CN101251976A - 显示装置及其驱动方法、和电子系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种显示装置及其驱动方法、和电子系统，其中该显示装置包括：像素阵列部，包括行形式的扫描线、列形式的信号线、和矩阵形式的像素，每个像素被置于两种线的交叉点处；以及驱动部。驱动部对像素执行逐行扫描。每个像素均包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管、开关晶体管、和保持电容器。采样晶体管对保持电容器中的视频信号进行采样，驱动晶体管使该元件变为发光状态，开关晶体管在对视频信号进行采样之前变为导通，以使发光元件变为不发光状态，并且采样晶体管从信号线获取到驱动晶体管的截止电压，从而防止贯通电流从电源流向固定电位。

Description

显示装置及其驱动方法、和电子系统

相关参考的交叉申请

本发明包含于2007年2月21日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-041197的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种包括发光元件的像素以矩阵形式排列的显示装置。更具体地，本发明涉及一种所谓的有源矩阵显示装置，其中，通过置于每个像素中的绝缘栅极场效应晶体管控制流过诸如有机EL元件等的发光元件的电流量。同时，本发明还涉及一种驱动这种显示装置的方法、以及一种包括这种显示装置的电子系统。

背景技术

例如，在诸如液晶显示器的图像显示装置中，通过以矩阵的形式排列大量液晶像素以及根据待显示的图像信息对每个像素控制入射光的透射强度或反射强度，来显示图像。这同样适用于将有机EL元件用作像素的有机EL显示器等。然而，有机EL元件是不同于液晶像素的自发光元件。因此，与液晶显示器相比，有机EL显示器具有包括图像的可见度高、不需要背光、和反应速度快的优点。此外，还可以根据流过有机EL显示器的电流量来控制每个发光元件的亮度级(灰度级)。作为所谓的电流可控型的显示器，有机EL显示器与诸如液晶显示器的电压可控型显示器十分不同。

以与液晶显示器相同的方式，对于有机EL显示器的驱动方法，存在简单矩阵方法和有源矩阵方法。前者具有简单的结构，但具有诸如很难实现大型且高清晰度的显示器的问题。因此，当前正在广泛开发有源矩阵显示器。在这种方法中，通过置于像素电路中的有源元件(通常为薄膜晶体管：TFT)来控制流过每个像素电路中的发光元件的电流。在第2003-255856号、第2003-271095号、第2004-133240号、第2004-029791号、第2004-093682号、和第2006-215213号日本未审查专利申请中公开了对其的描述。

发明内容

现有技术中的像素电路被置于提供控制信号的行形式的扫描线和提供视频信号的列形式的信号线的交叉点处，并至少包括采样晶体管、保持电容器、驱动晶体管、和发光元件。采样晶体管根据从扫描线提供的控制信号而变为导通，并对从信号线提供的视频信号进行采样。保持电容器根据所采样的视频信号保持输入电压(信号电压)。驱动晶体管在预定发光期间根据保持电容器保持的输入电压来提供输出电流。因此，通常，输出电流与驱动晶体管的沟道区的载体迁移率(mobility)和阈值电压相关。通过从驱动晶体管提供的输出电流，发光元件以与视频信号对应的亮度而发光。

驱动晶体管在栅极处接收由保持电容器保持的输入电压，并使输出电流在源极和漏极之间流动以向发光元件施加电流。通常，发光元件的发光强度(luminance intensity)与流动的电流量成比例。此外，通过栅极电压(即，写入保持电容器的输入电压)来控制驱动晶体管所提供的输出电流的量。在现有技术的像素电路中，通过根据输入视频信号改变施加至驱动晶体管的栅极的输入电压来控制提供给发光元件的电流量。

此处，驱动晶体管的操作特性由以下的特性表达式表示：

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)²

其中，Ids表示在源极和漏极之间流动的漏极电流，并且是提供给像素电路中的发光元件的输出电流。Vgs表示基于源极施加至栅极的栅极电流，并且是像素电路中的上述输入电压。Vth是晶体管的阈值电压。此外，μ表示构成晶体管沟道的半导体薄膜的迁移率。另外，W表示沟道宽度，L表示沟道长度，以及Coe表示栅极电容。从晶体管的特性表达式中显而易见，当薄膜晶体管在饱和区进行操作时，如果栅极电压Vgs大于阈值电压Vth，则晶体管进入导通状态，并且漏极电流Ids流过。基本上，如上述晶体管的特性表达式所示，如果栅极电压Vgs恒定，则向发光元件提供相同大小的漏极电流Ids。因此，如果向构成屏幕的每个像素提供同一电平的视频信号，则所有的像素都会发出相同亮度的光，因此，能够获得屏幕的均匀性。

然而，实际上，在由诸如多晶硅的半导体薄膜构成的薄膜晶体管(TFT)中，各个元件特性会变化。具体地，阈值电压Vth不是恒定的，并且相对每个像素而变化。从上述晶体管的特性表达式显而易见，如果每个驱动晶体管的阈值电压Vth变化，即使栅极电压Vgs恒定，漏极电流Ids发生变化，因而，对于每个像素，亮度改变。因此，屏幕的均匀性受损。最近，已开发出包括消除驱动晶体管的阈值电压变化的功能的像素电路。例如，上述的第2004-133240号日本未审查专利申请公开已披露了这种实例。

通过包括消除阈值电压变化的功能的像素电路，可以在一定程度上提高屏幕的均匀性。然而，除了阈值电压Vth外，对于每个元件，多晶硅薄膜晶体管的特性也随迁移率μ而变化。从上述晶体管的特性表达式显而易见，当迁移率μ变化时，即使栅极电压Vgs恒定，漏极电流Ids也会发生变化。结果，对于每个像素，发光强度变化，因而屏幕的一致性受损。因此，最近，除了消除驱动晶体管的阈值电压变化的功能(阈值电压校正功能)外，还开发出了包括消除驱动晶体管的迁移率变化的功能(迁移率校正功能)的显示装置。例如，上述的第2006-215213号日本未审查专利申请公开披露了这个实例。

