CN101136176A - 显示装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种显示装置。该显示装置包括：像素阵列单元和驱动像素阵列单元的驱动单元。像素阵列单元包括：扫描线行；信号线列；排成矩阵形式的像素，排列在扫描线和信号线相互交叉的部分；以及电源线，对应于各行排列。驱动单元包括：主扫描器，其通过向每个扫描线依次提供控制信号对像素沿每一行执行线顺序扫描；电源扫描器，其向每个电源线提供转换到第一电压和第二电压的电源电压以对应于线顺序扫描；以及信号选择器，其向信号线列提供作为视频信号的信号电压和参考电压以对应于线顺序扫描。

Description

显示装置和电子设备
相关申请的交叉引用
本发明包含涉及2006年8月1日向日本专利局提交的日本专利申请JP2006-209327的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。
技术领域
本发明涉及在像素中使用发光元件的有源矩阵显示装置。更特别地，本发明涉及包括采样晶体管、驱动晶体管，以及还有除发光元件之外的储能电容器的像素的电路结构。更特别地，本发明涉及在对储能电容器中的视频信号采样时提高写增益的技术。本发明也涉及其中包括该显示装置的电子设备。
背景技术
近年来使用有机EL装置作为发光元件的平面自发光显示装置已经有了广泛地发展。有机EL装置是利用施加电场时有机薄膜发光现象的装置。由于当施加的电压是10V或更小时就能驱动有机EL装置，因此功耗很低。另外，由于有机EL装置是由自身发出光线的自发光元件，因此不需要照明部件，结果，易于使得装置轻薄化。而且，由于有机EL装置的响应速度极高，如大约几个μs，因此在显示运动图像时不会出现拖影。
在像素内使用有机EL装置的平面自发光显示装置中，在每个像素上集成地形成作为驱动元件的薄膜晶体管的有源矩阵显示装置已经得到了更加广泛的发展。例如，在JP-A-2003-255856、JP-A-2003-271095、JP-A-2004-133240、JP-A-2004-029791和JP-A-2004-093682(专利文献1-5)公开了有源矩阵平面自发光显示装置。
发明内容
但是，在现有技术中的有源矩阵平面自发光显示装置中，驱动发光元件的晶体管的阈值电压和迁移率由于处理的不同而不同。另外，有机EL装置的特性随时间而变化。这些驱动晶体管的特性差异和有机EL装置的特性差异影响了发光亮度。为了在显示装置的整个屏幕上均匀地控制发光亮度，有必要修正每个像素电路中的晶体管和有机EL装置的特性差异。在现有技术中建议了在每个像素中包含该修正功能的显示装置。但是，对现有技术中包含修正功能的像素电路来说，提供用于修正的电压的配线、用于开关的晶体管以及用于开关的脉冲是必需的，而这些使得像素电路的结构复杂化。像素电路的组件在数量是巨大的，其阻碍了显示的分辨率的提高。
希望提供能够通过简化像素电路使得显示的分辨率变高的显示装置。特别是，希望在简化的像素电路中保证视频信号的采样增益。
根据本发明实施例的显示装置主要包括像素阵列单元和驱动像素阵列单元的驱动单元。像素阵列单元包括：扫描线行；信号线列；排成矩阵形式的像素，排列在扫描线和信号线相互交叉部分；以及电源线，对应于像素的各个行排列。驱动单元包括：主扫描器，其通过向每个扫描线依次提供控制信号对像素沿每一行执行线顺序扫描(line sequential scanning)；电源扫描器，其向每个电源线提供在第一电压和第二电压之间转换的电源电压以对应于线顺序扫描；以及信号选择器，其向多行信号线提供作为视频信号的信号电压和参照电压以对应于线顺序扫描。像素包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和储能电容器。采样晶体管在其栅极处与扫描线连接，在其源极和漏极之一上与信号线连接，在其它源极和漏极处与驱动晶体管的栅极连接，驱动晶体管在其源极和漏极之一上与发光元件连接，并且在其它源极和漏极处与电源线连接以及储能电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间。在这样的显示装置中，根据扫描线提供的控制信号导通采样晶体管并且对从信号线提供的信号电压进行采样以存储在储能电容器中，并且驱动晶体管接收来自处于第一电压的电源线的电流且根据所存储的信号电压允许驱动电流流入发光元件中。该主扫描器在信号线处于信号电压的时隙上导通采样晶体管时将控制信号输出到扫描线，由此在储能电容器中写入信号电压，对驱动晶体管的迁移率也添加了对信号电压的修正。作为特征点，为了在将信号电压存储在储能电容器中时提高写增益和调整用于迁移率修正所必需的时间，像素包含了辅助电容器。
