CN101383125A - 显示设备和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示设备和电子装置。该显示设备包括像素阵列部分，该像素阵列部分具有以矩阵形式排列的像素，每个像素包括：电光元件；写入晶体管；保持电容；驱动晶体管；以及开关晶体管；对像素阵列部分的每个像素行布置并且被适配来传送要施加到写入晶体管的栅极电极的写入信号的写入扫描线；以及校正扫描线，其中写入扫描线的布线结构不与连接到驱动晶体管的栅极电极的布线图形相交。

Description

显示设备和电子装置
技术领域
本发明涉及显示设备和电子装置，并且更具体地涉及其中每个并入电光元件的像素以矩阵形式布置的平板显示设备、和具有该平板显示设备的电子装置。
背景技术
在图像显示设备的领域中，具有其每个并入电光元件、以矩阵形式布置的像素(像素电路)的平板显示设备正快速变得流行。在平板显示设备中，使用有机EL(电致发光)元件的有机EL显示设备的开发和商业化已经以稳定的速度进展。有机EL元件是其发光亮度根据流过该元件的电流改变的一类电流驱动的电光元件。该类元件依赖有机薄膜在被施加电场时发光的现象。
有机EL显示设备具有以下特征。即，功耗低，因为有机EL元件能够由10V或更少的电压驱动。此外，有机EL元件是自发光的。因此，与被设计来通过对包含液晶单元的每个像素控制来自光源(背光)的光强来显示图像的液晶显示设备相比，有机EL显示设备提供更高的图像可视性。此外，有机EL显示设备不需要发光部件(如液晶显示设备所需要的背光)，因此使得更容易减少重量和厚度。此外，有机EL元件响应速度非常快，或大约几μ秒。这提供了没有余像的运动图像。
与液晶显示设备一样，有机EL显示设备可以是简单(无源)矩阵或有源矩阵驱动。然而，应该注意，简单矩阵显示设备虽然在构造上简单，但是具有一些问题。这些问题包括难以实现大的高清晰度显示设备，因为电光元件的发光时段随扫描线的数量(即，像素数量)的增加而减少。
为此，近年来，有源矩阵显示设备的开发已经快速进行。这样的显示设备利用在与电光元件相同的像素电路中提供的如绝缘栅极场效应晶体管(典型地，薄膜晶体管或TFT)的有源元件，控制流过电光元件的电流。在有源矩阵显示设备中，电光元件在帧间隔上维持发光。结果，可以容易地实现大的高清晰度显示设备。
顺带提及，有机EL元件的I-V特性(电流-电压特性)典型地已知为随时间劣化(所谓的随时间的劣化)。在使用N沟道TFT作为适于对有机EL元件进行电流驱动的晶体管(以下称为“驱动晶体管”)的像素电路中，有机EL元件连接到驱动晶体管的源极。因此，如果有机EL元件的I-V特性随时间劣化，则驱动晶体管的栅极-源极电压Vgs改变，因此改变相同元件的发光亮度。
这将在下面更具体地描述。驱动晶体管的源极电势由驱动晶体管和有机EL元件之间的操作点确定。如果有机EL元件的I-V特性劣化，则驱动晶体管和有机EL元件之间的操作点将改变。结果，施加到驱动晶体管的栅极的相同电压改变驱动晶体管的源极电势。这改变驱动晶体管的栅极-源极电压Vgs，因此改变流过驱动晶体管的电流水平。因此，流过有机EL元件的电流水平也改变。结果，有机EL元件的发光亮度改变。
另一方面，在使用多晶硅TFT的像素电路中，驱动晶体管的阈值电压Vth随时间改变，并且除了I-V特性随时间劣化外，由于制造工艺变化(晶体管具有不同的特性)，因此阈值电压Vth从一个像素到另一像素是不同的。
如果驱动晶体管的阈值电压Vth从一个像素到另一像素不同，则流过驱动晶体管的电流水平从一个像素到另一像素变化。因此，施加到驱动晶体管的栅极的相同电压导致各像素之间的发光亮度的差别，因此损害屏幕一致性。
因此，在每个像素中提供补偿和校正功能，以确保对有机EL元件的I-V特性随时间的劣化以及驱动晶体管的阈值电压Vth随时间的变化免疫，因此维持有机EL元件的发光亮度恒定(例如，参见日本专利未审公开No.2005-345722)。补偿功能通过各像素之间的晶体管补偿有机EL元件的特性的变化。
如上所述，每个像素具有补偿和校正功能，以便补偿自举动作。校正功能通过自举动作校正对有机EL元件的特性变化驱动的阈值电压Vth的变化，并且校正驱动晶体管的阈值电压Vth的变化。这确保对有机EL元件的I-V特性随时间的劣化以及驱动晶体管的阈值电压Vth随时间的变化的免疫，因此维持有机EL元件的发光亮度恒定。
发明内容
在日本专利未审公开No.2005-345722中描述的现有技术中，逐个像素行经由信号线提供的视频信号由写入晶体管(采样晶体管)采样，并且被写到驱动晶体管的栅极电极。然后，连接到驱动晶体管的漏极的开关晶体管导通。这导致电流流过驱动晶体管，因此实现自举动作。
更具体地，随着电流流过驱动晶体管，驱动晶体管的源极电势增加。此时，因为写入晶体管未导通，所以驱动晶体管的栅极电极浮置。结果，因为连接在驱动晶体管的栅极和源极电极之间的保持电容的动作，所以栅极电势随源极电势增加而增加。这是自举动作。
在该自举动作中，驱动晶体管的源极电势Vs的增量ΔVs和相同晶体管的栅极电势Vg的增量ΔVg理想地为彼此相等。也就是说，自举增益Gbst(＝ΔVg/ΔVs)，即，源极电势Vs的增量ΔVs和栅极电势Vg的增量ΔVg是一(unity)。
然而，在存在耦合到栅极电极的寄生电容的情况下，电荷在寄生和保持电容之间共享。这减少了自举增益Gbst，使得栅极电势Vg的增量ΔVg小于源极电势Vs的增量ΔVs(其细节将在下面描述)。
即，驱动晶体管的栅极-源极电势差比自举动作开始前更小。这使得不可能确保作为流过有机EL元件的驱动电流所需的电流，即，适于由写入晶体管写入的视频信号电压的电流。结果，由电流确定的像素的发光亮度减小，因此导致由于不均匀的亮度造成的劣化的图像质量。
有鉴于此，期望提供一种显示设备和具有该显示设备的电子装置，其能最小化作为抑制正常自举动作的贡献者的寄生电容，以便抑制由寄生电容导致的发光亮度的减小。
