CN101447172B - 显示装置、用于显示装置的驱动方法及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种显示装置,包括:像素阵列部分;以及驱动部分;该像素阵列部分包括:沿行的方向延伸的多条扫描线、沿列的方向延伸的多条信号线、以及在所述扫描线和所述信号线彼此交叉的位置处以行和列布置的多个像素。该驱动部分包括写入扫描器和信号选择器。
Description
技术领域
本发明涉及有源矩阵型的显示装置以及用于所述类型的显示装置的驱动方法,其中在像素中使用发光元件。本发明还涉及包括所述类型的显示装置的电子装置。
背景技术
近年来,使用有机EL(电致发光)器件作为发光元件的平面自发光类型的显示装置的发展得到积极地进展。有机EL设备利用如果电场施加到有机薄膜则该有机薄膜发光的现象。由于有机EL设备由低于10V的施加电压驱动,因此其功耗低。此外,由于有机EL设备是自己发光的自发光设备,因此其不需要发光体,并且可以形成为降低重量和降低厚度的设备。此外,由于有机EL设备的响应速度接近几μs并且非常高,因此在动态画面的显示时不出现余像。
在像素中使用有机EL设备的平面自发光类型的显示装置中,有源矩阵型的显示装置正得到积极地发展,其中作为有源元件的薄膜晶体管在像素中以集成关系形成。例如,在日本专利未审公开No.2003-255856(以下称为专利文献1)、2003-271095(以下称为专利文献2)、2004-133240(以下称为专利文献3)、2004-029791(以下称为专利文献4)、以及2004-093682(以下称为专利文献5)和2006-215213(以下称为专利文献6)中公开了有源矩阵型的平面自发光显示装置。
图23示意性地示出现有有源矩阵型显示装置的示例。参照图23,所示的显示装置包括像素阵列部分1和外围驱动部分。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包括沿列的方向延伸的多条信号线SL和以及沿行的方向延伸的多条扫描线WS。像素2布置在每条信号线SL和每条扫描线WS彼此交叉的位置。为了便于理解,在图23中仅示出一个像素2。写入扫描器4包括移位寄存器,其响应于从外部提供到其的时钟信号ck而操作,以便顺序传输类似的从外部提供到其的开始脉冲sp,从而输出顺序控制信号到扫描线WS。水平选择器3与写入扫描器4侧的线序扫描同步地提供图像信号到信号线SL。
像素2包括采样晶体管T1、驱动晶体管T2、存储电容器C1和发光元件EL(电致发光)。驱动晶体管T2是P沟道型的,并且在作为其电流端之一的源极连接到电源线,而在作为其另一电流端的漏极连接到发光元件EL。驱动晶体管T2在作为其控制端的栅极通过采样晶体管T1连接到信号线SL。使得采样晶体管T1响应于从写入扫描器4提供到其的控制信号导通,并且将从信号线SL提供的图像信号采样并写入到存储电容器C1。驱动晶体管T2在其栅极接收写入到存储电容器C1中的图像信号作为栅极电压Vgs,并且将漏极电流Ids提供到发光元件EL。然后,发光元件EL以与图像信号对应的亮度发光。栅极电压Vgs表示以源极为基准在其栅极的电势。
驱动晶体管T2工作在饱和区域,并且栅极电压Vgs和漏极电流Ids之间的关系由下面的特性表达式表示:
Ids=(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2
其中,μ是驱动晶体管的迁移率,W是驱动晶体管的沟道宽度,L是驱动晶体管的沟道长度,Cox是驱动晶体管的每个单元区域的栅极隔离层电容,并且Vth是驱动晶体管的阈值电压。从特性表达式显而易见,当驱动晶体管T2工作在饱和区域时,它用作响应于栅极电压Vgs提供漏极电流Ids的恒流源。
图24图示发光元件EL的电压/电流特性。在图24中,横坐标轴表示阳极电压V,而纵坐标轴表示漏极电流Ids。要认识到,发光元件EL的阳极电压是驱动晶体管T2的漏极电压。发光元件EL的电流/电压特性随时间变化,使得随着时间经过其特性曲线趋于变得较不陡峭。因此,即使漏极电流Ids固定,阳极电压或漏极电压V也变化。这样,由于图23中所示的像素2中的驱动晶体管T2在饱和区域操作,并且可以提供对应于栅极电压Vgs的漏极电流Ids,而无论漏极电压的变化,因此发光亮度可以保持固定,而无论发光元件EL的特性的时间变化。
图25示出现有像素电路的另一示例。参照图25,所示像素电路与上面参照图23所述的像素电路的不同在于,驱动晶体管T2不是P沟道型而是N沟道型。从电路的制造工艺而言,从N沟道晶体管形成组成像素的所有晶体管通常是有利的。
发明内容
然而,在图25的电路配置中,由于驱动晶体管T2是N沟道型,因此在其漏极连接到电源线,而在其源极S连接到发光元件EL的阳极。因此,当发光元件EL的特性随时间变化时,由于影响随驱动晶体管T2的源极S的电势出现,因此栅极电压Vgs变化,并且随时间经过,由驱动晶体管T2提供的漏极电流Ids变化。因此,随时间经过,发光元件EL的亮度变化。此外,对于每个像素,不仅发光元件EL的亮度而且驱动晶体管T2的阈值电压Vth和迁移率μ都离散。由于阈值电压Vth和迁移率μ包括在上面给出的晶体管特性表达式中,因此即使栅极电压Vgs固定,漏极电流Ids也变化。因此,对于每个像素发光亮度离散,并且不能获得屏幕图像的一致性。目前例如在上述专利文献3中已经提出并公开了具有校正对每个像素离散的驱动晶体管T2的阈值电压Vth的功能(即,阈值电压校正功能)的显示装置。例如在上述专利文献6中已经提出并公开了具有校正对每个像素离散的驱动晶体管T2的迁移率μ的功能(即,包括迁移率校正功能)的显示装置。
