CN111868815A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种显示装置,包括:显示元件(OLED),其通过电流流动而发光;驱动晶体管(MD1),其控制显示元件(OLED)中流通的电流;以及二极管连接晶体管(MD2),其连接到驱动晶体管(MD1)的源极侧,驱动晶体管(MD1)的背栅极输入有恒定电位(VB1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置,尤其是涉及一种有源矩阵型的显示装置。
背景技术
在构成被配置为矩阵的像素的电光元件中,电流驱动型的有机EL元件众所周知。近年来,能够使安装有显示装置的显示器大型化且薄型化,并且关注所显示的图像的鲜艳度,并积极地进行在像素中包含有机EL(Electro Luminescence,电致发光)的显示装置的开发。
尤其是,多被设为如下显示装置:将电流驱动型的电光元件与分别控制的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)等开关元件一起设置在各像素上,且针对每个像素控制电光元件的有源矩阵型的显示装置。通过设为有源矩阵型的显示装置,从而能够进行比无源型的显示装置更高精细的图像显示。
此处,在有源矩阵型的显示装置中,设置有针对每一行沿水平方向形成的连接线和针对每一列沿垂直方向形成的数据线和电源线。每个像素包括电光元件、连接晶体管、驱动晶体管和电容。能够通过对连接线施加电压使连接晶体管导通,并将数据线上的数据电压(数据信号)充电到电容来写入数据。并且,能够通过利用被充电到电容的数据电压使驱动晶体管导通,将来自电源线的电流流到电光元件,从而使像素发光。
因此,在使用有机EL元件的有源矩阵型的有机EL显示装置中,通过由施加到驱动晶体管的电压来控制在每个像素的有机EL元件中流动的电流值,并且以所期望的亮度来发光,从而实现每个像素的灰度表现。另外,在以低亮度使有机EL显示装置显示的情况下,需要减小流过各有机EL元件的电流,因此,利用驱动晶体管的栅极-源极间电压为阈值以下的亚阈值区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-44316号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而,驱动晶体管的亚阈值特性是由于栅极电压的变化而电流值急剧变化的区域,用于表示一个灰度差的栅极电压差有时小于供给数据电压的数据驱动器的刻度值,因此难以进行良好的灰度表现。另外,由于驱动晶体管的特性偏差,针对每个像素的灰度表现受到影响,存在发生灰度不均的问题。
因此,本发明的课题在于,提供一种显示装置,该显示装置能够降低驱动晶体管的特性偏差带来的影响,并且即使在低亮度下也能够实现良好的灰度表现。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明的显示装置的特征在于,包括:显示元件,其通过电流流动而发光;驱动晶体管,其控制所述显示元件中流通的电流;以及二极管连接晶体管,连接到所述驱动晶体管的源极侧,所述驱动晶体管的背栅极输入有恒定电位。
在这样的显示装置中,根据输入到驱动晶体管的背栅极的恒定电位,调整驱动晶体管的亚阈值特性中的栅极电压和电流值的关系,降低驱动晶体管的特性偏差所带来的影响,并且即使在低亮度下也可以实现良好的灰度表现。
另外,在本发明的一实施方式中,所述恒定电位在所述驱动晶体管为导通动作的期间是固定的。
另外,在本发明的一实施方式中,所述背栅极电连接有接地配线。
另外,在本发明的一实施方式中,所述背栅极连接有电容的一端,所述电容的另一端连接到接地电位。
另外,在本发明的一实施方式中,所述背栅极电连接有低电平或高电平的电源配线。
另外,在本发明的一实施方式中,所述背栅极电连接有初始化配线。
另外,在本发明的一实施方式中,所述二极管连接晶体管设置在高电平的电源配线与所述驱动晶体管之间。
另外,在本发明的一实施方式中,包括:第一晶体管,其漏极连接到高电平的电源配线,并且其栅极连接到发光控制线;第二晶体管,其源极连接到所述显示元件的阳极,并且其栅极连接到发光控制线;复位晶体管,其漏极连接到初始化线,并且其栅极连接到第一扫描线;开关晶体管,其源极连接到数据线,并且其栅极连接到第二扫描线;第三晶体管,其源极连接到所述第一晶体管的源极,并且其栅极连接到所述第二扫描线;以及第二电容,所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的漏极之间连接有所述驱动晶体管和所述二极管连接晶体管,第一节点连接有所述驱动晶体管的栅极、所述第三晶体管的漏极、所述复位晶体管的源极以及所述第二电容的一端,第二节点连接有所述二极管连接晶体管的源极、所述第二晶体管的漏极、所述第二电容的另一端、所述开关晶体管的漏极以及所述背栅极。
