CN111223450B - 显示设备、图像捕获设备、照明设备、移动体和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及显示设备、图像捕获设备、照明设备、移动体和电子装置。显示设备包括：其中布置有多个像素的像素区域，以及设置在像素区域周围并在其中布置有多个虚设像素的虚设像素区域。像素和虚设像素中的每一个都包括发光元件和驱动晶体管，其中发光元件包括第一电极和第二电极。在像素中，发光元件的第一电极连接到驱动晶体管，并且在虚设像素中，发光元件未连接到驱动晶体管，第一电位被供应给第一电极，第二电位被供应给第二电极，并且发光元件在第一电位与第二电位之间的电位差处不发光。

Description

显示设备、图像捕获设备、照明设备、移动体和电子装置
技术领域
本发明涉及显示设备、图像捕获设备、照明设备、移动体和电子装置。
背景技术
存在一种设置有使用有机EL的发光设备的显示设备。日本专利公开No.2008-33253公开了一种发光显示设备，其中在由多个像素形成的像素区域的周围设置由多个虚设(dummy)像素形成的虚设像素区域，其中每个像素均包括发光元件和用于将电流供应给发光元件的驱动晶体管。该文献公开了通过关闭虚设像素的晶体管来控制虚设像素的发光元件不发光。
发明内容
在虚设像素中，可能由于驱动晶体管的漏极端处的电场而发生碰撞电离，并且这可能造成源极和漏极之间的截止泄漏电流(off-leakage current)或流经漏极和阱之间的p-n结的电流显著增加。随着增加的电流流向有机发光元件，虚设像素能够发光。
本发明的第一方面提供了一种显示设备，包括：其中布置有多个像素的像素区域，以及设置在像素区域周围并且其中布置有多个虚设像素的虚设像素区域，其中像素和虚设像素中的每一个都包括发光元件和驱动晶体管，其中发光元件包括第一电极和第二电极，其中在像素中，发光元件的第一电极连接到驱动晶体管，并且其中在虚设像素中，发光元件未连接到驱动晶体管，第一电位被供应给第一电极，第二电位被供应给第二电极，并且发光元件在第一电位与第二电位之间的电位差处不发光。
本发明的第二方面提供了一种图像捕获设备，包括：光学单元，包括多个透镜；图像传感器，被配置为接收通过光学单元的光；以及显示单元，被配置为显示由图像传感器形成的图像，其中显示单元包括以上显示设备。
本发明的第三方面提供了一种电子装置，包括：显示单元，包括以上显示设备；壳体，设置有显示单元；以及通信单元，设置在壳体中并被配置为与外部通信。
本发明的第四方面提供了一种照明设备，包括：光源，包括以上显示设备；以及光扩散单元和光学膜之一，被配置为透射由光源发射的光。
本发明的第五方面提供了一种移动体，包括：照明单元，包括以上显示设备；以及主体，设置有照明单元。
通过参考附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的显示设备的示例的图；
图2是示出根据第一实施例的像素电路的示例的图；
图3是示出根据第一实施例的虚设像素的电路的示例的图；
图4是示出根据第一实施例的虚设像素的电路的修改的图；
图5是示出根据第一实施例的虚设像素的电路的另一个修改的图；
图6是示出根据第一实施例的虚设像素的电路的又另一个修改的图；
图7是示出根据第一实施例的虚设像素的电路的又另一个修改的图；
图8是示出根据第二实施例的显示设备的示例的图；
图9是示出根据第二实施例的像素电路的示例的图；
图10是示出根据第二实施例的虚设像素的电路的示例的图；
图11是示出根据第二实施例的虚设像素的电路的修改的图；
图12是示出根据第二实施例的虚设像素的电路的另一个修改的图；
图13是示出根据第二实施例的虚设像素的电路的又另一个修改的图；
图14是示出根据第二实施例的虚设像素的电路的又另一个修改的图；
图15是示出根据第二实施例的虚设像素的电路的又另一个修改的图；
图16是示出根据第二实施例的虚设像素的电路的又另一个修改的图；
图17是示出根据第三实施例的显示设备的示例的图；
图18是示出根据第三实施例的虚设像素的电路的示例的图；
图19是示出根据第三实施例的虚设像素的电路的另一个示例的图；
图20是示意性地示出使用有机发光元件的显示设备的截面图；
图21是示意地示出显示设备的示例的图；
图22A是示意性地示出图像捕获设备的示例的图；
图22B是示意地示出电子装置的示例的图；
图23A是示意地示出显示设备的示例的图；
图23B是示意性地示出折叠式(foldable)显示设备的示例的图；
图24A是示意性地示出使用显示设备的照明设备的示例的图；以及
图24B是示出使用显示设备的车辆照明(lighting)单元的图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明实施例的显示设备。注意的是，以下将说明的实施例仅是本发明的示例，并且在以下实施例中描述的数值、形状、材料、部件、部件的布置和连接布置等不旨在限制本发明。
(第一实施例)
图1是示意性地示出根据本实施例的显示设备的图。下面将描述其中有机发光元件用作用于显示的发光元件、驱动晶体管连接到有机发光元件的阳极并且所有晶体管均为p型晶体管的情况。但是，本发明的显示设备不限于此。对于所有晶体管，晶体管的极性和导电类型可以颠倒。另外，驱动晶体管可以是p型晶体管，而其它晶体管可以是n型晶体管。可以根据晶体管的导电类型和极性适当地改变要供应的电位以及连接。在各个附图中，相似的部件由相似的附图标记表示，并且可以省略其描述。
参考图1至图3，将有机EL显示设备101描述为显示设备。有机EL显示设备101包括由多个像素102形成的像素区域103、布置在像素区域103周围的虚设像素区域104以及驱动像素的驱动单元。像素区域103包括在矩阵中二维布置的多个像素102，并且每个像素102包括有机发光元件201。有机发光元件201包括有机层，该有机层包括在阳极和阴极之间的发光层。除了发光层之外，有机层还可以适当地包括空穴注入层、空穴运输层、电子注入层和电子运输层中的一个或一些。
