專利名稱：顯示設備和像素電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有以矩陣形狀設置的像素的顯示面板，以及用于這種顯示面板的像 素電路。
背景技術：
對使用電流驅動型發(fā)光元件的顯示設備(例如0LED)，電源線通常被設置于像素 區(qū)域內(nèi)，驅動元件和被驅動元件(例如所述0LED)被連接在電源線之間，并且通過控制所述 驅動元件的電導來獲得期望的顯示圖像。在使用晶體管作為驅動元件(驅動晶體管)的情 況下，所述驅動晶體管的源極端連接到一電源，并且通過將與顯示數(shù)據(jù)相對應的電壓施加 到驅動晶體管的柵極端，將與驅動晶體管的跨柵極和源極的電壓相對應的電流提供給作為 被驅動元件的0LED，并且獲得期望的顯示圖像。圖1示出了相關技術的顯示設備的整體結構。單元像素(像素)2在像素區(qū)域1 中以矩陣形狀設置。掃描線3與像素2的各行相對應地設置，并且信號線4和電源線5與 單元像素2的各列相對應地提供。掃描線3由掃描線驅動電路6驅動，信號線4由信號線 驅動電路7驅動，并且電源線5由電源電壓電路8驅動。響應于來自控制電路9的信號，掃描線驅動電路6選擇一條掃描線，信號線驅動電 路7將被選擇的像素的信號提供給信號線4。通過重復這樣，與各個像素相對應的信號被寫 入。電源電壓總是被提供到電源線5。圖2A示出了在P型晶體管作為驅動晶體管的情況下的代表性像素電路。由晶體 管形成的開關SW1的一端連接到信號線4，而開關SW1的另一端連接到驅動晶體管Tdk的柵 極端。驅動晶體管！^的源極連接到提供電源電壓Vdd的電源線5。這里，電阻&是電源線 5的布線電阻。此外，數(shù)據(jù)保持電容器Cs連接在驅動晶體管！^的源極和柵極之間，并且驅 動晶體管Tdk的漏極連接到0LED的陽極。0LED的陰極連接到作為低電壓電源的地等。結果，通過導通開關SW1，與Vdd-Vdata相對應的電壓被寫入數(shù)據(jù)保持電容器Cs， 與Vdata相對應的電流在驅動晶體管TDR中流動，并且0LED利用該電流發(fā)光。如果在電源線5中流動的電流很大，則由于電源線5的電阻而在電源電壓Vdd 中產(chǎn)生變化。因為存儲在數(shù)據(jù)保持電容器Cs中的電壓此時降低，所以像素的發(fā)光亮度 比期望亮度低。為了處理這種類型的問題，常規(guī)的方法企圖減小電源線自身的電壓中 的變化。為了減小電源線中的電壓變化，已經(jīng)考慮了降低電源線自身的電阻(例如， JP2007-241302)，或者在像素選擇周期切斷驅動晶體管中的電流流動(例如，美國專利申 請公開 No. 2007/0128583)。關于上面描述的專利文獻1的方法，降低電源線的電阻值會有限制，這基本上沒 有解決方案。而且，關于美國專利申請公開No. 2007/0128583的方法，因為在像素選擇周 期驅動晶體管的源極是浮動的，所以難以準確地寫入驅動晶體管的跨柵極和源極的信號電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種顯示設備，其抑制了由電源電壓中的電位改變引起的 像素電流的變化，并且具有良好的顯示特性。本發(fā)明涉及一種顯示設備，在該顯示設備中與多條數(shù)據(jù)線和多條掃描線的交叉相 對應地以矩陣形式設置多個像素，其中各個像素包括發(fā)光元件，其具有連接到第一電源的 第一電極，且該發(fā)光元件根據(jù)在元件中流動的電流而發(fā)光；驅動晶體管，其具有連接到第二 電源的源極，且該驅動晶體管將漏電流提供到所述發(fā)光元件的第二電極；數(shù)據(jù)存儲電容器， 其具有連接到所述驅動晶體管的柵極的第一電極；以及第一開關，其在像素選擇周期中被 切換為導通，使得數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)被寫入到所述數(shù)據(jù)存儲電容器，并且其中所述數(shù)據(jù)存儲電 容器的第二電極的電位在像素選擇周期中的至少部分周期和像素非選擇周期的至少部分 周期之間改變。而且，優(yōu)選地進一步提供第二開關，該第二開關用來控制所述第二電源和所述數(shù) 據(jù)存儲電容器的所述第二電極之間的連接，并且所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和不 同于所述第二電源的基準電源通過電阻而連接。而且，如果所述數(shù)據(jù)存儲電容器和所述基準電源之間的電阻為Rm，所述第二開關 的導通電阻為Ron，并且在所述顯示設備的水平方向或垂直方向中的具有較少像素的那個 方向上的像素數(shù)量為M，則滿足關系Ron < RlKXM/40。