CN101140732A - 显示装置、其驱动方法、以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

显示装置包括像素阵列单元和驱动器单元。采样晶体管采样信号电压以将信号电压保持在保持电容器中。驱动器晶体管根据保持的信号电压使驱动电流流入发光元件。驱动器单元中的主扫描器向扫描线输出具有比该时间段更短的脉冲宽度的控制信号，以使采样晶体管当信号线处于信号电压的时间段期间导通，从而当信号电压保持在保持电容器中时，增加用于驱动器晶体管的迁移率的校正到信号电压。

Description

显示装置、其驱动方法、以及电子设备
技术领域
本发明涉及使用发光元件作为像素的有源矩阵型显示装置及其驱动方法。本发明还涉及装配了该类型的显示装置的电子设备。
背景技术
近年来，使用有机电致发光(EL)装置作为发光元件的发光(emissive)平板显示装置已经迅猛地发展。有机EL装置是一种利用当对有机薄膜施加电场时出现发光的现象的装置。由于有机EL装置用10V或者更低的应用电压驱动，所以该装置消耗低的功率。由于有机EL装置是由自身发光的发光装置，所以不需要照明构件(member)，并且能够容易地将装置做的轻且薄。此外，有机EL装置的响应时间非常快，大约在几μs，使得在显示运动图像期间不出现余像(afterimage)。
在使用有机EL器件作为像素的平板发光型显示装置中，在每个像素中集成了薄膜晶体管的有源矩阵型显示装置已经迅猛地发展。例如，在下列专利文献1到5中描述了有源矩阵型平板发光显示装置。
日本专利申请公开No.2003-255856(专利文献1)
日本专利申请公开No.2003-271095(专利文献2)
日本专利申请公开No.2004-133240(专利文献3)
日本专利申请公开No.2004-029791(专利文献4)
日本专利申请公开No.2004-093682(专利文献5)
发明内容
然而，现有技术的有源矩阵型平板发光显示装置由于生产过程(process)变化，用于驱动发光元件的晶体管的阈值电压和迁移率具有变化。有机EL装置的特性经受长期的改变。驱动器晶体管特性的变化和有机EL装置特性的改变影响发射(emission)亮度。为了在显示装置的整个屏幕上均匀地控制发射亮度，需要在每个像素电路中校正晶体管和有机EL元件特性的改变。已经提出了提供有校正功能的显示装置。然而，提出的提供有校正功能的像素电路需要切换晶体管和切换脉冲，导致复杂的像素电路。由于存在许多像素电路的组成元件，所以这些元件阻碍了显示器的高精度。
鉴于上述与技术相关的问题，做出了本发明。本发明的一个优点是：提供了一种通过简化像素电路和其驱动方法能够实现装置的高精度的显示装置。特别地，提供了一种改进的显示装置及其驱动方法，该显示装置及其驱动方法能够可靠地执行视频信号采样操作和校正功能，不考虑由配线电容和电阻引起的控制信号和视频信号的传输延迟和波形劣化(deterioration)。根据本发明的实施例，提供了一种显示装置，基本上包括：像素阵列单元和用于驱动像素阵列单元的驱动器单元。像素阵列单元包括：行扫描线、列信号线、以矩阵形式布置在扫描线和所述信号线交叉点处的像素、以及相应于像素行布置的电源线。驱动器单元包括：用于为每条扫描线提供顺序(sequential)控制信号以执行行单元中的像素的线顺序扫描的主扫描器；用于与线顺序扫描同步地、为每条电源线提供在第一和第二电压之间切换的电源电压的电源扫描器；用于与线顺序扫描同步地、为每条列扫描线提供作为视频信号的信号电压和参考电压的信号选择器。每个像素包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管和保持(holding)电容器。采样晶体管的栅极连接到扫描线，源极和漏极中的一极连接到信号线，并且另一极连接到驱动器晶体管的栅极，驱动器晶体管的源极和漏极中的一极连接到发光元件，并且另一极连接到电源线，以及保持电容器跨接驱动器晶体管的源极和栅极。采样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号变为导通，并且采样从信号线提供的信号电压以将所采样的信号电压保持在保持电容器中。驱动器晶体管从处于第一电压的电源线接收电流的供应，并且根据所保持的信号电压使驱动电流流入发光元件。为了使采样晶体管在当信号线处于该信号电压的时间段期间导通，主扫描器为扫描线输出具有比该时间段更短的脉冲宽度的控制信号，从而当信号电压保持在保持电容器中时，增加用于驱动器晶体管的迁移率的校正到信号电压。
优选地，当信号电平保持在保持电容器时，主扫描器使采样晶体管非导通以使信号线从驱动器晶体管的栅极电断开，从而使驱动器晶体管的栅极电压跟随源极电压中的变化，并且维持栅极-源极电压恒定。此外，电源扫描器可以在采样晶体管采样信号电压之前的第一时刻将电源线从第一电压改变为第二电压，主扫描器可以在采样晶体管采样信号电压之前的第二时刻使采样晶体管导通，以将来自信号线的参考电压施加到驱动器晶体管的栅极，并且设置驱动器晶体管的源极为第二电压，并且然后电源扫描器可以在第二时刻之后的第三时刻使电源线从第二电压改变为第一电压，以将相应于驱动器晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容器中。
