CN101159119A - 显示装置和电子设备 - Google Patents

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：各行第一扫描线和第二扫描线、各列信号线、以矩阵状安排在扫描线和信号线相互交叉位置的像素、及向各个像素供电的电源线和地线。驱动单元包括第一扫描器，其通过顺序地向每个第一扫描线提供第一控制信号、对各像素逐行执行线顺序扫描；第二扫描器，其顺序地向每个第二扫描线提供第二控制信号，以便对应于线顺序扫描；以及信号选择器，其向各行信号线提供视频信号，以便对应于线顺序扫描。

Description

显示装置和电子设备

技术领域

本发明涉及通过由电流驱动发光元件来显示图像的显示装置，各发光元件安排在每个像素。特别地，本发明涉及所谓的有源矩阵显示装置，其通过每个像素电路中提供的绝缘栅极场效应晶体管/控制在如有机EL的发光元件中流动的电流量。另外，本发明涉及其中合并有这样显示装置的电子设备。

背景技术

在显示装置中，例如在液晶显示器中，许多液晶像素被安排为矩阵态，并且根据要显示的图像信息，通过由每个像素控制入射光的透射强度或反射强度来显示图像。其应用到在各像素中使用有机EL元件的有机EL显示器，然而，有机EL元件是自发光元件，其不同于液晶像素。因此，有机EL显示器具有优点，如与液晶显示器相比图像的可见度高，不需要背光，以及响应速度快。另外，能够根据流入元件的电流值控制每个发光元件的亮度级别(灰度(gradation))，并且有机EL显示器完全不同于如液晶显示器的电压控制型之处在于，有机EL显示器是所谓的电流控制型。

在有机EL显示器中，存在简单的矩阵系统和有源矩阵系统，作为其驱动系统与液晶显示器的情况一样。尽管前者具有简单的配置，但是其存在问题，如其大难以实现高清晰度显示，因此，目前有源矩阵系统被广泛发展。在该系统中，流入每个像素电路中的发光元件的电流由像素电路中提供的有源元件控制(通常为薄膜晶体管，TFTs)，其公开于JP-A-2003-255856、JP-A-2003-271095、JP-A-2004-133240、JP-A-2004-029791和JP-A-2004-093682中。

发明内容

在现有技术中，像素电路被安排在提供控制信号的各行扫描线与提供视频信号的各列信号线相互交叉的部分，每个像素电路至少包括采样晶体管、像素电容器、驱动晶体管、以及发光元件。根据从扫描线提供的控制信号，采样晶体管导通并采样从信号线提供的视频信号。根据采样的视频信号的信号电势，像素电容器存储输入电压。根据存储在像素电容器中的输入电压，驱动晶体管在规定的发光段提供作为驱动电流的输出电流。通常，输出电流与驱动晶体管的沟道区中载流子迁移率和阈值电压有关。发光元件通过驱动从晶体管提供的输出电流，发射根据视频信号的亮度的光。

驱动晶体管在栅极接收存储在像素电容器中的输入电压，并且允许输出电流在源极和漏极之间流过，以导通发光元件。通常，发光元件的发光亮度与流动的电流量成正比。驱动晶体管提供的输出电流量由栅极电压控制，即，写入到像素电容器的输入电压。在现有技术的像素电路中，根据输入的视频信号通过改变要施加到驱动晶体管的栅极的输入电压，控制要提供给发光元件的电流量。

驱动晶体管的工作特性用公式1表示如下：

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2    (1)

在晶体管特性公式1中，“Ids”表示在源极/漏极之间流动的漏极电流，其是提供给像素电路中发光元件的输出电流。“Vgs”表示基于源极施加到栅极的栅极电压，其是像素电路中的输入电压。“Vth”表示晶体管的阈值电压。“μ”表示形成晶体管沟道的半导体薄膜的迁移率。“W”表示沟道宽度，“L”表示沟道长度以及“Cox”表示栅极电容。如从晶体管特性公式1可见，在薄膜晶体管在饱和区工作期间，当栅极电压Vgs超过阈值电压Vth时，薄膜晶体管导通，并且漏极电流Ids流过。原则上，如晶体管特性公式1所示，当栅极电压Vgs固定时，恒定量的漏极电流Ids被规则地提供给发光元件。因此，具有相同级别的视频信号被提供给形成屏幕的所有各个像素，所有像素发出相同亮度的光，结果，能够获得屏幕的均匀性(uniformity)。

然而，由半导体薄膜(如多晶硅)制成的薄膜晶体管(TFT)具有各自器件特性的变化。特别地，阈值电压Vth不固定，并且具有根据每个像素的变化。如从晶体管特性公式1可见，当每个驱动晶体管的阈值电压Vth变化时，即使当栅极电压Vgs固定时，漏极电流Ids和亮度也根据每个像素而变化，这破坏屏幕的均匀性。过去，合并了消除驱动晶体管的阈值电压变化的功能的像素电路已经得到发展，例如，这在上述专利文献3中公开。

然而，相对于发光元件的输出电流变化的因素不仅是驱动晶体管的阈值电压Vth。如从晶体管特性公式1可见，当驱动晶体管的迁移率μ变化时，输出电流Ids也变化。结果，屏幕的均匀性被破坏。希望校正迁移率变化。

