CN102007527A - 显示装置、像素电路及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供显示装置、像素电路及其驱动方法。其中，显示装置具有像素电路(100)，该像素电路(100)包括：驱动元件(110)，其设置于连接第一配线(Vp)与第二配线(Vcom)的路径上，具有控制端子、第一端子和第二端子，并控制流经路径的电流；电光学元件(130)，其与驱动元件(110)的第一端子连接，在路径上与驱动元件串联设置，并以与在流经路径的电流相应的亮度发光；第一开关元件(111)，其设置于驱动元件(110)的第一端子与数据线(Sj)之间；第二开关元件(112)，其设置于驱动元件(110)的控制端子与第二端子之间；第三开关元件(113)，其设置于驱动元件(110)的第二端子与第一配线(Vp)之间；和电容器(121)，其设置于驱动元件(110)的控制端子与第三配线(Ui)之间，该显示装置对数据线(Sj)赋予使得向电光学元件(130)施加的电压成为发光阈值电压以下的电位，使第三配线(Ui)的电位呈两阶段变化。

Description

显示装置、像素电路及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示装置，更特定而言，涉及有机EL显示器、FED等电流驱动型的显示装置、显示装置的像素电路以及像素电路的驱动方法。
背景技术
近年来，薄型、轻量、能够高速响应的显示装置的需要增加，随之，有机EL(Electro Luminescence：电致发光)显示器、FED(Field Emission Display：场发射显示器)的研究开发正在活跃地进行。
有机EL显示器所包括的有机EL元件被施加的电压越高、流动的电流越多，就以越高的亮度发光。但是，有机EL元件的亮度和电压的关系受到驱动时间、周边温度等的影响而容易变动。因此，如果在有机EL显示器中使用电压控制型的驱动方式，则抑制有机EL元件的亮度的偏差变得非常困难。与此相对，有机EL元件的亮度与电流大致成比例，该比例关系不易受到周边温度等外在因素的影响。因此，有机EL显示器优选使用电流控制型的驱动方式。
另一方面，显示装置的像素电路、驱动电路使用由非晶硅、低温多晶硅、CG(Continuous Grain：连续结晶)硅等构成的TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)来构成。但是，TFT的特性(例如阈值电压、移动度)容易产生偏差。因此，在有机EL显示器的像素电路设置补偿TFT的特性的偏差的电路，通过该电路的作用，抑制有机EL元件的亮度的偏差。
在电流控制型驱动方式中，补偿TFT的特性的偏差的方式大致分为利用电流信号控制在驱动用TFT中流动的电流的量的电流程序方式和利用电压信号控制该电流的量的电压程序方式。如果使用电流程序方式则能够补偿阈值电压和移动度的偏差，如果使用电压程序方式则仅能够补偿阈值电压的偏差。
但是，在电流程序方式中存在以下两个问题：第一，因为处理非常微少的量的电流，所以像素电路、驱动电路的设计很困难；第二，因为在设定电流信号期间容易受到寄生电容的影响，所以难以大面积化。与此相对，在电压程序方式中，寄生电容等的影响轻微，电路设计也比较容易。此外，移动度的偏差对电流量赋予的影响与阈值电压的偏差对电流量赋予的影响相比更小，移动度的偏差在TFT制作工序中能够被某种程度地抑制。因此，使用电压程序方式的显示装置也能够获得充分的显示品质。
关于采用电流控制型的驱动方法的有机EL显示器，历来已知有各种像素电路(例如非专利文献1～4)。图8是非专利文献中4记载的像素电路的电路图。图8所示的像素电路900包括驱动用TFT910、开关用TFT911～913、电容器921和有机EL元件930。像素电路900包括的TFT均为n沟道型。
在像素电路900中，在具有电位VDD的电源配线Vp与有机EL元件930的阴极CTD之间，串联设置有开关用TFT913、驱动用TFT910和有机EL元件930。在驱动用TFT910的源极端子与数据线Sj之间设置有开关用TFT911，在驱动用TFT910的栅极端子与漏极端子之间设置有开关用TFT912，在驱动用TFT910的栅极端子与电源配线Vp之间设置有电容器921。开关用TFT911、912的栅极端子均与控制配线SLT连接，开关用TFT913的栅极端子与控制配线TNO连接。
图9是像素电路900的时序图。如图9所示，首先，在时刻t1，控制配线SLT的电位变化为高电平。因此，开关用TFT911、912成为导通状态，从数据线Sj经由开关用TFT911对驱动用TFT910的源极端子施加数据电位Vda。此外，在时刻t1，有机EL元件930的阴极CTD的电位也变化为高电平。因此，对有机EL元件930的阳极与阴极之间施加相反方向偏置电压，有机EL元件930成为非发光状态。此外，在从时刻t1至时刻t2的期间，开关用TFT912、913一起处于导通状态，因此驱动用TFT910的栅极电位变得与电源配线Vp的电位VDD相等。
接着，在时刻t2，控制配线TNO的电位变化为低电平。因此，开关用TFT913成为非导通状态，电流从驱动用TFT910的栅极端子(以及与它短路的漏极端子)经由驱动用TFT910和开关用TFT911流向数据线Sj，驱动用TFT910的栅极电位缓慢下降。在驱动用TFT910的栅极·漏极间电压与驱动用TFT910的阈值电压Vth相等时(即栅极电位成为(Vda+Vth)时)，驱动用TFT910成为非导通状态。在该时刻，电容器921的电极间的电位差成为{Vp-(Vda+Vth)}。此后，电容器921保持该电位差。
