CN101645233A - 显示设备和电子装置 - Google Patents

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CN101645233A CN200910160283A CN200910160283A CN101645233A CN 101645233 A CN101645233 A CN 101645233A CN 200910160283 A CN200910160283 A CN 200910160283A CN 200910160283 A CN200910160283 A CN 200910160283A CN 101645233 A CN101645233 A CN 101645233A
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山下淳一
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Abstract

这里公开的是一种显示设备和电子装置。本发明实施例中的一种采样晶体管，在从由扫描器提供到扫描线WS的控制脉冲的上升到所述控制脉冲的下降的时段期间，所述采样晶体管在短于一个水平周期的时间宽度保持在导通状态，并且从信号线SL采样视频信号，以将该视频信号写入保持电容器。所述采样晶体管包括源极和漏极之间的沟道区，并且具有夹层栅极结构，其中电屏蔽所述沟道区的屏蔽体布置在所述沟道区的另一表面侧。这抑制采样晶体管的阈值电压的改变。

Description

显示设备和电子装置
技术领域
本发明涉及在其像素中包括发光元件的有源显示设备。更具体地，本发明涉及用于改进在像素中形成的薄膜晶体管的可靠性的技术。
背景技术
近年来，正积极地促进包括有机EL器件作为发光元件的平面自发光显示设备的发展。有机EL器件基于有机薄膜响应于施加到其的电场发光的现象。有机EL器件可以由10V或更低的施加电压驱动，因此具有低功耗。此外，因为有机EL器件是通过自身发光的自发光元件，它不需要照明单元，因此容易允许显示设备的重量和厚度的减小。此外，有机EL器件的响应速度高到大约几微秒，这使得在运动图像的显示中没有图像滞后。
在包括像素中的有机EL器件的平面自发光显示设备中，正在特别地积极发展其中薄膜晶体管整体地形成为各个像素中的驱动元件的有源矩阵显示设备。在例如日本专利公开No.2007-310311中公开了有源矩阵平面自发光显示设备。
图23是示出现有技术的有源矩阵显示设备的一个示例的示意性电路图。该显示设备包括像素阵列部分1和***驱动部分。该驱动部分包括水平选择器3和写入扫描器4。像素阵列部分1包括沿着各列布置的信号线SL和沿着各行布置的扫描线WS。像素2布置在信号线SL和扫描线WS的交点。为了易于理解，图23仅显示一个像素2。写入扫描器4包括移位寄存器。移位寄存器响应于从外部提供的时钟信号ck操作，并且顺序地传送类似地从外部地提供的启动脉冲sp，从而顺序地输出控制信号到扫描线WS。水平选择器3与通过写入扫描器4的线顺序扫描相匹配，提供视频信号到信号线SL。
像素2包括采样晶体管T1、驱动晶体管T2、保持电容器C1和发光元件EL。驱动晶体管T2是P沟道晶体管。其源极连接到电源线，并且其漏极连接到发光元件EL。驱动晶体管T2的栅极经由采样晶体管T1连接到信号线SL。采样晶体管T1响应于从写入扫描器4提供的控制信号导通，从而采样从信号线SL提供的视频信号，并且将其写入保持电容器C1。驱动晶体管T2在其栅极接收写入到保持电容器C1的视频信号作为栅极电压Vgs，并且使得漏极电流Ids流到发光元件EL。这使得发光元件EL以依赖于视频信号的亮度发光。栅极电压Vgs指相对于源极的电势的栅极的电势。
驱动晶体管T2工作在饱和区，并且栅极电压Vgs和漏极电流Ids之间的关系由以下特性等式表示。
Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2
在该等式中，μ代表驱动晶体管的迁移率，W代表驱动晶体管的沟道宽度，L代表驱动晶体管的沟道长度，Cox代表每单位面积的驱动晶体管的栅极绝缘膜的电容，并且Vth代表驱动晶体管的阈值电压。如从该特性等式显而易见，当工作在饱和区时，驱动晶体管T2用作恒流源，其提供依赖于栅极电压Vgs的漏极电流Ids。
图24是示出发光元件EL的电压-电流特性的曲线图。在该曲线图中，横坐标上绘出阳极电压V，而纵坐标上绘出驱动电流Ids。发光元件EL的阳极电压等价于驱动晶体管T2的漏极电压。发光元件EL具有这样的趋势，其电流-电压特性随着时间改变并且该特性曲线随着时间流逝而逐渐下落(falldown)。因此，即使驱动电流Ids恒定，阳极电压(漏极电压)V也改变。然而，在图23中示出的像素电路2中，驱动晶体管T2工作在饱和区，并且允许驱动电流Ids的流动依赖于栅极电压Vgs而不管漏极电压的改变。这使得可能保持发光亮度恒定，而不管发光元件EL的特性中的老化改变。
