CN1763821A - 使用电流驱动型发光元件的显示设备以及驱动该设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用电流驱动型发光元件的显示设备，包括分别具有电流驱动型红，绿和蓝发光元件的多个红，绿和蓝像素。一种驱动该显示设备的方法，包括在一个帧周期开始的第一部分期间，在所有发光元件停止发光的状态下，将视频信号电压写入每个像素中，然后在该一个帧周期的继第一部分之后至少一个部分期间操作发光元件中相应一个元件，使其发光。该一个帧周期的至少一个部分中的每个都由发光元件中相应一个元件的发光特性来决定，也由像素中相应一个像素的视频信号电压来决定。

Description

使用电流驱动型发光元件的 显示设备以及驱动该设备的方法
本申请是申请日为2003年1月28日，申请号为03103028.9，发明名称为“使用电流驱动型发光元件的显示设备以及驱动该设备的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种显示设备以及一种驱动该显示设备的方法，尤其涉及一种有效矩阵型有机电致发光显示设备。
背景技术
有效矩阵型电致发光显示设备(在下文称作AMOLED)被期望成为下一代平板显示设备。
在AMOLED的传统驱动电路中，双晶体管电路(在下文称作第一传统技术)，如在日本专利申请公开号2,000-163,014(公开于2002年6月16日)中所公开的，被称为最基本的像素电路。这种双晶体管电路包括用于向有机电致发光元件(在下文仅仅称作EL元件)供给电流的驱动薄膜晶体管(在下文称作EL-驱动TFT)，连接到EL-驱动TFT的栅极用于存储视频信号电压的存储电容器，和用于向存储电容器供给视频信号电压的开关薄膜晶体管(在下文称作开关TFT)。
存在于基本双晶体管像素电路中的主要问题是显示中的不均匀，这发生因为EL-驱动TFT的阈电压(Vth)和迁移率(μ)因形成EL-驱动TFT的半导体薄膜(通常使用多晶硅膜)结晶度的局部差异而从像素到像素有所不同。
阈电压和迁移率的差异直接导致EL元件驱动电流的差异，因此，发光强度局部地不同，并且在显示中出现细小图案不均匀。这种显示中的不均匀尤其当产生半色调显示从而驱动电流小的时候变得明显。
为了消除由EL-驱动TFT特性的差异而导致的显示中的不均匀，一种称作脉冲宽度调制驱动方法(在下文称作第二传统技术)在例如日本专利申请公开号2,000-330,527(公开于2000年11月30日)中公开。在这种驱动方法中，EL-驱动TFT作为能够呈现完全关或者完全开状态的二进制开关来驱动，并且显示中的灰度级通过改变发光的持续时间来产生。
另一方面，一般而言，用于AMOLED的红光发光，绿光发光和蓝光发光有机EL元件在发光特性(发光亮度，电压-电流特性，电压-发光亮度特性，等)相互不同。同样，红光发光，绿光发光和蓝光发光有机EL元件之间发光特性的差异显示屏幕中作为细小图案不均匀而观察到，如上所述。为了消除因红光发光，绿光发光和蓝光发光有机EL元件之间发光特性的差异而导致的显示中的不均匀，日本专利申请公开号2,001-92,413(公开于2001年4月6日)中公开一种方法(在下文称作第三传统技术)，其分别为供给到红光发光，绿光发光和蓝光发光有机EL元件的红(R)，绿(G)和蓝(B)视频信号提供用于存储伽马校正表存储器，并且为每个红(R)，绿(G)和蓝(B)视频信号选择适当的伽马校正值。
发明内容
上述传统技术引起下面的问题。
通过第二传统技术的关于显示图象均匀性的改进已经确定，并且脉冲宽度调制驱动方法是AMOLED的主要驱动方法之一。但是，在第二传统技术中，必须处理对应于数字化灰度级的短信号脉冲，因此，驱动电路的工作频率增加，导致电路功率消耗增加的问题。另外，还有另一个问题，在于结构中应该简单的垂直扫描电路变得复杂，从而增加电路所占的面积。
第三传统技术需要A/D转换器，D/A转换器和存储用于执行伽马校正的伽马校正表的校正存储器，因此，这种技术引起结构复杂并且成本增加的问题。此外，第三传统技术没有考虑特性中的局部差异例如像素之间亮度的差异，并且不能消除特性中的局部差异例如像素之间亮度的差异。
本发明的提出是为了解决现有技术中的这些问题。本发明的一个目的是提供一种驱动使用电流驱动发光元件例如EL元件的显示设备的方法，并且这种方法通过使用与传统技术相比较在结构中更简单的驱动电路能够使红，绿和蓝像素发光而且它们的亮度在它们之间是平衡的。
本发明的另一个目的在于提出一种适合于实施上述本发明驱动方法的显示设备。
本发明的上述和其它目的以及新的特征将通过说明书和附图将变得清楚。
本发明的典型结构如下：
