CN101251979B - 显示装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了显示装置和电子设备，其中，将驱动发光元件的晶体管的源电压设定为固定电压，校正由于晶体管的阈值电压的改变所引起的发光亮度的改变。根据导通/截止控制为第一晶体管提供电源的晶体管的驱动脉冲信号的信号电平设定固定电压。通过本发明，省略了对于预定电压的配线图样线，并减少了对于固定电压的配线图样线的数量。

Description

显示装置和电子设备
相关申请的交叉参考
本发明包含于2007年2月19日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-037379的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种显示装置，具体地，涉及诸如电致发光元件的电流驱动自发光显示装置。更具体地，本发明涉及具有少量用于固定电压的图样配线的自发光显示装置，其中，将驱动发光元件的晶体管的源极电压设定为固定电压，以校正由于晶体管阈值电压值的变化所引起的发光亮度的变化，并通过导通/截止控制为第一晶体管提供电源的晶体管的驱动脉冲信号的信号电平设定固定电压。
背景技术
如在美国专利第5,684,365号和日本未审查专利申请公开第8-234683号中所讨论的，已经在采用有机电致发光(EL)元件的显示装置中引入多种技术。
图15是示出使用相关技术的有机EL元件的有源矩阵显示装置1的框图。显示装置1中的像素部2包括像素(PX)3的矩阵。扫描线(SCN)沿以矩阵结构配置的像素3的每行在基本水平的方向上延伸，以及信号线SIG沿像素的每列基本与扫描线SCN垂直地延伸。
如图16所示，每个像素3都包括作为电流驱动自发光元件的有机EL元件8以及用于每个像素3的、驱动有机EL元件8的驱动电路(下文称作像素电路)。
在像素电路中，信号电平保持电容器C1的一端保持在恒定电压电平，而信号电平保持电容器C1的另一端经由响应于写信号WS而导通或截止的晶体管TR1连接至信号线SIG。在像素电路中，晶体管TR1在写信号WS的上升沿处导通，信号电平保持电容器C1的另一端被设定为信号线SIG的信号电平，以及在晶体管TR1从导通状态转变为截止状态的时刻，在信号电平保持电容器C1的另一端采样保持信号线SIG的信号电平。
在像素电路中，信号电平保持电容器C1的另一端连接至P沟道晶体管TR2的栅极，该晶体管TR2的源极连接至电源Vcc。晶体管TR2的漏极连接至有机EL元件8的阳极。设定像素电路，使得晶体管TR2一直以饱和状态运行。结果，晶体管TR2形成以由下列等式(1)表示的漏极-源极电流Ids运行的恒定电流电路。
Ids＝1/2×μ×W/L×Cox(Vgs-Vth)2    …(1)
其中，Vgs是晶体管TR2的栅极-源极电压，μ是迁移率，W是沟道宽度，L是沟道长度，Cox是栅电容，以及Vth是晶体管TR2的阈值电压。在像素电路中，通过与由信号电平保持电容器C1采样保持的信号线SIG的信号电平对应的驱动电流Ids驱动有机EL元件8。
利通过用垂直驱动电路4中的写扫描电路(WSCN)顺序传送预定的采样脉冲，显示装置1生成写信号WS作为用于命令向每个像素3写入的定时信号。水平驱动电路5中的水平选择器(HSEL)5A通过顺序传送预定的采样脉冲来生成定时信号，并相对于定时信号将每条信号线SIG设定为输入信号S1的信号电平。显示装置1逐点或逐线响应于输入信号S1设定每个像素部2中的信号电平保持电容器C1的终端电压，然后显示对应于输入信号S1的图像。
如图17所示，有机EL元件8的电流-电压特性在电流流动变得困难的方向上随着时间老化。在图17中，符号L1表示初始特性，符号L2表示老化特性。在图16的像素电路中，P沟道晶体管TR2驱动有机EL元件8。在这种情况下，晶体管TR2响应于设定为信号线SIG的信号电平的栅极-源极电压Vgs驱动有机EL元件8。防止了由于老化的电流-电压特性而引起的每个像素中的亮度变化。
如果像素电路、水平驱动电路5和垂直驱动电路4均由N沟道晶体管构成，则可以在诸如玻璃基板的绝缘基板上以非晶硅处理一起制造这些电路。由此容易地制造显示装置。
在图18和图16的比较中，每个像素13都由N沟道晶体管TR2构成，以及显示装置11由每个都包括像素13的像素部12制造。晶体管TR2的源极连接至有机EL元件8，晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs响应于图17的电流-电压特性的变化而变化。在这种情况中，流过有机EL元件8的电流随时间逐渐变小，并且每个像素13的亮度逐渐变低。如图18所示，发光亮度还根据晶体管TR2的特性变化而在各个像素中不同。发光亮度的变化扰乱了显示屏幕的均匀性。用户会注意到显示屏幕上由此发生的不均匀性。
已经提出了图19的电路配置，以控制由于有机EL元件的老化所引起的发光亮度的下降以及由于晶体管特性的变化所引起的发光亮度的变化。