此外，優(yōu)選地進一步提供第二開關，其用來控制所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二 電極和所述第二電源之間的連接；以及第三開關，其用來控制所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述 第二電極和不同于所述第二電源的基準電源之間的連接。而且，如果作為所述第二開關的導通電阻和關斷電阻的比的導通電阻/關斷電阻 為R2，并且作為所述第三開關的導通電阻和關斷電阻的比的導通電阻/關斷電阻為R3，則 優(yōu)選地滿足關系R2XR3 < 0. 01。而且優(yōu)選地，所述第二開關和所述第三開關是設置在像素區(qū)域內(nèi)的薄膜晶體管。而且優(yōu)選地，所述第二開關是設置在像素區(qū)域內(nèi)的薄膜晶體管，并且所述第三開 關是設置在像素區(qū)域外的晶體管。而且優(yōu)選地，對所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和所述基準電壓進行連接的 基準電位線與所述第二電源線正交。而且優(yōu)選地，對所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和所述基準電壓進行連接的 基準電位線與所述掃描線的掃描方向正交。而且優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)存儲電容器比寄生電容大，該寄生電容是在所述驅動電容 器的柵極/源極區(qū)域處產(chǎn)生的除數(shù)據(jù)保持電容以外的電容。而且優(yōu)選地，通過在像素選擇周期中的至少部分周期和像素非選擇周期中的至少 部分周期之間改變所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極的電位，來補償由于電源電壓的改 變而對寫入電壓產(chǎn)生的影響。本發(fā)明還涉及一種用于顯示設備的像素電路，在該顯示設備中多個像素以矩陣形 式設置，該像素電路包括發(fā)光元件，其具有連接到第一電源的第一電極，且該發(fā)光元件根 據(jù)元件中流動的電流而發(fā)光；驅動晶體管，其具有連接到第二電源的源極，且該驅動晶體管 將漏電流提供給所述發(fā)光元件的第二電極；數(shù)據(jù)存儲電容器，其具有連接到所述驅動晶體
5管的柵極的第一電極；以及第一開關，其在像素選擇周期中被切換為導通，使得數(shù)據(jù)線的數(shù) 據(jù)被寫入到所述數(shù)據(jù)存儲電容器，并且其中所述數(shù)據(jù)存儲電容器的第二電極的電位在像素 選擇周期中的至少部分周期和像素非選擇周期中的至少部分周期之間改變。根據(jù)本發(fā)明，即使數(shù)據(jù)存儲電容器的第二電極的電位根據(jù)電源線的布線電阻而存 在變化，也可以向數(shù)據(jù)存儲電容器寫入正確數(shù)據(jù)。


圖1是示出相關技術的顯示設備的整體結構的圖；圖2A是示出一個實施方式的像素電路的結構的圖；圖2B是用于描述操作的波形圖和時序圖；圖3A是用于描述掃描線選擇時的操作的圖；圖3B是用于描述掃描線非選擇時的操作的圖；圖4是示出具體示例1的像素電路的圖；圖5是示出具體示例2的整體結構的圖；圖6是示出具體示例2的像素電路的圖；以及圖7是示出具體示例3的像素電路的圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將基于附圖來描述本發(fā)明的實施方式的像素電路和顯示設備。這個實施方式 的像素電路示出于圖2A中。在圖2A中，使用了 P型驅動晶體管，但是在本發(fā)明中通過簡單 地反轉極性，也可以按完全相同的方式來采用N型驅動晶體管。本發(fā)明的像素電路具有這樣的結構，其中驅動晶體管Tdk的源極連接到一條電源 線(電壓Vdd)，用來寫入數(shù)據(jù)電壓且由掃描線3控制導通/關斷的開關SW1連接到驅動晶 體管Tdk的柵極，并且數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的一個電極連接到驅動晶體管Tdk的柵極。在掃描 線選擇周期和掃描線非選擇周期之間，通過根據(jù)電源電壓的壓降來改變數(shù)據(jù)存儲電容器Cs 的另一電極電壓(基準電極)的電位，以對由于電源線電壓的降低的驅動晶體管中跨柵極 和源極的電壓進行補償，并且避免像素電流減少。具體地，提供了開關SW2，通過使用該SW2執(zhí)行切換，以在掃描線選擇周期將數(shù)據(jù) 存儲電容器Cs的基準電極電位連接到特定的恒電位(在這個示例中，是基準電位線的基準 電位Vref)，并且在掃描線非選擇周期將其連接到降低的電壓的電源線5(適當像素部分的 電源線5的電壓由于布線電阻&而降低)，驅動晶體管TM的柵極電位的改變與由于電源線 5的布線電阻&而產(chǎn)生的電壓降低成比例，并且驅動晶體管Tdk的跨柵極和源極的電位能被 保持在期望電壓。也就是說，如圖2B中所示，當開關SW1導通，適當像素的數(shù)據(jù)作為Vdata被提 供。