依照本发明的一种实施方案，提出一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括每个都具有电流驱动型红光发光元件的多个红像素，每个都具有电流驱动型绿光发光元件的多个绿像素，以及每个都具有电流驱动型蓝光发光元件的多个蓝像素，所述方法包括：在一个帧周期开始的第一部分期间，在所有所述红光发光，绿光发光和蓝光发光元件停止发光的状态下，将视频信号电压写入每个所述红，绿和蓝像素中；然后在所述一个帧周期的继所述第一部分之后至少一个部分期间操作所述电流驱动型红光发光，绿光发光和蓝光发光元件的相应一个元件，使其发光，其中所述一个帧周期的所述至少一个部分中的每个都由与所述电流驱动型红光发光，绿光发光和蓝光发光元件中所述相应一个元件相关联的发光特性来决定，也由与所述红，绿和蓝像素中所述相应一个像素相关联的所述视频信号电压来决定。
依照本发明另一实施方案，提出一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括多个红像素，每个红像素都具有电流驱动型红光发光元件，开关晶体管，和与所述开关晶体管连接的存储电容元件，多个绿像素，每个绿像素都具有电流驱动型绿光发光元件，开关晶体管，和与所述开关晶体管连接的存储电容元件，以及多个蓝像素，每个蓝像素都具有电流驱动型蓝光发光元件，开关晶体管，和与所述开关晶体管连接的存储电容元件，所述方法包括：在一个帧周期开始的第一部分期间，在所有所述电流驱动型红光发光，绿光发光和蓝光发光元件停止发光的状态下，通过将扫描驱动信号施加到所述红，绿和蓝像素中相应一个像素的所述开关晶体管的栅极上，来将视频信号电压写入所述红，绿和蓝像素中相应一个像素的所述存储电容元件中；然后在所述一个帧周期的继所述第一部分之后至少一个部分期间停止向各个所述红，绿和蓝像素的所述开关晶体管的所述栅极施加所述扫描驱动信号，并且操作所述红光发光，绿光发光和蓝光发光元件中相应一个元件，使其发光，其中所述一个帧周期的所述至少一个部分中的每个都由与所述红光发光，绿光发光和蓝光发光元件中相应一个元件相关联的发光特性来决定，也由存储于与所述红，绿和蓝像素中相应一个像素相关联的所述存储电容元件中的所述视频信号电压中的一个来决定。
依照本发明另一实施方案，提出一种显示设备，包括：每个都具有电流驱动型红光发光元件的多个红像素；每个都具有电流驱动型绿光发光元件的多个绿像素；每个都具有电流驱动型蓝光发光元件的多个蓝像素，各个所述红，绿和蓝像素都具有用于向所述电流驱动型红光发光，绿光发光和蓝光发光元件中相应一个元件供给驱动电流的驱动晶体管，开关晶体管，与所述开关晶体管连接的存储电容元件，输出端与所述驱动晶体管的栅极连接的比较器，所述比较器的第一输入端用存储于所述存储电容元件中的电压来供给，并且所述比较器的第二输入端用灰度级控制电压来供给；第一电路，其用于在一个帧周期开始的第一部分期间，通过将扫描驱动信号施加到所述红，绿和蓝像素中相应一个像素的所述开关晶体管的栅极上，来将视频信号电压写入所述红，绿和蓝像素中相应一个像素的所述存储电容元件中；以及第二电路，其用于在所述一个帧周期的所述第一部分期间，供给第一级的第一电压作为所述灰度级控制电压以关闭所有所述驱动晶体管，然后在所述一个帧周期的继所述第一部分之后的第二部分期间，至少一个斜坡电压从所述第一级的所述第一电压变化到不同于所述第一级的第二级的第二电压，其中所述至少一个斜坡电压中每个的波形都由与所述电流驱动型红光发光，绿光发光和蓝光发光元件中相应一个元件相关联的发光特性来决定。
依照本发明另一实施方案，提出一种显示设备，包括：每个都具有电流驱动型红光发光元件的多个红像素；每个都具有电流驱动型绿光发光元件的多个绿像素；每个都具有电流驱动型蓝光发光元件的多个蓝像素，各个所述红，绿和蓝像素都具有输出端与所述电流驱动型红光发光，绿光发光和蓝光发光元件中相应一个元件连接的反相电路，开关晶体管，连接在所述开关晶体管和所述反相电路输入端之间的存储电容元件；第一电路，其用于在一个帧周期开始的第一部分期间，将各个所述红，绿和蓝像素的所述反相电路的所述输入端和输出端之间短路；第二电路，其用于在所述一个帧周期的继所述第一部分之后的第二部分期间，通过将扫描驱动信号施加到所述红，绿和蓝像素中相应一个像素的所述开关晶体管的栅极上，来将视频信号电压写入所述红，绿和蓝像素中相应一个像素的所述存储电容元件中；第三电路，其用于在所述一个帧周期的继所述第二部分之后的第三部分期间，将从第一级的第一电压变化到不同于所述第一级的第二级的第二电压的至少一个斜坡形灰度级控制电压，供给到所述红，绿和蓝像素中相应一个像素的所述存储电容元件的所述第一终端，其中所述至少一个斜坡形灰度级控制电压中每个的波形都由与所述电流驱动型红光发光，绿光发光和蓝光发光元件中相应一个元件相关联的发光特性来决定。
