CN1788301A - 有源矩阵显示设备 - Google Patents

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太田益幸
青木良朗
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Japan Display Central Inc
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Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Abstract

一种有源矩阵显示设备，包括：在基片上以矩阵的形式设置的多个象素(100)且各象素包括显示元件(100)和为显示元件提供驱动电流的象素电路；沿象素设置的视频信号线(Xm)；和在基电流提供给视频信号线后通过视频信号线为象素提供灰度电流(gradation current)的视频信号驱动器(300)。该象素电路包括控制是否选择象素，当选择象素时存储灰度和基电流之间的差动电流而当未选择象素时将所存储的差动电流输出至显示元件作为驱动电流的象素开关(SST)。

Description

有源矩阵显示设备
                            技术领域
本发明涉及有源矩阵显示设备，特别涉及通过电流信号执行信号写入的有源矩阵显示设备。
                            背景技术
与CRT显示器相反，由液晶显示设备示例的平板显示设备的需求迅速增加，这是因为它们具有厚度薄、重量轻和功耗低的特征。首先，其中on象素与off象素绝缘并为各个具有当其为on时给它维持一视频信号的功能的各象素设置一个象素开关的有源矩阵显示设备可以用于包括便携式信息设备在内的各种显示器，因为它们提供好的显示质量且相邻象素之间没有串扰。
近年来，作为允许比液晶显示设备作出更快的响应和更宽的可视角的自发射型显示器，有机电致发光(EL)显示设备得以兴旺的发展。有机EL显示设备包含作为显示元件的有机EL元件和适用于为各象素的显示元件提供驱动电流的象素电路并通过控制发射亮度执行显示操作。作为将图象信息提供给象素电路的系统，已知在例如美国专利号：6,373,454 B1中公开的基于电流信号的系统和在例如美国专利号：6,229,506 B1中公开的基于电压信号的系统。
然而，用通过电流信号执行信号提供的显示设备，执行信号提供的互连线的电容会导致不能提供足够的信号。特别是当写入电流小时，出现由于不足的写入而不能显示的问题。另外，对于多重降级显示器，在电流的设置量小的低降级一方写入有困难，导致不能显示。
                            发明内容
本发明考虑到以上环境而设计，且其目的是提供一种即使用通过电流信号提供的信号也允许执行好的显示操作的有源矩阵显示设备。
根据本发明的一个方面的有源矩阵显示设备包括：在基片上以矩阵的形式设置的多个象素，各象素包括显示元件和为显示元件提供驱动电流的象素电路；沿象素设置的多条第一视频信号线和多条第二视频信号线；和通过所述第一视频信号线为象素提供基电流和通过所述第二视频信号线为象素提供灰度电流(gradation current)的视频信号驱动器，所述灰度电流的方向与流向基电流的方向相反，
所述象素电路包括与所述第一视频信号线中相应的一个连接的第一象素开关和与所述第二视频信号线中相应的一个连接的第二象素开关，当选择象素时存储灰度电流和基电流之间的差动电流，并当未选择象素时将所存储的差动电流作为驱动电流输出。
根据本发明的另一方面，提供了一种有源矩阵显示设备，包括：在基片上以矩阵形式设置的多个显示元件；为每一个显示元件提供视频信号的第一和第二视频信号线；将视频信号保持预定时间段的电容器；其栅极与电容器的一端连接而其源极与电容器的另一端连接的晶体管；连接在所述晶体管的栅极和漏极之间的第一开关；连接在所述第一视频信号线和所述漏极之间的第一象素开关；和连接在所述第二视频信号线和所述漏极之间的第二象素开关。
根据本发明的又一方面的有源矩阵显示设备包括：在基片上以矩阵形式设置的多个象素，各象素包括显示元件和为所述显示元件提供驱动电流的象素电路；沿象素设置的视频信号线；和视频信号驱动器，它在将基电流供给视频信号线后通过该视频信号线将灰度电流提供给所述象素，
所述象素电路包括控制是否选择象素的象素开关，当选择象素时存储灰度电流和基级电流之间的差动电流，并当未选择象素时将所存储的差动电流作为驱动电流输出至显示元件。
根据本发明的另一方面的有源矩阵显示设备包括：在基片上以矩阵形式设置的多个象素，各象素包括显示元件和为所述显示元件提供驱动电流的象素电路；沿象素设置的视频信号线；视频信号驱动器，它在将基电流供给视频信号线并通过该视频信号线将灰度电流提供给所述象素；和基电流存储单元，它存储从所述视频信号驱动器提供的基电流并将它们输出至所述视频信号线，
所述象素电路包括控制是否选择象素的象素开关，当选择象素时存储灰度电流和基级电流之间的差动电流，并当未选择象素时将所存储的差动电流作为驱动电流输出。
