CN101266749B - 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，在该显示装置中，通常通过采用三个电平中的一个的控制信号来控制连接至电源的、用于驱动发光元件驱动晶体管的晶体管和将所述发光元件驱动晶体管的源极电压设定为预定电压的晶体管。与现有显示装置相比，本发明的显示装置具有较少的扫描线。

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3月13日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-062776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(EL)元件的电流驱动、自发光显示装置。更具体地，本发明涉及具有更少扫描线的自发光显示装置，用于通过三个控制信号电平中的一个来控制用于将电源连接至发光元件驱动晶体管的晶体管和用于将发光元件驱动晶体管的源极电压设定为预定电压的晶体管。
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号中所公开的，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21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。每条扫描线(SCN)都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，以及每条信号线SIG都沿像素的每列基本与扫描线SCN垂直地延伸。
如图22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。
通过利用垂直驱动电路4中的写扫描电路(WSCN)4A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3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23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23中，符号L1表示初始特性，符号L2表示老化特性。在图22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。由此防止了由于老化的电流-电压特性所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24和图22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23的电流-电压特性的变化而变化。在这种情况下，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24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25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25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26是显示装置21中的一个像素23的定时图。图26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27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26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22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28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26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小于有机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29所示，像素23中的晶体管TR5保持截止。如由图29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30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31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。晶体管TR2的源极电压Vs在源极电压Vs达到晶体管TR2的阈值电压Vth的时刻停止上升。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。在这种情况下，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32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。
在像素23中，由此将晶体管TR2的源极电压Vs设定为通过将阈值电压与信号线SIG的信号电平Vsig相加所得的和值的电压(Vsig+Vth)。这种配置控制了由于作为晶体管TR2的一个特性的晶体管TR2的阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。
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设定为实际可接受的精度等级的电压(Vsig+Vth)。