依照本发明另一实施方案，提出一种驱动显示设备的方法，该显示设备具有每个都具有电流驱动型发光元件的多个像素，所述方法包括：在一个帧周期开始的第一部分期间，在所有所述电流驱动型发光元件停止发光的状态下，将视频信号电压写入所述多个像素中相应一个像素中；然后在所述一个帧周期的继所述第一部分之后至少一个部分期间操作所述多个像素中相应一个像素的所述电流驱动型发光元件，使其发光，其中所述一个帧周期的所述至少一个部分中的每个都由与所述多个像素中所述相应一个像素相关联的所述视频信号电压来决定。
依照本发明另一实施方案，提出一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括多个像素，每个像素都具有电流驱动型发光元件，开关晶体管，和与所述开关晶体管连接的存储电容元件，所述方法包括：在一个帧周期开始的第一部分期间，在所有所述多个电流驱动型发光元件停止发光的状态下，通过将扫描驱动信号施加到所述多个像素中所述相应一个像素的所述开关晶体管的栅极上，来将视频信号电压写入所述多个像素中相应一个像素的所述存储电容元件中；然后在所述一个帧周期的继所述第一部分之后至少一个部分期间停止向所述多个像素中所述相应一个像素的所述开关晶体管的所述栅极施加所述扫描驱动信号，并且操作所述多个发光元件中所述相应一个像素，使其发光，其中所述一个帧周期的所述至少一个部分中的每个都由存储于与所述多个像素中所述相应一个像素相关联的所述存储电容元件中的所述视频信号电压来决定。
依照本发明另一实施方案，提出一种显示设备，包括：多个像素，每个所述像素都具有电流驱动型发光元件，用于将驱动电流供给到所述电流驱动型发光元件的驱动晶体管，开关晶体管，与所述开关晶体管连接的存储电容元件，输出端与所述驱动晶体管的栅极连接的比较器，所述比较器的第一输入端用存储于所述存储电容元件中的电压来供给，并且所述比较器的第二输入端用灰度级控制电压来供给；第一电路，其用于在一个帧周期开始的第一部分期间，通过将扫描驱动信号施加到所述多个像素中所述相应一个像素的所述开关晶体管的栅极上，来将视频信号电压写入所述多个像素中相应一个像素的所述存储电容元件中；以及第二电路，其用于在所述一个帧周期的所述第一部分期间，供给第一级的第一电压作为所述灰度级控制电压以关闭所述多个像素中所述相应一个像素中的所述驱动晶体管，然后在所述一个帧周期的继所述第一部分之后的第二部分期间，至少一个斜坡电压从所述第一级的所述第一电压变化到不同于所述第一级的第二级的第二电压。
依照本发明另一实施方案，提出一种显示设备，包括：多个像素，所述多个像素中每个都具有电流驱动型发光元件，输出端与所述电流驱动型发光元件连接的反相电路，开关晶体管，连接在所述开关晶体管和所述反相电路输入端之间的存储电容元件；第一电路，其用于在一个帧周期开始的第一部分期间，将所述多个像素中每个的所述反相电路的所述输入和输出端之间短路；第二电路，其用于在所述一个帧周期的继所述第一部分之后的第二部分期间，通过将扫描驱动信号施加到所述多个像素中所述相应一个像素的所述开关晶体管的栅极上，来将视频信号电压写入所述多个像素中相应一个像素的所述存储电容元件中；第三电路，其用于在所述一个帧周期的继所述第二部分之后的第三部分期间，将从第一级的第一电压变化到不同于所述第一级的第二级的第二电压的至少一个斜坡形灰度级控制信号，供给到所述多个像素中相应一个像素的所述存储电容元件的所述第一终端。
附图说明
在附图中，相似的参考数字标明的全部图的相似部分，其中：
图1是电路图，其显示根据本发明的实施方案1中显示设备的显示屏面中像素的等效电路；
图2是示意图，用于说明根据本发明的实施方案1中显示设备的驱动方法；
图3显示供给到根据本发明的实施方案1中显示设备中灰度级信号线上的斜坡电压的电压波形；
图4是显示整个显示部分的方框图，包括根据本发明的实施方案1中所示的显示设备中的矩阵显示部分和驱动电路；
图5显示供给到根据本发明的实施方案2中所示的显示设备中灰度级信号线上的斜坡电压的电压波形；
图6是电路图，其显示根据本发明的实施方案3中显示设备的显示屏面中像素的等效电路；
图7显示施加到图6中所示的各个开关TFT栅极，视频信号线Dn和灰度级信号线Kn上的电压的波形；
图8A～8C显示供给到根据本发明的实施方案4中显示设备中灰度级信号线K的斜坡电压的波形；
图9A～9C显示供给到根据本发明的实施方案5的显示设备中灰度级信号线K的斜坡电压的电压波形；
图10是电路图，其显示传统显示设备的显示屏面中像素的等效电路。
具体实施方式
根据本发明的优选实施方案将在下面参考附图详细描述。
在说明实施方案的所有图中，执行相同功能的部分用相似的参考数字或字符来表示，并且不重复它们的说明。