图25是示出现有像素电路的另一示例的电路图。该像素电路不同于图23中示出的像素电路在于驱动晶体管T2不是P沟道晶体管而是N沟道晶体管。在许多情况下，包括在像素中的所有晶体管是N沟道晶体管在电路制造工艺方面是更有利的。
发明内容
在从由写入扫描器4提供到扫描线WS的控制脉冲的上升到控制脉冲的下降的时段期间，在短于一个水平周期(1H)的时间宽度采样晶体管T1保持在导通状态，并且从信号线SL采样视频信号，以便将其写入到保持电容器C1。与像素阵列部分1的清晰度(definition)增强一致地，扫描线WS的数目增加。伴随于此，一个水平时段(1H)变得更短，并且相应地通过采样晶体管T1的视频信号的采样的时间宽度(以下在本说明书中，该时间宽度通常将称为信号写入时间)也显著地缩短。
另一方面，在其元件区域包括多晶硅膜等的薄膜晶体管(TFT)通常用作采样晶体管T1。该薄膜晶体管具有这样的趋势，其阈值电压随着时间流逝改变，并且采样晶体管的工作点(operating point)与阈值电压改变相关联地改变。具体地，采样晶体管处于导通状态期间的时间(信号写入时间)宽度改变，因此写入到保持电容器C1的视频信号的电平也改变。伴随于此，发光元件的亮度有问题地降低。此外，如果各像素间采样晶体管T1的阈值电压的改变不同，则存在亮度中出现变化，因此损害屏幕的均匀性的问题。
需要本发明来提供一种可以抑制采样晶体管的阈值电压的改变的显示设备。为了满足该需要，设计以下配置。具体地，根据本发明的模式，提供一种显示设备，包括像素阵列部分和驱动所述像素阵列部分的驱动部分。所述像素阵列部分包括沿着各行布置的扫描线、沿着各列布置的信号线、以及布置在所述扫描线和所述信号线的交点并且以矩阵排列的像素。所述驱动部分包括控制扫描器和信号选择器，所述控制扫描器以水平周期顺序地施加控制脉冲到所述扫描线，从而基于逐行线顺序扫描所述像素，所述信号选择器与所述线顺序扫描相匹配，提供视频信号到沿着各列布置的所述信号线。所述像素包括：采样晶体管，其栅极连接到所述扫描线，其源极和漏极之一连接到所述信号线；驱动晶体管，其栅极连接到所述采样晶体管的源极和漏极的另一个，并且其源极和漏极连接到电源；发光元件，其连接到所述驱动晶体管的源极和漏极的另一个；以及保持电容器，其连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间。在从由所述控制扫描器提供到所述扫描线的控制脉冲的上升到控制脉冲的下降的时段期间，所述采样晶体管在短于一个水平周期的时间宽度保持在导通状态，并且从所述信号线采样视频信号，以将所述视频信号写入到所述保持电容器。所述驱动晶体管使得依赖于所述视频信号的驱动电流写入所述保持电容器，以便流到所述发光元件用于发光。所述采样晶体管在源极和漏极之间包括沟道区，并且具有夹层(sandwich)栅极结构，其中栅极存在于具有绝缘膜的媒介物(intermediary)的沟道区的一个表面侧，并且电屏蔽所述沟道区的屏蔽体(shield)布置在所述沟道区的另一表面侧。
根据本发明的模式，所述采样晶体管在源极和漏极之间包括沟道区，并且具有夹层栅极结构，其中栅极存在于具有绝缘膜的媒介物的沟道区的一个表面侧，并且电屏蔽所述沟道区的屏蔽体布置在所述沟道区的另一表面侧。所述屏蔽体连接到与栅极的电势相同的电势。通过采用以此方式的用于所述采样晶体管的所述夹层栅极结构，可以抑制所述采样晶体管的阈值电压的变化，并且可以抑制发光亮度随着时间的减小和如条纹和不均匀的图像质量缺陷的出现。此外，通过采用用于所述采样晶体管的所述夹层栅极结构，可以提高所述采样晶体管的迁移率，并且可以降低其导通电压。因此，可以实现功耗的减小。特别地，如果所述采样晶体管以具有短于一个水平时段的时间宽度的高速执行导通/截止操作，则防止阈值电压的改变稳定了工作点，并且提供大的图像质量增强效果。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的显示设备的整体配置的框图；
图2是示出图1示出的显示设备中形成的像素的一个示例的电路图；
图3是示出图2中示出的像素中形成的采样晶体管的结构的截面图；
图4是用于说明图2中示出的像素的操作的时序图；
图5是用于说明图2中示出的像素的操作的示意图；
图6是用于说明图2中示出的像素的操作的示意图；
图7是用于说明图2中示出的像素的操作的示意图；
图8是用于说明图2中示出的像素的操作的示意图；
图9是用于说明图2中示出的像素的操作的曲线图；
图10是用于说明图2中示出的像素的操作的示意图；
图11是用于说明图2中示出的像素的操作的曲线图；
图12是用于说明图2中示出的像素的操作的示意图；
图13是用于说明图2中示出的像素的操作的波形图；
图14是示出采样晶体管的参考示例的示意性截面图；
图15是用于说明参考示例的操作的波形图；
图16是示出根据本发明实施例的显示设备的设备结构的截面图；
图17是示出根据本发明实施例的显示设备的模块结构的平面图；
