CN101595517A - 显示装置、显示装置的驱动方法及电子设备 - Google Patents

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Abstract

在增大将以逐步方式采样的输入信号的电压电平并写入所需电压电平的信号电压Vsig之前，执行写入低于信号电压Vsig的预充电电压Vpre的预充电，以将同一电压Vpre预先施加给驱动晶体管的栅极。这不仅提供了驱动晶体管在写入信号电压Vsig时的减小的栅－源电压，而且还延长了迁移率校正操作所需的迁移率校正时间。迁移率校正操作所需的迁移率校正时间的延长确保校正时间的较小变化，从而抑止了亮度的变化。延长还能够将写入脉冲设定为最佳脉冲宽度。

Description

显示装置、显示装置的驱动方法及电子设备
技术领域
本发明涉及显示装置、显示装置的驱动方法及电子设备。本发明具体涉及具有包括以矩阵形式排列的发光元件的像素的平板显示装置、显示装置的驱动方法及具有显示装置的电子设备。
背景技术
在图像显示装置领域中，近年来已看到具有包括以矩阵方式排列的发光元件的像素(像素电路)的平板显示装置的开发和商业化。在这些显示装置中的是使用有机EL(场致发光)元件作为像素的发光元件的有机EL显示装置。有机EL元件为所谓的电流驱动发光元件的实例，其发光亮度随着流过元件的电流的改变而改变。有机EL元件依赖于当施加电场时其有机薄膜发光的现象。
这些有机EL显示装置提供低功耗要感谢能够通过10V以下的施加电压驱动的有机EL元件。此外，有机EL元件是自发光的。这使有机EL显示装置比被设计以通过使用液晶单元控制来自用于包括该单元的每个像素的光源(背光)的光强度来显示图像的液晶显示装置更有优势。这些优势包括高图像可见度并且易于减小重量和厚度，这要感谢不需要诸如液晶显示装置所必需的背光的照明元件。此外，有机EL元件提供极其高或约几μ秒的响应速度。结果，有机EL显示装置在运动图像的显示期间不产生图像滞后。
如液晶显示装置，能够通过无源或有源矩阵来驱动有机EL显示装置。但是，应注意，尽管无源矩阵显示装置结构简单，但是它们也存在劣势，这些劣势包括实现大尺寸、高清晰度显示装置的困难。因此，近年来，有源矩阵显示装置的发展已活跃起来。在这些显示装置中，通过在诸如绝缘栅电场效应晶体管(通常为TFT(薄膜晶体管))的相同像素电路中与发光元件一起设置的主动元件来控制流过发光元件的电流。
顺便，众所周知有机EL元件的I-V特性(电流vs电压特性)随时间而劣化(所谓的长期劣化)。在使用N沟道TFT作为用于通过电流驱动有机EL元件的晶体管(下文描述为“驱动晶体管”)的像素电路中，有机EL元件连接至驱动晶体管的源极。因此，有机EL元件的I-V特性的长期劣化导致驱动晶体管的栅-源电压Vgs改变，因此改变了有机EL元件的发光亮度。
下面，将给出其更详细的描述。通过驱动晶体管和有机EL元件的操作点来确定驱动晶体管的源电位。在有机EL元件的I-V特性劣化的情况下，驱动晶体管和有机EL元件的操作点改变。这导致了即使对驱动晶体管的栅极施加相同的电位仍会引起驱动晶体管的源电位改变。结果，驱动晶体管的栅-源电压Vgs改变，从而改变了流过驱动晶体管的电流。这改变流过有机EL元件的电流，从而改变了有机EL元件的发光亮度。
另一方面，对使用多晶硅TFT的像素电路，除有机EL元件的I-V特性长期劣化之外，驱动晶体管的阈值电压Vth和构成驱动晶体管的沟道的半导体薄膜的迁移率μ也随时间改变。此外，阈值电压Vth和迁移率μ会由于制造处理的变化而在不同的像素之间有所不同(即，不同晶体管表现出不同的特性)。
在驱动晶体管的阈值电压Vth或迁移率μ中存在差异的情况下，流过驱动晶体管的电流改变。这导致即使对驱动晶体管的栅极施加相同的电压，在不同像素之间的有机EL元件的发光亮度仍会发生改变，因而削弱在整个画面上的均匀性。
鉴于此，每个像素电路都具有各种补偿和校正功能，以确保即使在有机EL元件的I-V特性长期劣化或驱动晶体管的阈值电压Vth或迁移率μ长期改变的情况下，有机EL元件的发光亮度仍能保持恒定而不会被这种改变或劣化影响。其中的一个功能为用于补偿有机EL元件的特性改变的补偿功能。另一个功能为用于校正驱动晶体管阈值电压Vth的改变(下文写为“阈值校正”)的校正功能。又一个功能为用于校正驱动晶体管的迁移率μ(下文写为“迁移率校正”)的校正功能(例如，参考日本专利公开第2006-133542号)。
发明内容
在日本专利公开第2006-133542号中所述的先前技术中，每个像素电路均具有用于补偿有机EL元件的特性改变的补偿功能和用于校正驱动晶体管的阈值电压Vth和迁移率μ的改变的校正功能。结果，在有机EL元件的I-V特性的长期劣化或驱动晶体管的阈值电压Vth或迁移率μ的长期改变的情况下，有机EL元件的发光亮度保持恒定，而不会被这种改变或劣化影响。但是，每个像素电路包括大量元件，因而造成对像素尺寸的减小的障碍。
减少构成像素电路的元件和互连的数目的可能解决方法是确保可以改变被提供给像素电路的驱动晶体管的电源电位。以此方式，驱动晶体管能够通过改变电源电位来控制有机EL元件的发光与不发光期。结果，用于控制发光和不发光期的晶体管可被忽略。