实施方案1
图1是电路图，其显示根据本发明的实施方案1中显示设备的显示屏面中像素的等效电路。
在本实施方案中，像素排列成矩阵结构，并且在第m行第n列的像素定义为由扫描线(Gm，G(m+1))，视频信号线Dn，灰度级信号线Kn和阳极电流供给线An所包围的区域。
在每个像素中，给出开关薄膜晶体管(在下文称作开关TFT)(Qs(m，n))，由PMOS晶体管构成的EL-驱动TFT(Qd(m，n))，存储电容元件(Cst(m，n))和比较器(Cop(m，n))。EL元件(OLED(m，n))的阳极连接到EL-驱动TFT(Qd(m，n))的漏极，并且EL-驱动TFT(Qd(m，n))的栅极连接到比较器(Cop(m，n))的输出端。EL元件(OLED(m，n))的阴极接地(GND)。存储电容元件(Cst(m，n))的第一终端连接到比较器(Cop(m，n))的一个输入端。灰度级信号线Kn连接到比较器(C0p(m，n))的另一个输入端。更进一步，存储电容元件(Cst(m，n))的第一终端经由开关TFT(Qs(m，n))连接到视频信号线Dn，并且存储电容元件(Cst(m，n))的第二终端接地(GND)。
为了比较，图10说明传统显示设备中典型像素的等效电路。图10的这一等效电路在上述日本专利申请公开号2,000-163,014中公开。图10的等效电路不同于图1的等效电路，在于图10中所示的等效电路不具有比较器(Cop(m，n))和灰度级信号线(Kn)，并且存储电容元件(Cst(m，n))的第二终端连接到阳极电流供给线(An)。
在图10中所示的等效电路中，扫描信号线(G)逐行依次扫描。当高级的扫描时钟(在下文称作H级)施加到开关TFT(Qs(m，n))的栅极上时，开关TFT(Qs(m，n))导通，因此模拟视频信号电压从视频信号线(Dn)经由开关TFT(Qs(m，n))供给到存储电容元件(Cst(m，n))，并存储于电容存储元件(Cst(m，n))中。存储于电容存储元件(Cst(m，n))中的模拟视频信号电压供给到EL-驱动TFT(Qd(m，n))的栅极。因此，在EL-驱动TFT(Qd(m，n))中流动的电流受控制，也就是说，与模拟视频信号电压相对应的电流被供给到EL元件(OLED(m，n))，并且使EL元件(OLED(m，n))发光从而显示图象。
但是，在图10中所示的电路结构中，形成EL-驱动TFT(Qd(m，n))的半导体薄膜(通常是多晶硅薄膜)结晶度的局部差异导致EL-驱动TFT(Qd(m，n))的阈电压(Vth)和迁移率(μ)从像素到像素的差异。这些差异导致EL元件(OLED(m，n))的驱动电流的差异，并且作为结果，导致发光强度的差异，以致在显示中观察到细小图案的不均匀。
而且，图10中所示的驱动方法在一个帧周期期间连续显示同样的图象，并且亮度随所显示图象的改变而逐步改变。使用总是以这种方式连续地显示图象的驱动方法，当一幅图象被随后的图象取代时，人眼察觉到两幅图象重叠。作为结果，图象的轮廓变模糊。尤其是当显示电影时，图象质量下降。
下面说明本实施方案的驱动方法。
在本实施方案中，如图2中所示，一个帧周期划分成扫描时间和发光时间。
图2中所示的扫描时间是用于将模拟视频信号电压写入所有存储电容元件(Cst)中的时间，并且在这个扫描时间期间，EL元件(OLED)的发光停止。
在扫描时间期间，扫描信号线(G)逐行依次扫描，于是它们被逐行依次供给扫描时钟，模拟视频信号电压写入所有存储电容元件(Cst)中。
在图1中，当H级的扫描时钟施加到开关TFT(Qs(m，n))的栅极上时，开关TFT(Qs(m，n))导通，因此，来自视频信号线Dn的模拟视频信号电压经由开关TFT(Qs(m，n))供给到存储电容元件(Cst(m，n))，并且它们存储于存储电容元件(Cst(m，n))中。
在本实施方案中，图3所示的斜坡电压施加到灰度级信号线(Kn)上。图3所示的斜坡电压在扫描时间器件处于第一级电压(V1)。因为第一级电压(V1)输入比较器(Cop(m，n))，比较器(Cop(m，n))的输出保持H级。因此，所有EL-驱动TFT(Qd)保持关闭，并且所有EL元件(OLED)停止发光。换句话说，所有EL元件(OLED)在扫描时间期间产生黑色显示。
在继上述扫描时间之后的发光时间期间，到扫描信号线(G)的扫描时钟的供给停止。在发光时间迄期间，供给到灰度级信号线(Kn)的斜坡电压以图3中所示的给定斜率从第一级电压(V1)变化到第二级电压(V2)。因此，当供给到灰度级信号线(Kn)的斜坡电压变得高于存储于存储电容元件(Cst)中的电压(在图3中标明为灰度级电压)时，比较器(Cop)的输出变成低级(在下文称作L级)，从而EL-驱动TFT(Qd)导通，并且EL元件(OLED)发光。在这种情况下，在每个EL元件中流动的电流(图3中的Ioled)是固定的，因此，一个像素的发光亮度随发光时间中时间长度而变化，在发光时间期间EL元件(OLED)中相应一个元件持续发光，并且这一时间长度将在下文称作EL-发光时间。如图3中所示，意图产生较高发光亮度的像素，即较亮的像素，向它的EL元件(OLED)提供较长的EL-发光时间。