根据本发明的一个实施例的显示设备包括像素阵列部分、写入扫描线和校正扫描线。像素阵列部分包括以矩阵形式排列的像素。每个像素包括：电光元件；被适配来写入视频信号的写入晶体管；以及被适配来保持由写入晶体管写入的视频信号的保持电容。每个像素还包括被适配来基于由保持电容保持的视频信号驱动电光元件的驱动晶体管。每个像素还包括被适配来选择性地将基准电势写到驱动晶体管的栅极电极的开关晶体管，该基准电势用作视频信号的基准。对像素阵列部分的每个像素行布置写入扫描线。该写入扫描线传送要施加到写入晶体管的栅极电极的写入信号。对像素阵列部分的每个像素行布置校正扫描线。该校正扫描线传送要施加到开关晶体管的栅极电极的校正扫描信号。提供写入扫描线，以便不与连接到驱动晶体管的栅极电极的布线图形(wiring pattern)相交。
在如上所述配置的显示设备以及具有该显示设备的电子装置中，写入扫描线，并且优选地写入扫描线和发光控制扫描线都不与连接到驱动晶体管的栅极电极的布线图形相交。这防止了寄生电容耦合到驱动晶体管的栅极电极。或者，这最小化了耦合到驱动晶体管的栅极电极的寄生电容。结果，可使得在自举动作期间的自举增益Gbst为一或接近一。这使得可以确保作为驱动电流的电流流过有机EL元件，该电流适于由写入晶体管写入的视频信号电压。
附图说明
图1是图示根据本发明的应用示例的有机EL显示设备的示意配置的***配置图；
图2是图示像素(像素电路)的配置的具体示例的电路图；
图3是图示像素的剖面结构的示例的剖面图；
图4是用于描述根据本发明的应用示例的有机EL显示设备的基本电路操作的时序波形图；
图5是图示典型布局中的像素组件的排列的电路图；
图6是示意性图示典型布局中的像素组件的平面图形图；
图7是图示根据本发明实施例的布局中的像素组件的排列的电路图；
图8是示意性图示根据本发明实施例的布局中的像素组件的平面图形图；
图9是图示应用本发明的电视机的外观的透视图；
图10A和10B是图示应用本发明的数字相机的外观的透视图，并且图10A是从前面看的透视图，而图10B是从后面看的透视图；
图11是图示应用本发明的膝上型个人计算机的外观的透视图；
图12是图示应用本发明的摄像机的外观的透视图；以及
图13A到13G是图示应用本发明的移动电话的外部视图，并且图13A是移动电话处于打开位置的前视图，图13B是其侧视图，图13C是其处于关闭位置的前视图，图13D是其左视图，图13E是其右视图，图13F是其顶视图，而图13G是其底视图。
具体实施方式
本发明最小化作为抑制正常自举动作的贡献者的寄生电容，因此抑制由寄生电容导致的发光亮度的减少，并提供改善的图像质量。
下面将参照附图描述本发明的优选实施例。
[***配置]
图1是图示应用本发明的有源矩阵显示设备的示意配置的***配置图。这里，将以有源矩阵有机EL显示设备作为示例来进行描述。有机EL显示设备使用有机EL元件(有机电致发光元件)作为每个像素(像素电路)的发光元件，该有机EL元件是其发光亮度根据流过元件的电流改变的电流驱动的电光元件。
如图1所示，根据本应用示例的有机EL显示设备10包括像素阵列部分30和驱动部分。像素阵列部分30具有以矩阵形式二维排列的像素20。驱动部分围绕像素阵列部分30布置，并且被适配来驱动像素20。写入扫描电路40、发光驱动扫描电路50、第一和第二校正扫描电路60和70以及水平驱动电路80在适配来驱动像素20的驱动部分中。
像素阵列部分30典型地在如玻璃衬底的透明绝缘衬底上形成，以提供平板结构。所述部分30具有对m行n列排列的像素的每个像素行布置的写入扫描线31-1到31-m之一、发光控制扫描线32-1到32-m之一、第一校正扫描线33-1到33-m之一、以及第二校正扫描线34-1到34-m之一。此外，所述部分30具有对每个像素列布置的信号线(数据线)35-1到35-n之一。
像素阵列部分30的像素20还可用无定形硅TFT(薄膜晶体管)或低温多晶硅TFT形成。当使用低温多晶硅TFT时，写入扫描电路40、发光驱动扫描电路50、第一和第二校正扫描电路60和70、以及水平驱动电路80还可在其上形成像素阵列部分30的显示平板(衬底)上实现。
写入扫描电路40包括移位寄存器或其他组件。在将视频信号写入到像素阵列部分30的像素20期间，所述电路40顺序将写入信号WSl到WSm分别提供到写入扫描线31-1到31-m，以便逐行连续扫描(渐进扫描)像素阵列部分30的像素20。
发光驱动扫描电路50包括移位寄存器或其他组件。在驱动像素20以发光期间，所述电路50顺序将发光控制信号DS1到DSm分别提供到发光控制扫描线32-1到32-m。
第一和第二校正扫描电路60和70包括移位寄存器或其他组件。在下面将描述的校正操作期间，所述电路60在合适时，将第一校正扫描信号AZ11到AZ1m分别提供到第一校正扫描线33-1到33-m。所述电路70在合适时，将第二校正扫描信号AZ21到AZ2m分别提供到第二校正扫描线34-1到34-m。
水平驱动电路80与写入扫描电路40的扫描同步地，将适于亮度信息的视频信号电压Vsig(以下可简称为“信号电压Vsig”)提供给信号线35-1到35-n。水平驱动电路80例如逐行(row)(逐行(line))写入信号电压Vsig。
(像素电路)
图2是图示像素(像素电路)20的配置的具体示例的电路图。
如图2所示，像素20包括例如有机EL元件21作为发光元件，该有机EL元件21是其发光亮度根据流过元件的电流改变的电流驱动类型的电光元件。除了所述元件21外，像素20包括驱动晶体管22、写入晶体管(采样晶体管)23、开关晶体管24到26、保持电容27、和辅助电容28作为其组件。
在如上所述配置的像素20中，N沟道TFT用作驱动晶体管22、写入晶体管23和开关晶体管25和26。P沟道TFT用作开关晶体管24。然而，应当注意，这里给出的驱动晶体管22、写入晶体管23和开关晶体管24到26的传导类型的组合仅是示例，并且本发明不限于该组合。
