專利名稱：有源矩陣型顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用，例如，有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的有源矩陣型自發(fā)光顯示設(shè)備。 更具體地，本發(fā)明涉及允許根據(jù)顯示數(shù)據(jù)向發(fā)光元件提供合適亮度顯示等級(jí)(輝度色調(diào)) 的電流的有源矩陣型顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
在使用有機(jī)電致發(fā)光材料或無(wú)機(jī)EL材料作為電_光材料的圖像顯示設(shè)備中，由電 光材料發(fā)出的光的輝度根據(jù)寫(xiě)入像素的電流而變化。EL顯示面板是在每個(gè)像素處具有發(fā)光 元件的自發(fā)光型面板。EL顯示面板相比液晶顯示面板具有多種優(yōu)點(diǎn)，即前者能夠獲得，例 如，更快的響應(yīng)速度、響應(yīng)速度的更小溫度依存性、可再現(xiàn)色的更寬色域以及由于自發(fā)光而 通過(guò)寬視角的更高可見(jiàn)性和高發(fā)光效率、以及更高的對(duì)比度。有機(jī)EL顯示器是以與液晶顯示器相同的方式根據(jù)點(diǎn)陣方式驅(qū)動(dòng)的。然而在有機(jī) EL顯示器中，每個(gè)發(fā)光元件的亮度受從中流過(guò)的電流值的控制，即有機(jī)EL元件是受電流控 制的，并因此明顯不同于其中每個(gè)單元受電壓控制的液晶顯示器。點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)可基本分成有 源矩陣驅(qū)動(dòng)，其中在選擇周期寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)而之后基于寫(xiě)入的值發(fā)生驅(qū)動(dòng)；以及無(wú)源矩陣 驅(qū)動(dòng)，其中僅在選擇周期執(zhí)行基于顯示數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)。有源矩陣型有機(jī)EL顯示面板的基本電 路是公知的。圖7是示出一個(gè)這種像素的等效電路例子的圖。圖中的虛線圍住像素電路10。像 素電路10包括作為發(fā)光元件的EL元件11、第一晶體管(驅(qū)動(dòng)晶體管)12、第二晶體管(開(kāi) 關(guān)晶體管)13和電容(電容器)14。發(fā)光元件11是有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件。未示出驅(qū)動(dòng)像素電路10的驅(qū)動(dòng)電路，然而驅(qū)動(dòng)電路的配置類(lèi)似于液晶顯示面板 的驅(qū)動(dòng)電路，其中通過(guò)代表對(duì)應(yīng)于視頻信號(hào)的電壓強(qiáng)度改變的信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)矩陣。然而，有 機(jī)EL顯示面板的驅(qū)動(dòng)不同于液晶顯示器的地方在于，如上面指出的，有機(jī)EL元件是受電流 控制的，而液晶顯示器是受電壓控制的。在圖7中，驅(qū)動(dòng)電路將與視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)施加至源極信號(hào)線15。當(dāng)柵極 信號(hào)線16 (掃描線)處于選擇狀態(tài)時(shí)，向晶體管13供電，于是將施加于源極信號(hào)線15的電 壓信號(hào)寫(xiě)至電容器14并保持于此。即使當(dāng)柵極信號(hào)線16 (掃描線)處于未選擇狀態(tài)時(shí)，也 能通過(guò)電容器14穩(wěn)定地維持晶體管12的柵極電位。有機(jī)ELll繼續(xù)以對(duì)應(yīng)于由寫(xiě)入柵極 電位確定的電流的亮度發(fā)光，直到下次寫(xiě)入為止。此后，將向圖7所示EL元件11供電的晶體管12稱作驅(qū)動(dòng)晶體管，而將例如圖7 所示晶體管13的充當(dāng)選擇矩陣中元件的開(kāi)關(guān)的晶體管稱作開(kāi)關(guān)晶體管。有源矩陣型EL顯示面板中的面板是使用由低溫多晶硅或非晶硅制成的晶體管構(gòu) 造的。然而由于多種原因，這些晶體管難以形成使晶體管具有均一特征，并且時(shí)常發(fā)生不可 忽略的特征變化。該晶體管的特征變化——尤其是驅(qū)動(dòng)晶體管的特征變化——排除了在有 機(jī)EL元件中獲得均勻亮度的可能，即使當(dāng)以同樣方式驅(qū)動(dòng)同一驅(qū)動(dòng)晶體管時(shí)。同一面板中 的驅(qū)動(dòng)晶體管的特征變化導(dǎo)致顯示器中的顯示非均勻性。
圖7是示出驅(qū)動(dòng)各像素的電壓編程的像素電路的基本配置的圖。在電壓編程中， 例如，將由電壓幅度或電壓強(qiáng)度變化表示的視頻信號(hào)的電壓信號(hào)，例如，施加于數(shù)據(jù)信號(hào) 線、源極信號(hào)線或像素，于是電壓信號(hào)通過(guò)，例如，像素電路的驅(qū)動(dòng)晶體管變換成電流信號(hào)， 并基于電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)EL元件。電流編程指一種配置、電路或驅(qū)動(dòng)方法，其中，例如，將由電流大小或電流強(qiáng)度變 化表示的，例如，視頻信號(hào)的電流信號(hào)，例如，施加于數(shù)據(jù)信號(hào)線、源極信號(hào)線或像素，并且 將大致正比于所施加電流信號(hào)的電流信號(hào)或源自使所施加電流經(jīng)受預(yù)定變換處理的電流 信號(hào)直接或間接地施加于EL元件。在圖7所示像素配置中，晶體管13執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作，正如開(kāi)關(guān)晶體管的名稱所暗示 的那樣。因此，該晶體管中的變化比較不受總體特征的影響。