CN102637409A - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的图像显示装置，排列了多个像素电路。该像素电路具有：电流发光元件；驱动晶体管，使电流流过电流发光元件；保持电容器，保持用于决定驱动晶体管流经的电流量的电压；以及写入开关，将对应于图像信号的电压写入保持电容器。在该图像显示装置中，构成各个像素电路的晶体管为N沟道型晶体管，各个像素电路还包括提供用于改变驱动晶体管的源极电压的电压的检测触发线以及检测触发电容器，将检测触发电容器的一个端子连接到驱动晶体管的源极，将检测触发线连接到检测触发电容器的另一个端子，保持电容器连接到驱动晶体管的栅极和源极之间，写入开关连接到驱动晶体管的栅极和数据线之间。

Description

图像显示装置

本申请是申请日为2008年6月13日、申请号为200880000771.3、发明名称为“图像显示装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用了电流发光元件的有源矩阵(active matrix)型的图像显示装置。

背景技术

排列有多个自发光的有机电致发光(EL)元件的有机EL显示装置，因不需要背光灯(back light)且视角也没有限制，所以作为下一代的图像显示装置备受期待。

有机EL元件是通过流经的电流量来控制亮度的电流发光元件。作为驱动有机EL元件的方式，有无源矩阵方式和有源矩阵方式。前者其像素电路虽然简单，但是难以实现大型且高精细的显示器。因此，近年来，盛行开发排列有对每个有机EL元件设有驱动电流发光元件的驱动晶体管的像素电路的有源矩阵型的有机EL显示装置。

驱动晶体管及其周边电路通常使用薄膜晶体管形成。另外，薄膜晶体管有使用多晶硅的和使用非晶硅(amorphous silicon)的。非晶硅薄膜晶体管存在移动度小、阈值电压随时间变化大这样的弱点，但是移动度的均一性较佳，容易实现大型化并且低成本，所以适合大型的有机EL显示装置。另外，也在讨论关于在像素电路上下功夫以克服作为非晶硅薄膜晶体管的弱点的阈值电压随时间变化的方法。例如，在专利文献1中，公开了具有如下像素电路的有机EL显示装置，即该像素电路即使是薄膜晶体管的阈值电压发生变化的情况下，流过发光元件的电流量也不受阈值电压的影响，可进行稳定的图像显示。

但是，根据专利文献1记载的像素电路，需要对连接多个有机EL元件的阴极的公共(common)线路进行脉冲驱动。由于多个有机EL元件具有大的静电电容成分，所以对公共线路进行脉冲驱动时，瞬间性地流过大电流。因此，驱动公共线路的电路的负担较大，存在不适合大型的图像显示装置这样的课题。

另外，专利文献1记载的像素电路，是以使用阈值电压为正的增强(enhancement)型晶体管作为驱动晶体管为前提的驱动电路。因此，不能使用阈值电压为负的耗尽(depletion)型晶体管作为驱动晶体管。但是，为了扩大薄膜晶体管制造上的自由度，并且也应对阈值电压的随时间变化，优选增强型以及耗尽型的任意一种晶体管都可以进行动作。

另外，作为大型的图像显示装置用的非晶硅薄膜晶体管，仅N沟道型晶体管被实用化，因此需要构成仅使用了N沟道型晶体管的图像电路。进而，为了容易地制造有机EL元件，优选可将有机EL元件的阳极连接到驱动晶体管的源极，将各图像电路的有机EL元件的阴极连接到公共电极的电路结构。

专利文献1：特开2004-295131号公报

发明内容

本发明的图像显示装置排列了多个像素电路，该像素电路具有：电流发光元件；驱动晶体管，使电流流过电流发光元件；保持电容器，保持用于决定驱动晶体管流经的电流量的电压；以及写入开关，将对应于图像信号的电压写入保持电容器。构成各个像素电路的晶体管为N沟道型晶体管，各个像素电路还包括提供用于改变驱动晶体管的源极电压的电压的检测触发线以及检测触发电容器。将检测触发电容器的一个端子连接到驱动晶体管的源极，将检测触发线连接到检测触发电容器的另一个端子。通过该结构，能够提供仅使用N沟道型晶体管来构成将电流发光元件连接到驱动晶体管的源极的像素电路的图像显示装置。

另外，本发明的图像显示装置的各个像素电路，其电流发光元件连接到驱动晶体管的源极和低电压侧电源线之间，并且，各个像素电路还包括在驱动晶体管的漏极和高电压侧电源线之间连接的启动开关。通过该结构，能够利用启动开关抑制写入动作时的电压变化，并能够可靠地控制保持电容器的电压。

另外，本发明的图像显示装置的各个像素电路，还包括连接到检测触发电容器的分离开关，各个像素电路可以是将检测触发电容器的一个端子经由分离开关连接到驱动晶体管的源极的结构。通过该结构，串联连接到有机EL元件的元件能够仅由驱动晶体管形成，所以能够降低功率损耗，并且能够可靠地控制保持电容器的电压。