在图19的显示装置21中，像素部22包括像素23的矩阵。在像素23中，信号电平保持电容器C1的一端连接至有机EL元件8的阳极，而信号电平保持电容器C1的另一端经由响应于写信号WS而导通和截止的晶体管TR1连接至信号线SIG。在像素23中，响应于写信号Ws，信号电平保持电容器C1的另一端的电压被设定为信号线SIG的信号电平。
在像素23中，信号电平保持电容器C1的两端分别连接至晶体管TR2的源极和栅极。晶体管TR2的漏极经由响应于驱动脉冲信号DS而导通和截止的晶体管TR3连接至电源Vcc。通过晶体管TR2驱动像素23中的有机EL元件8。晶体管TR2形成源极跟随器，其栅极被设定成信号线SIG的信号电平。这里，Vcat表示有机EL元件8的阴极电压。驱动脉冲信号DS是控制每个像素23的发光周期的定时信号。驱动扫描电路(DSCN)24B通过顺序传送预定的采样脉冲生成驱动脉冲DS。
信号电平保持电容器C1的两端经由响应于控制信号AZ1和AZ2而导通和截止的晶体管TR4和TR5分别连接至预定固定电压Vofs和Vss。垂直驱动器24中的控制信号发生器24C和24D通过顺序传送预定采样脉冲生成作为定时信号的控制信号AZ1和AZ2。
图20是显示装置21中的一个像素23的定时图。图20还示出了响应于对应信号而导通和截止的晶体管的参考符号。如图21所示，在用于使有机EL元件8发光的发光周期T1内，响应于写信号WS和控制信号AZ1和AZ2(图20中波形图(A)～(C))的下降沿，像素23中的晶体管TR1、TR4和TR5截止。响应于驱动脉冲信号DS(图20中波形图(D))的上升沿，晶体管TR3导通。
像素23中的晶体管TR2和信号电平保持电容器C1形成对应于栅极-源极电压Vgs(即，信号电平保持电容器C1两端之间的电压差)的恒定电流电路。有机EL元件8响应于由栅极-源极电压Vgs确定的驱动电路Ids而发光。由此控制由于老化所引起的有机EL元件8的亮度下降。由参照图16讨论的等式(1)表示驱动电流Ids。在随后的讨论中，适合地，每个晶体管在每个附图中示为对应开关的参考符号。
如图22所示，像素23中的晶体管TR4和TR5在继发光周期T1末端之后的周期T2内保持导通。像素23中的信号电平保持电容器C1的两端设定为预定的固定电压Vofs和Vss(图20的波形图(E)和(F))。对应于栅极-源极电压Vgs(即，预定的固定电压Vofs和Vss的电压差Vofs-Vss)的驱动电流Ids从晶体管TR2流向晶体管TR5。在周期T2内设定固定电压Vofs和Vss，使得有机EL元件8由于有机EL元件8两端之间的电压差的增加超过有机EL元件8的电压阈值Tthe1而不发光，以及使得晶体管TR2在其饱和区域中运行。
在预定周期T3内，如图23所示，像素23中的晶体管TR5保持截止。如由图23中的虚线所示，像素23中的晶体管TR2的漏极-源极电流Ids使连接至晶体管TR5的信号电平保持电容器C1终端处的电压上升。
图24示出了作为二极管和具有电容Ce1的电容器的并列电路的有机EL元件8的等效电路。如图25所示，晶体管TR2的漏极-源极电流Ids使晶体管TR2的源极电压Vs在周期T3内逐渐上升。在像素23中，信号电平保持电容器C1两端之间的电压差设定为晶体管TR2的阈值电压值Vth，并将连接至晶体管TR5的信号电平保持电容器C1的终端处的电压设定为由固定电压Vofs减去晶体管TR2的阈值电压值而得到的电压Vofs-Vth。在这种情况中，由Ve1＝Vofs-Vth表示有机EL元件8的阳极电压Ve1。在显示装置21中，将固定电压Vofs设定为在Ve1≤Vcat+Vthe1条件下的结果，使得有机EL元件8在周期T3内不发光。
如图26所示，在周期T4内，像素23中的晶体管TR3和TR4顺序截止。由于TR3在晶体管TR4截止之前截止，所以晶体管TR2的栅极电压Vg的变化得以控制。然后，像素23中的晶体管TR1截止，当连接至晶体管TR5的信号电平保持电容器C1的终端处的电压处于电压Vofs-Vth时，使连接至晶体管TR5的信号电平保持电容器C1的终端处的电压变为信号线SIG的信号电平Vsig。
在等式(2)中表示晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs：
Vgs＝Ce1/(Ce1+C1+C2)×(Vsig-Vofs)+Vth  …(2)
其中，C2表示晶体管TR2的栅极-源极电容。如果有机EL元件8的寄生电容Ce1比信号电平保持电容器C1的电容和晶体管TR2的栅极-源极电容C2的每一个都大，则晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs设定为实际高精度电平的电压(Vsig+Vth)。
由此将像素23中的晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs设定为通过将阈值电压值Vth与信号线SIG的信号电平Vsig相加而获得的电压(Vsig+Vth)。因此，显示装置21控制由作为晶体管TR2一个特性的、阈值电压值Vth的变化所引起的发光亮度的改变。