根据本发明的实施例，提供了一种显示装置，其中每个像素中合并了驱动晶体管的迁移率校正功能。特别地，根据本发明的实施例，抑制了迁移率校正时段的变化，从而进一步提高显示装置的屏幕的均匀性。根据本发明实施例的一种显示装置基本上包括：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：各行第一扫描线和第二扫描线、各列信号线、以矩阵状安排在扫描线和信号线相互交叉位置的像素、向各个像素供电的电源线和地线。驱动单元包括第一扫描器，其通过顺序地向每个第一扫描线提供第一控制信号、对各像素逐行执行线顺序扫描；第二扫描器，其顺序地向每个第二扫描线提供第二控制信号，以便对应于线顺序扫描；以及信号选择器，其向各行信号线提供视频信号，以便对应于线顺序扫描。像素包括：发光元件、采样晶体管，驱动晶体管，开关晶体管、以及像素电容器。采样晶体管在其栅极连接到第一扫描线，在其源极连接到信号线，在其漏极连接到驱动晶体管的栅极。驱动晶体管和发光元件通过被串联连接在电源线和地线之间形成电流通路。开关晶体管被插入电流通路中，并且在其栅极连接到第二扫描线。像素电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间。根据从第一扫描线提供的第一控制信号，采样晶体管被导通，并且采样从信号线提供的视频信号的，要被储存在像素电容器中的信号电势。根据从第二控制线提供的第二控制信号，开关晶体管被导通，以允许电流通路导通。根据存储在像素电容器中的信号电势，驱动晶体管允许驱动电流通过处于导通状态的电流通路流入发光元件。在通过施加第一控制信号到第一扫描线而导通采样晶体管、并且开始信号电势的采样之后，驱动单元在校正时段中，对存储在像素电容器中的信号电势，给出关于驱动晶体管的迁移率的校正，该校正时段从当通过施加第二控制信号到第二扫描线、开关晶体管被导通时的第一时刻直到当通过取消施加到第一扫描线的第一控制信号、采样晶体管被截止时的第二时刻。在该时间，当提供到信号线的视频信号的信号电势高时，驱动单元自动调整第二时刻使得校正时段变短；反之，当提供到信号线的视频信号的信号电势低时，使得校正时段变长；并且当沟道宽度为W，以及沟道长度为L时，驱动晶体管设置其尺寸比率W/L为0.5或更大，通过在校正时段期间增加驱动晶体管的驱动电流的供应能力，总体上缩短校正时段。

驱动晶体管设置尺寸比率W/L为1.0或更大是优选的。通过当采样晶体管在第二时刻被截止时允许第一控制信号的下降波形倾斜，第一扫描器自动地调整第二时刻，使得当提供到信号线的视频信号的信号电势高时，校正时段变短，并且使得当信号电势低时，校正时段变长。通过允许下降波形首先为陡峭的倾斜，然后为适度倾斜，在允许第一控制信号的下降波形倾斜时，将时段分为至少两个阶段，第一扫描器在信号电势高时和信号电势低时的两种情况下优化校正时段。每个像素包括附加的开关晶体管，在视频信号的采样前，该开关晶体管复位驱动晶体管的栅极电势和源极电势，并且第二扫描器在视频信号的采样前，通过第二控制线临时导通该开关晶体管，从而允许驱动电流流过复位的驱动晶体管，以将对应于阈值电压的电压存储在像素电容器中。

根据本发明的实施例，关于驱动晶体管的迁移率的校正(迁移率校正操作)在校正时段内执行，该校正时段为从开关晶体管被导通时的第一时刻直到采样晶体管被截止的第二时刻，在采样晶体管被导通后，开始信号电势的采样。具体地，在校正时段期间，根据信号电势将流入驱动晶体管的驱动电流负反馈到像素电容器中，以调节存储的信号电势。当驱动晶体管的迁移率大时，负反馈量相应地变大，并且信号电势的减小量增大，结果驱动电流能够被减小。另一方面，当驱动晶体管的迁移率小时，关于像素电容器的负反馈量变小，因此，存储信号电势的减小量小。相应地，驱动电流并不会剧烈地减小。如上所述，根据每个像素的驱动晶体管的迁移率的大小，信号电势以消除迁移率的趋势被调整。因此，尽管每个像素的驱动晶体管的迁移率变化，但是每个像素相对于相同信号电势给出具有几乎相同水平的发光亮度。因此，屏幕的均匀性能够被提高。

最优迁移率校正时段不总是固定的，并且优选为根据信号电势设置迁移率校正时段为最优。通常，当信号电势处于白和高时，最优校正时段趋向为短，并且当信号电势从灰电平下降到黑电平时，最优校正时段趋向为长。在本发明的实施例中，通过根据信号电势可变地调整迁移率校正时段为最优，屏幕的均匀性被进一步提高。即，规定校正时段的末端的第二时刻被自动地调整，使得当提供到信号线的视频信号的信号电势高时，校正时段变短，并且使得当提供到信号线的视频信号的信号电势低时，校正时段变长。

当根据信号电势适当地控制迁移率校正时段时，当信号电平降低，最优校正时段不得不延长，结果，最长的校正时段趋向长。然而，当校正时段变得更长时，校正时段本身严重地被开关晶体管的导通时间或采样晶体管的截止时间的变化影响而变化，这导致均匀性的劣化。在本发明的实施例中，通过提高在迁移率校正时段期间为负反馈提供驱动电流的驱动晶体管的驱动能力，总体上将迁移率校正时段从信号电势高的范围压缩到信号电势低的范围。即，在迁移率校正时段期间，所加入的校正量根据驱动晶体管的驱动能力的提高增加，因此校正时段自身能够整体上缩短。通过缩短校正时段，校正时段几乎不受开关晶体管的导通时间或采样晶体管的截止时间的变化影响，结果，能够执行精确的迁移率校正。具体地，现有技术中被设置为小于0.5的驱动晶体管的尺寸比率W/L被设置为0.5或更大，从而增强了驱动晶体管在校正时段期间驱动电流供给能力，以整体上压缩校正时段。更优选的是设置驱动晶体管的尺寸比率W/L为1.0或更大，从而显著地提高了屏幕的均匀性。