另外，本发明的图像显示装置的各个像素电路，是其电流发光元件连接到驱动晶体管的源极和低电压侧电源线之间，并将驱动晶体管的漏极连接到高电压侧电源线的结构。通过该结构，由于串联连接到有机EL元件的元件仅是驱动晶体管，所以能够提供功率的损耗少，效率高的图像显示装置。

进而，本发明的图像显示装置的各个像素电路，也可以还包括基准开关，该各个像素电路是将基准开关的一个端子连接到驱动晶体管的栅极，并对基准开关的另一端子连接用于施加基准电压的基准电压线的结构。通过该结构，能够将发光期间的时间设定得较长。

本发明的图像显示装置，排列了多个像素电路，该像素电路具有：电流发光元件；驱动晶体管，使电流流过所述电流发光元件；保持电容器，保持用于决定所述驱动晶体管流经的电流量的电压；以及写入开关，将对应于图像信号的电压写入所述保持电容器，在该图像显示装置中，构成各个所述像素电路的晶体管为N沟道型晶体管，各个所述像素电路还包括提供用于改变所述驱动晶体管的源极电压的电压的检测触发线以及检测触发电容器，将所述检测触发电容器的一个端子连接到所述驱动晶体管的源极，将所述检测触发线连接到所述检测触发电容器的另一个端子，所述保持电容器连接到所述驱动晶体管的栅极和源极之间，所述写入开关连接到所述驱动晶体管的栅极和数据线之间。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的有机EL显示装置的结构的示意图。

图2是本发明的实施方式1中的像素电路的电路图。

图3是表示本发明的实施方式1中的像素电路的动作的时序图。

图4是用于说明本发明的实施方式1中的像素显示装置的阈值检测期间的动作的图。

图5是表示本发明的实施方式2中的有机EL显示装置的结构的示意图。

图6是本发明的实施方式2中的像素电路的电路图。

图7是表示本发明的实施方式2中的像素电路的动作的时序图。

图8是用于说明本发明的实施方式2中的图像显示装置的阈值检测期间中的动作的图。

图9是用于说明本发明的实施方式2中的图像显示装置的写入期间中的动作的图。

图10是用于说明本发明的实施方式2中的图像显示装置的发光期间中的动作的图。

图11是本发明的实施方式2的变形例中的像素电路的电路图。

图12是表示本发明的实施方式3中的有机EL显示装置的结构的示意图。

图13是本发明的实施方式3中的像素电路的电路图。

图14是表示本发明的实施方式3中的像素电路的动作的时序图。

图15是用于说明本发明的实施方式3中的图像显示装置的阈值检测期间中的动作的图。

图16是用于说明本发明的实施方式3中的图像显示装置的写入期间中的动作的图。

图17是用于说明本发明的实施方式3中的图像显示装置的发光期间中的动作的图。

图18是本发明的实施方式3的变形例中的像素电路的电路图。

标号说明

10，30，40像素电路

11，41扫描线驱动电路

12数据线驱动电路

13，33控制线驱动电路

14，44电源线驱动电路

20数据线

21，51扫描线

22，34启动(enable)线

23，35，54检测触发线

24高电压侧电源线

25低电压侧电源线

D1有源EL元件

C1保持电容器

C2检测触发电容器

Q1驱动晶体管

Q2，Q3，Q4，Q5晶体管

SW2，SW3，SW4，SW5开关

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施方式中的有源矩阵型的图像显示装置。另外，这里作为图像显示装置，说明使用薄膜晶体管使有机EL元件发光的有源矩阵型的有机EL显示装置，但是本发明可适用于使用了根据流过的电流量控制亮度的发光元件的有源矩阵型的所有图像显示装置。

(实施方式1)

图1是表示本发明实施方式中的有机EL显示装置的结构的示意图。

本实施方式中的有机EL显示装置具有：排列成矩阵状的多个像素电路10、扫描线驱动电路11、数据线驱动电路12、控制线驱动电路13、以及电源线驱动电路14。扫描线驱动电路11对像素电路10提供扫描信号Scn。数据线驱动电路12对像素电路10提供与图像信号对应的数据信号Data。控制线驱动电路13对像素电路10提供检测触发信号Trg。并且，电源线驱动电路14对像素电路10提供电力。另外，在本实施方式中，说明像素电路10排列成n行m列的矩阵状的结构。

扫描线驱动电路11对图1中在行方向排列的像素电路10公共地连接的扫描线21分别独立地提供扫描信号Scn。另外，数据线驱动电路12对图1中在列方向排列的像素电路10公共地连接的数据线20分别独立地提供数据信号Data。在本实施方式中，扫描线21的数目为n条，数据线20的数目为m条。

控制线驱动电路13对所有的像素电路10公共地连接的检测触发线23分别提供检测触发信号Trg。电源线驱动电路14对所有的像素电路10公共地连接的高电压侧电源线24和低电压侧电源线25提供电力。

