电极108的电位,设为发光元件102的阈值电压减去图2所示的电压(C101/(C101+Ce1))×Vg的绝对值后的电压以下。接着,在图2中以T2表示的发光元件阈值电压取得期间,即使TFT103成为OFF状态,结点Vm107的电位也不会变化。在图2中以T3表示的显示期间,即使发光控制线106的电位上升电压(C101/(C101+Ce1))×Vg,由于结点Vm107的电位相对于发光元件102的另一电极108的电位之电位差为发光元件102的阈值电压以下,从而能够使发光元件102成为非发光状态。
作为数字时间灰度方式中选择非发光状态的方法,也有与进行上述擦除动作的方法不同的方法。也可在显示期间T3使发光控制线106的电位不变化来选择非发光状态。
另外,作为本发明中将信号输入像素的驱动电路,可采用公知的电路。
另外,在模拟电压灰度方式中,发光控制线106与驱动电路连接,图2所示的电压Vg可由驱动电路控制。另外,在数字时间灰度方式中,发光控制线106经由FPC与外部电路连接,由外部电路供给的时钟信号被提供给发光控制线106。
根据图1及图2所示的本发明的显示装置及其驱动方法,能够提供可高品质显示的显示装置,在该装置中即使在像素之间发光元件102的阈值电压有偏差,即使发光元件102劣化,也能够显示正确的灰度,而不会受其影响。
[实施方式2]
用图3,说明发明内容中说明的第4结构的显示装置的像素结构。
在图3中,像素各自含有电容元件300、电容元件301、发光元件302、TFT303、TFT304和TFT305。
另外,306是源极信号线,307是栅极信号线,308是预充电选择线,309是时钟信号线,310是发光元件302的另一电极,311是结点Vm,312是电源线Vpc。
电容元件301的一个电极与时钟信号线309连接,电容元件301的另一电极与发光元件302的一个电极及TFT305的源极与漏极中的一个连接,TFT305的源极与漏极中的另一个与TFT304的源极与漏极中的一个连接,TFT305的栅极与预充电选择线308连接,TFT304的栅极与电容元件300的一个电极及TFT303的源极与漏极中的一个连接,TFT304的源极和漏极中的另一个与电源线Vpc312及电容元件300的另一电极连接,TFT303的源极和漏极中的另一个与源极信号线306连接,TFT303的栅极与栅极信号线307连接。
另外,电容元件301的另一电极与发光元件302的一个电极的连接点设为结点Vm311。
下面,用图4的定时图说明图3的像素驱动方法。
对于像素的驱动方法,说明直到源极信号线选择发光元件的发光状态为止的一连串动作。首先,说明在电容元件301上保持发光元件302的阈值电压保持的方法。
首先,使TFT303成为ON状态,将提供给源极信号线306的电位输入到TFT304的栅极。设定此时提供给源极信号线306的电位,使得在选择发光状态时TFT304成为ON状态。然后,使TFT303成为OFF状态。使TFT303为ON状态的栅极与源极之间的电压被保持在电容元件300上。因此,接着通过栅极信号线307,TFT304继续保持ON状态,直到TFT303被选择为止。
在图4的写入期间T1,使TFT305成为ON状态。由于TFT304处于ON状态,因此,一旦TFT305成为ON状态,电源线Vpc312的电位就提供给结点Vm311。电源线Vpc312的电位在图4中以Vpc表示。
根据图3所示的输入预充电选择线308的信号,选择TFT305的ON状态或OFF状态。在图3所示的结构中,TFT305是N型晶体管,因此在预充电选择线308的信号成为Hi时,TFT305成为ON状态。如果TFT305是P型晶体管,使图4的定时图中预充电选择线308的信号的极性反转即可。
一旦在期间T1使TFT305成为ON状态,电源线Vpc312的电位就提供给结点Vm311。这里,可以确定提供给电源线Vpc312的电位Vpc,使它与发光元件302的另一电极310的电位(Vo)之电位差成为发光元件302的阈值电压以上。发光元件302的另一电极310的电位在图4中以Vo表示。电容元件301的电容值在图4中以C301表示,发光元件302的电容值在图4中以Ce1表示。这样一来,相当于电源线Vpc312的电位与时钟信号线309的电位之电位差的电压就被保持在电容元件301上。接着,在图4中以T2表示的发光元件阈值电压取得期间,一旦TFT305成为OFF状态,结点Vm311的电位就下降。结点Vm311的电位下降一直持续到结点Vm311的电位与发光元件302的另一电极310的电位之电位差等于发光元件302的阈值电压Vth为止。这样一来,结点Vm311的电位成为与发光元件302的阈值电压对应的值。