另外,在本发明的一实施方式中,当将所述驱动晶体管的背栅极侧电容设为CBGI,将驱动栅极侧电容设为CGI,电容比k=CBGI/CGI时,将所述驱动晶体管和所述二极管连接晶体管合成得到的亚阈值系数S由k的一次函数来表示。
另外,在本发明的一实施方式中,当将所述驱动晶体管或所述二极管连接晶体管的单独的亚阈值系数设为S0时,将所述驱动晶体管和所述二极管连接晶体管合成得到的亚阈值系数S具有如下关系:S=(2+k)S0。
发明效果
根据本发明,可以提供一种显示装置,该显示装置能够降低驱动晶体管的特性偏差带来的影响,并且即使在低亮度下也能够实现良好的灰度表现。
附图说明
图1是示出第一实施方式中的有机EL显示装置的一个像素的电路图。
图2是示出第一实施方式的变形例1至3中的有机EL显示装置的电路图,图2的(a)示出变形例1,图2的(b)示出变形例2,图2的(c)示出变形例3。
图3是示出第一实施方式的变形例4、5中的有机EL显示装置的电路图,图3的(a)示出变形例4,图3的(b)示出变形例5。
图4是示出第一实施方式的变形例6至9中的有机EL显示装置的电路图,图4的(a)示出变形例6,图4的(b)示出变形例7,图4的(c)示出变形例8,图4的(d)示出变形例9。
图5是示出比较例1和第一实施方式的变形例10、11中的有机EL显示装置的电路图,图5的(a)示出比较例1,图5的(b)示出变形例10,图5的(c)示出变形例11。
图6是示出第一实施方式的变形例12至15中的有机EL显示装置的电路图,图6的(a)示出变形例12,图6的(b)示出变形例13,图6的(c)示出变形例14,图6的(d)示出变形例15。
图7是示出驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3的各种连接关系的电路图。
图8是示出电容比k与亚阈值系数S的值之间的关系的曲线图。
图9示出了驱动晶体管MD1的栅极-源极间电压Vgs与电流值Id之间的关系,图9的(a)示出k=0.5的情况,图9的(b)示出k=1.0的情况,图9的(c)示出k=1.5的情况。
图10是示出第二实施方式中的有机EL显示装置的一个像素的电路图。
图11是说明第二实施方式的外部补偿动作的图,图11的(a)示出TFT读出时的动作,图11B示出EL元件读出时的动作。
图12是说明第三实施方式中的有机EL显示装置的内部补偿动作的图,图12的(a)示出预发光状态,图12的(b)示出复位状态,图12的(c)示出数据写入和阈值校正,图12的(d)示出发光状态。
图13是第三实施方式中的有机EL显示装置的时序图。
具体实施方式
<第一实施方式>
以下,参照附图详细说明本发明涉及的实施方式。此外,在本说明书及附图中,对于具有实质上相同的功能构成的构成要素,赋予相同的附图标记,因此省略重复说明。图1是示出本实施方式中的有机EL显示装置的一个像素的电路图。如图1所示,有机EL显示装置包括驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2和有机EL元件OLED。
驱动晶体管MD1是通过向栅极施加电压来控制流动的电流值的晶体管,例如可以由MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transitor,金属-氧化物-半导体场效应-晶体管)等构成。驱动晶体管MD1的源极连接有二极管连接晶体管MD2,漏极连接有电流源,并且背栅极输入有恒定电位VB1,通过向栅极施加数据电压Vin,从而电流Iout流动。此处,恒定电位VB1表示驱动晶体管MD1在导通操作的期间内,即至少在发光期间内大致恒定,而无需在有机EL显示装置的整个操作期间内大致恒定。另外,大致恒定意味着不使电压变化,包括持续从外部施加规定电压的情况、或保持从外部施加的电压的情况。在图1中示出了n型沟道作为驱动晶体管MD1,但是也可以是p型沟道。
此处,驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2等晶体管中的背栅极意味着形成在输入数据电压的栅极电极的相反侧的栅极电极。例如,在为通过栅极绝缘膜在半导体层的上下形成了栅极电极的结构的情况下,在向顶栅电极输入数据电压的情况下,底栅电极成为背栅极,在向底栅电极输入数据电压的情况下,顶栅电极成为背栅极。
二极管连接晶体管MD2是与驱动晶体管MD1的源极串联连接的晶体管,例如可以使用与驱动晶体管MD1相同的MOSFET。二极管连接晶体管MD2的漏极与驱动晶体管MD1的源极连接,二极管连接晶体管MD2的源极与有机EL元件OLED连接。另外,二极管连接晶体管MD2的栅极和漏极短路,是作为晶体管的二极管连接而被通常知晓的构成。