图2是本实施方式中的像素电路10的电路图。

像素电路10具有：作为电流发光元件的有机EL元件D1、驱动晶体管Q1、保持电容器C1、以及晶体管Q2。驱动晶体管Q1通过使电流流经有机EL元件D1从而使有机EL元件D1发光。保持电容器C1保持用于决定驱动晶体管Q1流经的电流量的电压。另外，晶体管Q2是用于将对应于图像信号的电压写入保持电容器C1的写入开关。

另外，像素电路10还具有：检测触发线23以及检测触发电容器C2，为了检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth，提供用于降低驱动晶体管Q1的源极电压Vs的电压、即检测触发信号Trg。

这里，构成像素电路10的驱动晶体管Q1以及晶体管Q2都是N沟道薄膜晶体管。并且，将说明这些驱动晶体管Q1、晶体管Q2是增强型晶体管的情况，但是也可以是耗尽型晶体管。

在驱动晶体管Q1的源极和低电压侧电源线25之间连接有机EL元件D1，在驱动晶体管Q1的漏极连接着高电压侧电源线24。驱动晶体管Q1的源极连接到有机EL元件D1的阳极，有机EL元件D1的阴极连接到低电压侧电源线25。这里，提供给高电压侧电源线24的电压例如为20(V)，提供给低电压侧电源线25的电压例如为0(V)。

在驱动晶体管Q1的栅极和源极之间，连接着保持电容器C1。晶体管Q2的漏极或源极连接到驱动晶体管Q1的栅极，晶体管Q2的源极或漏极连接到数据线20，晶体管Q2的栅极连接到扫描线21。检测触发电容器C2的一个端子连接到驱动晶体管Q1的源极，检测触发电容器C2的另一端子连接到检测触发线23。

接着，说明本实施方式中的像素电路10的动作。图3是表示本发明的实施方式中的像素电路10的动作的时序图。在本实施方式中，为方便起见，分割为阈值检测期间T1和写入发光期间T2两个期间，驱动各个有机EL元件D1。在阈值检测期间T1，检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth。在写入发光期间T2，将对应于图像信号的电压写入保持电容器C1，同时基于写入到保持电容器C1的电压，使有机EL元件D1发光。以下详细说明各个期间中的像素电路10的动作。

(阈值检测期间T1)

图4是用于说明本实施方式中的图像显示装置的阈值检测期间T1中的动作的图。另外，在图4中，为了便于说明，以开关SW2置换图2的晶体管Q2。另外，将有机EL元件D1置换为电容器CE。

在阈值检测期间T1的最初时刻t11，扫描信号Scn为高电平，开关SW2为接通(ON)状态。此时，驱动晶体管Q1的栅极施加0(V)作为数据信号Data。因此，驱动晶体管Q1为截止状态。因此，电流不流过有机EL元件D1，有机EL元件D1作为电容器CE工作。另外，驱动晶体管Q1的源极电压Vs成为有机EL元件D1的截止电压VEoff。

接着，在时刻t12，使检测触发信号Trg降低电压ΔV。于是，根据检测触发电容器C2的电容量和保持电容器C1以及电容器CE的合成电容量，驱动晶体管Q1的源极电压Vs降低相当于对电压ΔV进行电容量分割的电压。即驱动晶体管Q1的源极电压Vs成为

$\mathrm{Vs}=\mathrm{VEoff}-\frac{C2}{C1+C2+\mathrm{CE}}\·\mathrm{\ΔV}$ (式1)

。例如，假设有机EL元件D1的截止电压VEoff＝2(V)，电容器的电容量比C1∶C2∶CE＝1∶1∶2，电压ΔV＝30(V)时，驱动晶体管Q1的源极电压Vs＝-5.5(V)。

其结果，驱动晶体管Q1的栅/源极间电压Vgs成为阈值电压Vth以上，所以驱动晶体管Q1成为导通状态。于是，保持电容器C1以及电容器CE的电荷被放电，并且检测触发电容器C2被充电，源极电压Vs开始上升。并且，在驱动晶体管Q1的栅/源极间电压Vgs和阈值电压Vth变得相等的时刻，驱动晶体管Q1成为截止状态。因此，驱动晶体管Q1的源极电压Vs成为

Vs＝-Vth    (式2)

。即，保持电容器C1的电压VC1与阈值电压Vth相等。这样，在保持电容器C1、检测触发电容器C2、电容器CE中保持电压Vth。

这里，考虑驱动晶体管Q1是耗尽型的晶体管的情况。在阈值电压Vth为负的情况下，电压-Vth为高电压侧电源线的电位以下，并且如果是

-Vth＜VEoff    (式3)

，则可知能检测耗尽型晶体管的阈值。例如，假设有机EL元件D1的截止电压VEoff＝2(V)，高电压侧电源线的电位为20(V)，则可检测-2(V)的阈值电压Vth。在检测更低的阈值电压时，使在阈值检测期间T1中的数据线20的电压降低即可。

并且，在阈值检测期间T1的结束前的时刻t13，使扫描信号Scn为低电平，使开关SW2为断开(off)状态。

(写入发光期间T2)