接着，在时刻t3，控制配线TNO的电位变化为高电平，控制配线SLT的电位变化为低电平。因此，开关用TFT911、912成为非导通状态，开关用TFT913成为导通状态。因为电容器921保持电位差{Vp-(Vda+Vth)}，所以驱动用TFT910的栅极电位在时刻t3以后也成为(Vda+Vth)。此外，在时刻t3，有机EL元件930的阴极CTD的电位变化为低电平。因此，从驱动用TFT910至有机EL元件930，流动与从驱动用TFT910的栅极电位(Vda+Vth)减去驱动用TFT910的阈值电压Vth而得的电位Vda(等于数据电位)相应的电流，有机EL元件930以与该电流相应的亮度发光。
这样，在像素电路900，在时刻t3以后从驱动用TFT910流至有机EL元件930的电流由数据电位Vda决定，不受驱动用TFT910的阈值电压Vth的影响。因此，根据设置有像素电路900的显示装置，即使在驱动用TFT910的阈值电压Vth存在偏差的情况下，也能够使与数据电位Vda和阈值电压Vth相应的电流流向有机EL元件930，使有机EL元件930以期望的亮度发光。
非专利文献1：“4.0-in.TFT-OLED Displays and a Novel Digital Driving Method”，SID’00 Digest，pp.924-927，半导体能量研究所
非专利文献2：“Continuous Grain Silicon Technology and Its Applications for Active Matrix Display”，AM-LCD 2000，pp.25-28，半导体能量研究所
非专利文献3：“Polymer Light-Emitting Diodes for Use in Flat Panel Display”，AM-LCD’01，pp.211-214，半导体能量研究所
非专利文献4：“Anew a-Si:H Thin-Film Transistor Pixel Circuit for Active-Matrix Organic Light-Emitting Diodes”，Electron Device Letters，IEEE，Volume 24，Issue 9，pp.583-585，Korea Advanced Institute of Science and Technology
发明内容
如上所述，在设置有像素电路900的显示装置中，在使驱动用TFT910的栅极·源极间电压与驱动用TFT910的阈值电压Vth一致的期间(从时刻t1至t3的期间)，需要使有机EL元件930的阴极CTD的电位成为高电平。此外，一般的有源矩阵型的显示装置仅设置有一个全部的显示元件所共用的阴极。因此，即使在使用像素电路900的情况下，也能够考虑仅设置有一个全部的有机EL元件930所共用的阴极的显示装置(以下称为第一显示装置)。
但是，在上述第一显示装置中，在对某一个像素电路900写入数据电位Vda时，对显示装置内全部的有机EL元件930施加相反方向偏置电压，因此全部的有机EL元件930在此期间不发光。因此，在第一显示装置，不能获得充分的发光占空比(duty ratio)，存在显示品质降低的问题。
为了解决这一问题，能够考虑设置有按像素电路的每行设置有机EL元件930的阴极CTD的显示装置(仅设置有与控制配线SLT相同数量的阴极CTD的显示装置。以下称为第二显示装置)。但是，为了制造第二显示装置，需要在形成有机EL元件930时对有机EL元件930的阴极CTD进行图案形成。因此，在第二显示装置中存在额外增加一道有机EL元件930的制作工序从而制造成本变高的问题。此外，还存在因为对有机EL元件930的阴极CTD进行图案形成，所以开口率下降、画面变暗的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种显示装置，该显示装置发光占空比高，不需要电光学元件的一方的电极的图案形成，显示品质高且成本低。
本发明的第一方面是电流驱动型的显示装置，该显示装置的特征在于，包括：
多个像素电路，该多个像素电路与多个扫描线和多个数据线的各交叉点对应地配置；
扫描信号输出电路，其使用上述扫描线来选择写入对象的像素电路；和
显示信号输出电路，其对上述数据线赋予与显示数据相应的电位，
上述像素电路包括：
驱动元件，其设置在连接第一配线与第二配线的路径上，具有控制端子、第一端子和第二端子，对流经上述路径的电流进行控制；
电光学元件，其与上述驱动元件的第一端子连接，在上述路径上与上述驱动元件串联设置，并以与流经上述路径的电流相应的亮度发光；
第一开关元件，其设置于上述驱动元件的第一端子与上述数据线之间；
第二开关元件，其设置于上述驱动元件的控制端子与第二端子之间；
第三开关元件，其设置于上述驱动元件的第二端子与上述第一配线之间；和
电容器，其设置于上述驱动元件的控制端子与第三配线之间，
上述显示信号输出电路对上述数据线赋予使得向上述电光学元件施加的电压成为发光阈值电压以下的电位，
上述扫描信号输出电路使上述第三配线的电位呈两阶段地变化。
本发明的第二方面的特征在于：
在本发明的第一方面中，
上述像素电路还包括设置于上述驱动元件的控制端子与第四配线之间的第四开关元件。
本发明的第三方面的特征在于：
在本发明的第二方面中，
上述第四开关元件的控制端子与上述第四配线连接。
本发明的第四方面的特征在于：
在本发明的第二方面中，
上述第四配线被赋予使得上述驱动元件成为导通状态的电位。
本发明的第五方面的特征在于：
在本发明的第一方面中，
在对上述像素电路进行写入时，上述第一开关元件和第二开关元件被控制为导通状态，上述第三开关元件被控制为非导通状态。
