專利名稱：顯示設(shè)備和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在其像素中包括發(fā)光元件的有源矩陣顯示設(shè)備。進(jìn)一步 地，本發(fā)明涉及包括這樣的顯示設(shè)備的電子裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一 種使在像素中形成的有源元件的操作穩(wěn)定的技術(shù)。
背景技術(shù)：
示設(shè)備的發(fā)展。有機EL器件基于有機薄膜響應(yīng)對其施加電場而發(fā)光的現(xiàn)象。 可以通過施加10V或更低的電壓來驅(qū)動有機EL器件，因而有機EL器件具 有低功率消耗。進(jìn)一步地，因為有機EL器件為自身發(fā)光的自發(fā)光元件，它 不需要照明單元，因此容易地允許顯示設(shè)備的重量和厚度的減少。此外，有 機EL器件的響應(yīng)速度非常高，為約幾微秒，其在顯示運動圖像時不導(dǎo)致圖 像遲滯(image lag )。
在像素中包括有機EL器件的平板自發(fā)光顯示設(shè)備中，具體地，正在積 極地發(fā)展在其中集成地形成薄膜晶體管作為相應(yīng)像素中的驅(qū)動元件的有源 矩陣顯示設(shè)備。有源矩陣平板自發(fā)光顯示設(shè)備在例如日本專利特許公開第 2007-310311號中公開。
圖28為示出相關(guān)技術(shù)中有源矩陣顯示設(shè)備的一個例子的示意電路圖。 顯示設(shè)備包括像素陣列部分1和外圍驅(qū)動部分。所述驅(qū)動部分包括水平選擇 器3和寫入掃描器4。所述像素陣列部分1包括沿列布置的信號線SL和沿 行布置的掃描線WS。像素2布置在信號線SL和掃描線WS的交叉點處。 為容易理解，圖28只示出了一個像素2。寫入掃描器4包括移位寄存器。所 述移位寄存器響應(yīng)從外部提供的時鐘信號ck而操作，并順序傳遞類似地從外部提供的啟動脈沖sp,從而順序向掃描線WS輸出控制信號。水平選擇器 3與寫入掃描器4的線序掃描(line-sequential scanning )匹配地向信號線SL 提供視頻信號。
像素2包括采樣晶體管Tl、驅(qū)動晶體管T2、保持電容器CI和發(fā)光元 件EL。驅(qū)動晶體管T2為P溝道晶體管。其源極與電源線連接，其漏極與發(fā) 光元件EL連接。驅(qū)動晶體管T2的柵極通過采樣晶體管Tl與信號線SL連 接。采樣晶體管Tl響應(yīng)從寫入掃描器4提供的控制信號而被導(dǎo)通，從而對 從信號線SL提供的視頻信號進(jìn)行采樣并將其寫入至保持電容器Cl。驅(qū)動晶 體管T2在其柵極處接收被寫入至保持電容器Cl的視頻信號作為柵極電壓 Vgs,并導(dǎo)致漏極電流Ids流至發(fā)光元件EL。這導(dǎo)致發(fā)光元件EL以取決于 視頻信號的亮度發(fā)光。柵極電壓Vgs指柵極相對于源極的電勢。
驅(qū)動晶體管T2操作在飽和區(qū)，柵極電壓Vgs和漏極電流Ids之間的關(guān) 系用以下特性方程表示
Ids = (1/2)p(W/L)Cox(Vgs國Vth)2 在該方程中，n表示驅(qū)動晶體管的遷移率，W表示驅(qū)動晶體管的溝道寬度， L表示驅(qū)動晶體管的溝道長度，Cox表示驅(qū)動晶體管的柵極絕緣膜(gate insulating film)每單位面積的電容，Vth表示驅(qū)動晶體管的閾電壓。從該特 性方程易見，操作在飽和區(qū)時，驅(qū)動晶體管T2起到取決于柵極電壓Vgs提 供漏;敗電流Ids的恒流源的作用。