如图33所示，在晶体管TR1在一定的周期T5内保持导通的情况下，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34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。
在晶体管TR1在一定的周期T5内维持导通的情况下，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27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25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，并控制了由于晶体管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25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，仍然需要四条扫描线。
采用N沟道晶体管的显示装置存在具有太多扫描线的问题。许多扫描线的使用引起难以以高密度有效配置像素的难题。难以以大产量制造高清晰度的显示装置。
发明内容
因此，期望提供具有更少扫描线的显示装置。
根据本发明的一个实施例，显示装置包括像素的矩阵形式的像素电路和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和截止，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，具有连接至与第一晶体管连接的信号电平保持电容器的一端的栅极和连接至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，其阴极保持为阴极电压，并且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，响应于控制信号而导通和截止，用于将与第一晶体管连接的信号电平保持电容器的终端连接至第一固定电压；以及第五晶体管，连接至信号电平保持电容器的另一端。第五晶体管的栅极连接至第二固定电压，其漏极连接至信号电平保持电容器的另一端，以及其源极连接至驱动脉冲信号。驱动电路输出写信号、驱动脉冲信号和控制信号。以第一至第三信号电平的三个信号电平中的一个来输出驱动脉冲信号，其中，第一信号电平用于选择性地导通第三晶体管，第二信号电平用于选择性地导通第五晶体管，以及第三信号电平用于使第三和第五晶体管截止。
根据本发明的上述实施例，控制第三和第五晶体管，使得通过单个驱动脉冲而导通和截止。由此控制两个不同的晶体管，好像被不同的控制信号控制一样。因此，与通过单独的控制信号驱动两个晶体管的情况相比，减少了用于传送控制信号的扫描线的数量。
根据本发明的一个实施例，显示装置包括像素的矩阵形式的像素电路和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和截止，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，其栅极连接至与第一晶体管连接的信号电平保持电容器的一端，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，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；以及第四晶体管，连接至信号电平保持电容器的另一端。第四晶体管具有连接至第一固定电压的栅极、连接至信号电平保持电容器的另一端的漏极以及接收驱动脉冲信号的源极。驱动电路输出写信号和驱动脉冲信号。以第一至第三信号电平的三个信号电平中的一个来输出驱动脉冲信号，其中，第一信号电平用于选择性地导通第三晶体管，第二信号电平用于选择性地导通第四晶体管，以及第三信号电平用于使第三和第四晶体管截止。除第二固定电压的周期之外，驱动电路将信号线的信号电平设定为连接至信号线的每个像素的灰度的信号电平，并且在重复对信号线施加第二固定电压的时间段内，在响应于写信号导通第一晶体管的情况下，在第二固定电压在信号线上开始时将驱动脉冲信号设定为第一信号电平，并且在第二固定电压在信号线上结束时将驱动脉冲信号设定为第三信号电平。
使用信号线设定第二固定电压，从而使得进一步减少了扫描线的数量。
附图说明
图1是根据本发明第一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示出了与阈值电压校正相关的特性曲线；
图8是示出在图2的周期T15内的像素设定的示意图；
图9是示出在图2的周期T16内的像素设定的示意图；
图10是示出在图2的周期T17内的像素设定的示意图；
图11是示出根据本发明第二实施例的显示装置的框图；
图12是图11的显示装置的定时图；
图13是示出在图12的周期T21内的像素设定的示意图；
图14是示出在图12的周期T22内的像素设定的示意图；
图15是示出在图12的周期T23内的像素设定的示意图；
图16是示出继图15的设定之后所执行的像素设定的示意图；
图17是示出继图16的设定之后所执行的像素设定的示意图；
图18示出了与阈值电压校正相关的特性曲线；
图19是示出在图12的周期T24内的像素设定的示意图；
图20示出了与迁移率校正相关的特性曲线；
图21是示出相关技术的显示装置的框图；
图22是示出图21的显示装置细节的框图；
图23示出了表示有机EL元件随时间老化的特性曲线；
图24是示出采用N沟道晶体管的图22的显示装置的框图；
图25是示出采用N沟道晶体管的相关技术的显示装置的框图；
图26是图25的显示装置的定时图；
图27是示出在图26的周期T1内的像素设定的示意图；
图28是示出在图26的周期T2内的像素设定的示意图；
图29是示出在图26的周期T3内的像素设定的示意图；
图30是示出继图29的设定之后所执行的像素设定的示意图；