然而，被稱為驅(qū)動(dòng)晶體管的晶 體管12通過(guò)接收由電壓強(qiáng)度變化表示的視頻信號(hào)的輸入，并將視頻信號(hào)變換成電流信號(hào) 而驅(qū)動(dòng)EL元件。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管12執(zhí)行模擬操作，并因此驅(qū)動(dòng)晶體管12中的任何特征 變化導(dǎo)致經(jīng)變換的電流信號(hào)的變化。驅(qū)動(dòng)晶體管12的特征一般表現(xiàn)出50%或更高的變化。在電壓編程中，盡管在低灰度區(qū)和高灰度區(qū)中源極信號(hào)線等的充放電能力高，然 而實(shí)質(zhì)上沒(méi)有因?qū)懭氩蛔阋鸬娘@示不均發(fā)生?？墒褂没陔娏骶幊痰呐渲脺p輕由上述晶體管特征變化造成的顯示不均勻。然 而，電流編程存在的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)電流在低灰度區(qū)很小，由于源極信號(hào)線15的寄生電容就不 能獲得令人滿意的驅(qū)動(dòng)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，特開(kāi)2007-179037號(hào)公報(bào)披露了一種合并上述電流編程和電 壓編程優(yōu)勢(shì)的方法。另外，特開(kāi)2006-301250號(hào)公報(bào)披露了測(cè)量驅(qū)動(dòng)每個(gè)EL元件的晶體管 的門(mén)限電壓(在下文中，不對(duì)灰度顯示作出貢獻(xiàn)的輸入電壓被稱為門(mén)限電壓)，并存儲(chǔ)每個(gè) EL元件的測(cè)得門(mén)限電壓的特征。所存儲(chǔ)的門(mén)限值用來(lái)產(chǎn)生根據(jù)顯示數(shù)據(jù)的灰度執(zhí)行電壓， 以使所產(chǎn)生的灰度執(zhí)行電壓施加于驅(qū)動(dòng)各EL元件的晶體管。門(mén)限電壓也被稱為偏移電壓，其中在驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極電壓和發(fā)光輝度之間相關(guān) 的情況下，使電壓正比于灰度數(shù)據(jù)而偏移，以設(shè)定發(fā)光輝度相對(duì)于灰度數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系。然而，上述方法無(wú)法完全補(bǔ)償晶體管特征的電子遷移率和門(mén)限電壓(下文中稱其 為Vth)的最初變化，也無(wú)法補(bǔ)償前述特征隨時(shí)間的波動(dòng)。圖8示意地示出一例由非晶硅制 成的晶體管的上面兩個(gè)特征隨時(shí)間的波動(dòng)。在該晶體管中，因?yàn)殡S著驅(qū)動(dòng)時(shí)間流逝的內(nèi)部 劣化，Vth在圖中從Vthi升高至Vthn，而電子遷移率在圖中從ai下降至an。因此，當(dāng)作 為灰度信號(hào)的Vdata恒定時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流從Idi下降至Idn，并且亮度正比于驅(qū)動(dòng)電流降相應(yīng) 地下降。該驅(qū)動(dòng)晶體管中的特征變化依賴于矩陣中各個(gè)晶體管而變化。因此，即使當(dāng)采取對(duì) 策以抵消初始顯示亮度不均時(shí)，也會(huì)隨時(shí)間流逝而在顯示表面內(nèi)發(fā)生顯示亮度不均勻?？?通過(guò)用每個(gè)晶體管的最初特征替換圖8中隨時(shí)間表現(xiàn)出波動(dòng)的特征將最初變化關(guān)聯(lián)于顯 示亮度的最初不均。在CMOS中，上述電子遷移率(μ)和其它特征之間存在關(guān)系μ = 2LIds/ WCi (Vg-Vth)2。在上面的表達(dá)式中，L是溝道長(zhǎng)度，Ids是飽和區(qū)中的漏電流值，W是溝道寬 度，Ci是柵絕緣層每單位面積的電容，Vg是柵極電壓而Vth是門(mén)限電壓。因此顯然電子遷移 率的變化對(duì)晶體管特征起到明顯的影響，尤其是節(jié)點(diǎn)電流變化相對(duì)于柵極電壓變化之比。

發(fā)明內(nèi)容
因此鑒于上述課題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種相比傳統(tǒng)顯示設(shè)備能減小由顯 示設(shè)備像素電路中的驅(qū)動(dòng)晶體管隨時(shí)間的最初變化和波動(dòng)造成的顯示亮度不均勻的顯示 設(shè)備。專利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2007-179036號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開(kāi)2006-301250號(hào)公報(bào)本發(fā)明的有源矩陣型顯示設(shè)備是一種有源矩陣型顯示設(shè)備，其中多個(gè)電流控制型 發(fā)光元件以及對(duì)其輸入包含灰度信號(hào)的電壓并向發(fā)光元件提供電流的多個(gè)像素電路形成 為矩陣，該顯示設(shè)備包括各自含具有正比于流過(guò)發(fā)光元件的電流的輸入電流流過(guò)的特征的 輸入電路的像素電路以及測(cè)量每個(gè)像素電路的特征的測(cè)量電路。該測(cè)量電路包括能產(chǎn)生一 個(gè)或多個(gè)恒電流并將該恒電流提供給多個(gè)像素電路的每個(gè)輸入的恒電流供給電路以及輸 入恒電流供給電路的輸出電壓并對(duì)該電壓進(jìn)行A/D變換的A/D變換器。測(cè)量電路通過(guò)恒電 流電路以時(shí)分方式將一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的輸入電路，并根據(jù)該供給執(zhí) 行A/D變換。測(cè)量電路對(duì)輸入的A/D變換數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定操作；計(jì)算關(guān)聯(lián)于向發(fā)光元件供給 電流的像素電路中的驅(qū)動(dòng)晶體管的電子遷移率和閾值的數(shù)據(jù)；并存儲(chǔ)每個(gè)像素電路經(jīng)計(jì)算 得到的數(shù)據(jù)。