專利名稱：像素電路和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種設(shè)置在各個像素上的用于電流驅(qū)動發(fā)光器件的像素電路。本發(fā)明還涉及一種具有這種像素電路的矩陣的有源矩陣顯示裝置，用于控制施加到諸如有機EL器件的發(fā)光器件的電流，該有機EL器件具有設(shè)置在各個像素電路上的絕緣柵極場效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
諸如液晶顯示裝置的圖像顯示裝置具有液晶像素矩陣，并根據(jù)圖像信息控制穿過像素或被像素反射的光的強度來顯示由圖像信息表示的圖像。具有作為像素的有機EL器件的有機EL顯示裝置也類似地操作。不同于液晶設(shè)備，有機EL器件是自發(fā)光器件。因此，有機EL器件比液晶顯示器件顯示更可見的圖像，不需要背光，并具有高的響應(yīng)速度。每個發(fā)光器件的亮度級(等級)可以由流過它的電流控制，并因此有機EL顯示裝置是電流控制的而液晶顯示裝置是電壓控制的。
與液晶顯示裝置一樣，有機EL顯示裝置分為無源(passive)矩陣驅(qū)動型和有源矩陣驅(qū)動型。盡管無源矩陣驅(qū)動構(gòu)造在結(jié)構(gòu)上簡單，但是它導致難以制造大尺寸、高分辨率的顯示裝置。因此，努力主要指向開發(fā)有源矩陣顯示裝置。依據(jù)有源矩陣驅(qū)動方案，在每個像素電路中流過發(fā)光顯示器件的電流由設(shè)置在像素電路中的有源器件(通常是薄膜晶體管或者TFT)控制。在下面的專利文件中公開有源矩陣驅(qū)動系統(tǒng)日本專利公開(laid-open)No.2003-255856；日本專利公開No.2003-271095；日本專利公開No.2004-133240；日本專利公開No.2004-029791；日本專利公開No.2004-093682 以及日本專利公開No.10-214042。

發(fā)明內(nèi)容
過去，像素電路位于用于供給控制信號的行掃描線和用于供給視頻信號的列信號線之間的交叉點。像素電路至少包括采樣晶體管、像素電容、驅(qū)動晶體管、以及發(fā)光器件。通過從掃描線供給的控制信號接通采樣晶體管、采樣從信號線供給的視頻信號。像素電容依據(jù)被采樣的視頻信號保持輸入電壓，驅(qū)動晶體管依據(jù)由像素電容保持的輸入電壓在預(yù)定的發(fā)光周期內(nèi)供給輸出電流。通常，輸出電流依賴于在驅(qū)動晶體管的溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率和閾值電壓。響應(yīng)從驅(qū)動晶體管供給的輸出電流，發(fā)光器件依據(jù)視頻信號發(fā)射一定亮度級的光。
當由像素電容保持的輸入電壓施加到驅(qū)動晶體管的柵極時，輸出電流在驅(qū)動晶體管的源極和漏極之間流動，激發(fā)發(fā)光器件。通常，從發(fā)光器件發(fā)射的光的亮度與流過其中的電流量成正比。從驅(qū)動晶體管供給的輸出電流的量是通過它的柵極電壓，即寫入像素電容的輸入電壓來控制的。過去，像素電路通過依據(jù)視頻信號改變施加到驅(qū)動晶體管柵極的輸入電壓來控制供給發(fā)光器件的電流量。
驅(qū)動晶體管具有由下面公式(1)表示的工作特性Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2…(1)此處，Ids表示源極和漏極之間流動的漏電流，漏電流用作供給發(fā)光器件的輸出電流，Vgs表示施加到柵極的相對于源極的柵極電壓，該柵極電壓用作上述提到的像素電路中的輸入電壓，Vth表示晶體管的閾值電壓，μ表示在用作晶體管溝道的薄半導體膜內(nèi)的遷移率。此外W表示溝道寬度，L表示溝道長度，而Cox表示柵極電容。從晶體管特征方程(1)中可以看出，由于薄膜晶體管在飽和區(qū)域工作，當柵極電壓Vgs增加超過閾值電壓Vth時，接通晶體管，引起漏電流Ids流動。原則上，如晶體管特征方程(1)所示，如果柵極電壓Vgs是常數(shù)，則漏電流Ids始終以恒定比率供給發(fā)光器件。因此，如果組成屏幕的像素由同一等級的各個視頻信號供給，則所有的像素應(yīng)該以相同亮度級發(fā)光，提供整個屏幕上圖像的均勻性。
然而事實上，由諸如多晶硅的薄晶體管膜組成的薄膜晶體管(TFT)具有各自的器件特征變化。尤其是，閾值電壓不是常數(shù)，而是逐像素變化。從晶體管特征方程(1)中可以理解，如果各驅(qū)動晶體管的閾值電壓Vth不同，則即使當柵極電壓Vgs是常數(shù)時，漏電流Ids對于各驅(qū)動晶體管也是不同的，從而導致在像素上不同的亮度級并且在整個屏幕上失去圖像均勻性。因此如在日本專利公開NO.2004-133240中公開的，已經(jīng)開發(fā)了包含消除驅(qū)動晶體管的閾值電壓變化的功能的像素電路。
包含消除驅(qū)動晶體管的閾值電壓變化的功能的像素電路可以在一定程度上改進整個屏幕上的圖像均勻性。但是，多晶硅薄膜晶體管的特性指出不僅是閾值電壓而且是遷移率μ在器件之間都是不同的，可以從晶體管特征方程(1)中看出，如果遷移率μ變化，則盡管柵極電壓Vgs是常數(shù)，但漏電流Ids還是變化。結(jié)果，發(fā)光亮度對于各器件有變化，損害整個屏幕上的圖像均勻性。
希望提供一種像素電路和顯示裝置，用于消除驅(qū)動晶體管內(nèi)的載流子遷移率的影響以補償從驅(qū)動晶體管施加的漏電流(輸出電流)的變化。
還希望提供一種像素電路和顯示裝置，它保持用于消除驅(qū)動晶體管的載流子遷移率的影響所需的校正操作的余量，用于由此穩(wěn)定像素電路和顯示裝置的操作。
為了滿足上述需要，依據(jù)本發(fā)明提供一種像素電路，其位于供給控制信號的行掃描線和供給視頻信號的列信號線之間的交點上，至少包括采樣晶體管、連接到采樣晶體管的像素電容、連接到像素電容的驅(qū)動晶體管、連接到驅(qū)動晶體管的發(fā)光器件。在像素電路中，響應(yīng)從掃描線供給的控制信號接通采樣晶體管，來采樣從信號線供給的視頻信號到像素電容。像素電容依據(jù)被采樣的視頻信號施加輸入電壓到驅(qū)動晶體管的柵極。驅(qū)動晶體管將依賴于輸入電壓的輸出電流供給發(fā)光器件，輸出電流對驅(qū)動晶體管的溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率具有依賴性。響應(yīng)從驅(qū)動晶體管供給的輸出電流，發(fā)光器件以依賴于視頻信號的亮度級進行發(fā)光。為了消除輸出電流對載流子遷移率的依賴性，像素電路還包括配置為校正在像素電容中被采樣的輸入電壓的校正部分。根據(jù)從掃描線供給的控制信號，校正部分工作用來從驅(qū)動晶體管提取輸出電流并將提取的輸出電流引入到發(fā)光器件的電容和該像素電容，由此用于校正輸入電壓。像素電路進一步還包括加在發(fā)光器件的電容上的附加電容。從驅(qū)動晶體管提取的一部分輸出電流流入該附加電容以便給出操作校正部分的時間余量。
優(yōu)選的，在像素電路中，采樣晶體管、驅(qū)動晶體管、以及校正部分包括形成在絕緣基片上的薄膜晶體管，并且像素電容和附加電容包括形成在絕緣基片上的薄膜電容器。驅(qū)動晶體管的輸出電流對閾值電壓和載流子區(qū)域中的載流子遷移率具有依賴性，而且校正部分檢測驅(qū)動晶體管的閾值電壓并將檢測的閾值電壓事先加到輸入電壓，以便于消除輸出電流對閾值電壓的依賴。發(fā)光器件包括具有連接到驅(qū)動晶體管的源極的陽極和接地的陰極的二極管型發(fā)光器件，具有連接到發(fā)光器件陽極的一端和連接到預(yù)定固定電勢的另一端的附加電容。連接附加電容的另一端的預(yù)定固定電勢從發(fā)光器件的陰極上的地電勢、和像素電路的正電源電勢以及負電源電勢中選擇。在分別如上所述像素電路的陣列中，每個像素電路具有紅色發(fā)光器件、綠色發(fā)光器件、以及藍色發(fā)光器件中的任何一個，而且各個像素電路的附加電容對各個發(fā)射器件具有不同的電容值，由此用于一致化在各個像素電路中操作校正部分所需的時間。在像素電路陣列中，其中一個像素電路中附加電容的電容值的缺少由像素電路中一相鄰像素電路的附加電容的一部分來補償。校正部分從驅(qū)動晶體管提取輸出電流并通過負反饋回路供給該提取的輸出電流到像素電容以便校正輸入電壓，此時視頻信號正在像素電容中被采樣。