包括迁移率校正功能的现有显示装置与采样晶体管T1被导通以将图像信号采样并写入存储电容器C1的时段(即,在采样时段或写入时段内)一致地执行迁移率校正。具体地,在采样时段内,响应于图像信号,流经驱动晶体管T2的驱动电流负反馈到存储电容器C1,从而对在存储电容器C1中写入的图像信号的信号电势施加驱动晶体管T1的迁移率μ的校正。因此,采样时段仅变为迁移率校正时段。
图像信号的信号电势响应于从黑电平到白电平的灰度(gradation)而变化。同时,在现有显示装置中,图像信号的采样时段(即,迁移率校正时段)是固定的,而无论图像信号的灰度级别。然而,已知最优迁移率校正时段不必是固定的,而是依赖于图像信号的灰度级别。作为一般的趋势,当亮度展现白电平时,最优迁移率校正时段短,而当亮度展现黑电平时,最优迁移率校正时段长。然而,现有显示装置不包括关于这点的对策,并且不能执行精确和完全的迁移率校正,因此在屏幕图像的一致性不总是高的方面存在要解决的主题。
根据本发明的实施例,提供了一种显示装置,包括:像素阵列部分;以及驱动部分;所述像素阵列部分包括沿行的方向延伸的多条扫描线、沿列的方向延伸的多条信号线、以及在所述扫描线和所述信号线彼此交叉的位置处以行和列布置的多个像素。每个所述像素包括采样晶体管、驱动晶体管、存储电容器和发光元件,所述采样晶体管在其控制端连接到所述扫描线中相关联的一个,并且在其一对电流端连接到所述信号线的第一个和所述驱动晶体管的控制端。所述驱动晶体管在其一对电流端的第一个连接到所述发光元件,而在所述其电流端的第二个连接到电源,所述存储电容器连接到所述驱动晶体管的控制端,所述驱动部分包括写入扫描器和信号选择器,所述写入扫描器在每个水平时段将顺序控制信号提供给所述扫描线,所述信号选择器提供图像信号给信号线,其中在每个水平时段改变信号电势和参考电势。当相关联的一条信号线具有参考电势时,所述采样晶体管响应于提供给相关联的一条扫描线的控制信号而置入导通状态,以执行抵消驱动晶体管的阈值电压的离散的阈值电压校正操作。在从相关联的信号线的电势从参考电势改变到信号电势的第一定时到采样晶体管响应于控制信号而置入截止状态的第二定时的写入时段内,采样晶体管执行将信号电势写入存储电容器的信号写入操作,所述驱动晶体管提供按照存储电容器中写入的信号电势的驱动电流到发光元件,以便执行发光操作。信号选择器响应于信号电势可变地调整第一定时,从而响应于信号电势可变地控制从第一定时到第二定时的写入时段。
具体地,显示装置可以配置为使得当所述信号电势具有白电平时,所述信号选择器将第一定时朝第二定时移动以缩短写入时段,而当所述信号电势具有黑电平时,所述信号选择器将第一定时远离第二定时移动以拉长写入时段。在该示例中,显示装置可以配置为使得存储电容器连接在控制端和驱动晶体管的一个电流端之间,并且驱动晶体管将在写入时段流至此的驱动电流负反馈到存储电容器,以执行针对驱动晶体管的迁移率的离散的校正操作,而信号选择器响应于信号电势可变地调整写入时段,以最优负反馈量。
在该显示装置中,在从信号线的电势从参考电势改变到信号电势的第一定时到采样晶体管响应于控制信号置入截止状态的第二定时的写入时段内,信号电势写入存储电容器。由此,信号选择器响应于信号电势可变地控制第一定时,从而可变地控制从第一定时到第二定时的写入时段。在该写入时段内,流过驱动晶体管的驱动电流负反馈到存储电容器,以执行针对驱动晶体管的迁移率的离散的校正操作。因此,从第一定时到第二定时的写入时段用作迁移率校正时段。在该实施例中,该写入时段(即,迁移率校正时段)响应于信号电势自适应地调整。因此,可实现按照信号电势的电平或灰度最优控制迁移率校正时段,并且可增强屏幕图像的一致性。
附图说明
图1是示出根据本发明的显示装置的一般配置的框图;
图2是示出在图1所示的显示装置中形成的像素的示例的电路图;
图3是图示图2中示出的像素的操作的参照示例的时序图;
图4、5、6和7是图示图2中示出的像素的操作的电路图;
图8是图示图7中示出的操作的图;
图9和10是图示图2中示出的像素的操作的电路图;
图11是图示图10中图示的操作的图;
图12是图示图2中示出的像素的操作的电路图;
图13是图示图2中示出的像素的操作的时序图;
图14是图示图2中示出的像素的操作的波形图;
图15A是图示图1中示出的显示装置的操作的波形图;
图15B和图15C是图示用于图1的显示装置的驱动方法的时序图;
图15D是图示图1中的显示装置的水平选择器的输出部分的形式的电路图;
图15E是图示图15D中所示的水平选择器的操作的时序图;
图16是示出图1的显示装置的配置的剖面图;
图17是示出图1的显示装置的模块配置的平面图;
图18是示出包括图1中示出的显示装置的电视机的透视图;
图19是示出包括图1中示出的显示装置的数字相机的透视图;
图20是示出包括图1中示出的显示装置的笔记本型个人计算机的透视图;
图21是示出包括图1中示出的显示装置的便携式终端装置的示意图;
图22是示出包括图1中示出的显示装置的摄像机的透视图;
图23是示出现有显示装置的示例的电路图;
图24是图示图23的现有显示装置的问题的图;以及