有源矩陣型顯示設(shè)備還包括灰度電壓供給電路?；叶入妷汗┙o電路能執(zhí)行包 括代表輸入到顯示設(shè)備的灰度的數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)于從測(cè)量電路接收的電子遷移率的數(shù)據(jù)的其 中輸入數(shù)據(jù)的乘法運(yùn)算；將從測(cè)量電路輸入的閾值與前述乘法結(jié)果相加以產(chǎn)生提供給像素 電路的顯示用電壓；并將該顯示用電壓提供給像素電路的輸入。根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路在從恒電流供給電路供給第一值的恒電流后停止電流供 給；在停止后通過(guò)恒電流供給電路的輸出電壓的A/D變換形成第一數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)所形成的 第一數(shù)據(jù)；并在提供等于或不同于第一值的第二值恒電流的期間通過(guò)恒電流供給電路的輸 出電壓的A/D變換形成第二數(shù)據(jù)；并存儲(chǔ)所形成的第二數(shù)據(jù)。測(cè)量電路基于所存儲(chǔ)的第一 數(shù)據(jù)計(jì)算像素電路的驅(qū)動(dòng)晶體管的下一閾值；并基于所存儲(chǔ)的第一和第二數(shù)據(jù)計(jì)算關(guān)聯(lián)于 驅(qū)動(dòng)晶體管的電子遷移率的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明中，第二值的恒電流是與之前針對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管設(shè)定的最大亮度對(duì)應(yīng)的電 流值。在本發(fā)明中，像素電路的輸入電路包括驅(qū)動(dòng)晶體管的電流鏡像晶體管。在本發(fā)明中，產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)的電壓表示在通過(guò)電流鏡像晶體管將驅(qū)動(dòng)晶體管柵極 中的電容中充有的電壓放電后的電流鏡像晶體管的閾值。在本發(fā)明中，電流鏡像晶體管的閾值對(duì)應(yīng)于像素電路的驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值。在本發(fā)明中，像素電路的輸入電路包括驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的晶體管的電流鏡像晶體 管，并且產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)的電壓表示在通過(guò)電流鏡像晶體管將像素電路的驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極 中的電容中充有的電壓放電后的電流鏡像晶體管的閾值。第二值的恒電流是與驅(qū)動(dòng)晶體管 事先設(shè)定的最大亮度對(duì)應(yīng)的值的電流，而由(Vn-Vth)/Vi表達(dá)關(guān)聯(lián)于電子遷移率的數(shù)據(jù)， 其中Vth是第一數(shù)據(jù)，Vn是第二數(shù)據(jù)，而Vi是表示輸入到顯示設(shè)備中并表示灰度的數(shù)據(jù)中 的最大亮度的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有源矩陣型顯示設(shè)備也是一種有源矩陣型顯示設(shè)備，其中將多個(gè)電流控 制型發(fā)光元件以及對(duì)其輸入包含灰度信號(hào)的電壓并向發(fā)光元件提供電流的多個(gè)像素電路形成為矩陣，該顯示設(shè)備包括每一個(gè)含具有允許正比于流過(guò)發(fā)光元件的電流的輸入電流流 過(guò)的特征的輸入電路的像素電路以及測(cè)量電路、存儲(chǔ)電路和灰度電壓供給電路。該測(cè)量電 路包括能產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)恒電流并將恒電流提供給多個(gè)像素電路的每個(gè)輸入的恒電流供 給電路。測(cè)量電路可通過(guò)恒電流電路時(shí)分地將一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的 輸入電路，并能將對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)恒電流的恒電流供給電路輸入的輸出電壓進(jìn)行A/D變 換。存儲(chǔ)電路對(duì)每個(gè)像素電路存儲(chǔ)基于來(lái)自測(cè)量電路的數(shù)據(jù)計(jì)算出并關(guān)聯(lián)于向發(fā)光元件供 給電流的像素電路中的晶體管的電子遷移率和閾值的數(shù)據(jù)?；叶入妷汗┙o電路執(zhí)行包括代 表輸入到顯示設(shè)備的灰度的數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)于從測(cè)量電路接收的電子遷移率的數(shù)據(jù)的其中輸 入數(shù)據(jù)的乘法運(yùn)算；將從測(cè)量電路輸入的閾值與前述乘法結(jié)果相加以產(chǎn)生提供給像素電路 的顯示用電壓；并將該顯示用電壓提供給像素電路的輸入。本發(fā)明的有源矩陣型顯示設(shè)備也是一種有源矩陣型顯示設(shè)備，其中多個(gè)電流控制 型發(fā)光元件以及對(duì)其輸入包含灰度信號(hào)的電壓并向發(fā)光元件提供電流的多個(gè)像素電路形 成為矩陣，該顯示設(shè)備包括各自含具有允許正比于流過(guò)發(fā)光元件的電流的輸入電流流過(guò)的 特征的輸入電路的像素電路以及測(cè)量電路和灰度電壓供給電路。該測(cè)量電路包括能產(chǎn)生一 個(gè)或多個(gè)恒電流并將恒電流提供給多個(gè)像素電路的每個(gè)輸入的恒電流供給電路。