图31示出了与阈值电压校正相关的特性曲线；
图32是示出在图26的周期T4内的像素设定的示意图；
图33是示出在图26的周期T5内的像素设定的示意图；
图34示出了与迁移率校正相关的特性曲线；
图35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36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37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38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39是包含本发明一个实施例的显示装置的笔记本个人计算机的透视图；
图40示意性示出了包含本发明一个实施例的显示装置的手机；以及
图41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，将参照附图描述本发明的实施例。
与图25比较，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21和25示出的显示装置1、11和21比较而描述的元件，并且此处省略其讨论。由N沟道晶体管制造显示装置31。使用非晶硅处理，在作为绝缘透明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和水平驱动电路5。
像素部32包括像素33的矩阵。除晶体管TR5的栅极连接至固定电压Vini以及驱动脉冲信号DS连接至晶体管TR5的源极之外，以与参照图25讨论的显示装置21中的像素23相同的结构来构成像素33。通过相同的控制信号来控制用于控制发光周期的晶体管TR3和用于控制特性变化的晶体管TR5。因此，对于每个像素33，将信号线的数量设定为3。
垂直驱动电路34中的写扫描电路(WSCN)34A、驱动扫描电路(DSCN)34B和控制信号生成电路(AZ1)34C分别生成写信号WS、驱动脉冲信号DS和控制信号AZ1。通过以三个电平中的一个输出驱动脉冲信号DS，驱动扫描电路(DSCN)34B使晶体管TR3和TR5选择性地导通或同时截止。
图2是示出像素33的操作的定时图。如图2所示，随着信号的指定，还写入通过对应信号而导通和截止的每个晶体管的符号。如图3所示，在有机EL元件8的发光周期T11内，当在像素33中将写信号WS和控制信号AZ1(图2的波形图(A)和(B))转换至其低电压电平时，像素33中的晶体管TR1和TR4截止。驱动脉冲信号DS(图2的波形(C))的信号电平被转换为作为三个电压电平中最高电平的第一信号电平，从而使晶体管TR3和TR5分别导通和截止。驱动脉冲信号DS的第一信号电平被设定为等于或高于用于导通晶体管TR3的晶体管TR3的栅极电压。晶体管TR5的栅极电压Vini低于晶体管TR3的栅极电压(即，用于使晶体管TR3截止的截止电压和晶体管TR3的阈值电压的和)并且高于电压Vss和晶体管TR5的阈值电压VthT5的和的电压，使得在随后的周期T12内，晶体管TR2的源极电压Vs保持为驱动脉冲信号DS的电压Vss。
由像素33中的晶体管TR2和信号电平保持电容C1形成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。
在周期T11之后的周期T12内，驱动脉冲信号DS被转换为作为三个电平中最低的第二信号电平的电压Vss。如图4所示，晶体管TR3截止，晶体管TR5导通。在晶体管TR5导通的情况下，晶体管TR5的源极电压Vs被设定为电压Vss。更具体地，在晶体管TR5的阈值电压VthT5和晶体管TR5的栅极电压Vini之间维持Vini＞VthT5+Vss的关系。设定电压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Vthe1之间维持Vss≤Vthe1＞Vcat的关系。在周期T12内，有机EL元件8停止发光。
在周期T13内，控制信号ZA1上升，从而如图5所示地导通晶体管TR4。由此在像素33中将连接至晶体管TR4的信号电平保持电容器C1的终端被设定为固定电压Vofs。
在随后的周期T14内，驱动脉冲信号DS被转换为三个电平中的最高电压电平。如图6所示，晶体管TR3导通，晶体管TR5截止。如图7所示，晶体管TR2的源极电压Vs随着晶体管TR2的漏极-源极电流Ids而升高，直到晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs达到晶体管TR5的阈值电压。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开始时，晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs为(Vofs-Vss)。有机EL元件8的阳极电压Ve1变为Ve1＝Vofs-Vth。设定固定电压Vofs，使得保持Ve1≤Vcat+Vthe1的关系。由(Vofs-Vth)表示晶体管TR2的源极电压Vs。
在随后的周期T15内，驱动脉冲信号DS被设定为作为三个电压电平的中间值的信号电平Voff。如图8所示，晶体管TR3和TR5截止。中间信号电平Voff满足Vini-Voff＜VthT5的关系，其中，VthT5是晶体管TR5的阈值电压。在周期T15内，晶体管TR2的栅极电压Vg和源极电压Vs保持为周期T14结束时的电压。
在周期T16内，如图9所示，控制信号AZ1被转换至其低电压电平，并且晶体管TR4截止。写信号WS被转换至其高电压，从而使晶体管TR1导通。通过将连接至晶体管TR5的信号电平保持电容器C1的终端处的电压设定为电压(Vofs-Vth)，信号电平保持电容器C1的另一端的终端电压被设定为信号线SIG的信号电平Vsig。