                        附图说明
图1为示出根据本发明的第一实施例的有机EL显示设备；
图2示出有机EL显示设备中象素的电路设置；
图3为有机EL显示设备中的视频信号驱动器的示意电路图；
图4为有机EL显示设备中DA单元的示意电路图；
图5A和5B为用于解释有机EL显示设备中象素的操作的图；
图6为有机EL显示设备中象素的时序图；
图7为根据本发明的一个修改的象素的电路图；
图8为根据本发明的一个修改的视频信号驱动器的示意方框图；
图9示意地示出根据一发明的一个修改的DA单元；
图10为根据本发明的一个修改的灰度参考电流源的电路图；
图11为根据本发明的第二实施例的有机EL显示设备的示意平面图；
图12A、12B和12C是用于解释第二实施例的有机EL显示设备的操作的图；
图13示意地示出第二实施例的有机EL显示设备的象素；
图14示出象素的另一实施例；
图15示意地示出第二实施例的有机EL显示设备的一部分；
图16为第二实施例的有机EL显示设备的时序图；
图17为根据本发明的第三实施例的有机EL显示设备的平面图；
图18示意地示出第三实施例的有机EL显示设备中的象素和基电流存储单元；
图19示出象素和基电流存储单元的等效电路；
图20A、20B、20C和20D为用于解释第三实施例的有机EL显示设备的操作的图；
图21为第三实施例的有机EL显示设备的时序图；
图22示出根据本发明的第四实施例的有机EL显示设备的一部分；
图23示出第四实施例的有机EL显示设备的一部分；
图24为根据本发明的第五实施例的有机EL显示设备的平面图；
图25为根据本发明的第六实施例的有机EL显示设备的平面图；
图26示意地示出第六实施例的有机EL显示设备中的象素和基电流存储单元；
图27示出象素和基电流存储单元的等效电路；和
图28为第六实施例的有机EL显示设备的时序图。
                    具体实施方式
下面将参照附图详细说明根据本发明的第一实施例的有机EL显示设备。
以有机EL显示设备为例参照附图详细说明本发明的有机EL显示设备的一个例子。
图1为有机EL显示器件的示意平面图。图2为用于作为有机EL显示设备中的象素的一个例子的一个象素的部分电流图。
如图1和2中所示，这里构成大小大于或等于10的模块的大有源矩阵显示设备的有机EL显示设备1包括：在由玻璃等制成的绝缘底板上以矩阵的形式设置的多个象素100，设置在象素100的行方向上的多条扫描线101和多条控制线102，沿象素100的列方向设置的多条第一视频信号线103和多条第二视频信号线104，将扫描信号Scana输出至扫描线101并将控制信号Scanb输出至控制线102的扫描驱动器122，和为第一视频信号线103提供基电流Is并为第二视频信号线104提供灰度电流Ic作为视频信号的视频信号驱动器300。
每一个象素100包括具有位于相对电极之间的光激活层110的显示元件110和输出驱动电流ID以驱动显示元件110的象素电路120。显示元件110为例如自发射元件。这里显示元件是至少具有作为光发射层的有机光发射层的有机EL元件。
象素电路120在选择象素100时存储灰度电流Ic和基电流IB之间的差动电流，在不选择象素100时将所存储的差动电流作为驱动电流ID输出至显示元件110。象素电路120设有：由p型薄膜晶体管构成并与第一电压电源Vdd和第二电压电源Vss之间的显示元件串联连接的驱动晶体管DRT，连接在驱动晶体管DRT的第一端(源极)和控制端(栅极)之间的电容器Cs，由p型薄膜晶体管构成并连接在驱动晶体管DRT的第二端(漏极)和控制端之间的第一开关SW1，由p型薄膜晶体管构成并连接在驱动晶体管DRT的第二端和显示元件110的第一电极(这里阳极)之间的第二开关SW2，连接在驱动晶体管DRT的第二端和第一视频信号提供端之间的第一象素开关SS1，和连接在驱动晶体管DRT的第二端和第二视频信号提供端之间的第二象素开关SS2。
第一和第二象素开关SS1和SS2各由与第一开关SW1属于同一导电类型的p型薄膜晶体管构成。通过同一条扫描线101控制第一和第二象素开关SS1和SS2。象第一和第二象素开关SS1和SS2一样，通过同一条扫描线101控制第一开关SW1。即，将扫描线101设置在象素100的各行和第一和第二象素开关SS1和SS2的控制端且象素100的各行中的第一开关SW1与同一条扫描线101相连。
根据从基片整体地形成的扫描驱动器122提供的扫描信号Scana执行开关的开关控制。
通过使第一和第二象素开关SS1和SS2与第一开关SW1的导电类型相同，可以通过同一条线控制它们，从而允许抑制线的数量的增加。第二开关SW2的控制端通过控制线102与扫描驱动器122连接并受到来自扫描驱动器的控制信号Scanb的开关控制。
在本实施例中，构成象素电路120的薄膜晶体管都通过相同的制作过程形成相同的层结构并且是将多晶硅用于半导体层的顶栅极(top gate)结构的薄膜晶体管。另外，通过用导电类型全都相同的薄膜晶体管构成象素电路可以抑制制造步骤的增加。