在写入发光期间T2，在时刻t21，像素电路10对应的扫描信号Scn成为高电平，开关SW2成为导通状态。于是，与此时提供给数据线20的图像信号对应的电压Vdata被施加到驱动晶体管Q1的栅极。因此，保持电容器C1的电压VC1增加相当于根据保持电容器C1的电容量和检测触发电容器C2以及电容器CE的合成电容量对电压Vdata进行电容量分割的电压，成为

$\mathrm{VC}1=\mathrm{Vth}+\frac{C2+\mathrm{CE}}{C1+C2+\mathrm{CE}}\·\mathrm{Vdata}$ (式4)

。这样，进行对保持电容器C1的写入动作。

在像素电路10的写入动作结束的时刻t22，使对应的扫描信号Scn恢复为低电平，使开关SW2为断开状态。

此后，保持电容器C1的电压VC1、即驱动晶体管Q1的栅/源极间电压Vgs被设定为阈值电压Vth以上的电压，所以，在驱动晶体管Q1流过与电压Vdata对应的电流，以与图像信号对应的亮度使有机EL元件D1发光。

在进行了这样的写入动作之后，在写入发光期间T2的结束前的时刻t23，使检测触发信号Trg恢复到原来的电压。

其中，在以上的动作中，使有机EL元件D1发光时，有机EL元件D1中流过的电流Ipxl为

$\mathrm{Ipxl}=\frac{\mathrm{\β}}{2}\·{(\mathrm{Vgs}-\mathrm{Vth})}^2$

$=\frac{\mathrm{\β}}{2}{(\frac{C2+\mathrm{CE}}{C1+C2+\mathrm{CE}}\·\mathrm{Vdata})}^2$ (式5)

。另外，β是依赖于驱动晶体管Q1的移动度μ、栅绝缘膜电容量Cox、沟道长度L、沟道宽度W而决定的系数，以

$\mathrm{\β}=\mathrm{\μ}\·\mathrm{Cox}\·\frac{W}{L}$ (式6)

表示。

这样，有机EL元件D1中流过的电流Ipxl不包含阈值电压Vth项。因此，即使驱动晶体管Q1的阈值电压Vth随时间变化而变动的情况下，有机EL元件D1中流过的电流Ipxl也不受其影响，能够以与图像信号对应的亮度使有机EL元件D1发光。

如以上说明这样，根据本实施方式，像素电路10可以仅使用N沟道型晶体管构成，该像素电路10将有机EL元件D1连接到驱动晶体管Q1的源极，并将有机EL元件D1的阴极公共地连接到低电压侧电源线。这样，本实施方式中的像素电路，适合于使用非晶硅薄膜晶体管来构成大型的显示装置的情况。当然，即使是在使用多晶硅薄膜晶体管的情况下也是优选的。另外，本实施方式是利用检测触发信号以抑制阈值电压Vth的变动产生的影响的方法，因此例如与改变电源电压的方法相比，能够以简单的控制来实现，另外，由于能够通过检测触发信号这样的小电流进行控制，所以也不会受到电压变动的影响。

(实施方式2)

图5是表示本发明的实施方式中的有机EL显示装置的结构的示意图。另外，图6是本发明的实施方式中的像素电路30的电路图。在与实施方式1的比较中，本实施方式的有机EL显示装置具有控制线驱动电路33，其对像素电路30除了提供检测触发信号Trg之外，还提供启动信号Enbl。另外，在本实施方式中，各个像素电路30具有作为启动开关的晶体管Q4，用于在对保持电容器C1写入电压的写入期间，切断电流流过有机EL元件D1的电流路径。另外，对与实施方式1相同的构成元件赋予同一标号，省略详细的说明。另外，在本实施方式中，也说明像素电路30为排列成n行m列的矩阵状的情况。

如图5所示，控制线驱动电路33分别对公共地连接到所有的像素电路30的启动线22以及检测触发线23提供启动信号Enbl以及检测触发信号Trg。

另外，如图6所示，本实施方式中的像素电路30，在驱动晶体管Q1的漏极和高电压侧电源线24之间，连接作为启动开关的晶体管Q4。并且，晶体管Q4的栅极连接到启动线22。即，晶体管Q4的漏极连接到高电压侧电源线24，晶体管Q4的源极连接到驱动晶体管Q1的漏极。驱动晶体管Q1的源极连接到有机EL元件D1的阳极。有机EL元件D1的阴极连接到低电压侧电源线25。这里，提供给高电压侧电源线24的电压例如为20(V)，提供给低电压侧电源线25的电压例如为0(V)。

另外，如实施方式1一样，像素电路30具有：保持电容器C1，保持用于决定驱动晶体管Q1流经的电流量的电压；晶体管Q2，用于将对应于图像信号的电压写入到保持电容器C1；以及检测触发电容器C2，用于检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth。

这里，构成像素电路30的驱动晶体管Q1、晶体管Q2、Q4都是N沟道薄膜晶体管。并且，以这些驱动晶体管Q1、晶体管Q2、Q4是增强型晶体管进行了说明，但是也可以是耗尽型晶体管。