在现有技术中使用像素的发光元件的有源矩阵型显示装置中，通常通过对每个场或帧执行逐行扫描(光栅扫描)来显示图形或视频。通常，将每个场分为发光周期和不发光周期。在发光周期中，向每个发光元件提供驱动电流来以与视频信号一致的亮度发出光，而在不发光周期中，执行上述的阈值电压校正功能和迁移率校正功能。在这种情况下，可以通过调整发光周期在一个场中的比率(能率，duty)来控制屏幕亮度。

在这种显示装置中，需要在发光周期期间消耗大部分电能，并在不发光周期期间尽可能地限制功耗。然而，在现有技术的显示装置中，当在不发光周期内执行预定校正操作时，相对于操作，贯通电流(penetration current)流过每个像素。该贯通电流对亮度不利，因而流过多余的电流。因此，现有技术的显示装置具有功率效率低的问题。

鉴于现有技术的上述问题，需要抑制在不发光周期期间流动的贯通电流，以减少显示装置的功耗。根据本发明的实施例，提供了一种显示装置，该显示装置包括：像素阵列部；以及驱动像素阵列部的驱动部，其中，像素阵列部包括行形式的第一扫描线和第二扫描线、列形式的信号线、和矩阵形式的像素，每个像素被置于每条第一扫描线和每条信号线的交叉点处，驱动部分别向行形式的第一扫描线和第二扫描线输出控制信号，从而以行为单位以对像素执行逐行扫描，并同步于逐行扫描，向列形式的信号线提供信号电位和预定截止电位，像素均包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管、开关晶体管、和保持电容器，采样晶体管具有一对电流端和连接至第一扫描线的控制端，其中，一个电流端连接至信号线，而另一个电流端连接至驱动晶体管的控制端，驱动晶体管具有一对电流端，一个电流端连接至电源，而另一个电流端连接至发光元件，开关晶体管具有一对电流端和连接至第二扫描线的控制端，一个电流端连接至固定电位，而另一电流端连接至驱动晶体管的另一个电流端，以及保持电容器具有连接至驱动晶体管的控制端的一端和连接至开关晶体管的另一个电流端的另一端，其中，采样晶体管根据从第一扫描线提供的控制信号来使电流通过，并对从信号线提供的视频信号的信号电位进行采样，以将信号电位保持在保持电容器中，驱动晶体管根据由来自电源的电流提供的所保持的信号电位来使驱动电流流过发光元件，从而使发光元件变为发光状态，在对视频信号进行采样之前，开关晶体管根据从第二扫描线提供的控制信号而变为导通，以使保持电容器的另一端连接至固定电位，从而将发光元件变为不发光状态，以及在开关晶体管变为导通时，采样晶体管根据从第一扫描线提供的另一个控制信号而变为导通，并且从信号线获取截止(OFF)电压，以将该截止电压施加至驱动晶体管的控制端，从而防止贯通电流从电源流向固定电位。

在上述实施例中，在使驱动晶体管截止之后信号线成为预定基准电位时，采样晶体管可以根据从第一扫描线提供的控制信号而变为导通，可以将基准电位写入驱动晶体管的控制端，从而将保持电容器的两端之间的电位差的值设为大于驱动晶体管的阈值电压，以及采样晶体管接下来可以截止开关晶体管，可以对保持电容器充电直到驱动晶体管截止，从而将对应于阈值电压的电压保持在保持电容器中。此外，在信号电压被施加至其控制端的状态下，驱动晶体管可以在预定校正时间周期将流过驱动晶体管的驱动电流负反馈给保持电容器，从而对由保持电容器保持的信号电位施加对应于驱动晶体管的迁移率的校正。

通过本发明，当显示装置从发光周期移动至不发光周期时，开关晶体管截止，以使驱动晶体管的输出电流端(源极)连接至固定电位，从而切断发光元件。因此，驱动电流停止流过发光元件，从而使发光元件改变为不发光状态。当发光元件已处于不发光周期时，每个像素执行预定校正操作。然而，如果该状态持续而没有改变，则驱动电流通过驱动晶体管流到固定电位。因此，在本发明中，当使开关晶体管导通而进入不发光周期时，使采样晶体管导通以从信号线获取截止电压，从而将该电压施加至驱动晶体管的控制端(栅极)。从而，使驱动晶体管截止。因此，可以放置贯通电流从电源流向固定电位。以这种方式，通过使驱动晶体管在进入不发光周期时截止，可以消除贯通电流，从而减少面板的功耗。

附图说明

图1是示出了根据现有技术的显示装置的整体配置的框图；

图2是示出了图1所示的显示装置中所包括的像素的配置的电路图；

图3是用于阐述根据现有技术的图2所示的显示装置的操作的时序图；

图4是示出了根据本发明的显示装置的整体配置的框图；

图5是示出了根据本发明的图4所示的显示装置中所包括的像素的配置的电路图；

图6是示出了用于阐述图5所示的像素电路的操作的时序图；

图7是用于阐述图5所示的像素的操作的另一个时序图；

图8是示出了根据本发明的显示装置的元件配置的截面图；

图9是示出了根据本发明的显示装置的模块配置的平面图；

图10是示出了设置有根据本发明的显示装置的电视机的透视图；

图11是示出了设置有根据本发明的显示装置的数码相机的透视图；

图12是设置有根据本发明的显示装置的笔记本型个人计算机的透视图；

图13是示出了包括根据本发明的显示装置的移动终端设备的示意图；以及

图14是示出了包括根据本发明的显示装置的摄像机的透视图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明。首先，为了使本发明的背景技术更清楚，将参考图1描述根据现有技术的显示装置。本发明以现有技术发展的这个实例为基础，因此，将现有技术发展的实例作为本发明的一部分来进行描述。图1是示出了根据现有技术的显示装置的整体配置的框图。如图所示，该显示装置包括像素阵列部1和驱动像素阵列部1的驱动部。像素阵列部1包括行形式的扫描线WS、列形式的信号线SL、以矩阵形式置于这两种线的交叉点处的像素2、和对应于各行的各个像素2而放置的电源线(电源线)VL。因此，在该实例中，RGB三原色中的任一个被分配给每个像素2，因此，有可能进行彩色显示。然而，本发明并不限于此，还包括单色显示设备。驱动部包括：写扫描器4，将控制信号按顺序提供给每条扫描线WS，以对每行的像素2执行逐行扫描；电源扫描器6，根据逐行扫描，将在第一电压和第二电压之间改变的电源电压提供给每条电源线VL；以及信号选择器(水平选择器)3，根据逐行扫描，要作为视频信号的信号电位和基准电位提供给该列信号线SL。