图18是示出包括根据本发明实施例的显示设备的电视机的透视图；
图19是示出包括根据本发明实施例的显示设备的数字照相机的透视图；
图20是示出包括根据本发明实施例的显示设备的笔记本个人计算机的透视图；
图21是示出包括根据本发明实施例的显示设备的便携式终端装置的示意图；
图22是示出包括根据本发明实施例的显示设备的摄像机的透视图；
图23是示出现有技术的显示设备的一个示例的电路图；
图24是示出发光元件的电流-电压特性的曲线图；以及
图25是示出现有技术的显示设备的另一示例的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。图1是示出根据本发明实施例的显示设备的整体配置的框图。如图1所示，该显示设备包括像素阵列部分1和驱动所述像素阵列部分1的驱动部分(3、4、5)。所述像素阵列部分1包括沿着各行布置的扫描线WS、沿着各列布置的信号线SL、布置在两种线的交点因此以矩阵排列的像素2、以及对应于像素2的各个行布置的功率馈送线DS。驱动部分(3、4、5)包括控制扫描器(写入扫描器)4、电源扫描器(驱动扫描器)5、以及信号选择器(水平选择器)3。写入扫描器4顺序地提供控制信号脉冲到各个扫描线WS，从而基于逐行地线顺序扫描像素2。驱动扫描器5与该线顺序扫描相匹配，提供在第一电势和第二电势之间切换的电源到各个电源馈送线DS。水平选择器3与该线顺序扫描相匹配，提供作为视频信号的参考电势和信号电势到沿着各列的信号线SL。写入扫描器4响应于从外部提供的时钟信号WSck操作，并且顺序地传送类似地从外部提供的起始脉冲WSsp，从而输出控制信号脉冲到各个扫描线WS。驱动扫描器5响应于从外部提供的时钟信号DSck操作，并且顺序地传送类似地从外部提供的起始脉冲DSsp，从而线顺序地切换电源馈送线DS的电势。
图2是示出包括在图1示出的显示设备中的像素2的具体配置的电路图。如该图所示，信号选择器(水平选择器)3与线顺序扫描相匹配，提供作为视频信号的参考电势Vofs和信号电势Vsig到沿着各列的信号线SL。通过以水平周期顺序地施加脉冲方式的控制信号到各个扫描线WS，执行该线顺序扫描。信号选择器3与该线顺序扫描相匹配，在一个水平周期(1H)中执行信号电势Vsig和参考电势Vofs之间的切换。
在该配置中，在提供到信号线SL的视频信号处于信号电势Vsig期间的时间区中，在从由控制扫描器(写入扫描器)4提供到扫描线WS的控制脉冲的上升到控制脉冲的下降的时段期间，采样晶体管T1保持处于导通状态，并且从信号线SL采样信号电势Vsig，以便将其写入到保持电容器C1。此外，采样晶体管T1执行此时流过驱动晶体管T2到保持电容器C1的驱动电流的负反馈，从而给出与驱动晶体管T2的迁移率μ相关的校正到写入保持电容器C1的信号电势。
除了上述迁移率校正功能外，图2中示出的像素电路具有阈值电压校正功能。具体地，电源扫描器(驱动扫描器)5在通过采样晶体管T1采样信号电势Vsig之前的第一定时，将功率馈送线DS的电势从第一电势Vcc切换为第二电势Vss。控制扫描器(写入扫描器)4类似地在通过采样晶体管T1采样信号电势Vsig之前的第二定时导通采样晶体管T1，从而将参考电势Vofs从信号线SL施加到驱动晶体管T2的栅极G，并且将驱动晶体管T2的源极S的电势设置为来自发光的时候的电势的第二电势Vss。电源扫描器(驱动扫描器)5在第二定时之后的第三定时，将功率馈送线DS的电势从第二电势Vss切换为第一电势Vcc，从而将等价于驱动晶体管T2的阈值电压Vth的电压保持在保持电容器C1中。该阈值电压校正功能允许该显示设备抵消各像素间驱动晶体管T2的阈值电压Vth变化的影响。第一定时或第二定时的任一可以比另一个更早。
图2中示出的像素电路2还提供有自举功能。具体地，在当信号电势Vsig已经保持在保持电容器C1中的定时，写入扫描器4截止采样晶体管T1，从而将驱动晶体管T2的栅极G与信号线SL电绝缘。这允许驱动晶体管T2的栅极电势链接到驱动晶体管T2的源极电势的改变，因此允许栅极G和源极S之间的电压Vgs保持恒定。因此，即使当发光元件EL的电流-电压特性随着时间改变，栅极电压Vgs也可以保持恒定，因此亮度不出现改变。
本发明实施例的特性在于，采样晶体管T1在源极和漏极之间包括沟道区，并且具有夹层栅极结构，其中栅极FG存在于具有绝缘膜的媒介物的沟道区的一个表面侧，并且电屏蔽所述沟道区的屏蔽体BG布置在所述沟道区的另一表面侧。与其中没有采用夹层栅极结构的情况相比，可以抑制采样晶体管T1的阈值电压的改变，从而抑制采样晶体管T1处于导通状态(即，信号写入时段)期间的时间的宽度的改变。屏蔽体BG连接到与栅极FG的电势相同的电势。因此，屏蔽体BG用作反栅极(back gate)。相反，不同于采样晶体管T1，驱动晶体管T2不具有夹层栅极结构，而是具有不同于夹层栅极结构的屏蔽结构。