这项技术能够使像素电路配置有最小所需数量的元件。即，像素电路可以由被配置为采样输入信号电压并将电压写入至像素的写入晶体管、被配置为保持通过写入晶体管写入的输入信号电压的保持电容以及被配置为根据由保持电容保持的输入信号电压来驱动发光元件的驱动晶体管构成。
如上所述，如果为了减少构成像素电路的元件数而驱动晶体管还用作被配置为控制有机EL元件的发光和不发光期的晶体管，则上面的迁移率校正与通过写入晶体管写入输入信号电压同时执行。另外，在日本专利公开第2006-133542号中所述的先前技术中，在输入信号电压的写入期完全完成之后，执行迁移率校正。
此处，在校正开始时以及操作时间(迁移率校正时间)，通过驱动晶体管的栅-源电压Vgs确定迁移率校正操作。另外，在用于进行迁移率校正以提供最好图像质量的最佳迁移率校正时间与驱动晶体管在校正开始时的栅-源电压Vgs之间存在关系。即，栅-源电压Vgs越高，最佳迁移率校正时间越短。
另一方面，仅通过用于采样和写入输入信号电压至像素的写入脉冲(用于驱动写入晶体管的脉冲)的脉冲宽度来确定迁移率校正时间。因此，即使写入脉冲的脉冲宽度改变在长短最佳迁移率校正时间之间的相同的时间量，但是当最佳迁移率校正时间短时，写入脉冲的脉冲宽度的变化仍较大。脉冲宽度的变化导致亮度的变化，从而导致图像质量的劣化。
此外，当最佳迁移率校正时间短时，由于用于确定这个脉冲宽度的系统，仅能不连续地确定写入脉冲宽度。更具体地，仅能够基于哪个系统进行操作以主时钟的脉冲宽度为单位来确定写入脉冲宽度。结果，很可能无法实现最佳设定。
鉴于前述，本发明的目的在于提供一种显示装置、显示装置的驱动方法以及使用显示装置的电子设备，它们通过延长迁移率校正时间来提供迁移率校正操作所需的迁移率校正时间的较小变化，从而抑止亮度的变化，并允许将写入脉冲设定为最佳脉冲宽度。
为了实现以上目的，根据本发明的显示装置包括像素阵列部和写入扫描电路。像素阵列部具有以矩阵形式排列的像素。每个像素均包括发光元件、写入晶体管、保持电容器及驱动晶体管。写入晶体管采样和写入输入信号电压。保持电容器保持通过写入晶体管写入的输入信号电压。驱动晶体管基于由保持电容器保持的输入信号电压来驱动发光元件。写入扫描电路将用于驱动写入晶体管的写入脉冲逐行提供给像素阵列部中的像素。向在通过写入扫描电路扫描的行中的像素提供输入信号电压。以逐步方式增加输入信号电压的电平。
在如上所述构造的显示装置和使用该显示装置的电子设备中，在用于进行迁移率校正以提供最好图像质量的最佳迁移率校正时间与驱动晶体管在校正开始时的栅-源电压之间存在关系。即，栅-源电压Vgs越高，最佳迁移率校正时间越短。换句话说，栅-源电压Vgs越低，最佳迁移率校正时间越长。
因此，在以逐步方式增加将采样的输入信号的电压电平并写入所期望电压水平的信号电压之前，预先写入低于信号电压的电压(也被称作预充电)。这样提高了驱动晶体管的栅电位，也使源电位提高。结果，驱动晶体管在写入所期望电平的输入信号电压时(即，迁移率校正期开始时)的栅-源电压能够保持低于如果没有执行预充电的情况。这就提供了更长的最佳迁移率校正时间(延长迁移率校正时间以比如果没有执行预充电的情况更长)。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的有机EL显示装置的示意性结构的系统结构图；
图2是示出了水平驱动电路的输出部的特定结构实例的电路图；
图3是示出了像素(像素电路)的具体结构实例的电路图；
图4是示出了像素的截面结构实例的截面图；
图5是用于描述根据本发明实施例的有机EL显示装置的操作的时序图；
图6示出了根据本发明实施例的有机EL显示装置的电路操作的说明图(1)；
图7示出了根据本发明实施例的有机EL显示装置的电路操作的说明图(2)；
图8是用于描述驱动晶体管的阈值电压Vth的变化导致的问题的特性图；
图9是用于描述驱动晶体管的迁移率μ的变化导致的问题的特性图；
图10示出了用于描述在对有/无阈值和迁移率校正的三种情况进行比较时在视频信号的信号电压Vsig与驱动晶体管的漏-源电流Ids之间的关系的特性图；
图11是说明应用了本发明的电视机的透视图；
图12示出了说明应用本发明的数码相机的透视图，(A)为从相机前面观察的透视图，以及(B)为从其后面观察的透视图；
图13是说明应用了本发明的膝上型个人计算机的透视图；
图14是说明应用了本发明的可携式摄像机的透视图；以及
图15示出了说明应用本发明的手机的透视图，(A)为打开时的手机的前视图，(B)为其侧视图，(C)为关闭时的手机的前视图，(D)为左侧视图，(E)为右侧示图，(F)为顶视图以及(G)为底视图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1为说明根据本发明实施例的有源矩阵显示装置的示意性结构的系统结构图。此处，作为实例将给出关于有源矩阵有机EL显示装置的描述。该EL显示装置使用有机EL元件作为像素的发光元件。有机EL元件为其发光亮度随着流过元件的电流的改变而改变的所谓电流驱动发光元件的实例。