那時，開關SW2選擇基準電壓Vref。然后，開關SW1關斷后，開關SW2選擇電源線5，即 Vdd-AV。像素控制電路具有形成在基板上的各個像素，并且驅動晶體管TDK、開關SW1和開 關SW2利用薄膜晶體管而構成。接下來，將使用圖3A和圖3B來詳細地描述圖2的電路的操作。同樣在這個實施方式中，采用了 P型驅動晶體管TDK，但是在N型驅動晶體管的情況下，簡單地通過反轉極性 使操作也變得完全相同。具體地，N型驅動晶體管被設置在0LED的陰極側，且其能夠補償驅動晶體管的源 極和地之間的由于布線電阻而產(chǎn)生的電壓降低。如果掃描線3選擇了像素，如圖3A所示，則開關SW1被導通并且數(shù)據(jù)電壓Vdata 被寫入驅動晶體管Tdk的柵極(節(jié)點a)。那時，開關SW2連接到基準電位Vref，驅動晶體管 TM的源極(節(jié)點b)的電位Vb變成Vref，并且電壓(Vdata-Vref)存儲在數(shù)據(jù)存儲電容器 Cs中。在掃描線3被取消選擇且開關SW1被關斷后，如果開關SW2被切換到電源線5側， 如圖3B所示，則通過從電源電壓Vdd減去壓降值A V，電位Vb變成Vdd- A V。如果節(jié)點a周圍 的整個電容被作為Call，則節(jié)點a的電位Va變成Va = Vdata+Cs/Call X (Vdd-A V-Vref)， 同時驅動晶體管Tdk的跨柵極和源極的電壓Vgs變成Vgs = Vdata-Cs/CallXVref-(l-Cs/ Call)X (Vdd-A V)。如果數(shù)據(jù)存儲電容器Cs與節(jié)點a周圍的寄生電容相比足夠大，則可以使得Cs = Call，且如圖2B所示，Vgs變成與Vdata-Vref相等，并且Vgs變成不依賴于電源線5的壓 降值AV。驅動晶體管TM的漏極電壓主要由飽和區(qū)中的Vgs決定，這意味著可以將與期望 電壓相對應的且不依賴于壓降值A V的像素電流提供到0LED。節(jié)點a周圍的寄生電容相對于Cs不能被忽略，并且例如，甚至Cs大約和寄生電容 相等，如果假設Cs = 0. 5XCall，則Vgs = Vdata-0. 5X (Vref+Vdd- A V)，并且可以預期能 夠將電源線的壓降的影響抑制為一半的效果。實際上，開關SW2不是必須為物理開關，并且可以考慮各種構造，如接下來的具體 示例所示。(具體示例1)圖4示出了具體示例1的像素電路的結構以及連接到該像素電路的控制線和電源 線。關于具體示例1，與設置基準電位線10來將基準電壓Vref提供到各個像素一樣， 除開關SW2之外還提供了掃描線11和開關SW3。掃描線11在掃描線3的非選擇期間(L電 平周期)被設置成選擇電平(H電平)，其中掃描線3連接到開關SW3的柵極并且掃描線11 連接到開關SW2的柵極。在這種方式下，數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的基準電極電位在數(shù)據(jù)寫入時 受控于基準電壓Vref，并且在掃描線非選擇期間受控于電源線5的電源電位Vdd。使用薄 膜晶體管作為開關SW2和SW3同樣是優(yōu)選的。在圖4中，N型TFT已經(jīng)被用作開關SW2和SW3，但是還可以使用P型晶體管或者 N型和P型晶體管的組合。而且，優(yōu)選地，在將數(shù)據(jù)電壓Vdata寫入到數(shù)據(jù)存儲電容器Cs完 成之后執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的基準電極電位的切換。驅動晶體管Tdk的跨柵極和源極的電壓Vgs變?yōu)閂data-Cs/ (Cs+Cp) Vref-Cp/ (Cs+Cp) X (Vdd- A V)，并且電源線Vdd的壓降A V的影響通過因子Cp/ (Cs+Cp)被減小。附 帶地，Cp是節(jié)點a周圍的寄生電容，并且Call = Cs+Cp。因此，優(yōu)選地，使數(shù)據(jù)存儲電容器 Cs的電容值與連接在驅動晶體管的柵極節(jié)點周圍的寄生電容Cp相比足夠大。(具體示例2)
7
圖5是具體示例2的顯示設備的整體結構圖。圖6示出了從具體示例2的像素部 分并且相關的外圍部分提取的電路圖。顯示設備的整體結構和圖3中相同。電源線Vdd沿信號線方向設置，而基準電位 線10沿掃描線方向設置，并且數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的基準電位電極直接連接到基準電位線 10?；鶞孰娢痪€10在像素區(qū)域1外通過開關SW3連接到基準電位Vref。電源線Vdd和基 準電位線10在各個像素內(nèi)通過開關SW2連接。在數(shù)據(jù)寫入期間掃描線3被選擇，并且同時開關SW3導通。此時開關SW2關斷，并 且在基準電位線10中基本上沒有電流流動。