本发明的第六方面的特征在于：
在本发明的第一方面中，
上述扫描信号输出电路具有对上述第三配线的电位的变化定时进行调整的功能。
本发明的第七方面的特征在于：
在本发明的第一方面中，
上述扫描信号输出电路具有对向上述第三开关元件的控制端子赋予的电位的变化定时进行调整的功能。
本发明的第八方面的特征在于：
在本发明的第一方面中，
上述电光学元件包括有机EL元件。
本发明的第九方面是一种像素电路，该像素电路在电流驱动型的显示装置与多个扫描线和多个数据线的各交叉点对应地配置有多个，该像素电路的特征在于，包括：
驱动元件，其设置于连接第一配线与第二配线的路径上，具有控制端子、第一端子和第二端子，对流经上述路径的电流进行控制；
电光学元件，其与上述驱动元件的第一端子连接，在上述路径上与上述驱动元件串联设置，并以与流经上述路径的电流相应的亮度发光；
第一开关元件，其设置于上述驱动元件的第一端子与上述数据线之间；
第二开关元件，其设置于上述驱动元件的控制端子与第二端子之间；
第三开关元件，其设置于上述驱动元件的第二端子与上述第一配线之间；和
电容器，其设置于上述驱动元件的控制端子与第三配线之间。
本发明的第十方面的特征在于：
在本发明的第九方面中，
还包括设置于上述驱动元件的控制端子与第四配线之间的第四开关元件。
本发明的第十一方面的特征在于：
在本发明的第十方面中，
上述第四开关元件的控制端子与上述第四配线连接。
本发明的第十二方面提供一种像素电路的驱动方法，该像素电路在电流驱动型的显示装置中与多个扫描线和多个数据线的各交叉点对应地配置有多个，该像素电路的驱动方法的特征在于，包括以下步骤：
在上述像素电路包括以下元件的情况下：驱动元件，其设置于连接第一配线与第二配线的路径上，具有控制端子、第一端子和第二端子，并对流经上述路径的电流进行控制；电光学元件，其与上述驱动元件的第一端子连接，在上述路径上与上述驱动元件串联设置，并以与流经上述路径的电流相应的亮度发光；第一开关元件，其设置于上述驱动元件的第一端子与上述数据线之间：第二开关元件，其设置于上述驱动元件的控制端子与第二端子之间；第三开关元件，其设置于上述驱动元件的第二端子与上述第一配线之间；和电容器，其设置于上述驱动元件的控制端子与第三配线之间，
将上述第一开关元件和第二开关元件控制为导通状态、将上述第三开关元件控制为非导通状态，并对上述数据线赋予根据显示数据变化且使得向上述电光学元件施加的电压为发光阈值电压以下的电位；
使上述第三配线的电位呈两阶段变化；和
将上述第一开关元件和第二开关元件控制为非导通状态，将上述第三开关元件控制为导通状态。
本发明的第十三方面的特征在于，还包括以下步骤：
在本发明的第十二方面中，
在上述像素电路还包括设置于上述驱动元件的控制端子与第四配线之间的第四开关元件的情况下，
对上述第四配线赋予使得上述驱动元件成为导通状态的电位，在上述第一开关元件和第二开关元件为导通状态且上述第三开关元件为非导通状态的期间，将上述第四开关元件控制为导通状态。
发明的效果
根据本发明的第一方面，对数据线赋予使得向电光学元件施加的电压成为发光阈值电压以下的电位，因此，如果仅对像素电路写入数据线的电位则电光学元件不发光，在第三配线的电位变化后电光学元件发光。此外，如果将第二开关元件控制为导通状态并将第三开关元件控制为非导通状态，则能够向驱动元件的控制端子与第一端子之间施加阈值电压，然后使第三配线的电位变化，由此无论驱动元件的阈值电压如何均能够使电光学元件以期望的亮度发光。这样，在补偿驱动元件的阈值电压的偏差并将与显示数据相应的电位写入像素电路时，能够保持将第二配线的电位固定的状态地使电光学元件为非发光状态。因此，在向某个像素电路进行写入期间，其它的像素电路的电光学元件也持续发光，因此与在向某个像素电路进行写入期间其它的像素电路的电光学元件不再发光的情况相比，发光占空比变高，显示品质也变高。此外，因为不需要将第二配线的电位分割地控制，所以也不需要对电光学元件的第二配线侧的电极进行图案形成，显示装置的成本与此相应地降低。此外，能够简单地构成使第三配线的电位呈两阶段变化的扫描信号输出电路。因此，能够获得发光占空比高、不需要电光学元件的一方的电极的图案形成、高显示品质且低成本的显示装置。
根据本发明的第二方面，通过对第四配线施加恰当的电位，将第四开关元件控制为导通状态，能够不向驱动元件的控制端子施加第一配线的电位，而向驱动元件的控制端子与第一端子之间施加阈值电压。由此，能够削减显示装置的消耗电力。
根据本发明的第三方面，使第四开关元件的控制端子连接至与其它的端子相同的配线，由此，能够削减一根配线，提高显示装置的开口率、成品率。
根据本发明的第四方面，通过对第四配线赋予使得驱动元件成为导通状态的电位，能够缩短至向驱动元件的控制端子与第一端子之间施加阈值电压为止的时间。由此，能够构成分辨率高的显示装置。
根据本发明的第五方面，通过将第二开关元件控制为导通状态并将第三开关元件控制为非导通状态，能够向驱动元件的控制端子与第一端子之间施加阈值电压。然后，对第三配线赋予使得驱动元件成为导通状态的电位，由此无论驱动元件的阈值电压如何均能够使电光学元件以期望的亮度发光。
根据本发明的第六方面，在扫描信号输出电路对第三配线的电位的变化定时进行调整，由此，能够调整发光占空比，消除进行保持型显示的显示装置的缺点即动画模糊。
根据本发明的第七方面，在扫描信号输出电路对向第三开关元件的控制端子赋予的电位的变化定时进行调整，由此，能够调整发光占空比，消除进行保持型显示的显示装置的缺点即动画模糊。
根据本发明的第八方面，能够构成发光占空比高、不需要有机EL元件的阴极的图案形成、显示品质高且成本低的有机EL显示器。