如图27所示，在一定的周期T5内晶体管TR1保持导通的情况下，晶体管TR3导通。像素23中的晶体管TR2允许漏极-源极电流Ids响应于与信号电平保持电容器C1两端之间的电压差相对应的栅极-源极电压Vgs流出。如果晶体管TR2的源极电压Vs低于阈值电压值Vthe1和有机EL元件8的阴极电压Vcat的和且流入有机EL元件8的电流很少，则如图28所示，晶体管TR2的源极电压Vs响应于晶体管TR2的漏极-源极电流Ids从电压Vs0开始逐渐上升。由下列等式(3)计算电压Vs0：
Vs0＝Vofs-Vth+(C1+C2)/(Ce1+C1+C2)×(Vsig-Vofs)…(3)
源极电压Vs的上升速率依赖于晶体管TR2的迁移率μ。参考符号Vs1和Vs2分别表示对于高和低迁移率μ的源极电压。迁移率越大，导致源极电压Vs的上升速率越高。
在一定的周期T5内晶体管TR1维持导通的情况下，像素23中的晶体管TR3导通。由此控制由于作为晶体管TR2一个特性的、迁移率的变化所引起的发光亮度的变化。
如图21所示，在晶体管TR1截止的情况下，通过由电压阈值Vth和迁移率μ被校正而设定的栅极-源极电压Vgs来驱动有机EL元件8。在晶体管TR1截止的情况下，晶体管TR2的源极电压Vs上升到允许晶体管TR2的漏极-源极电流Ids流入有机EL元件8的电压电平。有机EL元件8由此发光，并且晶体管TR2的栅极电压Vg同样上升。
图19的电路配置减少了由于老化引起的有机EL元件8的发光亮度的下降，并控制由于晶体管TR2的特性变化所引起的发光亮度的变化。
对于每个像素23，图19的电路配置包括单条信号线SIG、控制信号AZ1和AZ2、驱动脉冲信号DS和写信号WS的四条扫描线、以及像素电压Vcc、Vofs、Vss和Vcat的四条配线图样线。即使由红色、蓝色和绿色共享扫描线且单独配置阴极电压Vcat，但对于一组红色像素、蓝色像素和绿色像素，仍然需要3×3配线图样线。
采用N沟道晶体管的显示装置具有太多对于固定电压的配线图样线的问题。固定电压的许多配线图样线存在以高密度有效配置像素的难题。难以以高产量制造高清晰度的显示装置。
发明内容
因此，期望提供一种具有少量固定电压的配线图样线的显示装置。
根据本发明的一个实施例，显示装置包括像素矩阵的像素电路以及用于驱动像素电路的驱动电路。每个像素均包括：信号电平保持电容器；第一晶体管，响应于写信号而导通或截止，用于将信号电平保持电容器的一端连接至信号线；第二晶体管，其栅极连接至信号电平保持电容器的一端，以及其源极连接至信号电平保持电容器的另一端；电流驱动自发光元件，其阴极保持为阴极电压，以及其阳极连接至第二晶体管的源极；第三晶体管，响应于驱动脉冲信号而导通和截止，用于将第二晶体管的漏极连接至电源电压；第四晶体管，连接至信号电平保持电容器的另一端。第四晶体管在其源极处接收驱动脉冲信号，其漏极连接至信号电平保持电容器的另一端。当响应于施加给其栅极的控制信号而导通时，第四晶体管将信号电平保持电容器的另一端设定为驱动脉冲信号的信号电平。
将信号电平保持电容器的另一端设定为预定电压电平，即，驱动脉冲信号的信号电平。由此省略了对于预定电压的配线图样线，并减少了对于固定电压的配线图样线的数量。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的显示装置的框图；
图2是图1的显示装置的定时图；
图3是示出在图2的周期T11内的像素设定的示意图；
图4是示出在图2的周期T12内的像素设定的示意图；
图5是示出在图2的周期T13内的像素设定的示意图；
图6是示出在图2的周期T14内的像素设定的示意图；
图7是示出在图6的设定之后执行的像素设定的示意图；
图8是示出在图7的设定之后执行的像素设定的示意图；
图9示出了关于阈值电压值校正的特性曲线图；
图10是示出在图2的周期T15内的像素设定的示意图；
图11是示出在图10的设定之后执行的像素设定的示意图；
图12示出了关于迁移率校正的特性曲线图；
图13是示出根据本发明第二实施例的显示装置的框图；
图14是图13的显示装置的定时图；
图15是示出现有技术的显示装置的框图；
图16是详细示出图15的显示装置的框图；
图17示出了表示有机EL元件随时间老化的特性曲线图；
图18是示出使用N沟道晶体管的图15的显示装置的框图；
图19是示出使用N沟道晶体管的现有技术的显示装置的框图；
图20是图19的显示装置的定时图；
图21是示出在图20的周期T1内的像素设定的示意图；
图22是示出在图20的周期T2内的像素设定的示意图；
图23是示出在图20的周期T3内的像素设定的示意图；
图24是示出在图32的设定之后执行的像素设定的示意图；
图25示出了关于阈值电压校正的特性曲线图；
图26是示出在图20的周期T4内的像素设定的示意图；
图27是示出在图20的周期T5内的像素设定的示意图；
图28示出了关于迁移率校正的特性曲线图；
图29是示出根据本发明一个实施例的显示装置的装置结构的截面图；
图30是示出根据本发明一个实施例的显示装置的模块结构的平面图；
图31是包含本发明一个实施例的显示装置的电视机的透视图；
图32是包含本发明一个实施例的显示装置的数码相机的透视图；
图33是包含本发明一个实施例的显示装置的笔记本式个人计算机的透视图；