測(cè)量電路 可通過(guò)恒電流電路時(shí)分地將一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的輸入電路，并能將對(duì) 應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)恒電流的恒電流供給電路輸入的輸出電壓進(jìn)行A/D變換。灰度電壓供給電 路輸入有代表輸入至顯示設(shè)備的灰度的數(shù)據(jù)并能產(chǎn)生提供給像素電路的顯示用電壓，并能 將該顯示用電壓提供給像素電路的輸入。表示灰度并輸入到顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)是在基于來(lái)自 測(cè)量電路的數(shù)據(jù)計(jì)算出的并關(guān)聯(lián)于向發(fā)光元件供給電流的像素電路中的晶體管的電子遷 移率和閾值的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上經(jīng)校正的數(shù)據(jù)。附圖簡(jiǎn)述

圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的配置的圖，用于闡述校正階段的操作；圖2是示出圖1的校正階段的操作時(shí)序的圖；圖3是示出本發(fā)明實(shí)施例的配置的圖，用于闡述與顯示設(shè)備的輸入數(shù)字對(duì)應(yīng)的灰 度顯示階段的操作；圖4是示出在圖3的顯示階段的操作時(shí)序的圖；圖5是示出晶體管特征隨時(shí)間變化的圖；圖6是解釋本發(fā)明的顯示設(shè)備的效果的圖；圖7是示出常見(jiàn)有源矩陣型顯示設(shè)備中的一個(gè)像素電路的配置例的圖；以及圖8是示出晶體管特征隨時(shí)間變化的例子的圖。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式圖1是闡述根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣型顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的圖，尤其是解釋根據(jù) 本發(fā)明的校正階段的圖。源極驅(qū)動(dòng)電路20(包圍在上方虛線內(nèi))包括輸出額定電流的電流 源21、A/D變換器22、Vth存儲(chǔ)電路24、第一計(jì)算和存儲(chǔ)裝置25、第二計(jì)算和存儲(chǔ)裝置26、 乘法器27、加法器28和灰度電壓源29。本文中，電流源21的輸出、A/D變換器22的輸入 以及灰度電壓源的輸出共享同一線路30，并連接于有機(jī)EL顯示設(shè)備的每個(gè)像素電路中的 源極信號(hào)線15。以時(shí)分方式處理到和從前述部件的輸入和輸出。盡管未示出柵極驅(qū)動(dòng)電 路，然而它具有沿列方向相繼操作多個(gè)像素電路19的多個(gè)柵極信號(hào)16。柵極信號(hào)16連接于各個(gè)相應(yīng)像素電路19。每個(gè)像素電路19(包圍在下方虛線內(nèi))包括作為發(fā)光元件的EL元件11、驅(qū)動(dòng)晶體 管12、開(kāi)關(guān)晶體管13、電流鏡像晶體管17和18以及電容(電容器)14。晶體管18、12呈 電流鏡像關(guān)系。因此對(duì)于同一柵極電壓，晶體管18的Id和晶體管12的Id之比是恒定的， 該比值取決于兩晶體管的尺寸。如果尺寸相同，則流過(guò)晶體管18、12的電流是相同的。換 句話說(shuō)，當(dāng)尺寸相同時(shí)，經(jīng)由源極信號(hào)線15流過(guò)像素電路的輸入電路的輸入電流與流過(guò)有 機(jī)EL 11的電流相同。像素電路19形成在狹窄區(qū)域內(nèi)。因此，一個(gè)像素電路19中的晶體 管的最初特征表現(xiàn)出不可辨的變化，而可認(rèn)為隨時(shí)間的波動(dòng)是大致相同的。因此，假設(shè)事先 已知晶體管的尺寸，就可從晶體管18的特征讀出驅(qū)動(dòng)晶體管12的特征。盡管圖1未示出，然而將輸入到顯示設(shè)備中的顯示數(shù)據(jù)輸入到乘法器27中。如下所述，對(duì)每個(gè)像素執(zhí)行對(duì)Vth存儲(chǔ)電路24和第二計(jì)算和存儲(chǔ)裝置26的存儲(chǔ) 和讀出?？舍槍?duì)每個(gè)像素進(jìn)行讀出。這里，響應(yīng)矩陣的驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行像素的地址選擇操作。已基于圖1所示結(jié)構(gòu)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)EL顯示設(shè)備的上述配置例、尤其是關(guān)聯(lián) 于校正階段的校正例進(jìn)行了說(shuō)明。然而，實(shí)際有機(jī)EL顯示設(shè)備包括沿行方向和列方向的多 個(gè)像素電路19，并在其中形成有包含多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線的矩陣。接著對(duì)圖1所示的EL顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的操作進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例涉及兩個(gè)操作，通過(guò)使用電流源讀出晶體管特征而獲得校正值的校正操 作，并使用獲得的校正值借助電壓源進(jìn)行灰度顯示。首先闡述校正操作。下面的闡述針對(duì) 單像素電路。在實(shí)際顯示設(shè)備操作中，在每個(gè)像素電路中執(zhí)行下述操作。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，下 述晶體管18和12具有同一尺寸。(校正操作)圖1示出牽涉到校正操作的配置。圖2示出校正操作的定時(shí)。校正 操作是針對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行的。每個(gè)像素中的校正操作可分成三個(gè)操作周期。