附图说明

图1是显示根据本发明实施例的显示装置的整体配置的方块图；

图2是显示根据本发明实施例的显示装置的像素配置的电路图；

图3是用于解释根据本发明实施例的显示装置的操作的电路图；

图4是用于解释根据本发明实施例的显示装置的操作的时序图；

图5是用于解释根据本发明实施例的显示装置的操作的电路图；

图6是用于解释根据本发明实施例的显示装置的操作的曲线图；

图7是用于解释根据本发明实施例的显示装置的操作的波形图；

图8是用于解释根据本发明实施例的显示装置的操作的曲线图；

图9是用于解释根据本发明实施例的显示装置的操作的示意图；

图10是显示信号电势与最优迁移校正时间之间关系的曲线图；

图11是用于解释本发明的实施例的操作的波形图；

图12是用于解释本发明的实施例的操作的曲线图；

图13是用于解释本发明的实施例的操作的波形图；

图14是显示根据本发明实施例的显示装置的器件配置的截面图；

图15是显示根据本发明实施例的显示装置的模块配置的平面图；

图16是显示包括根据本发明实施例的显示装置的电视机的透视图；

图17是显示包括根据本发明实施例的显示装置的静态数字相机的透视图；

图18是显示包括根据本发明实施例的显示装置的笔记本式个人计算机的透视图；

图19是显示包括根据本发明实施例的显示装置的便携终端设备的透视图；

图20是显示包括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

以下，将参照附图来详细解释本发明的实施例。图1是显示根据本发明实施例的显示装置的整体配置的方块图。如图中所示，显示装置基本包括像素阵列单元1、扫描器单元和信号单元。扫描器单元和信号单元形成驱动单元。像素阵列单元1包括：以行排列的第一扫描线WS、第二扫描线DS、第三扫描线AZ1和第四扫描线AZ2；以列排列的信号线SL；以矩阵状的像素电路2，其连接到扫描线WS、DS、AZ1、AZ2和信号线SL；及多条电源线，提供各像素电路2的操作必需的第一电势Vss1、第二电势Vss2和第三电势VDD。信号单元包括水平选择器3，其为信号线SL提供视频信号。扫描器单元包含写扫描器4、驱动扫描器5、第一校正扫描器71和第二校正扫描器72，其中每个扫描器为第一扫描线WS、第二扫描线DS、第三扫描线AZ1和第四扫描线AZ2提供控制信号，以按每行顺序地扫描像素电路2。

图2是显示要合并入图1中显示的图像显示装置的像素配置的电路图。如图中所示，像素电路2包括：采样晶体管Tr1、驱动晶体管Trd、第一开关晶体管Tr2、第二开关晶体管Tr3、第三开关晶体管Tr4、像素电容器Cs和发光元件EL。根据从扫描线WS提供的控制信号，采样晶体管Tr1导通，并且在规定的采样时段内，将采样从信号线SL提供的视频信号的、要被存储在像素电容器Cs中的信号电势。像素电容器Cs根据采样的视频信号的信号电势，施加输入电压Vgs到驱动晶体管Trd的栅极G。驱动晶体管Trd提供根据输入电压Vgs的输出电流Ids到发光元件EL。通过在规定发光时段内从驱动晶体管Trd提供的输出电流Ids，发光元件EL发出根据视频信号的信号电势的亮度的光。

根据从扫描线AZ1提供的控制信号，第一开关晶体管Tr2导通，并且在采样时段之前设置驱动晶体管Trd的栅极G为第一电势Vss1。根据从扫描线AZ2提供的控制信号，第二开关晶体管Tr3导通，并且在采样时段之前设置驱动晶体管Trd的源极S为第二电势Vss2。根据从扫描线DS提供的控制信号，第三开关晶体管Tr4导通，并且在采样时段之前，将驱动晶体管Trd连接到第三电势VDD，从而将对应驱动晶体管Trd的阈值电压Vth的电压存储在像素电容器Cs中，以校正阈值电压Vth的影响。在发光时段内，根据从扫描线DS提供的控制信号，第三开关晶体管Tr4再次导通，并且将驱动晶体管Trd连接到第三电势VDD，以允许输出电流Ids流入发光元件EL。

如从上面的解释可见，像素电路2包括Tr1至Tr4以及Trd五个晶体管、一个像素电容器Cs和一个发光元件EL。晶体管Tr1至Tr3以及Trd为N-沟道多晶硅TFT。仅晶体管Tr4为P-沟道多晶硅TFT。然而，本发明不限于此，并且优选为适当地混合N-沟道和P-沟道TFT。发光元件EL是例如具有阳极和阴极的二极管型有机EL器件。然而，本发明不限于此，发光元件通常包括所有由电流驱动发光的器件。

作为本发明的实施例的特征，通过施加第一控制信号WS到第一扫描线WS，显示装置的驱动单元导通采样晶体管Tr1，并且开始信号电势的采样，然后，在校正时段“t”内对存储在像素电容器Cs中的信号电势给出关于驱动晶体管Trd的迁移率μ的校正，从而执行迁移率校正，该校正时段从当通过施加第二控制信号DS到第二扫描线DS、而导通开关晶体管TR4时的第一时刻，直到通过取消施加到第一扫描线WS的第一控制信号WS、而截止采样晶体管Tr1时的第二时刻。

图3是从图2中显示的图像显示装置中仅取出像素电路2部分的示意图。为便于理解，增加了要被采样晶体管Tr1采样的视频信号的信号电势Vsig，驱动晶体管Trd的输入电压Vgs和输出电流Ids，并且还有包括在发光元件EL中的电容性组件Coled等。下面，将参照图3解释根据本发明的实施例的像素电路2的操作。

图4是图3中显示的像素电路的时序图。将参照图4具体地解释图3中显示的像素电路的操作。在图4中，施加到各个扫描线WS、AZ1、AZ2和DS的控制信号的波形沿时间轴T显示。为了简化标记，控制信号也由与相应扫描线的标志一样的标志来指示。因为晶体管Tr1、Tr2和Tr3是N-沟道晶体管，所以当各自的扫描线WS、AZ1和AZ2处于高电平时它们被导通，并且在低电平的时间它们被截止。另一方面，因为晶体管Tr4是P-沟道晶体管，所以当扫描线DS处于高电平时它们被截止，并且在低电平的时间它们被导通。在时序图中，除了各自的控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形外，还显示了驱动晶体管Trd的栅极G的电势变化和源极S的电势变化。