另外,二极管连接晶体管MD2的背栅极与源极短路。二极管连接晶体管MD2的背栅极和源极也可以不短路,但是通过短路可以防止电场缠绕,从而提高MOSFET的饱和度。
有机EL元件OLED是通过电流流动而发光的电光元件,并且是构成有机EL显示装置的一个像素的元件。有机EL元件OLED的阳极连接到二极管连接晶体管MD2的源极。此处,仅例示出构成有机EL显示装置的一个像素的RGB各种颜色中的一种。
在图1所示的本实施方式的有机EL显示装置中,通过输入到驱动晶体管MD1的背栅极的恒定电位VB1,调整驱动晶体管MD1的亚阈值特性中的栅极电压与电流值的关系,因栅极电压的变化引起的电流值的变化变缓。因此,驱动晶体管MD1的亚阈值区域扩大,使电流Iout变化1灰度所需的数据电压Vin的差变大,能够在从数据驱动器输出的电压值的控制范围内良好地进行灰度控制。由此,能够降低驱动晶体管的特性偏差带来的影响,并且即使在低亮度下也能够实现良好的灰度表现。
接着,使用图2至图6说明第一实施方式的变形例。图2是示出第一实施方式的变形例1至3中的有机EL显示装置的电路图,图2的(a)示出变形例1,图2的(b)示出变形例2,图2的(c)示出变形例3。
图2的(a)是示出第一实施方式的变形例1的电路图。如图2的(a)所示,本变形例的有机EL显示装置包括驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2、有机EL元件OLED、开关晶体管MS、数据线DATA、扫描线SCAN、高电平电源线ELVDD和低电平电源线ELVSS。在本变形例中,与图1所示的第一实施方式不同之处在于:二极管连接晶体管MD2的背栅极和源极不短路。
驱动晶体管MD1的源极连接有二极管连接晶体管MD2,漏极连接有高电平电源线ELVDD,栅极连接到开关晶体管MS的漏极。
另外,在背栅极中输入有恒定电位VB1。也可以从外部电路向输入到背栅极的恒定电位VB1供给恒定电压,例如,如果是供给接地电位的结构,则不需要附加用于实现恒定电源的特别电路,因此能够降低部件个数,从而优选。
二极管连接晶体管MD2的漏极连接到驱动晶体管MD1的源极,二极管连接晶体管MD2的源极连接到有机EL元件OLED,栅极和漏极短路。有机EL元件OLED的阳极连接到二极管连接晶体管MD2的源极,阴极连接到低电平电源线ELVSS。开关晶体管MS的漏极连接到驱动晶体管MD1的栅极,源极连接到数据线DATA,栅极连接到扫描线SCAN。
当向扫描线SCAN施加导通信号时,开关晶体管MS导通,向数据线DATA供给的数据电压被施加到驱动晶体管MD1的栅极。由此,驱动晶体管MD1导通,在高电平电源线ELVDD与低电平电源线ELVSS之间流通电流,有机EL元件OLED以与电流值相应的亮度发光。此时流通的电流值与从数据驱动器供给到数据线DATA的电压Vin对应。
在本变形例中,同样地,通过输入到驱动晶体管MD1的背栅极的恒定电位VB1,调整驱动晶体管MD1的亚阈值特性中的栅极电压与电流值的关系,因栅极电压的变化引起的电流值的变化变缓。由此,能够降低驱动晶体管的特性偏差带来的影响,并且即使在低亮度下也能够实现良好的灰度表现。
图2的(b)是示出第一实施方式的变形例2的电路图。在本变形例中,与变形例1的不同之处在于:驱动晶体管MD1的背栅极不与任何信号线连接,并且使恒定电位VB1浮置。
图2的(c)是示出第一实施方式的变形例3的电路图。在本变形例中,与变形例1的不同之处在于:电容Cb连接到驱动晶体管MD1的背栅极。如图2的(c)所示,电容Cb中的一个连接到背栅极,另一个连接到接地电位GND。在本变形例中,通过将电容Cb连接到背栅极,能够减少寄生电容对源极的追踪。
图3是示出第一实施方式的变形例4、5中的有机EL显示装置的电路图,图3的(a)示出变形例4,图3的(b)示出变形例5。
图3的(a)是示出第一实施方式的变形例4的电路图。在本变形例中,与变形例1的不同之处在于:将驱动晶体管MD1的背栅极连接到低电平电源线ELVSS。在本变形例中,输入到背栅极的恒定电位VB1成为供给到低电平电源线ELVSS的电位。由此,不附加用于将恒定电位VB1输入到驱动晶体管MD1的背栅极的特别的电路,可以通过像素内的配线来实现,因此能够降低部件个数,从而优选。
图3的(b)是示出第一实施方式的变形例5的电路图。在本变形例中,与变形例1的不同之处在于:将驱动晶体管MD1的背栅极连接到高电平电源线ELVDD。在本变形例中,输入到背栅极的恒定电位VB1成为供给到高电平电源线ELVDD的电位。由此,不附加用于将恒定电位VB1输入到驱动晶体管MD1的背栅极的特别的电路,可以通过像素内的配线来实现,因此能够降低部件个数,从而优选。
图4是示出第一实施方式的变形例6至9中的有机EL显示装置的电路图,图4的(a)示出变形例6,图4的(b)示出变形例7,图4的(c)示出变形例8,图4的(d)示出变形例9。