特别地，辅助电容器在其一端与驱动晶体管的源极连接并且在其另一端与属于相关行的电源线的前一行的另一根电源线连接。最好当信号电压存储在储能电容器中时，主扫描器截止采样晶体管并将驱动晶体管的栅极从信号线电性断开，由此允许栅极电压与驱动晶体管的源极电压变化互锁以保持栅极和源极间电压不变。在电源线处于第一电压以及信号线处于参考电压的时隙时，主扫描器输出用于导通采样晶体管的控制信号以执行用于存储对应于在储能电容器中的驱动晶体管的阈值电压的这一电压的阈值电压修正操作。
根据本发明的实施例的显示装置包括在每个像素上的阈值电压修正功能、迁移率修正功能、自举功能等。根据阈值电压修正功能，可以修正驱动晶体管的阈值电压的变化。另外，根据迁移率修正功能，也可以修正驱动晶体管的迁移率的变化。根据在发光时储能电容器的自举功能，不论有机EL装置的特性变化，也可以保持均匀不变的发光亮度。也就是说，即使当有机EL装置的电流/电压特性随时间而变化时，在驱动晶体管的栅极/源极间电压通过自举储能电容器也可以保持不变，因此，发光亮度能够保持不变。
根据本发明的实施例，阈值电压修正功能、迁移率修正功能、自举功能等合并在每个像素中，因此，将施加到每个像素的电源电压用作开关脉冲。通过允许电源电压成为开关脉冲，用于修正阈值电压的开关晶体管和用于控制栅极的扫描线就不是必需的了。结果，能够大幅减少像素电路的组件和配线并且能够减少像素面积，其实现了显示的高分辨率。由于具有上述功能的现有技术的像素电路具有巨大数量的组件，因此电路图的面积变大并且电路不能满足显示的高分辨率。但是，在本发明的实施例中，通过转换电源电压减少了组件数量和配线数量，结果，能够减少像素的电路图面积。
随着像素精细度的进行，采样视频信号的信号电压的储能电容器的电容值有所下降。通过配线电容和寄生电容的影响，降低了信号电压的写增益。在本发明的实施例中，在每个像素上除了储能电容器以外还形成了辅助电容器以在储能电容器中存储信号电压的时候提高写增益。此外，通过设置辅助电容器可以调整用于修正迁移率所必需的时间。因此，当以高速执行像素阵列的驱动时，能够充分地执行迁移率的修正。在那时，辅助电容器的一端与驱动晶体管的源极连接，而另一端与属于相应行的电源线的前一行的另一根电源线连接。因此，每个像素电路的阈值电压修正功能不用接收电源线的电压变化，就能够正常地执行。在源极和前一级的电源线之间形成辅助电容器，由此能够确实地执行阈值电压修正操作且获取好的图像质量。
附图说明
图1是示出普通电路结构的电路图；
图2是用于解释图1所示的像素电路操作的时序图；
图3A是示出根据在先研发的显示装置的整个结构的结构图；
图3B是示出根据发展的显示装置的电路结构的电路图；
图4A是用于解释图3B所示的在先研发的示例的操作的时序图；
图4B是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4C是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4D是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4E是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4F是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4G是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4H是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4I是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4J是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4K是用于解释以相同方式操作的电路图；
图4L是用于解释以相同方式操作的电路图；
图5是示出根据另一在先研发的显示装置的电路图；
图6是用于解释图5中所示的在先研发的示例的操作的时序图；
图7是示出根据本发明实施例的显示装置的电路图；
图8是用于解释图7所示的根据本发明实施例的显示装置的操作的时序图；
图9是示出根据本发明实施例的像素的平面结构的示意平面图；
图10是用于解释根据本发明的实施例的显示装置操作的曲线图；
图11A是用于解释以相同方式操作的曲线图；
图11B是用于解释以相同方式操作的曲线图；
图12A是用于解释以相同方式操作的曲线图；
图12B是用于解释以相同方式操作的波形图；
图13是示出根据本发明实施例的显示装置的装置结构的横截面图；
图14是示出根据本发明实施例的显示装置的模块结构的平面图；
图15是示出包含根据本发明实施例的显示装置的电视机的透视图；
图16是示出包含根据本发明实施例的显示装置的数字静止照相机的透视图；
图17是示出包含根据本发明实施例的显示装置的笔记本个人电脑的透视图；
图18是示出包含根据本发明实施例的显示装置的便携终端装置的示意图；以及