在本实施方案中，EL-驱动TFT(Qd)作为能够呈现完全关或者完全开状态的二进制开关来驱动，因此，这使得消除由于EL-驱动TFT(Qd)中阈电压(Vth)和迁移率(μ)从像素到像素的差异而出现的显示中的不均匀成为可能，这一差异由EL-驱动TFT(Qd)的半导体薄膜(通常是多晶硅薄膜)结晶度的局部差异导致。
本实施方案类似于第二传统技术，因为EL-驱动TFT(Qd)作为二进制开关来驱动，并且显示中的灰度级通过改变EL元件(OLED)的发光持续时间来产生。但是本实施方案已经去除对于处理与数字化的灰度级相对应的短信号脉冲的需求，不象第二传统技术，因此，与第二传统技术相比较，本实施方案使得降低驱动电路的工作频率，简化垂直扫描电路的结构，以及减小电路所占的面积成为可能。
更进一步，本实施方案在发光时间期间停止向开关TFT(Qs)的栅极上施加扫描时钟，因此能够消除功率消耗的增加。
在本实施方案中，如图3中所示，发光亮度越高，存储于存储电容元件(Cst)中的模拟视频信号电压和第一级电压(V1)之间的电压差越小，而发光亮度越低，存储于存储电容元件(Cst)中的模拟视频信号电压和第一级电压(V1)之间的电压差越大。
如上所述，配置本实施方案，使得所有EL元件(OLED)在一个帧周期中的扫描时间期间停止发光，因此能够减少图象质量的下降，即使当显示电影时。
图4是显示整个显示部分的方框图，包括本实施方案中的矩阵显示部分和驱动电路。
在图4中，参考数字10表示显示屏面，20表示水平扫描电路而30表示垂直扫描电路。水平扫描电路20和垂直扫描电路30由控制信号例如来自外部定时控制器的时钟脉冲和触发脉冲来控制。水平扫描电路20由视频信号发生电路21和斜坡电压发生电路22组成。
在图4中，M个扫描信号线(G1～GM)连接到垂直扫描电路30，垂直扫描电路30在扫描期间依次向M个扫描信号线供给H级的扫描时钟。在图4中，只显示两个信号线G1和G2。
N个视频信号线(D1～DN)连接到视频信号发生电路21，视频信号发生电路21基于来自外部电路信号线的视频信号，向N个视频信号线供给模拟视频信号电压，该模拟视频信号电压意图用于一个水平扫描期间所扫描的扫描行之一上的像素。在图4中，只显示两个视频信号线D1和D2。虽然，在本实施方案中，显示屏面10由M行N列的像素组成，但图4只表示一个像素。
N个灰度级信号线(K1～KN)连接到产生上面所说明的斜坡电压的斜坡电压发生电路22。N个阳极电流供给线(A1～AN)在像素区域外连接在一起，并且在电学上连接到外部电源(VDD)。
实施方案2
在实施方案1的显示设备的情况下，在图3中，如果亮显示的EL元件(OLED)发光开始时间与暗显示的EL元件(OLED)发光开始时间之间的时间差(Ta)大，在所显示的电影中出现模糊或假轮廓噪声，并且可能降低所显示图象的质量。
本实施方案的显示设备意图防止上述所显示图象质量的下降。图5说明供给到根据本发明的实施方案2中的灰度级信号线(K)的斜坡电压的波形。
图3中所示的斜坡电压在一个发光时间期间从第一级的电压(V1)变化到第二级的电压(V2)仅一次，但是在图5中，斜坡电压在一个发光时间期间多次(图5中六次)从第一级电压(V1)变化到第二级电压(V2)。
因此，在图5中所示的本实施方案中，使得亮显示的EL元件(OLED)发光开始时间与暗显示的EL元件(OLED)发光开始时间之间的时间差(Tb)比图3中所示的相应时间差(Ta)小。因此，本实施方案能够防止所显示的电影中模糊或假轮廓噪声的出现。图5中所示的斜坡电压在图4中所示的斜坡电压发生电路22中产生。
实施方案3
图6是电路图，其说明根据本发明的实施方案3的显示设备的显示屏面中像素的等效电路。
本实施方案使用箝位反相电路代替上面所说明的实施方案中所示的比较器(Cop)。
在本实施方案中，箝位反相电路由PMOS晶体管(PM(m，n))和NMOS晶体管(NM(m，n))组成，并且它的输出端连接到EL元件(OLED(m，n))的阳极，并且EL元件(OLED(m，n))用来自PMOS晶体管(PM(m，n))的驱动电流来供给。
开关薄膜晶体管(在下文称作第三开关TFT)(Qs3(m，n))连接在反相电路的输入端和输出端之间。存储电容元件(Cst(m，n))的一端连接到反相电路的输入端，而存储电容元件(Cst(m，n))的另一端经由开关TFT(Qs(m，n))连接到视频信号线(Dn)，也经由开关薄膜晶体管(在下文称作第二开关TFT)(Qs2(m，n))连接到灰度级信号线(Kn)。