通过第一和第二象素开关SS1和SS2连接至驱动晶体管DRT的第二端的第一和第二视频信号提供端分别与象素100的各列共有连线的第一和第二视频信号线103和104连接，然后通过视频信号线103和104连接至作为驱动电路的视频信号驱动器300。
扫描驱动器122包括移位寄存器和输出缓冲器。驱动器将外部提供的水平扫描起动脉冲依次从一个级传送至下一级并通过输出缓冲器将各级的输出提供给扫描线101作为扫描信号Scana。此定时与一个水平扫描周期同步。另外，扫描驱动器122处理各级的输出以产生控制信号Scanb并将其提供给控制线102。
如图3中所示，视频信号驱动器300包括：连接以接收数字数据信号DATA作为视频信号的视频线301，和将视频线301上的数据信号DATA从串行转换成并行然后依次将其输出至各与第二视频信号线104的相对的一个对应的存储元件并将其保持在存储元件中的采样锁存器电路。驱动器300还包括：控制采样锁存器电路310的操作定时的移位寄存器350，负载锁存器电路320，它将用于采样锁存器电路310中保持的一条线的数据信号DATA共同地输出至与第二视频信号线104中的相应一个相对应的存储元件并在一个水平扫描周期内保持它，具有DA单元331的DA转换电路330，每一个DA单元331与第二视频信号线104的相应一个相对应，所述DA转换电路将通过负载锁存器电路320提供的数据信号DATA转换成模拟形式并将其输出到第二视频信号线104上作为灰度电流Ic，和与第一视频信号线103相连并输出基电流IB的基电流输出电路340。所提供的灰度电流Ic和基级电流IB在电流的方向上彼此相反。基电流输出电路340设有多个基电流输出源342，其中每一个形成用于恒流源341的电流反射镜并与第一视频信号提供线103的相应一个相对应。
如图4中所示，DA转换电路330中的每个DA单元331设有：多个形成恒流源334的电流反射镜电路并输出不同的灰度参考电流I0-I3的多个灰度参考电流源332，根据数据信号DATA(D0-D3)控制是否从灰度参考电流源332输出灰度参考电流的开关电路333，和将开关电路333的输出端连接在一起的灰度电流线335。灰度参考电流源332的个数与数据信号DATA的比特数相对应。本文，作为例子示出了四比特的情况。
各灰度参考电流源332配置成提供是恒流源n倍的电流，并根据数据信号DATA由开关电路333控制是否输出该电流。开关电路333的总输出电流作为灰度电流Ic沿灰度电流线335流动，随后将其提供给相应的第二视频该信号线104。
扫描驱动器12和视频信号驱动器300设置在与显示元件110相同的基片上并用相同的制作过程与构成象素电路120的线和TFT(薄膜晶体管)同时形成。这里将n型薄膜晶体管和p型薄膜晶体管结合起来形成电路；然而，同象素电路20一样，电路可以只以p型薄膜晶体管构成以进一步减少制作步骤数。因此，通过包含视频信号驱动器300，可以减小传输电流信号的线的长度，导致电容性负载减小并允许提供稳定的电流信号。另外，可以减少用于连接至外部电路的点的数量，从而增加了机械可靠性。
下面将详细说明象素电路120。
图5A示出在写入时间象素电路120的操作。图5B示出在显示时间象素电路120的操作。图6为解释象素电路的操作的时序图。
如图5A和6所示，在写入周期内，从各扫描线101的扫描驱动器122依次输出扫描信号Scana以将第一和第二象素开关SS1和SS2及第一开关SW1设置在on状态(导电状态)。此时，通过从扫描驱动器122输出到控制线102上的控制信号Scanb将第二开关SW2设置在off状态(非导电状态)。
通过扫描信号Scana导通选择的行中的第一象素开关SS1和第二象素开关SS2，结果通过视频信号驱动器300将视频信号写入象素100。未选择的行中的第一象素开关SS1和第二象素开关SS2处于off状态并与处于on状态的象素100绝缘。
通过在两条路径上从视频信号驱动器300提供电信号将视频信号写入象素100。其中一条路径通过用于提供基电流IB的第一视频信号线103与象素100连接。另一条路径通过用于提供灰度电流IC的第二视频信号线104与象素100连接。这里，基电流IB是由恒流源341设置成固定值并设置成大于充电最高灰度显示时间和最低灰度显示时间之间的电位差ΔV所需的位移电流的值(IB＞Cp×ΔV/t：Cp为第一视频信号线的电容，t是一个水平扫描周期)。即，将基电流设置成比将与最大电压变化相应的电位差ΔV给予第一视频信号线103的电容(CP)所需的每一水平扫描周期(t)的电荷量大的值。例如，将基电流设置成可与用于最高灰度显示的驱动电流ID相比的数量级。例如，对于全色显示，在发出红光的象素100中基电流属于2μA数量级。是设置成使流过驱动晶体管DRT的源极-漏极路径的电流量具有希望的数量级的电流信号的灰度电流IC被设置至与提供给显示元件110的基电流IB和驱动电流ID的总和相应的数量级。即，将流过驱动晶体管DRT的源极-漏极路径的电流量设置成灰度电流Ic和基电流IB之间的差动电流。虽然这里分别将基电流IB和灰度电流Ic描述成固定的和可变的，但它们两者都可以是可变的。这被相应地设置。
第一开关SW1也由扫描信号Scana设置在on状态，结果驱动晶体管DRT的栅极和漏极连接在一起。因此，根据写入的差动电流量设置驱动晶体管DRT的栅极电位。