图25是示出现有显示装置的另一示例的电路图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的优选实施例。在图1中,示出了根据实施例的显示装置的通常配置。所示的显示装置由面板形成,该面板中在同一衬底上形成像素阵列部分1和用于驱动像素阵列部分1的驱动部分(3、4和5)。像素阵列部分1包括沿行的方向延伸的多条扫描线WS、沿列的方向延伸的多条信号线SL、以行和列布置在扫描线WS和信号线SL彼此交叉的位置的多个像素2、以及对应于像素2的行布置的用作电源线的多条馈送线DS。驱动部分3、4和5包括:控制扫描器(写入扫描器)4,用于顺序提供控制信号到扫描线WS,以便以行为单元线序扫描像素2;电源扫描器(驱动扫描器)5,用于响应于线序扫描,提供在第一电势和第二电势之间变化的电源电势给每条馈送线DS;以及信号驱动器(水平选择器)3,用于响应于线序扫描,在各列上提供用作图像信号的信号电势和参考电势给信号线SL。要认识到,控制扫描器或写入扫描器4响应于从外部提供到其的时钟信号WSck操作,以顺序传输类似地从外部提供到其的开始脉冲WSsp,从而输出控制信号到扫描线WS。电源扫描器或驱动扫描器5响应于从外部提供到其的时钟信号DSck操作,以顺序传输类似的从外部提供到其的开始脉冲DSsp,从而在馈送线DS的电势上线序改变。
图2示出图1中示出的显示装置中包括的像素2的具体配置。参照图2,每个像素2包括由有机EL设备表示的两端型或二极管型的发光元件EL、N沟道型的采样晶体管T1、N沟道型的驱动晶体管T2、以及薄膜型的存储电容器C1。采样晶体管T1在用作其控制端的栅极连接到扫描线WS,在用作其电流端的源极和漏极之一连接到驱动晶体管T2的栅极G,并且在其源极和漏极的另一个连接到信号线SL。驱动晶体管T2在其源极和漏极之一连接到发光元件EL,而在其源极和漏极的另一个连接到馈送线DS。在本实施例中,驱动晶体管T2是N沟道型的,并且在作为其电流端之一的漏极侧连接到馈送线DS,而在作为其另一电流端的源极S侧连接到发光元件EL的阳极侧。发光元件EL在其阴极连接并固定到预定阴极电势Vcat。存储电容器C1连接在作为电流端的源极S和作为驱动晶体管T2的控制端的栅极G之间。控制扫描器或写入扫描器4在低电势和高电势之间改变到扫描线WS的电势,以输出顺序控制信号到具有上述配置的像素2,从而以行为单元线序扫描像素2。电源扫描器或驱动扫描器5响应于线序扫描,提供在第一电势Vcc和第二电势Vss之间改变的电源电势给馈送线DS。信号驱动器或水平选择器3与线序扫描同步地提供图像信号的信号电势Vsig和参考电势Vofs到在列方向延伸的信号线SL。
图3图示图2中示出的像素的操作。要认识到,图3图示的操作是参考示例,并且图2所示的像素电路的操作不限于图3所示的操作。图3的时序图图示关于共同的时间轴扫描线WS的电势变化、馈送线或电源线DS的电势变化、以及信号线SL的电势变化。扫描线WS的电势变化表示控制信号并且控制采样晶体管T1在导通和截止状态之间。馈送线DS的电势变化表示在电源电压Vcc和Vss之间的改变。信号线SL的电势变化表示在输入信号或图像信号的信号电势Vsig和参考电势Vofs之间的变化。该变化在1H的每个水平时段内执行。与上述电势变化平行地,还图示了驱动晶体管T2的栅极G和源极S的电势变化。电势差Vgs是如上所述的栅极G和源极S之间的电势差。
为描述方便,根据像素的操作的转变,图3的时序图的时段被划分为(1)到(7)时段。在紧接在有关场之前的时段(1)内,发光元件EL处于发光状态。此后,进入线序扫描的新场(field),并且在第二时段(2)中,馈送线DS的电势从第一电势Vcc改变到第二电势Vss。然后,在下一时段(3)内,输入信号从信号电势Vsig改变到参考电势Vofs。此外,在时段(4)内,采样晶体管T1导通。在时段(2)到(4)内,驱动晶体管T2的栅极电压和源极电压初始化。时段(2)到(4)是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被初始化到参考电势Vofs,并且驱动晶体管T2的源极S被初始化到第二电势Vss。然后,在时段(5)内,实际执行阈值电压校正操作,并且在驱动晶体管T2的栅极G和源极S之间存储与阈值电压Vth对应的电压。实际上,与阈值电压Vth对应的电压被写入到连接在驱动晶体管T2的栅极G和源极S之间的存储电容器C1中。
要认识到,在图3的参考示例中,阈值校正时段(5)被提供三次,并且在每个阈值校正时段(5)之后插入等待时段(5a)。通过划分阈值电压校正时段(5)以将阈值电压校正操作重复多次,与阈值电压Vth对应的电压被写入存储电容器C1中。然而,要认识到,本发明不限于此,并且校正操作可以在一个阈值电压校正时段(5)内执行。
此后,进入写入操作时段/迁移率校正时段(6)。这里,图像信号的信号电势Vsig以累积的方式写入存储电容器C1中,同时从存储电容器C1中存储的电压减去用于迁移率校正的电压ΔV。在写入操作时段/迁移率校正时段(6)内,需要在信号线SL保持具有信号电势Vsig的时间区内将采样晶体管T1置入导通状态。此后,进入发光时段(7),并且发光元件以与信号电势Vsig对应的亮度发光。由此,由于信号电势Vsig以与阈值电压Vth和用于迁移率校正的电压ΔV对应的电压调整,因此发光元件EL的发光亮度不受驱动晶体管T2的阈值电压Vth或迁移率μ的离散的影响。要认识到,在发光时段(7)的起始处执行自举操作,并且在驱动晶体管T2的栅极-源极电压Vgs保持固定的同时,驱动晶体管T2的栅极电势和源极电势上升。