虚设像素区域104包括多个虚设像素301，并且布置在像素区域103周围。驱动单元是用于驱动相应像素102的电路。驱动单元可以包括垂直扫描电路105和信号输出电路106。在像素区域103中，沿着行方向针对每个像素行布置来自垂直扫描电路105的第一扫描线107和第二扫描线108。沿着列方向针对每个像素列布置来自信号输出电路106的信号线109。在虚设像素区域104中，如在像素区域103中那样，针对沿着行方向的一些虚设像素沿着行方向布置第一扫描线107和第二扫描线108。此外，对于一些虚设像素列，沿着列方向布置信号线109，如在像素区域中那样。
每行的第一扫描线107和第二扫描线108连接到垂直扫描电路105的与每行对应的输出端。每列的信号线109连接到信号输出电路106的与每列对应的输出端。信号输出电路106适当地选择并输出具有与视频信号的亮度信息对应的电压的亮度信号或具有参考电压的参考电压信号。当将来自信号输出电路106的信号写入像素区域103中的每个像素102时，垂直扫描电路105将写信号供应给第一扫描线107。另外，用于控制到像素102的电流并驱动像素102发光的发光控制信号被供应给第二扫描线108。驱动单元由来自控制单元110的控制信号进行控制。控制单元110设置在图1中的有机EL显示设备101中，但是也可以设置在有机EL显示设备101的外部。可以将与视频信号对应的信号提供给信号输出电路106。
将参考图2描述包括在有机发光设备中的像素102的电路的示例。如图2所示，像素102包括有机发光元件201、驱动晶体管202、写晶体管203、发光控制晶体管204、第一电容性元件205和第二电容性元件206。
这里，晶体管和电容性元件的总数以及晶体管的导电类型的组合仅仅是示例，并且不限于这种布置。注意的是，在下面的描述中，当晶体管连接在元件A和元件B之间时，晶体管的源极和漏极之一连接到元件A和元件B之一，并且晶体管的源极和漏极中的另一个连接到元件A和元件B中的另一个。
作为像素的具体布置，如图2所示，驱动晶体管202的源极和漏极中的一个连接到有机发光元件201的第一电极。在这个实施例中，第一电极是阳极。有机发光元件201的第二电极连接到提供参考电位的第一电源电位207(以下称为Vss)。在这个实施例中，第二电极是阴极。写晶体管203的源极和漏极中的一个连接到驱动晶体管202的栅极，并且写晶体管203的源极和漏极中的另一个连接到信号线109。写晶体管203的栅极连接到第一扫描线107。发光控制晶体管204的源极和漏极中的一个连接到驱动晶体管202的源极和漏极中的另一个。发光控制晶体管204的另一个连接到向电路提供预定电位的第二电源电位208(以下称为Vdd)。发光控制晶体管204的栅极连接到第二扫描线108。注意的是，图2示出了其中电路由p型晶体管形成的示例。在图2中，假设驱动晶体管202的漏极连接到有机发光元件201的阳极，并且发光控制晶体管的漏极连接到驱动晶体管的源极。另外，有机发光元件201的阴极连接到Vss。
这里，在任何晶体管中，Vdd 208均被施加到背栅(back gate)。第一电容性元件205连接在驱动晶体管202的栅极和源极之间。第二电容性元件206连接在驱动晶体管202的源极和Vdd 208之间。
驱动晶体管202将来自Vdd 208的电流经由发光控制晶体管204供应给有机发光元件201以发光。更具体而言，驱动晶体管202将与保持在第一电容性元件205中的信号电压对应的电流从Vdd 208供应给有机发光元件201。因此，有机发光元件201被电流驱动以发光。
响应于通过第一扫描线107从垂直扫描电路105施加到栅极的写信号，写晶体管203接通。因而，写晶体管203对分别与经由信号线109从信号输出电路106供应的参考信号或亮度信号对应的参考电压或视频信号的信号电压进行采样，并将经采样的电压写入像素102中。写入的信号电压或参考电压被施加到驱动晶体管202的栅极并被保持在第一电容性元件205中。
发光控制晶体管204响应于经由第二扫描线108从垂直扫描电路105施加到栅极的发光控制信号而被接通或关断，从而能够控制从Vdd 208向驱动晶体管202的电流供应。因此，如上所述，能够通过驱动晶体管202使有机发光元件201发光。即，发光控制晶体管204具有作为控制有机发光元件201的发光/不发光的晶体管的功能。
以这种方式，通过发光控制晶体管204的开关操作提供了有机发光元件201处于非发光状态的时间段(非发光时段)，使得能够控制有机发光元件201的发光时段和非发光时段(所谓的占空比控制)。利用这种占空比控制，能够减少与像素102在一帧时段内的发光相关联的残像(afterimage)，并且特别地，能够进一步改善移动图像的质量。
当作为有机发光元件201的有机EL(有机电致发光)元件发光时，有机EL显示设备101根据视频信号的亮度改变流向驱动晶体管202的电流量。为此，有机发光元件201的第一电极和第二电极之间的电容被充电至预定电位，使得与该电位差对应的电流流动。因此，有机发光元件201以预定亮度发光。
图3是示出布置在虚设像素区域104中的虚设像素301的电路的示例的图。类似于像素102，虚设像素301包括驱动晶体管202、写晶体管203、发光控制晶体管204和有机发光元件201。Vdd 208被施加到驱动晶体管202、写晶体管203和发光控制晶体管204中的每一个的背栅。利用这种布置，驱动晶体管202的源极和漏极之间的截止泄漏电流或流过漏极和阱之间的p-n结的电流被减少流入有机发光元件201，从而能够抑制虚设像素301的发光。另外，与像素102不同，有机发光元件201的第一电极未连接到驱动晶体管202的漏极，而是该第一电极连接到有机发光元件201的第二电极。因此，进一步抑制了有机发光元件的发光。有机发光元件201的第一电极和第二电极之间的连接可以是使用接触孔的连接或使用布线的连接。这里，有机发光元件201的第一电极不必连接到第二电极。可以在有机发光元件201的第一电极和第二电极之间供应有机发光元件不能发光的电位差。第一电极可以连接到不超过有机发光元件201的发光阈值的固定电位。关于供应给发光元件的电位，仅需要满足由发光元件的阳极电压＜发光阈值电压+发光元件的阴极电压表示的关系。