在图4的时序图中，时刻T1至T8被取为一个场(field)(1f)。在一个场期间，像素阵列中的每行被顺序地扫描一次。时序图显示了施加到一行像素的各个控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形。

在场开始前的时刻T0，所有的控制信号WS、AZ1、AZ2和DS都处于低电平。因此，N-沟道晶体管Tr1、Tr2和Tr3处于截止状态，而只有P-沟道晶体管Tr4处于导通状态。因为驱动晶体管Trd通过处于导通状态的晶体管Tr4连接到电源VDD，所以驱动晶体管Trd根据规定的输入电压Vgs提供输出电流Ids到发光元件EL。因此，发光元件EL在时刻T0发光。此时，施加到驱动晶体管Trd的输入电压Vgs用栅极电势G和源极电势S之间的差来表示。

在当场开始时的时刻T1，控制信号DS从低电平切换到高电平。根据这个，开关晶体管Tr4被截止，并且驱动晶体管Trd从电源VDD断开，因此，停止发光，并且非发光时段开始。当进入时刻T1时，所有晶体管Tr1至Tr4变成截止状态。

随后，当进入时刻T2时，控制信号AZ1和AZ2变成高电平，因此，开关晶体管Tr2和Tr3被导通。结果，驱动晶体管Trd的栅极G连接到参考电势Vss1，并且源极S连接到参考电势Vss2。这里，满足Vss1-Vss2＞Vth，并且允许Vss1-Vss2＝Vgs＞Vth，从而准备在此之后的时刻T3执行的校正Vth。换句话说，时段T2至T3对应于驱动晶体管Trd的复位时段。另外，当发光元件EL的阈值电压为VthEL时，设置其以便为VthEL＞Vss2。相应地，最小偏压被施加到发光元件EL上，其变成所谓的反向偏压状态。反向偏压状态对正常执行随后要执行的Vth校正操作和迁移率校正操作是必要的。

在时刻T3，控制信号AZ2被设为低电平，紧随其后控制信号DS也被设为低电平。因此，晶体管Tr3被截止，而晶体管Tr4被导通。结果，漏极电流Ids流入像素电容器Cs中，并且开始Vth校正操作。此时，驱动晶体管Trd的栅极G维持在Vss1，并且电流Ids流动直到驱动晶体管Trd被断开。当驱动晶体管Trd被断开时，驱动晶体管Trd的源极电势S变为Vss1-Vth。在漏极电流断开后的时间T4，控制信号DS再次返回到高电平，并且开关晶体管Tr4被截止。此外，控制信号AZ1也返回到低电平，并且开关晶体管Tr2也被截止。结果，Vth被存储并固定在像素电容器Cs中。因此，时间T3至T4是检测驱动晶体管Trd的阈值电压Vth时的时段。这里，检测时段T3至T4被称为Vth校正时段。

在执行如上所述的Vth校正之后，控制信号WS在时刻T5被切换到高电平，并且采样晶体管Tr1被导通以将视频信号Vsig写入像素电容器Cs中。与发光元件EL的等效电容器Coled相比，像素电容器Cs足够小。结果，大部分视频信号被写入到像素电容器Cs中。准确地说，Vsig相对于Vss1的差，即Vsig-Vss1被写入像素电容器Cs中。因此，在驱动晶体管的栅极G和源极S之间的电压Vgs变为电平(Vsig-Vss1+Vth)，其中将已检测并储存的Vth加到此时被采样的Vsig-Vss1。下面为简化解释，当Vss1＝0V时，如图4的时序图中所示，栅/源极之间的电压Vgs变为Vsig+Vth。执行视频信号Vsig的采样直到当控制信号WS返回到低电平时的时刻T7。即，时刻T5至T7对应于采样时段。

在当采样时段结束时的时刻T7之前的时刻T6，控制信号DS变为低电平，并且开关晶体管Tr4被导通。相应地，因为驱动晶体管连接到电源VDD，所以像素电路从非发光时段进入到发光时段。在当采样晶体管Tr1仍处于导通状态以及开关晶体管Tr4达到导通状态时的T6至T7时段内，执行驱动晶体管Trd的迁移率校正。即在本发明的实施例中，在当采样时段的最后部分与发光时段的开头部分重叠时的T6至T7时段内，执行迁移率校正。在当执行迁移率校正时的发光时段的开头部分，发光元件EL实际处于反向偏压状态，因此，没有发光。在迁移率校正时段T6至T7内，漏极电流Ids流入处于驱动晶体管Trd的栅极G固定于视频信号的电平Vsig的状态的驱动晶体管Trd。因为通过设置为Vss1-Vth＜VthEL，发光元件EL处于反向偏压状态，所以发光元件EL显示简单的电容特性而不是二极管特性。因此，流入驱动晶体管Trd的电流Ids被写入电容器C＝Cs+Coled中，其中像素电容器Cs与发光元件EL的等效电容器Coled耦合。相应地，驱动晶体管Trd的源极电势S上升，在图4的时序图中，用ΔV显示上升。结果，上升ΔV被从储存在像素电容器Cs中的栅极/源极之间的电压Vgs中减去，因此，负反馈要被施加。相应地，通过将驱动晶体管Trd的输出电流Ids负反馈到驱动晶体管Trd的输入电压Vgs，迁移率μ能够被校正。通过调整迁移率校正时段T6至T7的时间宽度“t”，负反馈量ΔV能够被优化。

在时刻T7，控制信号WS变为低电平，并且采样晶体管Tr1被截止。结果，驱动晶体管的栅极G从信号线SL断开。因为视频信号Vsig的应用被取消，所以驱动晶体管Trd的栅极电势G能够上升，随源极电势S上升。同时，储存在像素电容器Cs中的栅极/源极之间的电压Vgs维持值(Vsig-ΔV+Vth)。随着源极电势S上升，发光元件EL的反向偏压状态取消，发光元件EL通过输出电流Ids的流入开始实际发光。通过用Vsig-ΔV+Vth替代晶体管特性公式1的Vgs，给出如下面公式2的漏极电流Ids和栅极电压Vgs之间的关系。