依據(jù)本發(fā)明的實施方式，還提供一種包括像素陣列的顯示裝置，該像素陣列具有像素的矩陣，每個像素位于用于供給控制信號的行掃描線和用于供給視頻信號的列信號線之間的交點上，用于為信號線供給視頻信號的信號單元，以及給掃描線供給控制信號以便順序地掃描像素行的掃描器單元，每個像素至少包括采樣晶體管、連接到采樣晶體管的像素電容、連接到像素電容的驅(qū)動晶體管、連接到驅(qū)動晶體管的發(fā)光器件。在顯示裝置中，響應(yīng)于從掃描線供給的控制信號，接通采樣晶體管以便將從信號線供給的視頻信號采樣到像素電容。依據(jù)被采樣的視頻信號，像素電容施加輸入電壓到驅(qū)動晶體管的柵極。依據(jù)輸入電壓，驅(qū)動晶體管將輸出電流供給發(fā)光器件，輸出電流對驅(qū)動晶體管的溝道區(qū)中的載流子遷移率具有依賴性。響應(yīng)從驅(qū)動晶體管供給的輸出電流，發(fā)光器件以依賴于視頻信號的亮度級進行發(fā)光。為了消除輸出電流對載流子遷移率的依賴性，每個像素還包括配置為校正在像素電容中被采樣的輸入電壓的校正部分。根據(jù)從掃描線供給的控制信號，校正部分操作以便從驅(qū)動晶體管提取輸出電流并將提取的輸出電流引入到發(fā)光器件的電容和該像素電容，由此用于校正輸入電壓。每個像素進一步還包括加在發(fā)光器件的電容上的附加電容。從驅(qū)動晶體管提取的一部分輸出電流流入附加電容以便給出操作校正部分的時間余量。
優(yōu)選的，在顯示裝置中，采樣晶體管、驅(qū)動晶體管、以及校正部分包括形成在絕緣基片上的薄膜晶體管，像素電容和附加電容包括形成在絕緣基片上的薄膜電容器。驅(qū)動晶體管的輸出電流對閾值電壓和載流子區(qū)域中的載流子遷移率具有依賴性，而且校正部分檢測驅(qū)動晶體管的閾值電壓并事先將檢測的閾值電壓加到輸入電壓，為了消除輸出電流對閾值電壓的依賴。發(fā)光器件包括具有連接到驅(qū)動晶體管的源極的陽極和接地的陰極的二極管型發(fā)光器件，具有連接到發(fā)光器件陽極的一端和連接到預(yù)定固定電勢的另一端的附加電容。連接附加電容的另一端的預(yù)定固定電勢從發(fā)光器件的陰極上的地電勢、和像素電路的正電源電勢以及負電源電勢中選擇。每個像素具有紅色發(fā)光器件、綠色發(fā)光器件、以及藍色發(fā)光器件中的任何一個，而且各個像素的附加電容對各個發(fā)光器件具有不同的電容值，由此用于一致化在各個像素中操作校正部分所需的時間。其中一個像素中附加電容的電容值的缺少由一相鄰的像素中的附加電容的一部分來補償。校正部分從驅(qū)動晶體管提取輸出電流并通過負反饋回路供給該提取的輸出電流到像素電容以便校正輸入電壓，此時視頻信號正在像素電容中被采樣。
依據(jù)本發(fā)明的實施方式，像素電路和具有這種像素電路的集成陣列的顯示裝置具有依據(jù)電壓驅(qū)動系統(tǒng)校正閾值電壓和遷移率的變化的校正部分。具有該校正部分的像素電路包括多個集成在玻璃或者類似的絕緣基片上的薄膜晶體管(TFT)。依據(jù)本發(fā)明的實施方式，通過形成在絕緣基片上的薄膜電容器提供附加電容。該附加電容與發(fā)光器件的電容并聯(lián)。借助這種結(jié)構(gòu)，用于校正遷移率的總電容具有大的值。結(jié)果，校正遷移率變化所需的操作時間可以設(shè)置為長的時間。尤其是，遷移率校正周期的設(shè)定余量可以增加以便穩(wěn)定像素電路的校正操作。
如果顯示裝置是彩色顯示裝置，則每個像素電路具有紅色發(fā)光器件、綠色發(fā)光器件、以及藍色發(fā)光器件中的任何一種。通常，對相應(yīng)顏色，發(fā)光器件具有不同的發(fā)光區(qū)域和不同的發(fā)光材料，以及相應(yīng)地具有不同的電容元件。發(fā)光器件中的附加電容可以是變化的以便對不同的彩色像素設(shè)定遷移率校正周期為相同的值。當對所有像素提供校正遷移率所需的共同時間時，像素陣列的操作可以易于控制。
如果在紅色(R)像素、綠色(G)像素、以及藍色(B)像素之間獲得白平衡或者在R、G、B像素中的發(fā)光器件具有相差較大的不同特性，在各個像素R、G、B中所需的附加電容可能相互之間相差很大。在這種情況下，可能在R、G、B像素之間分配部分的附加電容。尤其是，如果特定顏色的像素電路中附加電容的電容值缺少，則在另一顏色的相鄰像素電路中的附加電容的一部分電容值被分配來補償這個缺少。因此，包括R、G、B像素電路的顯示裝置可以具有對于彩色像素的共同的遷移率校正周期。


圖1是示出依據(jù)本發(fā)明一個實施方式的顯示裝置的基本結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明第一實施方式的顯示裝置的部分框圖形式的電路圖；圖3A和3B是示出依據(jù)第一實施方式的顯示裝置的像素的平面圖；圖4是圖2中所示的顯示裝置的像素電路的電路圖；圖5是說明圖4所示的像素電路操作的時序圖；圖6是說明圖4所示的像素電路操作的電路圖；圖7是說明圖4所示的像素電路操作的曲線圖；圖8是說明圖4所示的像素電路操作的電路圖；圖9是示出包含在圖4所示的像素電路中的驅(qū)動晶體管的工作特性的曲線圖；圖10是依據(jù)圖2所示的第一實施方式的顯示裝置的改變的部分框圖形式的電路圖；圖11是依據(jù)本發(fā)明第二實施方式的顯示裝置的部分框圖形式的電路圖；圖12是說明包含在圖11所示的顯示裝置中的像素電路工作的時序圖；圖13是說明包含在圖11所示的顯示裝置中的像素電路工作的電路圖；圖14是依據(jù)本發(fā)明第三實施方式的顯示裝置的部分平面圖；圖15是依據(jù)本發(fā)明第四實施方式的顯示裝置的部分平面圖；圖16是依據(jù)圖15所示的第四實施方式的顯示裝置的部分框圖形式的電路圖；圖17是依據(jù)圖16所示的第四實施方式的顯示裝置的改變的部分框圖形式的電路圖。
具體實施例方式
圖1以框圖形式示出依據(jù)本發(fā)明一個實施方式的顯示裝置的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示，包含有源矩陣顯示裝置的顯示裝置具有作為主單元的像素陣列1和外圍電路。外圍電路包括水平選擇器3、寫掃描器4、驅(qū)動掃描器5、和校正掃描器7。像素陣列1包括設(shè)置在行掃描線WS和列信號線SL之間的交叉點上的像素R、G、B的矩陣。為了顯示彩色圖像，像素陣列1由三原色像素R、G、B組成。但是，本發(fā)明并不局限于使用這種像素。每個像素R、G、B包括像素電路2。信號線SL由水平選擇器3驅(qū)動。水平選擇器3作為用于給信號線SL施加視頻信號的信號單元。掃描線WS由寫掃描器4掃描。該顯示裝置也具有與掃描線WS平行延伸的其它掃描線DS、AZ。掃描線DS由驅(qū)動掃描器5掃描。掃描線AZ由校正掃描器7掃描。寫掃描器4、驅(qū)動掃描器5、以及校正掃描器7共同組成掃描器單元，用于在每個水平周期連續(xù)掃描像素行。當每個像素電路2由掃描線WS之一選擇時，它采樣來自相應(yīng)信號線SL的視頻信號。當每個像素電路2由掃描線DS之一選擇時，它依據(jù)采樣的視頻信號激發(fā)組合在像素電路2內(nèi)的發(fā)光器件。此外，當每個像素電路2由掃描線AZ之一選擇時，它執(zhí)行預(yù)定的校正處理。
像素陣列1通常形成在平板形式的諸如玻璃的絕緣基片上。每個像素電路2包括非晶硅薄膜晶體管(TFT)或者低溫多晶硅TFT。如果每個像素電路2包括非晶硅TFT，則掃描器單元構(gòu)造為與平板分開的TAB，并且通過撓性電纜與平板連接。如果每個像素電路2包括低溫多晶硅TFT，則因為信號單元和掃描單元也可以由低溫多晶硅TFT構(gòu)造，所以像素陣列、信號單元、以及掃描器單元可以整體形成在平板上。