第一周期的操作包括讀出并存儲(chǔ)晶體管18的閾值電壓Vth，以讀出驅(qū)動(dòng)晶體管12 的閾值電壓。第一周期的操作按時(shí)間序列顯示為預(yù)充電周期(l)、vth存儲(chǔ)周期⑵和Vth 讀出周期(3)。在預(yù)充電周期(1)中，單獨(dú)從電流源21將大于尋常的電流Irefl施加于像素電路 19 (其灰度電壓源是斷開(kāi)的)。因此在這周期期間，晶體管18的柵極等于或高于閾值電壓。 Vth存儲(chǔ)周期(2)是存儲(chǔ)Vth并且輸入以晶體管18的柵極電壓轉(zhuǎn)變至閾值電壓的方式中 斷的周期。晶體管18已上升至或高于閾值電壓的柵極電壓在該周期期間經(jīng)由晶體管17和 18放電。一旦晶體管18的柵極電壓下降至閾值電壓，從晶體管17和18的放電就停止，并 維持恒壓。將該電壓自動(dòng)存儲(chǔ)在電容器14中。該電壓是晶體管17、18的放電中斷時(shí)的電 壓。即，該電壓是晶體管18的閾值電壓。將晶體管17的飽和電壓加上前述閾值電壓所得到的電壓構(gòu)成對(duì)A/D變換器22的 輸入。在本文中晶體管17的導(dǎo)通電壓是足夠小的以致于可忽略，并因此不予以考慮。在 Vth讀出周期(3)中，前述閾值電壓通過(guò)A/D變換器22轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在經(jīng)過(guò)給定時(shí)間后， 將經(jīng)A/D變換的閾值的數(shù)字值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路24中。在同一像素內(nèi)形成晶體管18和驅(qū)動(dòng) 晶體管12，并因此具有匹配的特征?？赏ㄟ^(guò)模擬獲得驅(qū)動(dòng)晶體管12的特征。因此可在第一 循環(huán)中讀出驅(qū)動(dòng)晶體管12的閾值Vth。在第二周期的操作中檢查關(guān)于電子遷移率的特征。在該操作中，讀出和存儲(chǔ)基準(zhǔn)
8電流流過(guò)時(shí)的電壓Vref，其構(gòu)成在流過(guò)預(yù)定電流時(shí)A/D變換器22的輸入。通過(guò)圖2的時(shí)間 序列給出第二周期的操作，并包括Vref寫(xiě)入周期(4)—以及Vref讀出周期(5)。在(4)的Vref周期中，電流源21產(chǎn)生基準(zhǔn)電流Iref2，例如，與100%灰度期間流 至有機(jī)EL元件的電流對(duì)應(yīng)的電流。在Vref讀出周期(5)中，維持周期⑷的電流，并在此 時(shí)通過(guò)A/D變換器22讀出晶體管18的柵極電壓Vg。在額定電流下產(chǎn)生該電壓，并因此該 電壓包括晶體管18的閾值電壓，晶體管18與晶體管12具有相同特征或表現(xiàn)出與晶體管12 特征具有預(yù)定相應(yīng)性以及晶體管的電子遷移特征。因此，可在第二周期內(nèi)讀出對(duì)應(yīng)于100% 灰度的電流流過(guò)的柵極電壓Vref。如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所熟知的，當(dāng)晶體管18的尺寸為驅(qū)動(dòng)晶體管尺寸的Ι/a時(shí)， 電流Iref2是100%灰度期間流過(guò)有機(jī)EL元件的電流的1/a。在圖1中以粗線表示來(lái)自電流源21的電流路徑。虛線表示A/D變換器22檢測(cè)出 與晶體管18柵極電壓基本相似的電壓。在第三周期內(nèi)計(jì)算出校正系數(shù)K?；谠诘谝恢芷讷@得的Vth和在第二周期獲得 的Vref計(jì)算等式(1)并將結(jié)果暫存在第一計(jì)算單元25中，同時(shí)計(jì)算等式(2)并將結(jié)果暫 存在第二計(jì)算單元26中。AVn = Vref-Vth....等式(1)K= ( Δ Vn/ Δ Vi) · · · ·等式(2)值Δ Vn此時(shí)對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生測(cè)得的像素電路從0%-100%的灰度級(jí)別的電壓。值Mi 是事先確定的最初電壓或基準(zhǔn)電壓，例如在100%灰度顯示期間所需的數(shù)據(jù)電壓。接下來(lái)對(duì)通過(guò)第二計(jì)算單元26獲得的系數(shù)K進(jìn)行說(shuō)明。AVi是初始或基準(zhǔn)電壓， 例如表示灰度顯示中100%亮度級(jí)別的數(shù)據(jù)電壓。然而在感興趣的實(shí)際晶體管中，對(duì)應(yīng)于 △ Vi的電壓基于最初變化和隨時(shí)間的變化而變成Δνη。因此，算出該變化或波動(dòng)的系數(shù)K 并用于校正灰度電壓，一旦接下來(lái)設(shè)定后者。圖5示出AVi和AVn之間的關(guān)系的一個(gè)例 子。在上面的說(shuō)明中，檢測(cè)出的值基本類(lèi)似于驅(qū)動(dòng)晶體管的特征。顯然即使這些值實(shí) 質(zhì)上不是相同的，然而兩者之間也存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。也可處理檢測(cè)出的閾值作為對(duì)應(yīng)于驅(qū) 動(dòng)晶體管的特征。如果對(duì)應(yīng)關(guān)系是事先已知的，則可基于該對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)定上述基準(zhǔn)電流 Iref2,并且作為結(jié)果獲得的K可視為驅(qū)動(dòng)晶體管的值的指標(biāo)。例如在圖5中，晶體管最初具有由下側(cè)斜線表示的特征，但在N小時(shí)后表現(xiàn)出由上 側(cè)斜線表示的特征。作為選擇，圖5示出盡管假設(shè)表示灰度的信號(hào)表現(xiàn)出由下側(cè)斜線表示 的特征，實(shí)際輸入到像素電路的信號(hào)特征必需具有與上側(cè)傾斜線指示的特征相應(yīng)的特征。 對(duì)每個(gè)像素電路執(zhí)行上述操作。下面對(duì)在電壓源校正的梯度下的顯示操作進(jìn)行闡述。(灰度顯示操作)圖3是基于經(jīng)校正信號(hào)解釋梯度數(shù)據(jù)Vdata 31的輸入和像素電路的驅(qū)動(dòng)的圖。在 該操作中，由灰度電壓源單獨(dú)驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素電路。圖4示出在該操作中驅(qū)動(dòng)一個(gè)像素的定 時(shí)。在這種情形下，由圖3中的粗線表示信號(hào)流等?；叶葦?shù)據(jù)Vdata與乘法器27中的系數(shù) K相乘，并通過(guò)加法器28加上Vth。通過(guò)數(shù)字化方式執(zhí)行該過(guò)程，如等式(2)所表示。通過(guò) 灰度電壓源29 (具體地說(shuō)是通過(guò)D/A變換器)將所得到的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬值并施加于像