例如，用3V的电压变化作出黑色显示，只需要将基电流IB设置至2μA并将灰度电流Ic设置至2μA。因为不小于几微安培的电流流过与各输入端相连的线，即使它有10PF的电容也可以将电容器在15μs内充电，从而可以执行稳定的显示操作而不导致缺少将视频信号写入象素电路120所需的时间。
之后，当根据扫描信号Scana将第一开关SW1设置在off状态时，将根据视频信号设置的驱动晶体管DRT的栅极电位保持在电容器Cs上。另外，将第一和第二象素开关SS1和SS2设置在off状态，结果写入视频信号的象素100与其它象素100绝缘并将视频信号保持预定时间段。
如图5B和6中所示，在视频信号写入周期后的发光周期中，提供给控制线102的控制信号Scanb使第二开关SW2导电(on状态)，结果和驱动电流ID大致相同数量级的电流流过显示元件110作为视频信号且显示元件110以与输入信号相应的电平发光。
因此，因为将差动电流用于写入与表示从外部电路输入的视频信息的输入信号相应的电流，可以自由地设置提供给视频信号线的电流值。因此，可以将基电流IB和灰度电流ID设置成远远大于第一和第二视频信号线103和104的电容，从而在将视频信号写入象素的过程中提供足够的信号。
在将视频信号写入象素的过程中，不受线电容影响的大写入电流允许用是其差动电流的小电流写入。因此，其中电流给定量小的象素可以被写入阱而不导致写入的不足。因此，可以解决在低灰度一侧上的线形不均匀和粗糙的感觉的可视性。
另外，即使在已将强电流写入视频信号线后写入弱电流的情况下，也可以解决弱电流的视频信号的写入不足。例如，在已写入用于最高灰度显示(白色显示)的视频信号后写入用于最低灰度显示(黑色显示)的过程中，前一视频信号的写入不足导致高灰度侧写入状态，在该状态下装入一个图象使得可以显示留下痕迹的白色显示。然而，根据本实施例，可以解决由所述写入不足引起的显示失败。
如上所述，获得一种即使提供基于电流信号的信号也能进行好的显示操作的有机EL显示设备。
虽然所述本实施例用全是相同导电类型(在此例中P型)的薄膜晶体管构成象素电路120，这也不是限制，即，所有薄膜晶体管可以是n型的。另外，可以用不同导电类型的薄膜晶体管组合形成象素电路120，例如，通过由n型薄膜晶体管形成第一和第二象素开关SS1和SS2以及第一开关SW1，而由P型薄膜晶体管形成驱动晶体管DRT和第二开关SW2。对于驱动器也是如此。
虽然，所述本实施例通过同一扫描线控制第一开关SW1及第一和第二象素开关SS1和SS2，也可以通过独立的线控制它们中的每一个。
在本实施例中，作为象素电路120用由电流复制型电路制成，在该电路中，当选择象素100时，存储灰度电流Ic和基电流IB之间的差动电流，而当未选择象素100时，将所存储的电流输出至显示元件110作为用于显示操作的驱动电流ID；然而，这不是限定的。例如，如图7中所示，作为象素电路120用可由设有与驱动晶体管DRT设置成电流反射镜关系的驱动晶体管DRT’的电流反射镜型电路制成，且其中，当选择象素100时，驱动晶体管DRT’用于写入视频信号，而当未选择象素100时，将数量级大致与通过驱动晶体管DRT’写入的电流相同的电流作为驱动电流ID通过驱动晶体管DRT输出至显示元件110。本发明可以适用于各种类型的通过使用电流信号将视频信号写入象素100中的显示设备。
虽然所述本实施例提供多个与第一视频信号线103相应的基电流输出电路340，但这不是限定的。基电流输出电路也可以设置成为所有第一视频信号线103所共用。
虽然所述本实施例用形成具有恒流源的电流反射镜的电路来构成灰度参考电流源和基电流输出电路340，但这不是限定的。可以使用电流复制电路。
用不同电流提供电流信号也能用于视频信号驱动器。图8和9示出根据本发明的一个修改的视频信号驱动器400和有机EL显示设备1。视频信号驱动器400还设置有输出更新定时脉冲以在电流输出DA转换电路430中的灰度参考电流源432中控制周期地存储恒流的定时的移位寄存器和通过DA转换电路430将灰度电流IC集体输出至象素100的每一行的第二视频信号线104的电路。
DA转换电路430包括与从移位寄存器440输出的更新定时脉冲同步地将数据信号DATA转换成模拟电流信号的DA单元431。DA单元431与视频信号线104相对应地设置。
如图9和10中所示，各DA单元具有：在数量上与数据信号DATA的位数相应的灰度参考电流源432，根据数据信号DATA控制是否输出各灰度参考电流源432的输出的开关电路433，将开关电路433的输出端连接在一起的灰度电流线435，将共用基电流IB’供给灰度参考电流源432的基电流源线436，和将不同的恒流IC’提供给灰度参考电流源432的恒流源线437。这里示出了各DA单元431作用于四位数据信号DATA(D0-D3)的情况。