在根据本发明的实施例中，利用如有机EL装置的发光元件作为像素的有源矩阵型装置中，每个像素具有驱动器晶体管的迁移率校正功能。优选地，每个像素也具有驱动器晶体管的阈值电压校正功能，有机EL装置的长期变化校正功能(自举(bootstrap)操作)和其它功能，以获得高的图像质量。具有这样类型校正功能的现有技术的像素电路由于许多的组成元件因而具有大的布线(layout)面积，使得该像素电路不适于显示器的高精度。根据本发明的实施例，电源电压服从切换，从而减小组成元件的数量并且允许减小像素的布线面积，因此，可以提供高保真度和高精度的平板显示器。
根据本发明的实施例，为了使采样晶体管在当信号线处于信号电压的时间段期间导通，具有比该时间段更短的脉冲宽度的控制信号可以被输出到扫描线，从而当信号电压保持在保持电容器中时，增加用于驱动器晶体管的迁移率的校正到信号电压。换句话说，用于使采样晶体管导通的控制信号脉冲基本上包括在当视频信号线处于信号电压的时间段中。以这种安排，即使由于配线电容和电阻存在控制信号脉冲或者视频信号波形的传输延迟或者波形劣化，也可能执行用于将视频信号保持在保持电容器中的采样操作和驱动器晶体管的相应的迁移率校正操作。即使在由像素构成的屏幕中的控制信号脉冲中存在变化，也能够减少采样信号电压中的变化，并且能够避免不规则亮度的出现。因而，能够提供好的图像质量的显示装置。
附图说明
图1是显示一般像素结构的电路图。
图2是图示图1中所示的像素电路的操作的时序图。
图3A是显示根据本发明的实施例的显示装置的整体结构的方框图。
图3B是根据本发明的实施例的显示装置的电路图。
图4A是图示图3B中所示的实施例的操作的时序图。
图4B是图示实施例的操作的电路图。
图4C是图示实施例的操作的电路图。
图4D是图示实施例的操作的电路图。
图4E是图示实施例的操作的电路图。
图4F是图示实施例的操作的电路图。
图4G是图示实施例的操作的电路图。
图4H是图示实施例的操作的电路图。
图4I是图示实施例的操作的电路图。
图5A和5B显示图示实施例的操作的波形。
图6A和6B显示图示实施例的操作的波形。
图7A是图示用于显示装置的驱动方法的参考示例的时序图。
图7B是图示参考示例的操作的电路图。
图7C是图示参考示例的操作的电路图。
图7D是图示参考示例的操作的电路图。
图7E是图示参考示例的操作的电路图。
图7F是图示参考示例的操作的电路图。
图7G是图示参考示例的操作的电路图。
图8A和8B显示图示参考示例的操作的波形。
图9是显示驱动器晶体管的电流-电压特性的图。
图10A是显示驱动器晶体管的电流-电压特性的图。
图10B是图示本发明的显示装置的操作的电路图。
图10C显示图示显示装置的操作的波形。
图11A是显示发光元件的电流-电压特性的图。
图11B显示图示驱动器晶体管的自举操作的波形。
图11C是图示本发明的实施例的显示装置的操作的电路图。
图12是根据本发明的另一实施例的显示装置的电路图。
图13是显示本发明的实施例的显示装置的结构的截面图。
图14是显示本发明的实施例的显示装置的模块结构的平面图。
图15是装配有本发明的实施例的显示装置的电视机的透视图。
图16是装配有本发明的实施例的显示装置的数码照相机的透视图。
图17是装配有本发明的实施例的显示装置的笔记本型个人计算机的透视图。
图18是显示装配有本发明的实施例的显示装置的便携式终端设备的示意图。
图19是装配有本发明的实施例的显示装置的摄影机的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的实施例。首先，为了容易地理解本发明的实施例和阐明背景，将参照图1简要地描述显示装置的一般结构。图1是显示一般显示装置的一个像素的示意电路图。如图所示，该像素电路具有布置在扫描线1E和正交地布置的信号线1F的交叉点处的采样晶体管1A。采样晶体管1A是n-型，它的栅极连接到扫描线1E并且它的漏极连接到信号线1F。保持电容器1C的一个电极和驱动器晶体管1B的栅极连接到采样晶体管1A的源极。驱动器晶体管1B是n-型，它的漏极连接到电源线1G，并且它的源极连接到发光元件1D的阳极。保持电容器1C的另一电极和发光元件1D的阴极连接到地线1H。
图2是图示图1中所示的像素电路的操作的时序图。该时序图说明采样由信号线(1F)提供的视频信号(视频信号线电压)的电压的操作，并且使由有机EL装置等制造的发光元件1D进入发光状态。当扫描线(1E)电压(扫描线电压)转变为高电平时，采样晶体管(1A)开启(turn on)以充电保持电容器(1C)中的视频信号电压。因此，驱动器晶体管(1B)的栅极电压(Vg)开始上升以启动漏极电流流动。因此，发光元件(1D)的阳极电压上升以启动发光。此后，当扫描线电压转变为低电平时，视频信号线电位保持在保持电容器(1C)中，并且驱动器晶体管(1B)的栅极电压变为恒定，使得直到下一帧发光亮度一直维持恒定。
然而，因为驱动器晶体管(1B)的制造变化，所以每个像素具有如阈值电压和迁移率的特性的改变。因为特性的变化，所以即使给驱动器晶体管(1B)施加相同的栅极电压，每个像素的漏极电流(驱动器电流)也变化，导致发光亮度的变化。此外，由于由有机EL装置等制造的发光元件(1D)的特性的长期改变，所以发光元件(1D)的阳极电压变化。阳极电压的变化呈现为驱动器晶体管(1B)的栅极-源极电压的改变，导致漏极电流(驱动器电流)的变化。由于这些变化的驱动器电流的变化引起像素的发射亮度的变化，从而劣化图像质量。