另外，在如图3所示的形成虚设像素区域104的虚设像素301中，写晶体管203的栅极连接到第一扫描线107，并且发光控制晶体管204的栅极连接到第二扫描线108。利用这种布置，每条扫描线的布线能够以最短距离通过虚设像素区域104连接到像素区域103。因此，能够减小每条扫描线的布线长度和电阻，并且能够提高显示设备的操作速度。
(第一实施例的修改)
(修改1-1)
接下来，将参考图4描述根据第一实施例的虚设像素的布置的修改1-1。在这个修改中，驱动晶体管202的漏极连接到背栅。下面将主要描述与图3所示的虚设像素的布置不同的布置。
图4是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。在像素102中，驱动晶体管202的漏极连接到有机发光元件201。但是，在虚设像素中，驱动晶体管202的漏极连接到背栅，如图4所示。虚设像素301的驱动晶体管202的漏极未连接到有机发光元件201。由于Vdd 208被施加到背栅，因此Vdd 208也被施加到驱动晶体管202的漏极。因此，漏极和阱之间的电位差变为零，从而能够抑制流过p-n结的电流。这抑制电流流入驱动晶体管202，并且抑制诸如碰撞电离之类的现象的发生。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且可以抑制有机发光元件201的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改1-2)
接下来，将参考图5描述虚设像素的布置的修改1-2。在这个修改中，驱动晶体管202的源极也连接到背栅。以下将主要描述与修改1-1中的布置不同的布置。
图5是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图5所示，驱动晶体管202的源极连接到驱动晶体管202的背栅。Vdd 208被施加到驱动晶体管202的背栅。因而，Vdd 208被施加到驱动晶体管202的漏极和源极二者。因此，驱动晶体管202的源极和阱之间的电位差以及漏极和阱之间的电位差变为零，从而能够抑制流过p-n结的电流。因此，可以抑制流入有机发光元件201的电流，并且抑制有机发光元件201的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改1-3)
接下来，将参考图6描述虚设像素的布置的修改1-3。在这个修改中，除了修改1-2的布置之外，写晶体管203的漏极连接到背栅。以下将主要描述与修改1-2中的布置不同的布置。
图6是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图6所示，在这个修改中，写晶体管203的漏极连接到背栅。由于Vdd 208被施加到背栅，因此Vdd208也被施加到写晶体管203的漏极。因此，写晶体管的漏极与阱之间的电位差也变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件201的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改1-4)
接下来，将参考图7描述虚设像素的布置的修改1-4。在这个修改中，写晶体管203的源极也连接到背栅。以下将主要描述与修改1-3中的布置不同的布置。
图7是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图7所示，写晶体管203的源极也连接到背栅。由于Vdd 208被施加到背栅，因此Vdd 208被施加到写晶体管203的漏极和源极二者。因此，写晶体管的源极与阱之间的电位差也变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件201的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。图7示出了这样的示例，其中驱动晶体管202的源极和漏极连接到背栅，并且写晶体管203的源极和漏极连接到背栅。但是，要求将驱动晶体管202的源极和漏极中的至少一个或写晶体管203的源极和漏极中的至少一个连接到背栅。注意的是，在与像素区域中的像素共享信号线109的虚设像素中，写晶体管203的背栅可以不连接到信号线109。
(第二实施例)
接下来，将参考图8至图10描述第二实施例。在这个实施例中，提供了用于将Vss207施加到像素102的有机发光元件201的第一电极的复位晶体管901。以下将主要描述与第一实施例中的布置不同的布置。
图8是示意性地示出根据这个实施例的有机EL显示设备101的图。如图8所示，与第一实施例的不同之处在于，沿着行方向针对像素区域103中的每个像素行布线第三扫描线801。同样，在虚设像素区域104中，沿着行方向针对虚设像素区域104中的一些虚设像素301布线第三扫描线801。第三扫描线801连接到垂直扫描电路105的与每一行对应的输出端，并且向每个像素102供应复位信号。