图34示意性示出了包含本发明一个实施例的显示装置的便携式电话；以及
图35示意性示出了包含本发明一个实施例的显示装置的摄像机。
具体实施方式
下面，参照附图描述本发明的实施例。
与图19相比，图1是示出根据本发明第一实施例的显示装置31的框图。在图1中，以相同的参考标号指定与参照图15和图19示出的显示装置1、11和21比较而描述的元件，并省略其描述。显示装置31由N沟道晶体管制造。使用非晶硅处理在作为绝缘透射基板的玻璃基板上整体形成显示装置31中的像素部32、垂直驱动电路34以及水平驱动电路35。
水平驱动电路35中的水平选择器(HSEL)35A通过顺序传送预定的采样脉冲生成定时信号，并相对于定时信号将每条信号线SIG设定为输入信号S1的信号电平。如图2所示，与图20相比，在一个水平扫描周期(1H)的大约前半段的时间内，将信号线SIG的信号电平设定为参照图19讨论的像素23处的预定固定电压Vofs，然后在一个水平扫描周期的后半段的时间内，将其设定为与对应于信号线SIG的信号电平的像素34的灰阶相对应的信号电平Vsig(图2的波形图(A))。如图2所示，为每个信号标注响应于对应信号而导通和截止的每个晶体管的参考标号。
与水平驱动电路35相对应，垂直驱动电路34不包括用于输出控制固定电压Vofs的控制信号的控制信号生成电路(AZ1)。垂直驱动电路34中的写扫描电路(WSCN)34A、驱动扫描电路(DSCN)34B以及控制信号发生器34D分别生成写信号WS、驱动脉冲信号DS以及控制信号AZ2。为了导通和截止晶体管TR3，生成驱动脉冲信号DS。当转换为低电平时，驱动脉冲信号DS变为参照图19讨论的固定电压Vss(图2的波形图(D))。
在像素部22中形成像素33的矩阵。在像素33中，信号电平保持电容器C1的一端连接至有机EL元件8的阳极，而信号电平保持电容器C1的另一端经由响应于写信号WS而导通和截止的晶体管TR1连接至信号线SIG。因此，响应于写信号WS，将像素33中的信号电平保持电容器C1的另一端的电压设定为信号线SIG的信号电平。
信号电平保持电容器C1的两端分别连接至像素33中的晶体管TR2的源极和栅极。晶体管TR2的漏极经由响应于驱动脉冲信号DS而导通和截止的晶体管TR3连接至电源Vcc。具有其栅极电压被设定为像素33中信号线SIG的信号电平的源极跟随器电路配置的晶体管TR2由此驱动有机EL元件8。
经由响应于控制信号AZ2而导通和截止的晶体管TR5，与像素33中的有机EL元件8连接的信号电平保持电容器C1的终端连接至驱动脉冲信号DS。像素33中的晶体管TR5在其源极处接收驱动脉冲信号DS，以及在其栅极处接收控制信号AZ2。晶体管TR5的漏极连接至与有机EL元件8连接的信号电平保持电容器C1的终端。当被转换为低电压电平时，驱动脉冲信号DS变为固定电压Vss。如果在像素33中利用处于低电压电平的驱动脉冲信号DS导通晶体管TR5，则以参照图19描述的相同方式将晶体管TR5的漏极电压固定为固定电压Vss。以这种方式，与图19的显示装置21相反，在像素33中省略了对于固定电压Vss的配线图样。因此，减少了对于固定电压的配线图样线的数量。
如图3所示，当在有机EL元件8的发光周期T11内在像素33中将写信号WS和控制信号AZ2转换为其低电压电平(图2的波形图(B)和(C))时，像素33中的晶体管TR1和TR5截止。当驱动脉冲信号DS转换为低电压电平时，晶体管TR3导通。因此，设计像素33，使得晶体管TR2在其饱和区域中运行。
与信号电平保持电容器C1两端之间的电压差所引起的栅极-源极电压Vgs相对应的恒定电流电路由像素33中的晶体管TR2和信号电平保持电容C1形成。由栅极-源极电压Vgs确定的漏极-源极电流Ids使有机EL元件8发光。以这种方式，显示装置31减小了有机EL元件8发光亮度的下降。由等式(1)表示漏极-源极电流Ids。
当在像素33中发光周期T11结束时，在一定的周期T12内将驱动信号电平DS转换为处于其低电压电平的固定电压Vss。如图4所示，晶体管TR3截止。在一定的周期T12内，由于切断了晶体管TR2的电源Vcc，所以有机EL元件8停止发光。晶体管TR2的源极电压Vs被设定为通过将有机EL元件8的阈值电压值Vthe1与有机EL元件8的阴极电压Vcat相加而获得的电压(Vcat+Vthe1)。
像素33中的控制信号AZ2在周期T13中保持高电压状态，如图5所示，晶体管TR5保持导通。连接至水平驱动电路35的信号电平保持电容器C1的终端处的电压被设定为像素33中的驱动脉冲信号DS的固定电压Vss。设定固定电压Vss，使得在有机EL元件8的阴极电压Vcat和有机EL元件8的阈值电压值Vthe1之间保持关系Vss≤Vthe1+Vcat。有机EL元件8在周期T13内停止发光。
在随后的周期T14内，在信号线SIG的信号电平设定为固定电压Vofs的情况下，写信号Ws上升至其高电平，如图6中所示，晶体管TR1导通。在像素33中，连接至晶体管TR2的信号电平保持电容器C1的终端由此被设定为作为信号线SIG的信号电平的固定电压Vofs。