圖29為示出發(fā)光元件EL的電壓-電流特性的曲線圖。在該曲線圖中， 陽極電壓V繪制在橫坐標(biāo)上，驅(qū)動電流Ids繪制在縱坐標(biāo)上。發(fā)光元件EL 的陽極電壓與驅(qū)動晶體管T2的漏極電壓相等。發(fā)光元件EL有以下趨勢， 即其電流-電壓特性隨時間改變，并且隨時間流逝特征曲線逐漸下降。因 此，即使驅(qū)動電流Ids恒定，陽極電壓(漏極電壓)V也會改變。但是，在 圖28所示的像素電路2中，驅(qū)動晶體管T2操作在飽和區(qū)中，并允許與漏極 電壓的改變無關(guān)地流動取決于4冊極電壓Vgs的驅(qū)動電流Ids。這使與發(fā)光元 件EL特性中的老化改變無關(guān)而保持發(fā)光亮度恒定成為可能。
圖30為示出相關(guān)技術(shù)中像素電路的另一個例子的電路圖。該像素電路 與圖28所示的像素電路不同在于，驅(qū)動晶體管T2不是P溝道晶體管，而是 N溝道晶體管。在很多情況中，在電路制造工藝方面，像素中包括的所有晶 體管都為N溝道晶體管更有優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
相關(guān)技術(shù)中的顯示設(shè)備基本上包括像素陣列部分和驅(qū)動像素陣列部分
的驅(qū)動部分。所述像素陣列部分包括沿行布置的掃描線、沿列布置的信號 線、和布置在所述掃描線和所述信號線的交叉點處并因而以矩陣排列的像 素。驅(qū)動部分包括控制掃描器(寫入掃描器)，其以預(yù)定的水平周期 (horizontal cycle)向相應(yīng)的掃描線順序施加控制脈沖，從而在逐行的基礎(chǔ) 上線序掃描所述像素；和信號選擇器(水平選擇器)，其與該線序掃描匹配 地向沿列布置的信號線提供視頻信號。
所述像素包括采樣晶體管、驅(qū)動晶體管、發(fā)光元件和保持電容器。采樣 晶體管的柵極與掃描線連接，其源極和漏極之一與信號線連接。驅(qū)動晶體管 的柵極與采樣晶體管的源極和漏極之中的另 一個連接，驅(qū)動晶體管的源極和 漏極之一與電源連接。發(fā)光元件與驅(qū)動晶體管的源極和漏極之中的另 一個連 接。保持電容器連接在驅(qū)動晶體管的源極和柵極之間。在從控制掃描器提供 的控制脈沖的上升到該控制脈沖的下降的時段期間，采樣晶體管4皮保持在導(dǎo) 通狀態(tài)，采樣晶體管^皮保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期更短，并且采 樣晶體管對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣以將其寫入至保持電容器。在下 文中，采樣晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)的時寬將經(jīng)常在本說明書中被稱為信號寫入 時間。驅(qū)動晶體管使取決于被寫入至保持電容器的視頻信號的驅(qū)動電流流至 發(fā)光元件。發(fā)光元件以取決于驅(qū)動電流的亮度發(fā)光。采樣晶體管在其中處于 導(dǎo)通狀態(tài)的信號寫入時間比一個水平周期更短。如果掃描線的數(shù)目(線數(shù)) 隨著屏幕分辨率的提高而逐步增加，水平周期也對應(yīng)地縮短。存在以下趨勢， 即采樣晶體管在其中處于導(dǎo)通狀態(tài)的信號寫入時間也隨著屏幕分辨率的提 高進(jìn)展而縮短。
在每個像素中形成的采樣晶體管不一定有恒定的電特性，而是其閾電壓 隨時間改變。因此，采樣晶體管在其中處于導(dǎo)通狀態(tài)的寫入時間也會改變。 當(dāng)信號寫入時間變短時，信號寫入時間的改變的影響變大，并且該改變影響 圖像質(zhì)量。信號寫入時間的改變導(dǎo)致驅(qū)動晶體管向發(fā)光元件提供的驅(qū)動電流 也改變，導(dǎo)致發(fā)光亮度改變以及圖像質(zhì)量惡化的問題。