图9是示出图8所示的有机EL显示设备中包括的像素102的示例的电路的图。如图9所示，复位晶体管901的源极和漏极中的一个连接到驱动晶体管202的源极和漏极中的一个。复位晶体管901的源极和漏极中的另一个连接到Vss 207。复位晶体管901的栅极连接到第三扫描线801。在非发光时段中，复位晶体管901的接通(即，复位操作)将有机发光元件201的第一电极连接到Vss 207，使得有机发光元件201能够被设定在非发光状态。利用这种布置，能够实现高对比度的发光设备。注意的是，图9示出了其中电路由p型晶体管形成的示例。在图9中，假设复位晶体管901的源极连接到驱动晶体管202的漏极。驱动晶体管202、写晶体管203、发光控制晶体管204和复位晶体管901中的每一个的背栅都连接到Vdd。
图10是虚设像素301的示例的电路图。类似于像素102，虚设像素301包括驱动晶体管202、写晶体管203、发光控制晶体管204、复位晶体管901和有机发光元件201。将Vdd 208施加到驱动晶体管202、写晶体管203、发光控制晶体管204和复位晶体管901中的每一个的背栅。如图10所示，有机发光元件201的第一电极未连接到驱动晶体管202的漏极，但是该第一电极连接到第二电极。而且，复位晶体管901的源极未连接到有机发光元件201。复位晶体管901的源极连接到驱动晶体管202的漏极，并且参考电位被施加到复位晶体管901的漏极。代替将参考电压施加到复位晶体管901的漏极，可以将参考电压施加到源极。因此，在非发光时段期间，驱动晶体管202的漏极能够连接到Vss 207。这里，有机发光元件201的第一电极不必连接到第二电极。当将第一电位供应给第一电极并将第二电位供应给第二电极时，第一电位与第二电位之间的电位差可以被设定成发光元件不能发光的电位差。即，第一电极仅需要连接到不超过有机发光元件201的发光阈值的固定电压。即，仅需要满足由发光元件的阳极电压＜发光阈值电压+阴极电压表示的关系。
另外，如图8所示，由于每条扫描线的布线能够以最短距离通过虚设像素区域104连接到像素区域103，因此能够减小每条扫描线的布线长度和电阻，并且能够提高显示设备的操作速度。
(第二实施例的修改)
(修改2-1)
接下来，将参考图11描述虚设像素的布置的修改2-1。在这个修改中，复位晶体管901的源极连接到背栅。下面将主要描述与图10所示的虚设像素的布置不同的布置。
图11是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图11所示，复位晶体管901的源极连接到复位晶体管901的背栅。由于Vdd 208连接到复位晶体管901的背栅，因此Vdd 208也被施加到复位晶体管901的源极。因此，复位晶体管901的源极与阱之间的电位差变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改2-2)
接下来，将参考图12描述虚设像素的布置的修改2-2。在这个修改中，复位晶体管901的漏极也连接到背栅。以下将主要描述与修改2-1中的布置不同的布置。
图12是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图12所示，复位晶体管901的漏极未连接到Vss 207，而是连接到复位晶体管901的背栅。Vdd 208被施加到复位晶体管901的背栅。因而，Vdd 208被施加到复位晶体管901的漏极和源极二者。因此，复位晶体管901的漏极与阱之间的电位差也变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改2-3)
接下来，将参考图13描述虚设像素的布置的修改2-3。在这个修改中，驱动晶体管202的漏极也连接到背栅。以下将主要描述与修改2-2中的布置不同的布置。图13是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图13所示，驱动晶体管202的漏极连接到驱动晶体管202的背栅。由于Vdd 208被施加到驱动晶体管的背栅，因此Vdd 208也被施加到驱动晶体管202的漏极。因此，驱动晶体管202的漏极与阱之间的电位差变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改2-4)
接下来，将参考图14描述虚设像素的布置的修改2-4。在这个修改中，驱动晶体管202的源极连接到背栅。以下将主要描述与修改2-3中的布置不同的布置。
图14是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图14所示，驱动晶体管202的源极连接到驱动晶体管202的背栅。由于Vdd 208被施加到驱动晶体管202的背栅，因此Vdd 208被施加到驱动晶体管202的源极和漏极二者。因此，驱动晶体管202的源极与阱之间的电位差以及漏极与阱之间的电位差变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改2-5)
接下来，将参考图15描述虚设像素301的修改2-5。在这个修改中，写晶体管203的漏极连接到背栅。以下将主要描述与修改2-4中的布置不同的布置。
图15是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图15所示，写晶体管203的漏极连接到写晶体管203的背栅。由于Vdd 208被施加到写晶体管203的背栅，因此Vdd 208也被施加到写晶体管203的漏极。因此，写晶体管203的漏极与阱之间的电位差也变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
(修改2-6)
接下来，将参考图16描述虚设像素的布置的修改2-6。在这个修改中，写晶体管203的源极也连接到背栅。以下将主要描述与修改2-5中的布置不同的布置。