接着,在图4中以T3表示的显示期间,使与电容元件301连接的时钟信号线309的电位上升Vg。这样一来,按照时钟信号线309上升后的电压Vg以电容元件301与发光元件302进行电容分压后的电压量,使电容元件301的另一电极的电位即结点Vm311的电位上升。也就是说,上升(C301/(C301+Ce1))×Vg的量。这里,在图4中以T2表示的发光元件阈值电压取得期间,结点Vm311的电位与发光元件302的另一电极310的电位之电位差成为发光元件302的阈值电压。因此,一旦在表示期间T3时钟信号线309的电位上升Vg,结点Vm311的电位与发光元件302的另一电极310的电位之电位差就按照时钟信号线309上升后的电压Vg以电容元件301与发光元件302进行电容分压后的电压,即(C301/(C301+Ce1))×Vg量上升,成为与发光元件302的阈值电压之和((C301/(C301+Ce1))×Vg+Vth)。因此,能够在发光元件302上施加修正了发光元件302的阈值电压后的电压。
下面,说明选择非发光状态时的动作。
使TFT303为ON状态,将提供给源极信号线306的电位输入到TFT304的栅极。设定此时施加在源极信号线306上的电位,使得在选择非发光状态时TFT304成为OFF状态。然后,使TFT303成为OFF状态。使TFT303成为OFF状态的栅极与源极之间的电压,保持在电容元件300上。因此,接着TFT304通过栅极信号线307而继续保持OFF状态,直到TFT303被选择为止。
在图4的写入期间T1,使TFT305成为ON状态。由于TFT304处于OFF状态,因此即使TFT305成为ON状态,结点Vm311的电位也不会变化。
接着,在图4中以T2表示的发光元件阈值电压取得期间,使TFT305成为OFF状态。
接着,在图4中以T3表示的显示期间,使与电容元件301连接的时钟信号线309的电位上升Vg。时钟信号线309的电极即使上升Vg,结点Vm311的电位相对于发光元件302的另一电极310的电位之电位差也成为发光元件302的阈值电压以下。
以下说明:在选择了非发光状态时,在图4的T3所示的显示期间,结点Vm311的电位相对于发光元件302的另一电极310的电位之电位差成为发光元件302的阈值电压以下的理由。
如果在选择了发光状态之后选择非发光状态,则在写入期间T1之前,结点Vm311的电位相对于发光元件302的另一电极310的电位之电位差成为发光元件302的阈值电压。在写入期间T1,时钟信号线309的电位成为Low,一旦结点Vm311的电位电压下降(C301/(C301+Ce1))×Vg,结点Vm311的电位相对于发光元件302的另一电极310的电位之电位差就成为发光元件302的阈值电压减去(C301/(C301+Ce1))×Vg的绝对值后的电压(Vth-|(C301/(C301+Ce1))×Vg|)。因此,即使接着时钟信号线309的电位成为Hi,结点Vm311的电位相对于发光元件302的另一电极310的电位之电位差也不会成为上述发光元件302的阈值电压以上。
这样一来,能够使发光元件302成为非发光状态。
根据图3及图4所示的本发明的显示装置及其驱动方法,能够提供可高品质显示的显示装置,在该装置中,即使在像素之间发光元件302的阈值电压有偏差,另外,即使发光元件302劣化,也能显示正确的灰度,而不会受其影响。另外,能够按照与实施方式1相同的方式表现灰度。
另外,在图3中电容元件300的另一电极与电源线Vpc312连接,但只要在使TFT304动作时保持在一定的电位,电容元件300的另一电极无论连接在何处都可以。
另外,在TFT305处于ON状态时,电源线Vpc312保持在预定的电位即可,可以与栅极信号线307连接,也可以与预充电选择线308连接,还可以与时钟信号线309连接。
另外,预充电选择线308及时钟信号线309分别经由FPC与外部电路连接。这些信号线也可以分别通过电平移位电路、倒相电路等与外部电路连接。
另外,在预充电选择线308及时钟信号线309上分别供给具有一定占空比的时钟信号。为此,供给预充电选择线308及时钟信号线309的信号可以通过FPC从外部电路直接输入,而不通过控制定时的驱动电路。
在实施方式1及实施方式2中,用图1及图3说明了TFT的配置。但是,在本发明中TFT的配置不限定于图1及图3的配置。只要使像素按图2及图4表示的定时图动作,可将TFT配置在任何位置。另外,图1及图3的TFT表示为N型TFT,但各TFT的极性并不依此为限定。