图3A是显示本发明的实施例的显示装置的整体结构的方框图。如图所示，显示装置100由像素阵列单元102和用于驱动像素阵列部分的驱动单元(103、104和105)组成。像素阵列部分102由行扫描线WSL101到10m、列信号线DTL101到10m、布置在扫描和信号线交叉点处的矩阵像素(PXLC)101、和布置在每行像素101处的电源线DSL101到10m组成。驱动单元(103、104和105)由主扫描器(写扫描器WSCN)104、电源扫描器(DSCN)105、和信号选择器(水平选择器HSEL)103组成。主扫描器104给每条扫描线WSL101到10m顺序地提供控制信号以执行行单元中的线顺序扫描。电源扫描器(DSCN)105与线顺序扫描同步地给每条电源线DSL101到10m提供在第一和第二电压之间切换的电源电压。信号选择器(水平选择器HSEL)103与线顺序扫描同步地给列信号线DTL101到10n提供信号电压和参考电压。信号电压组成视频信号。
图3B是显示图3A中所示的显示装置100中的像素101的特殊结构和配线关系的电路图。如图所示，像素101具有典型地由有机EL装置制造的发光元件3D、采样晶体管3A、驱动器晶体管3B和保持电容器3C。采样晶体管3A的栅极连接到相应的扫描线WSL101，源极和漏极中的一极连接到相应的信号线DTL101，并且另一极连接到驱动器晶体管3B的栅极g。驱动器晶体管3B的源极s和漏极d中的一极连接到发光元件3D，并且另一极连接到相应的电源线DSL101。在这个实施例中，驱动器晶体管3B的漏极d连接到电源线DSL101，并且源极s连接到发光元件3D的阳极。发光元件3D的阴极连接到地线3H。地线3H与所有像素101共同配线。保持电容器3C跨接驱动器晶体管3B的源极s和栅极g。
上述电路结构中，响应于由扫描线WSL101提供的控制信号采样晶体管3A变成导通，并且采样由信号线DTL101提供的信号电压以将采样的信号电压保持在保持电容器3C中。为驱动器晶体管3B提供来自处于第一电压的电源线DSL101的电流，并且根据保持在保持晶体管3B中的信号电压使驱动电流流入发光元件3D。为了使采样晶体管3A在当信号线DTL101处于信号电压的时间段期间导通，主扫描器(WSCN)104为扫描线WSL101输出具有比该时间段更短的脉冲宽度的控制信号，从而当信号电压保持在保持电容器3C中时，增加用于驱动器晶体管3B的迁移率μ的校正到信号电压。
除了上述的迁移率校正功能外，图3B中所示的像素101还提供有阈值电压校正功能。即，在采样晶体管3A采样信号电压之前，电源扫描器(DSCN)105使电源线DSL101从第一电压改变到第二电压。在采样晶体管3A采样信号电压之前，主扫描器(WSCN)104使采样晶体管3A在第二时刻导通以将来自信号线DTL101的参考电压施加到驱动器晶体管的栅极g，并且设置驱动器晶体管3B的源极s为第二电压。通常，第一时刻先于第二时刻。在某些情形中，第一时刻和第二时刻的顺序可以颠倒。在第二时刻之后的第三时刻，电源扫描器(DSCN)105使电源线DSL101从第二电压变化到第一电压，并且相应于驱动器晶体管的阈值电压Vth的电压保持在保持电容器3C中。利用该阈值电压校正功能，显示装置100可以消除对于每个像素变化的驱动器晶体管3B的阈值电压的影响。
图3B中所示的像素电路101还具有自举功能。即，当信号电压保持在保持电容器3C中时，主扫描器(WSCN)104移除施加到扫描线WSL101的控制信号，以使采样晶体管3A非导通并且使驱动器晶体管3B的栅极g从信号线DTL101电断开。因而，栅极电压(Vg)跟随驱动器晶体管3B的源极电压(Vs)的变化，使得栅极g-源极s电压Vgs能够维持恒定。
图4A是图示图3B中所示的像素101的操作的时序图。使用共同的时间轴，并且时序图显示扫描线(WSL101)处的电压改变、电源线(DSL101)处的电压改变、以及信号线(DTL101)处的电压改变。与这些电压改变一起，还显示了驱动器晶体管3B的栅极电压(Vg)和源极电压(Vs)的改变。
在该时序图中，为了相应于像素101的操作转变的描述的方便，使用时段(B)到(I)。在发光时段(B)期间，发光元件3D处于发射状态。此后，新的线顺序扫描场进入。首先，在第一时段(C)期间，电源线改变到低电压。前进到下一个时段(D)，并且初始化驱动器晶体管的栅极电压Vg和源极电压Vs。通过在阈值电压准备时段(C)和(D)期间重置驱动器晶体管3B的栅极电压Vg和源极电压Vs，完成了对阈值电压校正操作的准备。在下一个阈值电压校正时段(E)期间，实际上执行阈值电压校正操作以保持相应于横跨驱动器晶体管3B的栅极g和源极s的阈值电压Vth的电压。在实际的情况下，相应于Vth的电压被写入跨接在驱动器晶体管3B的栅极g和源极s之间的保持电容器3C中。
在用于迁移率校正的准备时段(F)和(G)之后，时段前进到采样时段-迁移率校正时段(H)。在该时段期间，视频信号的信号电压Vin写入保持电容器3C中，Vin被加到Vth，并且从保持在保持电容器3C中的电压减去迁移率校正电压ΔV。在采样时段-迁移率校正时段(H)期间，为了使采样晶体管3A在当信号线DTL101处于信号电压Vin时的时间段期间导通，具有比该时间段更短的脉冲宽度的控制信号输出到扫描线WSL101，从而当信号电压Vin保持在保持电容器3C时，增加用于驱动器晶体管3B的迁移率μ的校正到信号电压Vin。