控制信号AZ2下降至其低电压电平，使晶体管TR5截止。在比发光周期T11的开始早预定数的扫描周期的时间点处，在信号线SIG的信号电平设定为固定电压Vofs的时刻，驱动脉冲信号DS上升。如图7所示，晶体管TR3导通。在信号电平保持电容器C1两端之间的电压差变为晶体管TR2的阈值电压Vth的方向上，晶体管TR2的源极电压Vs逐渐上升。
如图7所示，在像素33中保持电压Ve1≤Vact+Vthe1，使得比晶体管TR2的漏极-源极电流Ids小的多的电流流过。因此，晶体管TR2的漏极-源极电流Ids用于对信号电平保持电容器C1和有机EL元件8的电容充电。有机EL元件8停止发光。
在信号线SIG上升至对应于像素灰阶的信号电平Vsig的时刻，驱动脉冲信号DS上升至其高电压电平。如图8所示，晶体管TR3截止。维持关系Ve1≤Vact+Vthe1，且有机EL元件8保持停止发光的停止状态。由等式(4)表示晶体管TR2的源极电压Vs的改变：
ΔVs＝(C1+C2)/(Ce1+C1+C2)×(Vsig-Vofs)    …(4)
在预定的时间段后，信号线SIG的信号电平被设定为固定电压Vofs并输入至晶体管TR2的栅极。由下列等式(5)表示晶体管TR2的源极电压Vs的改变：
ΔVs＝(C1+C2)/(Ce1+C1+C2)×(Vofs-Vsig)    …(5)
在像素33中，如图7所示的、驱动脉冲信号DS处于高电压电平的状态以及如图8所示的、驱动脉冲信号DS处于低电压电平的状态重复预定次数。晶体管TR2的源极电压Vs逐渐上升，以将信号电平保持电容器C1两端之间的电压差设定为晶体管TR2的阈值电压Vth。如图2所示，在周期TA、TB和TC内，将信号电平保持电容器C1两端之间的电压差设定为晶体管TR2的阈值电压Vth。图9示出了表示在信号线SIG的信号电平长时间维持为固定电压Vofs的情况下晶体管TR2的源极电压Vs的改变的特性曲线图。最后，晶体管TR2的的栅极-源极电压Vgs变为电压Vth。以这种方式，显示装置31重复图7和图8的状态充分的次数，以将信号电平保持电容器C1两端之间的电压差设定为晶体管TR2的阈值电压Vth。
在周期T14内，在像素33中的信号电平保持电容器C1处设定晶体管TR2的阈值电压Vth。在周期T11的开始紧前的信号线SIG的信号电平上升至对应像素的信号电平Vsig的时刻，驱动脉冲信号DS转换为低电压电平。如图10所示，晶体管TR3截止。
在信号线SIG的信号电平设定为对应像素的信号电平的情况下，驱动脉冲信号DS转换为其低电压电平。然后晶体管TR1截止。在信号电平保持电容器C1中采样保持信号线SIG的信号电平。如图3所示，发光周期T11重新开始。
由等式(2)准确表示晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs。如果有机EL元件8的寄生电容Ce1比信号电平保持电容器C1和晶体管TR2的栅极-源极电容C2的每一个都大，则可将晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs设定为具有实际上十分精确的电压(Vsign+Vth)。
在驱动脉冲信号DS处于高电压电平的情况下，在直到写信号WS下降的周期T15内，如图11和12所示，晶体管TR2的源极电压Vs依赖于晶体管TR2的迁移率而改变。由此校正晶体管TR2的迁移率的变化。
在显示装置31(图2)中，垂直驱动电路34驱动扫描线，从而基于线对像素部22中的像素33设定信号线SIG的信号电平。每个像素33以设定的信号电平发光，并在像素部22上显示期望图像。
更具体地，在显示装置31中导通晶体管TR1。因此，对信号电平保持电容器C1设定信号线SIG的信号电平。晶体管TR1和TR5截止，而晶体管TR3导通。晶体管TR2由此使有机EL元件8响应于在信号电平保持电容器C1中设定的电压而发光(在图2的周期T11内)。
在显示装置31中，信号电平保持电容器C1的两端分别连接至驱动有机EL元件8的晶体管TR2的栅极和源极，并将晶体管TR2的源极连接至有机EL元件8的阳极。由此形成像素33。在对显示装置31中的信号电平保持电容器C1设定信号线SIG的信号电平之后，通过由信号电平保持电容器C1两端之间的电压差引起的栅极-源极电压Vgs驱动有机EL元件8。即使显示装置31的所有晶体管都是N沟道型，但由此减少了由于有机EL元件8的老化所引起的发光亮度的下降。
在有机EL元件8停止发光的情况下，对信号电平保持电容器C1设定信号线SIG的信号电平。通过导通-截止控制晶体管TR1、TR3和TR5，将驱动有机EL元件8的晶体管TR2的源极电压Vs和栅极电压Vg设定为固定电压Vss和Vofs。源极电压Vs逐渐增加，以将信号电平保持电容器C1两端之间的电压差设定为晶体管TR2的阈值电压Vrh(周期TA、TB和TC)。此外，对信号电平保持电容器C1设定信号线SIG的信号电平。以这种方式，控制由于作为晶体管TR2一个特性的、阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的改变。