有机EL元件21使其阴极电极连接到源极电势Vcat(在此情形下的接地电势GND)。驱动晶体管22是适于对有机EL元件21进行电流驱动的有源元件。驱动晶体管22使其源极电极连接到有机EL元件21的阳极电极，因此形成源极跟随器电路。
写入晶体管23使其漏极电极连接到信号线35(35-1到35-n之一)，其源极电极连接到驱动晶体管22的栅极电极，并且其栅极电极连接到扫描线31(31-1到31-m之一)。
开关晶体管24使其源极电极连接到第二源极电势Vccp(在此情形下的正源极电势)，其漏极电极连接到驱动晶体管22的漏极电极，并且其栅极电极连接到发光控制扫描线32(32-1到32-m之一)。
开关晶体管25使其漏极电极连接到写入晶体管23的另一电极(驱动晶体管22的栅极电极)，其源极电极连接到第三源极电势Vofs，并且其栅极电极连接到第一校正扫描线33(33-1到33-m之一)。
开关晶体管26使其漏极电极连接到驱动晶体管22的源极电极和有机EL元件21的阳极电极之间的连接点N11，其源极电极连接到第四源极电势Vini(在此情形下的负源极电势)，并且其栅极电极连接到第二校正扫描线34(34-1到34-m之一)。
保持电容27使其一个电极连接到驱动晶体管22的栅极电极和写入晶体管23的漏极电极之间的连接点N12。所述电容27使其另一电极连接到驱动晶体管22的源极电极和有机EL元件21的阳极电极之间的连接点N11。
辅助电容28使其一个电极连接到驱动晶体管22的源极电极和有机EL元件21的阳极电极之间的连接点N11。所述电容28使其另一电极连接到如源极电势Vccp的固定电势。提供所述电容28用于辅助目的，以补充有机EL元件21的电容的缺少。因此，所述电容28作为像素20的组件不是必要的。
在其组件根据上述关系连接的像素20中，每个组件用作下面的功能。
即，写入晶体管23响应于由写入扫描电路40经由写入扫描线31给出的写入扫描信号WS导通。当所述晶体管23导通时，其采样经由信号线35提供的输入信号电压Vsig，并且将所述电压Vsig写入到像素20。由写入晶体管23写入的输入信号电压Vsig施加到驱动晶体管22的栅极电极，并且同时由保持电容27保持。
当开关晶体管24导通时，驱动晶体管22提供有来自第二源极电势Vccp的电流。结果，驱动晶体管22将适于由保持电容27保持的输入信号电压Vsig的电压电平的驱动电流提供给有机EL元件21，因此驱动所述元件21(电流驱动)。
驱动晶体管22被设计为在饱和区操作。因此，驱动晶体管用作恒流源。结果，由下面的公式(1)给出的恒定的漏极-源极电流Ids从驱动晶体管22提供给有机EL元件21：
Ids＝(1/2)·μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2...(1)
这里，Vth是驱动晶体管22的阈值电压，μ是构成驱动晶体管22的沟道的半导体薄膜的迁移率(以下简称为“驱动晶体管22的迁移率”)，W是沟道宽度，L是沟道长度，Cox是每单位面积的栅极电容，并且Vgs是相对于源极电势施加到栅极的栅极-源极电压。
开关晶体管24响应于由发光驱动扫描电路50经由发光驱动扫描线32给出的发光驱动信号DS导通。当所述晶体管24导通时，其将来自第二源极电势Vccp的电流提供到驱动晶体管22。即，开关晶体管24是适于控制到驱动晶体管22的电流的提供和中断的发光控制晶体管，因此控制用于占空驱动的有机EL元件21的发光和不发光。
开关晶体管25响应于由第一校正扫描电路60经由第一校正扫描线33给出的第一校正扫描信号AZ1导通。当所述晶体管25导通时，其在写入晶体管23写入视频信号电压Vsig之前，将驱动晶体管22的栅极电势Vg初始化为第三源极电势Vofs。这里，第三源极电势Vofs被设置为用作视频信号的基准的电势(基准电势)。
开关晶体管26响应于由第二校正扫描电路70经由第二校正扫描线34给出的第二校正扫描信号AZ2导通。当所述晶体管26导通时，其在写入晶体管23写入视频信号电压Vsig之前，将驱动晶体管22的源极电势Vs初始化到第四源极电势Vini。
作为保证像素20的适当操作的条件，第四源极电势Vini被设置为低于通过从第三源极电势Vofs减去驱动晶体管22的阈值电压Vth而获得的电势。即，电平关系Vini<Vofs-Vth成立。
此外，通过将有机EL元件21的阈值电压Vthel加到所述元件21的阴极电势Vcat(在此情形下的接地电势GND)获得的电平，被设置为高于通过从第三源极电势Vofs减去驱动晶体管22的阈值电压Vth获得的电平。即，电平关系Vcat+Vthel>Vofs-Vth(>Vini)成立。
在显示时段期间，保持电容27不仅保持由写入晶体管23写入的视频信号电压Vsig，而且保持驱动晶体管22的栅极-源极电势差。
(像素结构)
图3是图示像素20的剖面结构的示例的剖视图。如图3所示，像素20包括绝缘膜202、绝缘平面膜203和窗口绝缘膜204，其按此顺序在玻璃衬底201上接连形成。玻璃衬底201具有在其上形成的像素电路，每个像素电路包括驱动晶体管22、写入晶体管23和其他组件。像素20还包括在窗口绝缘膜204的凹入部分204A设置的有机EL元件21。
有机EL元件21包括由在窗口绝缘膜204的凹入部分204A的底部上形成的金属或其他物质构成的阳极电极205。所述元件21还包括在阳极电极205上形成的有机层206(电子传输层、发光层和空穴传输/注入层)。所述元件21还包括在有机层206上对所有像素共同形成的阴极电极207。阴极电极207由例如透明传导膜构成。
在有机EL元件21中，有机层206通过在阳极电极205上以此顺序接连沉积空穴传输层2061、发光层2062、电子传输层2063和电子注入层(未示出)而形成。然后，电流经由阳极电极205从图2中示出的驱动晶体管22流到有机层206。这导致电子和空穴在有机层206的发光层2062中重组，因此导致发光。