图4的(a)是示出第一实施方式的变形例6的电路图。在本变形例中,与变形例1的不同之处在于:在驱动晶体管MD1与高电平电源线ELVDD之间设置有机EL元件OLED。如图4的(a)所示,有机EL元件OLED的阳极连接到高电平电源线ELVDD,并且阴极连接到驱动晶体管MD1的漏极。另外,二极管连接晶体管MD2的源极连接到低电平电源线ELVSS。在本变形例中,也能够得到与第一实施方式同样的效果。
图4的(b)是示出第一实施方式的变形例7的电路图。在本变形例中,与变形例6的不同之处在于:使用p型沟道作为驱动晶体管MD1,在驱动晶体管MD1与有机EL元件OLED之间设置二极管连接晶体管MD2。如图4的(b)所示,驱动晶体管MD1的源极连接到二极管连接晶体管MD2的源极,漏极连接到低电平电源线ELVSS。另外,二极管连接晶体管MD2的漏极连接到有机EL元件OLED的阴极。如本变形例那样,即使使用p型沟道作为驱动晶体管MD1,也能够得到与第一实施方式同样的效果。
图4的(c)是示出第一实施方式的变形例8的电路图。在本变形例中,与变形例7的不同之处在于:在驱动晶体管MD1与低电平电源线ELVSS之间设置有机EL元件OLED。如图4的(c)所示,驱动晶体管MD1的源极连接到二极管连接晶体管MD2的源极,漏极连接到有机EL元件OLED的阳极。另外,二极管连接晶体管MD2的漏极连接到高电平电源线ELVDD。有机EL元件OLED的阴极连接到低电平电源线ELVSS。在本变形例中,也能够得到与第一实施方式同样的效果。
图4的(d)是示出第一实施方式的变形例9的电路图。在本变形例中,与变形例8的不同之处在于:使用p型沟道作为二极管连接晶体管MD2。如图4的(d)所示,二极管连接晶体管MD2的源极连接到高电平电源线ELVDD,漏极连接到驱动晶体管MD1的源极。如本变形例那样,即使使用p型沟道作为二极管连接晶体管MD2,也能够得到与第一实施方式同样的效果。
图5是示出比较例1和第一实施方式的变形例10、11中的有机EL显示装置的电路图,图5的(a)示出比较例1,图5的(b)示出变形例10,图5的(c)示出变形例11。在图中,用VDD表示高电平侧电压,用VSS表示低电平侧电压,有机EL元件省略图示。
此处,在单晶体管中,将栅极-源极间电压设为Vgs,阈值电压设为Vth,背栅极-源极间电压设为Vbs,电流值设为Iout,晶体管的背栅极侧电容设为CBGI,将驱动栅极侧电容设为CGI,设电容比k=CBGI/CGI,并且亚阈值系数S0以如下公式建模。
(数式1)
Iout=βexp(γ(Vgs-Vth+kVbs))
(数式2)
图5的(a)是示出比较例1的电路图。在本比较例中,与变形例1的不同之处在于,不将恒定电位VB1输入到驱动晶体管MD1的背栅极。当以相同构成通过相同的工艺在像素内制作驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2时,两者的晶体管特性足够近似到视为相同的程度,且β、γ、Vth相等。
在图5的(a)中,当驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2的连接点x的电位为Vx时,
(数式3)
则Iout∝βexp(γ(Vin-Vx-Vth))=βexp(γ(Vx-VSS-Vth))
(数式4)
且Vx=(Vin+VSS)/2。
将数式4代入数式3后,
(数式5)
Iout∝βexp(γ(Vin-VSS-2Vth)/2)
将驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2合成而成的亚阈值系数S为:
(数式6)
S=2S0。
图5的(b)是表示第一实施方式的变形例10的电路图。在本变形例中,与比较例1的不同之处在于,将二极管连接晶体管MD2的低电平侧电压VSS输入到驱动晶体管MD1的背栅极。在本变形例中,输入到驱动晶体管MD1的背栅极的恒定电位VB1=VSS。当使用上述建模和运算时,将本变形例的驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2合成而成的亚阈值系数S为:
(数式7)
S=(2+k)S0。
因此,通过将低电平侧电压VSS输入到驱动晶体管MD1的背栅极,亚阈值系数S可以通过k的一次函数来表示,并且与比较例1相比增加了kS0。
由此,调整了驱动晶体管MD1的亚阈值特性中的栅极电压与电流值之间的关系,并且因栅极电压的变化而引起的电流值的变化变缓。因此,驱动晶体管MD1的亚阈值区域扩大,使电流Iout变化1灰度所需的数据电压Vin的差变大,能够在从数据驱动器输出的电压值的控制范围内良好地进行灰度控制。由此,能够降低驱动晶体管的特性偏差带来的影响,并且即使在低亮度下也能够实现良好的灰度表现。