另外,作为在本发明中将信号输入像素的驱动电路,可采用公知的电路。
[实施例1]
在本实施例中,说明在实施发明的最佳方式中含有图1及图3所示的结构的像素的显示装置。图5表示显示装置的结构例,其中设有将多个像素500以m行(m为自然数)n列(n为自然数)的矩阵状配置的显示部505,在显示部505的四周有源极信号线驱动电路503、写入用栅极信号线驱动电路504、擦除用栅极信号线驱动电路507。以S1~Sn标记的源极信号线501对应于像素500的各列而配置,以G1~Gm标记的栅极信号线502对应于像素500的各行而配置。
图1中的源极信号线104与图5中的源极信号线501对应。图1中的栅极信号线105与图5中的栅极信号线502对应。图3中的源极信号线306与图5中的源极信号线501对应。图3中的栅极信号线307与图5中的栅极信号线502对应。再有,图1及图3中表示的其它布线在图5中未图示。
在图5所示的显示装置中,通过将1个栅极选择期间分成写入期间与擦除期间,从而采用能以1根栅极信号线502进行写入与擦除的驱动。
再有,源极信号线驱动电路503、写入用栅极信号线驱动电路504及擦除用栅极信号线驱动电路507的结构,可以采用公知的结构。
[实施例2]
下面说明本发明显示装置的实际制作例。
图7(A)及图7(B)是以实施发明的最佳方式说明的第3结构或第4结构的显示装置的像素断面图,表示用TFT作为配置在第3结构或第4结构的像素中的晶体管的一例。
在图7(A)及图7(B)中,1000是基板,1001是底膜,1002是半导体层,1102是半导体层,1003是第1绝缘膜,1004是栅电极,1104是电极,1005是第2绝缘膜,1006是电极,1007是第1电极,1008是第3绝缘膜,1009是发光层,1010是第2电极。另外,1100是TFT,1011是发光元件,1101是电容元件。
在图7(A)及图7(B)中,作为构成像素的元件,以TFT1100和电容元件1101为代表表示。
下面说明图7(A)的结构。
作为基板1000,例如可采用硼硅酸钡玻璃及硼硅酸铝玻璃等玻璃基板、石英基板、陶瓷基板等。另外,也可以采用在含有不锈钢的金属基板或半导体基板的表面上形成绝缘膜的材料,还可以采用由塑料等具有可挠性的合成树脂组成的基板。另外,基板1000的表面可以通过CMP法等研磨来平坦化。
作为底膜1001,可以采用氧化硅、氮化硅或氮化氧化硅等绝缘膜。通过底膜1001,能防止基板1000中含有的Na等碱金属及碱土类金属扩散到半导体层1002中,对TFT1100的特性带来不良影响。在图7(A)中底膜1001是作为单层结构,但也可以通过2层或2层以上的多层形成。另外,如果采用石英基板等有杂质扩散也不成为问题的基板,则不一定需要设置底膜1001。
作为半导体层1002及半导体层1102,可采用经图案化的结晶性半导体膜及非晶质半导体膜。结晶性半导体膜能够由非晶质半导体膜经结晶化而得到。作为结晶化方法,可采用激光结晶化法,RTA法或使用炉内退火法的热结晶化法、使用促进结晶化的金属元素的热结晶法等。半导体层1002含有沟道形成区和添加赋予导电型的杂质元素的一对杂质区。另外,在沟道形成区与一对杂质区中的至少一个之间,可以有以低浓度添加了上述杂质元素的杂质区。可以设置在整个半导体层1102上加入赋予导电型的杂质元素的结构。
作为第1绝缘膜1003,可采用氧化硅、氮化硅或氮化氧化硅等,通过单层或叠层多层膜来形成。
作为栅电极1004及电极1104,可采用由选自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Nd的一种元素或由含有多种以上元素的合金或化合物组成的单层或叠层结构。
TFT1100由半导体层1002、栅电极1004以及半导体层1002与栅电极1004之间的第1绝缘膜1003构成。图7(A)中,作为构成像素的TFT,仅表示了与发光元件1011的第1电极1007在电连接的TFT1100,但也可以形成像素部含有多个TFT的结构。另外,在本实施例中以TFT1100作为顶部栅极型晶体管表示,但也可以是在半导体层的下方具有栅电极的底部栅极型晶体管,还可以是在半导体层的上下具有栅电极的双栅极型晶体管。