9素電路19。結(jié)果，將該模擬值寫(xiě)至并存儲(chǔ)在電容器14中從而更新顯示數(shù)據(jù)。Vg = K · Vdata+Vth.....等式(2)這里，Vdata是設(shè)定EL顯示設(shè)備的發(fā)光輝度(灰度)的數(shù)據(jù)。在100%灰度下， Vdata具有與前述AVi相同的值。當(dāng)Vth和電子遷移率隨時(shí)間經(jīng)過(guò)最初變化和波動(dòng)時(shí)，通 過(guò)灰度電壓Vdata與1以外的系數(shù)K相乘而校正數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而反射出Vth進(jìn)一步的變化。由此，致使柵極電壓Vg以驅(qū)動(dòng)晶體管12的Id相對(duì)于100%灰度輸入取恒定電流 值的方式變化，由于這樣，發(fā)射光的輝度相對(duì)于灰度電壓Vdata的關(guān)系變得普通。圖6示出 這樣一個(gè)例子。圖6示意地示出對(duì)于三個(gè)像素的驅(qū)動(dòng)晶體管中從Vgl_Vg3的任意變化來(lái)說(shuō)， 即使在Vth和像素的電子遷移率隨時(shí)間的最初變化或波動(dòng)的情形下，在100%灰度下的驅(qū) 動(dòng)電流Id也不會(huì)改變。結(jié)果，基本沒(méi)有發(fā)生源自傳統(tǒng)50%或更高的特征變化的亮度不均。 因此，亮度不均下降至等于或低于計(jì)算誤差的可忽略水平。上面已基于示例對(duì)一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了闡述，在所述示例中，基本過(guò)程開(kāi)始于像素 電路中晶體管的Vth的讀出，之后是關(guān)聯(lián)于電子遷移率的系數(shù)K的各種手段，之后基于前面 的數(shù)據(jù)校正輸入的灰度，直到使用經(jīng)校正的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素電路為止。然而，可通過(guò)上述實(shí)施例以外的其它實(shí)施例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的要旨。在表示為源驅(qū)動(dòng) 器20的部分中，例如，可由輸出顯示在顯示設(shè)備上的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行關(guān)聯(lián)于本申請(qǐng)發(fā)明 的一些特征，并且該執(zhí)行結(jié)果可存儲(chǔ)在顯示設(shè)備的存儲(chǔ)設(shè)備中。即，可配置實(shí)施例以使在 外部設(shè)備中執(zhí)行計(jì)算單元25和計(jì)算單元26的計(jì)算單元部分，并將結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算單元26 中。在這種情形下，可根據(jù)軟件程序在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行由外部設(shè)備執(zhí)行的計(jì)算?？稍谏厦嫣岬降挠?jì)算機(jī)中控制上述校準(zhǔn)操作，具體地通過(guò)控制源極驅(qū)動(dòng)器、柵極 驅(qū)動(dòng)器以及A/D變換器的驅(qū)動(dòng)和電流源的控制單元來(lái)控制。因此實(shí)質(zhì)上可通過(guò)計(jì)算機(jī)中的 程序控制校準(zhǔn)操作。由于在該實(shí)施例中，可通過(guò)軟件程序控制校準(zhǔn)操作，用戶可在耗時(shí)的精 確校準(zhǔn)或可快速實(shí)現(xiàn)的粗校準(zhǔn)之間進(jìn)行選擇。當(dāng)使用具有上述特征的軟件程序執(zhí)行校準(zhǔn)操作時(shí)，可通過(guò)引入對(duì)所獲得測(cè)量數(shù)據(jù) 的細(xì)調(diào)來(lái)獲得驅(qū)動(dòng)晶體管特征的最終計(jì)算結(jié)果。例如，如果獲得的閾值可表示為實(shí)際閾值 的函數(shù)，則可通過(guò)執(zhí)行該函數(shù)的處理來(lái)獲得所要求的閾值，以使用處理結(jié)果用作為閾值。也 可在上述K的同時(shí)確定中使用該閾值。同樣在上述其它實(shí)施例中，必須在顯示設(shè)備中提供A/D變換器22、電流源21和灰 度電壓源30。在灰度顯示階段中還使用Vth存儲(chǔ)器24、計(jì)算和存儲(chǔ)器26、乘法器27和加法 器，然而可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的要旨而不管這些要素在顯示設(shè)備內(nèi)部還是外部。即，經(jīng)校正的灰度 數(shù)據(jù)可輸入到顯示設(shè)備外的灰度電壓源30。另外，顯然在圖示實(shí)施例中，可在配置在顯示設(shè)備中的專用計(jì)算機(jī)中執(zhí)行校準(zhǔn)級(jí) 中各種操作的控制，或通過(guò)一個(gè)專用硬件項(xiàng)執(zhí)行，或通過(guò)上述內(nèi)容的組合來(lái)執(zhí)行。晶體管的上述Vth和K隨短時(shí)間周期較小地改變。因此，一旦執(zhí)行上述校準(zhǔn)操作， 就不需要每當(dāng)使用顯示設(shè)備時(shí)重復(fù)校準(zhǔn)操作。盡管，上述校準(zhǔn)操作優(yōu)選地在規(guī)則時(shí)間間隔 執(zhí)行。然而選擇地，可當(dāng)亮度不均變得注目時(shí)執(zhí)行上述校準(zhǔn)操作。工業(yè)應(yīng)用上述本發(fā)明允許根據(jù)像素電路中的晶體管的電子遷移率和閾值隨時(shí)間的最初變 化和波動(dòng)而校正顯示設(shè)備中的灰度電壓，籍此將校正電壓施加于每個(gè)像素電路。結(jié)果，本發(fā)明得到減小顯示設(shè)備中的顯示亮度不均至可忽略水平的效果。