图3是示出具有夹层栅极结构的采样晶体管T1的截面结构的示意图。如该图所示，在由玻璃等组成的基底51上形成由金属钼等组成的栅极电极FG。在栅极电极FG上，以与栅极绝缘膜52的媒介物隔离的(island)方式形成半导体薄膜53。该半导体薄膜53由例如多晶硅(Poly-Si)组成，并且划分为一对电流端子和其之间的沟道区CH。该对电流端子之一用作源极S，而另一个用作漏极D。沟道区CH正好位于栅极电极FG上面。沟道区CH由层间绝缘膜54覆盖。在层间绝缘膜54中打开接触孔，并且在其中形成连接到采样晶体管T1的源极S和漏极D的电极。在该图中，源极S的电极连接到信号线SL，在1H中Vofs和Vsig交替地施加到此。在该图中仅示出Vofs。另一方面，漏极D连接到驱动晶体管T2的栅极G。该图显示了发白光时的状态，并且显示了其中将白电平的信号电压Vsig(白)’写入驱动晶体管T2的栅极的状态。在层间绝缘膜54上形成金属屏蔽体BG，并且电屏蔽沟道区CH。该屏蔽体BG连接到与栅极电极FG的电势相同的电势。从扫描线WS施加控制脉冲信号到栅极电极FG。控制信号的低电平表示为Vssws。
如图3所示，在发白光的时候，采样晶体管T1的栅极的电势为Vssws，源极(信号线)的电势为Vofs和Vsig(在该图中仅显示Vofs)，并且漏极(驱动晶体管T2的栅极)的电势为Vsig(白)’。在本发明的实施例中，处于与栅极电极的电势相同电势的铝屏蔽体存在于栅极电极上面，并且不像现有技术，电场难以施加到Poly-Si。因此，Poly-Si中的电子不被绝缘膜54俘获，因此即使随着时间流逝，也不存在采样晶体管T1的阈值电压的偏移。这消除了由于采样晶体管T1的Vth偏移的迁移率校正时间的延长。因此，随着时间流逝不存在发光亮度的降低，并且也不存在条纹和不均匀的出现。
本发明的实施例不但可以应用于采样晶体管而且可以应用于在微秒量级导通/截止的开关晶体管。通过提供具有根据本发明实施例的夹层栅极的采样晶体管，可以抑制采样晶体管的阈值电压变化，并且可以抑制随着时间流逝发光亮度的降低和如条纹和不均匀的图像质量缺陷的出现。过提供具有根据本发明实施例的夹层栅极的采样晶体管，可以提高采样晶体管的迁移率，并且可以降低其导通电压。
下面将描述为何驱动晶体管T2不需要具有本发明实施例中的夹层栅极结构的原因。低温多晶硅TFT的特性是通常其具有高迁移率，并且即使在低栅极-源极电压的情况下也允许大电流的流动。此外，发光元件EL执行白显示所需的电流小，因此通常设置信号电压低，并且设置驱动晶体管的L长度大。然而，如果信号电压的幅度(用于白的电压和用于黑的电压之间的差)低于某一电压，则等价于一个灰度级(grayscale)的电压低，因此不能正常地确保灰度级电压。在这种状态下，只能设置驱动晶体管的L长度大。
通常，提供具有夹层栅极的晶体管提高了晶体管的迁移率。也就是说，在实现相同电流的流动方面，提供具有夹层栅极的晶体管可以减小晶体管大小和栅极-源极电压。然而，信号幅度不能设为低于如上所述的某个恒定电压。因此，如果对于驱动晶体管采用夹层栅极，则驱动晶体管的L长度需要设为大。然而，如果晶体管的L长度增加，则晶体管的面积增加，这导致提高清晰度和产量的困难。
此外，不管发光状态和不发光状态，在当前驱动中驱动晶体管处于导通状态，并且执行阈值校正操作和迁移率校正操作。因此，即使驱动晶体管的阈值电压偏移，因为执行校正，所以也不出现问题。因此，驱动晶体管不需要具有夹层栅极。
图4是用于说明图2中示出的像素的操作的时序图。该时序图是一个示例，并且图2中示出的像素电路的控制序列不限于图4的时序图。在该时序图中，沿着同一时间轴显示扫描线WS、功率馈送线DS和信号线SL的电势改变。扫描线WS的电势改变对应于控制信号，并且控制采样晶体管T1的打开/关闭。功率馈送线DS的电势改变对应于Vcc和Vss之间电源电压的切换。信号线SL的电势改变对应于信号电势Vsig和参考电势Vofs之间输入信号的切换。此外，平行于这些电势改变，还示出驱动晶体管T2的栅极G和源极S的电势改变。栅极G和源极之间的电势差等价于如上所述的Vgs。
在该时序图中，为了方便，将操作时段分为对应于像素操作的转换的时段(1)到(7)。在紧接在描述对象场开始前的时段(1)中，发光元件EL处于发光状态。此后，线顺序扫描的新场开始。在新场的第一时段(2)的开始，功率馈送线DS的电势从第一电势Vcc切换到第二电势Vss。在下一时段(3)的开始，输入信号从Vsig切换为Vofs。在下一时段(4)的开始，采样晶体管T1导通。在时段(2)到(4)，驱动晶体管T2的栅极电势和源极电势从发光时的栅极电势和源极电势初始化。时段(2)到(4)等价于用于阈值电压校正的准备时段。在该准备时段中，驱动晶体管T2的栅极G初始化为Vofs，并且其源极S初始化为Vss。随后，在阈值校正时段(5)执行阈值电压校正操作，使得在驱动晶体管T2的栅极G和源极S之间保持等价于阈值电压Vth的电压。实际上，将等价于Vth的电压写入连接在驱动晶体管T2的栅极G和源极S之间的保持电容器C1。此后，采样晶体管T1暂时截止，然后开始写入时段/迁移率校正时段(6)。