如图1所示，根据本实施例的有机EL显示装置10包括像素阵列部30和诸如写入扫描电路40、电源扫描电路50及水平驱动电路60的排列在像素阵列部30周围的驱动部。像素阵列部30具有以矩阵形式二维排列的像素(PXLC)20。驱动部(即，写入扫描、电源扫描及水平驱动电路40、50及60)驱动每个像素20。
像素阵列部30以m×n像素阵列形式具有31-1～31-m条扫描线和32-1～32-m条电源线，每个都对应于每个像素行。像素阵列部30还具有信号线33-1～33-n，每个都对应于每个像素列。
通常在诸如玻璃基板的透明绝缘基板上形成像素阵列部30，并且其具有平板构造。像素阵列部30的每个像素20可以用非晶硅TFT(薄膜晶体管)或低温多晶硅TFT来形成。当使用低温多晶硅TFT时，写入扫描电路40、电源扫描电路50及水平驱动电路60还可以被结合在其上形成有像素阵列部30的显示面板(基板)70上。
写入扫描电路40包括移位寄存器或其他组件。为了将视频信号写入像素阵列部30的像素20，写入扫描电路40将连续扫描信号WS1～WSm提供给扫描线31-1～31-m，从而逐行执行像素20的线性连续扫描。
电源扫描电路50包括移位寄存器或其他组件。同一电路50与通过写入扫描电路40进行的线性连续扫描同步地将电源线电位DS1～DSm提供给电源线32-1～31-m。电源线电位DS1～DSm在第一电位Vccp与低于第一电位Vccp的第二电位Vini之间切换。此处，第二电位Vini充分低于通过水平驱动电路60施加的偏移电压Vofs。
水平驱动电路60选择与通过信号电源(未示出)提供的亮度信息相当的视频信号的信号电压Vsig以及作为参考电压的视频信号的偏移电压Vofs。随后，例如，同一电路60逐列将所选择的电压通过信号线33-1～33-n一次地写入像素阵列部30的每列像素20。即，同一电路60采用用于逐列(逐行)将输入信号电压Vsig一次地写入每列像素的线性连续驱动。
(水平驱动电路)
图2为说明水平驱动电路60的输出部的特定结构实例的电路图。此处，图2仅示出了给定行中的电路部分。
水平驱动电路60包括至少一个预充电信号线61。同一电路60还包括视频信号线62和参考电位线63。同一电路60进一步包括连接在线61、62及63与像素阵列部30的信号线33(33-1～33-n)之间的水平选择开关64、65及66。例如，每个水平选择开关64、65及66均包括由并行连接的NMOS晶体管和PMOS晶体管构成的CMOS开关。
另外，通过从控制线67-1和67-2提供的切换控制信号PRE和xPRE控制水平选择开关64接通或断开。切换控制信号PRE和xPRE的相位彼此相反。通过相位彼此相反并经由控制线68-1和68-2提供的切换控制信号SIG和xSIG控制水平选择开关65接通和断开。6通过相位彼此相反并经由控制线69-1和69-2提供的切换控制信号OFS和xOFS控制水平选择开关6接通和断开。
在如上所述构成的水平驱动电路60中，水平选择开关65响应于与通过写入扫描电路40进行的选择扫描同步的切换控制信号SIG和xSIG而接通，从而将通过视频信号线62传送的视频信号的信号电压Vsig提供给信号线33。
水平选择开关64响应于在通过水平选择开关65将信号电压Vsig提供给信号线33之前的切换控制信号PRE和xPRE而接通，从而将通过预充电信号线61传送的并低于信号电压Vsig的预充电电压Vpre在信号电压Vsig之前提供给信号线33。
水平选择开关66在除水平选择开关64和65接通之外的时期期间响应于开关控制信号OFS和xOFS而接通，从而将作为通过参考电位线63传送的参考电压的偏移电压Vofs提供给信号线33。
从以上描述明显看出，水平驱动电路60通过信号线33(33-1～33-n)将输入信号电压提供给被写入扫描电路40扫描的行中的像素。同时，同一电路60以逐步方式(在本实例中为两步)升高提高输入信号电压的电压电平。更具体地，在所期望电压电平的信号电压Vsig之前，提供低于信号电压Vsig的预充电电压Vpre。
应注意，根据本实施例的水平驱动电路60两步地增大信号电压，即，第一步增加至预充电电压Vpre，而第二步增加至信号电压Vsig。但是，本发明并不限于两步，而是可以指定多个电压电平作为预充电电压，使得多步地提供同一电压Vpre。
(像素电路)
图3是说明像素(像素电路)20的具体结构实例的电路图。如图3所示，像素电路20包括作为发光元件的有机EL元件21。有机EL元件是其发光亮度随流过元件的电流的改变而改变的所谓的电流驱动发光元件的实例。除有机EL元件21之外，像素电路20包括驱动晶体管22、写入晶体管23、保持电容24及辅助电容25。
此处，N沟道TFT用作驱动和写入晶体管22和23。但是，应注意，此处给出的驱动和写入晶体管22和23的导电类型的组合仅为实例。其组合并不限于上述。
有机EL元件21的阴电极连接至被所有像素20共用的共用电源线34。驱动晶体管22的源极连接至有机EL元件21的阳电极，及其漏极连接至电源线32(32-1～32-m中的任意一条)。
写入晶体管23的栅极连接至扫描线31(31-1～31-m中的任意一条)，源极连接至信号线(33-1～33-n中的任意一条)，及其漏极连接至驱动晶体管22的栅极。保持电容24的一端连接至驱动晶体管22的栅极，以及另一端连接至驱动晶体管22的源极(有机EL元件21的阳电极)。