Ids＝kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vsig-ΔV)2    (2)

在公式2中，k＝(1/2)(W/L)Cox。从特性公式2发现Vth项被消除，并且提供到发光元件EL的输出电流Ids不依赖于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。漏极电流Ids主要由视频信号的信号电压Vsig确定。换句话说，发光元件EL发出根据视频信号Vsig的亮度的光。此时，Vsig被负反馈量ΔV校正。校正量ΔV正好操作以便消除特性公式2的系数部分的迁移率μ的影响。因此，漏极电流Ids基本仅依赖于视频信号Vsig。

最后，当到达刻T8时，控制信号DS变为高电平，并且开关晶体管Tr4被截止，当发光结束时，该场结束。之后，操作进行到下一场，并且Vth校正操作、迁移率校操作和发光操作被再次重复。

图5是显示在迁移率校正时段T6至T7像素电路2的状态的电路图。如图中所示，在迁移率校正时段T6至T7，采样晶体管Tr1和开关晶体管Tr4导通，而剩下的的开关晶体管Tr2和Tr3截止。在此状态下，驱动晶体管Trd的源极电势S为Vss1-Vth。源极电势S也是发光元件EL的阳极电势。如上所述，通过设置为Vss1-Vth＜VthEL，发光元件EL被置于反向偏压状态，显示简单的电容特性，而不是二极管特性。因此，流入驱动晶体管Trd的电流Ids流入由像素电容器Cs和发光元件的等效电容器Coled产生的合成电容器C＝Cs+Coled中。换句话说，部分漏极电流Ids负反馈到像素电容器Cs中以校正迁移率。

在图6中，取Ids为纵轴并且取Vsig为横轴，用曲线图表示上述晶体管特性公式2。特性公式2也显示在曲线图下面。在图6的曲线图中，绘制了像素1与像素2相比较的状态的特性曲线。像素1的驱动晶体管的迁移率μ相对地大。相反，包括在像素2中的驱动晶体管的迁移率μ相对地小。在驱动晶体管由上述多晶硅薄膜晶体管等制造的情况下，不可避免的是迁移率μ根据像素变化。例如，当具有相同电平的视频信号的信号电势Vsig被写入两个像像素变化。例如，当具有相同电平的视频信号的信号电势Vsig被写入两个像素1和2时，流入具有大迁移率μ的像素1的输出电流Ids1′与流入具有小迁移率μ的像素2的输出电流Ids2′相比，当没有执行迁移率校正时，存在大的差别。因为在输出电流Ids之间产生由迁移率μ变化引起的大的差别，所以出现各条带中的不均匀性，并且失去屏幕的均匀性。

在本发明的实施例中，通过将输出电流负反馈到输入电压侧，消除了迁移率的变化。如从前面的晶体管特性公式1可见，当迁移率大时，漏极电流变大。因此，迁移率越大，负反馈量ΔV变得越大。如图6的曲线图中所示，具有大迁移率μ的像素1的负反馈量ΔV1比具有小迁移率μ的像素2的负反馈量ΔV2大。因此，迁移率越大，施加的负反馈越大，这使变化能够被减少。如图中所示，校正量ΔV1被施加到具有大迁移率μ的像素1，输出电流剧烈地从Ids1′降到Ids1。另一方面，因为具有小迁移率μ的像素2的校正量ΔV2小，所以输出电流从Ids2′到Ids2的下降不是那么剧烈。结果，Ids1变为几乎与Ids2相等，并且消除了迁移率变化。在Vsig从黑电平到白电平的全部范围执行迁移率变化的消除，因此，屏幕的均匀性变得非常高。概括上述，当存在具有不同迁移率的像素1和2时，具有大迁移率的像素1的校正量ΔV1相对于具有小迁移率的像素2的校正量ΔV2变小。也就是说，迁移率越大，校正量越大，Ids的减小值变大。相应地，具有不同迁移率的像素的电流值被统一，并且迁移率变化能够被校正。

下面，执行上面迁移率校正的数值分析用于参考。通过在如图5中所示的晶体管Tr 1和Tr 4处于导通的状态下，取驱动晶体管Trd的源极电势为变量V，执行该分析。当驱动晶体管Trd的源极电势S为V时，流入驱动晶体管Trd的漏极电流Ids为如下面的公式3所示。

I_ds＝Kμ(V_gs-V_th)²＝Kμ(V_sig-V+V_h)²    (3)

根据漏极电流Ids和电容器C(＝Cs+Coled)间的关系，如下面公式4中所示，Ids＝dQ/dt＝CdV/dt被证明。

从 $I_{\mathrm{ds}}=\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{dt}}=C\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}},$ $\∫\frac{1}{C}\mathrm{dt}=\∫\frac{1}{I_{\mathrm{ds}}}\mathrm{dV}$

$\⇔{\∫}_0^t\frac{1}{C}\mathrm{dt}={\∫}_{-\mathrm{Vth}}^V\frac{1}{\mathrm{k\μ}{(V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V)}^2}\mathrm{dV}$

$\⇔\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t={\left[\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V}\right]}_{-\mathrm{Vth}}^V=\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V}-\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}}---\left(4\right)$

$\⇔V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V=\frac{1}{\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}}+\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}=\frac{V_{\mathrm{sig}}}{1+V_{\mathrm{sig}}\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}$

公式3被公式4替代，并且对两边积分。这里，源极电压V初始条件为“-Vth”，以及迁移率变化校正时间(T6-T7)为“t”。当求解微分方程时，相对于迁移率校正时间“t”的像素电流将如下面的公式5给出。

$I_{\mathrm{ds}}=\mathrm{k\μ}{\left(\frac{V_{\mathrm{sig}}}{1+V_{\mathrm{sig}}\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}\right)}^2---\left(5\right)$