当对信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth时，需要在预定时刻对晶体管TR2的栅极和源极设定固定电压Vss和Vofs。对于包括电源Vcc的固定电压的配线图样的三条线是必需的。排除对于有机EL元件8的阴极电压Vcat的配线图样(图19)。
在显示装置31中，驱动脉冲信号DS控制晶体管TR3，从而控制对晶体管TR2提供电源Vcc。将处于低电压电平的驱动脉冲信号DS设定为晶体管TR2的固定电压Vss，以对信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth。将这种驱动脉冲信号DS提供给晶体管TR5的源极。
对显示装置31中的信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth。可以省略对于将提供给该应用中晶体管TR2的源极的固定电压Vss的配线图样。由此减少对于固定电压的配线图样的数量。
除固定电压Vofs的周期之外，将信号线SIG的信号电平设定为对应于每个像素灰阶的信号电平。还响应于信号线SIG的信号电平的设定来设定写信号WS和驱动脉冲信号DS。当为信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth时，经由信号线SIG对晶体管TR2的栅极设定固定电压Vofs。
在显示装置31中，可以省略用于将固定电压Vofs提供给晶体管TR2的栅极的固定电压Vofs的配线图样。由此进一步减少固定电压的配线图样的数量。
由于如果对显示装置31中的每个像素33配置电源Vcc和阴极电压Vcat的配线图样是充分的，则可以以高密度且有效地配置像素33。可以以高产量生产高清晰度的显示装置。还减少形成像素电路的晶体管的数量。可以以更高的密度且更有效地配置像素33。可以以更高的产量生产高清晰度的显示装置。
水平驱动电路35和垂直驱动电路34连接至显示装置31中的每个像素33，使得循环运行第一至第五周期中的设定。在作为第一周期的发光周期T11内，写信号WS截止晶体管TR1，以及驱动脉冲信号DS导通晶体管TR3。通过与对应于信号电平保持电容器C1两端之间的电压差的栅极-源极电压Vgs相对应的电流来驱动晶体管TR2，从而使有机EL元件8发光。
在作为第二周期的周期T12内，响应于驱动脉冲信号DS而截止晶体管TR3，阻止有机EL元件8发光。在作为第三周期的周期T13内，响应于控制信号AZ2而导通晶体管TR5，从而将信号电平保持电容器C1的另一端设定为作为驱动脉冲信号DS信号电平的预定电压Vss。
在作为第四周期的周期T14内，在信号线SIG上出现多次预定电压Vofs的期间，响应于写信号WS而导通晶体管TR1。在每个固定电压Vofs的周期内，将驱动脉冲信号DS转换为其高电压，从而将信号电平保持电容器C1两端之间的电压差设定为大约等于晶体管TR2的阈值电压Vth。在显示装置31中，将信号电平保持电容器C1两端的电压设定为接近晶体管TR2的阈值电压Vth。即使省略了固定电压Vofs的配线图样且省略了晶体管TR4(图19)，也可以为信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth。因此控制每个像素33中发光亮度的改变。
在作为第五周期的周期T15内，响应于写信号WS，晶体管TR1从导通状态转换为截止状态，从而为信号电平保持电容器C1的一端设定为信号线SIG的信号电平Vsig。
当第一周期超过第五周期的情况下有机EL元件8开始发光时，晶体管TR3响应于驱动脉冲信号DS导通。在预定时间流逝之后，晶体管TR3响应于写信号WS截止。这种配置控制由于晶体管TR2迁移率的变化所引起的发光亮度的变化。
通过将驱动有机EL元件8的晶体管TR2的源极电压Vs设定为固定电压Vss来控制由晶体管TR2阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。基于导通-截止控制为晶体管TR2提供电源的晶体管TR3的驱动脉冲信号DS的信号电平来设定固定电压Vss。固定电压的配线图样的数量变得比相关技术中的少。
除固定电压Vofs之外，将信号线SIG的信号电平设定为表示每个像素灰阶的信号电平。连同信号线SIG的设定，切换驱动脉冲信号DS，使得对信号电平保持电容器C1设定将晶体管TR2的阈值电压Vth。由此控制由于晶体管TR2阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。更多地减少扫描线的数量。通过多次重复切换晶体管TR2的阈值电压Vth，使用充分的时间段对信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth。由此可靠地防止了由于晶体管TR2阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。
当响应于为信号电平保持电容器C1设定的电压驱动有机EL元件8发光时，在从驱动脉冲信号DS上升开始流逝恒定时间之后，晶体管TR1截止。由此控制由于晶体管TR2迁移率的变化所引起的发光亮度的变化。