圖2是依據(jù)本發(fā)明第一實施方式的有源矩陣顯示裝置的部分框圖形式的電路圖。如圖2所示，該有源矩陣顯示裝置具有作為主單元的像素陣列1和外圍電路。外圍電路包括水平選擇器3、寫掃描器4、驅(qū)動掃描器5、第一校正掃描器71、以及第二校正掃描器72。像素陣列1包括設(shè)置在行掃描線WS和列信號線WL之間的交叉點上的像素電路2的矩陣。為了更容易理解第一實施方式，僅將一個像素電路2以放大比例示出。信號線SL由水平選擇器3驅(qū)動。水平選擇器3作為用于給信號線SL施加視頻信號的信號單元。掃描線WS被寫掃描器4掃描。該顯示裝置還具有與掃描線WS平行延伸的其它掃描線DS、AZ1、AZ2。掃描線DS由驅(qū)動掃描器5掃描。掃描線AZ1由第一校正掃描器71掃描。掃描線AZ2由第二校正掃描器72掃描。寫掃描器4、驅(qū)動掃描器5、第一校正掃描器71、以及第二校正掃描器72共同組成掃描單元，用于在每個水平周期連續(xù)掃描像素行。當每個像素電路2由掃描線WS之一選擇時，它采樣來自相應(yīng)信號線SL的視頻信號。當每個像素電路2由掃描線DS之一選擇時，它依據(jù)采樣的視頻信號激發(fā)組合在像素電路2內(nèi)的發(fā)光器件EL。此外，當每個像素電路2由掃描線AZ1、AZ2中之一選擇時，它執(zhí)行預(yù)定的校正處理。
圖2所示的像素電路2包括五個薄膜晶體管Tr1至Tr4、Trd、兩個電容器Cs、Csub，以及發(fā)光器件EL。電容器Cs是像素電容，而電容器Csub是依據(jù)本發(fā)明實施方式提供的附加電容。為了更好地理解本發(fā)明，發(fā)光器件EL的電容器圖解為電容器Coled。晶體管Tr1至Tr3、Trd的每一個包括N溝道多晶硅TFT，而晶體管Tr4包括P溝道多晶硅TFT。如上所述，電容器Cs是像素電路2的像素電容。發(fā)光器件EL包括例如具有陽極和陰極的二極管型有機EL器件。但是，依據(jù)本發(fā)明的實施方式，發(fā)光器件EL并不局限于二極管型有機EL器件，而通?？梢允悄軌虬l(fā)光的所有電流驅(qū)動器件中的任何一種。
作為在像素電路2中起到主要作用的驅(qū)動晶體管的晶體管Trd，具有連接到像素電容Cs一端的柵極G和連接到像素電容Cs另一端的源極S。驅(qū)動晶體管Trd的柵極G還通過晶體管Tr2連接到參考電勢Vss1，晶體管Tr2作為開關(guān)晶體管。驅(qū)動晶體管Trd的漏極通過晶體管Tr4連接到電源電勢Vcc，晶體管Tr4作為開關(guān)晶體管。開關(guān)晶體管Tr2具有連接到掃描線AZ1的柵極。開關(guān)晶體管Tr4具有連接到掃描線DS的柵極。發(fā)光器件EL具有連接到驅(qū)動晶體管Trd的源極S的陽極和接地的陰極，所述地電勢用Vcath表示。作為開關(guān)晶體管的晶體管Tr3連接在驅(qū)動晶體管Trd的源極S和預(yù)定的參考電勢Vss2之間。開關(guān)晶體管Tr3具有連接到掃描線AZ2的柵極。作為采樣晶體管的晶體管Tr1連接在信號線SL和驅(qū)動晶體管Trd的柵極G之間。采樣晶體管Tr1具有連接到掃描線WS的柵極。附加電容Csub具有連接到發(fā)光器件EL陽極的一端和接地的另一端。依據(jù)本實施方式，附加電容Csub并聯(lián)到發(fā)光器件EL的電容Coled。
響應(yīng)從掃描線WS施加的控制信號WS，采樣晶體管Tr1接通，并采樣從信號線SL施加的視頻信號Vsig到像素電容Cs中。依據(jù)被采樣的視頻信號Vsig，像素電容Cs施加輸入電壓Vgs到驅(qū)動晶體管Trd的柵極。驅(qū)動晶體管Trd供給依據(jù)輸入電壓Vgs的輸出電流Ids到發(fā)光器件EL。輸出電流(漏電流)Ids依賴于驅(qū)動晶體管Trd的溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率μ。從驅(qū)動晶體管Trd供給的輸出電流Ids導致發(fā)光器件EL以依據(jù)視頻信號Vsig的亮度級發(fā)光。
根據(jù)本發(fā)明的特征，像素電路2具有由開關(guān)晶體管Tr1至Tr4組成的校正部分，用于為了抵消輸出電流Ids對載流子遷移率μ的依賴性，依據(jù)像素電容器Cs中采樣的視頻信號Vsig，校正輸入電壓Vgs。尤其是，校正部分(Tr1至Tr4)依據(jù)從掃描線AZ1、AZ2施加的控制信號AZ1、AZ2操作以便從驅(qū)動晶體管Trd提取輸出電流Ids，并將該輸出電流Ids引入到發(fā)光器件EL的電容Coled和像素電容Cs，由此用于校正輸入電壓Vgs。由于像素電路2具有加在發(fā)光器件EL的電容Coled上的附加電容Csub，來自驅(qū)動晶體管Trd的部分輸出電流流入附加電容Csub，因此給出校正部分(Tr1至Tr4)操作的時間余量。當正在像素電容Cs中采樣視頻信號Vsig時，校正部分(Tr1至Tr4)從驅(qū)動晶體管Trd提取輸出電流Ids，并通過負反饋回路將該輸出電流Ids供給回到像素電容Cs，由此校正輸入電壓Vgs。
依據(jù)本實施方式，驅(qū)動晶體管Trd的輸出電流Ids依賴于閾值電壓Vth和載流子區(qū)域中的載流子遷移率μ。為了消除輸出電流Ids對載流子遷移率μ的依賴性，校正部分(Tr2至Tr4)事先檢測驅(qū)動Trd的閾值電壓Vth并且將檢測的閾值電壓Vth加到輸入電壓Vgs。
圖3A和3B示出每個像素電路2的薄膜晶體管TFT，像素電容Cs，以及附加電容Csub的平面布置圖。圖3A示出沒有附加電容Csub的布置圖，而圖3B示出了包括依據(jù)本發(fā)明實施方式的附加電容Csub的布置圖。采樣晶體管Tr1、驅(qū)動晶體管Trd、以及校正部分(Tr2至Tr4)包括形成在絕緣基片上的薄膜晶體管TFT，并且像素電容Cs以及附加電容Csub包括也形成在絕緣基片上的薄膜電容器。在圖解的布置圖中，附加電容Csub具有通過陽極接觸連接到像素電容Cs的一端，和連接到給定的固定電勢的另一端。該固定電勢是從發(fā)光器件EL陰極上的地電勢Vcath，或者像素電路2的正電源電勢Vcc或者負電源電勢Vss中選擇的。在圖2所示的實施方式中，附加電容Csub的另一端連接到地電勢。圖3B中所示的像素電路2是包括下層和上層的層狀結(jié)構(gòu)，所述下層包括薄膜晶體管TFT、像素電容Cs、和附加電容Csub，而所述上層連接到發(fā)光器件EL。為了更容易地理解本發(fā)明，發(fā)光器件EL從圖3A和3B的說明中省略。事實上，發(fā)光器件EL通過陽極接觸連接到像素電路2。
圖4表示圖2中所示的顯示裝置的像素電路2。為了更容易地理解本發(fā)明，圖4還示出了由采樣晶體管Tr1采樣的視頻信號Vsig、驅(qū)動晶體管Trd的輸入電壓Vgs和輸出電流Ids、發(fā)光器件EL的電容器Coled、以及附加電容Csub。
圖5是說明圖4中所示的像素電路操作的時序圖。下面將參考圖5具體描述圖4中所示的像素電路的操作。圖5示出了當波形沿著時間軸T變化時，施加到掃描線WS、AZ1、AZ2、DS上的控制信號的波形。簡潔起見，控制信號由與相應(yīng)掃描線的附圖標記一樣的附圖標記表示。由于晶體管Tr1、Tr2、Tr3是N溝道晶體管，當掃描線WS、AZ1、AZ2處于高電平時將它們接通，并且當掃描線WS、AZ1、AZ2處于低電平時將它們關(guān)斷。另一方面，由于晶體管Tr4是P溝道晶體管，當掃描線WS、AZ1、AZ2處于高電平時被關(guān)斷，并且當掃描線WS、AZ1、AZ2處于低電平時被接通。圖5還示出了驅(qū)動晶體管Trd的柵極G和源極S的電勢變化以及控制信號WS、AZ1、AZ2、DS的波形。
圖5示出了從時刻T1至T8的一個域(1f)。像素陣列的行在一個域中被順序掃描一次。圖5示出了施加到一行像素上的控制信號WS、AZ1、AZ2、DS的波形。