權(quán)利要求
一種有源矩陣型顯示設(shè)備，其中多個(gè)電流控制型發(fā)光元件以及多個(gè)像素電路形成為矩陣，所述多個(gè)像素電路被輸入包含灰度信號(hào)的電壓、并向所述發(fā)光元件提供電流，所述顯示設(shè)備包括所述像素電路，所述像素電路各自包括具有能使與流過(guò)所述發(fā)光元件的電流成比例的輸入電流流過(guò)的特征的輸入電路；測(cè)量電路，所述測(cè)量電路包括能產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)恒電流并將所述恒電流提供給所述多個(gè)像素電路的每個(gè)輸入的恒電流供給電路；所述測(cè)量電路通過(guò)所述恒電流電路以時(shí)分方式將所述一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的輸入電路；所述測(cè)量電路對(duì)所輸入的與所述一個(gè)或多個(gè)恒電流相對(duì)應(yīng)的來(lái)自所述恒電流供給電路的輸出電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；所述測(cè)量電路對(duì)被輸入的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定操作；所述測(cè)量電路計(jì)算與向所述發(fā)光元件提供電流的所述像素電路中的驅(qū)動(dòng)晶體管的電子遷移率和閾值有關(guān)的數(shù)據(jù)；并且，所述測(cè)量電路存儲(chǔ)為每個(gè)像素電路計(jì)算得到的數(shù)據(jù)；以及灰度電壓供給電路，所述灰度電壓供給電路能對(duì)輸入的數(shù)據(jù)執(zhí)行乘法運(yùn)算，所述輸入的數(shù)據(jù)包括輸入到所述顯示設(shè)備的代表灰度的數(shù)據(jù)以及從所述測(cè)量電路接收的所述與電子遷移率有關(guān)的數(shù)據(jù)；所述灰度電壓供給電路將從所述測(cè)量電路輸入的所述閾值與所述乘法的結(jié)果相加以產(chǎn)生提供給所述像素電路的顯示用電壓；并且，所述灰度電壓供給電路將所述顯示用電壓提供至所述像素電路的輸入。
2.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣型顯示設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路在從所述恒 電流供給電路提供第一值的恒電流后停止電流供給；所述測(cè)量電路將所述恒電流供給電路 在電流供給停止后的輸出電壓A/D轉(zhuǎn)換成第一數(shù)據(jù)；所述測(cè)量電路將所述恒電流供給電路 在與所述第一值相同或不同的第二值的恒電流的供給期間輸出的電壓A/D轉(zhuǎn)換成第二數(shù) 據(jù)所述測(cè)量電路基于所述第一數(shù)據(jù)計(jì)算所述像素電路的所述驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值；并且，所 述測(cè)量電路基于所述第一和第二數(shù)據(jù)計(jì)算與所述驅(qū)動(dòng)晶體管的電子遷移率有關(guān)的數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣型顯示設(shè)備，其特征在于，所述第二值的恒電流是與 事先對(duì)所述驅(qū)動(dòng)晶體管設(shè)定的最大亮度對(duì)應(yīng)的其值的電流。
4.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣型顯示設(shè)備，其特征在于，所述像素電路的所述輸入 電路包括所述驅(qū)動(dòng)晶體管的電流鏡像晶體管。
5.如權(quán)利要求4所述的有源矩陣型顯示設(shè)備，其特征在于，產(chǎn)生所述第一數(shù)據(jù)的電壓 表示在通過(guò)所述電流鏡像晶體管將所述驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極中的電容中充有的電壓放電后 的所述電流鏡像晶體管的閾值。
6.如權(quán)利要求5所述的有源矩陣型顯示設(shè)備，其特征在于，所述電流鏡像晶體管的閾 值對(duì)應(yīng)于所述像素電路的所述驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值。
7.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣型顯示設(shè)備，其特征在于，所述像素電路的所述輸入 電路包括驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件的晶體管的電流鏡像晶體管；產(chǎn)生所述第一數(shù)據(jù)的電壓表示在通過(guò)所述電流鏡像晶體管將所述像素電路的所述驅(qū) 動(dòng)晶體管的柵極中的電容中充有的電壓放電后的所述電流鏡像晶體管的閾值；所述第二值的恒電流是與事先對(duì)所述驅(qū)動(dòng)晶體管設(shè)定的最大亮度對(duì)應(yīng)的其值的電流;以及所述與電子遷移率有關(guān)的數(shù)據(jù)由(Vn-Vth) /Vi表達(dá)，其中Vth是所述第一數(shù)據(jù)，Vn是所述第二數(shù)據(jù)，而Vi是被輸入到所述顯示設(shè)備的、表示灰度的數(shù)據(jù)中表示最大亮度的數(shù)據(jù)。