辅助电容25的一端连接至驱动晶体管22的源极，以及另一端连接至有机EL元件21的阴电极(通用电源线34)。辅助电容25与有机EL元件21并连，因此补偿了有机EL元件21的电容不足。即，同一电容25不是绝对必须的元件，而是替换地，如果有机EL元件21具有足够电容，那么它就可以被忽略。
在如上所述构造的像素20中，写入晶体管23响应于经由扫描线31通过写入扫描电路40施加给其栅极的扫描信号WS而导通。结果，写入晶体管23采样与亮度信息相当的视频信号的输入信号电压Vsig和经由信号线33通过水平驱动电路60提供的视频信号的偏移电压Vofs，并且将所选择的电压写入像素20。作为输入信号电压Vsig或偏移电压Vofs的写入电压被保持电容24保持。
当电源线32(32-1～32-m中的任意一条)处于第一电位Vccp时，从同一线32向驱动晶体管22提供电流。结果，驱动晶体管22将与在保持电容24中所保持的输入信号电压Vsig相当的驱动电流提供给有机EL元件21，从而用电流驱动同一元件21。
(像素结构)
图4示出了像素20的截面结构的实例。如图4所示，像素或像素电路20包括诸如形成在玻璃基板201上的驱动和写入晶体管22和23的像素电路。在像素电路之上，形成绝缘膜202和窗绝缘膜203。在窗绝缘膜203的凹部203A中设置有机EL元件21。
对于所有像素，有机EL元件21均包括阳电极204、在阳电极204上形成的有机层(电子传输层、发光层、空穴传输/注入层)205以及在有机层205上形成的阴电极206。例如，阳电极204包括在窗绝缘膜203的凹部203A的底部上形成的金属。例如，阴电极206包括透明电子导电膜。
在有机EL元件21中，通过在阳电极204之上连续沉积空穴传输/注入层2051、发光层2052、电子传输层2053及电子注入层(未示出)来形成有机层205。由于通过图2所示的驱动晶体管22通过电流来驱动有机EL元件21，所以电流通过阳电极204从驱动晶体管22流向有机层205。这使得电子和空穴在有机层205的发光层2052中重组，从而使有机EL元件21发光。
如图4所示，在经由绝缘膜202和窗绝缘膜203在玻璃基板201上为每个像素均形成有机EL元件21之后，用粘合剂209通过钝化膜207将密封基板208粘结至有机EL元件21。由于通过密封基板208密封了有机EL元件21，所以形成了显示面板70。
(阈值校正功能)
此处，在写入晶体管23导通而水平驱动电路60将偏移电压Vofs提供给信号线33(33-1～33-n中的任意一条)之后，电源扫描电路50使电源线32的电位DS在第一和第二电位Vccp和Vini之间切换。电源线32的电位DS的这种切换确保对应于驱动晶体管22的阈值Vth的电压被保持电容24保持。
由于下面的原因，对应于驱动晶体管22的阈值Vth的电压被保持电容24保持。即，例如，由于制造处理变化或长期改变，驱动晶体管22诸如阈值电压Vth和迁移率μ的特性会在不同的像素之间改变。这种改变导致即使对所有驱动晶体管22的栅极施加相同的电位，但是在不同像素之间仍会出现漏-源电流(驱动电流)Ids改变。这会导致发光亮度的变化。保持电容24保持对应于阈值电压Vth的电压，以消除(校正)不同像素之间的阈值电压Vth的变化的影响。
以下面的方式来校正驱动晶体管22的阈值电压Vth。即，保持电容24预先保持阈值电压Vth。结果，当驱动晶体管22被输入信号电压Vsig驱动时，通过与由保持电容24保持的阈值电压Vth对应的电压来消除驱动晶体管22的阈值电压Vth。换句话说，阈值电压Vth被校正。
阈值校正功能如上所述工作。即使在不同像素之间的阈值电压Vth变化或长期改变的情况下，这个功能也能维持有机EL元件21的发光亮度不变，而不会受到这种改变或劣化影响。随后，将详细描述阈值校正功能的原理。
(迁移率校正功能)
图3中所示的像素20不仅具有前述的阈值校正功能，而且还具有迁移率校正功能。即，当保持电容24保持输入信号电压Vsig时，在迁移率校正期内，迁移率被校正以消除驱动晶体管22的漏-源电流Ids对迁移率μ的依赖。迁移率校正期为水平驱动电路60将视频信号的信号电压Vsig提供给信号线33(33-1～33-n中的任意一条)以及写入晶体管23响应于来自写入扫描电路40的扫描信号WS(WS1～WSm中的任意一条)而导通的时期。随后，将描述迁移率校正的详细原理和操作。
(自举功能)
图3中所示的像素20进一步具有自举功能。即，当保持电容24保持输入信号电压Vsig时，水平驱动电路60停止向扫描线(31-1～31-m中的任意一条)提供扫描信号WS(WS1～WSm中的任意一条)。这使得写入晶体管23停止导通，从而使驱动晶体管22的栅极与信号线(33-1～33-n中的任意一条)电分离。结果，驱动晶体管22的栅电位Vg随其源电位Vs的改变而改变。这使驱动晶体管22的栅-源电压Vgs维持恒定。
(电路操作)
接下来，将基于图5所示的时序图以及参考图6和7所示的说明图来给出关于根据本实施例的有机EL显示装置10的电路操作的描述。应注意，为了简化附图，在图6和7中写入晶体管23用开关符号来表示。应注意，有机EL元件21具有寄生电容，并且寄生电容和辅助电容25通过组合电容Csub来表示。