参照图4到12详细描述图2中示出的像素电路的操作。首先,在发光时段(1)中,如图4所示,电源电势被设置为第一电势Vcc,并且采样晶体管T1处于截止状态。此时,由于驱动晶体管T2被设置以便工作在饱和区域,因此流经发光元件EL的驱动电流Ids响应于在驱动晶体管T2的栅极G和源极S之间施加的栅极-源极电压Vgs,取由上述晶体管特性表达式给出的值。
因此,在进入准备时段(2)和(3)后,馈送线或电源线DS的电势改变到第二电势Vss,如图5所示。由于设置第二电势Vss使得驱动晶体管T2此时工作在饱和区域,因此发光元件EL关闭,并且电源线侧变为驱动晶体管T2的源极。此时,发光元件EL的阳极改变为第二电势Vss。
然后,在进入接下来的准备时段(4)后,在信号线SL的电势变为参考电势Vofs的同时,采样晶体管T1导通,以将驱动晶体管T2的栅极电势设置为参考电势Vofs,如图7所示。驱动晶体管T2的源极S和栅极G在发光时以此方式初始化,并且此时的栅极-源极电压Vgs变为值Vofs-Vss。设置栅极-源极电压Vgs=Vofs-Vss以便具有高于驱动晶体管T2的阈值电压Vth的值。通过以此方式初始化驱动晶体管T2使得满足Vgs>Vth,完成之后阈值电压校正操作的准备。
然后,在进入阈值电压校正时段(5)后,馈送线DS的电势返回到第一电势Vcc,如图7所示。当电源电压变为第一电势Vcc时,发光元件EL的阳极的电势变为驱动晶体管T2的源极S的电势,并且电流如图7中的虚线箭头标记所指示地流动。此时,发光元件EL的等效电路由二极管Tel和电容器Cel的并联连接表示。由于发光元件EL的阳极电势(即,第二电势Vss)低于Vcat+Vthel,因此二极管Tel处于截止状态,并且流经二极管Tel的漏电流显著小于流经驱动晶体管T2的电流。因此,几乎全部流经驱动晶体管T2的电流用于充电存储电容器C1和等效电容器Cel。
图8图示在图7图示的阈值电压校正时段(5)内、驱动晶体管T2的源极电势的时间变化。参照图8,驱动晶体管T2的源极电压(即,发光元件EL的阳极电压)随时间经过从第二电势Vss上升。在阈值电压校正时段(5)经过后,驱动晶体管T2截止,并且驱动晶体管T2的源极S和栅极G之间的栅极-源极电压Vgs变为等于阈值电压Vth。此时,源极电势由Vofs-Vth给出。如果该值Vofs-Vth仍然保持低于Vcat+Vthel,则发光元件EL处于截止状态。
如图8所示,驱动晶体管T2的源极电势随时间经过而上升。然而,在本示例中,在驱动晶体管T2的源极电压达到Vofs-Vth之前,第一次阈值电压校正时段(5)结束,因此采样晶体管T1截止并且进入等待时段(5a)。图9图示在该等待时段(5a)内像素电路的状态。在该第一次等待时段(5a)内,由于驱动晶体管T2的栅极-源极电压Vgs仍然保持高于阈值电压Vth,因此电流从第一电势Vcc通过驱动晶体管T2流到存储电容器C1,如图9所示。因此,尽管驱动晶体管T2的源极电压上升,但是由于采样晶体管T1处于截止状态,并且驱动晶体管T2的栅极G处于高阻抗状态,因此驱动晶体管T2的栅极G的电势也与源极S的电势上升一起上升。换句话说,在第一次等待时段(5a)内,驱动晶体管T2的源极电势和栅极电势都上升。此时,由于反向偏置继续施加到发光元件EL,因此发光元件EL不发光。
此后,当经过1H的水平时段并且信号线SL的电势变为参考电势Vofs时,采样晶体管T1导通,以开始第二次阈值电压校正操作。此后,当第二次阈值电压校正时段(5)经过时,进入第二次等待时段(5a)。通过以此方式重复阈值电压校正时段(5)和等待时段(5a),驱动晶体管T2的栅极-源极电压Vgs最终达到与阈值电压Vth对应的电压。此时,驱动晶体管T2的源极电势为Vofs-Vth,并且低于Vcat+Vthel。
此后,当进入写入操作时段/迁移率校正时段(6)时,信号线SL的电势从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig,然后采样晶体管T1导通,如图10所示。此时,信号电势Vsig具有根据灰度的电压值。由于采样晶体管T1导通,因此驱动晶体管T2的栅极电势变为信号电势Vsig。同时,驱动晶体管T2的源极电势随时间经过而上升,因为电流从第一电势Vcc流至此。而且,此时,如果驱动晶体管T2的源极电势不超过发光元件EL的阈值电压Vthel和阴极电势Vcat之和,则从驱动晶体管T2流过的电流仅用于充电电容器等效Cel和存储电容器C1。此时,由于驱动晶体管T2的阈值电压校正操作已经完成,因此从驱动晶体管T2提供的电流反映迁移率μ。具体地,在驱动晶体管T2具有高迁移率μ的情况下,此时的电流量大,并且源极的电势上升量ΔV大。相反,在驱动晶体管T2具有低迁移率μ的情况下,驱动晶体管T2的电流量小,并且源极的电势上升量ΔV小。通过这样的操作,驱动晶体管T2的栅极-源极电压Vgs被压缩反映迁移率μ的电势上升量ΔV,并且在迁移率校正时段(6)结束的时间点,得到从其完全消除迁移率μ的栅极-源极电压Vgs。