8.一種有源矩陣型顯示設(shè)備，其中多個(gè)電流控制型發(fā)光元件以及多個(gè)像素電路形成為 矩陣，所述多個(gè)像素電路被輸入包含灰度信號(hào)的電壓、并向所述發(fā)光元件提供電流，所述顯 示設(shè)備包括所述像素電路，所述像素電路各自包括具有能使與流過(guò)所述發(fā)光元件的電流成比例的 輸入電流流過(guò)的特征的輸入電路；測(cè)量電路，所述測(cè)量電路包括能產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)恒電流并將所述恒電流提供給所述多 個(gè)像素電路的每個(gè)輸入的恒電流供給電路；所述測(cè)量電路能通過(guò)所述恒電流電路以時(shí)分方 式將所述一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的輸入電路；并且，所述測(cè)量電路對(duì)所輸 入的與所述一個(gè)或多個(gè)恒電流相對(duì)應(yīng)的來(lái)自所述恒電流供給電路的輸出電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換；存儲(chǔ)電路，所述存儲(chǔ)電路為每個(gè)像素電路存儲(chǔ)基于來(lái)自所述測(cè)量電路的數(shù)據(jù)計(jì)算出 的、并與向所述發(fā)光元件提供電流的所述像素電路中的晶體管的電子遷移率和閾值有關(guān)的 數(shù)據(jù)；灰度電壓供給電路，所述灰度電壓供給電路能對(duì)輸入的數(shù)據(jù)執(zhí)行乘法運(yùn)算，所述輸入 的數(shù)據(jù)包括輸入到所述顯示設(shè)備的代表灰度的數(shù)據(jù)以及從所述測(cè)量電路接收的所述與電 子遷移率有關(guān)的數(shù)據(jù)；所述灰度電壓供給電路將從所述測(cè)量電路輸入的所述閾值與所述乘 法的結(jié)果相加以產(chǎn)生提供給所述像素電路的顯示用電壓；并且，所述灰度電壓供給電路將 所述顯示用電壓提供至所述像素電路的輸入。
9.一種有源矩陣型顯示設(shè)備，其中多個(gè)電流控制型發(fā)光元件以及多個(gè)像素電路形成為 矩陣，所述多個(gè)像素電路被輸入包含灰度信號(hào)的電壓、并向所述發(fā)光元件提供電流，所述顯 示設(shè)備包括所述像素電路，所述像素電路各自包括具有能使與流過(guò)所述發(fā)光元件的電流成比例的 輸入電流流過(guò)的特征的輸入電路；測(cè)量電路，所述測(cè)量電路包括能產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)恒電流并將所述恒電流提供給所述多 個(gè)像素電路的每個(gè)輸入的恒電流供給電路；所述測(cè)量電路能通過(guò)所述恒電流電路以時(shí)分方 式將所述一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的輸入電路；并且，所述測(cè)量電路對(duì)與所 輸入的與所述一個(gè)或多個(gè)恒電流相對(duì)應(yīng)的來(lái)自所述恒電流供給電路的輸出電壓進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換；以及灰度電壓供給電路，輸入到所述顯示設(shè)備的代表灰度的數(shù)據(jù)被輸入到所述灰度電壓供 給電路；并且，所述灰度電壓供給電路能產(chǎn)生提供給所述像素電路的顯示用電壓，并能將所 述顯示用電壓提供至所述像素電路的輸入，其中，所述被輸入至所述顯示設(shè)備的表示灰度的數(shù)據(jù)是在以下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上校正后的數(shù) 據(jù)所述以下數(shù)據(jù)是基于來(lái)自所述測(cè)量電路的數(shù)據(jù)計(jì)算出的、并與向所述發(fā)光元件提供電 流的所述像素電路中的晶體管的電子遷移率和閾值有關(guān)的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種允許減小由像素電路中的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)晶體管中隨時(shí)間的初始變化和起伏引起的顯示亮度不均的有源矩陣型顯示設(shè)備。該顯示設(shè)備包括每一個(gè)都配有允許正比于流過(guò)發(fā)光元件的電流的輸入電流流過(guò)的輸入電路的像素電路、測(cè)量電路和灰度電壓供給電路。測(cè)量電路借助能將一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的輸入的恒電流供給電路時(shí)分地將一個(gè)或多個(gè)恒電流提供給每個(gè)像素電路的輸入電路；對(duì)相應(yīng)電流供給電路的輸出電壓進(jìn)行A/D變換；然后對(duì)經(jīng)A/D變換的數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定操作以計(jì)算與驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值和電子遷移率關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；并存儲(chǔ)每個(gè)像素電路的數(shù)據(jù)。以輸入到顯示設(shè)備的灰度-表示數(shù)據(jù)以及從測(cè)量電路接收的電子遷移率關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸入灰度電壓供給電路，并對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行乘法；并將從測(cè)量電路接收的閾值加上該乘法結(jié)果以產(chǎn)生顯示用電壓，并將該顯示用電壓提供給每個(gè)像素電路的輸入。
文檔編號(hào)G09G3/30GK101939776SQ20088012644
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者辻伸彥 申請(qǐng)人:富士電機(jī)控股株式會(huì)社