如上所述，流入每个像素的发光元件的输出电流如图5中所示。在公式5中，迁移率校正时间“t”被设置为几微秒的实际水平。如上所述，迁移率校正时间由开关晶体管Tr4的导通时刻(下降时刻)与采样晶体管Tr1的截止时刻(下降时刻)之间的间隔确定。图7显示沿时间轴的、要被施加到开关晶体管Tr4栅极的控制信号DS的下降波形和要被施加到采样晶体管Tr1栅极的控制信号WS的下降波形。通过其传播控制信号DS和WS的扫描线由具有相对高的电阻的脉冲配线制成，如金属钼。因为脉冲配线与其它层的配线之间的重叠寄生电容大，所以脉冲配线的时间常数大，控制信号DS和WS的下降波形被减慢。即，各个控制信号DS和WS不是从电源电势Vcc片刻上升到地电势Vss，并且下降波形被由配线电阻或配线电容确定的时间常数的效应减慢。该下降波形被施加到开关晶体管Tr4或采样晶体管Tr1的栅极。

信号电势Vsig被提供到采样晶体管Tr1的源极。因此，当栅极电势低于Vsig+Vtn时，采样晶体管Tr1被截止。Vtn是N-沟道采样晶体管Tr1的阈值电压。通常，受制造工艺的影响，采样晶体管Tr1的阈值电压Vtn根据像素变化。因此，受阈值电压Vtn的变化的影响，当控制信号WS的下降波形被减慢时，差别出现在采样晶体管Tr1的截止时刻。因此，差别根据像素出现在迁移率校正时间“t”的末端。

类似地，开关晶体管Tr4的源极连接到像素的电源电势VDD。因此，当开关晶体管Tr4的栅极电势降低到VDD-|Vtp|时，开关晶体管Tr4被导通。在这种情况下，Vtp表示P-沟道开关晶体管Tr4的阈值电压。受制造工艺的影响，阈值电压Vtp也变化。因此，受阈值电压Vtp变化的影响，当控制信号DS的下降被减慢时，差别出现在开关晶体管Tr4的导通时刻。即，差别出现在迁移率校正时段“t”的开始。在图7中，当阈值电压Vtn和Vtp处于平均电平时的标准操作点由点线显示，而阈值电压Vtn和Vtp的变化最坏的工作点由虚线显示。与标准迁移率校正时间“t”相比，在最坏的情况下，迁移率校正时间更短。相反，存在在最坏情况下的迁移率校正时间变得比平均迁移率校正时间“t”更长的情况。

图8是显示迁移率校正时间和流入像素的驱动电流之间的关系的曲线图。在图中，迁移率校正时间被取为横轴，像素电流被取为纵轴。如从图中可见，当迁移率校正时间变化时，像素电流根据像素变化。相应地，失去屏幕的均匀性。如上所述，迁移率校正时间的变化主要由采样晶体管Tr1或开关晶体管Tr4的阈值电压的变化引起。

图9是用于解释薄膜晶体管阈值变化原因的示意图。如图中所示，显示装置由一块绝缘基底形成，该绝缘板为平板0。在平板0上，除了像素阵列单元1外，写扫描器4、驱动扫描器5和水平选择器3等也被集成地形成在外围。这些外围驱动单元与在其中间的像素阵列单元1一样，是由薄膜晶体管集成地形成。通常，在薄膜晶体管中，多晶硅膜被制成元件区域。例如，在非晶硅薄膜沉积在绝缘基底上后，通过照射激光，多晶硅膜结晶并且被转换为多晶硅薄膜。例如，当被重叠时，通过将线激光束从顶至底顺序地照射到平板0，执行激光的照射，从而将非晶硅膜转换成多晶硅膜。当在激光照射过程中出现激光输出的局部变化时，平板0的纵向上的多晶硅膜的结晶性出现差别，结果这表现为薄膜晶体管的阈值电压的变化。因此，正常阈值电压的变化出现在沿激光束光线的平板0的水平方向。在图的示例中，校正时间随部分线处的阈值电压变化而变化。如图8中所示，校正时间的变化导致像素电流的变化，因此，沿各线的条带中出现亮度不均匀。因为当校正时间比平均时间短时，关于信号电势的负反馈量减小，所以出现比外围更亮的条带。相反，当校正时间比标准时间更长时，关于信号电势的负反馈量增加，因此，信号电势减小，并且出现比外围更暗的条带。

最优迁移率校正时间并不总是固定的，并且最优迁移率校正时间根据信号电压变化。图10是显示最优迁移率校正时间与信号电压之间关系的曲线图。如从图中可见，当信号电压处于高的白电平时，最优迁移率校正时间相对地短。当信号电压处于灰电平时，最优迁移率校正时间变得更长，并且当处于黑电平时，最优迁移率校正时间趋向被进一步延长。如上所述，在迁移率校正时段期间，要被负反馈到像素电容器中的校正量ΔV与信号电压Vsig成正比。当信号电压高时，负反馈量相应地变大，因此最优迁移率校正时间趋向为短。相反，当信号电压降低时，驱动晶体管的电流供给能力降低，因此充分校正所必需的最优迁移率校正时间趋向被延长。

在本发明的实施例中，采样晶体管WS的截止时刻被自动调节，使得当提供给信号线SL的视频信号的信号电势Vsig高时，校正时间“t”变短，另一方面，当提供给信号线SL的视频信号的信号电势Vsig低时，校正时间“t”变长。其原理将在图11中显示。

图11的波形图显示控制开关晶体管Tr4的导通时刻和采样晶体管Tr1的截止时刻(规定迁移率校正时段“t”)的控制信号DS的下降波形和控制信号WS的下降波形。如上所述，当施加到开关晶体管Tr 4的栅极的控制信号DS变得低于VDD-|Vtp|时，开关晶体管Tr4被导通，并且迁移率校正时间开始。