图5的时序图在共用时间轴上示出了在1H(H表示水平扫描周期)期间扫描线31(31-1～31-m中的任意一条)的电位(扫描信号)WS、电源线32(32-1～32-m中的任意一条)的电位DS、信号线33(33-1～33-n中的任意一条)的电位(Vpre/Vsig/Vofs)、切换控制信号(PRE、SIG及OFS)以及驱动晶体管22的栅极和源极电位Vg和Vs的改变。
<发光期>
在图5的时序图中，有机EL元件21在时间t1之前发光(发光期)。在这个发光期内，电源线32的电位DS处于高电位Vccp(第一电位)。如图6(A)所示，驱动电流(漏-源电流)Ids通过驱动晶体管22被从电源线32提供给有机EL元件21。结果，有机EL元件21以与驱动电流Ids相当的亮度发光。
<阈值校正准备期>
在时间t1时，新一场(new field)的线性连续扫描开始。当电源线32的电位DS从高电位变成充分低于信号线33的偏移电位Vofs的低电位Vini(第二电位)时，驱动晶体管22的源电位Vs也开始降低至低电位Vini。
接下来，写入扫描电路40在时间t2输出扫描信号WS，从而使将扫描线31的电位WS变成高电位。结果，如图6(C)所示，写入晶体管23开始导通。此时，水平驱动电路60将偏移电压Vofs提供给信号线33。结果，驱动晶体管22的栅电位Vg变得等于偏移电位Vofs。另一方面，驱动晶体管22的源电位Vs处于充分低于偏移电压Vofs的低电位Vini。
此处，低电位Vini经设定以使驱动晶体管22的栅-源电压Vgs大于同一晶体管22的阈值电压Vth。如上所述，当驱动晶体管22的栅极和源极电位Vg和Vs分别被初始化成偏移电压Vofs和低电位Vini时，用于阈值电压校正的准备完成。
<阈值校正期>
接下来，当电源线32的电位DS如图6D所示在时间t3从低电位Vini变成高电位Vccp时，驱动晶体管22的源电位Vs开始增大。驱动晶体管22的栅-源电压Vgs很快变得等于同一晶体管22的阈值电压Vth，从而使对应于阈值电压Vth的电压被写入保持电容24。
此处，为了方便，将对应于阈值电压Vth的电压被写入保持电容24期间的时期称作阈值校正期。应注意，在阈值校正期内，通用电源线34的电位Vcath被设定以使有机EL元件21进入断开状态。这确保了所有电流都流入保持电容24而没有电流流入有机EL元件21。
接下来，扫描线31的电位WS在时间t4变成低电位。结果，写入晶体管23停止导通。此时，驱动晶体管22的栅极处于漂移状态。但是，栅-源电压Vgs等于驱动晶体管22的阈值电压Vth。结果，驱动晶体管22处于断开状态。因此，漏-源电流Ids不流动。
<预充电期>
在阈值校正期结束后的时间t5，切换控制信号OFS被禁用(低电位)。接下来，在时间t6时，切换控制信号PRE被启用，从而时水平选择开关64接通。结果，如图7(A)所示，水平驱动电路60将预充电电压Vpre提供给信号线33。这使信号线33的电位从偏移电压Vofs变成预充电电压Vpre。
接下来，在时间t7时，扫描信号WS被启用。即，如图7(B)所示，扫描线31的电位WS变成高电位，从而使写入晶体管23导通。这使预先采样和写入预充电电压Vpre的预充电被执行，从而将同一电压Vpre施加给驱动晶体管22的栅极。另外，由于驱动晶体管22的栅电位Vg变得等于预充电电压Vpre，所以同一晶体管22的源电位Vs开始升高。
<写入期/迁移率校正期>
接下来，在时间t8，切换控制信号PRE被禁用，从而使水平选择开关64断开。随后，在时间t9，切换控制信号SIG被启用，从而使水平选择开关65接通。结果，如图7(C)所示，水平驱动电路60将视频信号的信号电压Vsig提供给信号线33。这使信号线33的电位从预充电电压Vpre变成信号电压Vsig。
另外，信号电压Vsig经由导通的写入晶体管23被施加给驱动晶体管22的栅极。驱动晶体管22的栅电位Vg变得等于信号电压Vsig。此时，有机EL元件21初始处于断开状态(高阻抗状态)。因此，驱动晶体管22的漏-源电流Ids流入与有机EL元件21并连的组合电容Csub，从而开始为组合电容Csub充电。
由于组合电容Csub被充电，所以驱动晶体管22的源电位Vs开始升高。驱动晶体管22的栅-源电压Vgs将很快变得等于Vsig+Vth-ΔV。即，从由保持电容24保持的电压(Vsig+Vth)中减去源电位Vs的增量ΔV。换句话说，增量ΔV起作用以使被保持电容24保持的电荷放电。这意味着施加负反馈。因此，源电位Vs的增量ΔV为负反馈的反馈量。
如上所述。流过驱动晶体管22的漏-源电流Ids被负反馈给同一晶体管22的栅极输出，即，负反馈至栅-源电压Vgs。这样消除了驱动晶体管22的漏-源电流Ids对迁移率μ的依赖。即，执行了迁移率校正，从而校正了迁移率μ在不同像素之间的变化。
更具体地，视频信号的信号电压Vsig越高，漏-源电流Ids越大，并因此，负反馈的反馈量(校正量)ΔV的绝对值越大。这能够根据发光亮度水平进行迁移率校正。此外，如果假设视频信号的信号电压Vsig恒定，则驱动晶体管22的迁移率μ越大，则负反馈的反馈量ΔV的绝对值越大。这消除了迁移率μ在不同像素之间的变化。