图2是示出了图1所示的显示装置中所包括的像素的具体配置和配线关系的电路图。如图所示，像素2包括由有机EL元件等代表的发光元件EL、采样晶体管Tr1、驱动晶体管Trd、和保持电容器Cs。采样晶体管Tr1具有连接至对应的扫描线WS的控制端(栅极)和一对电流端(源极和漏极)，一个电流端连接至对应的信号线SL，而另一个电流端连接至驱动晶体管Trd的控制端(栅极G)。驱动晶体管Trd具有一对电流端，电流端(源极和漏极)中的一个连接至发光元件EL，而另一个电流端连接至电源线VL。在这个实例中，驱动晶体管Trd是N沟道型，并且其漏极连接至电源线VL，以及源极连接至作为输出正极的发光元件EL的正极。发光元件EL的负极连接至预定负极电位Vcath。保持电容器Cs连接在驱动晶体管Trd的源极S和栅极G之间。

在这种配置中，采样晶体管Tr1根据从扫描线WS提供的控制信号使电流通过，并对从信号线SL提供的信号电位进行采样以将信号电位保持在保持电容器Cs中。驱动晶体管Trd在第一电位(高电位Vdd)处接收从电源线VL提供的电流，并根据保持在保持电容器Cs中的信号电位使驱动电流流向发光元件EL。为了使采样晶体管Tr1在信号线处于信号电位的时间周期内导通，写扫描器4将具有预定脉冲宽度的控制信号输出至控制线WS，从而使保持电容器Cs保持信号电位，并且同时将校正加到驱动晶体管Trd的迁移率μ上。此后，驱动晶体管Trd根据写入保持电容器Cs中的信号电位Vsig将电流提供给发光元件EL，从而执行发光操作。

除了上述校正迁移率的功能外，像素电路2包括校正阈值电压的功能。即，在采样晶体管Tr1对信号电位Vsig进行采样之前，电源扫描器6在第一时间将电源线VL从第一电位(高电位Vdd)改变为第二电位(低电位Vss)。此外，在采样晶体管Tr1对信号电位Vsig进行采样之前，写扫描器4在第二时间导通采样晶体管Tr1以向驱动晶体管Trd的栅极G施加来自信号线SL的基准电位Vref，并将驱动晶体管Trd的源极S设为第二电位(Vss)。电源扫描器6在第二时间后的第三时间使电源线VL从第二电位Vss变为第一电位Vdd，并在保持电容器Cs中保持与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth相对应的电压。通过这种校正阈值电压的功能，在该显示装置中，可以消除对随每个像素而变化的驱动晶体管Trd的阈值电压Vth的影响。

像素电路2还包括引导功能。即，写扫描器4在已在保持电容器Cs中保持信号电位Vsig时解除向扫描线WS施加控制信号，并截止采样晶体管Tr1，将驱动晶体管Trd的栅极G与信号线SL电断开，从而将栅极G的电位与驱动晶体管Trd的源极S的电位变化联系起来。因此，栅极G和源极S上的电压Vgs可以保持恒定。

图3是用于阐述图2所示的像素电路2的操作的时序图。该图示出了在共同的时间轴上扫描线WS的电位变化、电源线VL的电位变化、和信号线SL的电位变化。此外，该图还示出了与这些电位变化平行的驱动晶体管的栅极G和源极S的电位变化。

如上所述，为了导通采样晶体管Tr1，将控制信号脉冲施加至扫描线WS。根据在一个场的周期(1f)内控制信号脉冲的逐行扫描将控制信号脉冲施加至扫描线WS。以相同的方式，在一个场的周期内电源线VL在高电位Vdd和低电位Vss之间变化。将在一个水平周期(1H)内在信号电位Vsig和基准电位Vref之间变化的视频信号提供给信号线SL。

如图3中的时序图所示，像素从前一场的发光周期进入该场的不发光周期，然后变为该场的发光周期。在该发光周期内，执行预备操作、阈值电压校正操作、信号写操作、迁移率校正操作等。

在前一场的发光周期内，电源线VL处于高电位Vdd，并且驱动晶体管Trd将驱动电流Ids提供给发光元件EL。驱动电流Ids从处于高电位Vdd的电源线VL经由驱动晶体管Trd、通过发光元件EL流向负极线。

接着，在该场的不发光周期内，首先，在时间T1处，电源线VL从高电位Vdd变化为低电位Vss。因此，电源线VL放电变为Vss，并且驱动晶体管Trd的源极S的电位下降到Vss。从而，发光元件EL的正极电位(即，驱动晶体管Trd的源极电位)变为反向偏压状态，因此，驱动电流停止流动以熄灭光。此外，栅极G的电位也随着驱动晶体管的源极S的电位的减小而降低。

接下来，在时间T2，采样晶体管Tr1通过使扫描线WS从低电平变为高电平而变为导通状态。此时，信号线SL处于基准电位Vref。因此，驱动晶体管Trd的栅极G的电位通过导通的采样晶体管Tr1变为信号线SL的基准电位Vref。此时，驱动晶体管Trd的源极S的电位是电位Vss，该电位远小于Vref。以这种方式，对驱动晶体管Trd的栅极G和源极S上的电压Vgs进行初始化，从而使该电压变得大于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。从时间T1至时间T3的周期T1-T3是用于将驱动晶体管Trd的栅极G和源极S上的电压Vgs预先设为大于Vth的预备周期。