如图3所示，有机EL元件21在其上形成有像素电路的玻璃衬底201上形成。所述元件21经由绝缘膜202、绝缘平面膜203和窗口绝缘膜204逐像素地形成。在其形成后，封装衬底209经由钝化膜208用粘合剂210粘合，并且有机EL元件21用封装衬底209封装，因此形成显示面板。
(电路操作的描述)
接下来将参照图4中的时序波形图给出根据本申请示例的有源矩阵有机EL显示设备10的基本电路操作的描述，该有源矩阵有机EL显示设备10具有如上所述配置的像素20，该像素20以矩阵形式二维排列。
图4图示在某个行上的像素20的驱动期间，在由写入扫描电路40给到像素20的写入扫描信号WS(WS1到WSm之一)、由发光驱动扫描电路50给到像素20的发光驱动信号DS(DS1到DSm之一)、以及由第一和第二校正扫描电路60和70给到像素20的第一和第二校正扫描信号AZ1(AZ11到AZ1m之一)和AZ2(AZ21到AZ2m之一)之间的时序关系。图4还示出驱动晶体管22的栅极电势Vg和源极电势Vs的改变。
这里，写入晶体管23和开关晶体管25和26是N沟道晶体管。因此，写入扫描信号WS以及第一和第二校正扫描信号AZ1和AZ2在高电平(在该示例中的源极电势Vccp；以下称为“H”电平)有效；而在低电平(在该示例中的源极电势Vcat(GND)；以下称为“L”电平)无效。此外，开关晶体管24是P沟道晶体管。因此，发光驱动信号DS在“L”电平有效，而在“H”电平无效。
在时间t1，发光驱动信号DS从“L”改变到“H”电平，使得开关晶体管24不导通(截止)。在此情况下，在时间t2，第二校正扫描信号AZ2从“L”改变到“H”电平，使得开关晶体管26导通(接通)。
当开关晶体管26导通时，第四源极电势Vini经由开关晶体管26施加到驱动晶体管22的源极电极。即，驱动晶体管22的源极电势Vs在视频信号电压Vsig的写入之前被初始化为源极电势Vini。
此时，电平关系Vini<Vcat+Vthel如前所述成立。因此，有机EL元件21反向偏置。结果，没有电流流过有机EL元件21，导致其不发光。
接下来，在时间t3，第一校正扫描信号AZ1从“L”改变到“H”电平，导致开关晶体管25导通。因此，第三源极电势Vofs经由开关晶体管25施加到驱动晶体管22的栅极电极。即，驱动晶体管22的栅极电极Vg在视频信号电压Vsig的写入之前被初始化到源极电势Vofs。
此时，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs取值Vofs-Vini。这里，如上所述的电平关系Vofs-Vini>Vth满足。
<阈值校正时段>
接下来，在时间t4，第二校正扫描信号AZ2从“H”改变到“L”电平，使得开关晶体管26不导通。然后，在时间t5，发光驱动信号DS从“H”改变到“L”电平，使得开关晶体管24导通。结果，适于驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs的电流经由开关晶体管24从源极电势Vccp流过所述晶体管22。
此时，有机EL元件的阴极电势Vcat高于驱动晶体管22的源极电势Vs。因此，有机EL元件21被反向偏置。结果，来自驱动晶体管22的电流按下面的顺序流动，即，节点N11、保持电容27、节点N12、开关晶体管25、和源极电势Vofs。因此，适于该电流的电荷存储在保持电容27中。
另一方面，当保持电容27改变时，驱动晶体管22的源极电势Vs将随时间从源极电势Vini逐渐上升。然后，在过去给定时间后，当驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs变得等于所述晶体管22的阈值电压Vth时，所述晶体管22将进入截止。
当驱动晶体管22进入截止时，电流停止流过所述晶体管22。结果，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs(即，阈值电压Vth)由保持电容27保持作为阈值校正电压。
然后，在时间t6，发光驱动信号DS从“L”改变到“H”电平，使得开关晶体管24不导通。从时间t5到时间t6的该时段是驱动晶体管22的阈值电压Vth被检测并由保持电容27保持的时间段。
这里，为方便起见，该给出的从t5到t6(t5-t6)的时段将被称为阈值校正时段。然后，在时间t7，第一校正扫描信号AZ1从“H”改变到“L”电平，使得开关晶体管25不导通。
<信号写入时段>
接下来，在时间t8，写入扫描信号WS从“L”改变到“H”电平，使得写入晶体管23导通，并导致所述晶体管23采样视频信号电压Vsig并将该信号写到像素。结果，驱动晶体管22的栅极电势Vg变得等于信号电压Vsig。
所述电压Vsig由保持电容27保持。此时，由于保持电容27和有机EL元件21之间的电容耦合，因此驱动晶体管22的源极电势Vs相对于在写入晶体管23采样时的驱动晶体管22的栅极电势Vg的幅度上升。
这里，让有机EL元件21的电容值用Coled表示，保持电容27的电容值用Cs表示，辅助电容28的电容值用Csub表示，并且驱动晶体管的栅极电势Vg的增量用ΔVg表示，则驱动晶体管的源极电势Vs的增量ΔVs由下面的公式(2)给出：
ΔVs＝ΔVg×{Cs/(Coled+Cs+Csub))               ...(2)
另一方面，由写入晶体管23通过采样写入的输入信号电压Vsig由保持电容27保持，使得所述电压Vsig加到由所述电容27保持的阈值电压Vth。
此时，假设视频信号的写入增益(视频信号电压Vsig和由保持电容27保持的电压之间的比率)是一(理想值)，则由保持电容27保持的电压是Vsig-Vofs+Vth。这里，为了更容易理解，假设Vofs＝0V，则栅极-源极电压Vgs为Vsig+Vth。