图16是根据这个修改的有机EL显示设备中包括的虚设像素301的电路图。如图16所示，写晶体管203的源极连接到写晶体管203的背栅。由于Vdd 208被施加到写晶体管203的背栅，因此Vdd 208被施加到写晶体管203的源极和漏极二者。因此，写晶体管203的源极与阱之间的电位差也变为零，从而能够抑制电流流过p-n结。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。注意的是，在与像素区域中的像素共享信号线109的虚设像素中，写晶体管203的背栅可以不连接到信号线109。
(第三实施例)
接下来，将参考图17至图19描述第三实施例。在这个实施例中，在像素区域103的周围设置第一虚设像素区域1701和第二虚设像素区域1702。以下将主要描述与第二实施例中的布置不同的布置。
图17是示意性地示出根据这个实施例的有机发光设备的图。如图17所示，第一虚设像素区域1701被布置为与第一扫描线107、第二扫描线108和第三扫描线801交叉，并且包括多个如图16所示的虚设像素301。第二虚设像素区域1702被布置为与信号线109交叉，并且包括多个如图18或图19所示的虚设像素1801。换句话说，第一扫描线107、第二扫描线108和第三扫描线801被布置为穿过第一虚设像素区域1701，并且信号线109被布置为穿过第二虚设像素区域。
图18和图19中的每一个示出了在图17中所示的有机EL显示设备101中包括的第二虚设像素区域1702中布置的虚设像素1801的电路的示例。类似于像素102，虚设像素301包括驱动晶体管202、写晶体管203、发光控制晶体管204、重置晶体管901和有机发光元件201。如图18所示，写晶体管203、发光控制晶体管204和复位晶体管901中的每一个的栅极都连接到Vdd 208并且处于关断(OFF)状态。如虚设像素的其它电路示例所示，有机发光元件201未连接到驱动晶体管202。在图18和图19所示的示例中，有机发光元件201的阳极电极连接到阴极电极。因此，能够抑制电流在每个晶体管的源极和漏极之间流动。因此，可以抑制电流流入有机发光元件201，并且抑制有机发光元件201的发光。此外，能够减少显示设备的电流消耗。
图18中所示的虚设像素与图19中所示的虚设像素之间的差异仅仅是与信号线109的连接。在图18中所示的虚设像素1801中，写晶体管203的背栅和漏极连接到信号线109。另一方面，在图19中所示的虚设像素中，写晶体管203的背栅和漏极未连接到信号线109。当写晶体管的背栅和漏极连接到信号线109时，通过背栅将Vdd供应给信号线109。另一方面，如图19中所示，当写晶体管的背栅和漏极未连接到信号线109时，能够极大地减小对到像素区域103中的像素的信号的影响。因此，信号线109能够由像素和虚设像素共享。
注意的是，虚设像素1801的布置不限于图18和图19中所示的布置。可以使用通过将在另一个虚设像素的电路中例示的写晶体管203、发光控制晶体管204和复位晶体管901中的每一个的栅极连接到Vdd 208而获得的布置。
在第一虚设像素区域1701中，可以布置如图16中所示的虚设像素301。在第一虚设像素区域1701中，写晶体管203、发光控制晶体管204和复位晶体管901的栅极分别连接到第一扫描线107、第二扫描线108和第三扫描线801。利用这种布置，每条扫描线的布线能够以最短距离通过第一虚设像素区域1701连接到像素区域103。因此，能够减小每条扫描线的布线长度和电阻，并且能够提高显示设备的操作速度。注意的是，虚设像素301的布置不限于图16中所示的布置。在这个实施例中可以采用被描述为其它实施例或修改的虚设像素的电路。在第二虚设像素区域1702中，与像素区域中的像素共享信号线109的虚设像素可以是如图15所示的虚设像素301。
(第四实施例)
根据上述实施例中的每个实施例的显示设备能够在利用其发光特点时用作装置的显示设备或照明设备的组成构件。在这个实施例中，将描述显示设备的应用示例，但是在此之前，将详细描述有机发光元件的布置。通过在基板上形成阳极、有机化合物层和阴极来设置有机发光元件。可以在阴极上设置保护层、滤色器等。如果设置滤色器，那么可以在滤色器和保护层之间设置平坦化层。平坦化层能够由丙烯酸树脂等制成。
基板的示例包括石英、玻璃、硅晶片、树脂、金属等。诸如晶体管之类的开关元件或布线也可以设置在基板上，并且绝缘层可以设置在上面。绝缘层可以由任何材料制成，只要能够形成用于确保阳极与布线之间的电连续性的接触孔并且能够确保与未连接的布线的绝缘即可。能够使用诸如聚酰亚胺、氧化硅、氮化硅等的树脂。
一对电极能够用作有机发光元件的电极。该对电极可以是阳极和阴极。当在有机发光元件发光的方向上施加电场时，具有高电位的电极是阳极，另一个是阴极。也可以说，向发光层供应空穴的电极是阳极，而供应电子的电极是阴极。
作为阳极的构成材料，使用功函数尽可能大的材料。可以使用诸如金、铂、银、铜、镍、钯、钴、硒、钒或钨之类的金属、包含这些金属中一些的混合物或通过组合这些金属中的一些而获得的合金。而且，也可以使用诸如氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌之类的金属氧化物。此外，也可以使用诸如聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩之类的导电聚合物。
可以单独使用这些电极材料中的一种，也可以组合使用这些电极材料中的两种或更多种。阳极可以由单层或多层形成。
当将电极用作反射电极时，可以使用铬、铝、银、钛、钨、钼、其合金、其堆叠层等。当将电极用作透明电极时，可以使用由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌等制成的氧化物透明导电层，但是本发明不限于此。可以使用光刻技术来形成电极。