需要本發(fā)明提供一種可以抑制信號寫入時間的改變的顯示設(shè)備。為滿足 該需要，開發(fā)了下列配置。具體地，根據(jù)本發(fā)明的一個模式，提供了一個顯示設(shè)備，其基本上包括像素陣列部分和驅(qū)動像素陣列部分的驅(qū)動部分。所述
像素陣列部分包括沿行布置的掃描線、沿列布置的信號線、和布置在掃描 線和信號線交叉點處并以矩陣排列的像素。所述驅(qū)動部分包括控制掃描器， 其以預(yù)定的水平周期向掃描線順序施加控制脈沖，從而在逐行的基礎(chǔ)上線序 掃描所述像素；和信號選擇器，與所述線序掃描匹配地向沿列布置的信號線
提供視頻信號。所述像素包括采樣晶體管，其具有與掃描線連接的柵極、 和其中之一與信號線連接的源極和漏極；驅(qū)動晶體管，其具有與采樣晶體管
的源極和漏極之中的另 一個連接的柵極、和其中之一與電源連接的源極和漏 極；發(fā)光元件，其與驅(qū)動晶體管的源極和漏極之中的另一個連接；以及保持 電容器，其連接在驅(qū)動晶體管的源極和柵極之間。在從控制掃描器提供的控 制脈沖的上升到該控制脈沖的下降的時段期間，采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀 態(tài)，采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期更短，并且采樣晶
體管對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣以將所述視頻信號寫入至保持電容 器。此外，采樣晶體管具有雙柵極結(jié)構(gòu)，在其中一對晶體管元件串聯(lián)連接在 信號線和驅(qū)動晶體管的柵極之間，并且該對晶體管元件的柵極共接。驅(qū)動晶 體管使取決于被寫入至保持電容器的視頻信號的驅(qū)動電流流至發(fā)光元件以 用于發(fā)光。
優(yōu)選地，在采樣晶體管中，在采樣晶體管的4冊極和將該對晶體管元件互 連的中間節(jié)點之間形成電容器。形成電容器的絕緣膜的膜厚度比在該對晶體 管元件的柵極和該對晶體管元件的溝道之間的絕緣膜的厚度更大。該對晶體 管元件的溝道區(qū)被金屬覆蓋，所述金屬形成在該對晶體管元件的柵極的相對 側(cè)(該對晶體管元件的溝道夾在所述金屬和所述柵極中間)，并且所述金屬 處于與該對晶體管元件的柵極的電勢相同的電勢。
優(yōu)選地，該對晶體管元件在溝道長度上;f皮此不同。具體地，在該對晶體 管元件中，與信號線更近的晶體管元件具有比與驅(qū)動晶體管的柵極更近的晶 體管元件的溝道長度更大的溝道長度。該對晶體管元件具有相同的溝道寬 度。在采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)以對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣并 將該視頻信號寫入至保持電容器的時段中，執(zhí)行流過驅(qū)動晶體管的驅(qū)動電流 到保持電容器的負(fù)反饋，從而對被寫入至保持電容器的視頻信號提供驅(qū)動晶 體管遷移率的校正。