图5的(c)是示出第一实施方式的变形例11的电路图。在本变形例中,与变形例10的不同之处在于,将两个二极管连接晶体管MD2、MD3串联连接,并将低电平侧电压VSS输入到驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2的背栅极。在多个二极管连接晶体管中,将靠近驱动晶体管的一侧记载为上游侧,远离的一侧记载为下游侧。使用上述建模和运算,将本变形例的驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3合成而成的亚阈值系数S为:
(数式8)
S=(3+3k+k2)S0。
因此,亚阈值系数S可以由过k的二次函数来表示,并且与变形例10相比进一步增加。在本比较例中,由于k的平方项出现在亚阈值系数S中,因此随着电容比k的值变大,亚阈值系数S的增加量也变大,从而更优选。
图6是示出第一实施方式的变形例12至15中的有机EL显示装置的电路图,图6的(a)示出变形例12,图6的(b)示出变形例13,图6的(c)示出变形例14,图6的(d)示出变形例15。
图6的(a)是示出第一实施方式的变形例12的电路图。在本变形例中,与变形例11的不同之处在于,将两个二极管连接晶体管MD2、MD3串联连接,并且将驱动晶体管MD1的源极电位输入到驱动晶体管MD1的背栅极。使用上述建模和运,将本变形例的驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3合成而成的亚阈值系数S为:
(数式9)
S=3S0。
因此,亚阈值系数S是单晶体管的情况下的3倍,与比较例1相比也增加了,从而优选。
图6的(b)是示出第一实施方式的变形例13的电路图。在本变形例中,与变形例11、12的不同之处在于,将两个二极管连接晶体管MD2、MD3串联连接,并将二极管连接晶体管MD3的源极电位输入到驱动晶体管MD1的背栅极。使用上述建模和运算,将本变形例的驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3合成而成的亚阈值系数S为:(数式10)
S=(3+2k)S0。
因此,亚阈值系数S可以由k的一次函数表示,并且与变形例12相比增加了2kS0,从而优选。
图6的(c)是示出第一实施方式的变形例14的电路图。在本变形例中,与变形例11至13的不同之处在于,将两个二极管连接晶体管MD2、MD3串联连接,并将二极管连接晶体管MD3的源极电位输入到二极管连接晶体管MD2的背栅极,将驱动二极管连接晶体管MD2的源极电位输入到晶体管MD1的背栅极。使用上述建模和运算,将本变形例的驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3合成而成的亚阈值系数S为:
(数式11)
S=(3+2k+k2)S0。
因此,亚阈值系数S可以由k的二次函数表示,并且与变形例13相比还增加了,从而优选。
图6的(d)是示出第一实施方式的变形例15的电路图。在本变形例中,与变形例11至14的不同之处在于,将两个二极管连接晶体管MD2、MD3串联连接,并将二极管连接晶体管MD3的源极电位输入到二极管连接晶体管MD2、MD3的背栅极,将驱动晶体管MD1的源极电位输入到驱动晶体管MD1的背栅极。使用上述建模和运算,将本变形例的驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3合成而成的亚阈值系数S为:
(数式12)
S=(3+k)S0。
因此,亚阈值系数S可以用k的一次函数表示,并且与变形例12相比还增加了,从而优选。
在图5和图6中,示出了二极管连接晶体管MD2、MD3直接连接了两个的示例,但是多级连接的二极管连接晶体管的个数并不限定,也可以是三个以上。
接着,使用图7至图9说明将晶体管的背栅极侧电容设为CBGI、驱动栅极侧电容设为CGI、电容比设为k=CBGI/CGI时的亚阈值系数S的k依赖性。图7是示出驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3的各种连接关系的电路图。图7中的(i)是驱动晶体管MD1的单独的比较例2,(ii)是比较例1,(iii)是驱动晶体管MD1与二极管连接晶体管MD2、MD3串联连接的比较例3。另外,图7中的(iv)是变形例10,(v)是变形例12,(vi)是变形例13。
图8是示出电容比k与亚阈值系数S的值之间的关系的曲线图。图8的横轴表示电容比k=CBGI/CGI,纵轴表示S值倍率,该S值倍率示出亚阈值系数是S0的几倍。由图中的(i)~(vi)所示的线表示图7所示的电路(i)~(vi)中的电容比k与亚阈值系数S的值之间的关系。