另一方面，控制信号WS被施加到采样晶体管Tr1的栅极。如图中所示，其下降波形在开始处从电源电势Vcc急剧地下降，其后，逐渐向地电势Vss下降。当施加到采样晶体管Tr1源极的信号电势Vsig处于高的白电平时，采样晶体管Tr1的栅极电势立即下降为Vsig1+Vtn，因此最优迁移率校正时间“t1”变短。当信号电势为处于灰电平中的Vsig2，栅极电势从Vcc下降到Vsig2+Vth时，采样晶体管Tr1被截止。结果，对应于灰电平中的Vsig的最优校正时间“t2”变得比“t1”长。此外，当信号电势为接近于黑电平的Vsig3时，最优迁移率校正时间“t3”变得比处于灰电平时的最优迁移率校正时间“t2”更长。

如上所述，当采样晶体管Tr1在第二时刻被截止时，通过容许第一控制信号WS的下降波形倾斜，写扫描器4自动调节采样晶体管Tr1的截止时刻，使得当提供给信号线SL的视频信号的信号电势Vsig1高时，校正时段“t1”变短，并且使得当信号电势Vsig3低时，校正时段“t3”变长。即，通过容许下降波形首先陡峭然后适度，在容许第一控制信号WS的下降波形倾斜时，Vsig2、Vsig3低时的情况下，优化校正时段“t1”、“t2”和“t3”。

如上所述，在根据信号电势Vsig适当地调节迁移率校正时间“t”的方法中，对应于当信号电势低时的最优校正时间，控制信号WS的下降变为非常慢的形状。根据采样晶体管Tr1阈值电压Vth的变化，这种脉冲波形劣化了迁移率校正时间“t”的变化程度。特别地，在信号电势Vsig低的区域，即使当采样晶体管Tr1的阈值电压Vtn稍微变化，最优校正时间“t3”也变化许多。结果，条带中不均匀趋向更加显著地出现。

为了消除这种问题，需要在从高到低的整个信号电势范围上缩短最优迁移率校正时间。通过缩短校正时间，控制信号WS的下降波形的减慢程度能够被减小，因此迁移率校正时间几乎不受采样晶体管Tr1的阈值电压变化的影响。在本发明的实施例中，驱动晶体管Trd的尺寸比率(W/L)设置为大，用于缩短最优迁移率校正时间。图12是显示最优迁移率校正时间和信号电压之间关系的曲线图，并且特别地取驱动晶体管Trd的尺寸比率W/L作为参数。如从图中可见，驱动晶体管Trd所取的尺寸比率越大，电流供给能力变得越高，这使最优迁移率校正时间能够在整个电势范围上被缩短。在现有技术中，驱动晶体管Trd的尺寸比率W/L被设为小于0.5。即，驱动晶体管Trd的沟道宽度(栅极宽度)W被设计为不到沟道长度(栅极长度)L的一半。在本发明的实施例中，这得到了改进，驱动晶体管Trd的尺寸比率W/L被取为0.5或更大，以缩短最优迁移率校正时间，从而允许控制信号WS的下降波形比现有技术陡峭。通过允许下降波形在整个范围上为陡峭，采样晶体管Tr1的阈值电压变化的效应几乎不被收到。如从图12可见，通过容许驱动晶体管Trd的尺寸比率W/L优选地为1或更大，最优迁移率校正时间能够在信号电压的全部电平上被有效地缩短。

图13是表明本发明实施例效果的波形图，其中显示控制信号DS、WS的下降波形。图13的上半部分是驱动晶体管Trd的尺寸小的情况，其中，不是特别地使控制信号WS的下降波形陡峭。而下部中的控制信号的波形是通过允许驱动晶体管Trd的尺寸比率大，使控制信号WS的下降波形陡峭的情况。

在使控制信号WS的下降陡峭的情况下，当采样晶体管Tr1的阈值电压Vth在最小值VthMIN和最大值VthMAX之间变化时，迁移率校正时间“t”在最短的“tmin”与最长的“tmax”之间变化。信号电势Vsig被置于相对低的电平，该电平是强烈地受采样晶体管Tr1的阈值电压Vtn的变化影响的电平。电平，该电平是强烈地受采样晶体管Tr1的阈值电压Vtn的变化影响的电平。

另一方面，在允许控制信号的下降波形陡峭的情况下，当采样晶体管Tr1的阈值电压Vth在VtnMIN与VtnMAX之间变化时，迁移率校正时间“t”也从最短的“tmin”到最长的“tmax”之间变化，然而，与根本没有使控制信号WS的下降波形陡峭的情况相比，迁移率校正时间的变化宽度明显地变窄。

如上所述，通过设置驱动晶体管的尺寸为大，控制信号WS的下降波形能够陡峭。因此，即使当采样晶体管Tr1的阈值电压变化时，迁移率校正时间“t”的变化量也变小。结果，条带中不均匀的屏幕故障能够被减少。驱动晶体管的尺寸比率可以大于现有技术中的大小，但W/L最优为1或更大。

根据本发明实施例的显示装置具有如图14中所示的薄膜器件结构。该图显示形成在绝缘基底上的像素的示意性截面结构。如图中所示，像素包括包括多个薄膜晶体管(在图中，一个TFT被作为例子)的晶体管部分、如存储电容器的电容器部分、和如有机EL元件的发光部分。通过TFT工艺，晶体管部分和电容器部分被形成于基底上，并且如有机EL元件的发光部分被堆叠在其上。透明的反向基底通过粘合剂粘到其上以制成平板。

根据本发明实施例的显示装置包括具有如图15中所示的模块形状的平面型装置。例如，通过以矩阵态集成而形成像素的像素阵列单元被提供在绝缘基底上，像素具有有机EL元件、薄膜晶体管和薄膜电容器等，安排粘合剂以便包围像素阵列单元(像素矩阵单元)，并且反向基底(如玻璃)被粘附以制成显示模块。如果必要，透明的反向基底可以具有滤色器、保护膜或屏蔽膜等。显示模块可以具有FPC(柔性印刷电路)作为用于从外面向像素阵列单元输入和输出信号等的连接器。