在本發(fā)明的模式中，采樣晶體管具有雙柵極結(jié)構(gòu)，其中一對晶體管元件串聯(lián)連接在信號線和驅(qū)動晶體管的柵極之間。由于該特征，與不使用雙柵極 結(jié)構(gòu)的情況相比，采樣晶體管的閾電壓的改變可以被抑制。使用雙柵極結(jié)構(gòu) 使操作特性穩(wěn)定，因而使取決于采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬的信號 寫入時間穩(wěn)定。因此，不發(fā)生發(fā)光亮度的改變和降低，因此可以保持圖像質(zhì)量。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的整體配置的框圖； 圖2A和2B為示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的顯示設(shè)備中的像素電路 的圖3為示出包括在圖2A和2B所示像素電路內(nèi)的采樣晶體管的雙柵極 結(jié)構(gòu)的示意截面圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的顯示設(shè)備中的像素電路的圖5A和5B為示出包括在圖4所示像素電路內(nèi)的采樣晶體管的雙柵極 結(jié)構(gòu)的示意平面圖和截面圖6A和6B為示出圖5A和5B所示實施例的修改例子的平面圖和截面
圖7為示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的顯示設(shè)備的電路圖8為示出根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的配置例子的電路圖9為解釋圖8所示顯示設(shè)備的操作的時序圖(timingchart);
圖10為解釋圖8所示像素的操作的示意圖11為解釋圖8所示像素的操作的示意圖12為解釋圖8所示像素的操作的示意圖13為解釋圖8所示像素的操作的示意圖14為解釋圖8所示像素的才喿作的曲線圖15為解釋圖8所示像素的操作的示意圖16為解釋圖8所示像素的操作的曲線圖17為解釋圖8所示像素的操作的示意圖18為解釋圖8所示像素的操作的波形圖19為示出采樣晶體管的參考例子的截面圖20為解釋圖19所示參考例子的問題的波形10圖21為示出根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖22為示出根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的模塊結(jié)構(gòu)的平面圖； 圖23為示出包括根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的電視機的透視圖； 圖24為示出包括根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的數(shù)字照相機的透 視圖25為示出包括根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的筆記本型個人計 算機的透視圖26為示出包括根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的便攜式終端裝置 的透^L圖27為示出包括根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的視頻攝^^幾的透 視圖28為示出相關(guān)技術(shù)顯示設(shè)備的一個例子的電路圖； 圖29為示出發(fā)光元件的電流-電壓特性的曲線圖；以及 圖30為示出相關(guān)技術(shù)顯示設(shè)備的另一個例子的電路圖。
具體實施例方式