如上所述，各像素之间的驱动晶体管22的阈值电压Vth的变化和所述电压Vth随时间的改变，可通过预先在保持电容27中保持阈值电压Vth来校正。即，当驱动晶体管22由信号电压Vsig驱动时，驱动晶体管22的阈值电压Vth和由保持电容27保持的阈值电压Vth彼此抵消。换句话说，阈值电压Vth被校正。
阈值电压Vth的该校正操作允许即使存在各像素之间的所述电压Vth的变化或所述电压Vth随时间的改变的情况下，也抵消阈值电压Vth对由驱动晶体管对有机EL元件21的驱动的影响。结果，有机EL元件21的发光亮度可维持恒定，而不受阈值电压Vth的变化或其随时间的改变的影响。
<迁移率校正时段>
然后，在时间t9，发光驱动信号DS在写入晶体管23保持导通的情况下从“H”改变到“L”电平，因此使得开关晶体管24导通。结果，开始从源极电势Vccp提供电流到驱动晶体管22。这里，通过设置Vofs-Vth<Vthel，将有机EL元件21置为反向偏置。
当反向偏置时，有机EL元件21展现简单电容特性而不是二极管特性。因此，流过驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids被写入组合电容C，该组合电容C是保持电容27的电容值Cs、辅助电容28的电容值Csub、和有机EL元件21的电容组件的电容值Coled的和(＝Cs+Csub+Coled)。该写入导致驱动晶体管22的源极电势Vs上升。
驱动晶体管22的源极电势Vs的增量ΔVs起作用，使得其从由保持电容27保持的驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs减去，换句话说，使得保持电容27中存储的电荷放电。这意味着施加负反馈。即，驱动晶体管22的源极电势Vs的增量ΔVs是负反馈的反馈量。此时，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs是Vsig-ΔVs+Vth。
如上所述，如果流过驱动晶体管22的电流(漏极-源极电流Ids)负反馈到所述晶体管22的栅极输入(栅极-源极电势差)，则可抵消在每个像素20中所述晶体管22的漏极-源极电流Ids对迁移率μ的依赖性。即，可校正各像素之间所述晶体管22的迁移率μ的变化。
在图4中，在相同时间写入扫描信号WS有效(“H”电平时段)和发光驱动信号DS有效(“L”电平时段)的时段T(时段t9-t10)，即写入晶体管23和开关晶体管24都导通的时段，被称为迁移率校正时段。
这里，考虑具有相对高的迁移率μ的驱动晶体管和具有相对低的迁移率μ的另一驱动晶体管。与具有低迁移率μ的驱动晶体管的源极电势相比，具有高迁移率μ的驱动晶体管的源极电势Vs急剧地上升。此外，源极电势Vs上升得越高，驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs变得越小。结果，电流更不可能流动。
即，通过调整迁移率校正时段T，可以使得所述漏极-源极电流Ids流过具有不同迁移率μ的驱动晶体管22。如果由迁移率校正时段T确定的、驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs由保持电容27保持，并且如果适于栅极-源极电压Vgs的电流(漏极-源极电流Ids)从驱动晶体管22流到有机EL元件21，则所述元件21发光。
发光时段
在时间t10，写入扫描信号WS降到“L”电平，使得写入晶体管23不导通。结果，迁移率校正时段T结束，并且发光时段开始。在发光时段中，驱动晶体管22的源极电势Vs上升到有机EL元件21的驱动电压。
另一方面，当写入晶体管23停止导通时，驱动晶体管22的栅极从信号线35(35-1到35-n之一)断开并保持浮置。因此，通过保持电容27的自举动作，栅极电势Vg将与源极电势Vs一起上升。
然后，当驱动晶体管22的源极电势Vs上升时，反向偏置从有机EL元件21移除，使得所述元件21正向偏置。因此，由前述公式(1)给出的恒定漏极-源极电流Ids从驱动晶体管22流到有机EL元件21，导致所述元件21实际开始发光。
此时漏极-源极电流Ids和栅极-源极电压Vgs之间的关系通过用Vsig-ΔVs+Vth代入公式(1)中的Vgs，由下面的公式(3)给出。
Ids＝kμ(Vgs-Vth)2
＝kμ(Vsig-ΔVs)2                            ...(3)
其中，k＝(1/2)(W/L)Cox。
如从公式(3)清楚的，驱动晶体管22的阈值电压Vth的项被抵消。从驱动晶体管22提供到有机EL元件21的漏极-源极电流Ids独立于驱动晶体管22的阈值电压Vth。
基本上，驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids由视频信号电压Vsig确定。换句话说，有机EL元件21以适于视频信号电压Vsig的亮度发光，而不受各像素之间驱动晶体管的阈值电压Vth的变化或其随时间的改变的影响。
如上所述，驱动晶体管22的阈值电压Vth在视频信号电压Vsig的写入之前，由保持电容27预先保持。结果，驱动晶体管22的阈值电压Vth可被抵消(校正)，使得恒定漏极-源极电流Ids流过有机EL元件21，而不受各像素之间所述电压Vth的变化或其随时间的改变的影响。这提供了高质量显示图像(对驱动晶体管22的Vth的变化的补偿功能)。
此外，如从公式(3)清楚的，通过将漏极-源极电流Ids负反馈到驱动晶体管22的栅极输入，视频信号电压Vsig用反馈量ΔVs校正。反馈量ΔVs用于抵消公式(3)的系数部分中迁移率μ的影响。
因此，漏极-源极电流Ids实际上仅依赖于视频信号电压Vsig。即，有机EL元件21以适于信号电压Vsig的亮度发光，而不受各像素之间驱动晶体管22的阈值电压Vth的变化和其随时间的改变的影响，而不受各像素之间所述晶体管22的迁移率μ的变化和其随时间的改变的影响。这提供没有带状(banding)或不均匀亮度的一致的图像质量。