形成对应于一位的DA单元431的灰度参考电流源432存储在选择时间输入的灰度参考电流I0-I3并在未选择时间输出所存储的灰度参考电流I0-I3。这里，它由双输入电流复制电路组成。即，灰度参考电流源由晶体管Tr、连接在晶体管Tr的栅极和漏极之间的开关S1、连接在晶体管Tr的漏极和恒流源线437之间的开关S2、连接在晶体管Tr的漏极和基电流源线436之间的开关S3、连接在晶体管Tr的漏极和电流复制电路的输出端之间的开关S4和在其两端与晶体管的栅极和源极连接的电容器C2组成。即，电路在某种方式操作，使得在开关S1、S2和S3导电，开关S4不导电而在晶体管Tr的源极和漏极之间流动的电流变成所需的灰度参考电流I0-I3的状态下在晶体管Tr的栅极和漏极之间形成自偏压电路。
通过控制设置灰度参考电流，使得通过恒流源线437设置的恒流IC’变成基电流IB’和灰度参考电流I0-I3的和。即，执行操作使灰度参考电流I0-I3变成总电流和灰度基电流IB之间的差动电流。接着，使开关S1、S2和S3不导电并使开关S4导电，且在此状态下，当流过晶体管Tr的源极和栅极的电流变得与差动电流相等时的栅极-源极的电压被存储在电容器C2上，且灰度参考电流I0-I3通过开关S4输出。由来自移位寄存器SR的共用控制信号Scanb和更新定时脉冲控制开关S1-S4。开关S1-S3由相同极性的薄膜晶体管形成，而S4由与开关S1-S3不同极性的薄膜晶体管构成。在本实施例中，晶体管Tr和开关S1-S3为p型薄膜晶体管，而开关S4是n型薄膜晶体管。
例如，为了将灰度参考电流I0-I3设置到0.01μA，只需要将从恒流源线提供的恒流(总电流)设置到1.01μA并将基电流IB’设置到1μA。因为大于或等于1μA的电流流到各输入端，即使将10pF的电容器与其相关联，也可以在10μs内给该电容器充电，允许晶体管进入允许0.01μA流过的操作状态。
由开关电路433根据数据信号DATA控制是否从灰度参考电流源432输出差动电流。各开关电路433的总输出电流在灰度电流线435上作为灰度电流Ic流动。
因此，即使在DA单元中的灰度参考电流源432中，也通过差动电流执行写入，即使到作输入端的电容器负载大，也可以提供更大的恒流以补偿电荷不足。
下面将说明根据本发明的第二实施例的有机EL显示设备。
在此实施例中，在从外部电路向阵列基片提供信号的情况中，对应用相同端提供基电流IB和差动电流IC进行说明。
如图11中所示，例如，有机EL显示设备1构成为尺寸大于等于10的模块的大有源矩阵显示设备。该设备设有：在由玻璃等制成的绝缘支持基片10上以矩阵(M×N)形式设置的多个象素100、多条扫描线Y1n-Y3n(n＝1，2，3，...，N)和沿象素100的行方向设置的多条输出控制线Y0n、沿象素100的列方向设置的多条视频信号线Xm(m＝1，2，3，...，M)、电源线Vdd1和Vdd2、将扫描信号Ysig1n-Ysig3n输出到扫描线Y1n-Y3n上并将控制信号Ysig0n输出到输出控制线Yon上的扫描驱动器122、将基电流IB和灰度电流IC作为视频信号输出至视频信号线Xm上的视频信号驱动器300、和各存储从视频信号驱动器300提供基电流IB并将其输出至视频信号线Xm的相应一个的多个基电流存储单元200。
如图15中所示，基电流存储单元200设有：连接在第一电压源Vdd1和视频信号线Xm之间的第一晶体管DRT1、第一电容器Cs1，它的其一个电极与第一晶体管DRT1的栅极相连并维持第一晶体管DRT1的栅极和源极之间的恒电位差、和连接在第一晶体管DRT1的栅极和漏极之间的第一开关TCT1。虽然第一电容器Cs1连接在第一晶体管DRT1的栅极和源极之间，但这不是限定的。例如，第一晶体管DRT1和第一开关TCT1各由p型薄膜晶体管构成。在形成象素100的支持基片10上整体地且同时地形成基电流存储单元200。
各象素100包括：具有相对电极之间的光激活层的显示元件110和提供驱动电流ID以驱动显示元件110的象素电路120。显示元件110为例如自发射元件。这里显示元件是至少具有作为激活层的有机光发射层的有机EL元件。
象素电路120适用在选择象素100时存储灰度电流Ic和基电流IB之间的差动电流Ic-IB，在不选择象素100时将所存储的差动电流Ic-IB作为驱动电流ID输出至显示元件110。象素电路120设有：控制是否选择象素100的象素开关SST、存储驱动电流的驱动电流存储单元121和控制是否将驱动电流从驱动电流存储单元121输出至显示元件110的输出开关BCT。
首先，如图12A中所示，在基电流提供周期中，使给定基电流IB通过基电流存储单元200中的第一晶体管DRT1流过视频信号线Xm并将与该基电流IB相对应的第一晶体管DRT1的栅极-源极电压写入第一电容器CS1。此时，驱动电流存储单元121与视频信号线绝缘。
这里，基电流IB是由恒流源131设置成预定值的电流信号并设置成比与在一个水平扫描周期(t)内在视频信号线电容器(Cp)中从最高灰度显示到最低灰度显示的电位变化(最大值电压改变ΔV)相应的电荷量大的值(IB＞Cp×ΔV/t)。例如，将基电流设置成可与用于最高灰度显示的驱动电流ID相比的数量级。例如，在全色显示中，用发出红光的象素100，用于最高灰度显示的驱动电流属于2μA数量级。