另一方面，作为阴极的构成材料，使用功函数小的材料。材料的示例包括碱金属(诸如锂)、碱土金属(诸如钙)、金属(诸如铝、钛、锰、银、铅或铬)以及包含其中一些的混合物。可替代地，也可以使用通过组合这些金属而获得的合金。可以使用镁-银合金、铝-锂合金、铝-镁合金、银-铜合金、锌-银合金等。也可以使用金属氧化物，诸如氧化铟锡(ITO)。可以单独使用这些电极材料中的一种，也可以组合使用这些电极材料中的两种或更多种。阴极可以具有单层结构或多层结构。在上述材料中，银是合适的，并且为抑制银的聚集(aggregation)，银合金更合适。合金的比例不受限制，只要能够抑制银的聚集即可。因此，该比率可以是1:1。
阴极可以是使用由ITO等制成的氧化物导电层的顶部发射元件，或者可以是使用由铝(Al)等制成的反射电极的底部发射元件，并且没有特别限制。形成阴极的方法没有特别限制，但是使用直流溅射法或交流溅射法更合适，因为利用这些方法提供了良好的膜覆盖率并且容易降低电阻。
可以在阴极上设置保护层。通过将设置有吸湿剂的玻璃附着到阴极上，能够抑制水等渗入到有机化合物层中，并且能够抑制显示不良的发生。另外，作为另一个实施例，可以在阴极上设置由氮化硅等制成的钝化膜，以抑制水等渗入到有机EL层中。在形成阴极并在不破坏真空状态的情况下将其转移到另一个腔室之后，可以通过利用CVD法形成厚度为2μm的氮化硅膜来形成保护层。在使用CVD法形成膜之后，可以使用原子沉积法(ALD法)来设置保护层。
可以在保护层上设置滤色器。考虑到有机发光元件的尺寸，滤色器可以设置在另一个基板上，并且可以键合到上面设置有有机发光元件的基板。可替代地，可以使用光刻技术在上述保护层上图案化滤色器。滤色器可以由聚合材料形成。
可以在滤色器和保护层之间设置平坦化层。平坦化层可以由有机化合物形成。这可以是低分子材料或聚合材料，但是聚合材料更合适。
可以在滤色器的上方和下方设置平坦化层，并且可以将相同或不同的材料用于它们。更具体而言，材料的示例包括聚乙烯基咔唑树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、ABS树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂、脲醛树脂等。
可以在平坦化层上设置相对基板(counter substrate)。相对基板由于被设置在面对上述基板的位置处而被称为相对基板。相对基板的构成材料可以与上述基板相同。
形成根据本发明实施例的有机发光元件的有机化合物层(空穴注入层、空穴运输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子运输层、电子注入层等)通过以下描述的方法形成。
形成根据本发明实施例的有机发光元件的有机化合物层可以通过使用干法工艺(诸如真空沉积法、电离气相沉积法、溅射或等离子体法)形成。代替干法工艺，可以使用湿法工艺，其中通过将溶质溶解在适当的溶剂中并使用众所周知的涂布方法(例如，旋涂、浸涂、浇铸法、LB法、喷墨法等)形成层。
这里，当通过真空沉积法、溶液涂布法等形成层时，几乎不发生结晶等，并且获得优异的时间稳定性。此外，当使用涂布方法形成膜时，可以在与合适的粘结剂(binder)树脂组合时形成膜。
粘结剂树脂的示例包括聚乙烯基咔唑树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、ABS树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂、脲醛树脂等。这些是示例，并且粘结剂树脂不限于此。
可以单独使用这些粘结剂树脂中的一种作为均聚物(homopolymer)或共聚物(copolymer)，或者可以组合使用它们当中的两种或更多种。此外，还可以根据需要使用添加剂，诸如众所周知的增塑剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂。
接下来，将参考附图描述根据本实施例的显示设备。图20是示出包括有机发光元件和连接到有机发光元件的TFT元件的显示设备的示例的示意性截面图。TFT元件是有源元件的示例。
图20所示的显示设备10包括由玻璃等制成的基板11，以及用于保护基板11上的TFT元件或有机化合物层的防潮膜12。图20示出两个像素，从而在基板11上示出两个TFT元件。但是，图20示出用于解释的示例，并且像素的数量不限于此。附图标记13指示金属栅电极。附图标记14指示栅极绝缘膜，并且附图标记15指示半导体层。
TFT元件18包括半导体层15、漏极电极16和源极电极17。在TFT元件18上设置绝缘膜19。形成有机发光元件的阳极21经由接触孔20连接到源极电极17。
注意的是，有机发光元件中包括的电极(阳极和阴极)与TFT中包括的电极(源极电极和漏极电极)之间的电连接方法不限于图20中所示的方法。即，仅需要阳极或者阴极电连接到TFT元件的源极电极或漏极电极。
在图20所示的显示设备10中，有机化合物层被例示为一个层，但是有机化合物层22可以包括多个层。在阴极23上设置用于抑制有机发光元件的劣化的第一保护层24和第二保护层25。
在图20所示的显示设备10中，使用晶体管作为开关元件，但是可以代替使用MIM元件作为开关元件。
在图20所示的显示设备10中使用的晶体管不限于使用单晶硅晶片的晶体管，而是可以是在基板的绝缘表面上具有有源层的薄膜晶体管。有源层的示例包括单晶硅、非晶硅、诸如微晶硅之类的非单晶硅以及诸如氧化铟锌和铟镓锌之类的非单晶氧化物半导体。薄膜晶体管也称为TFT元件。
在图20所示的显示设备10中包括的晶体管可以在诸如Si基板之类的基板中形成。这里，在基板中形成意指晶体管通过对基板(诸如Si基板)本身进行处理而形成。换句话说，在基板中包括晶体管可以被认为是整体形成基板和晶体管。