此后，在时间T3，电源线VL从低电位Vss变为高电位Vdd，因此，驱动晶体管Trd的源极S的电位开始增大。不久，当驱动晶体管Trd的栅极G和源极S上的电压Vgs等于阈值电压Vth时，切断电流。以这种方式，将与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth相对应的电压写入保持电容器Cs中。这是阈值电压校正操作。此时，为了使电流只流向保持电容器Cs，以及为了防止电流流入发光元件中，设定负极电位Vcath以断开发光元件EL。在信号线SL的电位从Vref变为Vsig的同时，在时间T4完成阈值电压校正操作。从时间T3至时间T4的周期T3-T4成为迁移率校正周期。

在时间T4，信号线SL从基准电位Vref变为信号电位Vsig。此时，采样晶体管Tr1仍处于导通状态。因此，驱动晶体管Trd的栅极G的电位变为信号电位Vsig。此处，发光元件EL首先变为截止状态(高阻抗状态)，因此，在驱动晶体管Trd的漏极和源极之间流动的电流只流向保持电容器Cs和发光晶体管EL的等价电容器，并且开始充电。在此之后，直到采样晶体管Tr1变为截止的时间T5，驱动晶体管Trd的源极S的电位才增加ΔV。以这种方式，通过将视频信号的信号电位Vsig加到驱动晶体管的阈值电压Vth上来将视频信号的信号电位Vsig写入保持电容器Cs中。同时，从保持在保持电容器Cs中的电压中减去用于迁移率校正的电压ΔV。因此，从时间T4至时间T5的周期T4-T5成为信号写周期/迁移率校正周期。以这种方式，在信号写周期T4-T5中，同时执行信号电位Vsig的写入和校正量ΔV的调整。Vsig越高，驱动晶体管提供的电流Ids就越大，因而ΔV的绝对值就越大。因此，根据发光强度等级来执行迁移率校正。当假设Vsig恒定时，驱动晶体管Trd的迁移率μ越大，ΔV的绝对值就越大。也就是说，迁移率μ越大，对保持电容器Cs的负反馈量ΔV越大。因此，可以消除每个像素的迁移率μ的变化。

最后，在时间T5处，如上所述，扫描线WS变为低电平，因此，采样晶体管Tr1变为截止状态。从而，驱动晶体管Trd的栅极G与信号线SL断开。同时，漏极电流开始流向发光元件EL。因此，发光元件EL的正极电位随驱动电流Ids而增大。发光元件EL的正极电位的增大仅是驱动晶体管Trd的源极S的电位的增大。当驱动晶体管Trd的源极S的电位增大，通过保持电容器Cs的引导操作，驱动晶体管Trd的栅极G的电位也一起增大。栅极电位的增大量等于源极电位的增大量。因此，在发光周期期间，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S上的电压Vgs保持恒定。通过执行阈值电压Vth和关于信号电位Vsig的迁移率量μ的校正而得到Vgs的值。

虽然参照图1～图3所描述的现有技术的实例具有像素包括两个晶体管(采样晶体管和驱动晶体管)的简单电路配置，但是可以提供包括阈值电压校正功能和迁移率校正功能的高质量显示装置。然而，由于阈值电位校正功能和迁移率校正功能是通过少量元件而实现，所以必须控制在复杂时间处电源线VL和信号线SL的电位变化。因此，驱动部的负载变大，从而引起成本增加。具体地，使电源线VL在Vdd和Vss之间变化的电源扫描器6需要高电流驱动能力，因此，需要特殊驱动器IC。此外，由于电源线VL向每个像素提供驱动电流，所以必须使用具有低配线阻抗的材料。因此，必须通过不同于扫描线WS的情况的处理来形成电源线VL。

图4是示出了根据本发明的显示装置的整体配置的框图。在该显示装置中，防止了根据现有技术的图1所示的显示装置的上述缺点。另外，通过在进行防止的同时阻止贯通电流也降低了面板的功耗。为了便于理解，给出与根据现有技术的图1所示的显示装置的参考标号相同的参考标号。如图4所示，显示装置基本上包括像素阵列部1和驱动像素阵列部1的驱动部。像素阵列部1包括行形式的第一扫描线WS、行形式的第二扫描线DS、列形式的信号线SL、和矩阵形式的像素2，每个像素均被置于每条第一扫描线WS和每条信号线SL的交叉点处。相反，驱动部包括写扫描器4、驱动扫描器5、和水平选择器3。写扫描器4将控制信号输出至每条第一扫描线WS，以对每行的像素2进行逐行扫描。驱动扫描器5也将控制信号输出至每条第二扫描线DS，以对每行的像素2进行逐行扫描。然而，写扫描器4和驱动扫描器5在不同时间处输出控制信号。驱动扫描器5取代现有技术的实例中所使用的电源扫描器6而置于驱动部。通过去掉电源扫描器，也从像素阵列部1中去除电源线。可选地，虽然图中未示出，但是提供恒定的电源电位Vdd的电源线被置于像素阵列部1中。同时，水平选择器3根据扫描器4和5的逐行扫描将视频信号的信号电位和基准电位提供给列形式的信号线SL。