图11图示在上述迁移率校正时段(6)内、关于驱动晶体管T2的源极电势的时间的变化。如图11所示,在驱动晶体管T2的迁移率高的情况下,驱动晶体管T2的源极电压迅速上升,并且栅极-源极电压Vgs同样多地压缩。换句话说,在迁移率μ高的情况下,栅极-源极电压Vgs被压缩以便消除迁移率μ的影响,并且可以抑制驱动电流。另一方面,在迁移率μ低的情况下,驱动晶体管T2的源极电压不是非常迅速地上升,并且栅极-源极电压Vgs不是非常强地压缩。因此,在迁移率μ低的情况下,栅极-源极电压Vgs未被压缩太多以便补充低驱动能力。
图12图示在发光时段(7)内的操作状态。在发光时段(7)内,采样晶体管T1截止,使得发光元件EL发光。驱动晶体管T2的栅极电压Vgs保持固定,并且驱动晶体管T2根据上面给出的特性表达式提供固定的驱动电流Ids给发光元件EL。由于驱动电流Ids’流过发光元件EL,因此发光元件EL的阳极电压(即,驱动晶体管T2的源极电压)上升到Vx,并且在电压超过Vcat+Vthel的时间点,发光元件EL发光。随着发光时间变长,发光元件EL的电流/电压变化。结果,源极S的电势如图11所示变化。然而,由于驱动晶体管T2的栅极-源极电压Vgs通过自举操作保持在固定值,因此流过发光元件EL的驱动电流Ids’不变化。因此,即使发光元件EL的电流/电压特性劣化,固定的驱动电流Ids’也需要流动,并且发光元件EL的亮度完全不变化。
顺带提及,最优迁移率校正时段不必固定,而是依赖于图像信号的亮度级别或灰度。为了消除由迁移率导致的屏幕图像的不一致性,需要响应于灰度级别自适应地控制迁移率校正时段。作为总的趋势,在白色显示时,最优迁移率校正时段短,而相反地,在黑色显示时,最优迁移率校正时段长。
图13图示根据灰度级别的迁移率校正时间或信号写入时间的自适应控制方法。要认识到,图13图示参考示例。参照图13,在1H的时段内,要提供给信号线SL的输入信号(即,图像信号)在参考电势Vofs和信号电势Vsig之间变化。响应于该变化,控制信号脉冲被施加到扫描线WS,并且采样晶体管T1两次置入导通状态。首先,当输入信号具有参考电势Vofs时,采样晶体管T1置入导通状态,以执行如上所述的阈值校正操作。然后,当输入信号的电势改变到信号电势Vsig时,采样晶体管T1再次置入导通状态以执行信号写入操作。执行该信号写入操作的时段恰恰成为迁移率校正时段。在图13的参考示例中,将梯度(gradient)提供给第二次控制信号脉冲的下降沿以执行信号写入时段(即,迁移率校正时段)的自适应控制。控制信号脉冲的下降沿波形是模拟波形并具有大的脉冲宽度,因此不能在面板内部产生,而是利用外部提供的模块产生。期望的下降沿波形通过该模块产生并输入给面板中的写入扫描器的电源线,以获得具有期望下降沿波形的控制信号脉冲。然而,由于该模块使用高电势产生高度精确的波形,因此其是复杂和昂贵的,并且需要高功耗。因此,在显示装置应用于便携式装置的显示的情况下,外部模块的利用成为显著的障碍。
图14图示在图13的参考示例中的迁移率校正时段的自适应控制。如上所述,提供给扫描线WS的控制线脉冲具有这样的特性下降沿波形,其首先展现陡峭的斜坡,然后展现缓慢的变化,最后展现陡峭向下的斜坡。该下降沿波形被施加给采样晶体管T1的控制端(即,栅极)。同时,信号电势Vsig被施加给采样晶体管T1的源极。因此,控制采样晶体管T1的导通/截止的栅极电压Vgs依赖于施加给采样晶体管T1的源极的信号电势Vsig。
在白色显示时的信号电势由Vsig白色表示、并且采样晶体管T1的阈值电压由VthT1表示的情况下,当控制信号脉冲的下降沿刚越过由点划线指示的电平Vsig白色+VthT1时,采样晶体管T1被置入截止状态。由于采样晶体管T1被置入截止状态的定时恰好是控制信号脉冲开始陡峭下降的时间点,因此在采样晶体管T1被置入导通状态直到其被置入截止状态的白色显示信号写入时段变得短。因此,白色显示时的迁移率校正时段也变短。
另一方面,在黑色显示时的信号电势由Vsig黑色表示、并且当控制信号脉冲在其最后的下降沿部分变得低于由虚线指示的电平Vsig黑色+VthT1时,采样晶体管T1被置入截止状态。因此,黑色显示时的信号写入时段变长。以此方式执行按照信号电势自适应控制迁移率校正时段。要认识到,在白色显示和黑色显示中间的灰色显示的情况下,采样晶体管T1被置入截止状态的定时是其刚展现缓慢变化的下降沿波形的一部分,并且在此可以执行按照灰度级别精细调整迁移率校正波形。要认识到,如上所述,该参考示例需要外部模块以便产生特性下降沿波形,并且具有移动应用等方面的问题。
为了处理如上所述的参考示例的问题,根据本实施例,图像信号的下降沿阶段(即,图像信号或输入到像素的输入信号从参考电势改变到信号电势的定时)响应于图像信号的灰度级别而调整,以执行最佳迁移率校正时间的自适应控制。图15A图示按照该实施例的驱动序列。参照图15A,图15A的时序图基本与图3所示的参考示例的时序图相同,并且其采用相同的表示以便于理解。控制信号从写入扫描器提供到扫描线WS,并且采样晶体管T1响应于控制信号而置入导通和截止状态。写入扫描器对每个水平时段(1H)提供顺序控制信号到扫描线WS。同时,输入信号从信号选择器提供到每条信号线SL。信号选择器为每条信号线SL提供图像信号或输入信号,该图像信号或输入信号在每个水平时段内展现在信号电势Vsig和参考电势Vofs之间的变化。从电源扫描器提供展现在低电势Vss和高电势Vcc之间的变化的电源电势给每条电源线DS。