图19是示出包含根据本发明实施例的显示装置的摄像机的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细解释本发明的实施例。首先，为了使发明易于理解和阐明背景技术，将参考图1简要解释显示装置的一般结构。图1是示出一般显示装置的像素的示意性电路图。如图中所示，采样晶体管1A排列在像素电路中排列成相互正交的扫描线1E和信号线1F的交叉处。采样晶体管1A是N-型，其栅极与扫描线1E连接并且其漏极与信号线1F连接。储能电容器1C的一个电极和驱动晶体管1B的栅极与采样晶体管1A的源极连接。驱动晶体管1B是N-型，其漏极与电源线1G连接并且其源极与发光元件1D的阳极连接。储能电容器1C的另一个电极和发光元件1D的阴极与地线1H连接。
图2是用于解释图1所示的像素电路操作的时序图。该时序图显示了采样由信号线(1F)提供的视频信号的电压(视频信号线电压)和允许包含有机EL装置等的发光元件1D发光的操作。当扫描线的电压(扫描线电压)(1E)跃变到高电平时，采样晶体管(1A)导通并且视频信号线电压对储能电容器(1C)充电。据此，驱动晶体管(1B)的栅极电压(Vg)开始增加且漏极电流开始流动。因此，发光元件(1D)的阳极电压增加并且开始发光。在那以后，当扫描线电压跃变到低电平时，在储能电容器(1C)中存储视频信号线电压，直到下一帧为止驱动晶体管(1B)的栅极电压是固定的并且发光亮度保持不变。
但是，根据驱动晶体管(1B)的制造工艺不同，在每个像素存在诸如阈值电压或迁移率之类的特性差异。由于这些特性差异，即使当把相同的栅极电压给到驱动晶体管(1B)时，在每个像素的漏极电流(驱动电流)也不同，其表现为发光亮度的差异。此外，由于包含有机EL装置的发光元件(1D)的特性随时间而变化，发光元件(1D)的阳极电压也在变化。阳极电压的变化表现为驱动晶体管(1B)的栅极和源极间电压变化，其导致漏极电流(驱动电流)的变化。由于各种因素引起的驱动电流的变化表现为每个像素的发光亮度的变化，其导致图像质量的下降。
图3A是示出根据作为本发明基本的在先研发的显示装置的整个结构的结构图。由于与根据本发明的实施例的显示装置一样具有许多的公共组件，因此在下文中作为本发明的实施例解释的一部分将对根据在先研发的显示装置进行详细解释。如图中所示，根据在先研发的显示装置100基本包括像素阵列单元102和驱动像素阵列单元102的驱动单元(103、104和105)。像素阵列单元102包括排成行的扫描线WSL101至WSL10m、排成列的信号线DTL101至DTL10n、以矩阵形式排列在扫描线和信号线相互交叉的部分上的像素(PXLC)101以及对应于各个像素101的各行排列的电源线DSL101至DSL10m。驱动单元(103、104和105)包括：主扫描器(写扫描器WSCN)104，其在一个水平周期(1H)向各扫描线WSL101至10m依次提供控制信号并按每一行对像素101执行线顺序扫描；电源扫描器(DSCN)105，其向各个电源线DSL101至10m施加转换为第一电压和第二电压的电源电压以对应于线顺序扫描；以及信号选择器(水平选择器HSEL)103，其在每个水平周期(1H)将信号电压和参考电压转换成视频信号以对应于线顺序扫描从而将电压施加到排成列的信号线DTL101至10m。
图3B是示出图3A中所示的显示装置100中所包含的像素101的具体结构和布线连接关系的电路图。如图中所示，像素101包括以有机EL装置等为代表的发光元件3D、采样晶体管3A、驱动晶体管3B和储能电容器3C。在采样晶体管3A中，其栅极与扫描线WSL101连接，其源极和漏极之一与相应的信号线DTL101连接，并且其另一个与驱动晶体管3B的栅极“g”连接。在驱动晶体管3B中，源极“s”和漏极“d”之一与发光元件3D连接并且其另一个与相应的电源线DSL101连接。在该实施例中，驱动晶体管3B的漏极“d”与电源线DSL101连接并且源极“s”与发光元件3D的阳极连接。发光元件3D的阴极与地线3H连接。地线3H设置成对全部像素101共用。储能电容器3C连接在驱动晶体管3B的源极“s”和栅极“g”之间。
在上述结构中，根据从信号线WSL101提供的控制信号导通采样晶体管3A并且对从信号线DTL101提供的信号电压采样以把它存储在储能电容器3C中。驱动晶体管3B接收到来自处于第一电压的电源线DSL101的电流供给并根据储存在储能电容器3C中的信号电压允许驱动电流流入发光元件3D。主扫描器104输出控制信号，用于在电源线DSL101处于第一电压以及信号线DTL101处于参考电压的时隙上导通采样晶体管3A，并且执行阈值电压修正操作以存储对应于在储能电容器3C中的驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电压。主扫描器104通过在对信号电压采样之前的多个水平周期重复执行阈值电压修正操作而将与驱动晶体管3B的阈值电压Vth相对应的电压确定地储存在储能电容器Cs中。通过多次执行阈值电压修正操作确保了足够长的写时间，因此，与驱动晶体管的阈值电压相对应的电压能够预先确定地存储在储能电容器3C中。存储的阈值电压用于取消驱动晶体管的阈值电压。因此，即使当每个像素的驱动晶体管的阈值电压改变时，这个改变将完全被每个像素消除，其增加了图像的一致性。尤其是，能够防止特别是当信号电压处于低电平时容易出现的亮度不均匀。