图5是图4所示的显示装置中所包括的像素的配置的电路图。如图所示，像素2基本上包括发光元件EL、采样晶体管Tr1、驱动晶体管Trd、开关晶体管Tr2、和保持电容器Cs。采样晶体管Tr1具有连接至扫描线WS的控制端(栅极)和一对电流端(源极和漏极)，一个电流端连接至对应的信号线SL，而另一个电流端连接至驱动晶体管Trd的控制端(栅极G)。驱动晶体管Trd具有一对电流端(源极和漏极)，一个电流端(漏极)连接至电源线VL，而另一电流端(源极S)连接至发光元件EL的正极。发光元件EL的负极连接至预定负极电位Vcath。开关晶体管Tr2具有连接至扫描线DS的控制端(栅极)，并具有一对电流端(源极和漏极)，一个电流端连接至固定电位Vss，而另一个电流端连接至驱动晶体管Trd的源极S。保持电容器Cs的一端连接至驱动晶体管Trd的控制端(栅极G)，而另一端连接至驱动晶体管Trd的另一电流端(源极S)。驱动晶体管Trd的另一电流端是对于发光元件EL和保持电容器Cs的输出电流端。因此，在该像素电路2中，辅助电容器Csub连接在驱动晶体管Trd的源极S和电源Vdd之间，以辅助保持电容器Cs。

在这种配置中，驱动部中的写扫描器4将用于控制采样晶体管Tr1的打开和闭合的控制信号提供给第一扫描线WS。驱动扫描器5将用于控制开关晶体管Tr2的打开和闭合的控制信号输出至第二扫描线DS。水平选择器3将在信号电位Vsig和基准电位Vref之间变化的视频信号(输入信号)提供给信号线SL。以这种方式，扫描线WS和DS以及信号线SL的电位随逐行扫描而变化，但是电源线固定为Vdd。此外，负极电位Vcath和固定电位Vss也恒定。

图6是根据本发明用于阐述图5所示的显示装置的操作的时序图。然而，图6的时序图是用于参考的实例，并示出了在采取用于阻断贯通电流的措施之前的操作顺序。在这点上，为了便于理解，采用与图3所示的时序图中所使用的标记相同的标记。如图所示，在时序图中，在同一时间轴上的相同时间示出了扫描线WS、扫描线DS、和信号线SL的电位变化。采样晶体管Tr1是N沟道型的，并且当扫描线WS变为高电平时导通。采样晶体管Tr2也是N沟道型的，并且当扫描线DS变为高电平时，采样晶体管Tr2导通。同时，在一个水平周期(1H)内，在信号线SL上所提供的视频信号在信号电位和基准电位Vref之间变化。这个时序图示出了在相同时间轴上的相同时间处驱动晶体管Trd的栅极G和源极S的电位随第一扫描线WS、第二扫描线DS、和信号线SL的电位变化而发生的变化。根据在栅极G和源极S之间的电位差Vgs来控制驱动晶体管Trd的操作状态。

首先，当状态从前一场的发光周期移向该场的不发光周期时，在时间T1处，扫描线DS变为高电平，因此，开关晶体管Tr2导通。从而，驱动晶体管Trd的源极S的电位被设为固定电位Vss。此时，将固定电位Vss设为小于阈值电压Vthel和负极电位Vcath之和的值。即，将Vss设成满足Vss＜Vthel+Vcath。因此，发光元件EL处于反向偏压状态下，因此，驱动电流Ids不流向发光元件EL。然而，从驱动晶体管Trd提供的输出电流Ids通过源极S流向固定电位Vss。以这种方式，当状态移向不发光周期时，贯通电流从源极电位Vdd流向移向固定电位Vss的状态。

接下来，在时间T2，采样晶体管Tr1在信号线SL的电位状态处于Vref的状态下导通。因此，将驱动晶体管Trd的栅极G设为基准电位Vref。因而，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电位差Vgs变为Vref-Vss。此处，将Vgs设定成满足Vgs＝Vref-Vss＞Vth。如果Vref-Vss不大于阈值电压，则不能成功执行随后的阈值电压校正操作。然而，由于Vgs＝Vref-Vss＞Vth，所以驱动晶体管Trd处于导通状态，因此，漏极电流从电源电位Vdd流向固定电位Vss。以这种方式，尽管处于不发光周期，但是不利于发光的贯通电流从电源电位Vdd白白地流向固定电位Vss。然而，为了准备对阈值电压进行校正操作而初始化驱动晶体管Trd的栅极G和源极S必需这个周期。

在此之后，在时间T3，在阈值电压校正周期内，开关晶体管Tr2导通，因此，驱动晶体管Trd的源极S与固定电位Vss断开。此处，只要源极S的电位(即，发光元件的正极电位)小于负极电位Vcath和发光元件EL的阈值电压Vthel之和，发光元件EL就仍处于反向偏压状态，因而只有少量的泄漏电流(leak current)流过。因此，从电源线VL通过驱动晶体管Trd提供的电流常用于对保持电容器Cs和辅助电容器Csub充电。以这种方式，对保持电容器Cs充电，因而经过一定的时间，驱动晶体管Trd的源极电位增大。在一定时间周期之后，驱动晶体管Trd的源极电位达到Vref-Vth电平，因而Vgs等于Vth。在该时间点，驱动晶体管Trd处于截止状态，并且对应于Vth的电压被写入置于驱动晶体管Trd的源极S和栅极G之间的保持电容器中。在完成阈值电压校正操作时，源极电压Vref-Vth小于负极电位Vcath和发光元件的阈值电压Vthel之和。

接着，在时间T4，显示装置进入写周期/迁移率校正周期。在时间T4，信号线SL从基准电位Vref变化为信号电位Vsig。信号电位Vsig已变为与灰度级一致的电压。在该时间点处，采样晶体管Tr1导通，因而驱动晶体管Trd的栅极G的电位变为Vsig。因此，驱动晶体管Trd变为导通，并且电流从电源线VL开始流动。从而，源极S的电位随着时间而增大。在该时间点处，源极S的电位仍不大于发光元件的阈值电压Vthel与负极电位Vcath之和。因此，仅有少量泄漏电流流过发光元件EL，并且从驱动晶体管Trd提供的电流通常用于对保持电容器Cs和辅助电容器Csub充电。在充电处理过程中，如上所述，源极S的电位增大。