在先于域(1f)的時刻T0，所有的控制信號WS、AZ1、AZ2、DS處于低電平。因此，N溝道晶體管Tr1、Tr2、Tr3關(guān)斷，而只有P溝道晶體管Tr4接通。由于驅(qū)動晶體管Trd通過晶體管Tr4連接到電源電勢Vcc，驅(qū)動晶體管Trd將依據(jù)輸入電壓Vgs的輸出電流Ids施加到發(fā)光器件EL。因此，發(fā)光器件EL在時刻T0發(fā)光。此時，施加到驅(qū)動晶體管Trd的輸入電壓Vgs由柵極電勢(G)和源極電勢(S)之間的差值表示。
當在域(1f)開始的時刻T1，控制信號DS變高，關(guān)斷晶體管Tr4。驅(qū)動晶體管Trd與電源電勢Vcc斷開，因此發(fā)光器件EL停止發(fā)光，即進入非發(fā)射周期。因此在時刻T1，所有的晶體管Tr1至Tr4是關(guān)斷的。
在時刻T2，控制信號AZ1、AZ2變高，接通開關(guān)晶體管Tr2、Tr3。結(jié)果，驅(qū)動晶體管Trd的柵極G連接到參考電勢Vss1而它的源極S連接到參考電勢Vss2。通過滿足Vss1-Vss2＞Vth和Vss1-Vss2＝Vgs＞Vth，準備像素電路在時刻3校正閾值電壓Vth。不同的表述，周期T2至T3對應(yīng)驅(qū)動晶體管Trd的復(fù)位周期。如果發(fā)光器件EL的閾值電壓用VthEL表示，則滿足VthEL＞Vss2。因此，將負偏壓施加到發(fā)光器件EL，由此給發(fā)光器件EL反向加偏壓。發(fā)光器件EL的反向偏壓狀態(tài)對適當?shù)匦Ｕ撝惦妷篤th是必要的并且隨后校正遷移率。
在時刻T3，使得控制信號AZ2處于低電平并且此后立即使得控制信號DS也處于低電平。晶體管Tr3關(guān)斷，而晶體管Tr4接通。結(jié)果，漏電流Ids流入像素電容Cs以便開始校正閾值電壓Vth。此時，驅(qū)動晶體管Trd的柵極G保持在參考電勢Vss1，而漏電流Ids保持流動直到驅(qū)動晶體管Trd截止。當驅(qū)動晶體管Trd截止時，驅(qū)動晶體Trd的源極電勢(S)等于Vss1-Vth。在漏電流Ids截止之后的時刻T4，控制信號DS又變高，關(guān)斷開關(guān)晶體管Tr4。然后控制信號AZ1變低，關(guān)斷開關(guān)晶體管Tr2。結(jié)果，閾值電壓Vth保持在像素電容Cs內(nèi)。因此，從時刻T3至T4的周期是用于檢測驅(qū)動晶體管Trd的閾值電壓Vth的周期。從時刻T3至T4的周期稱為Vth校正周期。
在閾值電壓Vth被校正之后，在時刻T5控制信號WS變高，接通采樣晶體管Tr1以便將視頻信號Vsig寫入到像素電容Cs。像素電容Cs比發(fā)光器件EL的等效電容Coled足夠的小。結(jié)果，大多數(shù)視頻信號Vsig寫入到像素電容Cs。準確地，視頻信號Vsig和參考電勢Vss1之間的差Vsig-Vss1寫入到像素電容Cs。因此，驅(qū)動晶體管Trd的柵極G和源極S之間的電壓Vgs達到電平(Vsig-Vss1+Vth)，該電平是在先檢測并保持的閾值電壓Vth和當前采樣的差Vsig-Vss1之和。簡潔起見，如果假設(shè)Vss1＝0V，則如圖5所示的時序圖所表示的，柵-源電壓Vgs具有電平Vsig+Vth。當控制信號WS又變低時，視頻信號Vsig被采樣直到T7。從時刻T5至時刻T7的周期對應(yīng)于采樣周期。
在先于采樣周期結(jié)束時的時刻T7的時刻T6，控制信號DS變低，接通開關(guān)晶體管Tr4。由于驅(qū)動晶體管Trd連接到電源電勢Vcc，像素電路從非發(fā)射周期進入到發(fā)光周期。在從時刻T6至時刻T7的周期中，其中采樣晶體管Tr1保持接通并且開關(guān)晶體管Tr4接通，校正驅(qū)動晶體管Trd的遷移率。尤其是，依據(jù)本實施方式，在時刻T6至T7的周期中校正遷移率，在此周期采樣周期的后部和發(fā)射周期的前部互相重疊。在校正遷移率的發(fā)射周期的前部，由于發(fā)光器件EL事實上被反向偏壓，所以它不發(fā)光。在時刻T6至時刻T7的遷移率校正周期中，驅(qū)動晶體管Trd的柵極G固定在視頻信號Vsig的電平，而漏電流Ids流過驅(qū)動晶體管Trd。通過設(shè)置Vss1-Vth＜VthEL，發(fā)光器件EL被反向偏壓。因此發(fā)光器件EL不呈現(xiàn)二極管特性，而是簡單的電容特性。因此，流過驅(qū)動晶體管Trd的漏電流Ids被寫入電容C＝Cs+Coled+Csub，該電容是像素電容Cs、發(fā)光器件EL的等效電容Coled、以及附加電容Csub的組合。如圖5所示驅(qū)動晶體管Trd的源極電壓(S)按照增量ΔV升高。該增量ΔV從由像素電容Cs保持的柵-源電壓Vgs中被減去，驅(qū)動晶體管Trd設(shè)置在負反饋回路中。因此，通過經(jīng)由負反饋回路施加漏極晶體管Trd的輸出電流Ids穿過漏極晶體管Trd的輸入電壓Vgs，可以校正遷移率μ。通過調(diào)整遷移率校正周期(T6至T7)的持續(xù)時間，可以優(yōu)化負反饋量ΔV。
在時刻T7，控制信號WS變低，關(guān)斷采樣晶體管Tr1。驅(qū)動晶體管Trd的柵極G從信號線SL斷開。當不再施加視頻信號Vsig時，驅(qū)動晶體管Trd的柵極電勢(G)與它的源極電勢(S)一起增加。當柵極電勢(G)和源極電勢(S)升高時，柵-源電壓Vgs保持值(Vsig-ΔV+Vth)。當源極電勢(S)上升時，發(fā)光器件EL不再被反向偏壓。當輸出電流Ids流入發(fā)光器件EL時，發(fā)光器件EL實際開始發(fā)光。當將Vsig-ΔV+Vth代入到前述晶體管特征方程(1)的Vgs中時，漏電流Ids和柵極電壓Vgs之間的關(guān)系由下面公式(2)給出Ids＝kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vsig-ΔV)2…(2)此處k＝(1/2)(W/L)Cox。從上述特征方程(2)中可以理解，Vth項被消除而且施加到發(fā)光器件EL的輸出電流Ids不依賴驅(qū)動晶體管Trd的閾值電壓Vth?；旧?，漏電流Ids由視頻信號的信號電壓Vsig確定。換句話說，發(fā)光器件EL以依賴于視頻信號Vsig的亮度級發(fā)光。視頻信號Vsig由反饋量ΔV校正。校正量ΔV用來消除特征方程(1)的系數(shù)部分中的遷移率μ的影響。因此，漏電流Ids基本上僅依賴于視頻信號Vsig。
最后在時刻T8，控制信號DS變高，關(guān)斷開關(guān)晶體管Tr4。發(fā)光器件EL停止發(fā)光，而且域(1f)轉(zhuǎn)向末端。接著，Vth校正處理、遷移率校正處理、以及發(fā)光處理在下一個域重復(fù)。
圖6是像素電路2在遷移率校正周期T6至T7內(nèi)的電路圖。如圖6所示，在遷移率校正周期T6至T7內(nèi)，采樣晶體管Tr1和開關(guān)晶體管Tr4接通，而剩余晶體管Tr2、Tr3關(guān)斷。此時，開關(guān)晶體管Tr4的源極電勢(S)用Vss1-Vth表示。該源極電勢(S)也是發(fā)光器件EL的陽極電勢。如上所述，通過設(shè)置Vss1-Vth＜VthEL，發(fā)光器件EL被反向偏置并且呈現(xiàn)簡單的電容特性，而不是二極管特性。結(jié)果，流過驅(qū)動晶體管Trd的漏電流Ids流入到組合電容C＝Cs+Coled+Csub，該組合電容C是像素電容Cs、發(fā)光器件EL的等效電容Coled以及附加電容Csub的組合。其它表述，部分輸出電流Ids通過負反饋回路流入像素電容Cs，校正遷移率。
圖7是說明晶體管特征方程(2)的曲線圖。該曲線圖的豎軸表示Ids并且橫軸表示Vsig。圖7還在曲線圖下面示出了晶體管特征方程(2)。在圖7中，繪出像素1、2的特性曲線用于比較。像素1的驅(qū)動晶體管的遷移率μ相對大。相反，像素2的驅(qū)動晶體管的遷移率μ相對小。對于包含多晶硅薄膜晶體管的驅(qū)動晶體管，遷移率μ不可避免的在像素間發(fā)生變化。例如，當將相同電平的視頻信號Vsig寫入像素1、2時，如果根本沒有校正遷移率，則流過具有較大遷移率μ的像素1的輸出電流Ids1’與流過具有較小遷移率μ的像素2的輸出電流Ids2’大大不同。因為由于不同的遷移率μ造成的像素1、2的輸出電流Ids大大地互相不同，極大地損害了整個屏幕上圖像的均勻性。