在阈值电压修正操作前，在电源线DSL101处于第二电压以及信号线DTL101处于参考电压的时隙上，主扫描器104输出控制信号以导通采样晶体管3A，因此把驱动晶体管3B的栅极“g”设定为参考电压并且把源极“s”设定为第二电压。根据栅极电压和源极电压的重置操作，能够确定地执行随后的阈值电压修正操作。
图3B所示的像素101包含除了阈值电压修正功能之外的迁移率修正功能。为了在信号线DTL101处于信号电压的时隙上导通采样晶体管3A，主扫描器104在扫描线WSL101中输出具有比上述时隙更短的脉冲宽度的控制信号，因此在当把信号电压存储在储能电容器3C中的同时把对于驱动晶体管3B的迁移率μ的修正加到信号电压中。
在图3B中所示的像素电路101进一步包括自举功能。也就是，当信号电压存储在储能电容器3C中时，主扫描器(WSCN)104在一级中取消了将控制信号施加到扫描线WSL101，截止采样晶体管3A以使驱动晶体管3B的栅极“g”与信号线DTL101电性断开，因此，栅极电压(Vg)与驱动晶体管3B的源极电压(Vs)的变化互锁并且栅极“g”和源极“s”间电压Vgs能够保持不变。
图4A是用于解释如图3B中所示的像素101的操作的时序图。共用一时间轴，示出了扫描线(WSL101)的电压变化、电源线(DSL101)的电压变化和信号线(DTL101)的电压变化。另外，也与这些电压变化同时示出了驱动晶体管3B的栅极电压(Vg)和源极电压(Vs)的变化。
在该时序图中，为了方便把时期分为B至L以对应于像素101的操作的转换，例如时期B至L。在发光时期B中，发光元件3D处于发光状态中。在那以后，在当进入线顺序扫描的新区域时的第一时期C，电源线DSL101从高电压(Vcc_H)转换到低电压(Vcc_L)。随后，在准备时期D，驱动晶体管3B的栅极电压Vg重置为参考电压Vo并且源极电压Vs也重置为电源线DSL101的低电压Vcc_L。随后，在第一阈值电压修正时期E中执行第一阈值电压修正操作。由于该时间宽度相对一个周期是短的，所以Vx1是被写入储能电容器3C的电压，其没有达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
随后，在传输时期F以后，在下一个水平周期(1H)操作进入第二阈值电压修正时期(G)。在此执行第二阈值电压修正操作，并且写入储能电容器3C的电压Vx2变得接近Vth。而且，在传输时期H以后，在下一个水平周期(1H)操作进入第三阈值电压修正时期(I)，在那里执行第三阈值电压修正操作。据此，写入储能电容器3C的电压达到了驱动晶体管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从参考电压Vo升高到信号电压Vin。在时期J之后，视频信号的信号电压Vin通过在采样时期/迁移率修正时期(K)将该电压加到Vth且从在储能电容器3C中储存的电压中减去用于修正迁移率的电压ΔV的方式写入储能电容器3C中。在那以后，操作进行到发光时期L，并且发光元件以根据信号电压Vin的亮度而发光。在那时，信号电压Vin通过对应于阈值电压Vth和用于修正迁移率的电压ΔV的电压来调整，因此，发光元件3D的发光亮度不受阈值电压Vth的变化和驱动晶体管3B的迁移率μ的变化的影响。在发光时期L开始时，执行自举操作，并且驱动晶体管3B的栅极电压Vg和源极电压Vs上升，同时在驱动晶体管3B的栅极/源极间电压Vgs＝Vin+Vth-ΔV保持不变。
在图4A中所示的驱动方法是重复了三次阈值电压修正操作的情况，并且这些阈值电压修正操作是在时期(E)、(G)和(I)处执行的。时期(E)、(G)和(I)属于每个水平周期(1H)的前半时隙，且在这些时期中，信号线DTL101处于参考电压Vo。在这些时期中，将扫描线WSL101转换到高电平，且导通采样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极电压Vg变为参考电压Vo。在这些时期中，执行驱动晶体管3B的阈值电压修正操作。每个水平周期(1H)的后半部分是对于其它行的像素的信号电压的采样时期。因此，在时期F和H中，将扫描线WSL101转换到低电平并且截止采样晶体管3A。通过重复这些操作，在驱动晶体管3B的栅极/源极间电压Vgs很快达到驱动晶体管3B的阈值电压Vth。将阈值电压修正操作重复次数的数量设置为根据像素的电路结构等的最合适的次数，因此可确定地执行阈值电压修正操作。从而，在从黑电平的低灰度到白电平的高灰度中的任意灰度上都能够获得好的图像质量。