通过在绝缘基板上制造所有N沟道晶体管的像素电路和驱动电路，以简单的制造工艺生产显示装置。
图13是示出根据本发明第二实施例的显示装置41的框图。除控制信号AZ2之外，显示装置41具有与第一实施例的显示装置31相同的结构。
显示装置41中的垂直驱动电路44没有控制信号生成电路，并且写扫描电路44A生成控制信号AZ2。如图14所示，写扫描电路44A经由像素部32的扫描线的配线输出将输出至领先多条线的像素33的写信号WS2作为控制信号AZ2。在将来自写扫描电路44A的一条线的写信号WS2输出至对应像素33的同时，将其输出至比对应像素33落后多条线的像素33作为控制信号AZ2。
显示装置41包括垂直驱动电路44的简化形式，以窄化框的轮廓部分。
将输出至领先多条线的像素33的写信号WS2作为控制信号AZ2。在信号线SIG的信号电平保持为对应于像素33的信号电平Vsig的期间，控制信号AZ2和写信号WS不会同时上升。为此，在信号线SIG的信号电平保持设定为固定电压Vofs的期间内写信号WS上升至其高电压电平之后，写信号WS转换为其低电压电平，并在一定的时间内，在信号线SIG的信号电平保持为对应于像素33的信号电平Vsig的期间内维持低电压电平。
通过使晶体管TR5导通的控制信号AZ2防止晶体管TR1导通。显示装置41由此控制由于对应于信号线SIG的像素33的信号电平Vsig所引起的晶体管TR2栅极-源极电压Vgs的变化。
如果通过使晶体管TR5导通的控制信号AZ2导通晶体管TR1，则通过根据像素而改变的信号电平Vsig为晶体管TR2的栅极电压充电。当接下来信号线SIG的信号电平变为固定电压Vofs时，在下列等式(6)中表示晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs：
Vgs＝Vofs-Vss+(C1+C2)/(Ce1+C1+C2)×(Vsig-Vofs)…(6)
在对信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth紧前，信号电平保持电容器C1两端之间的电压差响应于信号线SIG的信号电平Vsig而改变。
更具体地，如果信号线SIG的信号电平Vsig在黑侧(black side)为低，则等式(6)中电压(Vsig-Vofs)可以取负值。在这种情况下，晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs变得低于电压(Vsig-Vofs)。即使设定固定电压Vofs和Vss以满足关系(Vofs-Vss)＞Vth，但在对信号电平保持电容器C1设定阈值电压的时刻，晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs变得等于或低于阈值电压Vth。不能为信号电平保持电容器C1设定正确的阈值电压Vth。因此，晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs由于对应于信号线SIG的像素的信号电平Vsig而改变。
如图13所示，将输出至领先多条线的像素33的写信号WS2用作控制信号AZ2。可由此简化垂直驱动电路44。
设定写信号WS，使得在信号线SIG的信号电平保持为对应像素33的信号电平Vsig的期间内，控制信号AZ2和写信号WS不同时上升。由此为信号电平保持电容器C1可靠地设定晶体管TR2的阈值电压Vth。可靠地防止了由于阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。
根据第一和第二实施例，使用晶体管TR1设定信号线SIG的信号电平，并且为晶体管TR2的栅极电压设定固定电压Vofs。本发明不限于这种配置。如前面参考现有技术的显示装置所讨论的，晶体管TR1可用于为晶体管TR2的栅极电压设定固定电压Vofs。
在上面提及的实施例中，电流驱动作为发光元件的有机EL元件。本发明不限于有机EL元件。本发明广泛地适用于采用各种电流驱动发光元件的显示装置。
本发明一个实施例的显示装置是如图29所示的薄膜装置结构。图29是示意性示出形成在绝缘基板上的像素的截面图。如图所示，像素包括包含多个薄膜晶体管(TFT)(在图29中示出一个TFT)的晶体管区域、诸如存储电容器的电容区域以及诸如有机EL元件的发光区域。使用TFT处理在基板上形成晶体管区域和电容区域。在晶体管区域和电容区域的上方层压诸如有机EL元件的发光区域。然后通过夹置于其间的粘着剂在发光区域上粘合相对基板以制造平板。
本发明一个实施例的显示装置是如图30所示的平面模块类型。该显示装置包括由像素矩阵制造的像素阵列部(每个像素均包括有机EL元件)、薄膜晶体管和薄膜电容器。在像素阵列部的周围施加粘着剂，将玻璃基板作为相对基板粘附到粘着剂上以形成显示模块。根据需要，可在透明相对基板上配置滤色器、保护层、遮光层等。还可以配置柔性印刷电路(FPC)作为用于与外部交换信号的连接器。
上述显示装置具有平板结构，并且可用作多种电子设备的显示器。显示装置显示输入至电子设备的视频信号或在电子设备中生成的视频信号。这种电子设备包括数码相机、笔记本计算机、便携式电话以及摄像机。