如图15A所示,当电源线或馈送线DS处于低电势Vss时,每个像素在准备时段(4)内执行阈值校正准备操作。然后,当电源线DS的电势从低电势Vss改变到高电势Vcc时,在校正时段(5)内执行阈值校正操作。在本实施例中,该阈值校正操作按时间划分执行了三次。
在不发光时段内的1H的最后时段中,包括第三阈值电压校正时段(5)和信号写入时段,即,迁移率校正时段(6)。此后进入发光时段(7)。这里,如果注意不发光时段内的最后1H时段,则响应于在信号线SL具有参考电势Vofs的定时t0提供给扫描线WS的控制信号将采样晶体管T1置入导通状态,以执行用来消除驱动晶体管T2的阈值电压Vth的离散的第三次阈值电压校正操作。此后,在从信号线SL的电势从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig的第一定时t1、到采样晶体管T1响应于控制信号置入截止状态的第二定时的写入时段(6)内,执行将信号电势Vsig写入存储电容器C1的信号写入操作。此后,在发光时段(7)内,驱动晶体管T2根据写入到存储电容器C1中的信号电势提供驱动信号到发光元件EL,使得发光元件EL发光。
作为本发明的实施例的特性内容,信号选择器或水平选择器响应于信号电势Vsig的级别或灰度,可变地调整第一定时t1,即,驱动信号的改变阶段,从而响应于信号电势Vsig可变地控制从第一定时t1到第二定时t2的信号写入时段(6)。具体地,当信号电势Vsig具有白电平时,信号选择器将第一定时t1朝第二定时t2移动以缩短写入时段(6),但是当信号电势Vsig具有黑电平时,信号选择器将第一定时t1远离第二定时t2移动以拉长写入时段(6)。在写入时段(6)内,驱动晶体管T2将在写入时段(6)内流至此的驱动电流负反馈至存储电容器C1,以执行驱动晶体管T2的迁移率μ的校正操作。如上所述,信号选择器响应于信号电势Vsig的电平可变地调整写入时段(6)以最优负反馈量。根据信号电平或亮度灰度改变定时的相位调整可通过比较简单的配置的电平/相位转换电路来实现,而不需要复杂的外部模块。
图15B图示在执行白色显示时的操作状态。在1H的时段内,提供给信号线SL的输入信号从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig。该改变的定时由t1表示。采样晶体管T1响应于施加到扫描线WS的控制信号脉冲而置入导通状态。采样晶体管T1置入导通状态的定时由t0表示。当输入信号是参考电势Vofs时,采样晶体管T1展现导通状态,并且执行阈值校正操作。此后,在定时t1,输入信号改变到信号电势Vsig并进入白色信号的写入操作。同时,开始对应于白色信号的迁移率校正。在定时t1输入信号改变到信号电势Vsig后,采样晶体管T1在定时t2置入截止状态,从而完成白色信号写入操作。在如上所述的操作序列中,输入信号从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig的定时t1相对朝驱动晶体管T2移动。因此,白色信号写入时间缩短,并且迁移率校正时间按照白色电平优化。换句话说,当输入白色信号时,输入信号的信号相位被延迟以缩短信号写入时间段。
图15C图示在黑色显示时的操作状态。在定时t1,输入信号从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig。由于显示黑色,因此信号电势Vsig的电平低于图15B图示的白色显示时的电平。因此,输入信号从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig的定时t1远离定时t2移动。换句话说,通过推进输入信号的信号相位可以拉长黑色信号写入时段。以此方式,在本发明的实施例中,信号写入时段由信号上升的定时t1和采样晶体管T1置入截止状态的t2定义,并且响应于输入到像素的图像信号的电平而改变信号的下降沿相位t1。因此,可能对所有灰度进行针对由迁移率导致的不均匀的校正,并且可以获得没有条状或不均匀的一致的画面质量。此外,根据本发明的实施例,由于消除了从外部模块输入模拟波形到写入扫描器的需要,因此可以实现功耗和成本方面的减少。
图15D示出对应于一列的信号线SL的水平选择器3的输出部分。虽然没有示出,但是该水平选择器3除了输出部分外,还包括用于提供信号电压Vsig和参考电势Vofs到输出部分的信号处理部分、以及用于与写入扫描器侧的线序扫描同步地提供控制信号到输出部分的移位寄存器。
水平选择器3的输出部分包括晶体管H1和H2、电阻器R和电容器C。晶体管H1用于输出参考电势Vofs,并且在其一对电流端连接到参考电势Vofs的提供线和信号线SL。晶体管H2用于输出信号电势Vsig,并且在其一对电流电极连接到信号电势Vsig的提供线和信号线SL,而在其控制端或点B连接到移位寄存器的对应点或点A。由电阻器R和电容器C形成的RC电路插入到点A和点B之间。
图15E图示图15D中示出的水平选择器的操作。参照图15E,在1H的一个水平扫描时段的前一半内,矩形的控制脉冲从移位寄存器施加到晶体管H1的控制端。因此,晶体管H1被置入导通状态以输出参考电势Vofs到对应的信号线SL。