接着，说明本实施方式中的像素电路30的动作。图7是表示本发明实施方式中的像素电路30的动作的时序图。

在本实施方式中，为方便起见，将1场期间分割为包含阈值检测期间T11、写入期间T12以及发光期间T13的三个期间，对各个有机EL元件D1进行驱动。在阈值检测期间T11，检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth。在写入期间T12，将对应于图像信号的电压写入保持电容器C1。并且，在发光期间T13，基于保持电容器C1中写入的电压，使有机EL元件D1发光。以下，详细说明各个期间中的像素电路30的动作。

(阈值检测期间T11)

图8是用于说明本发明的实施方式中的图像显示装置的阈值检测期间T11中的动作的图。另外，在图8中，为了便于说明，用开关SW2置换图6的晶体管Q2，用开关SW4置换图6的晶体管Q4。另外，将有机EL元件D1置换成电容器CE。

在阈值检测期间T11的最初的时刻t31，启动信号Enbl为高电平，所以开关SW4为接通状态。另外，扫描信号Scn成为高电平，开关SW2也成为接通状态，在驱动晶体管Q1的栅极，作为数据信号Data，施加0(V)。因此，驱动晶体管Q1成为截止状态。所以，有机EL元件D1中不流过电流，有机EL元件D1作为电容器CE起作用。另外，驱动晶体管Q1的源极电压Vs成为有机EL元件D1的截止电压VEoff。

接着，在时刻t32，使检测触发信号Trg降低电压ΔV。于是，驱动晶体管Q1的源极电压Vs降低相当于通过检测触发电容器C2的电容量和保持电容器C1以及电容器CE的合成电容量对电压ΔV进行电容量分割的电压。并且，与实施方式1同样，源极电压Vs成为(式1)。

其结果，驱动晶体管Q1的栅/源极间电压Vgs成为阈值电压Vth以上，所以，驱动晶体管Q1成为导通状态。于是，保持电容器C1以及电容器CE的电荷放电，同时，检测触发电容器C2充电，源极电压Vs开始上升。并且，在驱动晶体管Q1的栅/源极间电压Vgs和阈值电压Vth变得相等的时刻，驱动晶体管Q1成为截止状态。因此，驱动晶体管Q1的源极电压Vs成为(式2)，保持电容器C1的电压VC1变得与阈值电压Vth相等。这样，保持电容器C1、检测触发电容器C2、电容器CE中保持电压Vth。

这里，即使驱动晶体管Q1为耗尽型的晶体管的情况下，也如实施方式1说明那样，能够检测耗尽型晶体管的阈值。

并且，在阈值检测期间T11结束前的时刻t33，使启动信号Enbl为低电平，使开关SW4为截止状态，在时刻t34，使扫描信号Scn为低电平，使开关SW2为截止状态。

(写入期间T12)

图9是用于说明本发明的实施方式中的图像显示装置的写入期间T12的动作的图。

在写入期间T12的时刻t41，像素电路30对应的扫描信号Scn成为高电平，开关SW2成为接通状态。另外，在图9中，作为像素电路30是排列在图像显示装置的第1行的像素电路的情况，表示时刻t41。于是，此时，与提供给数据线20的图像信号对应的电压Vdata被施加到驱动晶体管Q1的栅极。因此，保持电容器C1的电压VC1增加相当于通过保持电容器C1的电容量和检测触发电容器C2以及电容器CE的合成电容量对电压Vdata进行电容量分割的电压，电压VC1成为(式4)。

在像素电路30的写入动作结束的时刻t42，使对应的扫描信号Scn恢复为低电平，使开关SW2为断开状态。另外，在写入期间的结束前的时刻t43，使检测触发信号Trg预先恢复为原来的电压。

(发光期间T13)

图10是用于说明本发明的实施方式中的图像显示装置的发光期间T13中的动作的图。

在发光期间T13的最初时刻t44，使启动信号Enbl为高电平，使开关SW4为接通状态。保持电容器C1的电压VC1、即驱动晶体管Q1的栅/源极间电压Vgs在写入期间被设定为阈值电压Vth以上的电压。因此，驱动晶体管Q1中流过与电压Vdata对应的电流，以与图像信号对应的亮度使有机EL元件D1发光。此时，流过有机EL元件D1的电流Ipxl成为(式5)。

这样，在有机EL元件D1中流过的电流Ipxl不包含阈值电压Vth的项。因此，即使驱动晶体管Q1的阈值电压Vth随时间变化而变动的情况下，有机EL元件D1中流过的电流Ipxl也不会受其影响，能够以与图像信号对应的亮度使有机EL元件D1发光。

另外，由于根据保持电容器C1的电压决定有机EL元件D1的亮度，因此，需要进行驱动，使得保持电容器C1的电压不产生估计之外的变动。因此，在本实施方式中，基于图7所示的顺序控制各个晶体管，从而能够控制写入动作时的各个部分的电压变化，并能够可靠地控制保持电容器C1的电压。