通过继续参考图4B至图4L，将对图3B所示像素101的操作进行详细地解释。图4B至图4L的编号对应于图4A所示的时序图中各个时期B至L。为了易于理解，在图4B至图4L中，发光元件3D的电容组件示为电容元件3I以便于解释。如图4B中所示，在发光时期B中，电源线DSL101处于高电压Vcc_H(第一电压)并且驱动晶体管3B在发光元件3D中提供驱动电流Ids。如图中所示，驱动电流Ids从处于高电压Vcc_H的电源线DSL101通过驱动晶体管3B流过发光元件3D以流入公共地线3H。
随后，当进入时期C时，如图4C中所示，电源线DSL101从高电压Vcc_H转换到低电压Vcc_L。因此，将电源线DSL101放电为Vcc_L，并且驱动晶体管3B的源极电压Vs转换到接近于Vcc_L的电压。当电源线DSL101的线电容很大时，优选将电源线DSL101在相对早的时序从高电压Vcc_H转换到低电压Vcc_L。通过充分保证时期C，防止了由于线电容或其它像素寄生电容的影响。
接着，当操作进行到时期D时，如图4D中所示，扫描线WSL101从低电平转换到高电平，因此使采样晶体管3A导通。在这时，视频信号线DTL101处于参考电压Vo。因此，驱动晶体管3B的栅极电压Vg通过采样晶体管3A变为视频信号线DTL101的参考电压Vo。与此同时，驱动晶体管3B的源极电压Vs立即固定于低电压Vcc_L。因此，驱动晶体管3B的源极电压Vs重置为充分低于视频信号线DTL的参考电压Vo的电压Vcc_L。特别地，设置电源线DSL101的低电压Vcc_L(第二电压)使得驱动晶体管3B的栅极/源极间电压Vgs(在电压Vg和源极电压Vs间差值)大于驱动晶体管3B的阈值电压Vth。
接着，当操作进行到第一阈值修正时期E时，如图4E中所示，电源线DSL101的电压从低电压Vcc_L转换到高电压Vcc_H，并且驱动晶体管3B的源极电压Vs开始增加。时期E在源极电压Vs从Vcc_L变为Vx1的点处结束。因此，将Vx1在第一阈值修正时期E内写入储能电容器3C中。
随后，在水平周期(1H)的后半部分时期(F)，如图4F中所示，视频信号线转换到信号电压Vin，而扫描线WSL101变为低电平。时期F是其它行像素的信号电压Vin的采样时期，并且必须截止该像素的采样晶体管3A。
在下一个水平周期(1H)的前半部分，操作再次进行到阈值修正时期G，并且如图4G中所示执行第二阈值电压修正操作。视频信号线DTL101处于参考电压Vo，扫描线WSL101变为高电平并且将采样晶体管3A以与第一次相同的方式导通。根据该操作，进行对储能电容器3C的电压写入且该电压达到Vx2。
在水平周期(1H)的后半部分(H)，如图4H中所示，为了对其它行的像素的信号电压采样，相应行的扫描线WSL101变为低电平并且截止采样晶体管3A。
接着，操作进行到第三阈值修正时期I，如在图4I中所示，扫描线WSL101转换到高电平，采样晶体管3A导通，并且驱动晶体管3B的源极电压Vs开始增加。然后，在驱动晶体管3B的栅极/源极间电压Vgs刚变为阈值电压Vth的点处切断电流。因此，将对应于驱动晶体管3B的阈值电压Vth的电压写入储能电容器3C中。在三个阈值修正时期E、G和I中，设定公共地线3H的电压使得为允许驱动电流几乎流向储能电容器3C一侧而不是流入发光元件3D一侧而切断发光元件3D。
随后，操作进行到时期J，如在图4J中所示，视频信号线DTL101的电压从参考电压Vo转换到采样电压(信号电压)Vin。因此，完成了为下一个采样操作和迁移率修正操作的准备工作。
当进入采样时期/迁移率修正时期K时，如图4K中所示，扫描线WSL101转换到高电平一侧并且导通采样晶体管3A。因此，驱动晶体管3B的栅极电压Vg变为信号电压Vin。由于发光元件3D在开始时是处于切断状态(高阻抗态)，所以在驱动晶体管3B的漏极/源极间电流Ids流入发光元件电容3I中以开始充电发光。因此，驱动晶体管3B的源极电压Vs开始增加，然后，在驱动晶体管3B的栅极/源极间电压Vgs变成Vin+Vth-ΔV。因此，信号电压Vin的采样和修正量ΔV的调整在同时进行。Vin越高，Ids变得越大，并且ΔV的绝对值变得越大。因此，根据发光亮度水平执行迁移率修正。当固定Vin时，驱动晶体管3B的迁移率μ越大，ΔV的绝对值变得越大。换句话说，迁移率μ越大，负反馈量ΔV变得越大，结果，能够消除在每个像素的迁移率μ变化。
最后，在发光时期L，如在图4L中所示，扫描线WSL101转换到低电压侧并且采样晶体管3A截止。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开始流入发光元件3D中。因此，发光元件3D的阳极电压根据驱动电流Ids上升到Vel。发光元件3D的阳极电压的升高只是驱动晶体管3B的源极电压Vs的升高。当驱动晶体管3B的源极电压Vs上升时，驱动晶体管3B的栅极电压Vg通过储能电容器3C自举操作与其一起上升。栅极电压Vg的升高量Vel变得与源极电压Vs的升高量Vel一样。因此，驱动晶体管3B的栅极/源极间电压Vgs在发光期间保持在Vin+Vth-ΔV不变。