像素33中的晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs被设定为信号线SIG的信号电平Vsig和阈值电压Vth的和值的电压(Vsig+Vth)。这样控制了由于晶体管TR2的阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。
在等式(2)中精确表示了晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs。如果有机EL元件8的寄生电容Ce1大于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中的每一个，则可将晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs设定为具有实际上足够精确的电压(Vsig+Vth)。
在随后的周期T17内，在像素33中，驱动脉冲信号DS被设定为三个电压电平中最高的信号电平。如图10所示，晶体管TR3导通，晶体管TR1保持导通。作为信号电平保持电容器C1两端的电压结果的栅极-源极电压Vgs使漏极-源极电流Ids从晶体管TR2流出。如果晶体管TR2的源极电压Vs低于有机EL元件8的阈值电压Vthe与阴极电压Vcat的和并且如果流入有机EL元件8的电流很小，则如参照图33和34所讨论的，晶体管TR2的源极电压Vs从电压Vs0逐渐升高。源极电压Vs的上升率依赖于晶体管TR2的迁移率μ。在像素33中，在晶体管TR1保持导通的情况下，晶体管TR3导通，并且控制了晶体管TR2的迁移率的改变。
如图3所示，在像素33中，晶体管TR1截止，并且通过利用阈值电压Vth和所校正的迁移率μ设定的栅极-源极电压Vgs来驱动有机EL元件8。
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32中的像素33设定信号线SIG的信号电平。每个像素33都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(在图2的周期T16内)。晶体管TR1、TR4和TR5截止，同时晶体管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来驱动有机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。
当对信号电平保持电容器C1设定信号线SIG的信号电平时，通过导通-截止控制晶体管TR3～TR5来校正控制有机EL元件8的晶体管TR2的特性。由此控制了由于晶体管TR2的特性变化所引起的发光亮度的变化。
需要三条扫描线来导通-截止控制晶体管TR3～TR5(图25)，并且使用大量扫描线提出了难以实现像素33的有效和高密度配置的问题。
在显示装置31中，分别通过写信号WS和控制信号AZ1控制晶体管TR1和TR4，并通过驱动脉冲信号DS控制晶体管TR3和TR5。
晶体管TR5的栅极和源极分别连接至固定电压Vini和驱动脉冲信号DS。以三个信号电平中的一个输出驱动脉冲信号DS，其中，第一信号电平用于选择性地导通晶体管TR3，第二信号电平用于选择性地导通晶体管TR5，以及第三信号电平用于使晶体管TR3和TR5截止。
即使在通过共同的控制信号导通-截止控制晶体管TR3和TR5的配置中，也依然可以以与当晶体管TR3和TR5被其各自的控制信号进行导通-截止控制时相同的方式选择性地控制晶体管TR3和TR5。因此，更少数量的扫描线处于工作状态。
更具体地，在显示装置31中，驱动脉冲信号DS的第一信号电平被设定为使晶体管TR3导通的电压。以第一信号电平输出的驱动脉冲信号DS使晶体管TR3被选择性地导通。以第二信号电平输出的驱动脉冲信号DS被设定为电压Vss，用于将晶体管TR2的源极电压Vs设定为第二信号电平。以这种方式，选择性地导通晶体管TR5。此外，控制作为晶体管TR2一个特性的晶体管TR2的阈值电压Vth的变化。将处于第三信号电平的驱动脉冲信号DS设定得高于晶体管TR2的阈值电压Vth和晶体管TR2的栅极电压Vg之间的电压差。晶体管TR3和TR5都截止。
将连接至晶体管TR5的栅极的固定电压Vini设定得高于第二信号电平Vss和晶体管TR5的阈值电压VthT5的和，并低于用于使晶体管TR3截止的栅极电压和晶体管TR5的阈值电压VthT5的和。因此，通过单个控制信号选择性地控制晶体管TR3和TR5。
当为信号电平保持电容器C1设定信号线SIG的信号电平时，驱动脉冲信号DS被设定为处于第二信号电平的电压Vss，从而使有机EL元件8停止发光。随后，导通晶体管TR4，并将连接至晶体管TR4的信号电平保持电容器C1的终端电压设定为固定电压Vofs。随后，驱动脉冲信号DS被设定为第一信号电平。参照固定电压Vofs，信号电平保持电容器C1两端的电压被设定为基本等于驱动有机EL元件8的晶体管TR2的阈值电压Vth。
当在显示装置31中为信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth时，驱动脉冲信号DS被设定为使晶体管TR3和TR5截止的第三信号电平。晶体管TR4截止，并且晶体管TR1导通。连接至晶体管TR4的信号电平保持电容器C1的终端电压被设定为信号线SIG的信号电平Vsig。由此在显示装置31中校正晶体管TR2的阈值电压Vth，并且为信号电平保持电容器C1设定信号线SIG的信号电平Vsig。因此，控制了由于晶体管TR2的阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。
在截止晶体管TR1、TR4和TR5以及导通晶体管TR3的情况下，通过在信号电平保持电容器C1处设定的电压来驱动有机EL元件8发光。在这种情况下，由于驱动脉冲信号DS上升至第一信号电平，所以在经过预定时间之后，晶体管TR1截止。可使用晶体管TR2的迁移率校正信号电平保持电容器C1两端的电压。因此，控制了由于晶体管TR2的迁移率的变化所引起的发光亮度的变化。