結果，數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的基準電極電位Vb 基本上等于基準電位Vref (Vb = Vref)。接下來，在掃描線3被取消選擇之后，掃描線11被 選擇并且開關SW2被導通。數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的基準電極電位Vb變?yōu)榕c電源線Vdd在像 素連接點處的電位Vdd-A V幾乎相等，并且驅動晶體管！^的柵極節(jié)點的電位也通過數(shù)據(jù) 存儲電容而改變。結果，Tde的跨柵極和源極的電位Vgs變?yōu)閂data-CS/(CS+Cp)Vref-Cp/ (Cs+Cp) X (Vdd-A V)。這里，當數(shù)據(jù)存儲電容器Cs與寄生電容Cp相比足夠大時，Tde的跨 柵極和源極的電壓Vgs變?yōu)殡妷篤gs = Vdata-Vref，其不依賴于這個像素中的壓降。由于 在掃描線11的選擇期間基準電位線10使用電源電壓Vdd，所以基準電位Vref優(yōu)選地與電 源電壓Vdd相等，或者是幾乎相等的電位。當開關SW2和SW3的導通電阻和關斷電阻分別 為r2on，r2off, r3on和r3off時，它們被優(yōu)選地設計成給出下面的關系r2onXr3on/r2off/r3off < 0. 01這里，如果開關SW2的導通電阻和關斷電阻的比(導通電阻/關斷電阻)用R2表 示，并且開關SW3的導通電阻和關斷電阻的比(導通電阻/關斷電阻)用R3表示，則上式 用R2XR3 < 0. 01來表示。通過以這種方式來設定導通電阻和關斷電阻，當開關SW2導通時可以將數(shù)據(jù)存儲 電容器Cs的基準電極的電位設置為根據(jù)電源電壓Vdd的電壓，并且當開關SW3導通時可以 將數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的基準電極的電位設置為基準電位Vref。(具體示例3)圖7示出了具體示例3的像素電路的結構，控制線以及電源線。具體示例3的整 體結構和圖5中相同。在具體示例2中將基準電位線10連接到基準電壓Vref的開關SW3 已經(jīng)被移除，且基準電位線10直接連接到基準電位Vref。該基準電位線10通過電阻RLR 連接到基準電源Vref。因此，當開關SW2導通時，電源Vdd和基準電源Vref通過電阻L以 及開關SW2的導通電阻而連接。在這種情況下，相對于基準電位線10的電阻Rm，優(yōu)選地進行設計使得開關SW2的 導通電阻r2on變?yōu)槿缦聄2on < RLEXM/10此外，更優(yōu)選地進一步設置以使r2on < I^XM/40。通過以這種方式設置這些值， 可以設置使得當開關SW2導通時將數(shù)據(jù)存儲電容器Cs的基準電極的電位切換為與電源電 壓Vdd相對應的電壓，并且切換為基準電位Vref。這里，M是像素在水平方向上的數(shù)量。在 具體示例3的情況下，由于對于水平方向上的所有像素，開關SW2導通，且連接到電源Vdd， 則電源Vdd的電阻由于像素數(shù)量增加而實際上變得更小。在將基準電位線10沿垂直方向 設置的情況下，優(yōu)選地采用垂直方向上的像素數(shù)量作為M，或者優(yōu)選地采用在具有最少像素的方向上的像素數(shù)量作為M。部件列表
1像素區(qū)域
2單元像素
3掃描線
4信號線
5電源線
6線驅動電路
7線驅動電路
8電源電壓電路
9控制電路
10基準電位線
11掃描線
權利要求
一種顯示設備，在該顯示設備中與多條數(shù)據(jù)線和多條掃描線的交叉相對應地以矩陣形式設置多個像素，其中各個像素包括發(fā)光元件，其具有連接到第一電源的第一電極，且該發(fā)光元件根據(jù)流動的電流而發(fā)光；驅動晶體管，其具有連接到第二電源的源極，且該驅動晶體管將漏電流提供到所述發(fā)光元件的第二電極；數(shù)據(jù)存儲電容器，其具有連接到所述驅動晶體管的柵極的第一電極；以及第一開關，其在像素選擇周期中被切換為導通，使得數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)被寫入到所述數(shù)據(jù)存儲電容器，并且其中所述數(shù)據(jù)存儲電容器的第二電極的電位在像素選擇周期中的至少部分周期和像素非選擇周期的至少部分周期之間改變。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，其中進一步提供第二開關，該第二開關用來控制所述第二電源和所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所 述第二電極之間的連接，并且所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和不同于所述第二電源 的基準電源通過電阻而連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的顯示設備，其中如果所述數(shù)據(jù)存儲電容器和所述基準電源之間的電阻為Rui，所述第二開關的導通電阻 為Ron，并且在所述顯示設備的水平方向或垂直方向中的具有較少像素的那個方向上的像 素數(shù)量為M，則滿足Ron < RuiXΜ/40。