在该时段中，以这种方式将视频信号的信号电势Vsig写入保持电容器C1，以便加到Vth，并且从保持电容器C1中保持的电压减去用于迁移率校正的电压ΔV。在该写入时段/迁移率校正时段(6)，采样晶体管T1在信号线SL处于信号电势Vsig期间的时间区中应该保持处于导电状态。此后，开始发光时段(7)，使得发光元件以依赖于信号电势Vsig的亮度发光。在该发光中，发光元件EL的发光亮度不受驱动晶体管T2的阈值电压Vth和迁移率μ变化的影响，因为已经用等价于阈值电压Vth的电压和用于迁移率校正的电压ΔV调整信号电势Vsig。在发光时段(7)的初始阶段，执行自举操作，从而驱动晶体管T2的栅极电势和源极电势在驱动晶体管T2的栅极G和源极S之间的电压Vgs保持恒定的情况下上升。
参照图5到12，下面将详细描述图2中示出的像素电路的操作。最初参照图5，在发光时段(1)中，电源电势设置为Vcc，并且采样晶体管T1保持处于截止状态。此时，流到发光元件EL的驱动电流Ids具有由上述依赖于驱动晶体管T2的栅极G和源极S之间的电压Vgs的晶体管特性等式表示的值，因为驱动晶体管T2如此设置以便工作在饱和区。
接下来参照图6，在准备时段(2)、(3)的开始，功率馈送线(电源线)的电势设置为Vss。如此设计Vss，以便低于发光元件EL的阈值电压Vthel和阴极电压Vcat的和。也就是说，满足关系Vss＜Vthel+Vcat。因此，发光元件EL停止发光并且电源线侧变为驱动晶体管T2的源极。此时，发光元件EL的阳极充电为Vss。
接下来参照图7，在下一准备时段(4)，信号线SL的电势为Vofs，并且采样晶体管T1导通，使得驱动晶体管T2的栅极电势设为Vofs。以此方式，驱动晶体管T2的源极S和栅极G的电势从发光时的电势初始化，使得栅极-源极电压Vgs变为Vofs-Vss。如此设计该Vgs(＝Vofs-Vss)，以便高于驱动晶体管T2的阈值电压Vth。通过如此初始化驱动晶体管T2，使得可以满足关系Vgs＞Vth，在下一时段完成对阈值电压校正操作的准备。
接下来参照图8，在阈值电压校正时段(5)的开始，功率馈送线DS(电源线)的电势返回到Vcc。将电源电压切换到Vcc导致发光元件EL的阳极侧变为驱动晶体管T2的源极S，使得电流如图所示流动。此时，发光元件EL的等价电路由二极管Tel和电容器Cel的并联连接表示，如图所示。因为阳极电势(即，源极电势Vss)低于Vcat+Vthel，所以二极管Tel处于截止状态，因此流过这里的漏电流显著地小于流过驱动晶体管T2的电流。因此，流过驱动晶体管T2的大部分电流用来充电保持电容器C1和等价电容器Cel。在阈值电压校正后，暂时截止采样晶体管T1。
图9示出图8中示出的阈值电压校正时段(5)中驱动晶体管T2的源极电势的时间改变。如图所示，驱动晶体管T2的源极电势(即发光元件EL的阳极电压)随着时间流逝从Vss增加。在阈值电压校正时段(5)过后，驱动晶体管T2截止，并且驱动晶体管T2的源极S和栅极G之间的电压Vgs变为Vth。此时源极电势为Vofs-Vth。如果该值Vofs-Vth仍低于Vcat+Vthel，则发光元件EL处于截止状态。
接下来参照图10，在写入时段/迁移率校正时段(6)的开始，在信号线SL的电势已经从Vofs切换到Vsig的状态下再次导通采样晶体管T1。信号电势Vsig对应于灰度级。因为采样晶体管T1导通，所以驱动晶体管T2的栅极电势变为Vsig。另一方面，因为电流从电源Vcc流动，所以随着时间流逝源极电势增加。同样在此时，如果驱动晶体管T2的源极电势没有超过发光元件EL的阈值电压Vthel和阴极电压Vcat的和，则从驱动晶体管T2流动的电流专门用于等价电容器Cel和保持电容器C1的充电。此时，因为已经对驱动晶体管T2完成阈值电压校正操作，所以从驱动晶体管T2流动的电流反映迁移率μ。具体地，如果驱动晶体管T2具有越高的迁移率μ，则此时电流量越大，并且源极电势的增加量ΔV也越大。相反，如果迁移率μ越低，则驱动晶体管T2的电流量越小，因此源极电势的增加量ΔV越小。由于该操作，驱动晶体管T2的栅极电压Vgs如此减小，以便反映迁移率μ，即减小ΔV。因此，在完成迁移率校正时段(6)的定时获得从完成迁移率μ的校正得到的Vgs。
图11是示出在上述迁移率校正时段(6)中驱动晶体管T2的源极电势的时间改变的曲线图。如图所示，如果驱动晶体管T2的迁移率越高，则源极电势增加越快并且Vgs相应地减小。具体地，如果迁移率μ越高，则减小Vgs以便抵消较高迁移率的影响，因此可以抑制驱动电流。另一方面，如果迁移率μ越低，则驱动晶体管T2的源极电压不增加如此快，因此Vgs也没有被严重地影响。因此，如果迁移率μ越低，则驱动晶体管的Vgs没有很大地减小，使得可以掩盖低驱动能力。