通过上述配置，采用三个信号电平中的一个的共同控制信号控制将驱动有机EL元件8的晶体管TR2连接至电源的晶体管TR3和将驱动有机EL元件8的晶体管TR2的源极电压设定为预定电压的晶体管TR5。因此，扫描线的数量少于相关技术中的数量。
三个电压电平中的第二信号电平被设定为用于将晶体管TR2的源极电压维持为第二信号电平的电压Vss，并且第三信号电平被设定得高于通过从晶体管TR2的栅极电压中减去晶体管TR2的阈值电压Vth而得到的差值电压。晶体管TR3和TR5被选择性地导通或同时截止。在各种特性的变化被校正的情况下使有机EL元件8发光。
晶体管TR5的固定电压Vini被设定得高于第二信号电平和晶体管TR5的阈值电压VthT5的和，并低于晶体管TR3的栅极电压和晶体管TR5的阈值电压VthT5的和。通过单个控制信号可靠地控制晶体管TR3和TR5。
在对信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth之后，设定信号线SIG的信号电平Vsig。因此，控制了由于晶体管TR2的阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。
由于驱动脉冲信号DS上升至第一信号电平，所以在经过预定时间段之后，晶体管TR1截止。因此，控制了由于晶体管TR2的迁移率的变化所引起的发光亮度的变化。
如果像素电路和驱动电路都由N沟道晶体管构成，则可以在非晶硅处理中在诸如玻璃基板的绝缘基板上一起形成这些电路。因此，很容易地制造显示装置。
图11是示出根据本发明第二实施例的显示装置41的框图。以相同的参考标号指定与图1的显示装置31相同的显示装置41中的元件，并省略其讨论。在显示装置41中使用的所有晶体管都是N沟道型晶体管。使用非晶硅处理，在作为透明绝缘基板的玻璃基板上整体形成像素部42、水平驱动电路45和垂直驱动电路44。
水平驱动电路45中的水平选择器(HSEL)45A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。如图12所示，与图1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第一实施例讨论的预定固定电压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44的灰阶相对应的信号电平Vsig(图12的波形图(A))。
与水平驱动电路45相对，垂直驱动电路44不包括输出用于控制固定电压Vofs的控制信号的控制信号生成电路(AZ1)。垂直驱动电路44中的写扫描电路(WSCN)44A和驱动扫描电路(DSCN)44B分别生成写信号WS和驱动脉冲信号DS。
像素部42包括像素43的矩阵。每个像素43均包括晶体管TR1至TR3及TR5、信号电平保持电容器C1以及有机EL元件8。像素部42不包括用于导通-截止控制固定电压Vofs的晶体管TR4。
如图13所示，在用于使有机EL元件8发光的发光周期T21内，在像素43中，写信号WS(图2的波形图(B))转换为其低电压电平，并由此使晶体管TR1截止。当驱动脉冲信号DS(图2的波形图(C))被转换为其高电压电平时，晶体管TR3和TR5分别被导通和截止。像素43中的晶体管TR2和信号电平保持电容器C1形成与栅极-源极电压Vgs(即，信号电平保持电容器C1两端之间的电压差)相对应的恒定电流电路。有机EL元件8响应于由栅极-源极电压Vgs确定的驱动电流Ids而发光。
在像素43中，在周期T21之后的恒定周期T22内，驱动脉冲信号DS被转换为第二信号电平Vss。如图14所示，晶体管TR3和TR5被分别截止和导通。有机EL元件8停止发光。晶体管TR2的源极电压Vs被设定为第二信号电平的电压Vss。
在随后的周期T23内，在信号线SIG的信号电平被设定为固定电压Vofs的时间内，写信号WS被转换为其高电压电平。如图15所示，晶体管TR1导通。在像素43中，将连接至晶体管TR2的信号电平保持电容器C1的终端电压设定为固定电压Vofs。
在发光周期T21开始之前预定数目的水平扫描周期的时刻，在信号线SIG的信号电平被设定为固定电压Vofs的情况下，驱动脉冲信号DS转换为第一信号电平。如图16所示，晶体管TR3导通，晶体管TR5截止。以与先前参照图6所讨论的相同方式，在驱动脉冲信号DS处于第一信号电平的情况下，在像素43中，晶体管TR2的源极电压Vs在信号电平保持电容器C1两端的电压变为晶体管TR2的阈值电压Vth的方向上逐渐升高。
在图16的条件下，在像素43中保持Ve1≤Vca+Vthe1的关系。晶体管TR2的漏极-源极电流Ids用于为信号电平保持电容器C1和有机EL元件8充电。有机EL元件8保持为停止发光的状态。
在信号线SIG的信号电平上升至相应于像素灰阶的信号电平Vsig时，驱动脉冲信号DS被设定为第三信号电平。如图17所示，晶体管TR3和TR5都截止。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)
在预定时间段之后，信号线SIG的信号电平被设定为固定电压Vofs并被输入晶体管TR2的栅极。由下面的等式(4)表示晶体管TR2的源极电压Vs的改变：
ΔVs＝Ce1/(Ce1+C1+C2)×(Vofs-Vsig)...(5)
晶体管TR2的源极电压在上述操作的整个过程中保持不变。