依據(jù)本發(fā)明的實施方式，通過經(jīng)由負反饋回路跨過輸入電壓施加輸出電流來消除遷移率變化。從晶體管特征方程中可以看出，當遷移率較大時，漏電流Ids變大。因此由于遷移率較大，負反饋量ΔV也較大。如圖7的曲線圖所示，具有較大遷移率μ的像素1的負反饋量ΔV1大于具有較小遷移率μ的像素2的負反饋量ΔV2。因此，由于遷移率μ較大，負反饋也較大，使得抑制遷移率變化成為可能。如圖7所示，如果對具有較大遷移率μ的像素1按照ΔV1校正遷移率，則輸出電流極大地從Ids1’降到Ids1。另一方面，由于對具有較小遷移率μ的像素2的校正量ΔV2較小，輸出電流從Ids2’到Ids2的下降并不是那么大。結(jié)果，輸出電流Ids1和輸出電流Ids2基本上互相相等，消除遷移率的變化。由于在Vsig從黑色電平到白色電平的整個范圍內(nèi)消除了遷移率變化，整個屏幕上的圖像均勻性變得很高。上述的遷移率校正概括如下如果存在具有不同遷移率的像素1、2，則對于具有較大遷移率的像素1的校正量ΔV1小于對于具有較小遷移率的像素2的校正量ΔV2。換句話說，由于遷移率較大，校正量ΔV較大，并且輸出電流Ids內(nèi)的減少量也較大。因此，流過具有不同遷移率的電流被一致化，由此校正遷移率變化。
下面將參考圖8描述上述遷移率校正的數(shù)字分析。如圖8所示，當晶體管Tr1、Tr4接通時，使用驅(qū)動晶體管Trd的源極電勢(S)作為變量V進行分析。驅(qū)動晶體管Trd的源極電勢(S)用V表示，則流過驅(qū)動晶體管Trd的漏電流Ids用下面的公式(3)表示Ids＝kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vsig-V-Vth)2…(3)
由于漏極電流Ids和電容C(＝Cs+Coled+Csub)之間的關(guān)系，關(guān)系式Ids＝dQ/dt＝CdV/dt被滿足如下面公式(4)所表示從Ids=dQdt=CdVdt,∫1Cdt=∫1IdsdV···(4)]]>⇔∫0t1Cdt=∫-VthV1kμ(Vsig-Vth-V)2dV]]>⇔kμCt=[1Vsig-Vth-V]-VthV=1Vsig-Vth-V-1Vsig]]>⇔Vsig-Vth-V=11Vsig+kμCt=Vsig1+VsigkμCt]]>接著，將公式(3)代入公式(4)，且兩邊都積分。源極電壓V具有用-Vth表示的起始狀態(tài)，而遷移率變化校正時間(T6至T7)用t表示。通過解微分方程，在遷移率變化校正時刻t的像素電流由下面的公式(5)給出Ids=kμ(Vsig1+VsigkμCt)2···(5)]]>圖9示出了表示公式(5)表示的曲線圖。圖9中所示的曲線圖的豎軸表示輸出電流Ids，而橫軸表示視頻信號Vsig。參數(shù)包括遷移率校正周期t＝0μs，2.5μs和5μs，以及較大的遷移率1.2μ和較小的遷移率0.8μ。電容C只用Cs+Coled表示，Csub是零。從圖9中可以看出，與t＝0μs基本沒有遷移率校正相比，t＝2.5μs遷移率變化被充分地校正。當沒有遷移率校正時，Ids變化40％，具有遷移率校正時，Ids變化10％。但是，如果校正周期增加到t＝5μs，則由于不同的遷移率μ輸出電流Ids顯著地變化。結(jié)果，為了執(zhí)行合適的遷移率校正，校正周期t需要設(shè)置為合適的值。在圖9所示的曲線圖中，最優(yōu)的校正周期t在t＝2.5μs附近。但是鑒于施加到晶體管柵極的控制信號(柵極脈沖)的延遲，校正周期t＝2.5μs不是必定恰當?shù)?。從晶體管的操作特性判斷，校正周期t應(yīng)該盡可能長。在上面描述的公式(5)中，t包括在t/C。為了增加t而不影響公式(5)的右側(cè)，C的值可以增加，而保持t/C的值是常數(shù)。依據(jù)本發(fā)明的實施方式，除了組成電容C的像素電容Cs和發(fā)光器件電容Coled之外，引入附加電容Csub到像素電路。附加電容Csub使得總的電容C更大，并且相應(yīng)地增加校正周期，從而使得增加包含在像素電路中的校正部分的操作的時間余量成為可能。
如上所述并且如圖5的時序圖所示，在遷移率校正周期，當柵極電勢被固定時，促使輸出電流Ids流過驅(qū)動晶體管Trd，將電荷寫入到像素電容Cs和發(fā)光器件電容Coled中。輸出電流Ids的值如等式(5)所表示。當?shù)仁?5)不包括Vth項時，可以不受Vth的影響來校正遷移率。尤其是，因為遷移率μ是包含在等式(5)右邊的分母的項中，當遷移率μ較大時，輸出電流Ids較小，而當遷移率μ較小時，輸出電流Ids較大，由此校正遷移率變化。
等式(5)的遷移率校正項包含t/C，此處t表示遷移率校正周期而C表示像素電容Cs、發(fā)光器件電容Coled等的組合電容。圖9的曲線圖示出了不同遷移率校正周期t和輸出電流變量之間的關(guān)系。如上所述，可以知道如果遷移率校正周期t太短或者太長，校正能力是不足的。在圖9所示的曲線圖中，遷移率校正周期t＝2.5μs是基本最優(yōu)的等級。但是，鑒于柵極脈沖的延遲，遷移率校正周期t＝2.5μs常?？赡芴?。實際上很難準確地控制遷移率校正周期t。
依據(jù)本發(fā)明的實施方式，為了使遷移率校正容易，增加用于校正遷移率的電容C?？梢酝ㄟ^增加發(fā)光器件電容Coled或者像素電容Cs或者增加附加電容Csub來增加電容C。發(fā)光器件電容Coled由像素的尺寸、像素孔徑比、以及發(fā)光器件的有機EL材料的基本特性確定，因此很難簡單的增加它。增加像素電容Cs導致在信號電壓寫入時刻陽極電勢的增加。尤其是，陽極電勢的增加由Cs/(Cs+Coled)×ΔV確定。因此，由Coled/(Cs+Coled)表示的輸入信號電壓增益被降低。為了補償輸入信號電壓增益的減少，應(yīng)該增加視頻信號的振幅電平，相應(yīng)地給驅(qū)動器加載。依據(jù)本發(fā)明地實施方式，為了增加電容C，將附加電容Csub形成在集成了TFT的絕緣基片上，并且并聯(lián)到發(fā)光器件電容Coled。以這種方式，當增加輸入增益(Coled+Csub)/(Cs+Coled+Csub)時，可以增加總電容C的值，而且可以將最優(yōu)的遷移率校正周期t設(shè)置為一個長的數(shù)值，使得增加用于設(shè)定遷移率校正周期的余量成為可能。在依據(jù)第一實施方式的像素電路中，驅(qū)動晶體管Trd是N溝道型而其它的開關(guān)晶體管既是N溝道型又是P溝道型。但是晶體管可以是或者N溝道型或者P溝道型。
圖10是依據(jù)圖2所示的第一實施方式的顯示裝置的變化的部分框圖形式的電路圖。在第一實施方式，附加電容Csub的端子之一連接到發(fā)光器件EL的陽極，而另一端連接到發(fā)光器件E1的陰極上的地電勢Vcath。依據(jù)本變化，附加電容Csub的另一端連接到電源電勢Vcc。依據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，附加電容Csub的另一端可以連接到固定電勢。固定電勢可以從發(fā)光器件EL陰極上的地電勢Vcath、或者像素電路2的正電源電勢Vcc或者負電源電勢中選擇。在一些情況下，附加電容Csub可以并聯(lián)到像素電容Cs以增加總電容Cs。但是，由于附加電容Csub并聯(lián)到像素電容Cs可能減小輸入信號的增益，并不希望附加電容Csub并聯(lián)到像素電容Cs。