此后，随着进入发光时段(I)，发光元件发出相应于信号电压Vin的亮度的光。在这种情况下，由于信号电压Vin通过相应于阈值电压Vth和迁移率校正电压ΔV的电压调节，所以发光元件3D的发射亮度不受驱动器晶体管3B的阈值电压Vth和迁移率μ的变化的影响。在发光时段(I)的开始执行自举操作，并且驱动器晶体管3B的栅极电压Vg和源极电压Vs上升，而驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs＝Vin+Vth-ΔV维持恒定。
参照图4B到4I，将详细描述图3B中所示的像素101的操作。图4B到4I的表示分别地对应于图4A中所示的时序图的时段(B)到(I)。为说明的方便和容易理解，在图4B到4I中，发光元件3D的电容性组件绘制为电容器元件31。首先，如图4B中所示，在发光时段(B)期间，电源线DSL101处于高电压Vcc_H(第一电压)并且驱动器晶体管3B将驱动电流Ids提供给发光元件3D。如图所示，驱动电流Ids从处于高电压Vcc_H的电源线DSL101经由驱动器晶体管3B流入发光元件3D，并且此后流入共同的地线3H。
接下来，如图4C中所示，随着进入时段(C)，电源线DSL101从高电压Vcc_H改变为低电压Vcc_L从而电源线DSL101放电到Vcc_L，并且驱动器晶体管3B的源极电压Vs转变为接近Vcc_L的电压。如果电源线DSL101的配线电容大，则电源线DSL101在相对早的时刻从高电压Vcc_H改变为低电压Vcc_L。该时段(C)充分地保持，以便不受配线电容和其它像素寄生电容的影响。
随着接下来进入时段(D)，如图4D中所示，扫描线WSL101从低电平改变为高电平以使采样晶体管3A导通。此时，视频信号线DTL101取为参考电压Vo。从而驱动器晶体管3B的栅极电压Vg经由导通的采样晶体管3A取为视频信号线DTL101的参考电压Vo。同时，驱动器晶体管3B的源极电压Vs立刻固定到低电压Vcc_L。随着这些操作，驱动器晶体管3B的源极电压Vs初始化(重置)到比视频信号线DTL处的参考电压Vo足够更低的电压Vcc_L。更具体地，将低电压Vcc_L(第二电压)设置到电源线DSL101，使得驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs(栅极电压Vg和源极电压Vs之间的差)变得比驱动器晶体管3B的阈值电压Vth更高。
随后，随着进入阈值电压校正时段(E)，如图4E中所示，电源线DSL101的电压从低电压Vcc_L转变为高电压Vcc_H，并且驱动器晶体管3B的源极电压Vs开始上升。当驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs取为阈值电压Vth时，电流被切断。这样，相应于驱动器晶体管3B的阈值电压Vth的电压被写入保持电容器3C中。该操作是阈值电压校正操作。此时，为了使电流主要在保持电容器3C一侧流动而不是在发光元件3D一侧流动，设置公共地线3H处的电压使得发光元件3D被切断。
随着进入时段(F)，如图4F中所示，扫描线WSL101转变为低电压侧，并且采样晶体管3A又一次进入关闭状态。此时，虽然驱动器晶体管3B的栅极g取为漂浮(floating)状态，但是它处于截止状态，并且因为栅极-源极电压Vgs等于驱动器晶体管3B的阈值电压Vth，所以漏极电流Ids将不流动。
随后进入时段(G)，如图4G中所示，视频信号线DTL101的电压从参考电压Vo转变为采样电压(信号电压)Vin。从而能够完成用于下一个采样操作和迁移率校正操作的准备。
随着进入采样时段-迁移率校正时段(H)，如图4H中所示，扫描线WSL101转变为高电压侧，并且采样晶体管3A开启。因而，驱动器晶体管3B的栅极电压Vg变为信号电压Vin。由于发光元件3D初始处于截止状态(高阻抗状态)，所以驱动器晶体管3B的漏极-源极电流Ids流入发光元件电容器31以开始充电。驱动器晶体管3B的源极电压Vs开始上升，并且驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs最后取为Vin+Vth-ΔV。如此，同时执行采样信号电压Vin和调节校正量ΔV。Vin越高，电流Ids变得越大，并且ΔV的绝对值变得越大。因而，能够根据发射亮度级别执行迁移率校正。如果Vin是恒定的，则驱动器晶体管3B的迁移率μ越大，ΔV的绝对值越大。换句话说，由于负反馈量ΔV当迁移率μ变高时变大，所以能够消除各像素迁移率的变化。
最后，随着进入发光时段(G)，如图4I中所示，扫描线WSL101转变为低电压侧，并且采样晶体管3A关闭。从而驱动器晶体管3B的栅极g从信号线DTL101断开。同时，漏极电流Ids开始流入发光元件3D。因此，发光元件3D的阳极电压根据驱动电流Ids上升Vel。发光元件3D的阳极电压的上升是驱动器晶体管3B的源极电压Vs的上升。当驱动器晶体管3B的源极电压Vs上升时，驱动器晶体管3B的栅极电压Vg通过保持电容器3C的自举操作上升。栅极电压Vg的上升量Vel等于源极电压Vs的上升量Vel。从而，在发光时段期间驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs维持恒定为Vin+Vth-ΔV。