图7说明分别施加到图6中所示的各个开关TFT的栅极，视频信号线(Dn)和灰度级信号线(Kn)上的电压的波形，以及在图6中所示的EL元件中流动的驱动电流的波形。
在图7中，Vre表示施加到第三开关TFT(Qs3(m，n))栅极上的电压，Vg1表示施加到开关TFT(Qs(m，n))栅极上的扫描时钟，Vsig表示供给到视频信号线(Dn)上的模拟视频信号，Vg2表示施加到第二开关TFT(Qs2(m，n))栅极上的电压，Vgray表示施加到灰度级信号线(Kn)上的斜坡电压，而Ioled表示在EL元件(OLED(m，n))中流动的驱动电流。
在下文中，一种驱动本实施方案的显示设备的方法将参考图7来说明。
在本实施方案中一个帧周期也划分成扫描时间和发光时间。
在本实施方案中，因为在扫描时间中的第一时期中电压Vre变成H级，所以每个像素的第三开关TFT(Qs3(m，n))导通，并且在每个像素中输入端和输出端短路。
因此，反相电路的输入端节点N1被设为这样一个电压(Vcn)，在该电压上在PMOS晶体管(PM(m，n))中流动的电流变成与在NMOS晶体管(NM(m，n))中流动的电流相等。
在这种情况下，即使PMOS晶体管(PM(m，n))和NMOS晶体管(NM(m，n))的阀电压(Vth)和迁移率(μ)因形成PMOS晶体管(PM(m，n))和NMOS晶体管(NM(m，n))的半导体薄膜(多晶硅薄膜)结晶度的局部差异而从像素到像素有所不同，上述电压(Vcn)对于上述半导体薄膜结晶度的局部差异相应地变化。
接下来，在扫描时间中继第一时期之后的第二时期期间，扫描信号线(G1～Gm)被逐行依次扫描，也就是说，扫描时钟逐行依次施加到扫描线G上，从而模拟视频信号电压写入所有存储电容元件(Cst)中。
当施加到开关TFT(Qs(m，n))栅极上的扫描时钟变成H级时，开关TFT(Qs(m，n))导通，并且模拟视频信号电压(Vsig)从视频信号线(Dn)经由开关TFT(Qs(m，n))存入存储电容元件(Cst(m，n))中，所供给的电压存储于存储电容元件(Cst(m，n))中。
在这种情况下，反相电路中的PMOS晶体管(PM(m，n))处于关闭状态，因此，所有EL元件(OLED)停止发光。
接下来，在发光时期期间，电压(Vg2)变成H级，因此开关TFT(Qs2(m，n))变成导通状态，并且斜坡电压从灰度级信号线(Kn)供给到存储电容元件(Cst)。图7中所示的斜坡电压是以给定斜率从第一电压V1变化到第二电压V2的电压。
因此，在输入端节点N1处的电压变成电压(Vcn-(Vsig-V1))，并且反相电路的PMOS晶体管(PM(m，n))导通，从而EL元件(OLED)发光。
当图7中所示的斜坡电压从第一级电压(V1)上升并到达一个电压，该电压等于存储于存储电容元件(Cst(m，n))中电压(在图7中标明为灰度级电压)时，反相电路的PMOS晶体管(PM(m，n))关闭，而从EL元件(OLED)停止发光。
在这种情况下，在各个EL元件(OLED)中流动的电流(图7中的Ioled)是恒定的，并且每个像素的发光亮度随每个像素中EL元件(OLED)的EL-发光时间而变化。像素的发光亮度越高，EL元件(OLED)的EL-发光时间越长。
更进一步，在本实施方案中，即使反相电路的PMOS晶体管(PM(m，n))和NMOS晶体管(NM(m，n))的阈电压(Vth)，迁移率(μ)等从像素到像素有所不同，上述电压(Vcn)对于它们的半导体薄膜的结晶度的局部差异而相应地变化。因此，本实施方案减小由反相电路的薄膜晶体管特性的差异导致的多个像素之间的显示差异，并且能够给出没有不均衡的均匀显示。
在本实施方案中，如图7中所示，发光亮度越高，第一级电压(V1)和存储于存储电容元件(Cst)中的模拟视频信号电压(在图7中标明为灰度级电压)之间的电压差越大，而发光亮度越低，第一级电压(V1)和存储于存储电容元件(Cst)中的模拟视频信号电压(在图7中标明为灰度级电压)之间的电压差越小。
如上所述，在本实施方案中，因为在一个帧周期的扫描时间期间所有EL元件(OLED)的发光都停止，从而即使当显示电影时，也能够减小所显示图象质量的下降。
在本实施方案中，整个显示部分的结构，包括显示设备的矩阵显示部分和驱动电路，与图4中所显示的结构相同。上述斜坡电压在斜坡电压发生电路22中产生。
如在实施方案2中一样，在本实施方案中，也可以配置斜坡电压，使其在一个发光时间期间多次从第一级电压(V1)变化到第二级电压(V2)。
实施方案4