在根据图3B中所示的在先研发的显示装置中，一个像素包括发光元件3D、采样晶体管3A、驱动晶体管3B和储能电容器3C，极大地简化了其结构。另外，配线也简化了，也就是，基本只需要四根线，其是信号线DTL、扫描线WSL、电源线DSL和地线。如上所述，虽然简化了像素结构，但是该结构包括阈值电压修正功能、迁移率修正功能和自举功能，其中可根据输入的视频信号的等级精确地控制发光元件的亮度。
但是，随着像素小型化地进行，储能电容器的电容值自然减小，并且由于受到配线电容和寄生电容的影响对应于储能电容器的信号电压的写增益下降了。为了补偿写增益的下降，使用辅助电容器。图5是示出根据作为本发明的来源的另一在先研发的显示装置的示意电路图。为了易于理解，使用对应于如图3B中所示的在先研发的第一示例的组件的对应的附图标记。不同点是在先研发的第二示例包括辅助电容器3J。在图中，辅助电容器3J的电容值用Csub表示。储能电容器3C的电容值用Cs表示，发光元件3D的等效电容的电容值用Cel表示。如图所示，辅助电容器3J连接在驱动晶体管3B的源极“s”和属于相应行的电源线DSL101之间。当视频信号的信号电压是Vin时，实际上保持在储能电容器3C两端的电压Vgs用Vin×(1-Cs/(Cs+Cel+Csub))表示。因此，写增益用Vgs/Vin＝1-Cs/(Cs+Cel+Csub)表示。由该表达式可明显看出，随着Csub增加，写增益Vgs/Vin变得更接近于1。换句话说，可通过调节Csub来调节写增益。通过相关地调节三个RGB像素中的Csub也可以调节白平衡。
在驱动晶体管3B的漏极电流用Ids表示，并且通过迁移率修正来修正的电压用ΔV来表示的情况下，迁移率修正时间“t”用(Cel+Csub)×ΔV/Ids来表示。因此，不但保持了电压而且迁移率修正时间也能够通过设置辅助电容器3J来修正。一般地，当像素阵列变为高精细度时，在像素电路和发光元件间连接部分的孔径比率(aperture rate)变得更小，结果，Cel下降了。然后，当未设置辅助电容器3J时，保持的电压Vgs的值将从视频信号的信号电压有极大损失。也由于这个原因，辅助电容器3J是必需的。
图6是用于解释图5中所示的第二在先研发的显示装置的操作的时序图。为了易于理解，使用了与第一在先研发的示例的时序图相同的标记。在图6的时序图中的争论点(controversial point)是阈值电压修正时期E。在时期E的开始，耦合的电容经过辅助电容器3J从电源线DSL101进入驱动晶体管3B的源极“s”，并且源极电压Vs增加很多。据此，很难执行阈值电压Vth的修正操作。当在阈值电压修正时期E的开始电源线DSL101从低电压Vcc_L转换到高电压Vcc_H时，电压的变化通过辅助电容器3J与驱动晶体管的源极“s”耦合，源极电压Vs在正向急剧上升。据此，很难将栅极电压Vg和源极电压Vs间电压设定为大于阈值电压Vth的电压并且通常很难执行阈值电压修正操作。
由于在驱动晶体管3B的源极“s”和电源线DSL101之间设置了辅助电容器3J，所以当电源线DSL101在时期E的开始从低电压侧转换到高电压侧时，驱动晶体管3B的源极“s”由于耦合了辅助电容器3J而上升了(Vcc_H-Vcc_L)×(Csub/(Csub+Cel))。当驱动晶体管3B的栅极/源极间电压Vgs变得小于阈值电压Vth时，很难执行阈值电压修正操作。因此，如果什么都不做，则由于阈值电压的变化会出现亮度的不均匀。
图7是示出关于本发明的显示装置的实施例的框图。为了易于理解，对应于如图5中所示的在先研发的示例的组件使用对应的附图标记。在图7的实施例中，通过上和下排列示出了对应于第一线的扫描线WSL101的像素和对应于第二行的扫描线WSL102的像素以易于理解。与如图5所示的在先研发的示例的不同之处在于辅助电容器3J的连接方法。特别是，当注意力集中到对应于第二行的扫描线WSL102的像素时，辅助电容器3J的一端与驱动晶体管3B的源极“s”连接，并且另一端与属于相关行的电源线DSL102的前一行(也就是，第二行)的另一电源线DSL101连接。在该实施例中，辅助电容器3J的另一端在相邻行与电源线DSL101连接，但是，并不局限于此。也可以与不相邻而更为靠前的电源线连接。
图8是用于解释根据图7中所示的本发明的实施例的显示装置的操作的时序图。在时间序列中显示出对应于从第一行至第三行的扫描线WSL101至WSL103的电压变化以及从第一行至第三行的电源线DSL101至DSL103的电压变化。当将相关行设置为第二行时，相关行像素的阈值电压修正时期E如图中所示。在阈值电压修正时期E的开始，相关行的电源线DSL102从低电压转换到高电压。但是，属于前一行的电源线DSL101一点没有变化且保持在高电压。在根据本发明的实施例的显示装置中，相关级的辅助电容器与前一级的电源线连接，因此，电源线DSL101在阈值电压修正时期E的开始阶段没有变化并且没有耦合输入。因此，相关行的像素在第一阈值电压修正时期(E)能够正常地进行阈值修正操作。