在该写周期内，已完成了驱动晶体管Trd的阈值电压校正操作，因而从驱动晶体管Trd提供的电流反映了它的迁移率μ。具体地，如果驱动晶体管Trd的迁移率μ大，则驱动晶体管Trd提供的电流量变大，因而源极S的电位快速增大。相反，如果迁移率μ小，则驱动晶体管提供的电流量小，因而源极S的电位增大得慢。以这种方式，通过将驱动晶体管Trd的输出电流负反馈至保持电容器Cs，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间电位差Vgs反映迁移率μ。在经过一定周期时间之后，Vgs变为具有经过完全校正的迁移率μ的值。即，在写周期内，通过将从驱动晶体管Trd输出的电流负反馈至保持电容器Cs来同时校正迁移率μ。

最后，在时间T5，在该场的发光周期内，采样晶体管Tr1截止，并且驱动晶体管的栅极G与信号线SL断开。因此，可以增大栅极G的电位，因而在维持保持在保持电容器Cs中的Vgs的值的同时，源极S的电位随着栅极G的电位的增大而增大。从而，消除了发光元件EL的反向偏压状态，并且驱动晶体管Trd根据Vgs使漏极电路Ids流向发光元件EL。源极S的电位一直增大，直到电流流向发光元件EL，并且发光元件EL发光。此处，如果发光元件EL的发光时间很长，则元件的电流/电压特性改变。因此，源极S的电位也改变。然而，通过引导操作将驱动晶体管的栅极G和源极S之间的电压Vgs维持恒定，因而流向发光元件的电流没有改变。因此，即使发光元件EL的电流/电压特性退化，恒定电流Ids也继续始终流动，因而发光元件EL的亮度不会变化。

如上所述，根据本发明的图5所示的显示装置可以通过添加开关晶体管Trs来将驱动晶体管Trd的源极S设为固定电位Vss。因此，不必如图2所示的现有技术中的实例一样设置电源线VL来使其电位在Vdd和Vss之间变化，因而不必设置特殊电源扫描器6。可以通过普通的驱动扫描器5以与写扫描器4相同的方式来对开关晶体管Tr2执行导通/截止控制。在根据本发明的图5所示的显示装置中，不可避免地，必须在用于操作的不发光周期期间使开关晶体管Tr2变为导通。如果没有采取措施，则如通过图6中的时序图所述，即便在开关晶体管Tr2导通的不发光周期内，贯通电流也从电源电位Vdd流向固定电位Vss。因此，存在白白消耗电能的问题。在光栅屏幕中，有时会根据对于每个场的发光周期与不发光周期之比来调节屏幕的亮度。在这种亮度调节方式下，优选地，在不发光状态下电流不会流过像素。然而，通过图6所示的操作顺序，即使在不发光状态下，也会消耗电流，因而很难降低功耗。

图7是根据本发明用于阐述图5所示的显示装置的操作的另一个时序图。为了便于理解，采用了与图6所示的时序图中所使用的标记相同的标记。图7的时序图所示的操作序列可以阻断贯通电流，从而使得面板的功耗降低。该时序图中的不同点首先是在一个水平周期1H内信号线SL在三个电位(即，信号电位Vsig、基准电位Vref、和截止电位Voff)之间变化。信号电位被设为高于基准电位Vref，而截止电位被设为低于Vref。其次，两个控制脉冲在一个场内(1f)都被提供给扫描线WS。在从前一个场的发光周期变化为该场的不发光周期时，输出第一控制脉冲。当在该场的不发光周期内执行阈值电压校正操作和信号写操作/迁移率校正操作时，提供下一个控制脉冲。

首先，在时间T1，控制信号从低电平变化为高电平，因而开关晶体管Tr2导通。因此，驱动晶体管Trd的源极S连接至固定电位Vss。当驱动晶体管Trd的源极电位(即，发光元件EL的正极电位)变为Vss时，发光元件EL进入反向偏压状态，并且光熄灭。因此，像素从前一个场的发光周期进入该场的不发光周期。此时，将具有小时间宽度的控制脉冲施加至扫描线WS，并且采样晶体管Tr1仅在较短时间周期内导通。在该时间处，信号线SL处于截止电位Voff。因此，截止电位Voff被写入驱动晶体管Trd的栅极G。从而，在时间T1的时间点处，在驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电压Vgs变为Voff-Vss。此处，设定该电压以使Vgs＝Voff-Vss变得小于驱动晶体管Trd的Vth。从而，在驱动晶体管Trd的不发光周期开始时，驱动晶体管Trd处于截止状态。因此，在此之后的不发光周期内，驱动晶体管在开始Vth校正操作之前维持截止状态。从而，贯通电流不从电源电位Vdd流向固定电位Vss。以这种方式，可以在不发光周期的大部分时间内阻断贯通电流，从而使面板的功耗降低。如上所述，当开关晶体管Tr2导通时采样晶体管Tr1导通，从信号线SL获取截止电压以将该电压提供给驱动晶体管Trd的栅极G来截止该晶体管，从而防止贯通电流从电源电位Vdd流向固定电位Vss。然而，不必使开关晶体管Tr2的导通时间与驱动晶体管的截止时间完全对应。只要是这些时间对应以抑制无用的贯通电流，即使这两个时间不太对准，也不会出现任何问题。

在此之后，在时间T2处，再次向扫描线WS施加控制信号脉冲，因而采样晶体管Tr1导通。此时，信号线SL处于基准电位Vref。将基准电位Vref写入驱动晶体管Trd的栅极G中。从而，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电位差Vgs变为Vofs-Vss。此处，将Vgs设为满足Vgs＝Vofs-Vss＞Vth。如果Vofs-Vss不大于阈值电压Vth，则不能成功地执行随后的阈值电压校正操作。然而，由于Vgs＝Vofs-Vss＞Vth，所以驱动晶体管Trd在该时间点处变为导通状态，因而，贯通电流从电源电位Vdd流向固定电位Vss。然而，在时间T3，在时间T2之后几乎没有延迟，开关晶体管Tr2截止，因而可以不考虑此时流动的贯通电流。