使用上述实施方案3的显示设备的像素结构，即使当灰度级电压(也就是，存储于存储电容元件(Cst)中的电压)选择为固定值时，不同颜色像素的EL元件(OLED)的EL-发光时间也可以通过改变供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例来调节。
下面通过参考图8A来说明这一实施方案。
现在，假设灰度级电压是图8A中所示的电压。如果供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例是100％，那么EL元件(OLED)的EL-发光时间(换句话说，驱动电流在EL元件(OLED)中流动的时间)是图8A中所示的时间(Tf)。另一方面，如果供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例是(Tc/Td)×100％，那么EL元件(OLED)的EL-发光时间变成图8A中所示的时间(Te)。
因此，通过改变供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例(或斜率)，可以改变EL元件(OLED)的EL-发光时间。
一般而言，用于AMOLED的红，绿和蓝EL元件(OLED)对于相同的驱动电流产生彼此不同的发光值。红，绿和蓝EL元件之间发光的这一不同可以在显示屏上作为如上所述的细小不均衡而观察到。
在本实施方案中，供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例对于各个发光颜色不同，于是EL元件(OLED)的各个EL-发光时间被调整，以消除因对相同的驱动电流红，绿和蓝EL元件(OLED)之间发光的不同而导致的显示中的不均匀。
在本实施方案中，对于红，绿和蓝EL元件(OLED)中，使用较高发光效能的有机电致发光材料的EL元件(OLED)，使供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例较小(或者使斜坡电压的斜率较大)，如图8C中所示，从而使得较高发光效能的EL元件(OLED)的EL-发光时间较短。另一方面，对于使用较低发光效能的有机电致发光材料的EL元件(OLED)，使供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例较大(或者使斜坡电压的斜率较小)，如图8B中所示，从而使得较低发光效能的EL元件(OLED)的EL-发光时间较长。
如上所述，在本实施方案中，供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压持续时间中的比例依照红，绿和蓝像素的各个EL元件(OLED)的发光效能来调节。不用调节从视频信号线(D)供给的模拟视频信号电压，本实施方案能够使每个红光发光，绿光发光和蓝光发光像素发光，而且红光发光，绿光发光和蓝光发光像素之间发光亮度是平衡的，从而提供高质量的显示。
更进一步，在本实施方案中，实施方案1的结构也可以被采用作为它的像素结构，并且斜坡电压也可以多次从第一级电压(V1)变化到第二级电压(V2)，如实施方案2中所述。
实施方案5
使用实施方案3的显示设备的像素结构，即使当灰度级电压(也就是，存储于存储电容元件(Cst)中的电压)选择为固定值时，不同颜色像素的EL元件(OLED)的EL-发光时间也可以通过改变供给到灰度级信号线(K)的斜坡电压的波形来调节。
下面通过参考图9A来说明这一实施方案。
现在假设灰度级电压是图9A中所示的电压。如果供给到灰度级信号线(K)的电压的波形是以恒定的斜率变化的斜坡电压(或者随时间线性变化的电压)，EL元件(OLED)的EL-发光时间(驱动电流在EL元件(OLED)中流动的时间)是图9A中所标明的时间Tf。另一方面，如果供给到灰度级信号线(K)的电压的斜率随时间连续地变化(也就是，如果电压随时间非线性变化)，EL元件(OLED)的EL-发光时间是图9A中所标明的时间Te。
如上所述，EL元件(OLED)的EL-发光时间可以通过改变供给到灰度级信号线(K)的电压的波形来改变。
一般地，用于AMOLED的红光发光，绿光发光和蓝光发光EL元件(OLED)具有非线性的发光特性(电压-电流-电压特性，发光-电压特性)，对于不同发光颜色而不同。红光发光，绿光发光和蓝光发光EL元件之间发光特性的不同可以在显示屏上作为细小不均匀而观察到，如上所述。
本实施方案通过改变供给到灰度级信号线(K)的电压的波形，从而改变EL元件(OLED)的EL-发光时间，来消除由红光发光，绿光发光和蓝光发光EL元件(OLED)之间发光特性的不同而导致的显示中的不均匀。
对应于由它们的有机电致发光材料所决定的红光发光，绿光发光和蓝光发光EL元件(OLED)的各个发光-电压特性，本实施方案通过改变供给到灰度级信号线(K)的电压的波形来执行伽马校正，如图9B和图9C中所示。