在迁移率校正时段T(t9-t10)中，漏极-源极电流Ids负反馈到驱动晶体管22的栅极输入，使得信号电压Vsig用反馈量ΔVs校正。结果，驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids对迁移率μ的依赖性被抵消，因此允许仅依赖于信号电压Vsig的漏极-源极电流Ids流过有机EL元件21。这确保没有由各像素之间驱动晶体管22的迁移率μ的变化或其随时间的改变造成的带状或不均匀亮度的一致的显示图像质量(对驱动晶体管22的迁移率μ的补偿功能)。
这里，在具有以矩阵形式排列的像素20的有机EL显示设备10中，该像素的每个包含电流驱动的电光元件(即，有机EL元件21)，如果有机EL元件21的发光时间长，则所述元件21的I-V特性将改变。因此，有机EL元件21的阳极电极和驱动晶体管22的源极电极之间的连接点N11的电势(驱动晶体管22的源极电势Vs)也将改变。
相反，在如上所述配置的有源矩阵有机EL显示设备10中，因为驱动晶体管22的栅极和源极电极之间连接的保持电容27的自举动作，所以驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs维持恒定。因此，流过有机EL元件21的电流保持不变。因此，即使所述元件21的I-V特性劣化，恒定漏极-源极电流Ids也将继续流过有机EL元件21。这抑制了有机EL元件的发光亮度的变化(对有机EL元件21的特性改变的补偿功能)。
[像素布局]
这里，将考虑构成像素20的各组件的布局，各组件即为5个晶体管22到26、保持和辅助电容27和28、写入扫描线31、发光控制扫描线32以及第一和第二校正扫描线33和34。
(典型像素布局)
图5是图示在像素20的典型布局中的像素组件的排列的电路图。图6示意性图示其平面图形。
考虑像素20的高效布局，如图5和图6中所示，将第一和第二校正扫描线33和34分别布置在像素20之上和之下、将写入扫描线31和发光控制扫描线32布置在扫描线33和34之间、并且将像素组件排列在扫描线31和32之上和之下将是常见的。
更具体地，写入晶体管23和开关晶体管25布置在第一校正扫描线33和写入扫描线31之间的区域中。驱动晶体管22、开关晶体管26以及保持和辅助电容27和28布置在发光控制扫描线32和第二校正扫描线34之间的区域中。
该典型的布局基于这样的思想：最小化适配来电连接布线层的接触部分的数量，以便确保组件排列上的效率。应当注意，适配来传送视频信号电压Vsig的信号线35和分别适配来传送源极电势Vccp、Vofs和Vini的源极线36、37和38沿像素列布置(在像素的列方向上)。
在图6所示的平面图形图中，写入扫描线31、发光控制扫描线32、第一和第二校正扫描线33和34、以及晶体管22到26的栅极电极布置在玻璃衬底201(参见图3)上，作为使用钼(Mo)或其他材料的第一层。晶体管22到26的半导体层被形成为使用多晶硅(PS)或其他材料的第二层。信号线35和源极线36、37和38布置为使用铝(Al)或其他材料的第三层。
这些布线层之间的位置关系从图3中所示的像素结构中显而易见。绝缘膜介于第一和第二层之间，并且另一绝缘膜介于第二和第三层之间。如从图6清楚的，采用上述的典型布局使得可以将被适配来电连接布线层的接触部分的数量保持为大约12。
然而，应当注意，在上面的典型布局中，被适配来电连接驱动晶体管22的栅极电极、写入晶体管23的源极电极、以及开关晶体管25的漏极电极的布线图形306，与写入扫描线31和发光控制扫描线32的布线图形相交(图5和6中由虚线围绕的区域)。
[归于寄生电容的问题]
如上所述，因为到驱动晶体管22的栅极电极的布线图形306与写入扫描线31和发光控制扫描线32的布线图形相交，所以寄生电容经由绝缘膜(其对应于图3中的绝缘膜202)在交叉区域中形成。该寄生电容用作耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容(Cp)(参见图2)。
理想地，在上述自举动作中，驱动晶体管的源极电势Vs的增量ΔVs应当等于所述晶体管的栅极电势Vg的增量ΔVg。即，自举增益Gbst应当是一。然而，耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容导致电荷在寄生电容和保持电容27之间分布，因此减少自举增益Gbst。
这里，让耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容的电容值用Cp表示，则自举增益Gbst可通过下面的公式表示：
Gbst＝ΔVg/ΔVs＝Cs/(Cs+Cp)                 ...(4)
如从公式(4)清楚的，耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容的电容值Cp越大，自举增益Gbst下降得越多。
如果自举增益Gbst下降，则栅极电势Vg的增量ΔVg变得小于源极电势Vs的增量ΔVs。结果，驱动晶体管22的栅极-源极电势差小于当自举动作开始时的栅极-源极电势差。这使得不可能确保作为驱动电流的电流流过有机EL元件21，该电流适于由写入晶体管23写入的视频信号电压Vsig。结果，有机EL元件21的发光亮度减小，因此导致由于不均匀的亮度而造成的劣化的图像质量。
[本实施例的特征]
因此，本实施例通过对构成像素20的组件(即，五个晶体管22到26以及保持和辅助电容27和28)、对布线(即，写入扫描线31、发光控制扫描线32以及第一和第二校正扫描线33和34)、并且特别对写入扫描线31和发光控制扫描线32设计新布局，确保免受耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容的影响。