如图8所示,在(i)~(iii)中无论电容比k的值如何,亚阈值系数S分别在S0、2S0、3S0均没有变化。另一方面,在(iv)的变形例10和(v)的变形例12中,由于用k的一次式表示亚阈值系数S,所以随着电容比k的增加,亚阈值系数S也增加。尤其地,在(iv)的变形例10中,在k>1的区域中,与(iii)的比较例3相比,亚阈值系数S更大。因此,即使不使用二极管连接晶体管MD3而与(iii)的比较例3相比减少了晶体管数,也可以使亚阈值系数S增大,从而优选。另外,在(vi)的变形例13中,由于用k的二次式表示亚阈值系数S,因此随着电容比k的增加,亚阈值系数S也进一步增加,从而优选。
图9是示出驱动晶体管MD1的栅极-源极间电压Vgs与电流值Id的关系的图,图9的(a)示出了k=0.5的情况,图9的(b)示出了k=1.0的情况,图9的(c)示出了k=1.5的情况。图9(a)~(c)的横轴表示栅极-源极间电压Vgs,纵轴表示电流值Id。由曲线图中的(i)~(vi)所示的线表示图7所示的电路(i)~(vi)的特性。
从图9(a)~图9(c)可以看出,亚阈值系数S越大,线的斜率越小,电流值Id相对于栅极-源极间电压Vgs的变化越小。另外,可以看出,电容比k的值越大,线的斜率越小,电流值Id相对于栅极源间电压Vgs的变化越小。尤其地,在亚阈值系数S由电容比k的一次式表示的情况下,线的斜率减小,并且当由二次式表示时,线的斜率进一步减小。
如图7至图9所示,通过输入到驱动晶体管MD1的背栅极的恒定电位VB1,调整驱动晶体管MD1的亚阈值特性中的栅极电压与电流值之间的关系,且因栅极电压的变化引起的电流值的变化变缓。由此,驱动晶体管MD1的亚阈值区域扩大,使电流Iout变化1灰度所需的数据电压Vin的差变大,能够在从数据驱动器输出的电压值的控制范围内良好地进行灰度控制。因此,可以降低驱动晶体管的特性偏差带来的影响,并且即使在低亮度下也可以实现良好的灰度表现。
<第二实施方式>
接着,使用附图说明本发明的第二实施方式。与第一实施方式重复的构成省略其说明。图10是示出本实施方式中的有机EL显示装置的一个像素的电路图。
如图10所示,本实施方式的有机EL显示装置包括驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2、有机EL元件OLED、开关晶体管MS1和MS2、电容C、数据线DATA、扫描线SCAN1和SCAN2、初始化配线、高电平电源线ELVDD、低电平电源线ELVSS。驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2、有机EL元件OLED的连接关系与第一实施方式的变形例1相同。
开关晶体管MS1的栅极连接到扫描线SCAN1,源极连接到数据线DATA,漏极连接到驱动晶体管MD1的栅极。开关晶体管MS2的栅极连接到扫描线SCAN2连接,源极连接到有机EL元件OLED的阳极,漏极连接到初始化配线。电容C的一端连接到驱动晶体管MD1的栅极,另一端连接到有机EL元件OLED的阳极。另外,驱动晶体管MD1的背栅极连接到初始化配线。
在本实施方式中,初始化配线的初始化电压作为恒定电位VB1被施加到驱动晶体管MD1的背栅极,因此,调整了驱动晶体管MD1的亚阈值特性中的栅极电压与电流值的关系,因栅极电压的变化引起的电流值的变化变缓。因此,驱动晶体管MD1的亚阈值区域扩大,使电流Iout变化1灰度所需的数据电压Vin的差变大,能够在从数据驱动器输出的电压值的控制范围内良好地进行灰度控制。由此,能够降低驱动晶体管的特性偏差带来的影响,并且即使在低亮度下也能够实现良好的灰度表现。
接下来,使用图11说明本实施方式的外部补偿。图11是说明本实施方式的外部补偿动作的图,图11的(a)示出TFT读出时的动作,图11的(b)示出EL元件读出时的动作。
首先,将扫描线SCAN1设为高电位且使开关晶体管MS1导通,将晶体管读出用数据电压从数据线DATA施加到驱动晶体管MD1的栅极和电容C。由此,驱动晶体管MD1成为导通状态。
之后,将扫描线SCAN2设为高电位且使开关晶体管MS2导通,如图11的(a)所示,测量从高电平电源线ELVDD通过驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2及开关晶体管通过晶体管MS2而流通到初始化配线中的电流值。通过该TFT读出动作,能够读取合成驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2而成的晶体管特性。
接着,使扫描线SCAN1为高电位且使开关晶体管MS1导通,从数据线DATA向驱动晶体管MD1的栅极和电容C施加EL元件读出用数据电压。由此,使驱动晶体管MD1处于截止状态,且停止来自高电平电源线ELVDD的电流。
之后,将扫描线SCAN2设为高电位且使开关晶体管MS2导通,如图11的(b)所示,测量从初始化配线通过开关晶体管MS2及有机EL元件OLED而流通到低电平电源线ELVSS的电流值。通过该EL元件读出动作,可以读取有机EL元件OLED的特性。