如以上说明那样，根据本实施方式，将有机EL元件D1连接到驱动晶体管Q1的源极，将有机EL元件D1的阴极公共地连接到低电压侧电源线的像素电路10，能够仅使用N沟道型晶体管构成。这样，本实施方式中的像素电路最适合于使用非晶硅薄膜晶体管构成大型的显示装置的情况。当然，即使是使用多晶硅薄膜晶体管的情况也是优选的。

另外，在本实施方式中，说明了将1场期间分割成包含阈值检测期间T11、写入期间T12、发光期间T13的三个期间，使所有的像素电路30同步进行驱动的结构。但是，本发明并不限定于此。图11是本实施方式的变形例子中的像素电路的电路图。图11所示的像素电路与图6所示的像素电路在以下方面不同。即，对每个以行方向排列的像素电路独立地设置启动线34，对每个以行方向排列的像素电路独立地设置检测触发线35。进而，还设置在检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth时，用于对驱动晶体管Q1的栅极提供基准电压的开关、即晶体管Q3以及基准电压线36。另外，也对每个以行方向排列的像素电路独立地设置控制晶体管Q3的控制线27。通过这样构成，对于以行方向排列的像素电路30，使上述三个期间的相位一致，并且对于以列方向排列的像素电路30，可使上述三个期间的相位错开驱动，使得各个写入期间T12的期间不重合。像这样，通过使相位错开进行驱动，能够将发光期间T13的时间设定得长。

(实施方式3)

图12是表示本发明的实施方式中的有机EL显示装置的结构的示意图。

本实施方式中的有机EL显示装置包括：矩阵状地排列的多个像素电路40、扫描线驱动电路41、数据线驱动电路12以及电源线驱动电路44。扫描线驱动电路41对像素电路40提供扫描信号Scn、复位信号Rst、合并(merge)信号Mrg、检测触发信号Trg中的各个信号。数据线驱动电路12对像素电路40提供与图像信号对应的数据信号Data。电源线驱动电路44对像素电路40提供电力。另外，在本实施方式中，说明像素电路10被排列成n行m列的矩阵状的情况。

扫描线驱动电路41对于在图12中以行方向排列的像素电路40，向公共连接的扫描线51分别独立地提供扫描信号Scn。对于同样地以行方向排列的像素电路40，向公共地连接的复位线52分别独立地提供复位信号Rst。对于同样地以行方向排列的像素电路40，向公共地连接的合并线53分别独立地提供合并信号Mrg。对于同样地以行方向排列的像素电路40，向公共地连接的检测触发线54分别独立地提供检测触发信号Trg。另外，数据线驱动电路12，对于在图12中以列方向排列的像素电路40，向公共地连接的数据线20分别独立地提供数据信号Data。在本实施方式中，扫描线51、复位线52、合并线53以及检测触发线54的数目分别为n条，数据线20的数目为m条。

电源线驱动电路44对与所有的像素电路40公共地连接的高电压侧电源线24和低电压侧电源线25提供电力。另外，对与所有的像素电路40公共地连接的基准电压线56提供基准电压。在本实施方式中，为了使说明变得简单，说明基准电压为0(V)，但是本发明并于限定于此。

图13是本发明的实施方式中的像素电路40的电路图。另外，在图13中，与实施方式1相同的构成要素赋予同一标号，并省略详细的说明。

本实施方式中的像素电路40除了有机EL元件D1、驱动晶体管Q1、保持电容器C1以及作为写入开关的晶体管Q2，还具有晶体管Q3和晶体管Q5。晶体管Q3是在检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth时用于对驱动晶体管Q1的栅极提供基准电压的基准开关。另外，晶体管Q5是在对保持电容器C1写入电压的写入期间，用于断开保持电容器C1和驱动晶体管Q1的源极的分离开关。并且，与实施方式1同样，像素电路40还具有为了检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth而提供用于使驱动晶体管Q1的源极电压Vs降低的电压的检测触发线54以及检测触发电容器C2。这里，构成像素电路40的驱动晶体管Q1、晶体管Q2、Q3、Q5都是N沟道薄膜晶体管。并且，以这些驱动晶体管Q1、晶体管Q2、Q3、Q5为增强型晶体管来进行说明，但是在本实施方式中，也可是是耗尽型晶体管。

本实施方式中的像素电路40在驱动晶体管Q1的源极和低电压侧电源线25之间连接有机EL元件D1，并且将驱动晶体管Q1的漏极连接到高电压侧电源线24。即，驱动晶体管Q1的漏极连接到高电压侧电源线24，驱动晶体管Q1的源极连接到有机EL元件D1的阳极。有机EL元件D1的阴极连接到低电压侧电源线25。这里，提供给高电压侧电源线24的电压例如是20(V)，提供给低电压侧电源线25的电压例如是0(V)。

驱动晶体管Q1的源极通过作为分离开关的晶体管Q5，连接检测触发电容器C2的一个端子。另外，在检测触发电容器C2的另一端子，连接提供用于改变驱动晶体管Q1的源极电压的电压的检测触发线54。另外，在驱动晶体管Q1的栅极连接保持电容器C1的一个端子。并且，保持电容器C1的另一个端子经由检测触发电容器C2连接到检测触发线54。