根据本发明的第九～第十一方面，构成本发明的第一～第三方面的显示装置所包括的像素电路，使用它能够获得发光占空比高、不需要电光学元件的一方的电极的图案形成、显示品质高且成本低的显示装置。
根据本发明的第十二方面，基于与本发明的第一方面相同的理由，能够在不进行电光学元件的一方的电极的图案形成的低成本的显示装置中提高发光占空比、提高显示品质。
根据本发明的第十三方面，对第四配线赋予使得驱动元件成为导通状态的电位，将第四开关元件控制为导通状态，由此，能够对驱动元件的控制端子施加第一配线的电位，用较短时间对驱动元件的控制端子与第一端子之间施加阈值电压。由此，能够减少显示装置的消耗电力，并能够构成分辨率高的显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式和第二实施方式的显示装置的结构的框图。
图2是表示本发明的第一实施方式的显示装置所包括的像素电路的电路图。
图3是图2所示的像素电路的时序图。
图4是逆变器的电路图。
图5是本发明的第二实施方式的显示装置所包括的像素电路的电路图。
图6是图5所示的像素电路的时序图。
图7是本发明的变形例的显示装置所包括的像素电路的电路图。
图8是现有的显示装置所包括的像素电路的电路图。
图9是图8所示的像素电路的时序图。
附图标记的说明
10    显示装置
11    显示控制电路
12    栅极驱动器电路
13    源极驱动器电路
21    移位寄存器
22    寄存器
23    锁存电路
24    D/A转换器
100、200、250  像素电路
110   驱动用TFT
111、112、113、214  开关用TFT
121   电容器
130   有机EL元件
Gi    扫描线
Ri、Ui、Wi  控制配线
Sj    数据线
Vp、Vref  电源配线
Vcom  共用阴极
具体实施方式
以下，参照图1～图7说明本发明的第一实施方式和第二实施方式的显示装置。各实施方式的显示装置设置有包括电光学元件、驱动元件、电容器和多个开关元件的像素电路。开关元件能够由低温多晶硅TFT、CG硅TFT、非晶硅TFT等构成。因为这些TFT的结构、制造工艺是公知的，所以此处省略其说明。此外，电光学元件使用有机EL元件。有机EL元件的结构也是公知的，因此此处省略其说明。
图1是表示本发明的第一实施方式和第二实施方式的显示装置的结构的框图。图1所示的显示装置10设置有多个像素电路Aij(i为1以上n以下的整数，j为1以上m以下的整数)、显示控制电路11、栅极驱动器电路12和源极驱动器电路13。在显示装置10设置有相互平行地配置的多个扫描线Gi和以与扫描线Gi正交的方式相互平行地配置的多个数据线Sj。像素电路Aij同扫描线Gi与数据线Sj的各交叉点对应地呈矩阵状配置。
而且，在显示装置10，与扫描线Gi平行地配置有多个控制配线(Ri、Ui、Wi等，未图示)。此外，虽然在图1中省略，但是在像素电路Aij的配置区域配置有电源配线Vp和共用阴极Vcom，根据实施方式的不同，还存在配置有电源配线Vref的情况。扫描线Gi和控制配线与栅极驱动器电路12连接，数据线Sj与源极驱动器电路13连接。
显示控制电路11对驱动器电路12输出定时信号OE、开始脉冲YI和时钟YCK，对源极驱动器电路13输出开始脉冲SP、时钟CLK、显示数据DA和锁存脉冲LP。
栅极驱动器电路12包括移位寄存器电路、理论运算电路和缓冲存储器(均未图示)。移位寄存器电路与时钟YCK同步地依次转送开始脉冲Y1。理论运算电路在从移位寄存器电路的各级输出的脉冲与定时信号OE之间进行理论运算。理论运算电路的输出经由缓冲存储器向对应的扫描线Gi和控制配线赋予。像这样，栅极驱动器电路12能够作为扫描信号输出电路发挥作用，该扫描信号输出电路使用扫描线Gi来选择写入对象的像素电路。
源极驱动器电路13包括m位的移位寄存器21、寄存器22、锁存电路23和m个D/A转换器24。移位寄存器21包括级联连接的m个1位寄存器。移位寄存器21与时钟CLK同步地依次转送开始脉冲SP，从各级的寄存器输出定时脉冲DLP。与定时脉冲DLP的输出定时相一致地向寄存器22供给显示数据DA。寄存器22按照定时脉冲DLP存储显示数据DA。当寄存器22存储一行的量的显示数据DA时，显示控制电路11对锁存电路23输出锁存脉冲LP。锁存电路23如果接收到锁存脉冲LP，则保持存储于寄存器22中的显示数据。D/A转换器24针对各数据线Sj各设置有一个。D/A转换器24将保持在锁存电路23中的显示数据转换为模拟信号电压，向对应的数据线Sj赋予。这样，源极驱动器电路13能够作为对数据线Sj赋予与显示数据相应的电位的显示信号输出电路发挥作用。
另外，此处源极驱动器电路13进行对与一根扫描线连接的像素电路同时供给与一行的量的显示数据相应的电位的线依次扫描，但是，也可以代替这种方式，进行对各像素电路依次供给与显示数据相应的电位的点依次扫描。进行点依次扫描的源极驱动器电路的结构是公知的，因此在此省略其说明。
以下，说明各实施方式的显示装置所包括的像素电路Aij的详细情况。像素电路Aij所包括的驱动用TFT、开关用TFT和有机EL元件分别作为驱动元件、开关元件和电光学元件发挥作用。电源配线Vp相当于第一配线，共用阴极Vcom相当于第二配线。
(第一实施方式)
图2是本发明的第一实施方式的显示装置所包括的像素电路的电路图。图2所示的像素电路100包括驱动用TFT110、开关用TFT111～113、电容器121和有机EL元件130。像素电路100所包括的TFT均为n沟道型。