在此之后，在时间T3，在阈值电压校正周期内，开关晶体管Tr2截止，因而驱动晶体管Trd的源极S与固定电位断开。此处，只要源极S的电位(即，发光元件的正极电位)小于负极电位Vcath和发光元件EL的阈值电压Vthel之和，发光元件EL就仍处于反向偏压状态，因而只有少量的泄漏电流流动。因此，从电源线VL通过驱动晶体管Trd提供的电流通常用于对保持电容器和辅助电容器Csub充电。以这种方式，对保持电容器Cs充电，因而驱动晶体管Trd的源极电位经过一段时间后增大。在一定时间周期之后，驱动晶体管Trd的源极电位达到Vref-Vth的电平，因而Vgs等于Vth。在该时间点处，驱动晶体管Trd处于截止状态，并且对应于Vth的电压被写入置于驱动晶体管Trd的源极S和栅极G之间的保持电容器Cs中。在完成阈值电压校正操作时，源极电压Vref-Vth小于负极电位Vcath与发光元件的阈值电压Vthel之和。

接着，在时间T4，显示装置进入写周期/迁移率校正周期。在时间T4，信号线SL从基准电位Vref变化为信号电位Vsig。信号电位Vsig已变为与灰度级一致的电压。在该时间点处，采样晶体管Tr1导通，因而驱动晶体管Trd的栅极G的电位变为Vsig。从而，驱动晶体管Trd变为导通，并且电流从电源线VL开始流动。因此，源极S的电位随着时间而增大。在该时间点处，源极S的电位仍不大于发光元件的阈值电压Vthel和负极电位Vcath之和。因此，仅有少量的泄漏电流流过发光元件EL，并且从驱动晶体管Trd提供的电流通常用于对保持电容器Cs和辅助电容器Csub充电。在充电过程中，如上所述，源极S的电位增大。

在该写周期内，完成了驱动晶体管Trd的阈值电压校正操作，因而从驱动晶体管Trd提供的电流反映其迁移率μ。具体地，如果驱动晶体管的迁移率μ大，则驱动晶体管Trd提供的电流量就变大，因而源极S的电位快速增大。相反，如果迁移率μ小，则驱动晶体管Trd提供的电流量小，因而源极S的电位增大得慢。以这种方式，通过将驱动晶体管Trd的输出电流负反馈至保持电容器Cs，则驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电位差Vgs反映迁移率μ。在经过一定周期时间之后，Vgs变为具有经过完全校正的迁移率μ的值。即，在写周期内，通过将从驱动晶体管Trd输出的电流负反馈至保持电容器Cs来同时校正驱动晶体管Trd的迁移率μ。

最后，在时间T5，在该场的发光周期内，采样晶体管Tr1截止，并且驱动晶体管Trd的栅极G与信号线SL断开。从而，可以增大栅极G的电位，因而在持续保持在保持电容器Cs中的Vgs的值不变的同时，源极S的电位随着栅极G的电位的增大而增大。因此，消除了发光元件EL的反向偏压状态，并且驱动晶体管Trd根据Vgs使漏极电流Ids流向发光元件EL。直到电流流向发光元件EL，源极S的电位才增大，并且发光元件EL发出光。此处，如果发光元件发出光较长时间，则该元件的的电流/电压特性改变。因此，源极S的电位也变化。然而，通过引导操作来将驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电压Vgs维持为恒定值，因而流向发光元件EL的电流没有变化。因此，即使发光元件EL的电流/电压特性退化，恒定电流Ids继续持续流动，因而，发光元件EL的亮度不会变化。

根据本发明的显示装置具有如图8所示的薄膜元件配置。该图示意性示出了形成在绝缘基板上的像素的截面结构。如图所示，像素包括具有多个薄膜晶体管的晶体管部(例如，图中示出了一个TFT)、诸如保持电容器的电容器部、和诸如有机EL元件等的发光部。通过TFT处理在基板上形成晶体管部和电容器部，并且在其上层压诸如有机EL元件的发光部层。通过粘合剂在其上粘附透明的相对基板粘以形成平坦面板。

根据本发明的显示装置包括如图9所示的平坦的模形状的显示器。例如，由集成像素形成的矩阵形式的显示阵列部被置于绝缘基板上，每个像素均包括有机EL元件、薄膜晶体管、薄膜电容器等，提供粘合剂以围绕像素阵列部(像素矩阵部)，以及粘附诸如玻璃等的相反基板以产生显示模块。可以根据需要将滤色片、保护膜、阻光膜等置于该透明的相对基板上。例如，显示模块可具有FPC(软性印刷电路)作为用于将信号等外部输入至像素阵列部和从像素阵列部输出信号等的连接器。

根据上述的本发明的显示装置在形状上为平坦面板。可以将显示装置应用于不同领域中的电子系统(例如，数码相机、笔记本型个人计算机、移动电话、摄像机等)的显示器，以便显示输入电子系统中或由电子系统生成的图像或视频。在下文中，示出了应用这种显示装置的电子系统的实例。

图10是应用本发明的电视机。电视机包括视频显示屏幕11，该视频显示屏幕包括面板12、滤光玻璃13等，并且通过将本发明的显示装置用作视频显示屏幕11来制造电视机。

图11示出了应用本发明的数码相机。上半部是正视图。而下半部是后视图。该数码相机包括捕捉镜头、用于闪光的发光部15、显示部16、控制开关、菜单开关、快门19等，并且通过将本发明的显示装置用作显示部16来制造该数码相机。

图12示出了应用本发明的笔记本型个人计算机。主单元20包括当输入字符等时被操作的键盘21，主单元的盖子包括显示图像的显示部22，并且通过将本发明的显示装置用作显示部22来制造该主单元的盖。