驱动晶体管Q1的栅极经由晶体管Q2连接到数据线20。驱动晶体管Q1的栅极连接作为基准开关的晶体管Q3的漏极或者源极。晶体管Q3的源极或者漏极连接到用于施加基准电压的基准电压线56。并且，晶体管Q2的栅极连接到扫描线51，晶体管Q3的栅极连接到复位线52，晶体管Q5的栅极连接到合并线53。

接着，说明本实施方式中的像素电路40的动作。图14是表示本发明的实施方式中的像素电路40的动作的时序图。

在本实施方式中，各个像素电路40在1场期间内进行如下动作：检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth、将与图像信号对应的数据信号Data写入保持电容器C1、基于写入到保持电容器C1的电压使有机EL元件D1发光。将检测阈值电压Vth的期间作为阈值检测期间T21，将写入数据信号Data的期间作为写入期间T22，将使有机EL元件D1发光的期间作为发光期间T23，以下将说明动作的细节。另外，对各个像素电路40定义阈值检测期间T21、写入期间T22、发光期间T23，对于所有的像素电路40，不需要使上述三个期间的相位一致。在本实施方式中，对于以行方向排列的像素电路40，使上述三个期间的相位一致，对于以列方向排列的像素电路40，使上述三个期间的相位错开进行驱动，使得各个写入期间T22不重合。像这样，使相位错开进行驱动，能够将发光期间T23的期间设定得长，所以在提高图像显示亮度方面是所期望的。

(阈值检测期间T21)

图15是用于说明本发明实施方式中的图像显示装置的阈值检测期间T21中的动作的图。另外，在图15中，为了便于说明，用开关SW2置换图13的晶体管Q2，用开关SW3置换图13的晶体管Q3，用开关SW5置换图13的晶体管Q5。另外，将有机EL元件D1置换成电容器CE。

在阈值检测期间T21的最初时刻t51，使合并信号Mrg为高电平，使开关SW5为接通状态，在时刻t52，使复位信号Rst为高电平，使开关SW3为接通状态。于是，驱动晶体管Q1的栅极施加基准电压0(V)，所以驱动晶体管Q1为截止状态。因此，有机EL元件D1不流过电流，有机EL元件D1作为电容器CE起作用。另外，驱动晶体管Q1的源极电压Vs成为有机EL元件D1的截止电压VEoff。并且，在时刻t53，使检测触发信号Trg降低电压ΔV。于是，驱动晶体管Q1的源极电压Vs降低相当于通过检测触发电容器C2的电容量和保持电容器C1以及电容器CE的合成电容量对电压ΔV进行电容量分割的电压。并且，与实施方式1同样地，源极电压Vs成为(式1)。

其结果，驱动晶体管Q1的栅/源间电压Vgs成为阈值电压Vth以上，所以，驱动管Q1成为导通状态。于是，保持电容器C1以及电容器CE的电荷放电，并且检测触发电容器C2充电，源极电压Vs开始上升。并且，在驱动晶体管Q1的栅/源极间电压Vgs和阈值电压Vth变得相等的时刻，驱动晶体管Q1成为截止状态。因此，驱动晶体管Q1的源极电压Vs成为(式2)，保持电容器C1的电压VC1变得与阈值电压Vth相等。这样，保持电容器C1、检测触发电容器C2、电容器CE中保持电压Vth。

这里，即使驱动晶体管Q1为耗尽型的晶体管的情况下，也如实施方式1说明那样，能够检测耗尽型晶体管的阈值。

并且，在时刻t54，使合并信号Mrg为低电平，使开关SW5为断开状态，在时刻t55，使复位信号Rst为低电平，使开关SW3为断开状态。

(写入期间T22)

图16是用于说明本发明实施方式中的图像显示装置的写入期间T22中的动作的图。

在写入期间T22的时刻t61，扫描信号Scn变为高电平，开关SW2为接通状态。于是，此时，与提供给数据线20的图像信号对应的电压Vdata施加到驱动晶体管Q1的栅极。因此，保持电容器C1的电压VC1增加相当于通过保持电容器C1和检测触发电容器C2对电压Vata进行电容量分割的电压，成为

$\mathrm{VC}1=\mathrm{Vth}+\frac{C2}{C1+C2}\·\mathrm{Vdata}$ (式7)。

在像素电路40的写入动作结束的时刻t62，使扫描信号Scn恢复为低电平，使开关SW2成为断开状态。在此后的时刻t63，使检测触发信号Trg预先恢复到原来的电压。

(发光期间T23)

图17是用于说明本发明实施方式中的图像显示装置的发光期间T23中的动作的图。

在时刻t71，使合并信号Mrg为高电平，使开关SW5为接通状态。于是，保持电容器C1的电压VC1成为驱动晶体管Q1的栅/源间电压Vgs。电压VC1在写入期间，被设定成阈值电压Vth以上的电压，因此，在驱动晶体管Q1流过对应于与图像信号对应的电压Vdata的电流，并以与图像信号对应的亮度，使有机EL元件D1发光。此时，有机EL元件D1流过的电流Ipxl成为