下面如图2B中所示，在一个视频信号写入周期中，当第一晶体管DRT1的栅极从漏极断开时与基电流IB相应的第一晶体管DRT1的栅极-源极电压被保持在第一电容器Cs1上。通过将存储在基电流存储单元200中的基电流IB输出到视频信号线Xm并提供与视频信号相应的灰度电流Ic，使希望的驱动电流ID流入驱动电流存储单元121中并存储在其中。
这里，驱动电流ID是设置成使下述象素电路120中的驱动晶体管DRT的源极和漏极之间流过的电流量具有希望的数量级的电流信号。驱动电流被设置成与提供给显示元件110的基电流IB和驱动电流ID的各相应的数量级。即，在驱动晶体管DRT的源极和栅极之间流动的电流量被设置成灰度电流Ic和基电流IB之间的差动电流Ic-IB。虽然，在下面的说明中将实施例描述成基电流IB固定而灰度电流Ic可变，但也可以使它们两者都可变。
如图12C中所示，在一个显示周期中，在象素100从视频信号线Xm断开连接的状态下将存储在驱动电流存储单元121中的驱动电流ID提供给显示元件110，从而操作显示元件110。
例如，为了用3V的电压变化作出黑色显示，只需要将基电流IB设置至2.0μA并将灰度电流Ic设置至2.0μA。因为不小于几微安培的电流通过线流到各象素100的输入端(象素开关SST的作输入)，即使将10pF的电容器与其相关联，也可以在15μs内将电容器充电，从而可以执行稳定的显示操作而不导致缺少将视频信号写入象素电路120所需的时间。
因此，可以获得与第一实施例相同的优点。
在本实施例中，基电流存储单元200可以在与显示元件110相同的基片上设置并在与线和薄膜晶体管构成象素电路120相同的制造过程中同时形成。因此，通过将基电流存储单元200合并至显示设备，可以减小传输电流信号的线的长度，从而降低了电容性负载并可以提供稳定的电流信号。另外，可以减少用于连接至外部电路的点的数量，从而增加了机械可靠性。因为在同一制造过程中在同一基片上形成象素电路120和基电流存储单元200，它们的组件能具有相似的属性，从而能抑制显示元件驱动电流中的变化。
例如如图13中所示那样构成各象素100。在此情况下，驱动电流存储单元121由在第二电压电源Vdd2和第三电压电源Vss之间与显示元件110和输出开关BCT串联连接的驱动晶体管DRT、连接在驱动晶体管DRT的漏极和输出开关BCT之间的写入开关WRT、通过写入开关WRT连接在驱动晶体管DRT的栅极和驱动晶体管DRT的漏极之间的校正开关TCT、和维持驱动晶体管DRT的栅极和源极之间的恒电位差的电容器Cs。驱动晶体管DRT的栅极通过校正开关TCT和象素开关SST与视频信号线Xm相连。驱动晶体管DRT的漏极通过写入开关WRT和象素开关SST与视频信号线Xm相连。该结构被称为电流复制类型。
各象素100可以如例如图14中所示那样构成。在此修改中，驱动电流存储单元121具有设置成相对于驱动晶体管DRT成电流反射镜关系的晶体管Tr。驱动晶体管DRT用于在选择象素100时写入视频信号，并当未选择象素100时，将与通过驱动晶体管DRT写入的电流大致相同数量级的电流作为驱动电流通过晶体管Tr输出至显示元件110。这种结构称为电流反射镜类型。在此情况下，可以省略输出开关BCT。
在图13和14中所示的象素100中，当将基电流存储单元200的基电流输出通过视频信号线Xm不受象素100干扰地应用于视频信号驱动器300时，可以省略写入开关WRT。在此情况下，第一晶体管DRT1、校正开关TCT和象素开关DRT1以它们的漏极一直连接在一起的状态设置。
因此，本发明可以适用于通过电流信号用视频信号写入象素100的各种类型的显示设备1。
在第二实施例中，构成象素电路120的薄膜晶体管都通过相同的制造过程形成相同的层结构并且是使用将多晶硅用于半导体层的顶栅极结构。另外，通过用相同导电类型的薄膜晶体管构成象素电路可以抑制制造步骤的增加。
下面将更详细地说明第二实施例。
如图11和15中所示，为每一条视频信号线Xm设置了基电流存储单元200。图15示出与例如第m列中的视频信号线Xm相连的象素100和基电流存储单元200之间的关系，而图16是其时序图。
基电流存储单元200的第一开关TCT1与共用控制线Ybn相连并受到通过控制信号YsigBn的开关控制。
各象素100中的象素开关SST和校正开关TCT分别与为同一行中的象素100所共用的第一和第二扫描线Y1n和Y2n相连并受到从在支持基片100上整体地形成的扫描驱动器122提供的扫描信号Ysig1n和Ysig2n的开关控制。输出开关BCT与为同一行的象素100所共用的输出控制线Y0n相连并受到从扫描驱动器122提供的控制信号Ysig0n的开关控制。
扫描驱动器122包括移位寄存器和输出缓冲器。驱动器将从外部施加的水平扫描启动脉冲依次从一级传送至下一级并通过输出缓冲器将各级的输出施加至第一扫描线Y1n作为扫描信号Ysig1n。此定时与一个水平扫描周期同步。通过信号处理各级的输出，将输出控制信号Ysig0n或扫描信号Ysig2n和Ysig3n施加至相应的输出控制线Yon和扫描线Y2n和Y3n。根据扫描驱动器122的移位寄存器的输出(或输入)产生控制信号YsigBn。