图5A和5B是显示在采样时段-迁移率校正时段(H)期间扫描线电压波形和视频信号电压波形的示意图。图5A中所示的波形是在图3A中所示的写扫描器104的远端观察的波形，并且图5B中所示的波形是在图3A中所示的写扫描器104的近端观察的波形。在远端，由配线电容和电阻的影响扫描线电压(即，控制信号脉冲)的波形迟钝(dull)并且严重地劣化。相反，在近端，控制脉冲没有受配线电容和电阻那么大的影响，使得波形没有劣化。因为离水平选择器103的距离与信号源相同，所以视频信号线电压在远端和近端没有波形的差别。
迁移率校正时间由信号电压处的视频信号线的时间宽度叠加在控制信号脉冲上的范围确定。根据本发明的实施例，将控制信号脉冲宽度t做窄以便其被包括在信号电压处的视频信号线的时间宽度内，使得迁移率校正时间t1由控制信号脉冲宽度t确定。更精确地，迁移率校正时间是从控制信号脉冲上升以及采样晶体管开启时到控制信号脉冲下降以及采样晶体管关闭时。如图所示，采样晶体管3A的开启时刻(on-timing)是栅极电压(即，扫描线电压)超过相对于源极电压(即，视频信号线电压)的阈值电压Vth时。相反地，采样晶体管3A的关闭时刻(off-timing)是栅极电压相对于源极电压降低Vth(3A)时。如图所示，迁移率校正时间在严重劣化波形的远端是t1，并且迁移率校正时间在没有如此大劣化波形的近端是t2。与近端相比，在严重劣化波形的远端，采样晶体管的开启时刻向后移动，并且关闭时刻也向后移动。因此，由其间差别确定的迁移率校正时间t1与近端的迁移率校正时间t2没有非常大改变。
最终由采样晶体管3A采样的信号电压(采样电压)由正当采样晶体管3A关闭时的视频信号电压给定。如图从5A和5B可见的，采样电压V1和V2在远端和近端与信号电压Vin没有差别。根据本发明的实施例，视频信号电压V1和V2在远端和近端也几乎没有差别。迁移率校正时间t1和t2之间的差别几乎可以忽略。因而本发明的实施例能够提供一种具有在屏幕的左侧和右侧之间没有亮度差别的好的图像质量并且抑制阴影(shading)的显示装置。
图6A和6B也显示在采样时段-迁移率校正时段(H)期间观察的扫描线电压波形和视频信号线电压波形。图6A所示的波形是在远离水平选择器103的较下端的屏幕上观察的波形，并且图6B所示的波形是在接近水平选择器103的较上端的屏幕上观察的波形。因为在较上端和较下端屏幕中相同的位置，所以控制信号脉冲的波形(扫描线电压波形)没有差异。因为配线电容和电阻，所以视频信号线电压在较下端屏幕比在较上端屏幕延迟更多。然而，即使视频信号线的信号电压波形延迟，如果控制信号脉冲包括在视频信号线的信号电压的时间宽度内，则采样电压之间和迁移率校正时间之间几乎没有差别。如图6A和6B所示，采样的视频信号电压V1和V2在较上端和较下端的屏幕中近似相等。迁移率校正时间t1和t2也近似相等。因而在较上端和较下端的屏幕中的亮度差别能够被抑制，并且能够提供具有好的图像质量的显示装置。
图7A显示用于图3B中所示的显示装置的驱动方法的参考示例。为了使它容易理解，采用与图4A中所示的时序图相同的格式。不同点是用于采样时段-迁移率校正时段的控制方法。如参考示例的图7A中所示的，将采样时段-迁移率校正时段设置为从视频信号线从参考电压Vo上升到信号电压Vin的时候到扫描线从高电压下降到低电压的时候。
参照图7B到7G，将进一步对如图7A中所示的参考示例的操作方法进行描述。首先，如图7B中所示，在发光时段(B)期间，电源线DSL101处于高电压Vcc_H(第一电压)，并且驱动器晶体管3B给发光元件3D提供驱动电流Ids。如图所示，驱动电流Ids从处于高电压Vcc_H的电源线DSL101经由驱动器晶体管3B流入发光元件3D，并且此后流入到公共地线3H。
接下来，如图7C中所示，随着进入时段(C)，电源线DSL101从高电压Vcc_H改变到低电压Vcc_L。从而电源线DSL101放电到Vcc_L，并且驱动器晶体管3B的源极电压Vs转变为接近Vcc_L的电压。如果电源线DSL101的配线电容大，则期望电源线DSL101在相对早的时刻从高电压Vcc_H改变为低电压Vcc_L。该时段(C)充分地保持，以便不受配线电容和其它像素寄生电容的影响。
随后，随着接下来进入时段(D)，如图7D中所示，扫描线WSL101从低电平改变为高电平以使采样晶体管3A导通。此时，视频信号线DTL101取为参考电压Vo。从而驱动器晶体管3B的栅极电压Vg经由导通的采样晶体管3A取为视频信号线DTL101的参考电压Vo。同时，驱动器晶体管3B的源极电压Vs立刻固定到低电压Vcc_L。随着这些操作，驱动器晶体管3B的源极电压Vs初始化(重置)到比视频信号线DTL处的参考电压Vo充分更低的电压Vcc_L。更具体地，将低电压Vcc_L(第二电压)设置到电源线DSL101，使得驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs(栅极电压Vg和源极电压Vs之间的差)变得比驱动器晶体管3B的阈值电压Vth更高。