圖11是依據(jù)本發(fā)明第二實施方式的顯示裝置的部分框圖形式的電路圖。為了更容易地理解第二實施方式，與圖2中所示的依據(jù)第一實施方式的顯示裝置的部件相對應(yīng)的依據(jù)第二實施方式的顯示裝置的部件用相應(yīng)的附圖標記表示。如圖11所示，依據(jù)第二實施方式的顯示裝置具有像素陣列1和外圍電路。該外圍電路包括水平選擇器3、寫掃描器4、驅(qū)動掃描器5、第一校正掃描器71以及第二校正掃描器72。像素陣列1包括像素電路2的矩陣。為了更容易地理解第二實施方式，僅把一個像素電路2以放大比例示出。像素電路2包括六個晶體管Tr1、Trd、Tr3至Tr6，三個電容器Cs1、Cs2、以及Csub，和發(fā)光器件EL。所有的晶體管都是N溝道型。在像素電路2中起主要作用的驅(qū)動晶體管Trd具有連接到電容器Cs1、Cs2的端子的柵極G。電容器Cs1用作互連像素電路2的輸入和輸出側(cè)的耦合電容器。電容器Cs2用作像素電容，通過耦合電容器Cs1視頻信號被寫入到該像素電容。驅(qū)動晶體管Trd具有連接到像素電容Cs2另一端，以及還連接到發(fā)光器件EL的源極S。發(fā)光器件EL包括二極管型器件，該二極管型器件具有連接到驅(qū)動晶體管Trd的源極S的陽極和連接到地電勢Vcath的陰極K。電容器Csub是依據(jù)本發(fā)明的實施方式的附加電容并且被連接在驅(qū)動晶體管Trd的源極S和地電勢Vcath之間。開關(guān)晶體管Tr3被連接在驅(qū)動晶體管Trd的源極S和預(yù)定參考電勢Vss2之間。開關(guān)晶體管Tr3具有連接到掃描線AZ2的柵極。驅(qū)動晶體管Trd的漏極通過開關(guān)晶體管Tr4連接到電源Vcc。開關(guān)晶體管Tr4具有連接到掃描線DS的柵極。此外，開關(guān)晶體管Tr5插入在驅(qū)動晶體管Trd的柵極G和漏極之間。開關(guān)晶體管Tr5具有連接到掃描線AZ1的柵極。在輸入側(cè)的采樣晶體管Tr1被連接在信號線SL和耦合電容Cs1的另一端之間。采樣晶體管Tr1具有連接到掃描線WS的柵極。晶體管Tr6插入在耦合電容Cs1的另一端和預(yù)定的參考電勢Vss1之間。晶體管Tr6具有連接到掃描線AZ1的柵極。
圖12是說明圖11所示的像素電路的操作的時序圖。圖11示出了控制信號WS、DS、AZ1、AZ2在波形隨著時間軸T變化時的波形，還示出了驅(qū)動晶體管Trd的柵極電勢(G)和源極電勢(S)的變化。在時刻T1當域(1f)開始時，控制信號WS、AZ1、AZ2處于低電平，僅控制信號DS處于高電平。因此，在時刻T1，只有開關(guān)晶體管Tr4接通，剩余的晶體管Tr1、Tr3、Tr5、Tr6關(guān)斷。此時，因為驅(qū)動晶體管Trd通過被激發(fā)的開關(guān)晶體管Tr4連接到電源Vcc，預(yù)定的漏電流Ids流入到發(fā)光器件EL，該發(fā)光器件EL發(fā)光。
在時刻T2，控制信號AZ1、AZ2變高，接通晶體管Tr5、Tr6。當驅(qū)動晶體管Trd的柵極G通過被激發(fā)的晶體管Tr5連接到電源Vcc，柵極電勢(G)急劇增加。
在隨后的時刻T3，控制信號DS變成低電平，關(guān)斷晶體管Tr4。因為從電源供給到驅(qū)動晶體管Trd的電流沒有被截止，漏電流Ids被減少。源極電勢(S)和柵極電勢(G)變低。當源極電勢(S)和柵極電勢(G)之間的電勢差達到閾值電壓Vth時，沒有漏電流流動。此時，閾值電壓Vth被保持在像素電容Cs2中。保持在像素電容Cs2中的閾值電壓Vth用于消除驅(qū)動晶體管Trd的閾值電壓。因為開關(guān)晶體管Tr3已被接通，驅(qū)動晶體管Trd的源極S通過開關(guān)晶體管Tr3連接到參考電勢Vss2。參考電勢Vss2被設(shè)置為低于發(fā)光器件EL閾值電壓的電平，保持發(fā)光器件EL被反向偏置。
隨后在時刻T4，控制信號AZ1變成低電平，關(guān)斷晶體管Tr5、Tr6，固定被寫入像素電容Cs2的閾值電壓Vth。從時刻T2至時刻T4的周期稱為Vth校正周期(T2至T4)。由于在Vth校正周期(T2至T4)晶體管Tr6接通，耦合電容Cs1的另一端保持在參考電勢Vss1。
在時刻T5，控制信號WS、AZ2變成高電平，接通采樣晶體管Tr1。結(jié)果，驅(qū)動晶體管Trd的柵極G通過耦合電容Cs1和被激發(fā)的采樣晶體管Tr1連接到信號線SL。結(jié)果，視頻信號通過耦合電容Cs1耦接到驅(qū)動晶體管Trd的柵極G，增加柵極G的電勢。在圖13所示的時序表中，表示耦接的視頻信號和閾值電壓Vth之和的電壓用Vin表示。電壓Vin被保持在像素電容Cs2中。此后在時刻T7，控制信號WS變成低電平，保持像素電容Cs2中被寫入的電勢。視頻信號通過耦合電容Cs1被寫入到像素電容Cs2的周期稱為采樣周期(T5至T7)。采樣周期(T5至T7)通常對應(yīng)于一個水平周期(1H)。
依據(jù)本實施方式，在先于采樣周期完成時的T7時刻的T6時刻，控制信號DS變高而控制信號AZ2變低。結(jié)果，驅(qū)動晶體管Trd的源極S從參考電勢Vss2斷開，且電流從它的漏極流到源極S。由于采樣晶體管Tr1保持接通，驅(qū)動晶體管Trd的柵極電勢(G)保持為視頻信號電勢。當輸出電流流過驅(qū)動晶體管Trd時，它對像素電容Cs2和被反向偏置的發(fā)光器件EL的等效電容進行充電。驅(qū)動晶體管Trd的源極電勢(S)增加ΔV，而且在像素電容Cs2中保持的電壓Vin也相應(yīng)地減少。換句話說，在周期T6至T7期間，通過負反饋回路跨過在柵極G的輸入電壓施加來自源極(S)的輸出電流。負反饋量由ΔV表示。驅(qū)動晶體管Trd的遷移率由上面的負反饋操作校正。
在隨后的時刻T7，控制信號WS變低。當不再施加視頻信號時，執(zhí)行所謂的引導程序處理以增加柵極電勢(G)和源極電勢(S)，同時保持其間的差(Vin-ΔV)。當源極電勢(S)升高時，消除發(fā)光器件EL的反向偏置狀態(tài)，允許輸出電流Ids流入發(fā)光器件EL，此時該發(fā)光器件EL以依據(jù)視頻信號的亮度級發(fā)光。此后在時刻T8，域(1f)結(jié)束，操作進入下一個域。在下一個域，校正閾值電壓Vth，寫入信號，并校正遷移率。
圖13是圖12所示的遷移率校正周期(T6至T7)內(nèi)的像素電路2的電路圖。像素電路具有包含開關(guān)晶體管Tr3、Tr4、Tr5的校正部分。為了消除輸出電流Ids對載流子遷移率μ的依賴性，在先于或者在發(fā)光周期(T6至T8)的開始端，校正部分校正保持在像素電容Cs2中輸入電壓Vin(Vgs)。依據(jù)分別從掃描線WS、DS供給的控制信號WS、DS，在部分采樣周期(T5至T7)內(nèi)操作校正部分以便從驅(qū)動晶體管Trd提取輸出電流Ids，此時視頻信號Vsig正被采樣，并通過負反饋回路供給輸出電流Ids到像素電容Cs2以便校正輸入電壓Vgs。此外，為了消除輸出電流Ids對閾值電壓Vth的依賴性，在先于采樣周期(T5至T7)的周期T2至T4內(nèi)校正部分(Tr3，Tr4，Tr5)檢測驅(qū)動晶體管Trd的閾值電壓Vth并將被檢測的閾值電壓Vth加到輸入電壓Vgs。
在本實施方式中，驅(qū)動晶體管Trd也是N溝道晶體管并且具有連接到電源Vcc的漏極和連接到發(fā)光器件EL的源極S。借助這種結(jié)構(gòu)，校正部分在與采樣周期(T5至T7)的后部分重疊的發(fā)光周期(T6至T8)的開始部分(T6至T7)從驅(qū)動晶體管Trd中提取輸出電流Ids，并且通過負反饋回路供給輸出電流Ids到像素電容Cs2。此時，在發(fā)光周期(T6至T8)的開始部分(T6至T7)，校正部分導致從驅(qū)動晶體管Trd的源極S提取的輸出電流Ids流入發(fā)光器件EL的等效電容Coled和附加電容Csub。發(fā)光器件EL包括具有連接到驅(qū)動晶體管Trd的源極S的陽極和連接到地電勢Vcath的陰極的二極管型發(fā)光器件。在校正部分，發(fā)光器件EL在其陽極和陰極之間被反向偏置，而且當從驅(qū)動晶體管Trd的源極S提取的輸出電流Ids流入發(fā)光器件EL時，二極管型發(fā)光器件EL起電容Coled的作用。附加電容Csub并聯(lián)到電容Coled。借助這種結(jié)構(gòu)，輸出電流Ids流動的時間增加了，導致遷移率校正部分操作的時間余量增加。