如上所述,在本实施方式的有机EL显示装置中实施TFT读出动作和EL元件读出动作并进行外部补偿。由此,能够读取将驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2合成而成的晶体管特性和有机EL元件OLED的特性,并且调整从数据线DATA供给的数据电压,以实现显示特性的改善。
<第三实施方式>
接着,使用附图说明本发明的第三实施方式。与第一实施方式重复的构成省略其说明。图12是说明本实施方式的有机EL显示装置的内部补偿动作的图,图12的(a)示出预发光状态,图12的(b)示出复位状态,图12的(c)示出数据写入和阈值校正,图12的(d)示出发光状态。图13是本实施方式的有机EL显示装置的时序图。
如图12的(a)至(d)所示,本实施方式的有机EL显示装置包括驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2、有机EL元件OLED、开关晶体管MS、复位晶体管MR和晶体管MC、ME1、ME2、电容Cst、数据线DATA、扫描线SCAN(n)、SCAN(n-1)、发光控制线EM(n)、高电平电源线ELVDD、低电平电源线ELVSS。各个连接关系如图所示。
晶体管ME1的漏极连接到高电平的电源线ELVDD,源极连接到驱动晶体管MD1的漏极,栅极连接到发光控制线EM(n)。晶体管ME1相当于本发明的第一晶体管。
晶体管ME2的漏极连接到节点Y(n),源极连接到有机EL元件OLED的阳极,栅极连接到发光控制线EM(n)。晶体管ME2相当于本发明的第二晶体管。
晶体管MC的漏极连接到节点X(n),源极连接到驱动晶体管MD1的漏极,栅极连接到扫描线SCAN(n)。晶体管MC相当于本发明的第三晶体管。
复位晶体管MR的漏极连接到初始化线,源极连接到节点X(n),栅极连接到扫描线SCAN(n-1)。开关晶体管MS的源极连接到数据线DATA,漏极连接到节点Y(n),栅极连接到扫描线SCAN(n)。电容Cst的一端连接到节点X(n),另一端连接到节点Y(n)。另外,节点Y(n)连接到驱动晶体管MD1的背栅极。
节点X(n)连接有驱动晶体管MD1的栅极、晶体管MC的漏极、复位晶体管MR的源极以及电容Cst的一端,并且相当于本发明的第一节点。节点Y(n)连接有二极管连接晶体管MD2的源极、晶体管ME2的漏极、电容Cst的另一端、开关晶体管MS的漏极、以及驱动晶体管MD1的背栅极,并且相当于本发明的第二节点。另外,电容Cst相当于本发明的第二电容,扫描线SCAN(n-1)相当于本发明的第一扫描线,扫描线SCAN(n)相当于本发明的第二扫描线。
首先,在图12的(a)所示的预发光状态中,如图13的(1)所示,向Em(n)供给导通信号,向SCAN(n-1)和SCAN(n)供给截止信号。因此,开关晶体管MS、复位晶体管MR、晶体管MC处于截止状态,节点X(n)为预发光的电位。此时,电流从高电平电源线ELVDD通过晶体管ME1、驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2、晶体管ME2、有机EL元件OLED而流通到低电平电源线ELVSS,且有机EL元件OLED预发光。
接着,在图12的(b)所示的复位状态下,如图13的(2)所示,向Em(n)供给截止信号,向SCAN(n-1)供给导通信号,并且向SCAN(n)供给截止信号。因此,开关晶体管MS、晶体管MC、ME1、ME2处于截止状态,节点X(n)被初始化为电位Vini(n)。
接下来,在图12的(c)所示的数据写入和阈值校正中,如图13的(3)所示,向Em(n)供给截止信号,向SCAN(n-1)供给截止信号,并且向SCAN(n)供给导通信号。因此,复位晶体管MR、晶体管ME1、ME2处于截止状态,驱动晶体管MD1、开关晶体管MS、晶体管MC处于导通状态。此时,在复位状态下向电容Cst充电的电荷通过晶体管MC、驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2、开关晶体管MS流向数据线DATA,节点X(n)为数据电压Vdata和阈值电压Vth之和。此处,阈值电压Vth是将驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2合成并视为一个晶体管的情况下的阈值电压。
接着,在图12的(d)所示的发光状态中,如图13的(4)所示,向Em(n)供给导通信号,并且向SCAN(n-1)和SCAN(n)供给截止信号。因此,复位晶体管MR、晶体管MC、开关晶体管MS处于截止状态,晶体管ME1、ME2、驱动晶体管MD1处于导通状态。此时,节点X(n)通过电容Cst保持数据电压Vdata和阈值电压Vth之和。由此,电流从高电平电源线ELVDD通过晶体管ME1、驱动晶体管MD1、二极管连接晶体管MD2、晶体管ME2、有机EL元件OLED而流到低电平电源线ELVSS,且有机EL元件OLED发光。