随着进入阈值电压校正时段(E)，如图7E中所示，电源线DSL101的电压从低电压Vcc_L转变为高电压Vcc_H，并且驱动器晶体管3B的源极电压Vs开始上升。当驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs取为阈值电压Vth时，电流被切断。这样，相应于驱动器晶体管3B的阈值电压Vth的电压被写入保持电容器3C中。该操作是阈值电压校正操作。设置公共地线3H处的电压使得发光元件3D被切断，并且电流主要在保持电容器3C一侧流动而不是在发光元件3D一侧流动。
接下来，随着进入采样时段-迁移率校正时段(F)，如图7F中所示，视频信号线DTL101的电压从参考电压Vo转变为信号电压Vin，使得驱动器晶体管3B的栅极电压Vg取为Vin。由于发光元件3D初始处于截止状态(高阻抗状态)，所以驱动器晶体管3B的漏极电流Ids流入发光元件电容器的寄生电容器31并且发光元件的寄生电容器31开始充电。驱动器晶体管3B的源极电压Vs开始上升，并且驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs最后取为Vin+Vth-ΔV。如此，执行采样信号电压Vin和调节校正量ΔV。Vin越高，电流Ids变得越大，并且ΔV的绝对值变得越大。因而，可能根据发射亮度级别执行迁移率校正。如果Vin是恒定的，则驱动器晶体管3B的迁移率μ越大，ΔV的绝对值越大。换句话说，由于负反馈量ΔV当迁移率μ变高时变大，所以能够消除各像素迁移率的变化。
最后随着进入发光时段(G)，如图7G中所示，扫描线WSL101转变为低电压侧，并且采样晶体管3A关闭。从而驱动器晶体管3B的栅极g从信号线DTL101断开。同时，漏极电流Ids开始流入发光元件3D。发光元件3D的阳极电压根据驱动电流Ids上升Vel。发光元件3D的阳极电压的上升是驱动器晶体管3B的源极电压Vs的上升。当驱动器晶体管3B的源极电压Vs上升，驱动器晶体管的栅极电压Vg通过保持电容器3C的自举操作上升。栅极电压Vg的上升量Vel等于源极电压Vs的上升量Vel。从而，在发光时段期间驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs维持恒定为Vin+Vth-ΔV。
图8A和8B显示在图7A中所示的参考示例的采样时段-迁移率校正时段(F)期间、扫描线电压波形和视频信号电压波形。为了使其容易理解，采用与图5A和5B中所示的表示相同的格式。图8A中所示的波形是在写扫描器104的远端观察的波形，并且图8B中所示的波形是写在扫描器104的近端观察的波形。如图所示，因为配线电容和电阻小，所以扫描线电压(即，控制信号脉冲)在近端没有劣化。相反，在后端(rear side)，因为配线电容和电阻大，所以扫描线电压(即，控制信号脉冲)的波形迟钝并且严重地劣化。由于与电源距水平选择器103的距离相同，所以视频信号电压之间的脉冲劣化差别小。由于波形劣化在屏幕的近端和远端不同，所以在近端和远端采样的视频信号电压V1和V2之间存在差别。在远端和近端的迁移率校正时间t1和t2之间也分别地存在差别。存在一种趋势：由于控制信号脉冲的波形劣化在屏幕的远端大，所以采样电压V1变大并且迁移率校正时间t1变长。相反，由于控制信号脉冲的波形劣化在屏幕近端几乎不存在，所以采样电压V2和迁移率校正时间t2都取值为接近设计值。以这种方式，由于采样电压和迁移率校正时间在屏幕中的写扫描器的近端和远端(即，屏幕的左侧和右侧)取为不同的值，所以在屏幕的左侧和右侧出现亮度差别，并且这种差别被视觉地识别为阴影。
最后，将参照图9至11进一步对阈值电压校正操作、迁移率校正操作和自举操作进行描述。图9是显示驱动器晶体管的电流-电压特性的图。当驱动器晶体管工作在饱和区时，漏极-源极电流Ids具体地由Ids＝(1/2)·μ·(W/L)·Cox·(Vgs-Vth)2表示，其中μ代表迁移率，W代表栅宽，L代表栅长，以及Cox代表每单位面积的栅极氧化物膜电容量。由该晶体管特性公式显而易见：当阈值电压Vth改变时，即使Vgs恒定，漏极-源极电流Ids也改变。如上所述，在本发明的像素中，栅极-源极电压Vgs由Vin+Vth-ΔV表示。将该式替入晶体管特性公式。从而漏极-源极电流Ids由Ids＝(1/2)·μ·(W/L)·Cox·(Vin-ΔV)2表示，并且其不依赖于阈值电压Vth。因此，即使阈值电压由于制造过程而变化，漏极-源极电流Ids将不改变，并且有机EL装置的发射亮度将不改变。
如图9中所示，如果不采取任何对策，当阈值电压为Vth时，Vgs处的驱动电流是Ids，而当阈值电压为Vth’时，Vgs处的驱动电流是Ids’，该电流与Ids不同。
图10A是显示如图9的驱动器晶体管的电流-电压特性的图。显示具有不同的μ和μ’的两个驱动器晶体管的特性曲线。从图可见，即使在相同的Vgs处，具有不同的μ和μ’的驱动器晶体管的漏极-源极电流是Ids和Ids’。