本实施方案不需要A/D转换器，D/A转换器和用于存储伽马校正所需要的伽马校正表的存储器，这些在第三传统技术中对于伽马校正是必须的，并且本实施方案与第三传统技术相比较在结构上是简单的，因此与第三传统技术相比较能够减少它的成本。
而且，本实施方案能够消除特性的局部差异，例如像素之间发光的差异，而第三传统技术没有消除这些差异。
因此，本实施方案能够平衡红光发光，绿光发光和蓝光发光EL元件(OLED)之间的发光特性，而不用调节从视频信号线(D)供给的模拟视频信号电压，能够平衡红，绿和蓝的发光颜色，从而提供高质量的图象。
本实施方案可以使用实施方案1的像素结构，并且斜坡电压也可以多次从第一级电压(V1)变化到第二级电压(V2)，如实施方案2中一样。
由本发明者提出的本发明已经结合根据本发明的优选实施方案具体地说明，但是本发明不局限于上述优选实施方案。优选实施方案是说明性的，而不是限制性的，并且可以不背离本发明的真实范畴和精神做各种修改。
在本说明书中公开的，由本发明的典型给出的一些优点将简要地说明如下：
(1)根据本发明的显示设备能够使红光发光，绿光发光和蓝光发光像素发光，而且发光亮度在三种颜色之间是平衡的，从而产生高质量的显示。
(2)根据本发明的显示设备能够产生平衡的红，绿和蓝发光颜色，从而产生高质量的显示。

Claims (11)

1.一种显示装置，具有多个像素、向各像素提供图象信号的图象信号线、向各像素提供灰度信号的灰度信号线和向各像素提供电流的电源线，其特征在于具有：
电流驱动型发光元件；
电容元件；
反相电路，由所述电源线提供电源电压，输入端子与所述电容元件电连接的同时，输出端子与所述电流驱动型发光元件电连接；
第一开关元件，在所述图象信号线与所述电容元件之间电连接；以及
第二开关元件，在所述灰度信号线与所述电容元件之间电连接。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：具有所述反相电路的输入端子与所述反相电路的输出端子之间电连接的第三开关元件。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于：通过所述图象信号线向像素提供图象信号后，通过所述灰度信号线向像素提供灰度电压。
4.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于：接通所述第一开关元件，进而切断后再接通所述第二开关元件。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于：接通所述第三开关元件后，接通所述第一开关元件。
6.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于：一帧期间包含第一期间和在第一期间之后的期间即第二期间，在所述第一期间向像素提供所述图象信号，在所述第二期间向像素提供所述灰度信号。
7.一种具有多个具备电流驱动型发光元件的像素的显示装置的驱动方法，其特征在于：
一帧期间中包含第一期间和在第一期间之后的期间即第二期间，在第一期间，在使全像素内的所述电流驱动型发光元件的发光停止的状态下，向各像素写入图象信号电压；
在第二期间，向所述各像素，写入从第一电平到第二电平变化数次的电压，图象信号电压写入到所述各像素，在由该电压决定的第二期间中的第三期间，使所述各像素的所述电流驱动型发光元件发光。
8.根据权利要求7所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：从所述第一电平到第二电平变化数次的电压，是斜坡电压。
9.根据权利要求8所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：所述斜坡电压是斜升波形。
10.根据权利要求7所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：所述图象信号电压是发光亮度越低与第一电平电压的电位差越小的电压。
11.根据权利要求7所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：所述图象信号电压是发光亮度越高与第一电平电压的电位差越大的电压。
CNB2005101160263A 2002-01-31 2003-01-28 显示装置和显示装置的驱动方法 Expired - Lifetime CN100433110C (zh)

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