图12示出发光时段(7)中的操作状态。在该发光时段(7)中，截止采样晶体管T1，以便使得发光元件EL发光。驱动晶体管T2的栅极电压Vgs保持恒定，并且根据上述特性等式，驱动晶体管T2施加恒定电流Ids’到发光元件EL。因为电流Ids’流到发光元件EL，所以发光元件EL的阳极电压(即驱动晶体管T2的源极电势)增加到Vx。，并且发光元件EL在当阳极电压超过Vcat+Vthel的定时开始发光。随着其总的发光时间变长，发光元件EL的电流-电压特性改变。因此，图11中示出的源极S的电势改变。然而，因为由于自举操作驱动晶体管T2的栅极电压Vgs保持在恒定值，所以流到发光元件EL的电流Ids’不改变。因此，即使当发光元件EL的电流-电压特性劣化，恒定的驱动电流Ids’也典型地持续流动，因此发光元件EL的发光亮度不改变。
在图4中示出的像素电路的操作序列中，执行迁移率校正时间(信号写入时间)的自适应控制。具体地，通过给出斜坡到施加到采样晶体管T1的栅极的控制信号脉冲的下降边缘，执行信号写入时段(即迁移率校正时段)的自适应控制。自适应控制指自动地执行可变调整的***，使得迁移率校正时段可以依赖于信号电势被最优化。视频信号的信号电势在依赖于灰度级的从黑电平到白电平的范围中改变。最佳迁移率校正时间不必恒定，而是依赖于视频信号的灰度级电平。作为一般趋势，当亮度处于白电平时，最佳迁移率校正时段短，而当亮度处于黑电平时，最佳迁移率校正时段长。
参照图13，下面将具体地描述上述迁移率校正时段的自适应控制。提供到扫描线WS的控制信号脉冲具有特性下降边缘波形。具体地，脉冲在开始急剧下降，然后逐渐改变。最后，脉冲再次急剧下降。将具有该下降边缘波形的脉冲施加到采样晶体管T1的控制端(栅极)。另一方面，将信号电势Vsig施加到采样晶体管T1的源极。因此，用于采样晶体管T1的导通/截止的控制的采样晶体管T1的栅极-源极电压依赖于施加到源极的信号电势Vsig。
如果用于白显示的信号电势定义为Vsig(白)，并且采样晶体管T1的阈值电压定义为VthT1，则采样晶体管T1在由点划线指示的、控制信号脉冲的下降边缘与Vsig(白)+VthT1的电平相交的定时截止。该截止定时是控制信号脉冲刚开始急剧下降的定时。因此，从采样晶体管T1的导通到其截止的、用于白显示的信号写入时段短。因此，用于白显示的迁移率校正时段也短。
另一方面，如果用于黑显示的信号电势定义为Vsig(黑)，当如图所示，由点线指示的、控制信号的下降边缘已经变得低于Vsig(黑)+VthT1时，采样晶体管T1截止。因此，用于黑显示的信号写入时段长。以此方式，执行依赖于信号电势的迁移率校正时段的自适应控制。通过以此方式给出斜坡到施加到采样晶体管T1的栅极的控制脉冲的下降边缘，可以为所有灰度级给出适当的迁移率校正，并且可以实现没有条纹和不均匀的均匀图像质量。特别地，在本发明的实施例中，为采样晶体管T1采用夹层栅极结构，从而抑制采样晶体管T1的阈值电压VthT1的变化。因此，可以稳定地执行上述迁移率校正时间的自适应控制。在不具有夹层栅极结构的采样晶体管T1的情况下，其阈值电压VthT1随着时间改变，因此迁移率校正时间也改变。因此，不可能稳定地执行最佳自适应控制。
图14是示出采样晶体管T1的参考示例的示意性截面图。该采样晶体管T1具有不同于根据本发明实施例的图3中示出的夹层栅极结构的普通底部栅极结构。在图14中，为了易于理解，对应于图3中示出的采样晶体管T1中的那些部分的部分给出相应的参考标号。在根据该参考示例的采样晶体管T1中，在层间绝缘膜54上形成的源极电极S和漏极电极D的末端部分延伸到沟道区CH上面的区域，以便用作电屏蔽体。
下面将进行关于在发光元件EL发光时(具体地，在白显示时)采样晶体管T1的工作点的描述。如上所述，在信号写入的末端后采样晶体管T1截止之后，驱动晶体管T2的栅极电势随着源极电势的上升而升高，因此栅极电势变得高于信号电势Vsig。此外，Vofs和Vsig重复作为信号线电势。
然而，如图14所示，在发白光时在采样晶体管T1的栅极和漏极之间(采样晶体管T1的栅极和驱动晶体管T2的栅极之间)施加大的电场。在该图中，Vsig(白)’表示驱动晶体管的栅极电压，并且Vssws表示采样晶体管T1的截止电势。满足关系Vssws＜Vofs＜Vsig(白)’。结果，如果电场的出现继续，则Poly-Si中的电子由Poly-Si上的绝缘膜54俘获，并且在这样的方向生成反向电场以便抵消该电场。当采样晶体管T1导通时也存在俘获的电子。因此，由于该反向电场，采样晶体管T1的阈值电压向负侧偏移。此外，随着时间流逝，该改变更加显著地出现。
如果采样晶体管T1的阈值电压向负侧偏移，则用于白显示和黑显示的迁移率校正时间对应于如图15所示的阈值电压的偏移而延长。该效果在采样晶体管T1的控制波形扭曲的下降边缘侧特别显著地出现。如上所述，在白显示时，迁移率校正时间本身短，并且从电源提供的电流大。因此，如果迁移率校正时间即使稍稍延长，则驱动晶体管T2的源极电势也大大升高，并且流到发光元件EL的电流变得更小。因此，发光亮度随着时间流逝减小，并且出现如条纹和不均匀的图像质量缺陷。如图15所示，采样晶体管T1的控制脉冲的下降边缘扭曲。因此，即使阈值电压的轻微改变也导致截止定时的大量改变，导致校正时间的大量改变。