图9是示出构成每个像素2的薄膜晶体管TFT、储能电容器Cs和辅助电容器Csub的电路图的平面示意图。通过在绝缘基板上形成的薄膜晶体管TFT而形成采样晶体管3A和驱动晶体管3B，以与晶体管相同的方式通过在绝缘基板上形成薄膜电容器元件而形成储能电容器Cs和辅助电容器Csub。在所示的示例中，辅助电容器Csub的一个端子通过阳极接头与储能电容器Cs连接并且另一端子与规定的固定电压连接。在该实施例中，固定电压是属于前一级的电源线。电源线在低电压和高电压之间周期性地转换，但是，尤其在当像素在相关级操作的时隙内，该电压不进行转换并且认为该电压是固定电压。
最后，详细解释阈值电压修正功能、迁移率修正功能和自举功能作为参考。图10是示出驱动晶体管的电流和电压特性的曲线图。特别是，当驱动晶体管操作在饱和区域时漏极/源极间电流Ids用Ids＝(1/2)·μ·(W/L)·Cox·(Vgs-Vth)2来表示。这里，“μ”代表迁移率，W代表栅极宽度，L代表栅极长度且Cox代表每单位面积的栅极氧化薄膜电容。从该晶体管特性的表达式可明显看出，当阈值电压Vth变化时，即使在Vgs固定时，在漏极/源极间电流Ids也在变化。在根据本发明实施例的像素中，因为如上所述当发光时在栅极/源极间电压Vgs用的Vin+Vth-ΔV来表示，所以当将其代入到上述的表达式时，漏极/源极间电流Ids用Ids＝(1/2)·μ·(W/L)·Cox·(V i n-ΔV)2来表示，并且不依赖于阈值电压Vth。结果，当由于制造工艺而使阈值电压Vth变化的时候，漏极/源极间电流Ids不会变化，且有机EL装置的发光亮度没有变化。
当采取任何行动(action)时，当阈值电压是如图10中所示的Vth时对应于Vgs的驱动电流变成Ids，而当阈值电压是Vth’时对应于相同栅极电压Vgs的驱动电流Ids’不同于Ids。
图11A也是示出驱动晶体管的电流和电压特性的曲线图。关于迁移率不同的两个驱动晶体管，其是μ和μ’，分别示出了特征曲线。从图中明显看出，当迁移率以μ和μ’区分时，即使在固定的Vgs中漏极/源极间电流也如Ids和Ids’不同。
图11B是用于解释在迁移率修正时驱动晶体管3B的操作点的曲线图。通过关于在制造工艺中迁移率μ和μ’不同执行上述迁移率修正，确定最合适的修正参数ΔV和ΔV’，并且确定驱动晶体管3B的漏极/源极间电流Ids和Ids’。当不执行迁移率修正时，在对应于栅极/源极间电压Vgs的迁移率以μ和μ’区分的情况下，因此栅极/源极间电流也不同，其为Ids0和Ids0’。为了响应该情况，通过分别关于迁移率μ和μ’执行适当的修正ΔV和ΔV’，漏极/源极间电流变成处于相同的电平的Ids和Ids’。如从图11B的曲线图中容易看出，执行负反馈使得当迁移率μ高时增加修正量ΔV，反之当迁移率μ’低时减少修正量ΔV’。
图12A是示出由有机EL装置形成的发光元件3D的电流/电压特性的曲线图。当电流Iel流入发光元件3D时，唯一地确定在阳极/阴极间电压。在发光期间，扫描线WSL101转换到低电压侧并且截止采样晶体管3A，发光元件3D的阳极上升了阳极/阴极间电压Vel的量，其中电压Vel由驱动晶体管3B漏极/源极间电流所确定。
图12B是示出当发光元件3D的阳极电压上升时驱动晶体管3B的栅极电压Vg和源极电压Vs的电压变化的曲线图。当发光元件3D上升的阳极电压是Vel时，驱动晶体管3B的源极也上升Vel，并且驱动晶体管3B的栅极通过储能电容器3C的自举操作也上升Vel。结果，在驱动晶体管3B的栅极/源极间在自举以前保持的电压Vgs＝Vin+Vth-ΔV在自举以后也将保持。即使当由于随着发光元件3D的时间退化导致阳极电压发生变化时，驱动晶体管3B的栅极/源极间电压仍保持在Vin+Vth-ΔV不变。
根据本发明的实施例的显示装置具有如图13中所示的薄膜器件结构。该附图显示了在绝缘基板上形成的像素的示意性横截面结构。如图中所示，像素包括包含多个薄膜晶体管(在图中，用一个TFT示例)的晶体管部分、诸如储能电容器的电容部分和诸如有机EL装置的发光部分。通过TFT工艺在基板上形成晶体管部分和电容部分，并且在其上面堆叠诸如有机EL元件的发光部分。一个透明的反面基板(opposite substrate)通过粘合剂粘接到其上以形成平板。
根据本发明的实施例的显示器件包括具有如图14所示的模块形状的平面型器件。例如，其中将具有有机EL元件、薄膜晶体管和薄膜电容等的像素通过以矩阵形式集成地排列在绝缘基板上而形成像素阵列单元，设置粘合剂使得围绕像素阵列单元(像素矩阵单元)，并且粘接诸如玻璃的反面基板以构成显示模块。如果有必要的话，该透明的反面基板可具有滤色器、保护膜或遮光膜等。显示模块可具有FPC(柔性印刷电路)作为用于从外部向像素阵列单元的输入和输出信号等的连接器。