像素电路100连接有电源配线Vp、共用阴极Vcom、扫描线Gi、控制配线Ri、Ui和数据线Sj。其中，电源配线Vp和共用阴极Vcom分别被施加有固定的电位VDD、VSS(其中，VDD＞VSS)。共用阴极Vcom是显示装置内的所有的有机EL元件130共用的阴极。
在图2中将记载为G、S和D的驱动用TFT110的端子分别称为栅极端子、源极端子和漏极端子。一般在n沟道型TFT中，将两个电流输出输入端子之中施加电压低的一方称为源极端子，施加电压高的一方称为漏极端子。此外，在p沟道型TFT中，将两个电流输出输入端子之中施加电压低的一方称为漏极端子，施加电压高的一方称为源极端子。但是，因为如果根据电压的大小关系变更端子名则说明会变得复杂，所以即使在与电压的大小关系相反，应该以相反的名称称呼两个电流输出输入端子的情况下，为了便于说明也以图示的名称称呼两个端子。此外，在本实施方式中全部TFT使用n沟道型，但是开关用TFT也可以使用p沟道型。在此情况下，低电平电位与导通状态对应，高电平与非导通状态对应，导通状态的电位和非导通状态的电位与开关用TFT使用n沟道型的情况相比变得相反。以上方面在第二实施方式中也一样。
在像素电路100，在连接电源配线Vp与共用阴极Vcom的路径上，从电源配线Vp侧起依次串联地设置有开关用TFT113、驱动用TFT110和有机EL元件130。在驱动用TFT110的源极端子与数据线Sj之间设置有开关用TFT111，在驱动用TFT110的栅极端子与漏极端子之间设置有开关用TFT112，在驱动用TFT110的栅极端子与控制配线Ui之间设置有电容器121。开关用TFT111、112的栅极端子均与扫描线Gi连接，开关用TFT113的栅极端子与控制配线Ri连接。像素电路100的动作，由根据从显示控制电路11供给的信号而动作的栅极驱动器电路12和有机驱动器电路13来控制。
图3是像素电路100的时序图。在图3中记载有扫描线Gi、控制配线Ri、Ui和数据线Sj的电位的变化。另外，在以下的说明中，在扫描线Gi的电压为高电平期间将有机EL元件130控制为非发光状态的理由为，在该期间，如果有机EL元件130发光，则进行黑显示时的亮度上升相应的量，画面的对比度下降。
在时刻t1之前，扫描线Gi的电位被控制为低电平，控制配线Ri的电位被控制为高电平，控制配线Ui的电位被控制为相对高的电位V1。因此，开关用TFT111、112为非导通状态，开关用TFT113为导通状态。此时驱动用TFT110为导通状态，因此电流从电源配线Vp经由开关用TFT113和驱动用TFT110流向有机EL元件130，有机EL元件130以规定的亮度发光。
接着，在时刻t1，扫描线Gi的电位变化为高电平，并且数据线Sj被施加新的数据电位Vda。因此，开关用TFT111、112成为导通状态，数据电位Vda从数据线Sj经由开关用TFT111施加至驱动用TFT110的源极端子。
其中，此时被施加的数据电位Vda以使得有机EL元件130成为非发光状态的方式被决定。具体而言，在设共用阴极Vcom的电位为VSS、有机EL元件130的发光阈值电压为Vth_oled时，数据电位Vda以使得与电位VSS的差为发光阈值电压Vth_oled以下的方式被决定。如果以数学式表示，则成为下面的式(1)。
Vth_oled≥Vda-VSS            (1)
此外，因为开关用TFT112处于导通状态，所以驱动用TFT110的栅极·漏极间短路，从电源配线Vp对驱动用TFT110的栅极端子和漏极端子施加电位VDD。因此，驱动用TFT110的栅极·源极间电压Vgs成为下面的式(2)。
Vgs＝VDD-Vda                 (2)
接着，在时刻t2，控制配线Ui的电位变化为相对低的电位V2。接着，在时刻t3，控制配线Ri的电位变化为低电平。因此，开关用TFT113成为非导通状态，电流从驱动用TFT110的栅极端子(和与之短路的漏极端子)流向源极端子，驱动用TFT110的栅极电位慢慢下降。在驱动用TFT110的栅极·源极间电压变得与驱动用TFT110的阈值电压Vth相等时(即，栅极电位变为(Vda+Vth)时)，驱动用TFT110成为非导通状态，驱动用TFT110的栅极电位在此之后下降。在该时刻，驱动用TFT110无论阈值电压Vth如何均成为栅极·源极间施加有阈值电压Vth的状态。此外，电容器121的电极间的电位差成为(Vda+Vth-V2)。之后，电容器121保持该电位差。
接着，在时刻t4，扫描线Gi的电位变化为低电平。因此，开关用TFT111、112成为非导通状态。接着，在时刻t5，控制配线Ui的电位从V2变化为V1。因为控制配线Ui和驱动用TFT110的栅极端子经电容器121连接，所以如果控制配线Ui的电位变化，则驱动用TFT110的栅极电位仅变化相同的量(V1-V2)。因此，驱动用TFT110的栅极电位Vg成为下面的式(3)。
Vg＝Vda+Vth+V1-V2            (3)
最后，在时刻t6，控制配线Ri的电位变化为高电平。因此，开关用TFT113成为导通状态，从电源配线Vp向驱动用TFT110的漏极端子施加电位VDD。此外，因为电容器121保持有电位差(Vda+Vth-V2)，所以驱动用TFT110的栅极电位在时刻t6以后也成为(Vda+Vth+V1-V2)。因此，从电源配线Vp至共用阴极Vcom，流动与从驱动用TFT110的栅极电位(Vda+Vth+V1-V2)减去驱动用TFT110的阈值电压Vth的电压(Vda+V1-V2)相应的电流，有机EL元件130以与该电流相应的亮度发光。