(根据本实施例的像素布局)
图7是图示根据本发明实施例的布局中的像素20的组件排列的电路图。图8示意性图示其平面图形。在图7和图8中，相同的组件由与图5和图6中相同的参考标号指示。
如图7和图8所示，在根据本实施例的像素20的布局中，第一和第二校正扫描线33和34分别沿像素行(在像素的行方向上)布置在像素20之上和之下。写入扫描线31和发光控制扫描线32沿像素行布置在扫描线33和34更外侧。构成像素20的组件(即，五个晶体管22到26以及保持和辅助电容27和28)布置在第一和第二校正扫描线33和34之间。
源极电势Vccp的源极线36沿像素列布置在像素20的组件的左外侧。此外，适配来传送视频信号电压Vsig的信号线35和分别适配来传送源极电势Vofs和Vini的源极线37和38沿像素列布置在像素20的组件的右外侧。
在图8的平面图形图中，写入扫描线31、发光控制扫描线32、第一和第二校正扫描线33和34、以及晶体管22到26的栅极电极布置在玻璃衬底201(参见图3)上，作为使用钼(Mo)或其他材料的第一层。晶体管22到26的半导体层形成为使用多晶硅(PS)或其他材料的第二层。信号线35和源极线36、37和38布置为使用铝(A1)或其他材料的第三层。
这里，写入扫描线31布置在第一校正扫描线33的外侧，即，在写入晶体管23的相对侧，第一校正扫描线33在写入扫描线31和写入晶体管23之间。因此，下述布线结构用于写入晶体管23的栅极电极和写入扫描线31之间。
即，沿像素列布置的、写入晶体管23的栅极电极(第一层上的Mo布线)和第三层上的布线图形(A1布线)302之间的接触由接触部分301建立。布线图形302和写入扫描线31之间的接触由接触部分303建立。这确保了与写入扫描线31的电连接。
此外，发光控制扫描线32布置在第二校正扫描线34的外侧，即，在开关晶体管24的相对侧，第二校正扫描线34在发光控制扫描线32和开关晶体管24之间。因此，下述布线结构用于开关晶体管24的栅极电极和发光控制扫描线32之间。
即，沿像素列布置的、开关晶体管24的栅极电极(第一层上的Mo布线)和第三层上的布线图形(A1布线)305之间的接触由接触部分304建立。布线图形305和第一层上的发光控制扫描线32之间的接触通过接触部分306建立。这确保了与发光控制扫描线32的电连接。
(本实施例的有利效果)
在本实施例中，如从图7和图8的前述描述清楚的，在每个像素中至少具有驱动晶体管22、连接到驱动晶体管22的栅极电极的写入晶体管23、以及开关晶体管25的有源矩阵有机EL显示设备10具有有利的布线结构。即，写入扫描线31，并且优选地写入扫描线31和发光控制扫描线32不与连接到驱动晶体管22的栅极电极的布线图形(即，适配来电连接驱动晶体管22的栅极电极、写入晶体管23的源极电极、和开关晶体管25的漏极电极的布线图形306)相交。
更具体地，第一校正扫描线33布置在像素20的组件所布置的区域的外侧。写入扫描线31布置在第一校正扫描线33的更外侧。写入扫描线31经由在布线层(在该示例中的第三层)上形成的布线图形302电连接到写入晶体管23的栅极电极，该布线层不同于扫描线31和33的布线层(在该示例中的第一层)。这防止写入扫描线31与连接到驱动晶体管22的栅极电极的布线图形306相交。
此外，发光控制扫描线32布置在写入扫描线31的相对侧，具有像素20的各组件布置在发光控制扫描线32和写入扫描线31之间的区域。发光控制扫描线32经由在布线层(该示例中的第三层)上形成的布线图形305电连接到开关晶体管24(发光控制晶体管)的栅极电极，该布线层不同于发光控制扫描线32的布线层(该示例中的第一层)。这防止了发光控制扫描线32与连接到驱动晶体管22的栅极电极的布线图形306相交。
如上所述，写入扫描线31，并且优选地写入扫描线31和发光控制扫描线32不与连接到驱动晶体管22的栅极电极的布线图形306相交。更具体地，写入扫描线31布置在像素20的各组件所布置的区域的一侧，而发光控制扫描线32在该区域的另一侧。这确保没有耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容。
这里，写入扫描线31和发光控制扫描线32都不与连接到驱动晶体管22的栅极电极的布线图形306相交。然而，即使至少写入扫描线31不与布线图形306相交，与如前所述的当写入扫描线31和发光控制扫描线32与布线图形306相交时相比，耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容也能够减少。
如上所述，通过确保没有或最小化耦合到驱动晶体管22的栅极电极的寄生电容，能够使得在自举动作期间的自举增益Gbst为一或接近一。这使得可以确保作为驱动电流的电流流过有机EL元件21，该电流适于由写入晶体管23写入的视频信号电压Vsig。这提供了抑制由寄生电容导致的发光亮度的减少。结果，能够抑制有机EL元件21的发光亮度的减少，因此提供改善的图像质量。
与使用前述典型布局的情形相比，本实施例需要多四个接触部分。这些额外的接触部分是适配来电连接写入扫描线31和写入晶体管23的栅极电极的两个接触部分301和303、以及适配来电连接发光控制扫描线32和开关晶体管24的栅极电极的另外两个接触部分304和306。然而，可以认为，由最小化抑制正常自举动作的贡献者的寄生电容提供的改善的图像质量，超过了需要多几个接触部分的缺点。
[修改示例]
在上述实施例中，以其每个像素包含五个晶体管(即，驱动晶体管22、写入晶体管23、以及开关晶体管24到26)的有机EL显示设备为例进行了描述。然而，本发明不限于该应用示例，而可应用到通常至少具有驱动晶体管22、连接到驱动晶体管22的栅极电极的写入晶体管23以及开关晶体管25的有机EL显示设备。