图31的根据本发明一个实施例的电视机包括视频显示屏幕11，其包括其前面板12和滤色玻璃13。使用本发明一个实施例的显示装置用于视频显示屏幕11。
图32示出了根据本发明一个实施例的数码相机。图32的上部是数码相机的前视图，图32的下部是数码相机的后视图。数码相机包括成像透镜、闪光灯15、显示器16、控制开关、菜单开关、快门19等。本发明一个实施例的显示装置可用于显示器16。
图33的笔记本计算机包括被操作以向主单元20输入文字等的键盘21以及主单元盖子上用于显示图像的显示器22。本发明一个实施例的显示装置可用于显示器22。
图34示出了便携式电话。图34的左侧部分示出了处于打开状态的便携式电话，图34的右侧部分示出了处于关闭状态的便携式电话。便携式电话包括上侧壳体23、下侧壳体24、转轴部25、显示器26、副显示器27、镜前灯28、相机29等。本发明一个实施例的显示装置可用于显示器26和副显示器27的一个。
图35的摄像机包括主单元30、面向前处于打开状态的成像透镜34、用于拍摄的开始/停止开关35、监视器36等。本发明一个实施例的显示装置可用于监视器36。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其它因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。

Claims (7)

1.一种显示装置，包括像素矩阵的像素电路以及用于驱动所述像素电路的驱动电路，
每个像素均包括：
信号电平保持电容器；
第一晶体管，响应于写信号而导通和截止，用于将所述信号电平保持电容器的一端连接至信号线；
第二晶体管，具有连接至所述信号电平保持电容器的所述一端的栅极以及连接至所述信号电平保持电容器的另一端的源极；
电流驱动自发光元件，其阴极保持在阴极电压，以及其阳极连接至所述第二晶体管的所述源极；
第三晶体管，响应于驱动脉冲信号而导通和截止，用于将所述第二晶体管的漏极连接至电源电压；以及
第四晶体管，连接至所述信号电平保持电容器的所述另一端，
所述第四晶体管在其源极处接收所述驱动脉冲信号，其漏极连接至所述信号电平保持电容器的所述另一端，所述第四晶体管响应于施加于其栅极的控制信号而导通，并将所述信号电平保持电容器的所述另一端设定为所述驱动脉冲信号的信号电平。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，除固定电压周期之外，所述驱动电路将所述信号线的信号电平设定为与连接至所述信号线的每个像素的灰阶相对应的信号电平，以及通过重复循环的第一周期至第五周期中的设定来驱动所述像素电路，
其中，在第一周期内，所述写信号截止所述第一晶体管，所述驱动脉冲信号导通所述第三晶体管，而所述控制信号截止所述第四晶体管，使得与所述信号电平保持电容器两端的栅极-源极电压相对应的电流使所述第二晶体管驱动所述自发光元件发光，
其中，在第二周期内，所述第三晶体管响应于所述驱动脉冲信号而截止，以使所述自发光元件停止发光，
其中，在第三周期内，所述第四晶体管响应于所述控制信号而导通，从而将所述信号电平保持电容器的所述另一端设定为所述驱动脉冲信号的信号电平，
其中，在第四周期内，在预定固定电压在所述信号线上重复出现的部分时间内，所述第一晶体管响应于所述写信号而导通，并且在所述信号线的所述信号电平被设定为所述预定固定电压的部分时间内，所述第三晶体管导通，使得所述信号电平保持电容器的两端的电压被设定为基本上等于所述第二晶体管的阈值电压的电压，以及
其中，在第五周期内，所述第一晶体管响应于所述写信号截止，使得所述信号电平保持电容器的所述一端被设定为所述信号线的所述信号电平。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，在所述第五周期内，在由于所述第三晶体管响应于所述驱动脉冲信号导通而经过恒定时间段之后，所述驱动电路使所述第一晶体管响应于所述写信号而截止。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述驱动电路输出将被输出至领先多条线的像素的所述写信号作为所述控制信号。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，以在所述信号线的信号电平保持在与连接至所述信号线的像素的灰阶相对应的信号电平的期间所述第一晶体管和所述第四晶体管不同时导通的方式，所述驱动电路输出将被输出至领先多条线的像素的所述写信号作为所述控制信号。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，包括在所述像素电路和所述驱动电路中的所有晶体管都是N沟道晶体管，以及
其中，使用非晶硅处理在绝缘基板上形成所述像素电路和所述驱动电路中的每一个。
7.一种电子设备，包括权利要求1所述的显示装置。
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