圖14是依據(jù)本發(fā)明第三實施方式的顯示裝置的局部平面圖。圖14示出了一組紅色、綠色和藍色像素。R、G、B像素電路2分別具有紅色發(fā)光器件、綠色發(fā)光器件、和藍色發(fā)光器件。每個像素電路2的附加電容Csub具有對每個發(fā)光器件不同的電容值，由此均勻化操作R、G、B像素電路2中的各個校正部分所需的時間。
通常，為生產(chǎn)R、G、B發(fā)光器件，對顏色R、G、B即將組成發(fā)光器件的有機EL材料被不同地涂敷。由于對顏色R、G、B有機EL材料和它們的薄膜厚度是不同的，顏色R、G、B的發(fā)光器件電容Coled是彼此不同的。如果白色有機EL發(fā)光器件用R、G、B濾色器著色并且R、G、B像素具有不同的孔徑比，則對于顏色R、G、B的發(fā)光器件電容Coled也是彼此不同的。因此除非采取一些對策，用于校正對于顏色R、G、B的遷移率的電容C是彼此不同的。因此，由等式(5)確定的最優(yōu)的遷移率校正周期t對于R、G、B像素也是彼此不同的。結(jié)果，難以對R、G、B像素調(diào)整遷移率校正周期到合適的數(shù)值，除非采取某些對策。
依據(jù)本實施方式，為了在R、G、B像素中采用共同的優(yōu)化遷移率校正周期，針對各個顏色R、G、B的附加電容Csub具有不同的值。由于發(fā)光器件電容Coled由像素尺寸、像素孔徑比、以及發(fā)光材料的基本特性確定，實際上難以調(diào)整各個像素R、G、B的發(fā)光器件電容Coled為相同的值。因此除非采取某些對策，對于顏色R、G、B用于校正遷移率的電容C是彼此不同的，并且對于R、G、B像素最優(yōu)遷移率校正周期t也是彼此不同的。依據(jù)本實施方式，加在各個像素R、G、B上的附加電容Csub具有不同的值。
為了遷移率校正所需的漏極電流相同并獨立于不同像素中的移動校正周期，兩個不同的像素需要滿足下面公式(6)
k′k=C′CVsigVsig′=C′C···(6)]]>在公式(6)中，像素之一的參數(shù)最好區(qū)別于另一個像素的那些參數(shù)。流過一個像素的輸出電流Ids和視頻信號Vsig之間的關(guān)系用下面的公式(7)表示，它與上面描述的公式(5)相同Ids=kμ(11Vsig+kμCt)2···(7)]]>驅(qū)動晶體管的尺寸k’，輸入視頻信號的電平Vsig’，以及流過具有不同電容C的像素的漏極電流Ids’用下面的公式(8)表示Ids′=k′μ(11Vsig′+k′μC′t)2···(8)]]>為了Ids＝Ids’，下面的公式(9)滿足kμ(11Vsig+kμCt)2=k′μ(11Vsig′+k′μCt)2···(9)]]>計算公式(9)的兩邊以獲得下面公式(10)μ(k′C′-kC)t=1kVsig-1k′Vsig′···(10)]]>為了使公式(10)表示的條件不依賴于校正時間t，需要滿足下面的關(guān)系式k′C′=kCand1kVsig=1k′Vsig′]]>把這些關(guān)系式再寫入等式(6)，如果相對于Vsig、k的不同的值，C、C’滿足公式(6)給出的條件，則可能對所有的像素提供一個共同的校正時間t。
依據(jù)上面的公式(6)，如果對R、G、B像素，輸入視頻信號Vsig的動態(tài)范圍和驅(qū)動晶體管Trd的尺寸系數(shù)k是相同的，則為了對R、G、B像素提供共同的校正時間t，各個R、G、B像素的電容C需要一致。電容C用C＝Cs+Coled+Csub表示，對每個R、G、B像素電容Coled具有不同的值。由于電容Cs具有引導程序增益，很難較大地改變每個R、G、B像素。基本上，對R、G、B像素，電容Cs需要一個共同的值。依據(jù)本實施方式，對各個R、G、B像素具有不同值的電容Csub并聯(lián)到相應(yīng)電容Coled。用于遷移率校正的電容C用C＝Cs+Coled+Csub表示。為了在像素R、G、B中采用相同的電容C，對每個R、G、B像素調(diào)整附加電容Csub的值。照這樣，滿足公式(6)，對R、G、B像素提供共同的遷移率校正時間t。即使對于R、G、B像素驅(qū)動晶體管Trd的尺寸系數(shù)k和輸入視頻信號Vsig的動態(tài)范圍不同，通過對每個R、G、B像素調(diào)整附加電容Csub，可以對R、G、B像素確立對于遷移率校正最佳的相同時間t，從而公式(6)將被滿足。
如果需要調(diào)整R、G、B像素之間的白平衡，上述公式(6)可以修改為下面的公式(11)k′kα=C′CVsigVsig′α=C′C···(11)]]>如果需要白平衡調(diào)整，則假設(shè)對于每個R、G、B像素的輸出電流不同α倍。為了Ids’＝α Ids，需要滿足下面的公式(12)αkμ(11Vsig+kμCt)2=k′μ(11Vsig′+k′μC′t)2···(12)]]>計算公式(12)的兩邊。為了該條件不依賴于校正時間t，需要滿足下面的公式(13)k′αC′=kCand1kαVsig=1k′Vsig′···(13)]]>將這些公式再寫入公式(11)。如果相對于Vsig、k的不同值，C、C’滿足公式(11)給出的條件，則可能對所有像素提供共同的校正時間t。
圖15是依據(jù)本發(fā)明第四實施方式的顯示裝置的局部平面圖。依據(jù)第四實施方式的顯示裝置基本上類似于圖14中所示的依據(jù)第三實施方式的顯示裝置。為了更容易地理解第四實施方式，對應(yīng)于依據(jù)第三實施方式的顯示裝置的部件的根據(jù)第四實施方式的顯示裝置的那些部件用相應(yīng)的附圖標記表示。依據(jù)第四實施方式，通過鄰近的一個R、G、B像素電路中的附加電容Csub來補嘗在R、G、B像素電路之一中的附加電容Csub的電容值的缺少。在圖15中，在紅色(R)像素中的附加電容Csub的電容值缺少，并且這種缺少通過位于鄰近該紅色(R)像素的綠色(G)像素中的一部分附加電容Csub來補償。因比，G像素包括R像素中的一部分電容Csub和G像素中的電容Csub。藍色(B)像素中的附加電容Csub是充足的不需要補償。
如果為了獲得白平衡，R、G、B像素的輸出電流具有不同的電平設(shè)置，則依據(jù)等式(11)的條件需要被滿足來提供一個共同的遷移率校正時間t。尤其是，為了白色平衡調(diào)整，增加C、C’之間的差，而且附加電容Csub值需要相應(yīng)的加大。如上所述，附加電容Csub由形成在絕緣基片上的薄膜電容器提供。每個像素包括薄膜晶體管、另一個電容器Cs、以及引起對附加電容Csub占用的面積進行限制的互連。因此，如果附加電容Csub的所需值大于一個像素可以取的最大電容值，則對于該像素不可能具有相同的最優(yōu)遷移率校正時間t，除非采取一些對策。依據(jù)本實施方式，像素(圖15的R像素)中附加電容Csub的缺少通過相鄰像素(圖15中G像素)中附加電容Csub的分配部分來補償，從而R像素中的附加電容Csub將具有所需的值。由于像素中附加電容Csub的一部分被分配給相鄰像素中附加電容Csub的缺少，即使R、G、B像素具有不同的白平衡而且它的有機EL材料具有非常不同的特性，對R、G、B像素提供一致化的最優(yōu)遷移率校正時間t，從而在整個屏幕上獲得高圖像均勻性。
圖16是示出了圖15所示的R像素的電路陣列的部分框圖形式的電路圖。如圖16所示，紅色(R)像素電路2包括鄰近像素的附加電容Csub’以及它自己的附加電容Csub以獲得希望的總電容C＝Cs+Coled+Csub+Csub’。
圖17是依據(jù)圖16所示的第四實施方式的顯示裝置的改變的部分框圖形式的電路圖。為了更容易地理解本改變，對應(yīng)于依據(jù)第四實施方式的顯示裝置的部件的依據(jù)該改變的顯示裝置的那些部件用相應(yīng)的附圖標記表示。依據(jù)該改變的顯示裝置不同于依據(jù)第四實施方式的顯示裝置，在于盡管附加電容Csub、Csub’的另一端連接到發(fā)光器件EL陰極上的地電勢上的地電勢，在本改變中附加電容Csub、Csub’的另一端連接到電源Vcc。