如上所述,在本实施方式的有机EL显示装置中,实施预发光和复位、数据写入和阈值校正并进行内部补偿。由此,能够补偿将驱动晶体管MD1和二极管连接晶体管MD2合成而得到的晶体管特性,以实现显示特性的改善。
另外,本发明并不仅限于使用有机EL元件的有机EL显示装置,如果是具备了根据电流控制亮度、透射率的各种显示元件的显示装置,则使用的显示元件不受限制。作为电流控制的显示元件,例如为具备OLED(Organic Light Emitting Diode:有机发光二极管)的有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示器,或具备无机发光二极管的无机EL显示器等EL显示器QLED(Quantum dot Light Emitting Diode:量子点发光二极管)的QLED显示器等。
另外,本次公开的实施方式在所有方面仅为例示,并非成为限定性解释的依据。因此,本发明的技术范围并非仅由上述的实施方式来进行解释,而根据权利要求书的描述来进行划定。此外,包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。
附图标记说明
MD1…驱动晶体管
MD2、MD3…二极管连接晶体管
MS、MS1、MS2…开关晶体管
ME1、ME2、MC…晶体管
SCAN1、SCAN2、SCAN(n)、SCAN(n-1)…扫描线
ELVDD…高电平电源线
ELVSS…低电平电源线
DATA…数据线
VB1…恒定电位
Claims (10)
1.一种显示装置,其特征在于,包括:
显示元件,其通过电流流动而发光;
驱动晶体管,其控制所述显示元件中流通的电流;以及
二极管连接晶体管,连接到所述驱动晶体管的源极侧,
所述驱动晶体管的背栅极输入有恒定电位。
2.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于,
所述恒定电位在所述驱动晶体管为导通动作的期间是固定的。
3.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,
所述背栅极电连接有接地配线。
4.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,
所述背栅极连接有电容的一端,所述电容的另一端连接到接地电位。
5.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,
所述背栅极电连接有低电平或高电平的电源配线。
6.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,
所述背栅极电连接有初始化配线。
7.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,
所述二极管连接晶体管设置在高电平的电源配线与所述驱动晶体管之间。
8.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,包括:
第一晶体管,其漏极连接到高电平的电源配线,并且其栅极连接到发光控制线;
第二晶体管,其源极连接到所述显示元件的阳极,并且其栅极连接到发光控制线;
复位晶体管,其漏极连接到初始化线,并且其栅极连接到第一扫描线;
开关晶体管,其源极连接到数据线,并且其栅极连接到第二扫描线;
第三晶体管,其源极连接到所述第一晶体管的源极,并且其栅极连接到所述第二扫描线;以及
第二电容,
所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的漏极之间连接有所述驱动晶体管和所述二极管连接晶体管,
第一节点连接有所述驱动晶体管的栅极、所述第三晶体管的漏极、所述复位晶体管的源极以及所述第二电容的一端,
第二节点连接有所述二极管连接晶体管的源极、所述第二晶体管的漏极、所述第二电容的另一端、所述开关晶体管的漏极以及所述背栅极。
9.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于,
当将所述驱动晶体管的背栅极侧电容设为CBGI,将驱动栅极侧电容设为CGI,电容比k=CBGI/CGI时,
将所述驱动晶体管和所述二极管连接晶体管合成得到的亚阈值系数S由k的一次函数来表示。
10.如权利要求9所述的显示装置,其特征在于,
当将所述驱动晶体管或所述二极管连接晶体管的单独的亚阈值系数设为S0时,将所述驱动晶体管和所述二极管连接晶体管合成得到的亚阈值系数S具有如下关系:
S=(2+k)S0。
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