4.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，該顯示設備還包括第二開關，其用來控制所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和所述第二電源的連接；以及第三開關，其用來控制所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和不同于所述第二電源的 基準電源的連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的顯示設備，其中如果作為所述第二開關的導通電阻和關斷電阻的比的導通電阻/關斷電阻為R2，并且 作為所述第三開關的導通電阻和關斷電阻的比的導通電阻/關斷電阻為R3，則滿足R2XR3 < 0. 01。
6.根據(jù)權利要求4所述的顯示設備，其中所述第二開關和所述第三開關是設置在像素區(qū)域內(nèi)的薄膜晶體管。
7.根據(jù)權利要求4所述的顯示設備，其中所述第二開關是設置在像素區(qū)域內(nèi)的薄膜晶體管，并且所述第三開關是設置在像素區(qū) 域外的晶體管。
8.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，其中對所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和所述基準電壓進行連接的基準電位線與所 述第二電源線正交。
9.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，其中對所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極和所述基準電壓進行連接的基準電位線與所 述掃描線的掃描方向正交。
10.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，其中所述數(shù)據(jù)存儲電容器比寄生電容大，該寄生電容是在所述驅動電容器的柵極節(jié)點處產(chǎn) 生的除所述數(shù)據(jù)存儲電容器以外的電容。
11.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，其中由于電源電壓的改變而對寫入電壓產(chǎn)生的影響通過在像素選擇周期中的至少部分周 期和像素非選擇周期中的至少部分周期之間改變所述數(shù)據(jù)存儲電容器的所述第二電極的 電位來補償。
12.一種用于顯示設備的像素電路，在該顯示設備中多個像素以矩陣形式設置，該像素 電路包括發(fā)光元件，其具有連接到第一電源的第一電極，且該發(fā)光元件根據(jù)元件中流動的電流 而發(fā)光；驅動晶體管，其具有連接到第二電源的源極，且該驅動晶體管將漏電流提供給所述發(fā) 光元件的第二電極；數(shù)據(jù)存儲電容器，其具有連接到所述驅動晶體管的柵極的第一電極；以及第一開關，其在像素選擇周期中被切換為導通，使得數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)被寫入到所述數(shù)據(jù) 存儲電容器，并且其中所述數(shù)據(jù)存儲電容器的第二電極的電位在像素選擇周期中的至少部分周期和像素非 選擇周期中的至少部分周期之間改變。
全文摘要
一種顯示設備，在該顯示設備中與多條數(shù)據(jù)線和多條掃描線的交叉相對應地以矩陣形式設置多個像素，其中各個像素包括發(fā)光元件，其具有連接到第一電源的第一電極，且該發(fā)光元件根據(jù)流動的電流而發(fā)光；驅動晶體管，其具有連接到第二電源的源極，且該驅動晶體管將漏電流提供到所述發(fā)光元件的第二電極；數(shù)據(jù)存儲電容器，其具有連接到所述驅動晶體管的柵極的第一電極；以及第一開關，其在像素選擇周期中被切換為導通，使得數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)被寫入到所述數(shù)據(jù)存儲電容器，并且其中所述數(shù)據(jù)存儲電容器的第二電極的電位被改變。
文檔編號G09G3/32GK101828213SQ200880112221
公開日2010年9月8日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權日2007年10月19日
發(fā)明者三和宏一, 前川雄一 申請人:全球Oled科技有限責任公司