根据这个实施例的有机发光元件的发光亮度通过作为开关元件的示例的TFT来控制，并且通过在平面中设置多个有机发光元件，能够以相应设备的发光亮度显示图像。注意的是，根据这个实施例的开关元件不限于TFT，而是可以是由低温多晶硅形成的晶体管或在诸如Si基板之类的基板上形成的有源矩阵驱动器。术语“在基板上”可以意指“在基板中”。基于显示单元的尺寸来选择在基板中设置晶体管还是TFT。如果尺寸为大约0.5英寸，那么可以在Si基板上设置有机发光元件。
此外，本发明可应用于电子照相图像形成设备的曝光光源、液晶显示设备的背光、在白光源中包括滤色器的发光设备等。
显示设备可以是图像信息处理设备，其包括：图像输入单元，用于从面阵CCD(areaCCD)、线性CCD、存储卡等输入图像信息；以及信息处理单元，用于处理输入的信息，并在显示单元上显示输入的图像。
此外，包括在图像捕获设备或喷墨打印机中的显示单元可以具有触摸面板功能。触摸面板功能的驱动类型可以是红外类型、电容类型、电阻膜类型或电磁感应类型，并且没有特别限制。显示设备可以用于多功能打印机的显示单元。
接下来，将具体描述本公开的显示设备的应用示例。
图21是示意性地示出根据这个实施例的显示设备的示例的图。显示设备1000可以在上盖1001和下盖1009之间包括触摸面板1003、显示面板1005、框架1006、电路板1007和电池1008。触摸面板1003和显示面板1005分别连接到柔性印刷电路FPC 1002和1004。晶体管布置在电路板1007上。如果显示设备不是便携式设备，那么可以不设置电池1008，或者即使显示设备是便携式设备，电池1008也可以设置在另一个位置中。
根据这个实施例的显示设备可以用于图像捕获设备的显示单元，该图像捕获设备包括具有多个透镜的光学单元和接收通过该光学单元的光的图像传感器。图像捕获设备可以包括显示单元，该显示单元显示由图像传感器获取的信息。可替代地，可以使用由图像传感器获取的信息来获取信息，并且显示单元可以显示与由图像传感器获取的信息不同的信息。显示单元可以是暴露于图像捕获设备的外部的显示单元，或者是布置在取景器中的显示单元。图像捕获设备可以是数码相机或数码摄像机。
图22A是示意性地示出根据这个实施例的图像捕获设备的示例的图。图像捕获设备1100可以包括取景器1101、后显示器1102、操作单元1103和壳体1104。取景器1101可以包括根据这个实施例的显示设备。在这种情况下，显示设备可以不仅显示要捕获的图像，还显示环境信息、图像捕获指令等。环境信息可以包括环境光的强度、环境光的方向、对象的移动速度、对象被屏蔽物阻挡的可能性等。
由于适于捕获图像的定时是很短的时间，因此最好尽可能快地显示信息。因此，适合使用本发明的使用有机发光元件的显示设备。这是因为有机发光元件具有高响应速度。在要求高显示速度的设备中，使用有机发光元件的显示设备能够比液晶显示设备更适合地被使用。
图像捕获设备1100包括光学单元(未示出)。光学单元包括多个透镜并且在容纳在壳体1104中的图像传感器上形成图像。可以通过调节多个透镜的相对位置来调节焦点。这个操作能够自动执行。
根据这个实施例的显示设备可以包括具有红色、绿色和蓝色的滤色器。在滤色器中，红色、绿色和蓝色可以按照三角形布置来布置。
根据这个实施例的显示设备可以用于移动终端的显示单元。在这种情况下，可以同时提供显示功能和操作功能。移动终端的示例包括诸如智能电话之类的移动电话、平板电脑和头戴式显示器。
图22B是示意性示出根据这个实施例的电子装置的示例的图。电子装置1200包括显示单元1201、操作单元1202和壳体1203。壳体1203可以包括电路、包括该电路的印刷板、电池和通信单元。操作单元1202可以是按钮或触摸面板型感测单元。操作单元可以是识别指纹并释放锁等的生物识别(biometrics)单元。包括通信单元的电子装置也可以被称为通信装置。
图23A和图23B是示意性示出根据这个实施例的显示设备的示例的图。图23A示出了诸如电视监视器或PC监视器之类的显示设备。显示设备1300包括框架1301和显示单元1302。根据本发明的显示设备可以用于显示单元1302。
显示设备1300包括框架1301和支撑显示单元1302的基座1303。基座1303不限于图23A所示的形式。框架1301的下侧可以用作基座。
框架1301和显示单元1302可以弯曲。曲率半径可以在5000mm与6000mm之间(包括5000mm和6000mm)。
图23B是示意性地示出根据这个实施例的显示设备的另一个示例的图。图23B所示的显示设备1310被配置为可弯曲的，并且是所谓的可折叠显示设备。显示设备1310包括第一显示单元1311、第二显示单元1312、壳体1313和弯曲点1314。第一显示单元1311和第二显示单元1312中的每一个可以包括根据这个实施例的显示设备。第一显示单元1311和第二显示单元1312可以是一个无缝的显示设备。第一显示单元1311和第二显示单元1312可以在弯曲点处分开。第一显示单元1311和第二显示单元1312可以显示不同的图像，或者可以利用第一显示单元和第二显示单元显示一个图像。
图24A是示意性地示出使用本发明的显示设备的特点的照明设备的示例的图。照明设备1400可以包括壳体1401、光源1402、电路板1403、光学膜1404和光扩散单元1405。光源可以是包括根据本发明的有机发光元件的显示设备。光学滤光器可以是改善光源的显色性的滤光器。光扩散单元能够有效地扩散来自光源的光以照亮宽范围从而进行照明等。光学滤光器和光扩散单元可以设置在照明光发射侧。根据需要，可以在最外的部分中设置盖子。因此，在本说明书中，显示设备不限于显示图像的设备，而是包括具有多个发光元件并用作光源的设备。