<发光期>
接下来，扫描线31的电位WS在时间t7变成低电位(或者，切换控制信号SIG在同一时间或随后被禁用)。结果，如图7(D)所示，写入晶体管23停止导通(断开)。结果，驱动晶体管22的栅极断开与信号线33的连接。同时，漏-源电流Ids开始流入有机EL元件21。结果，同一元件21的阳极电位随着漏-源电流Ids的增大而升高。
有机EL元件21的阳极电位的正中升高正好是驱动晶体管22的源电位Vs的升高。如果驱动晶体管22的源电位Vs升高，则由于保持电容24的自举操作，同一晶体管22的栅电位Vg升高。同时，栅电位Vg的升高等于源电位Vs的升高。因此，在发光期内，驱动晶体管22的栅-源电压Vgs保持恒定在Vsig+Vth-ΔV。
随后，在时间t11，切换控制信号OFS被禁用，从而使水平选择开关66接通。结果，水平驱动电路60将偏移电压Vofs提供给信号线33。这使信号线33的电位从视频信号的信号电压Vsig变成偏移电压Vofs。
(阈值校正的原理)
此处，以下将给出关于驱动晶体管22的阈值校正的原理的描述。驱动晶体管22就好像被设计在饱和区操作一样作为恒流源来操作。这使得驱动晶体管22将由下面等式(1)给出的恒定电平的漏-源电流(驱动电流)Ids提供给有机EL元件21。
Ids＝(1/2)·μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2        (1)
其中，W为驱动晶体管22的沟道宽度，L为沟道长度，以及Cox为每单位面积的栅极电容。
图8示出了了驱动晶体管22的漏-源电流Ids与栅-源电压Vgs的特征。如这个特征图所示，无需校正驱动晶体管22的阈值电压Vth的变化，当阈值电压Vth为Vth1时，与栅-源电压Vgs相关联的漏-源电流Ids为Ids1。另一方面，当阈值电压Vth为Vth2(Vth2＞Vth1)时，与同一栅-源电压Vgs相关联的漏-源电流Ids为Ids2(Ids2＜Ids)。即，如果驱动晶体管22的阈值电压Vth改变，那么即使栅-源电压Vgs保持恒定，漏-源电流Ids仍改变。
另一方面，在如上所述构造的像素(像素电路)20的情况下，驱动晶体管22在发光时的栅-源电压Vgs为如前所述的Vsig+Vth-ΔV。通过将其带入等式(1)，漏-源电流Ids可以通过下面的等式来表示：
Ids＝(1/2)·μ(W/L)Cox(Vsig-ΔV)2        (2)
即，消除驱动晶体管22的阈值电压Vth项。因此，从驱动晶体管22提供给有机EL元件21的漏-源电流Ids不依赖于驱动晶体管22的阈值电压Vth。结果，即使在由于制造处理变化或长期改变而导致阈值电压Vth不同像素之间的改变的情况下，漏-源电流Ids仍保持不变。因此，有机EL元件21的发光亮度也保持不变。
(迁移率校正的原理)
接下来，以下将给出关于驱动晶体管22的迁移率校正的原理的描述。图9示出了比较两个像素的特征曲线。其中的一条曲线表示其驱动晶体管22具有较高水平迁移率μ的像素A。另一条曲线表示其驱动晶体管22具有较低水平迁移率μ的像素B。例如，如果驱动晶体管22为多晶硅薄膜晶体管，则迁移率μ在不同像素之间不可避免地有所变化。
例如，在当两个像素之间的迁移率μ不同时将相同电平的输入信号电压Vsig写入两个像素A和B的情况下，如果不对迁移率μ执行任何校正，则在以较大迁移率μ流入像素A的漏-源电流Ids1’与以较小迁移率μ流入像素B的漏-源电流Ids2’之间会存在很大差异。因此，由于迁移率μ的变化而引起的像素之间的漏-源电流Ids的大差异将会影响整个屏幕的均匀性。
如从与晶体管特征相关的等式(1)显而易见，迁移率μ越大，漏-源电流Ids越大。因此，迁移率μ越大，负反馈的反馈量ΔV越大。如图8所示，具有较大迁移率μ的像素A的反馈量ΔV1大于具有较小迁移率μ的像素B的反馈量ΔV2。鉴于此，迁移率校正将驱动晶体管22的漏-源电流Ids负反馈至输入信号电压Vsig。结果，迁移率μ越大，越多的漏-源电流Ids被负反馈。这抑止了迁移率μ的变化。
更具体地，如果使用反馈量ΔV1来校正具有较大迁移率μ的像素A，则漏-源电流Ids从Ids1’显著降低至Ids1。另一方面，具有较小迁移率μ的像素V的负反馈量ΔV2很小。因此，漏-源电流Ids仅从Ids2’降低至Ids2，而没有显著下降。结果，像素A的漏-源电流Ids1变得近似等于像素B的漏-源电流Ids2，从而校正了迁移率μ的变化。
综上所述，如果像素A和B具有不同迁移率μ的值，具有较大迁移率μ的像素A的反馈量ΔV1小于具有较小迁移率μ的像素B的反馈量ΔV2。即。像素的迁移率μ越大，反馈量ΔV越大，并且漏-源电流Ids减小的越多。即，驱动晶体管22的漏-源电流Ids为对输入信号电压Vsig的负反馈。这为具有不同水平迁移率μ的不同像素提供了均匀的漏-源电流Ids，因此迁移率μ的变化被校正。
此处，以下将给出关于在图3所示的像素(像素电路)20中的视频信号的信号电位(采样电位)Vsig与驱动晶体管22的漏-源电流Ids之间的关系的描述。将参照图10来描述比较有无阈值和迁移率校正情况的关系。