电容元件1101以第1绝缘膜1003作为电介质、以由第1绝缘膜1003隔开的相向的半导体层1102和电极1104作为一对电极而构成。另外,如图7(A)所示,作为像素含有的电容元件1101之一例,其一对电极中的一个电极作为与TFT1100的半导体层1002同时形成的半导体层1102,而另一电极作为与TFT1100的栅电极1004同时形成的电极1104,但不限定于此结构。
作为第2绝缘膜1005,可采用无机绝缘膜及有机绝缘膜的单层或叠层。作为无机绝缘膜,可采用由CVD法形成的氧化硅膜及由SOG(Spin On Glass)法涂敷的氧化硅膜等,作为有机绝缘膜,可采用聚酰亚胺、聚酰胺、BCR(苯环丁烯)、丙烯或正型感光性有机树脂、负型感光性有机树脂等膜。
另外,作为第2绝缘膜1005,可采用以硅(Si)与氧(O)的键来形成骨架结构的、具有至少含有氢的有机基(例如烷基、芳香族碳化氢)作为置换基的化合物。作为置换基,也可以采用氟代基。或者作为置换基,还可以采用至少含有氢的有机基和氟代基。作为这些材料的代表例,可以列举具有硅氧烷的聚合物。
作为电极1006,可采用选自Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mn的一种元素或由含有多种以上元素的合金组成的单层或叠层结构。
可将第1电极1007及第2电极1010中的一个或两个作成透明电极。作为透明电极,可采用氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、添加了镓的氧化锌(GZO)等其它透光性氧化物导电材料。也可以采用含有ITO及氧化硅的氧化铟锡(以下记作ITSO)、含有ITO及氧化钛的氧化铟锡(以下记作ITTO)、含有ITO及氧化钼的氧化铟锡(以下记作ITMO)、在ITO中添加钛、钼或镓的材料以及在含有氧化硅的氧化铟中再添加2~20%原子的氧化锌(ZnO)的材料。
第1电极1007和第2电极1010中的任何一个可以由不具透光性的材料形成。例如,可采用Li、Cs等碱金属及Mg、Ca、Sr等碱土类金属、含有它们的合金(Mg:Ag、Al:Li、Mg:In等)及它们的化合物(CaF2,氮化钙)等以及Yb及Er等稀土类金属。
作为第3绝缘膜1008,可用与第2绝缘膜1005同样的材料形成。第3绝缘膜1008在第1电极1007的四周形成,以覆盖第1电极1007的端部,具有在相邻的像素之间分离发光层1009的功能。
发光层1009由单层或多层构成。如果是以多层构成,则根据载流子输送特性的观点,能够将这些层分成空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层等。再有,各层的分界线不一定必须是明确的,也有构成相互层的材料部分混合、界面变得不清晰的情况。各层中可采用有机材料、无机材料。另外,作为有机材料,也可采用高分子材料、中分子材料、低分子材料中的任何一种材料。
发光元件1011由发光层1009、隔着发光层1009重叠的第1电极1007和第2电极1010构成。第1电极1007和第2电极1010中的一个电极相当于阳极,另一电极相当于阴极。一旦在阳极与阴极之间以正向偏压施加大于阈值电压的电压,则电流从阳极流向阴极,从而发光元件1011发光。
下面说明图7(B)的结构。再有,与图7(A)相同的部分采用相同的符号表示,说明省略。
图7(B)是在图7(A)中在第2绝缘膜1005与第3绝缘膜1008之间有绝缘膜1108的结构。
另外,电极1006与第1电极1007通过设于电极1106的绝缘膜1108的接触孔上而连接。
绝缘膜1108可设置成与第2绝缘膜1005同样的结构。电极1106可设置成与电极1006同样的结构。
本实施例能够与实施发明的最佳的方式及实施例1任意组合而实施。
[实施例3]
在本实施例中,用图8(A)至图8(C)说明进行显示装置封接的结构。图8(A)是通过封接显示装置而形成的显示面板的上面图,图8(B)、图8(C)分别是图8(A)的A-A′处的断面图。另外,图8(B)和图8(C)是通过不同方法进行封接的示例。
在图8(A)至图8(C)中,在基板1301上配置有多个像素的显示部1302,以将它们围住的方式设置封接材料1306,再粘贴上密封材料1307。关于像素结构,可采用以用于实施上述发明的最佳方式及实施例1与实施例2表示的结构。