照明设备是例如对房间进行照明的设备。照明设备可以发射白光、中性白色或从蓝色到红色的任何其它颜色的光。可以提供用于控制光颜色的光控制电路。照明设备可以包括根据本发明的显示设备和连接到该显示设备的电源电路。电源电路是将AC电压转换成DC电压的电路。注意的是，白光的色温为4200K，中性白色的色温为5000K。照明设备可以包括滤色器。
另外，根据这个实施例的照明设备可以包括散热构件。散热构件将设备中的热量释放到设备的外部，并且其示例包括具有高比热的金属、液态硅等。
图24B是示意性地示出汽车的图，该汽车是使用本发明的显示设备作为照明单元的移动体的示例。汽车包括作为照明单元的示例的尾灯。汽车1500包括尾灯1501，并且可以在执行制动操作等时打开尾灯。
尾灯1501可以是包括根据本发明的有机发光元件的显示设备。尾灯可以包括保护显示设备的保护构件。保护构件具有一定程度的强度，并且可以由任何材料制成，只要它是透明的即可，但是可以由聚碳酸酯等制成。呋喃二甲酸衍生物、丙烯腈衍生物等可以与聚碳酸酯混合。
汽车1500可以包括主体1503和附接到主体1503的窗户1502。窗户可以是透明显示器，只要它不是用于检查汽车前部或后部的窗户即可。透明显示器可以包括根据这个实施例的有机发光元件。在这种情况下，诸如在有机发光元件中包括的电极之类的部件由透明构件形成。
根据这个实施例的移动体可以是轮船、飞机、无人驾驶飞机等。移动体可以包括主体和设置在主体中的照明单元。照明单元可以发光以通知主体的位置。照明单元包括根据这个实施例的有机发光元件。
如上所述，通过使用采用根据这个实施例的有机发光元件的设备，即使对于长时间显示，也能够以良好的图像质量执行稳定的显示。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以便涵盖所有这种修改以及等同的结构和功能。

Claims (18)

1.一种显示设备，其特征在于，包括：其中布置有多个像素的像素区域，以及设置在像素区域周围并且其中布置有多个虚设像素的虚设像素区域，
其中，像素和虚设像素中的每一个都包括发光元件以及驱动晶体管，所述发光元件包括第一电极和第二电极，
其中，在像素中，发光元件的第一电极连接到驱动晶体管，
其中，在虚设像素中，发光元件未连接到驱动晶体管，第一电位被供应给第一电极，第二电位被供应给第二电极，并且发光元件在第一电位与第二电位之间的电位差处不发光，以及
其中，在虚设像素中，发光元件的第一电极和第二电极彼此连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其中第一电极和第二电极使用接触孔彼此连接。
3.根据权利要求1所述的设备，其中
在像素中，第一电极用作阳极，并且第二电极用作阴极，以及
虚设像素中的发光元件的第一电极和第二电极分别与像素的第一电极和第二电极对应。
4.根据权利要求1所述的设备，其中虚设像素的驱动晶体管的源极和漏极中的至少一个连接到驱动晶体管的背栅。
5.根据权利要求1所述的设备，其中像素和虚设像素中的每一个还包括：写晶体管，所述写晶体管被配置为向连接到驱动晶体管的栅极的电容性元件施加信号电压；以及发光控制晶体管，所述发光控制晶体管被配置为控制流向发光元件的电流的导通/不导通，并且预定电位被施加到虚设像素的驱动晶体管、写晶体管和发光控制晶体管中的每一个的背栅。
6.根据权利要求5所述的设备，其中虚设像素的驱动晶体管的源极和漏极连接到驱动晶体管的背栅，并且写晶体管的源极和漏极中的至少一个连接到写晶体管的背栅。
7.根据权利要求1所述的设备，其中像素和虚设像素中的每一个还包括复位晶体管，并且，在像素中，复位晶体管连接到发光元件，以及
在虚设像素中，复位晶体管未连接到发光元件。
8.根据权利要求7所述的设备，其中虚设像素的复位晶体管的源极和漏极中的一个连接到驱动晶体管，并且参考电位被施加到源极和漏极中的另一个。
9.根据权利要求7所述的设备，其中虚设像素的复位晶体管的源极和漏极中的至少一个连接到复位晶体管的背栅。
10.根据权利要求7所述的设备，其中预定电位被施加到虚设像素的复位晶体管的背栅。
11.根据权利要求7所述的设备，其中，在发光元件被控制为不发光的同时，像素的复位晶体管被控制为导通。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括：扫描线，所述扫描线被配置为驱动布置在行中的像素；以及信号线，所述信号线被配置为向布置在列中的像素供应信号，
其中虚设像素区域包括第一虚设像素区域和第二虚设像素区域，扫描线被布置为通过第一虚设像素区域，并且信号线被布置为通过第二虚设像素区域。
13.根据权利要求12所述的设备，其中第一虚设像素区域中的虚设像素的晶体管的栅极连接到扫描线，并且第二虚设像素区域中的虚设像素的晶体管的栅极连接到预定电位。
14.根据权利要求12所述的设备，其中第一虚设像素区域中的虚设像素的写晶体管的背栅未连接到信号线，并且第二虚设像素区域中的虚设像素的写晶体管的背栅连接到信号线。
15.一种图像捕获设备，其特征在于，包括：光学单元，所述光学单元包括多个透镜；图像传感器，所述图像传感器被配置为接收通过光学单元的光；以及显示单元，所述显示单元被配置为显示由图像传感器形成的图像，
其中显示单元包括如权利要求1至14中任一项所述的显示设备。
16.一种电子装置，其特征在于，包括：显示单元，所述显示单元包括如权利要求1至14中任一项所述的显示设备；壳体，所述壳体设置有显示单元；以及通信单元，所述通信单元设置在壳体中并被配置为与外部通信。
17.一种照明设备，其特征在于，包括：光源，所述光源包括如权利要求1至14中任一项所述的显示设备；以及光扩散单元和光学膜之一，被配置为透射由光源发射的光。
18.一种移动体，其特征在于，包括：照明单元，所述照明单元包括如权利要求1至14中任一项所述的显示设备；以及主体，所述主体设置有照明单元。
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