在图10中，(A)示出了无阈值或迁移率校正的情况。(B)示出了有阈值校正而无迁移率校正的情况。(C)示出了有阈值和迁移率校正的情况。如图10(A)所示，如果不执行阈值和迁移率校正，则由于阈值电压Vth和迁移率μ在两个像素之间的变化，漏-源电流在像素A和B之间存在很大差异。
相反，如果仅执行阈值校正，则如图10(B)所示，漏-源电流Ids的变化能够通过这种阈值校正被一定程度地减小。但是，由于迁移率μ在两个像素之间的变化，在像素A和B之间的漏-源电流Ids中仍存在差异。当执行阈值和迁移率校正时，如图10(C)所示，几乎能够完全消除由于阈值电压Vth和迁移率μ在两个像素之间的变化所引起的漏-源电流Ids在像素A和B之间的差异。结果，对于所有遮蔽程度，有机EL元件21的亮度都保持不变，因此，提供了良好的上映图像。
(本实施例的操作和效果)
在根据上述的本实施例的有机EL显示装置10中，在用于提供最好图像质量的迁移率校正的最佳迁移率校正时间与驱动晶体管22在校正开始时的栅-源电压Vgs之间存在关系。即，栅-源电压Vgs越高，最佳迁移率校正时间越短。换句话说，栅-源电压Vgs越低，最佳迁移率校正时间越长。
鉴于最佳迁移率校正时间与校正开始时的栅-源电压Vgs之间的关系，根据本实施例的有机EL显示装置10的特征在于，在以逐步方式升高将采样的输入信号电压(信号线33的电压)电平并写入所期望电压电平的信号电压Vsig之前，写入低于信号电压Vsig的预充电电压Vpre，从而预先将同一变压Vpre施加给驱动晶体管22的栅极。
如上所述，在写入信号电压Vsig之前通过预充电电压Vpre执行预充电使驱动晶体管22的栅电位Vg增加至预充电电压Vpre。源电位Vs也会随着栅电位Vg的升高而升高。源电位Vs的升高使驱动晶体管22在写入信号电压Vsig时(即，在迁移率校正周期开始时)的栅-源电压Vgs保持低于(小于)如果没有执行预充电的情况。
另外，由于驱动晶体管22在迁移率校正期开始时的栅-源电压Vgs变小，所以最佳迁移率校正时间将变长。即，迁移率校正时间能够延长的比如果没有执行预充电的情况更长。较长的最佳迁移率校正时间确保了迁移率校正时间的较小变化，因此抑止了由于迁移率校正时间的变化所引起的亮度变化。
此外，即使采用以用作系统操作的参考的主时钟脉冲宽度为单位来确定迁移率校正时间的系统结构，但是较长的最佳迁移率校正时间仍能够将用作写入脉冲的扫描信号WS的宽度(图5中时间t9～t10的时期)设定为最佳宽度。
应注意，在前述实施例中，已作为实例描述了将实施例应用于使用有机EL元件作为像素(像素电路)20的发光元件的有机EL显示装置的情况。但是，本发明并不限于此，而是能够被应用于通常使用其发光亮度随着流过元件的电流的改变而改变的电流驱动发光元件(发光元件)的显示装置。
[应用实例]
根据本发明的前述显示装置可被应用于用于所有领域的电子设备的显示装置，该显示装置被设计用于显示被输入或其中所产生的视频信号的图像或视频。这些电子设备被广泛应用于图11～15中所示的各种不同设备，即，数码相机、膝上型个人计算机、诸如手机的移动终端设备及可携式摄像机。下面，将给出关于应用了本发明的电子设备的实例的描述。
应注意，根据本发明的显示装置为具有密封结构的模形式的显示装置。符合这一范畴的显示装置为通过将由玻璃或其他材料构成的透明相对部粘连至像素阵列部30所形成的显示模块。这个透明相对部可以具有滤色器、保护膜或者甚至遮光膜。应注意，显示模块可以具有被提供用于在像素阵列部与外部装备之间进行信号交换的电路部、FPC(柔性印刷电路)或其他电路。
图11是说明应用了本发明的电视机的透视图。根据本应用实例的电视机包括视频显示屏幕部101，其包括前面板102、滤色玻璃103及其他组件。这种电视机是通过使用根据本发明的显示装置作为视频显示屏幕部101来制造的。
图12示出了说明应用本发明的数码相机的透视图。(A)为从相机部观察的透视图。(B)为从其后观察的透视图。根据本应用实例的数码相机包括闪光部111、显示部112、菜单开关113、快门按钮114及其他组件。这种数码相机是通过使用根据本发明的显示装置作为显示部112来制造的。
图13是说明应用本发明的膝上型个人计算机的透视图。根据本应用实例的膝上型个人计算机包括主体121、用于操作以输入诸如符号的信息的键盘122、用于显示图像的显示部123及其他组件。这种膝上型个人计算机是通过使用根据本发明的显示装置作为显示部123来制造的。
图14是说明应用本发明的可携式摄像机的透视图。根据本应用实例的可携式摄像机包括主体部131、用于拍摄目标图像的朝前透镜132、用于图像拍摄的启动/停止开关133、显示部134及其他组件。这种可携式摄像机是通过使用根据本发明的显示装置作为显示部134来制造的。
图15示出了说明应用本发明的、诸如手机的移动终端设备的透视图。(A)为打开时的手机的前视图。(B)为其侧视图。(C)为关闭时的手机的前视图。(D)为左侧视图。(E)为右侧视图。(F)为顶视图。(G)为底视图。根据本应用实例的手机包括上壳141、下壳142、连接部(在此情况下的铰链部)143、显示器144、副显示器145、图片灯146、相机147及其他组件。这种手机是通过使用根据本发明的显示装置作为显示部144和副显示部145来制造的。