图10B图示当采样视频信号电压时和当校正迁移率时像素的操作。为了使其容易理解，显示发光元件3D的寄生电容器3I。当采样视频信号电压时，因为采样晶体管3A处于开启状态，所以驱动器晶体管3B的栅极电压Vg是视频信号电压Vin，并且驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs是Vin+Vth。在这种情况下，由于驱动器晶体管3B处于开启状态，并且发光元件3D处于截止状态，所以漏极-源极电流Ids流入发光元件电容器3I。当漏极-源极电流Ids流入发光元件电容器3I时，发光元件电容器3I开始充电，并且发光元件3D的阳极电压(即，驱动器晶体管3B的源极电压Vs)开始上升。当驱动器晶体管3B的源极电压Vs上升ΔV时，驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs下降ΔV。这对应于通过负反馈的迁移率校正操作。栅极-源极电压Vgs的减少量ΔV由ΔV＝Ids·Cel/t确定，并且ΔV是用于迁移率校正的参数，Cel代表发光元件电容器3I的电容值，以及t代表迁移率校正时段。
图10C是显示当校正迁移率时驱动器晶体管3B的操作点(point)的图。执行上述相对于由制造过程引起的μ和μ’变化的迁移率校正，以确定最佳校正参数ΔV和ΔV’，以及驱动器晶体管3B的漏极-源极电流Ids和Ids’。如果没有执行迁移率校正，因为不同的迁移率μ和μ’，所以相同的栅极-源极电压Vgs处的漏极-源极电流是不同的Ids0和Ids0’。为了避免这个，对迁移率μ和μ’给出适当的校正ΔV和ΔV’，使得漏极-源极电流是处于相同水平的Ids和Ids’。如从图10C的图可见，以这种方式执行负反馈：当迁移率μ高时校正量ΔV变大，并且当迁移率μ’低时校正量ΔV’变小。
图11A是显示由有机EL装置制造的发光元件3D的电流-电压特性的图。当电流Iel流入发光元件3D时，唯一地确定阳极-阴极电压Vel。如图4I中所示，在发光时段期间扫描线WSL101转变为低电压侧，并且当采样晶体管3A进入关闭状态时，发光元件3D的阳极上升由驱动器晶体管3B的漏极-源极电流Ids确定的阳极-阴极电压Vel。
图11B是显示当发光元件3D的阳极电压上升时、驱动器晶体管3B的栅极电压Vg和源极电压Vs的改变的图。当发光元件3D的阳极电压上升Vel时，驱动器晶体管3B的源极也上升Vel，并且驱动器晶体管3B的栅极由保持电容器3C的自举操作上升Vel。因此，甚至在自举之后，自举之前保持的驱动器晶体管3B的栅极-源极电压Vgs＝Vin+Vth-ΔV被维持。即使由于发光元件3D的长期劣化造成的阳极电压变化，驱动器晶体管3B的栅极-源极电压始终维持恒定于Vin+Vth-ΔV。
图11C是在参照图3B描述的本发明的实施例的像素结构中增加了寄生电容器7A和7B的电路图。寄生电容器7A和7B是驱动器晶体管3B的栅极g的寄生电容器。上述的自举能力由Cs/(Cs+Cw+Cp)表示，其中Cs是保持电容器的电容值，Cw和Cp分别是寄生电容器7A和7B的电容值。如果该值更接近于“1”，则自举能力高。即，该值指示相对于发光元件3D的长期劣化的高校正能力。根据本发明，最小化要连接到驱动器晶体管3B的栅极g的组件的数量，使得Cp几乎能够被忽略。因此，自举能力由无限接近于“1”的Cs/(Cs+Cw)表示，指示对发光元件3D的长期劣化的高校正能力。
图12是显示根据本发明的另一实施例的显示装置的示意电路图。为了使其容易理解，在图12中对应于图3中所示的实施例的那些元件的组成元件由对应的参考数字表示。不同点在于：图12中所示的实施例通过使用p-型晶体管形成像素电路，而图3B中所示的实施例通过使用n-型晶体管形成像素电路。与图3B中所示的像素电路非常相似，图12中所示的像素电路也能执行阈值电压校正操作、迁移率校正操作和自举操作。
本发明的实施例的显示装置具有如图13中所示的薄膜装置结构。图13是显示在绝缘基底上形成的像素的结构的截面示意图。如图所示，像素由包括多个薄膜晶体管的晶体管部分(图13中，图示性的显示一个TFT)、如保持电容器的电容器部分、以及如有机EL元件的发光部分组成。晶体管部分和电容器部分通过TFT过程在基底上形成，并且如有机EL元件的发光部分堆叠在其上。透明反向基底用粘合剂粘合到其上以形成平板。
本发明的实施例的显示装置包括如图14中所示的平坦模块(flat module)型。例如，像素阵列部分(像素矩阵部分)通过集成由有机EL元件、薄膜晶体管和薄膜电容器制造的像素以矩阵状在绝缘基底上形成，并且由玻璃等制造的反向基底通过在像素阵列部分的周围区域涂上粘合剂粘合到像素阵列部分(像素矩阵部分)，以形成显示器模块。如果必要，滤色器(color filter)、保护膜、光屏蔽膜可以布置在透明的反向基底上。软性印刷电路(FPC)可以布置在显示模块上，作为用于在外部和像素阵列部分之间传送信号等的连接器。
上述的本发明的实施例的显示装置具有平板形状，并且适用于各种领域的电子设备的显示器，其用于显示输入或在电子设备中产生的视频信号的图像或图片，该电子设备包括：数字相机、笔记本型个人计算机、移动电话、摄影机等。将描述采用该类型显示器的电子设备的示例。
图15显示采用本发明的实施例的电视机。电视机包括由前板12、滤光器玻璃13等构成的视频显示屏11，并且通过使用本发明的显示装置作为视频显示屏11制造。
图16显示采用本发明的实施例的数字相机。上面是前视图，下面是后视图。数字相机包括：取像透镜(taking lens)、闪光部分15、显示部分16、控制开关、菜单开关、快门19等，并且通过使用本发明的显示装置作为显示部分16制造。