將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的諸實施例。圖1為示出才艮據(jù)本發(fā)明的諸實 施例的顯示設(shè)備的整體配置的框圖。如圖l所示，該顯示設(shè)備包括像素陣列 部分1和驅(qū)動像素陣列部分1的驅(qū)動部分(3、 4、 5)。像素陣列部分1包括 沿行的掃描線WS、沿列的信號線SL、布置在兩種線的交叉點處并因而以矩 陣排列的像素2、和與像素2的相應(yīng)行相對應(yīng)地布置的饋電線DS。驅(qū)動部分 (3、 4、 5)包括:控制掃描器(寫入掃描器)4、電源掃描器(驅(qū)動掃描器) 5和信號選擇器(水平選擇器)3。寫入掃描器4向相應(yīng)的掃描線WS順序提 供控制信號脈沖，從而在逐行的基礎(chǔ)上線序掃描像素2。驅(qū)動掃描器5與該 線序掃描匹配地向相應(yīng)的饋電線DS提供在第一電勢和第二電勢之間切換的 供電電壓。水平選擇器3與該線序掃描匹配地向沿列的信號線SL提供信號 電勢和參考電勢作為視頻信號。寫入掃描器4響應(yīng)從外部提供的時鐘信號 WSck而操作，并順序傳遞類似地從外部提供的啟動脈沖WSsp，從而向相 應(yīng)的掃描線WS輸出控制信號脈沖。驅(qū)動掃描器5響應(yīng)從外部提供的時鐘信 號DSck而操作，并順序傳遞類似地從外部提供的啟動脈沖DSsp，從而線序 切換饋電線DS的電勢。圖2A和2B為示出包括在圖1所示顯示設(shè)備中的像素2的具體配置的 電路圖。如圖2A所示，該像素電路2包括以例如有機EL器件為代表的 作為兩端元件(二極管型元件)的發(fā)光元件EL、 N溝道采樣晶體管Tl、 N 溝道驅(qū)動晶體管T2、和作為薄膜元件的保持電容器Cl。采樣晶體管Tl的 柵極與掃描線WS連接。采樣晶體管Tl的源極和漏極之一與信號線SL連接， 另一個與驅(qū)動晶體管T2的柵極G連接。驅(qū)動晶體管T2的源極和漏極之一 與發(fā)光元件EL連接，另一個與饋電線DS連接。在此形式中，驅(qū)動晶體管 T2為N溝道晶體管。其漏極側(cè)在發(fā)光元件EL發(fā)光時與饋電線DS連接，其 源極側(cè)與發(fā)光元件EL的陽極側(cè)連接。發(fā)光元件EL的陰極被固定在預(yù)定的 陰極電勢Vcat。保持電容器Cl連接在驅(qū)動晶體管T2的源極S和柵極G之 間?？刂茠呙杵?寫入掃描器)4通過在較低電勢和較高電勢之間切換掃描 線WS的電勢，來向具有此配置的像素2順序輸出控制信號脈沖，從而在逐 行的基礎(chǔ)上線序掃描像素2。電源掃描器(驅(qū)動掃描器)5與所述線序掃描 匹配地向相應(yīng)的饋電線DS提供在第一電勢Vcc和第二電勢Vss之間切換的 供電電壓。信號選擇器(水平選擇器)3與所述線序掃描匹配地向沿列的信 號線SL提供信號電勢Vsig和參考電勢Vofs作為視頻信號。信號電勢Vsig 和參考電勢Vofs在一個水平周期(1H)內(nèi)被交替地提供。
在向信號線SL提供的視頻信號處于信號電勢Vsig的時區(qū)中，在從控制 掃描器(寫入掃描器)4向掃描線WS提供的控制脈沖的上升到該控制脈沖 的下降的時段期間，采樣晶體管Tl保持在導(dǎo)通狀態(tài)，并對來自信號線SL 的信號電勢Vsig進(jìn)行采樣以將其寫入至保持電容器Cl。此外，采樣晶體管 Tl執(zhí)行此時流過驅(qū)動晶體管T2的驅(qū)動電流到保持電容器Cl的負(fù)反饋，從 而向?qū)懭胫帘３蛛娙萜鰿l的信號電勢提供驅(qū)動晶體管T2的遷移率p的校 正。
在此配置中，在從控制掃描器向掃描線WS提供的控制脈沖的上升到該 控制脈沖的下降的時段期間，采樣晶體管Tl被保持在導(dǎo)通狀態(tài)，采樣晶體 管Tl被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期(1 H)更短，并且對來自信 號線SL的信號電勢Vsig進(jìn)行采樣以將其寫入至保持電容器Cl。作為本發(fā) 明的諸實施例的特征，采樣晶體管Tl具有雙柵極結(jié)構(gòu)，在其中， 一對晶體 管元件串聯(lián)連接在信號線SL和驅(qū)動晶體管T2的柵極G之間，兩個晶體管 元件的柵極共接。與不使用雙柵極結(jié)構(gòu)的情況相比，采樣晶體管T1的閾電壓的改變被抑制，因此采樣晶體管Tl在其中處于導(dǎo)通狀態(tài)的時寬(信號寫