根据上述的本发明的实施例的显示装置具有平板形状且能够应用于诸如数码相机、笔记本个人电脑、手机和摄像机之类的电子设备的各种领域的显示中，其将输入电子设备或在电子设备中产生的视频信号显示为图像或图片。在下文中，将示出应用该显示装置的电子设备的示例。
图15是应用本发明的实施例的电视机，包括具有前面板12、滤色玻璃13等的视频显示屏幕11，其是通过在视频显示屏幕11使用本发明实施例的显示装置而制造的。
图16是应用本发明的实施例的数码相机，其中上图是前视图而下图是后视图。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、快门19等，其是通过在显示部分16中使用本发明实施例的显示装置而制造的。
图17是应用本发明的实施例的笔记本个人电脑，包括当在机身20上输入字符时进行操作的键盘21和在其上面显示图像的显示部分22，其是通过在显示部分22中使用本发明实施例的显示装置而制造的。
图18是应用本发明的实施例的便携式终端装置，其中左边示出了打开状态而右边示出了闭合状态。该便携式终端装置包括上壳23、下壳24、连接部分(在这例子中，折叶部分)25、显示屏26、子显示屏27、图像灯28、照相机29等，其是通过在显示屏26或子显示屏27中使用本发明实施例的显示装置制造的。
图19是应用本发明的实施例的摄像机，包括机身部分30、用于在侧表面朝前方向拍摄物体的镜头34、在拍摄时开始/停止开关35、监视器36等，是通过在监视器36中使用本发明实施例的显示装置制造的。
本领域的技术人员应当理解，只要在所附的权利要求及其等价物范围内，根据设计需要和其它因素可以出现各种修改、组合、子组合和变化。

Claims (6)

1.一种显示装置，包括：
像素阵列单元；以及
驱动单元，其驱动该像素阵列单元，
其中，该像素阵列单元包括
扫描线行，
信号线列，
排成矩阵形式的像素，排列在扫描线和信号线相互交叉的部分；以
及
电源线，对应于像素的各行排列，
其中该驱动单元包括
主扫描器，通过向每条扫描线依次提供控制信号来按每一行执行对像素的线顺序扫描，
电源扫描器，向每个电源线提供被转换到第一电压和第二电压的电源电压，以对应于该线顺序扫描，以及
信号选择器，向信号线列提供作为视频信号的信号电压和参考电压，以对应于该线顺序扫描，
其中该像素包括
发光元件，
采样晶体管，
驱动晶体管，以及
储能电容器，
其中该采样晶体管在其栅极处与该扫描线连接，在其源极和漏极之一上与该信号线连接，在源极和漏极的另一个上与该驱动晶体管的栅极连接，
其中该驱动晶体管在其源极和漏极之一上与该发光元件连接，并且在其源极和漏极的另一个上与该电源线连接，以及其中该储能电容器连接在该驱动晶体管的源极和栅极之间，
其中根据该扫描线提供的控制信号导通该采样晶体管并且对从该信号线提供的信号电压采样以存储在该储能电容器中，
其中该驱动晶体管接收到来自处于第一电压的电源线的电流且根据该存储的信号电压允许驱动电流流入该发光元件，
其中，该主扫描器在该信号线处于信号电压的时隙上导通该采样晶体管的时候将该控制信号输出到该扫描线，因此在该储能电容器中写入该信号电压，对于该驱动晶体管的迁移率也增加了对该信号电压的修正，以及
其中该像素包括辅助电容器，以当在该储能电容器中存储该信号电压时增加写增益并调整迁移率的修正所必需的时间。
2.根据权利要求1的显示装置，
其中该辅助电容器其一端与该驱动晶体管的源极连接，其另一端与属于相关行的电源线的前一行的另一根电源线连接。
3.根据权利要求1的显示装置，
其中，当该信号电压存储在该储能电容器中时，该主扫描器截止该采样晶体管且使该驱动晶体管的栅极与该信号线电性断开，因此允许栅极电压与该驱动晶体管的源极电压的变化互锁以保持该栅极和该源极间电压不变。
4.根据权利要求1的显示装置，
其中，该主扫描器在该电源线处于该第一电压以及该信号线处于该参考电压的时隙上输出用于导通该采样晶体管的控制信号，以执行阈值电压修正操作，用于将对应于该驱动晶体管阈值电压的电压储存在该储能电容器中。
5.一种电子设备，包括根据权利要求1的显示装置。
6.一种显示装置包括：
扫描线行，
信号线列，
排成矩阵形式的像素，排列在扫描线和信号线相互交叉部分；以及
电源线，对应于像素各行排列，
其中该像素包括
发光元件，
采样晶体管，
驱动晶体管，以及
储能电容器，
其中该采样晶体管在其栅极处与该扫描线连接，在其源极和漏极之一上与该信号线连接，在该源极和该漏极的另一处上与该驱动晶体管的栅极连接，
其中该驱动晶体管在其源极和漏极之一上与该发光元件连接，并且在其源极和漏极的另一个上与该电源线连接，
其中该储能电容器连接在该驱动晶体管的源极和栅极之间，以及
其中该辅助电容器在其一端与该驱动晶体管的源极连接并且在其另一端与属于相关行的电源线的前一行的另一根电源线连接。
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