驱动晶体管DRT的漏极通过象素开关SST与为同一列中的象素100所共用的视频信号线Xm连接并接着通过视频信号线与是驱动电路的视频信号驱动器300连接。基电流IB和灰度电流Ic在视频信号驱动器300中按时间划分设置并用同一视频信号线Xm提供。每次重写一帧视频信号(即，每一更新存储内容的垂直周期)时用来自视频信号驱动器300的基电流IB写入基电流存储单元200。当象素开关SST和校正开关TCT由同种导电类型的薄膜晶体管形成时，它们的扫描线可以相互共用。
下面将说明根据本发明的第三实施例的有机EL显示设备。如图17中所示，为各视频信号线Xm设置基电流存储单元200。通过连接在第一晶体管DRT1的漏极和视频信号线之间的基电流开关SW控制基电流的输入和输出。
图18示意地示出了在有机EL显示设备中某象素100和与视频信号线Xm相关联的基电流存储单元200之间的关系。图19示出其等效电路。图20A-20D示出象素的和基电流存储单元200的操作。图21为以从顶部开始的次序指示驱动器中的电流/电压开关状态(S1指恒流输出而SV指恒压输出)、第m列中的视频信号线上的信号状态、到基电流开关SW的控制信号、到第一开关TCT1的控制信号、到在第n-1行和第m列的交点处的象素100的扫描信号和到在第n行和第m列的交点处的象素100的扫描信号的时序图。这里，象素开关SST和校正开关TCT由同一条扫描线控制。
除了输出灰度信号的恒流源131以外，视频信号驱动器300还设有输出半色调写入电位(例如3V的电位)作为预充电电压的恒压源132。
在将基电流从恒流源131写入如图20A中所示的基电流存储单元200时，基电流存储单元200的SW关断并且如图20B中所示用预充电电压Vp为驱动电流存储单元121预充电。结果，在如图20C中所示将写入基电流提供给驱动电流存储单元121以将驱动电流写入其中之后，如图20D中所示用驱动电流驱动显示元件110发光。因此，通过时间划分视频信号写入周期，可以用各行写入将驱动电流存储单元121的驱动晶体管DRT预先设置在好的操作状态中。
如图22中所示，根据本发明的第四实施例的有机EL显示设备设有具有一条以上视频信号线并允许用在每个预定周期(例如每个垂直周期)不同的基电流存储单元200的输出操作象素100的基电流存储单元200。在此情况下，如图23所示，为各视频信号线Xm设置导电类型相反的一组成对薄膜晶体管，即n型薄膜晶体管n-Tr和p型薄膜晶体管p-Tr。在各组中不同的基电流存储单元200与薄膜晶体管相连。
因此，通过在用于连接至视频信号线Xm的基电流存储单元200之间切换，可以平衡基电流中的输出变化，可以使显示操作更佳。
如图24中所示，根据本发明第五实施例的有机EL显示设备还包括各象素100的第二基电流开关SW2并配置成通过象素开关SST将相应的基电流存储单元200的输出提供给视频信号线Xm。第二基电流开关SW2连接在基电流存储单元200和驱动电流存储单元121之间。例如，象象素电路120那样，第二基电流开关SW2由其源极与基电流存储单元200中的第一晶体管DRT1的漏极相连且其漏极与驱动电流存储单元121中的驱动晶体管的漏极相连的p型薄膜晶体管形成。
因此，通过象素开关SST和第二基电流开关SW2而不是通过视频信号线Xm输出基电流，可以执行基电流提供，实现好的显示操作。在此情况下，在扫描过相邻输出控制线的输出控制信号Ysig0n和Ysig0n+1之间切换所需的时间最好非常短(在约同一时间)。当在前一行断开的时刻与下一行导通的时刻之间有间隔时，最好在基电流存储单元200的输出端提供开关以在该间隔期间断开基级电流存储单元和上述线之间的电连接。
通过与象素开关SST相同的信号控制第二基电流开关SW2，即，通过将第二基电流开关SW2的栅极连接至与象素开关SST的栅极相同的扫描线，可以抑制线的数量的增加。
根据本发明的第六实施例的有机显示设备，如图25中所示，为每一象素100设置了基电流存储单元200。在基电流存储单元200中，第一晶体管DRT1的漏极通过象素电路120的象素开关SST与视频信号线Xm连接。基电流和灰度电流设置在视频信号驱动器300中并用同一条视频信号线Xm按时间划分提供给多个基电流存储单元200。
图26示出第六实施例中的一个象素100而图27示出其等效电路。图28示出各部分的时序图。每次重写象素100(即每一水平周期)时用基电流写入基电流存储单元200。对各基电流存储单元200执行一存储操作。各基电流存储单元200每一垂直周期更新其存储的内容。
因此，将基电流存储单元200设置在各象素100中可以减少特别是在显示表面中的视频信号线单元中的显示不均匀性。同时，可以改善响应并能缩短写入周期。
在第三至第六实施例中，其它设置保持与第二实施例的不变。相应的部分由同样的标号表示，并省略对其的详细说明。
本发明不限于上述实施例。在实践本发明时，可以用修改的形式体现组件而不偏离其范围和精神。可以合适地组合实施例中所揭示的组件以形成各种发明。例如，可以从实施例中所示的所有组件中去掉某些元件。另外，可以合适地组合不同实施例中的组件。
工业适用性
根据本发明，可以实现允许执行好的显示操作的有源矩阵显示设备。

Claims (17)

1.一种有源矩阵显示设备，其特征在于，包括：
在基片上以矩阵的形式设置的多个象素，各象素包括显示元件和为显示元件提供驱动电流的象素电路；