盡管已經(jīng)示出并詳細描述了本發(fā)明的特定優(yōu)選實施方式，應(yīng)該理解在不超出附加權(quán)利要求范圍的情況下可以作出各種變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種像素電路，位于供給控制信號的行掃描線和供給視頻信號的列信號線之間的交點上，至少包括采樣晶體管；連接到所述采樣晶體管的像素電容；連接到所述像素電容的驅(qū)動晶體管；連接到所述驅(qū)動晶體管的發(fā)光器件；其中響應(yīng)從所述掃描線供給的控制信號接通所述采樣晶體管，以便采樣從所述信號線供給的視頻信號到所述像素電容，所述像素電容依據(jù)被采樣的視頻信號施加輸入電壓到所述驅(qū)動晶體管的柵極，所述驅(qū)動晶體管將依賴于所述輸入電壓的輸出電流供給所述發(fā)光器件，所述輸出電流對所述驅(qū)動晶體管的溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率具有依賴性，響應(yīng)從所述驅(qū)動晶體管供給的輸出電流，所述發(fā)光器件以依賴于所述視頻信號的亮度級發(fā)光，所述像素電路還包括校正裝置，用于為了消除所述輸出電流對載流子遷移率的依賴性，校正在所述像素電容中被采樣的輸入電壓，其中所述校正裝置依據(jù)從所述掃描線供給的控制信號進行操作以便從所述驅(qū)動晶體管提取輸出電流并將提取的輸出電流引入到所述發(fā)光器件的電容和所述像素電容，由此用于校正該輸入電壓，以及加在所述發(fā)光器件的電容上的附加電容，其中，從所述驅(qū)動晶體管提取的一部分輸出電流流入所述附加電容以便給出所述校正裝置操作的時間余量。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的像素電路，其中所述采樣晶體管、所述驅(qū)動晶體管、以及所述校正裝置包括形成在絕緣基片上的薄膜晶體管，并且所述像素電容和所述附加電容包括形成在所述絕緣基片上的薄膜電容器。
3.依據(jù)權(quán)利要求1的像素電路，其中所述驅(qū)動晶體管的輸出電流對閾值電壓和載流子區(qū)域中的載流子遷移率具有依賴性，而且為了消除該輸出電流對閾值電壓的依賴性，所述校正裝置檢測所述驅(qū)動晶體管的閾值電壓并事先將被檢測的閾值電壓加到所述輸入電壓。
4.依據(jù)權(quán)利要求1的像素電路，其中所述發(fā)光器件包括具有連接到所述驅(qū)動晶體管的源極的陽極和接地的陰極的二極管型發(fā)光器件，具有連接到所述發(fā)光器件陽極的一端和連接到預(yù)定固定電勢的另一端的所述附加電容。
5.依據(jù)權(quán)利要求4的像素電路，其中連接所述附加電容的另一端的所述預(yù)定固定電勢從所述發(fā)光器件的陰極上的地電勢、和像素電路的正電源電勢以及負電源電勢中選擇。
6.分別依據(jù)權(quán)利要求1的像素電路的陣列，其中每個所述像素電路具有紅色發(fā)光器件、綠色發(fā)光器件、以及藍色發(fā)光器件中的任何一個，而且相應(yīng)像素電路的附加電容對相應(yīng)發(fā)射器件具有不同的電容值，由此用于一致化在相應(yīng)像素電路中操作校正裝置所需的時間。
7.分別依據(jù)權(quán)利要求6的像素電路的陣列，其中所述像素電路之一中的附加電容的電容值的缺少通過所述像素電路中相鄰一個像素電路的附加電容的一部分來補償。
8.依據(jù)權(quán)利要求1的像素電路，其中所述校正裝置從所述驅(qū)動晶體管提取輸出電流并通過負反饋回路供給該提取的輸出電流到所述像素電容以便校正所述輸入電壓，此時該視頻信號正在所述像素電容中被采樣。
9.一種顯示裝置，包括，具有像素矩陣的像素陣列，每個像素位于用于供給控制信號的行掃描線和用于供給視頻信號的列信號線之間的交點上；用于為所述信號線供給視頻信號的信號單元；和用于給所述掃描線供給控制信號以便順序地掃描像素行的掃描器單元；每個所述像素至少包括采樣晶體管，連接到所述采樣晶體管的像素電容，連接到所述像素電容的驅(qū)動晶體管，連接到所述驅(qū)動晶體管的發(fā)光器件，其中，響應(yīng)于從所述掃描線供給的控制信號，接通所述采樣晶體管以便將從所述信號線供給的視頻信號采樣到所述像素電容，依據(jù)被采樣的視頻信號，所述像素電容施加輸入電壓到所述驅(qū)動晶體管的柵極，所述驅(qū)動晶體管將依賴于所述輸入電壓的輸出電流施加到所述的發(fā)光器件，所述輸出電流對所述驅(qū)動晶體管的溝道區(qū)內(nèi)的載流子遷移率具有依賴性，響應(yīng)于從所述驅(qū)動晶體管供給的輸出電流，所述發(fā)光器件以依賴于所述視頻信號的亮度級發(fā)光，所述像素的每個像素還包括校正裝置，用于為了消除所述輸出電流對載流子遷移率的依賴性，校正所述像素電容中被采樣的輸入電壓，其中根據(jù)從所述掃描線供給的控制信號，所述校正裝置進行操作以便從所述驅(qū)動晶體管提取輸出電流并將被提取的輸出電流引入到所述發(fā)光器件的電容和所述像素電容，由此用于校正該輸入電壓，加在所述發(fā)光器件的電容上的附加電容，其中從所述驅(qū)動晶體管提取的一部分輸出電流流入所述附加電容以便給出操作所述校正裝置的時間余量。
10.依據(jù)權(quán)利要求9的顯示裝置，其中所述采樣晶體管、所述驅(qū)動晶體管、以及所述校正裝置包括形成在絕緣基片上的薄膜晶體管，并且所述像素電容和所述附加電容包括形成在所述絕緣基片上的薄膜電容器。
11.依據(jù)權(quán)利要求9的顯示裝置，其中所述驅(qū)動晶體管的輸出電流對閾值電壓和載流子區(qū)域中的載流子遷移率具有依賴性，而且為了消除輸出電流對閾值電壓的依賴性，所述校正裝置檢測所述驅(qū)動晶體管的閾值電壓并事先將檢測的閾值電壓加到所述輸入電壓。
12.依據(jù)權(quán)利要求9的顯示裝置，其中所述發(fā)光器件包括具有連接到所述驅(qū)動晶體管的源極的陽極和接地的陰極的二極管型發(fā)光器件，具有連接到所述發(fā)光器件陽極的一端和連接到預(yù)定固定電勢的另一端的所述附加電容。
13.依據(jù)權(quán)利要求12的顯示裝置，其中連接所述附加電容的另一端的所述預(yù)定固定電勢從所述發(fā)光器件的陰極上的地電勢、和像素電路的正電源電勢以及負電源電勢中選擇。
14.依據(jù)權(quán)利要求9的顯示裝置，其中每個所述像素具有紅色發(fā)光器件、綠色發(fā)光器件、以及藍色發(fā)光器件中的任何一個，而且相應(yīng)像素中的附加電容對相應(yīng)發(fā)光器件具有不同的電容值，由此用于一致化在各個像素電路中操作校正裝置所需的時間。
15.依據(jù)權(quán)利要求14的顯示裝置，其中所述像素之一中的附加電容的電容值的缺少通過所述像素中的一相鄰像素的附加電容的一部分來補償。
16.依據(jù)權(quán)利要求9的顯示裝置，其中所述校正裝置從所述驅(qū)動晶體管提取輸出電流并通過負反饋回路供給該提取的輸出電流到所述像素電容以便校正所述輸入電壓，此時所述視頻信號正在所述像素電容中被采樣。
全文摘要
在此公開一種包括校正部分的像素電路，為了消除輸出電流對載流子遷移率的依賴性，該校正部分配置來校正像素電容中被采樣的輸入電壓。在像素電路中，根據(jù)從掃描線供給的控制信號，校正部分進行操作來從驅(qū)動晶體管提取輸出電流并將提取的輸出電流引入到發(fā)光器件的電容和該像素電容，由此用于校正輸入電壓。像素電路進一步包括加在發(fā)光器件的電容上的附加電容。在像素電路中，從驅(qū)動晶體管提取的一部分輸出電流流入附加電容以便給出操作校正部分的時間余量。
文檔編號H05B33/08GK101021998SQ20061006421
公開日2007年8月22日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者山下淳一, 內(nèi)野勝秀 申請人:索尼株式會社