在像素43中，驱动脉冲信号DS处于如图16所示的第一信号电平的状态以及驱动脉冲信号DS处于如图17所示的第三信号电平的状态被重复预定次数。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12所示，在周期TA、TB和TC内，信号电平保持电容器C1两端之间的电压差被设定为晶体管TR2的阈值电压Vth。图18示出了表示在信号线SIG的信号电平和驱动脉冲信号DS长时间保持为固定电压Vofs和第一信号电平的情况下晶体管TR2的源极电压Vs改变的特性曲线。最后，晶体管TR2的栅极-源极电压Vgs变为电压Vth。以这种方式，显示装置41使图16和17的状态重复足够的次数，从而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T23内，在像素33中，对信号电平保持电容器C1设定晶体管TR2的阈值电压Vth。在周期T21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转换为第三信号电平。如图19所示，信号电平保持电容器C1的一端的电压被设定为信号线SIG的信号电平。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从第三信号电平转换为第一信号电平。信号线SIG的信号电平被采样保持至信号电平保持电容器C1。
在像素43中，写信号WS转换为其低电压电平。如图13所示，晶体管TR1截止，发光周期T21开始。在驱动脉冲信号DS从第三信号电平转换为第一信号电平的情况下，如图20所示，在周期T24内，晶体管TR2的源极电压Vs根据晶体管TR2的迁移率而改变，直到写信号WS下降。由此校正晶体管TR2的迁移率的变化。
根据第二实施例以及第一实施例，除固定电压Vofs的持续时间之外，信号线SIG的信号电平被设定为对应于每个像素灰阶的信号电平。随着信号线SIG的设定，驱动脉冲信号DS在第一信号电平和第三信号电平之间进行切换。防止了由于晶体管TR2的阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。更加减少了扫描线的数量。还减少了形成像素电路的晶体管的数量。通过将驱动脉冲信号DS的信号电平重复切换几次，通过所允许的足够时间，将晶体管TR2的阈值电压Vth设定给信号电平保持电容器C1。可靠地防止了由于晶体管TR2的阈值电压Vth的变化所引起的发光亮度的变化。
驱动脉冲信号DS的第二信号电平被设定为用于将晶体管TR2的源极电压Vs维持在第二信号电平的固定电压Vss。将驱动脉冲信号DS的第三信号电平设定得高于晶体管TR2的栅极电压和晶体管TR2的阈值电压Vth之间的差值电压。晶体管TR3和TR5选择性地导通或同时截止。控制了由于晶体管特性变化所引起的发光亮度的变化。
将晶体管TR5的固定电压Vini设定得高于第二信号电平和晶体管TR5的阈值电压VthT5的和，并低于用于使晶体管TR3截止的栅极电压和晶体管TR5的阈值电压VthT5的和。因此，通过单个控制信号可靠地控制晶体管TR3和TR5。
在发光周期开始紧前但在将驱动脉冲信号DS设定为第一信号电平之后，响应于写信号使晶体管TR1截止。由此控制由于晶体管TR2的迁移率变化所引起的发光亮度的变化。
通过在绝缘基板上全部由N沟道晶体管来制造像素电路和驱动电路，以简单的制造处理方式来制造显示装置。
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35所示的薄膜装置结构。图35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35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36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37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38示出了根据本发明一个实施例的数码相机。图8的上部是数码相机的前视图，图38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39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40示出了便携式电话。图40的左侧部分示出了处于打开状态的便携式电话，图40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41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 (13)

1.一种显示装置，包括像素的矩阵形式的像素电路和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，具有连接至与所述第一晶体管连接的所述信号电平保持电容器的所述一端的栅极和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，具有保持为阴极电压的阴极和连接至所述第二晶体管的所述源极的阳极；
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；
第四晶体管，响应于控制信号而导通和截止，用于将与所述第一晶体管连接的所述信号电平保持电容器的所述一端连接至第一固定电压；以及
第五晶体管，连接至所述信号电平保持电容器的所述另一端，
所述第五晶体管具有连接至第二固定电压的栅极、连接至所述信号电平保持电容器的所述另一端的漏极以及连接至所述驱动脉冲信号的源极，并且所述驱动电路输出所述写信号、所述驱动脉冲信号和所述控制信号，所述驱动脉冲信号以第一信号电平至第三信号电平的三个信号电平中的一个输出，其中，第一信号电平用于选择性地导通所述第三晶体管，第二信号电平用于选择性地导通所述第五晶体管，以及所述第三信号电平用于使所述第三晶体管和所述第五晶体管截止。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，处于所述第一信号电平的所述驱动脉冲信号是用于使所述第三晶体管导通的电压，