入時間)的改變—被抑制。驅(qū)動晶體管T2使取決于被寫入至保持電容器Cf 的信號電勢Vsig的驅(qū)動電流流至發(fā)光元件EL。發(fā)光元件EL以取決于該驅(qū) 動電流的亮度發(fā)光。
接著參考圖2B,以下將描述該像素電路2的操作。將考慮在采樣晶體 管Tl具有雙柵極結(jié)構(gòu)的情況下信號寫入結(jié)束時的狀態(tài)。在采樣晶體管Tl 在信號寫入結(jié)束時被截止時，來自采樣晶體管T1的柵極的耦合(coupling) 被輸入至采樣晶體管Tl的兩個晶體管元件之間的中間節(jié)點A。該耦合量大， 這是因為在節(jié)點A處無保持電容器存在。在此時，該耦合還被輸入至驅(qū)動晶 體管T2的柵極。但是，在采樣晶體管T1截止時的耦合量小，這是因為從驅(qū) 動晶體管T2的柵極可看到保持電容器Cl、驅(qū)動晶體管的柵極-源極電容Cgs、 驅(qū)動晶體管的柵極-漏極電容Cgd、和發(fā)光元件EL的寄生電容Cel的組合電 容。進(jìn)一步地，在白色顯示時，驅(qū)動晶體管T2的柵極電勢由于自舉操作而 上升，并變?yōu)殡妱軻sig(white)'。
在白色顯示時，電勢Vsig和Vofs被交替用作信號線電勢。考慮到上述 耦合，在信號線處于電勢Vofs時，白色顯示時采樣晶體管Tl的相應(yīng)節(jié)點的 電勢之間的大小關(guān)系如下
信號線 < 節(jié)點A<<驅(qū)動晶體管T2的柵極
在此時，由于驅(qū)動晶體管T2的柵極電勢，大電場被施加在采樣晶體管 Tl的兩個晶體管元件中與驅(qū)動晶體管T2的柵極更近的晶體管元件上。與驅(qū) 動晶體管T2的柵極更近的晶體管元件的漏極-源極電壓比與信號線更近的晶 體管元件的漏極-源極電壓更高。 一般地，晶體管的閾電壓隨時間的改變?nèi)?決于晶體管漏極-源極電壓。因此，在此時，在與驅(qū)動晶體管T2的柵極更近 的晶體管元件中，閾電壓的改變量較大，且閾電壓向負(fù)側(cè)偏移。但是，與信 號線更近的晶體管元件的漏極-源極電壓較低。因此，總體來說，隨時間流 逝，采樣晶體管Tl的閾電壓變得更取決于與信號線更近的闊電壓。這是因 為與驅(qū)動晶體管T2的柵極更近的晶體管元件的閾電壓向負(fù)側(cè)偏移，因而與 驅(qū)動晶體管T2的柵極更近的晶體管元件的電阻可以被視為被降低了。
由于上述原因，通過使用雙柵極晶體管作為采樣晶體管Tl,采樣晶體 管的整體的閾電壓隨時間的改變量可以被抑制，因而信號寫入時間的改變量 也可以被抑制。結(jié)果是，隨時間流逝流向發(fā)光元件EL的電流的減少和發(fā)光
13亮度的降低、以及諸如條紋和不均勻之類的圖像質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)可以被減
少。 -
圖3為示出圖2A和2B所示釆樣晶體管Tl的結(jié)構(gòu)例子的示意截面圖。 如圖中所示，采樣晶體管Tl具有雙柵極結(jié)構(gòu)，其中一對晶體管元件Tll和 T12通過中間節(jié)點A串聯(lián)連接。該雙柵極結(jié)構(gòu)形成在基板51上。 一對柵極 電極G1和G2布置在基板51上。 一個柵極電極G1充當(dāng)晶體管元件Tll的 控制端，另一個柵極電極G2充當(dāng)晶體管元件T12的控制端。該對柵極電極 Gl和G2共接并充當(dāng)采樣晶體管Tl的4冊極。如上所述，采樣晶體管Tl的 柵極與掃描線WS連接。