在图8(B)的显示面板中,图8(A)的密封材料1307相当于对向基板1321。将封接材料1306用作粘接层,粘附透明的对向基板1321,通过基板1301、对向基板1321及封接材料1306,形成密闭空间1322。在对向基板1321上设置彩色滤光膜1320和保护此彩色滤光膜的保护膜1323。从配置在显示部1302上的发光元件发出的光,通过彩色滤光膜1320而发射到外部。密闭空间1322内以非活性树脂或液体等注入。再有,作为注入密闭空间1322的树脂,可采用分散有吸湿材料的具有透光性的树脂。另外,封接材料1306和注入密闭空间1322的材料可为相同的材料,同时进行对向基板1321的粘接和显示部1302的密封。
在图8(C)所示的显示面板中,图8(A)的密封材料1307相当于密封材料1324。用封接材料1306作为粘接层粘贴密封材料1324,由基板1301、封接材料1306及密封材料1324形成密闭空间1308。在密封材料1324上预先在其凹部中设置吸湿剂1309,以在上述密闭空间1308的内部吸附水分及氧等,保持清洁的气氛,实现抑制发光元件劣化的作用。此凹部以网孔细小的网状覆盖材料1310覆盖。虽然空气及水分能通过覆盖材料1310,但吸湿剂1309不能通过。再有,密闭空间1308也可以预先充入氮气或氩气等稀有气体,如果是非活性的,也可用树脂或液体注入。
在基板1301上设有用于将信号传递至显示部1302等的输入端子部1311,通过FPC(挠性印刷电路)1312,将图像信号等信号传递至输入端子部1311。在输入端子部1311,用分散有导电体的树脂(各向异性导电树脂:ACF)将基板1301上形成的布线和设置于FPC1312上的布线电连接。
将信号输入显示部1302的驱动电路,可以在形成显示部1302的基板1301上一体形成。将信号输入显示部1302的驱动电路可以用IC芯片形成,再通过COG(Chip On Glass:玻璃上芯片接合)连接在基板1301上,还可用TAB(Tape Auto Bonding:卷带自动接合)及印刷电路基板,将IC芯片配置在基板1301上。
本实施例可任意地组合用以实施发明的最佳方式、实施例1、实施例2而实施。
[实施例4]
本发明可用于在显示面板上装有将信号输入显示面板的电路的显示模块。
图9表示的是由显示面板900和电路基板904组合而成的显示模块。
图9表示在电路基板904上形成有控制电路905及信号分配电路906等的示例。在电路基板904上形成的电路不限定于此。只要是用以产生控制显示面板的信号的电路,形成为任何电路均可。
从形成于电路基板904上的电路输出的信号,通过连接布线907输入到显示面板900。
显示面板900中,设有显示部901、源极信号线驱动电路902和栅极信号线驱动电路903。显示面板900的结构可设置得与实施例2等所示结构相同。图9表示在与形成了显示部901的基板同一的基板上形成有源极信号线驱动电路902及栅极信号线驱动电路903的示例。但是,本发明的显示模块并不受此限定。在与形成显示部901的基板同一的基板上,仅形成栅极信号线驱动电路903,也可以在电路基板上形成源极信号线驱动电路。源极信号线驱动电路及栅极信号线驱动电路两者也可以均在电路基板上形成。
通过装入这种显示模块,能够形成各种电子设备的显示部。
本实施例中,可将用以实施发明的最佳方式、实施例1至实施例3任意组合而实施。
[实施例5]
作为采用本发明的显示模块的电子设备,可以列举摄像机、数码相机等相机、目镜型显示器(头盔式显示器)、导航系统、音响重放装置(汽车音响、组合音响等)、笔记本式个人电脑、游戏设备、便携信息终端(移动电脑、便携电话、便携式游戏机或电子书籍等)、具有记录介质的图像重放装置(具体指设有可重放Digital VersatileDisc(DVD)等记录介质并可显示图像的显示器的装置)。特别地,由于从斜向观看画面机会多的便携信息终端注重于扩大视角,因此,优选采用自发光型显示装置。本发明对于以降低功耗为重要课题的便携信息设备特别有效。
电子设备的具体例示于图6(A)至图6(H)。另外,这里表示的电子设备仅仅是举例,并不限于这些用途。
图6(A)是显示器(显示装置),包括框体2001、支座2002、显示部2003、扬声器部2004、视频输入端子2005等。本发明的显示模块可用于显示部2003。再有,显示器包括个人电脑用、TV广播接收用、广告显示用等所有的信息显示用显示装置。
图6(B)是数码相机(数字静态相机),包括本体2101、显示部2102、显像部2103、操作键2104、外部连接端口2105、快门2106等。本发明的显示模块可用于显示部2102。
图6(C)是笔记本式个人电脑,包括本体2201、框体2202、显示部2203、键盘2204、外部连接端口2205、指示垫(pointing pad)2206等。本发明的显示模块可用于显示部2203。