其中，处于所述第二信号电平的所述驱动脉冲信号是用于使所述第二晶体管的所述源极维持在所述第二信号电平的电压，以及
其中，处于所述第三信号电平的所述驱动脉冲信号高于通过从所述第二晶体管的栅极电压中减去所述第二晶体管的阈值电压而获得的差值的电压。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第二固定电压高于通过将所述第五晶体管的阈值电压与处于所述第二信号电平的所述驱动脉冲信号相加所获得的和的电压，并低于通过将所述第五晶体管的所述阈值电压与用于使所述第三晶体管导通和截止的所述第三晶体管的栅极电压相加所获得的和的电压。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动电路通过顺序循环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，所述写信号和所述控制信号分别使所述第一晶体管和所述第四晶体管截止，并且所述驱动脉冲信号被设定为所述第一信号电平，从而使所述第三晶体管导通并使所述第五晶体管截止，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，所述驱动脉冲信号被设定为所述第二信号电平，从而使所述自发光元件停止发光；
其中，在第三周期内，响应于所述控制信号，使所述第四晶体管导通；
其中，在第四周期内，所述驱动脉冲信号被设定为所述第一信号电平，并且所述信号电平保持电容器两端之间的电压差被设定为等于所述第二晶体管的所述阈值电压；以及
其中，在第五周期内，所述驱动脉冲信号被设定为所述第三信号电平，并且响应于所述写信号和所述控制信号，所述第三晶体管至所述第五晶体管截止，所述第一晶体管导通，以将连接至所述第一晶体管的所述信号电平保持电容器的所述一端的电压设定为所述信号线的信号电平。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，当在所述第五周期之后开始所述第一周期时，由于所述驱动脉冲信号上升至所述第一信号电平，所以经过一定的时间之后，所述驱动电路响应于所述写信号使所述第一晶体管截止。
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沟道型晶体管，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的每一个。
7.一种显示装置，包括像素的矩阵形式的像素电路和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，具有连接至与所述第一晶体管连接的所述信号电平保持电容器的所述一端的栅极和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，具有保持为阴极电压的阴极和连接至所述第二晶体管的所述源极的阳极；
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，
所述第四晶体管具有连接至第一固定电压的栅极、连接至所述信号电平保持电容器的所述另一端的漏极以及接收所述驱动脉冲信号的源极，并且所述驱动电路输出所述写信号和所述驱动脉冲信号，所述驱动脉冲信号以第一信号电平至第三信号电平的三个信号电平中的一个输出，其中，第一信号电平用于选择性地导通所述第三晶体管，第二信号电平用于选择性地导通所述第四晶体管，以及第三信号电平用于使所述第三晶体管和所述第四晶体管截止，并且除第二固定电压施加于所述信号线的时间段之外，所述驱动电路将所述信号线的信号电平设定为连接至所述信号线的每个像素的灰阶的信号电平，并且在所述第二固定电压重复施加于所述信号线的时间段内，在响应于所述写信号而导通所述第一晶体管的情况下，在所述第二固定电压在所述信号线上开始时，所述驱动脉冲信号被设定为所述第一信号电平，并且在所述第二固定电压在所述信号线上结束时，所述驱动脉冲信号被设定为所述第三信号电平。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，处于所述第一信号电平的所述驱动脉冲信号是用于使所述第三晶体管导通的电压，
其中，处于所述第二信号电平的所述驱动脉冲信号是用于将所述第二晶体管的所述源极维持为所述第二信号电平的电压，以及
其中，处于所述第三信号电平的所述驱动脉冲信号高于通过从所述第二晶体管的栅极电压中减去所述第二晶体管的阈值电压所获得的差值的电压。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述第一固定电压高于通过将所述第四晶体管的阈值电压与处于所述第二信号电平的所述驱动脉冲信号相加所获得的和的电压，并低于通过将所述第四晶体管的阈值电压与用于使所述第三晶体管导通和截止的所述第三晶体管的栅极电压相加所获得的和的电压。
10.根据权利要求7所述的显示装置，其中，在所述第二固定电压重复施加于所述信号线的时间段之后，在与所述信号线的像素的灰阶相对应的信号电平的周期内，所述驱动电路将所述驱动脉冲信号的信号电平设定为所述第一信号电平，然后响应于所述写信号使所述第一晶体管截止。
11.根据权利要求7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沟道类晶体管，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的每一个。
12.一种电子设备，包括权利要求1所述的显示装置。
13.一种电子设备，包括权利要求7所述的显示装置。
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