图13示出了应用本发明的移动终端设备。左部示出了打开状态，而右部示出了闭合状态。该移动终端设备包括上壳体23、下壳体24、连接部(此处为转轴部)25、显示器26、副显示器27、画面灯28、相机19等，通过将本发明的显示装置用作显示器26和副显示器27来制造该移动终端设备。

图14示出了应用本发明的摄像机。该摄像机包括主单元30、用于捕捉面向前面的侧面上的物体的镜头34、拍摄时的开始/停止开关35、监视器36等，并通过将本发明的显示装置用作监视器36来制造摄像机。

本领域技术人员应了解，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围内。

Claims (5)

1.一种显示装置，包括：

像素阵列部；以及

驱动所述像素阵列部的驱动部，

其中，所述像素阵列部包括行形式的第一扫描线和第二扫描线、列形式的信号线、和矩阵形式的像素，每个所述像素被置于每条所述第一扫描线和每条所述信号线的交叉点处，

所述驱动部分别向所述行形式的第一扫描线和第二扫描线输出控制信号，从而以行为单位对所述像素执行逐行扫描，并同步于所述逐行扫描向所述列形式的信号线提供信号电位和预定截止电位，

所述像素均包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管、开关晶体管、和保持电容器，

所述采样晶体管具有一对电流端和连接至所述第一扫描线的控制端，所述电流端之一连接至所述信号线，而另一个所述电流端连接至所述驱动晶体管的控制端，

所述驱动晶体管具有一对电流端，所述电流端之一连接至电源，而另一个所述电流端连接至所述发光元件，

所述开关晶体管具有一对电流端和连接至所述第二扫描线的控制端，所述电流端之一连接至固定电位，而另一个所述电流端连接至所述驱动晶体管的所述另一个电流端，以及

所述保持电容器具有连接至所述驱动晶体管的所述控制端的一端和连接至所述开关晶体管的所述另一个电流端的另一端，

其中，所述采样晶体管根据从所述第一扫描线提供的所述控制信号来使电流通过，并对从所述信号线提供的视频信号的信号电位进行采样，从而将所述信号电位保持在所述保持电容器中，

所述驱动晶体管根据由来自所述电源的电流提供的所保持的信号电位来使驱动电流流过所述发光元件，从而使所述发光元件变为发光状态，

在对所述视频信号进行采样之前，所述开关晶体管根据从所述第二扫描线提供的所述控制信号而变为导通，以使所述保持电容器的所述另一端连接至固定电位，从而使所述发光元件变为不发光状态，以及

当所述开关晶体管变为导通时，所述采样晶体管根据从所述第一扫描线提供的另一个控制信号而变为导通，并且从所述信号线获取截止电压，以将所述截止电压施加至所述驱动晶体管的所述控制端，从而防止贯通电流从所述电源流向所述固定电位。

2.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，在使所述驱动晶体管截止之后所述信号线成为预定基准电位时，所述采样晶体管根据从所述第一扫描线提供的所述控制信号而变为导通，将所述基准电位写入所述驱动晶体管的所述控制端，从而将所述保持电容器的两端之间的电位差的值设为大于所述驱动晶体管的阈值电压，以及

所述采样晶体管接下来截止所述开关晶体管，对所述保持电容器充电直到所述驱动晶体管截止，从而将对应于所述阈值电压的电压保持在所述保持电容器中。

3.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，在所述信号电压被施加至所述驱动晶体管的所述控制端的状态下，所述驱动晶体管在预定校正时间周期将流过所述驱动晶体管的所述驱动电流负反馈给所述保持电容器，从而对由所述保持电容器保持的信号电位施加对应于所述驱动晶体管的迁移率的校正。

4.一种驱动显示装置的方法，所述显示装置包括：

像素阵列部；以及

驱动所述像素阵列部的驱动部，

其中，所述像素阵列部包括行形式的第一扫描线和第二扫描线、列形式的信号线、和矩阵形式的像素，每个所述像素被置于每条所述第一扫描线和每条所述信号线的交叉点处，

所述驱动部分别向所述行形式的第一扫描线和第二扫描线输出控制信号，从而以行为单位对所述像素执行逐行扫描，并同步于所述逐行扫描向所述列形式的信号线提供信号电位和预定截止电位，

所述像素均包括发光元件、采样晶体管、驱动晶体管、开关晶体管、和保持电容器，

所述采样晶体管具有一对电流端和连接至所述第一扫描线的控制端，所述电流端之一连接至所述信号线，而另一个所述电流端连接至所述驱动晶体管的控制端，

所述驱动晶体管具有一对电流端，所述电流端之一连接至电源，而另一个所述电流端连接至所述发光元件，

所述开关晶体管具有一对电流端和连接至所述第二扫描线的控制端，所述电流端之一连接至固定电位，而另一个所述电流端连接至所述驱动晶体管的所述另一个电流端，以及

所述保持电容器具有连接至所述驱动晶体管的所述控制端的一端和连接至所述开关晶体管的所述另一个电流端的另一端，

其中，所述方法包括以下步骤：

所述采样晶体管根据从所述第一扫描线提供的所述控制信号来使电流通过，并对从所述信号线提供的视频信号的信号电位进行采样，从而将所述信号电位保持在所述保持电容器中，

所述驱动晶体管根据由来自所述电源的电流提供的所保持的信号电位来使驱动电流流过所述发光元件，从而使所述发光元件变为发光状态，

在对所述视频信号进行采样之前，所述开关晶体管根据从所述第二扫描线提供的所述控制信号而变为导通，以将所述保持电容器的所述另一端连接至固定电位，从而使所述发光元件变为不发光状态，以及

当所述开关晶体管变为导通时，所述采样晶体管根据从所述第一扫描线提供的另一个控制信号而变为导通，并且从所述信号线获取截止电压，以将所述截止电压施加至所述驱动晶体管的所述控制端，从而防止贯通电流从所述电源流向所述固定电位。

5.一种包括根据权利要求1所述的显示装置的电子系统。

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