图6(D)是移动电脑,包括本体2301、显示部2302、开关2303、操作键2304、红外线端口2305等。本发明的显示模块可用于显示部2302。
图6(E)是具有记录介质的便携式图像重放装置(具体是DVD重放装置),包括本体2401、框体2402、显示部A2403、显示部B2404、记录介质(DVD等)读入部2405、操作键2406,扬声器部2407等。显示部A 2403主要显示图像信息,显示部B 2404主要显示文字信息,而本发明的显示模块可用于显示部A 2403、显示部B 2404。再有,设有记录介质的图像重放装置也包括家庭用游戏设备等。
图6(F)是目镜型显示器(头盔式显示器),包括本体2501、显示部2502、支架部2503。本发明的显示模块可用于显示部2502。
图6(G)是摄像机,包括本体2601、显示部2602、框体2603、外部连接端口2604、遥控接收部2605、显像部2606、电池2607、声音输入部2608、操作键2609、目镜部2610等。本发明的显示显示模块可用于显示部2602。
图6(H)是便携电话,包括本体2701、框体2702、显示部2703、声音输入部2704、声音输出部2705、操作键2706、外部连接端口2707、天线2708等。本发明的显示模块可用于显示部2703。另外,显示部2703通过在黑色背景下显示白色文字,能够进一步降低便携电话的功耗。
再有,如果今后发光元件的发光亮度提高,则也可通过透镜等将含有已输出图像信息的光放大投影,用于前投式或背投式投影机。
另外,上述电子设备通过互联网及CATV(有线电视)等电子通信线路而显示发送的信息的场合将会增多,特别是显示动画信息的机会正不断增加。由于发光材料的响应速度(在电流流入具有发光材料的发光元件之后到发光的速度)非常高,因此,本发明的显示模块适合于动画信息的显示。
另外,由于本发明的显示装置发光中的部分消耗功率,因此最好使发光部分尽量减小来显示信息。所以,如果将显示模块用于以便携信息终端,特别是便携电话及音响重放装置的文字信息为主的显示部,则要求将非发光部分作为背景,使文字信息在发光部中形成而进行驱动。
总之,本发明的应用范围极其广泛,能够用于所有范围的电子设备。
本实施例可将用于实施发明的最佳方式、实施例1至实施例4任意组合而实施。
Claims (6)
1.一种显示装置,其特征在于:
设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素;
所述多个像素各自含有第1开关元件、第2开关元件、第3开关元件、将电压保持在一对电极之间的第1电容元件、将电压保持在一对电极之间的第2电容元件以及具有一对电极的发光元件;
所述第1电容元件的一个电极与所述第1布线连接;
所述第1电容元件的另一电极依次经由所述发光元件的一个电极、已成为ON状态的所述第1开关元件以及已成为ON状态的所述第2开关元件,与所述第3布线连接;
控制所述第2开关元件的ON状态或OFF状态的电极,经由所述第2电容元件的一个电极以及已成为ON状态的所述第3开关元件与所述第4布线连接;
所述第1开关元件的ON状态或OFF状态,由输入所述第2布线的信号进行控制;
所述第3开关元件的ON状态或OFF状态,由输入所述第5布线的信号进行控制。
2.一种显示装置,其特征在于:
设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素;
所述多个像素各自含有第1晶体管、第2晶体管、第3晶体管、将电压保持在一对电极之间的第1电容元件、将电压保持在一对电极之间的第2电容元件以及具有一对电极的发光元件;
所述第1电容元件的一个电极与所述第1布线连接;
所述第1电容元件的另一电极与所述第1晶体管的源极和漏极中的一个以及所述发光元件的一个电极连接,
所述第1晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第2晶体管的源极和漏极中的一个连接;
所述第1晶体管的栅极与所述第2布线连接;
所述第2晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第3布线连接;
所述第2晶体管的栅极与所述第3晶体管的源极和漏极中的一个以及所述第2电容元件的一个电极连接;
所述第3晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第4布线连接;
所述第3晶体管的栅极与所述第5布线连接。