然后,在进入1H的一个水平扫描时段的后一半后,矩形的控制脉冲从移位寄存器施加到点A。该控制脉冲通过RC电路到达作为晶体管H2的控制端的点B。矩形脉冲根据RC电路的时间常数而变形,并且展现如图15E所示的这样的上升沿波形和下降沿波形。由于脉冲波形变形,因此上升沿波形连续经过电平(Visg黑色+VthH2)和另一电平(Vsig白色+VthH2),电平(Visg黑色+VthH2)通过将黑色显示时的信号电势Vsig黑色与晶体管H2的阈值电压VthH2相加得到,电平(Vsig白色+VthH2)通过将白色显示时的信号电势Vsig白色与晶体管H2的阈值电压VthH2相加得到。要认识到,在该时间点,控制信号WS已经在定时t0施加到扫描线WS,并且像素2侧的采样晶体管处于导通状态。
在白色显示的情况下,晶体管H2在点B的电势超过Vsig白色+VthH2的定时t1(白色)置入导通状态。具体地,由于连接到信号提供线侧的晶体管H2的电流端用作源极,而点B用作栅极,因此当栅极-源极电压超过(Vsig白色+VthH2)-Vsig白色=VthH2时,晶体管H2置入导通状态。因此,白色显示的信号电势Vsig白色从信号提供线施加到信号线SL。具体地,在定时t1(白色),信号线SL的电势从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig白色。
在黑色显示的情况下,晶体管H2在点B的电势超过Vsig黑色+VthH2的定时t1(黑色)置入导通状态。具体地,由于连接到信号提供线侧的晶体管H2的电流端用作源极,而点B用作栅极,因此当栅极-源极电压超过(Vsig黑色+VthH2)-Vsig黑色=VthH2时,晶体管H2置入导通状态。因此,黑色显示的信号电势Vsig黑色从信号提供线施加到信号线SL。具体地,在定时t1(黑色),信号线SL的电势从参考电势Vofs改变到信号电势Vsig黑色。如从时序图可明显看到的,定时t1(黑色)在时间上从定时t1(白色)向前移动。换句话说,水平选择器3响应于信号电势Vsig的电平可变地控制第一定时t1。
此后,当第二定时t2到来时,控制信号WS取消,并且像素2侧的采样晶体管置入截止状态。因此,信号电势Vsig的采样结束。结果,白色显示时的信号写入时间段为从定时t1(白色)到定时t2,并且黑色显示时的信号写入时间段为从定时t1(黑色)到定时t2。以此方式,当信号电势具有白电平时,水平选择器3将第一定时t1(白色)朝第二定时t2移动以缩短写入时间,而当信号电势具有黑电平时,水平选择器3将第一定时t1(黑色)远离第二定时t2移动以拉长写入时间。
根据本发明的显示装置具有如图16所示的薄膜设备配置。图16示出在绝缘衬底上形成的像素的示意性剖面图。如图16所示,所示的像素包括包含多个薄膜晶体管的晶体管部分(在图16中,图示一个TFT)、如存储电容器等的电容器部分、以及如有机EL元件的发光部分。晶体管部分和电容器部分通过TFT工艺形成在衬底上,而如有机EL元件的发光部分层压在晶体管部分和电容器部分上。透明相对衬底通过粘合剂粘粘到发光部分以形成平板。
本实施例的显示装置包括如图17所示的平面形状的模块类型的显示装置。参照图17,其中每个包括有机EL元件、薄膜晶体管、薄膜电容器等的多个像素的显示阵列部分以矩阵形成和集成在例如绝缘衬底上。粘合剂以围绕像素阵列部分或像素矩阵部分的方式放置,并且粘贴玻璃等的相对衬底以形成显示模块。按场合要求,可在该透明相对衬底上提供滤色器、保护膜、遮光膜等。可在显示模块上提供例如柔性印刷电路(FPC)作为从外部到像素阵列部分(反之亦然)输入和输出信号等的连接器。
根据上述本发明的显示装置具有平板的形式,并且可在如例如数字相机、笔记本型个人计算机、便携式电话机和摄像机的各种领域应用为各种电子装置的显示装置,其中输入到电子装置或在电子装置中产生的图像信号作为图像显示。在下文,描述应用显示装置的电子装置的示例。
图18示出应用本发明的电视机。参照图18,电视机包括前面板12和图像显示屏幕11,其从滤光玻璃板3等形成并且使用本发明的显示装置作为图像显示屏幕11来产生。
图19示出应用本发明的数字相机。参照图19,数字相机的前视图在上侧示出,而数字相机的后视图在下侧示出。所示的数字相机包括图像拾取镜头、闪光灯发射部分15、显示部分16、控制开关、菜单开关、遮光器19等。数字相机使用本发明的显示装置作为显示部分16来产生。
图20示出应用本发明的笔记本型个人计算机。参照图20,所示的笔记本型个人计算机包括主体20、用于操作来输入字符等的键盘21、在主体盖上提供来显示图像等的显示部分22。笔记本型个人计算机使用本发明的显示装置作为显示部分22来产生。
图21示出应用本发明的便携式终端装置。参照图21,便携式终端装置在左侧以未展导通状态示出,而在右侧以展导通状态示出。便携式终端装置包括上侧壳体23、下侧壳体24、铰链形式的连接部分25、显示部分26、子显示部分27、画面灯28、相机29等。便携式终端装置使用本发明的显示装置作为子显示部分27来产生。
图22示出应用本发明的摄像机。参照图22,所示的摄像机包括主体部分30、以及用于拾取图像拾取对象的图像的镜头34、用于图像拾取的开始/停止开关35、在主体部分30的表面上提供的被前向导引的监视器36等。摄像机使用本发明的显示装置作为监视器36来产生。
本领域技术人员应当理解,取决于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改,只要它们在权利要求或其等效的范围内。
相关申请的交叉引用