根据本发明实施例的显示设备具有图16中示出的薄膜器件结构等。该图显示在绝缘基底上形成的像素的示意性截面结构。如图所示，像素包括具有多个薄膜晶体管(在该图中仅示出一个TFT)的晶体管部分、如保持电容器的电容性部分和如有机EL元件的发光部分。通过TFT工艺在基底上形成晶体管部分和电容性部分，并且在其上层叠如有机EL元件的发光部分。用粘合剂的媒介物将透明反向基底附接在发光部分上，使得获得平板。
根据本发明实施例的显示设备包括如图17中示出的平面模块形状。例如，如下获得该显示模块。在绝缘基底上提供像素阵列部分，其中包括有机EL元件、薄膜晶体管、薄膜电容器等的每个像素集成地形成矩阵。此外，布置粘合剂，以便围绕该像素阵列部分(像素矩阵部分)，并且将由玻璃等组成的反向基底粘合到该基底。根据需要，该透明反向基底可以提供有例如滤色器、保护膜和遮光膜。该显示模块可以提供有例如柔性印刷电路(FPC)作为用于从外部输入信号等到像素阵列部分/从像素阵列部分输出信号等到外部的连接器。
根据本发明的上述实施例的显示设备可以应用到具有平板形状并且包括在各种类型的电子装置(如数字照相机、笔记本个人计算机、蜂窝电话和摄像机)的任一中的显示器(显示部分)。具体地，该显示设备可以应用到能够将输入到电子装置的主体部分或在电子装置的主体部分产生的信息显示为图像或视频的、任何领域中的电子装置的显示器(显示部分)。下面将描述应用这种显示设备的电子装置的示例。
图18显示应用本发明实施例的电视。该电视包括由前面板12、滤光镜13等构成的视频显示屏幕11，并且通过使用根据本发明实施例的显示设备作为视频显示屏11来制造。
图19显示应用本发明实施例的数字照相机：上图是前视图，而下图是后视图。该数字照相机包括成像镜头、用于闪光的光发射器15、显示部分16、控制开关、菜单开关、快门按钮19等，并且通过使用根据本发明实施例的显示设备作为显示部分16来制造。
图20显示应用本发明实施例的笔记本个人计算机。其主体20包括在字符等的输入中操作的键盘21，并且其机身盖包括用于图像显示的显示部分22。该笔记本个人计算机通过使用根据本发明实施例的显示设备作为显示部分22来制造。
图21显示应用本发明实施例的便携式终端装置：左图显示打开状态，而右图显示关闭状态。该便携式终端装置包括上部外壳23、下部外壳24、连接器(铰链)25、显示器26、子显示器27、画面灯28、相机29等。该便携式终端装置通过使用根据本发明实施例的显示设备作为显示器26和子显示器27来制造。
图22显示应用本发明实施例的摄像机。该摄像机包括主体部分30，布置在摄像机前端并且用于被摄体拍摄的镜头34、用于拍摄的开始/停止开关35、监视器36等。该摄像机通过使用根据本发明实施例的显示设备作为监视器36来制造。
本申请包含涉及于2008年8月4日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-200838中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。
本领域的技术人员应该理解，取决于设计要求和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合和替换，只要他们在权利要求及其等价物的范围内。

Claims (6)

1.一种显示设备，包括：
像素阵列部分，其配置为包括
沿着各行布置的扫描线，
沿着各列布置的信号线，以及
布置在所述扫描线和所述信号线的交点并且以矩阵排列的像素；以及
驱动部分，其配置为驱动所述像素阵列部分，并且包括
控制扫描器，以及
信号选择器
所述控制扫描器以水平周期顺序地施加控制脉冲到所述扫描线，从而基于逐行线顺序扫描所述像素，所述信号选择器与所述线顺序扫描相匹配，提供视频信号到沿着各列布置的所述信号线，其中
所述像素包括
采样晶体管，其栅极连接到所述扫描线，并且其源极和漏极之一连接到所述信号线；
驱动晶体管，其栅极连接到所述采样晶体管的源极和漏极的另一个，并且其源极和漏极之一连接到电源；
发光元件，其连接到所述驱动晶体管的源极和漏极的另一个；以及
保持电容器，其连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，
在从由所述控制扫描器提供到所述扫描线的控制脉冲的上升到所述控制脉冲的下降的时段期间，所述采样晶体管在短于一个水平周期的时间宽度保持在导通状态，并且从所述信号线采样视频信号，以将所述视频信号写入到所述保持电容器，
所述采样晶体管
在源极和漏极之间包括沟道区，并且
具有夹层栅极结构，其中栅极存在于具有绝缘膜的媒介物的沟道区的一个表面侧，并且电屏蔽所述沟道区的屏蔽体布置在所述沟道区的另一表面侧，并且
所述驱动晶体管使得依赖于写入到所述保持电容器的视频信号的驱动电流流到所述发光元件用于发光。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中