3.一种显示模块,其特征在于:
使用一种显示装置,其中,
设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素;
所述多个像素各自含有第1开关元件、第2开关元件、第3开关元件、将电压保持在一对电极之间的第1电容元件、将电压保持在一对电极之间的第2电容元件以及具有一对电极的发光元件;
所述第1电容元件的一个电极与所述第1布线连接;
所述第1电容元件的另一电极依次经由所述发光元件的一个电极、已成为ON状态的所述第1开关元件以及已成为ON状态的所述第2开关元件,与所述第3布线连接;
控制所述第2开关元件的ON状态或OFF状态的电极,经由所述第2电容元件的一个电极以及已成为ON状态的所述第3开关元件与所述第4布线连接;
所述第1开关元件的ON状态或OFF状态,由输入到所述第2布线的信号进行控制;
所述第3开关元件的ON状态或OFF状态,由输入到所述第5布线的信号进行控制。
4.一种显示模块,其特征在于:
使用一种显示装置,其中,
设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素;
所述多个像素各自含有第1晶体管、第2晶体管、第3晶体管、将电压保持在一对电极之间的第1电容元件、将电压保持在一对电极之间的第2电容元件以及具有一对电极的发光元件;
所述第1电容元件的一个电极与所述第1布线连接;
所述第1电容元件的另一电极与所述第1晶体管的源极和漏极中的一个以及所述发光元件的一个电极连接;
所述第1晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第2晶体管的源极和漏极中的一个连接;
所述第1晶体管的栅极与所述第2布线连接;
所述第2晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第3布线连接;
所述第2晶体管的栅极与所述第3晶体管的源极和漏极中的一个以及所述第2电容元件的一个电极连接;
所述第3晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第4布线连接;
所述第3晶体管的栅极与所述第5布线连接。
5.一种便携信息终端,其特征在于:
在显示部设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素;
所述多个像素各自含有第1开关元件、第2开关元件、第3开关元件、将电压保持在一对电极之间的第1电容元件、将电压保持在一对电极之间的第2电容元件以及具有一对电极的发光元件;
所述第1电容元件的一个电极与所述第1布线连接;
所述第1电容元件的另一电极依次经由所述发光元件的一个电极、已成为ON状态的所述第1开关元件以及已成为ON状态的所述第2开关元件,与所述第3布线连接;
控制所述第2开关元件的ON状态或OFF状态的电极,经由所述第2电容元件的一个电极以及已成为ON状态的所述第3开关元件与所述第4布线连接;
所述第1开关元件的ON状态或OFF状态,由输入到所述第2布线的信号进行控制;
所述第3开关元件的ON状态或OFF状态,由输入到所述第5布线的信号进行控制。
6.一种便携信息终端,其特征在于:
在显示部设有第1布线、第2布线、第3布线、第4布线、第5布线及多个像素;
所述多个像素各自含有第1晶体管、第2晶体管、第3晶体管、将电压保持在一对电极之间的第1电容元件、将电压保持在一对电极之间的第2电容元件以及具有一对电极的发光元件;
所述第1电容元件的一个电极与所述第1布线连接;
所述第1电容元件的另一电极与所述第1晶体管的源极和漏极中的一个以及所述发光元件的一个电极连接;
所述第1晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第2晶体管的源极和漏极中的一个连接;
所述第1晶体管的栅极与所述第2布线连接;
所述第2晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第3布线连接;
所述第2晶体管的栅极与所述第3晶体管的源极和漏极中的一个以及所述第2电容元件的一个电极连接;
所述第3晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第4布线连接;
所述第3晶体管的栅极与所述第5布线连接。
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