本发明延长了最佳迁移率校正时间，因此确保了迁移率校正时间的较小变化。这抑止了由于迁移率校正时间的变化所引起的亮度变化，并且还能够将写入脉冲被定为最佳脉冲宽度。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种显示装置，包括：
像素阵列部，包括以矩阵形式排列的多个像素，每个像素都具有发光元件、被配置为采样和写入输入信号电压的写入晶体管、被配置为保持通过所述写入晶体管写入的所述输入信号电压的保持电容以及被配置为基于由所述保持电容保持的所述输入信号电压来驱动所述发光元件的驱动晶体管；
写入扫描电路，能够操作以将被配置为驱动所述写入晶体管的写入脉冲逐行地提供给所述像素阵列部中的像素；以及
驱动电路，能够操作以将所述输入信号电压提供给在由所述写入扫描电路扫描的行中的每个像素，并且使所述输入信号电压的电平以逐步的方式升高，其中
在通过所述写入晶体管写入所述输入信号电压的期间内，通过将所述驱动晶体管的漏-源电流负反馈至栅极输入，所述像素阵列部中的每个像素执行用于消除所述驱动晶体管的所述漏-源电流对迁移率的依赖的校正。
2.一种显示装置的驱动方法，所述显示装置包括：
像素阵列部，包括以矩阵形式排列的多个像素，每个像素都具有发光元件、被配置为采样和写入输入信号电压的写入晶体管、被配置为保持通过所述写入晶体管写入的所述输入信号电压的保持电容以及被配置为基于由所述保持电容保持的所述输入信号电压来驱动所述发光元件的驱动晶体管；
写入扫描电路，能够操作以将被配置为驱动所述写入晶体管的写入脉冲逐行地提供给所述像素阵列部中的像素，其中
将所述输入信号电压提供给在由所述写入扫描电路扫描的行中的每个像素，并且使所述输入信号电压的电平以逐步的方式升高，以及
在通过所述写入晶体管写入所述输入信号电压的期间内，通过将所述驱动晶体管的漏-源电流负反馈至栅极输入，所述像素阵列部中的每个像素执行用于消除所述驱动晶体管的所述漏-源电流对迁移率的依赖的校正。
3.一种具有显示装置的电子设备，所述显示装置包括：
像素阵列部，包括以矩阵形式排列的多个像素，每个像素都具有发光元件、被配置为采样和写入输入信号电压的写入晶体管、被配置为保持通过所述写入晶体管写入的所述输入信号电压的保持电容以及被配置为基于由所述保持电容保持的所述输入信号电压来驱动所述发光元件的驱动晶体管；
写入扫描电路，能够操作以将被配置为驱动所述写入晶体管的写入脉冲逐行地提供给所述像素阵列部中的像素；以及
驱动电路，能够操作以将所述输入信号电压提供给在由所述写入扫描电路扫描的行中的每个像素，并且使所述输入信号电压的电平以逐步的方式升高，其中
在通过所述写入晶体管写入所述输入信号电压的期间内，通过将所述驱动晶体管的漏-源电流负反馈至栅极输入，所述像素阵列部中的每个像素执行用于消除所述驱动晶体管的所述漏-源电流对迁移率的依赖的校正。

Claims (4)

1.一种显示装置，包括：
像素阵列部，包括以矩阵形式排列的多个像素，每个像素都具有发光元件、被配置为采样和写入输入信号电压的写入晶体管、被配置为保持通过所述写入晶体管写入的所述输入信号电压的保持电容以及被配置为基于由所述保持电容保持的所述输入信号电压来驱动所述发光元件的驱动晶体管；
写入扫描电路，能够操作以将被配置为驱动所述写入晶体管的写入脉冲逐行地提供给所述像素阵列部中的像素；以及
驱动电路，能够操作以将所述输入信号电压提供给在由所述写入扫描电路扫描的行中的每个像素，并且使所述输入信号电压的电平以逐步的方式升高。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，在通过所述写入晶体管写入所述输入信号电压的期间内，通过将所述驱动晶体管的漏-源电流负反馈至栅极输入，所述像素阵列部中的每个像素执行用于消除所述驱动晶体管的所述漏-源电流对迁移率的依赖的校正。
3.一种显示装置的驱动方法，所述显示装置包括：
像素阵列部，包括以矩阵形式排列的多个像素，每个像素都具有发光元件、被配置为采样和写入输入信号电压的写入晶体管、被配置为保持通过所述写入晶体管写入的所述输入信号电压的保持电容以及被配置为基于由所述保持电容保持的所述输入信号电压来驱动所述发光元件的驱动晶体管；
写入扫描电路，能够操作以将被配置为驱动所述写入晶体管的写入脉冲逐行地提供给所述像素阵列部中的像素，其中
将所述输入信号电压提供给在由所述写入扫描电路扫描的行中的每个像素，并且使所述输入信号电压的电平以逐步的方式升高。
4.一种具有显示装置的电子设备，所述显示装置包括：
像素阵列部，包括以矩阵形式排列的多个像素，每个像素都具有发光元件、被配置为采样和写入输入信号电压的写入晶体管、被配置为保持通过所述写入晶体管写入的所述输入信号电压的保持电容以及被配置为基于由所述保持电容保持的所述输入信号电压来驱动所述发光元件的驱动晶体管；
写入扫描电路，能够操作以将被配置为驱动所述写入晶体管的写入脉冲逐行地提供给所述像素阵列部中的像素；以及
驱动电路，能够操作以将所述输入信号电压提供给在由所述写入扫描电路扫描的行中的每个像素，并且使所述输入信号电压的电平以逐步的方式升高。
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