根据本发明实施例的上述显示装置具有平板形状，并且能够被应用到各领域的电子设备的显示中，如数字相机、笔记本个人计算机、移动电话和摄像机，其以图像或图画显示输入到电子设备或在电子设备中生成的视频信号。以下，将显示应用显示装置的电子设备的示例。

图16是应用本发明实施例的电视，其包括具有前面板12、滤色玻璃13等的视频显示屏幕11，其通过在视频显示屏幕11中使用本发明实施例的显示装置被制造。

图17是应用本发明实施例的数字相机，其中上面的图为正视图而下面的图为后视图。该数字相机包括成像透镜、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，其通过在显示部分16中使用本发明实施例的显示装置被制造。

图18是应用本发明实施例的笔记本个人计算机，其包括当在其主体20上输入字符时被操作的键盘21以及在主体盖处显示图像在其上的显示部分22，该笔记本个人计算机通过在显示部分22中使用本发明实施例的显示装置被制造。

图19是应用本发明实施例的便携终端设备，其中左边显示打开的状态，而右边显示截止的状态。该便携终端设备包括上部外壳23、下部外壳24、连接部分(在此情况下，铰链部分)25、显示器26、副显示器27、画面灯28、照相机29等，该便携终端设备通过在显示器26或副显示器27中使用本发明实施例的显示装置被制造。

图20是应用本发明实施例的摄像机，其包括机身部分30、用于在指向前的表面侧摄取被摄体的透镜34、摄像时的开始/停止开关35、监视器36等，该摄像机通过在监视器36中使用本发明实施例的显示装置被制造。

本领域技术人员应该理解：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其等价物的范围内。

本发明包含涉及2006年8月3日向日本专利局提交的日本专利申请No.2006-212579的主题，在此通过引用包括该申请的全部内容。

Claims (7)

1.一种显示装置，包括：

像素矩阵单元，以及

驱动像素矩阵单元的驱动单元，

其中像素矩阵单元包括：

各行第一扫描线和第二扫描线，

各列信号线，

以矩阵状被安排在扫描线与信号线相互交叉位置的像素，以及

给各个像素供电的各电源线和地线，

其中驱动单元包括：

第一扫描器，通过顺序地向每个第一扫描线提供第一控制信号，对像素逐行执行线顺序扫描，

第二扫描器，顺序地向每个第二扫描线提供第二控制信号以便对应线顺序扫描，以及

向各行信号线提供视频信号以便对应线顺序扫描的信号选择器，

其中像素包括：

发光元件，

采样晶体管，

驱动晶体管，

开关晶体管，以及

像素电容器；

其中采样晶体管在其栅极连接到第一扫描线，在其源极连接到信号线，在其漏极连接到驱动晶体管的栅极，

其中驱动晶体管和发光元件通过被串联连接在电源线与地线之间形成电流通路，

其中开关晶体管被插入电流通路，并且在其栅极连接到第二扫描线，

其中像素电容器连接在驱动晶体管的源极和栅极之间，

其中采样晶体管根据从第一扫描线提供的第一控制信号被导通，并且采样从信号线提供的视频信号的、要储存在像素电容器中的信号电势，

其中开关晶体管根据从第二扫描线提供的第二控制信号被导通，以允许电流通路导通，

其中驱动晶体管根据储存在像素电容器中的信号电势，允许驱动电流通过处于导通状态的电流通路流入发光元件，

其中，在通过施加第一控制信号到第一扫描线而导通采样晶体管、并且开始信号电势的采样后，驱动单元在校正时段中，对存储在像素电容器中的信号电势，给出关于驱动晶体管的迁移率的校正，该校正时段从当通过施加第二控制信号到第二扫描线、开关晶体管被导通时的第一时刻直到当通过取消施加到第一扫描线的第一控制信号、采样晶体管被截止时的第二时刻，

其中驱动单元在此时自动地调整第二时刻，使得当提供到信号线的视频信号的信号电势高时，校正时段变短，而使得当提供到信号线的视频信号的信号电势低时，校正时段变长，

其中当沟道宽度为W以及沟道长度为L时，驱动晶体管设置其尺寸比率W/L为0.5或更大，通过在校正时段期间增加驱动晶体管的驱动电流的供应能力，总体上缩短校正时段。

2.根据权利要求1所述的显示装置，

其中驱动晶体管设置其尺寸比率W/L为1.0或更大。

3.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，通过当采样晶体管在第二时刻被截止时允许第一控制信号的下降波形倾斜，第一扫描器自动地调整第二时刻，使得当提供到信号线的视频信号的信号电势高时，校正时段变短，并且使得当信号电势低时，校正时段变长。

4.根据权利要求3所述的显示装置，

其中，通过允许下降波形首先为陡峭的倾斜，然后为适度倾斜，在允许第一控制信号的下降波形倾斜时，将时段分为至少两个阶段，第一扫描器在信号电势高时和信号电势低时的两种情况下优化校正时段。

5.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，每个像素包括附加的开关晶体管，在视频信号的采样前，该开关晶体管复位驱动晶体管的栅极电势和源极电势，并且

其中，第二扫描器在视频信号的采样前，通过第二控制线临时导通该开关晶体管，从而允许驱动电流流入复位的驱动晶体管，以将对应于阈值电压的电压存储在像素电容器中。

6.一种电子设备，包括根据权利要求1所述的显示装置。

7.一种显示装置，包括：

各行描线；

各列信号线；

以矩阵状被安排在扫描线与信号线相互交叉位置的像素；以及

给各个像素供电的各电源线和地线，

其中像素包括：

发光元件，

采样晶体管，

驱动晶体管，

开关晶体管，以及

像素电容器，

其中采样晶体管在其栅极连接到第一扫描线，在其源极连接到信号线，在其漏极连接到驱动晶体管的栅极，

其中驱动晶体管和发光元件通过被串联连接在电源线与地线之间形成电流通路，

其中开关晶体管被插入电流通路，并且在其栅极连接到第二扫描线，以及

其中当沟道宽度为W以及沟道长度为L时，驱动晶体管设置其尺寸比率W/L为0.5或更大。

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