$\mathrm{Ipxl}=\frac{\mathrm{\β}}{2}\·{(\mathrm{Vgs}-\mathrm{Vth})}^2$

$=\frac{\mathrm{\β}}{2}{(\frac{C2}{C1+C2}\·\mathrm{Vdata})}^2$ (式8)

，不受阈值电压Vth的影响。另外，β是由(式6)决定的系数。

另外，在发光期间T23，如果预先使开关SW5、即晶体管Q5为导通状态，则在晶体管Q5的阈值电压变化，导通特性恶化。因此，驱动晶体管Q1的源极电位在保持电容器C1和检测触发电容器C2的连接节点被充分充电后的时刻t72，期望预先使合并信号Mrg为低电平，使开关SW5为断开状态。另外，即使使开关SW5为断开状态，各个部分的电压也不变化，不会对有机EL元件D1的发光产生影响。

这样，在本实施方式中，有机EL元件D1中流过的电流Ipxl不包含阈值电压Vth项。因此，即使驱动晶体管Q1的阈值电压Vth随时间变化的情况下，有机EL元件D1流过的电流Ipxl也不会受其影响，能够以与图像信号对应的亮度使有机EL元件D1发光。

另外，本实施方式中的像素电路，串联连接到有机EL元件D1的元件仅仅是驱动晶体管Q1，因此能够提供功率损耗小，效率高的图像显示装置。

另外，由于根据保持电容器C1的电压决定有机EL元件D1的亮度，所以需要进行驱动，使得保持电容器C1的电压不发生估计之外的变动。因此，通过基于图14所示的时序控制各个驱动晶体管，能够可靠地控制保持电容器C1的电压。

如以上说明那样，根据本实施方式，将有机EL元件D1连接到驱动晶体管Q1的源极，将有机EL元件D1的阴极公共地连接到低电压侧电源线的像素电路40，能够仅使用N沟道型晶体管构成。这样，本实施方式中的像素电路最适合于使用非晶硅薄膜晶体管构成大型的显示装置的情况。当然，即使是使用多晶硅薄膜晶体管的情况也是优选的。

另外，在本实施方式中，说明了以下结构，即对于以行方向排列的像素电路40，使阈值检测期间T21、写入期间T22、发光期间T23的三个期间的相位一致，对于以列方向排列的像素电路40，使上述三个期间的相位错开进行驱动，使得各个写入期间T22的期间不重合。像这样，通过使相位错开进行驱动，能够将发光期间T23的时间设定得长。但是，本发明并于限于此。图18是本实施方式的变形例中的像素电路的电路图。在图18所示的像素电路中，将1场期间分割成包含阈值检测期间T21、写入期间T22、发光期间T23的三个期间，使所有的像素电路40同步进行驱动。

图18所示的像素电路与图13所示的像素电路在以下方面不同。即，使检测触发线54对所有的像素电路共用，使合并线53对所有的像素电路共用。进而，在检测驱动晶体管Q1的阈值电压Vth时，使数据线20的电压为基准电压，并省略用于对驱动晶体管Q1的栅极提供基准电压的基准开关、即晶体管Q3以及基准电压线。通过像这样构成，简化像素电路的结构，在制造高精细度的图像显示装置方面是有利的。

另外，在上述的各个实施方式中所示的电压值等各个数值最终也表示一个例子，这些数值优选根据有机EL元件特性或图像显示装置的规格等适当设定成最佳。

产业上的可利用性

根据本发明的图像显示装置，将电流发光元件连接到驱动晶体管的源极的像素电路能够仅使用N沟道型晶体管构成像素电路，作为使用电流发光元件的有源矩阵型的图像显示装置是有用的。

Claims (4)

1.一种图像显示装置，排列了多个像素电路，该像素电路具有：电流发光元件；驱动晶体管，使电流流过所述电流发光元件；保持电容器，保持用于决定所述驱动晶体管流经的电流量的电压；以及写入开关，将对应于图像信号的电压写入所述保持电容器，其特征在于，在该图像显示装置中，

构成各个所述像素电路的晶体管为N沟道型晶体管，各个所述像素电路还包括提供用于改变所述驱动晶体管的源极电压的电压的检测触发线以及检测触发电容器，

将所述检测触发电容器的一个端子连接到所述驱动晶体管的源极，将所述检测触发线连接到所述检测触发电容器的另一个端子，

所述保持电容器连接到所述驱动晶体管的栅极和源极之间，

所述写入开关连接到所述驱动晶体管的栅极和数据线之间。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

各个所述像素电路包括连接在所述驱动晶体管的漏极和所述高电压侧电源线之间的启动开关。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

各个所述像素电路还包括连接到所述检测触发电容器的分离开关，将所述检测触发电容器的一个端子经由所述分离开关连接到所述驱动晶体管的源极。

4.如权利要求2或权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于，

各个所述像素电路还包括基准开关，所述基准开关的一个端子连接到所述驱动晶体管的栅极，所述基准开关的另一端子连接到用于施加基准电压的基准电压线。

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