此外，在上述实施例中，以本发明应用到使用有机EL元件的有机EL显示设备的情形为例进行了描述。然而，本发明不限于该应用示例，而可应用到通常具有以矩阵形式排列的、其每个包含电光元件的像素的平板显示设备。
[应用示例]
根据上述本发明的显示设备可应用为跨越包括图9到图13中示出的那些的所有领域的电子装置(即，数字相机、膝上型个人计算机、如移动电话的移动终端设备、和摄像机)的显示设备。这些装置被设计来显示馈送到电子装置或在电子装置中生成的视频信号的图像或视频。
如上所述，如果用作跨越所有领域的电子装置的显示设备，则根据本发明的显示设备最小化作为抑制正常自举动作的贡献者的寄生电容，因此抑制由寄生电容导致的发光亮度的减少。这提供了在任何类型的电子装置中的显示屏幕上的改善的图像质量。
应当注意，根据本发明的显示设备包括具有封装配置的标准组件形式。这样的显示设备对应于通过向像素阵列部分30附接由例如透明玻璃构成的相对部分形成的显示模块。除了如滤光片和保护膜的膜外，前述遮光膜可在透明的相对部分上提供。还应当注意，在显示模块上可提供被适配来允许在外部装置和像素阵列部分之间交换信号或其他信息的电路部分、FPC(柔性印刷电路)或其他电路。
应用本发明的电子装置的具体示例将在下面描述。
图9是图示应用本发明的电视机的透视图。根据本应用示例的电视机包括视频显示屏幕部分101，该视频显示屏幕部分101由例如前面板102、滤光玻璃103以及其他部分构成。电视机通过使用根据本发明的显示设备作为视频显示屏幕部分101来制造。
图10A和10B是图示应用本发明的数字相机的透视图。图10A是从前面看的数字相机的透视图，而图10B是从后面看的其透视图。根据本应用示例的数字相机包括闪光部分111、显示部分112、菜单开关113、快门按钮114和其他部分。数字相机通过使用根据本发明的显示设备作为显示部分112来制造。
图11是图示应用本发明的膝上型个人计算机的透视图。根据本应用示例的膝上型个人计算机在其主体121中包括适配来操纵文本或其他信息的输入的键盘122、适配来显示图像的显示部分123以及其他部分。膝上型个人计算机通过使用根据本发明的显示设备作为显示部分123来制造。
图12是图示应用本发明的摄像机的透视图。根据本应用示例的摄像机包括主体部分131、在朝前的侧表面上提供的用于对被摄体成像的镜头132、成像开始/停止开关133、显示部分134和其他部分。摄像机通过使用根据本发明的显示设备作为显示部分134来制造。
图13A到13G是图示应用本发明的如移动电话的移动终端设备的透视图。图13A是移动电话处于打开位置的前视图。图13B是其侧视图。图13C是移动电话处于关闭位置的前视图。图13D是其左视图。图13E是其右视图。图13F是其顶视图。图13G是其底视图。根据本应用示例的移动电话包括上壳体141、下壳体142、连接部分(该示例中的铰链部分)143、显示器144、子显示器145、画面灯146、相机147和其他部分。移动电话通过使用根据本发明的显示设备作为显示器144和子显示器145来制造。
本领域技术人员应当理解，各种修改、组合、子组合和更改可依赖于设计需求和其他因素发生，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。
相关申请的交叉引用
本发明包含涉及于2007年8月15日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-211624的主题，该申请的全部内容在此通过引用并入。

Claims (4)

1.一种显示设备，包括:
像素阵列部分，该像素阵列部分具有以矩阵形式排列的像素，每个像素包括:
电光元件，
被适配来写入视频信号的写入晶体管，
被适配来保持由写入晶体管写入的视频信号的保持电容，
被适配来基于由保持电容保持的视频信号驱动电光元件的驱动晶体管，以及
被适配来选择性地将基准电势写到驱动晶体管的栅极电极的开关晶体管，该基准电势用作视频信号的基准；
对像素阵列部分的每个像素行布置的写入扫描线，其被适配来传送要施加到写入晶体管的栅极电极的写入信号；以及
对像素阵列部分的每个像素行布置的校正扫描线，其被适配来传送要施加到开关晶体管的栅极电极的校正扫描信号；其中
写入扫描线的布线结构不与连接到驱动晶体管的栅极电极的布线图形相交。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中
校正扫描线布置在像素的各组件所布置的区域的外侧，以及
写入扫描线布置在校正扫描线的更外侧，并且经由在不同于写入扫描线的布线层的布线层上形成的布线图形，电连接到写入晶体管的栅极电极。
3.如权利要求2所述的显示设备，其中
像素还包括发光控制晶体管，其被适配来控制电光元件的发光和不发光；
被适配来传送要施加到发光控制晶体管的栅极电极的发光驱动信号的发光控制扫描线被布置在写入扫描线的相对侧，具有像素的各组件布置在它们之间的区域，以及
发光控制扫描线经由不同于发光控制扫描线的布线层的布线层上形成的布线图形，电连接到发光控制晶体管的栅极电极。
4.一种电子装置，包括:
显示设备，包括:
像素阵列部分，该像素阵列部分具有以矩阵形式排列的像素，每个像素包括:
电光元件，
被适配来写入视频信号的写入晶体管，
被适配来保持由写入晶体管写入的视频信号的保持电容，
被适配来基于由保持电容保持的视频信号驱动电光元件的驱动晶体管，以及
被适配来选择性地将基准电势写到驱动晶体管的栅极电极的开关晶体管，该基准电势用作视频信号的基准；
对像素阵列部分的每个像素行布置的写入扫描线，其被适配来传送要施加到写入晶体管的栅极电极的写入信号；以及
对像素阵列部分的每个像素行布置的校正扫描线，其被适配来传送要施加到开关晶体管的栅极电极的校正扫描信号；其中
写入扫描线的布线结构不与连接到驱动晶体管的栅极电极的布线图形相交。
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