因此，在扫描线Gi的电位为高电平的期间(从时刻t1至时刻t4)施加于数据线Sj的数据电位Vda被设定为：从为了使有机EL元件130以期望的亮度发光本来应该施加的数据电位Vda’减去控制配线Ui的电位的振幅量(V1-V2)的电位。如果以数学式表示它，则成为下面的式(4)。
Vda＝Vda’-(V1-V2)           (4)
通过将在式(4)中求取的数据电位Vda施加于数据线Sj，使控制配线Ui的电位仅变化(V1-V2)，由此能够补偿驱动用TFT110的阈值电压Vth的偏差并能够使有机EL元件130以期望的亮度发光。
如图3所示，栅极驱动器电路12使控制配线Ui的电位呈两阶段变化(V1和V2)。因此，在栅极驱动器电路12的最终级，作为缓冲存储器设置有图4所示的逆变电路。图4所示的逆变电路根据输入信号IN使控制配线Ui的电位呈两阶段变化。
为了使控制配线Ui呈3阶段以上变化，需要比图4更复杂的电路，驱动器电路的面积会增大。因此，在将驱动器电路形成于玻璃基板上的情况下，边框的扩大和成品率的下降成为问题，在将驱动器电路内置于IC的情况下，伴随着芯片面积的增大的成本的上升和成品率的下降、以及伴随着电路的复杂化的消耗电力的增大成为问题。本实施方式的显示装置设置有使控制配线Ui的配线的电位呈两阶段变化的栅极驱动器电路12。这样的栅极驱动器电路能够简单地被构成。
如上所述，本实施方式的显示装置设置有多个像素电路100、栅极驱动器电路12和源极驱动器电路13，像素电路100包括驱动用TFT110、开关用TFT111～113、电容器121和有机EL元件130。此外，有机驱动器电路13对数据线Sj赋予使得向有机EL元件130施加的电压成为发光阈值电压Vth_oled以下的电位，栅极驱动器电路12使控制配线Ui的电位呈两阶段变化(V1和V2)。
像这样，对数据线Sj赋予使得向有机EL元件130施加的电压成为发光阈值电压Vth_oled以下的电位，因此，如果仅将数据线Sj的电位写入像素电路100，有机EL元件130也不发光，在控制配线Ui的电位变化为V1后有机EL元件130发光。此外，通过将开关用TFT112控制为导通状态、将开关用TFT113控制为非导通状态，能够对驱动用TFT110的栅极·源极间施加阈值电压Vth。在此状态下，对控制配线Ui施加使得驱动用TFT110成为导通状态的电位，由此不论驱动用TFT110的阈值电压Vth如何均能够使驱动用TFT110以期望的亮度发光。像这样，在补偿驱动用TFT110的阈值电压Vth的偏差并将数据电位Vda写入像素电路100时，能够保持固定共用阴极Vcom的电位的状态使有机EL元件130成为非发光状态。
因此，在对某像素电路100进行写入的期间，其它的像素电路100的有机EL元件130也持续发光，因此与在对某像素电路进行写入的期间其它的像素电路的有机EL元件130不发光的显示装置相比，发光占空比变高，显示品质也变高。此外，因为不需要将共用阴极Vcom的电位分割地控制，所以不需要对有机EL元件130的阴极进行图案形成，显示装置的成本降低该部分的量。此外，使控制配线Ui的电位呈两阶段变化的栅极驱动器电路12能够简单地被构成。因此，能够获得发光占空比高、不需要有机EL元件130的阴极的图案形成、显示品质高且成本低的显示装置(有机EL显示器)。
此外，因为由TFT构成驱动用TFT110和像素电路100内的全部开关元件(开关用TFT111～113)，所以能够容易且高性能地制造显示装置。特别是通过由n沟道型晶体管构成驱动用TFT110和像素电路100内的全部的开关元件，使用相同的掩膜以相同的工艺制造全部晶体管，从而能够降低显示装置的成本。此外，相同沟道型的晶体管与不同沟道型的晶体管相比能够更接近地配置，因此能够在相同的面积配置更多的晶体管。
另外，关于本实施方式的显示装置，能够构成各种变形例。例如，在像素电路100使开关用TFT111、112的栅极端子与相同的配线(扫描线Gi)连接，但是也可以使开关用TFT111、112的栅极端子与其它的控制配线连接，使两根控制配线的电位在大致相同的定时变化(第一变形例)。
此外，在从时刻t1至时刻t4的期间(开关用TFT111处于导通状态期间)流至驱动用TFT110的源极端子的电流，与有机EL元件130的电阻成分和开关用TFT111的导通时的电阻成分相应地流向有机EL元件130和开关用TFT111。一般而言，流动的电流越多，有机EL元件的寿命就越短。因此，为了防止电流流向有机EL元件130，也可以使数据电位Vda为共用阴极Vcom的电位VSS以下(第二变形例)。如果以数学式表示它，则成为下面的式(5)。
Vda≤VSS                     (5)
如果使用满足式(5)的数据电位Vda，则或者有机EL元件130的阳极和阴极成为同电位，或者有机EL元件130被施加相反方向偏置电压。因此，能够防止在从时刻t1至时刻t4的期间(开关用TFT111处于导通状态期间)电流流向有机EL元件130，能够延长有机EL元件130的寿命。
此外，在图3中，在使扫描线Gi的电位变化为高电平之后，降低控制配线Ui的电位(从V1变化为V2)，但是也可以在使扫描线Gi的电位变化为高电平之前降低控制配线Ui的电位(第三变形例)。根据该方法，即使在扫描线Gi的根数多、扫描线Gi的电位为高电平的时间短的情况下，也能够补偿驱动用TFT110的阈值电压Vth的偏差。不过，如果使用该方法，则存在有机EL元件130被施加顺方向偏置电压，有机EL元件130不必要地发光，画面的对比度下降的情况。因此，更加优选如图3所示那样在使扫描线Gi的电位变化为高电平之后降低控制配线Ui的电位的方式。