沿象素设置的多条第一视频信号线和多条第二视频信号线；和
通过所述第一视频信号线为象素提供基电流和通过所述第二视频信号线为象素提供灰度电流的视频信号驱动器，所述灰度电流的流向与流向基电流的流向相反，
所述象素电路包括与所述第一视频信号线中相应的一个连接的第一象素开关和与所述第二视频信号线中相应的一个连接的第二象素开关，当选择象素时存储灰度电流和基电流之间的差动电流，并当未选择象素时将所存储的差动电流作为驱动电流输出。
2.如权利要求1所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，将所述基电流设置成比充电最高灰度显示时间和最低灰度显示时间之间的电位差所需的位移电流大的值。
3.如权利要求1所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，在所述基片上形成所述视频信号驱动器。
4.如权利要求1-3中任一所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，所述显示元件是具有相对电极之间的有机光发射层的自发射元件。
5.如权利要求1所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，还包括：扫描驱动器，其输出用于第一和第二象素开关的开关控制的控制信号，在所述基片上形成所述扫描驱动器。
6.如权利要求1所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，每一个所述象素电路设有使用由多晶硅形成的半导体层的薄膜晶体管。
7.一种有源矩阵显示设备，其特征在于，包括：
在基片上以矩阵形式设置的多个显示元件；
为每一个显示元件提供视频信号的第一和第二视频信号线；
将视频信号保持预定时间段的电容器；
其栅极与电容器的一端连接而其源极与电容器的另一端连接的晶体管；
连接在所述晶体管的栅极和漏极之间的第一开关；
连接在所述第一视频信号线和所述漏极之间的第一象素开关；和
连接在所述第二视频信号线和所述漏极之间的第二象素开关。
8.一种有源矩阵显示设备，其特征在于，包括：
在基片上以矩阵形式设置的多个象素，各象素包括显示元件和为所述显示元件提供驱动电流的象素电路；
沿象素设置的视频信号线；和
视频信号驱动器，它在将基电流供给视频信号线后，通过该视频信号线将灰度电流提供给所述象素，
所述象素电路包括控制是否选择象素的象素开关，当选择象素时存储灰度电流和基级电流之间的差动电流，并当未选择象素时将所存储的差动电流作为驱动电流输出至显示元件。
9.如权利要求8所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，在一水平扫描周期内，所述基电流被设置成某一值，使得视频信号线的线路电容变得大于与从最高灰度显示到最低灰度显示的电位变化相应的电荷量。
10.如权利要求8所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，在所述基片上形成所述视频信号驱动器。
11.如权利要求8-10中任一所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，所述显示元件是具有相对电极之间的有机光发射层的自发射元件。
12.如权利要求8所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，还包括其输出用于象素开关的开关控制的控制信号的扫描驱动器，所述扫描驱动器在所述基片上形成。
13.如权利要求8所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，每一象素电路设有使用由多晶硅形成的半导体层的薄膜晶体管。
14.一种有源矩阵显示设备，其特征在于，包括：
在基片上以矩阵形式设置的多个象素，各象素包括显示元件和为所述显示元件提供驱动电流的象素电路；
沿象素设置的视频信号线；
视频信号驱动器，它在将基电流供给视频信号线，并通过该视频信号线将灰度电流提供给所述象素；和
基电流存储单元，它存储从所述视频信号驱动器提供的基电流，并将它们输出至所述视频信号线，
所述象素电路包括控制是否选择象素的象素开关，当选择象素时存储灰度电流和基级电流之间的差动电流，并当未选择象素时将所存储的差动电流作为驱动电流输出。
15.如权利要求14所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，为每一象素设置了所述基电流存储单元。
16.如权利要求14所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，为各视频信号线设置了所述基电流存储单元。
17.如权利要求14所述的有源矩阵显示设备，其特征在于，所述基电流存储单元共同连接至多条视频信号线并在各预定周期连接至一不同的视频信号线。
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