所述屏蔽体连接到与所述栅极的电势相同的电势。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中
所述驱动晶体管具有不同于所述采样晶体管的屏蔽体结构的屏蔽体结构。
4.一种电子装置，包括
主体部分，以及
显示从所述主体部分输出的信息的显示部分，所述显示部分包括：
像素阵列部分，其配置为包括
沿着各行布置的扫描线，
沿着各列布置的信号线，以及
布置在所述扫描线和所述信号线的交点并且以矩阵排列的像素；以及
驱动部分，其配置为驱动所述像素阵列部分，并且包括
控制扫描器，以及
信号选择器
所述控制扫描器以水平周期顺序地施加控制脉冲到所述扫描线，从而基于逐行线顺序扫描所述像素，所述信号选择器与所述线顺序扫描相匹配，提供视频信号到沿着各列布置的所述信号线，其中
所述像素包括
采样晶体管，其栅极连接到所述扫描线，其源极和漏极之一连接到所述信号线；
驱动晶体管，其栅极连接到所述采样晶体管的源极和漏极的另一个，并且其源极和漏极之一连接到电源；
发光元件，其连接到所述驱动晶体管的源极和漏极的另一个；以及
保持电容器，其连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，
在从由所述控制扫描器提供到所述扫描线的控制脉冲的上升到控制脉冲的下降的时段期间，所述采样晶体管在短于一个水平周期的时间宽度保持在导通状态，并且从所述信号线采样视频信号，以将所述视频信号写入到所述保持电容器，
所述采样晶体管
在源极和漏极之间包括沟道区，并且
具有夹层栅极结构，其中栅极存在于具有绝缘膜的媒介物的沟道区的一个表面侧，并且电屏蔽所述沟道区的屏蔽体布置在所述沟道区的另一表面侧，并且
所述驱动晶体管使得依赖于写入到所述保持电容器的视频信号的驱动电流流到所述发光元件用于发光。
5.一种显示设备，包括
像素阵列部件，用于包括
沿着各行布置的扫描线，
沿着各列布置的信号线，以及
布置在所述扫描线和所述信号线的交点并且以矩阵排列的像素；以及
驱动部件，用于驱动所述像素阵列部件，并且包括
控制扫描器，以及
信号选择器
所述控制扫描器以水平周期顺序地施加控制脉冲到所述扫描线，从而基于逐行线顺序扫描所述像素，所述信号选择器与所述线顺序扫描相匹配，提供视频信号到沿着各列布置的所述信号线，其中
所述像素包括
采样晶体管，其栅极连接到所述扫描线，其源极和漏极之一连接到所述信号线；
驱动晶体管，其栅极连接到所述采样晶体管的源极和漏极的另一个，并且其源极和漏极之一连接到电源；
发光元件，其连接到所述驱动晶体管的源极和漏极的另一个；以及
保持电容器，其连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，
在从由所述控制扫描器提供到所述扫描线的控制脉冲的上升到控制脉冲的下降的时段期间，所述采样晶体管在短于一个水平周期的时间宽度保持在导通状态，并且从所述信号线采样视频信号，以将所述视频信号写入到所述保持电容器，
所述采样晶体管
在源极和漏极之间包括沟道区并且
具有夹层栅极结构，其中栅极存在于具有绝缘膜的媒介物的沟道区的一个表面侧，并且电屏蔽所述沟道区的屏蔽体布置在所述沟道区的另一表面侧，并且
所述驱动晶体管使得依赖于写入到所述保持电容器的视频信号的驱动电流流到所述发光元件用于发光。
6.一种电子装置，包括
主体部分，以及
显示从所述主体部分输出的信息的显示部分，所述显示部分包括：
像素阵列部件，用于包括
沿着各行布置的扫描线，
沿着各列布置的信号线，以及
布置在所述扫描线和所述信号线的交点并且以矩阵排列的像素；以及
驱动部件，用于驱动所述像素阵列部件，并且包括
控制扫描器以及
信号选择器
所述控制扫描器以水平周期顺序地施加控制脉冲到所述扫描线，从而基于逐行线顺序扫描所述像素，所述信号选择器与所述线顺序扫描相匹配，提供视频信号到沿着各列布置的所述信号线，其中
所述像素包括
采样晶体管，其栅极连接到所述扫描线，其源极和漏极之一连接到所述信号线；
驱动晶体管，其栅极连接到所述采样晶体管的源极和漏极的另一个，并且其源极和漏极之一连接到电源；
发光元件，其连接到所述驱动晶体管的源极和漏极的另一个；以及
保持电容器，其连接在所述驱动晶体管的源极和栅极之间，
在从由所述控制扫描器提供到所述扫描线的控制脉冲的上升到控制脉冲的下降的时段期间，所述采样晶体管在短于一个水平周期的时间宽度保持在导通状态，并且从所述信号线采样视频信号，以将所述视频信号写入到所述保持电容器，
所述采样晶体管
在源极和漏极之间包括沟道区，并且
具有夹层栅极结构，其中栅极存在于具有绝缘膜的媒介物的沟道区的一个表面侧，并且电屏蔽所述沟道区的屏蔽体布置在所述沟道区的另一表面侧，并且
所述驱动晶体管使得依赖于写入到所述保持电容器的视频信号的驱动电流流到所述发光元件用于发光。
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