本发明包含涉及于2007年11月26日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-304616的主题,该申请的全部内容在此通过引用并入。
Claims (5)
1.一种显示装置,包括:
像素阵列部分;以及
驱动部分;
所述像素阵列部分包括沿行的方向延伸的多条扫描线、沿列的方向延伸的多条信号线、以及在所述扫描线和所述信号线彼此交叉的位置处以行和列布置的多个像素;
每个所述像素包括采样晶体管、驱动晶体管、存储电容器和发光元件;
所述采样晶体管在其控制端连接到所述扫描线中相关联的一个,并且在其一对电流端连接到所述信号线的第一个和所述驱动晶体管的控制端;
所述驱动晶体管在其一对电流端的第一个连接到所述发光元件,而在其所述电流端的第二个连接到电源;
所述存储电容器连接在所述驱动晶体管的所述一对电流端的第一个和控制端之间;
所述驱动部分包括写入扫描器和信号选择器;
所述写入扫描器在每个水平时段将顺序控制信号提供给所述扫描线,
所述信号选择器提供图像信号给信号线,其中信号电势和参考电势在每个水平时段改变;
当相关联的一条信号线具有参考电势时,所述采样晶体管响应于提供给相关联的一条扫描线的控制信号而置入导通状态,以执行抵消驱动晶体管的阈值电压的离散的阈值电压校正操作;
在从相关联的信号线的电势从参考电势改变到信号电势的第一定时、到采样晶体管响应于控制信号而置入截止状态的第二定时的写入时段内,采样晶体管执行将信号电势写入存储电容器的信号写入操作;
所述驱动晶体管提供按照存储电容器中写入的信号电势的驱动电流到发光元件,以便执行发光操作;
信号选择器响应于信号电势可变地调整第一定时,从而响应于信号电势可变地控制从第一定时到第二定时的写入时段。
2.如权利要求1所述的显示装置,其中当所述信号电势具有白电平时,所述信号选择器将第一定时朝第二定时移动以缩短写入时段,而当所述信号电势具有黑电平时,所述信号选择器将第一定时远离第二定时移动以拉长写入时段。
3.如权利要求2所述的显示装置,其中存储电容器连接在驱动晶体管的控制端和一个电流端之间,并且驱动晶体管将在写入时段流至此的驱动电流负反馈到存储电容器,以执行针对驱动晶体管的迁移率的离散的校正操作,而信号选择器响应于信号电势可变地调整写入时段,以最优负反馈量。
4.一种用于驱动包括像素阵列部分和驱动部分的显示设备的方法,所述像素阵列部分包括沿行的方向延伸的多条扫描线、沿列的方向延伸的多条信号线、以及在所述扫描线和所述信号线彼此交叉的位置处以行和列布置的多个像素;每个所述像素包括采样晶体管、驱动晶体管、存储电容器和发光元件;所述采样晶体管在其控制端连接到所述扫描线中相关联的一个,并且在其一对电流端连接到所述信号线的第一个和所述驱动晶体管的控制端;所述驱动晶体管在其一对电流端的第一个连接到所述发光元件,而在其所述电流端的第二个连接到电源;所述存储电容器连接在所述驱动晶体管的所述一对电流端的第一个和控制端之间;所述驱动部分包括写入扫描器和信号选择器;所述写入扫描器在每个水平时段将顺序控制信号提供给所述扫描线,所述信号选择器提供图像信号给信号线,其中信号电势和参考电势在每个水平时段改变;所述驱动方法包括下述步骤:
当相关联的一条信号线具有参考电势时,响应于提供给相关联的一条扫描线的控制信号将所述采样晶体管置入导通状态,以执行抵消驱动晶体管的阈值电压的离散的阈值电压校正操作;
在从相关联的信号线的电势从参考电势改变到信号电势的第一定时、到采样晶体管响应于控制信号而置入截止状态的第二定时的写入时段内,执行将信号电势写入存储电容器的信号写入操作;
从所述驱动晶体管提供按照存储电容器中写入的信号电势的驱动电流到发光元件,以便执行发光操作;
响应于信号电势可变地调整第一定时,从而响应于信号电势可变地控制从第一定时到第二定时的写入时段。
5.一种电子装置,包括:
显示装置,包括:像素阵列部分以及驱动部分;
所述像素阵列部分包括沿行的方向延伸的多条扫描线、沿列的方向延伸的多条信号线、以及在所述扫描线和所述信号线彼此交叉的位置处以行和列布置的多个像素;
每个所述像素包括采样晶体管、驱动晶体管、存储电容器和发光元件;
所述采样晶体管在其控制端连接到所述扫描线中相关联的一个,并且在其一对电流端连接到所述信号线的第一个和所述驱动晶体管的控制端;
所述驱动晶体管在其一对电流端的第一个连接到所述发光元件,而在其所述电流端的第二个连接到电源;
所述存储电容器连接在所述驱动晶体管的所述一对电流端的第一个和控制端之间;
所述驱动部分包括写入扫描器和信号选择器;
所述写入扫描器在每个水平时段将顺序控制信号提供给所述扫描线,
所述信号选择器提供图像信号给信号线,其中在每个水平时段改变信号电势和参考电势;
当相关联的一条信号线具有参考电势时,所述采样晶体管响应于提供给相关联的一条扫描线的控制信号而置入导通状态,以执行抵消驱动晶体管的阈值电压的离散的阈值电压校正操作;
在从相关联的信号线的电势从参考电势改变到信号电势的第一定时到采样晶体管响应于控制信号而置入截止状态的第二定时的写入时段内,采样晶体管执行将信号电势写入存储电容器的信号写入操作;
所述驱动晶体管提供按照存储电容器中写入的信号电势的驱动电流到发光元件,以便执行发光操作;
信号选择器响应于信号电势可变地调整第一定时,从而响应于信号电势可变地控制从第一定时到第二定时的写入时段。
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