此外，也可以在栅极驱动器电路12设置对提高控制配线Ui的电位的定时(在图3中为时刻t5)进行调整的功能(第四变形例)。通过这样调整控制配线Ui的电位的变化定时，能够调整有机EL元件130的发光期间的长度，调整有机EL元件130的发光占空比。因此，能够消除如有机EL显示器那样进行保持型显示的显示装置的缺点即动画模糊。
此外，也可以在栅极驱动器电路12设置对使控制配线Ri的电位成为高电平的定时(在图3中为时刻t6)进行调整的功能(第五变形例)。通过这样调整控制配线Ri的电位的变化定时，能够调整有机EL元件130的发光期间的长度，从而调整有机EL元件130的发光占空比。因此，能够获得与第四变形例的显示装置相同的效果。
(第二实施方式)
图5是表示本发明的第二实施方式的显示装置所包括的像素电路的电路图。图5所示的像素电路200包括驱动用TFT110、开关用TFT111～113、214、电容器121和有机EL元件130。像素电路200所包括的TFT均为n沟道型。关于本实施方式的构成要素之中与第一实施方式相同的要素，标注相同的附图标记省略其说明。
像素电路200是对第一实施方式的像素电路100实施如下变更而得到的，即，追加电源配线Vref和控制配线Wi，在电源配线Vref与驱动用TFT110的栅极端子之间设置开关用TFT214，将开关用TFT214的栅极端子与控制配线Wi连接。对电源配线Vref施加有固定的初始电位Vini。
图6是像素电路200的时序图。在图6记载有扫描线Gi、控制配线Ri、Ui、Wi和数据线Sj的电位的变化。在时刻t4之前，控制配线Wi的电位被控制在低电平。因此，开关用TFT214处于非导通状态，像素电路200与像素电路100同样地动作。但是，在像素电路100，在从时刻t3至时刻t4期间需要对驱动用TFT110的栅极·源极间施加阈值电压Vth，但是在像素电路200中无此必要。
接着，在时刻t4，控制配线Wi的电位变化为高电平。因此，开关用TFT214成为导通状态，从电源配线Vref经由开关用TFT214向驱动用TFT110的栅极端子和漏极端子施加初始电位Vini。其中，初始电位Vini以使得驱动用TFT110成为导通状态的方式被决定。具体而言，在全部像素电路200中，初始电位Vini以使得与驱动用TFT110的源极电位Vda的差成为驱动用TFT110的阈值电压Vth以上的方式被决定。如果以数学式表示，则成为下面的式(6)。
Vth≤Vini-(Vda的最大值)      (6)
接着，在时刻t5，控制配线Wi的电位变化为低电平。因此，开关用TFT214成为非导通状态，电流从驱动用TFT110的栅极端子(和与之短路的漏极端子)流向源极端子，驱动用TFT110的栅极电位慢慢下降。在驱动用TFT110的栅极·源极间电压变得与驱动用TFT110的阈值电压Vth相等时，驱动用TFT110成为非导通状态，驱动用TFT110的栅极电位在此之后下降。在该时刻，驱动用TFT110无论阈值电压Vth如何均成为栅极·源极间施加有阈值电压Vth的状态。此外，电容器121的电极间的电位差成为(Vda+Vth-V2)。此后，在电容器121保持该电位差。时刻t6以后，像素电路200与像素电路100的时刻t4以后同样地动作。
如以上所示，像素电路200在驱动用TFT110的栅极端子与电源配线Vref之间设置有开关用TFT214，向电源配线Vref赋予使得驱动用TFT110成为导通状态的电位。因此，通过将开关用TFT214控制为导通状态，能够对驱动用TFT110的栅极端子不施加电源配线Vp的电位VDD，而施加驱动用TFT110的栅极·源极间的阈值电压Vth。因此，根据本实施方式的显示装置，能够减少消耗电力。此外，通过向电源配线Vref赋予使得驱动用TFT110成为导通状态的电位，能够缩短到向驱动用TFT110的栅极·源极间施加阈值电压Vth为止的时间，构成分辨率高的显示装置。
另外，关于本发明的显示装置，能够构成各种变形例。例如，第二实施方式的显示装置也可以与第一实施方式同样地构成第一变形例～第五变形例。
此外，本发明的显示装置也可以设置有如图7所示的像素电路。图7所示的像素电路250是对像素电路200实施如下变更而得到的，即，将开关用TFT214的一端与控制配线Wi连接，删除电源配线Vref。通过这样将开关用TFT214的栅极端子与连接至其它的端子相同的配线，能够削减一根配线，从而提高显示装置的开口率、成品率。
此外，在以上的说明中，像素电路包括有机EL元件作为电光学元件，但是，像素电路也可以包括半导体LED(Light Emitting Diode：发光二极管)、FED的发光部等有机EL以外的电流驱动型电光学元件作为电光学元件。
此外，在以上的说明中，像素电路包括作为在玻璃基板等绝缘基板上形成的MOS晶体管(此处，包括硅栅极MOS结构，称为MOS晶体管)的TFT，作为电光学元件的驱动元件。不限于此，像素电路也可以包括任意的电压控制型元件作为电光学元件的驱动元件，其中，该任意的电压控制型的元件具有输出电流与施加于电流控制端子的控制电压相应地变化、输出电流成为零的控制电压(阈值电压)。因此，电光学元件的驱动元件能够使用例如也包括在半导体基板上形成的MOS晶体管等的、一般的绝缘栅极型电场效果晶体管。通过使用绝缘栅极型电场效果晶体管作为驱动元件，能够在补偿驱动元件的阈值电压的偏差时，防止在驱动元件中流动的电流流向电光学元件。由此，能够防止电光学元件的不需要的发光，提高画面的对比度，抑制电光学元件的劣化。
此外，在以上的说明中，像素电路包括TFT作为开关元件，但是，像素电路也可以包括一般的绝缘栅极型电场效果晶体管作为开关元件，其中，该一般的绝缘栅极型电场效果晶体管也包括在半导体基板上形成的MOS晶体管等。