图17显示采用本发明的实施例的笔记本型个人计算机。主体20包括当输入字符等时要操作的键盘21，并且主体盖包括用于显示图像的显示部分22。笔记本型个人计算机通过使用本发明的显示装置作为显示部分22制造。
图18显示采用本发明的实施例的移动终端设备。左侧显示打开状态，右侧显示闭合状态。移动终端设备包括上端机壳23、下端机壳24、联接(coupling)部分(铰链)25、显示器26、副显示器27、画面灯(picture light)28、照相机29等等，并且通过使用本发明实施例的显示装置作为显示器26和副显示器27制造。
图19显示采用本发明的实施例的摄影机。该摄影机包括：主要部分30、布置在前端的目标取像透镜34、摄影开始/停止开关35、监视器36等，并且通过使用本发明实施例的显示装置作为监视器36制造。
本领域的技术人员应当理解：取决于设计需要和其它因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或者其等效物的范围内。
本申请要求2006年7月27日向日本专利局提交的日本专利申请No.2006-204057的优先权，在此通过引用包括该申请的全部内容。

Claims (5)

1.一种显示装置，包括：
像素阵列单元，其包括行扫描线、列信号线、以矩阵形状布置在所述扫描线和所述信号线之间交叉点处的像素、以及相应于像素行布置的电源线；以及
用于驱动像素阵列单元的驱动器单元，该驱动器单元包括：用于为每条扫描线提供顺序控制信号以执行行单元中的像素的线顺序扫描的主扫描器；用于与线顺序扫描同步地、为每条电源线提供在第一和第二电压之间切换的电源电压的电源扫描器；以及用于与线顺序扫描同步地、为每条列信号线提供作为视频信号的信号电压和参考电压的信号选择器，
其中每个像素包括发光元件、采样晶体管、驱动器晶体管和保持电容器；采样晶体管具有连接到所述扫描线的栅极，源极和漏极中的一极连接到信号线，以及另一极连接到驱动器晶体管的栅极；驱动器晶体管使源极和漏极中的一极连接到发光元件、另一极连接到电源线，并且保持电容器跨接驱动器晶体管的源极和栅极，
其中采样晶体管响应于由所述扫描线提供的控制信号变为导通，并且采样由所述信号线提供的信号电压，以将所述的采样的信号电压保持在所述的保持电容器中，
驱动器晶体管从处于第一电压的电源线接收电流的供应，并且根据所保持的信号电压使驱动电流流入发光元件，以及
主扫描器向扫描线输出具有比该时间段更短的脉冲宽度的控制信号，以使采样晶体管当信号线处于信号电压的时间段期间导通，从而当信号电压保持在保持电容器中时，增加用于驱动器晶体管的迁移率的校正到信号电压。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中当信号电压保持在保持电容器中时，主扫描器使采样晶体管非导通，以使信号线从驱动器晶体管的栅极电断开，从而使驱动器晶体管的栅极电压跟随源极电压的变化，并且维持栅极-源极电压恒定。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中：
电源扫描器在所述采样晶体管采样所述信号电压之前的第一时刻将所述电源线从所述第一电压改变为所述第二电压；
主扫描器在所述采样晶体管采样所述信号电压之前的第二时刻使所述采样晶体管导通，以将来自所述信号线的所述参考电压施加到所述驱动器晶体管的栅极，并且设置所述驱动器晶体管的源极为所述第二电压；以及
电源扫描器在第二时刻之后的第三时刻使电源线从第二电压改变为所述第一电压，以将相应于所述驱动器晶体管的阈值电压的电压保持在保持电容器中。
4.一种用于显示装置的驱动方法，该显示装置包括：像素阵列单元和用于驱动像素阵列单元的驱动器单元，像素阵列单元包括行扫描线、列信号线、以矩阵形状布置在所述扫描线和所述信号线之间交叉点处的像素、以及相应于像素行布置的电源线；驱动器单元包括：用于为每条扫描线提供顺序控制信号以执行行单元中的像素的线顺序扫描的主扫描器，用于与线顺序扫描同步地、为每条电源线提供在第一和第二电压之间切换的电源电压的电源扫描器，以及用于与线顺序扫描同步地、为每条列信号线提供作为视频信号的信号电压和参考电压的信号选择器；其中：
每个所述像素包括发光元件、采样晶体管、驱动器晶体管和保持电容器；
采样晶体管具有连接到所述扫描线的栅极，源极和漏极中的一极连接到所述信号线，以及另一极连接到所述驱动器晶体管的栅极；
驱动器晶体管使源极和漏极中的一极连接到所述发光元件、以及另一极连接到电源线；并且
保持电容器跨接所述驱动器晶体管的源极和栅极，该方法包括以下步骤：
响应于由所述扫描线提供的控制信号，通过采样晶体管产生导通态，并且采样由信号线提供的信号电压，以将采样的信号电压保持在保持电容器中；
通过驱动器晶体管从处于第一电压的电源线接收电流的供应，并且根据所保持的信号电压使驱动电流流入发光元件；以及
通过主扫描器向扫描线输出具有比该时间段更短的脉冲宽度的控制信号，以使采样晶体管当信号线处于信号电压的时间段期间导通，从而当所述信号电压保持在保持电容器中时，增加用于驱动器晶体管的迁移率的校正到信号电压。
5.一种装配有如权利要求1所述的显示装置的电子设备。
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