此外，本发明并不限于上述的各实施方式，能够进行各种变更。将在不同的实施方式中分别公开的技术手段进行适当组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明的显示装置能够获得发光占空率高、不需要电光学元件的一方的电极的图案形成、显示品质高且成本低的效果，因此能够在设置有有机EL显示器、FED等电流驱动型显示元件的各种显示装置中利用。

Claims (13)

1.一种显示装置，其为电流驱动型的显示装置，该显示装置的特征在于，包括：
多个像素电路，该多个像素电路与多个扫描线和多个数据线的各交叉点对应地配置；
扫描信号输出电路，其使用所述扫描线来选择写入对象的像素电路；和
显示信号输出电路，其对所述数据线赋予与显示数据相应的电位，
所述像素电路包括：
驱动元件，其设置在连接第一配线与第二配线的路径上，具有控制端子、第一端子和第二端子，并对流经所述路径的电流进行控制；
电光学元件，其与所述驱动元件的第一端子连接，在所述路径上与所述驱动元件串联设置，并以与流经所述路径的电流相应的亮度发光；
第一开关元件，其设置于所述驱动元件的第一端子与所述数据线之间；
第二开关元件，其设置于所述驱动元件的控制端子与第二端子之间；
第三开关元件，其设置于所述驱动元件的第二端子与所述第一配线之间；和
电容器，其设置于所述驱动元件的控制端子与第三配线之间，
所述显示信号输出电路对所述数据线赋予使得向所述电光学元件施加的电压成为发光阈值电压以下的电位，
所述扫描信号输出电路使所述第三配线的电位呈两阶段地变化。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述像素电路还包括设置于所述驱动元件的控制端子与第四配线之间的第四开关元件。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
所述第四开关元件的控制端子与所述第四配线连接。
4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
所述第四配线被赋予使得所述驱动元件成为导通状态的电位。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
在对所述像素电路进行写入时，所述第一开关元件和第二开关元件被控制为导通状态，所述第三开关元件被控制为非导通状态。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述扫描信号输出电路具有对所述第三配线的电位的变化定时进行调整的功能。
7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述扫描信号输出电路具有对向所述第三开关元件的控制端子赋予的电位的变化定时进行调整的功能。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述电光学元件包括有机EL元件。
9.一种像素电路，该像素电路在电流驱动型的显示装置与多个扫描线和多个数据线的各交叉点对应地配置有多个，该像素电路的特征在于，包括：
驱动元件，其设置于连接第一配线与第二配线的路径上，具有控制端子、第一端子和第二端子，对流经所述路径的电流进行控制；
电光学元件，其与所述驱动元件的第一端子连接，在所述路径上与所述驱动元件串联设置，并以与流经所述路径的电流相应的亮度发光；
第一开关元件，其设置于所述驱动元件的第一端子与所述数据线之间；
第二开关元件，其设置于所述驱动元件的控制端子与第二端子之间；
第三开关元件，其设置于所述驱动元件的第二端子与所述第一配线之间；和
电容器，其设置于所述驱动元件的控制端子与第三配线之间。
10.如权利要求9所述的像素电路，其特征在于：
还包括设置于所述驱动元件的控制端子与第四配线之间的第四开关元件。
11.如权利要求10所述的像素电路，其特征在于：
所述第四开关元件的控制端子与所述第四配线连接。
12.一种像素电路的驱动方法，该像素电路在电流驱动型的显示装置中与多个扫描线和多个数据线的各交叉点对应地配置有多个，该像素电路的驱动方法的特征在于，包括以下步骤：
在所述像素电路包括以下元件的情况下：驱动元件，其设置于连接第一配线与第二配线的路径上，具有控制端子、第一端子和第二端子，并对流经所述路径的电流进行控制；电光学元件，其与所述驱动元件的第一端子连接，在所述路径上与所述驱动元件串联设置，并以与流经所述路径的电流相应的亮度发光；第一开关元件，其设置于所述驱动元件的第一端子与所述数据线之间；第二开关元件，其设置于所述驱动元件的控制端子与第二端子之间；第三开关元件，其设置于所述驱动元件的第二端子与所述第一配线之间；和电容器，其设置于所述驱动元件的控制端子与第三配线之间，
将所述第一开关元件和第二开关元件控制为导通状态，将所述第三开关元件控制为非导通状态，并对所述数据线赋予根据显示数据变化且使得向所述电光学元件施加的电压成为发光阈值电压以下的电位；
使所述第三配线的电位呈两阶段地变化；和
将所述第一开关元件和第二开关元件控制为非导通状态，将所述第三开关元件控制为导通状态。
13.如权利要求12所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在所述像素电路还包括设置于所述驱动元件的控制端子与第四配线之间的第四开关元件的情况下，
对所述第四配线赋予使得所述驱动元件成为导通状态的电位，在所述第一开关元件和第二开关元件为导通状态且所述第三开关元件为非导通状态的期间，将所述第四开关元件控制为导通状态。
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