該對柵極電極Gl和G2被柵極絕緣膜52覆蓋。半導(dǎo)體薄膜53以島 (island)形式形成在柵極絕緣膜52上。該半導(dǎo)體薄膜53為例如多晶硅薄 膜、非晶硅薄膜或微晶硅薄膜。在該半導(dǎo)體薄膜53中，直接位于柵極電極 Gl之上的區(qū)域充當(dāng)晶體管元件Tll的溝道區(qū)CH1。進(jìn)一步地，直接位于柵 極電極G2之上的區(qū)域充當(dāng)晶體管元件T12的溝道區(qū)CH2。溝道區(qū)CH1和 CH2兩者在中間節(jié)點A處彼此連接。
半導(dǎo)體薄膜53被層間絕緣膜54覆蓋。源極電極S和漏極電極D形成在 層間絕緣膜54上，并通過開在層間絕緣膜54中的接觸孔與半導(dǎo)體薄膜53 的兩端連接。以此方式，形成充當(dāng)采樣晶體管Tl的電流端的源極電極S和 漏極電極D。在圖中，源極電極S與信號線SL連接，漏極電才及D與驅(qū)動晶 體管T2的柵極連接。 圖4為示出本發(fā)明的第二實施例的示意電路圖。在圖4中，為容易理解， 與圖2A和2B所示第一實施例中的部分相對應(yīng)的部分被給予對應(yīng)的參考標(biāo) 記。第二實施例為對第一實施例的改進(jìn)，并且具有用于進(jìn)一步抑制采樣晶體 管T1中閾電壓的改變的配置。在采樣晶體管Tl中，在將一對晶體管元件互 連的中間節(jié)點A和與掃描線WS連接的柵極之間形成電容器C2。因為在采 樣晶體管Tl的控制線和中間節(jié)點A之間提供電容器C2,在采樣晶體管Tl 截止時被輸入到節(jié)點A的耦合的值可被設(shè)置為比第一實施例中的值更大。 即，在發(fā)出白光時中間節(jié)點A的電勢可4皮設(shè)置為比第一實施例中的值更^f氐。
由于該特征，在發(fā)出白光時，與信號線更近的晶體管元件的漏極-源極 電壓(信號線和中間節(jié)點A之間的電壓)的值可祐 沒置為比第一實施例中的 值更小。如上所述，晶體管的閾電壓隨時間的改變?nèi)Q于晶體管的漏極-源極電壓，因此雙柵極結(jié)構(gòu)中與信號線更近的晶體管元件的閾電壓的老化改變
的量較小。因此，利用本實施例可以增強下述效果減少與信號線更近的晶 體管元件的工作點由于信號寫入結(jié)束時的耦合而引起的改變。
進(jìn)一步地，如上所述，隨時間流逝，采樣晶體管的整體的閾電壓隨時間 的改變量變得更取決于與信號線更近的晶體管元件的閾電壓的改變量。因此 使用本實施例可以進(jìn)一步抑制采樣晶體管的整體的閾電壓的改變量。因而， 與第一實施例相比，隨時間流逝發(fā)光亮度的P爭低、以及諸如條紋和不均勻之 類的圖像質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)可以被進(jìn)一 步減少。
此外，本實施例不僅可以被應(yīng)用于像素電路中的采樣晶體管，還可以被 應(yīng)用于以數(shù)微秒的數(shù)量級導(dǎo)通和截止的開關(guān)晶體管，并允許減少開關(guān)晶體管 的導(dǎo)通時間隨時間的變化。
圖5A和5B為示出根據(jù)圖4所示第二實施例的采樣晶體管的結(jié)構(gòu)例子 的示意圖。圖5A為采樣晶體管的平面圖，圖5B為采樣晶體管的截面圖。 為容易理解，圖5B的截面圖使用了與圖3所示第一實施例的采樣晶體管T1 的截面圖相同的表示方式。如圖中所示，電極GA形成在層間絕緣膜54上。 如源極電極S和漏極電極D的情況，該電極GA通過將諸如鋁之類的金屬刻 蝕為預(yù)定的圖案來形成。在半導(dǎo)體薄膜53中，充當(dāng)中間節(jié)點A的區(qū)形成在 一對溝道區(qū)CH1和CH2之間。上述電極GA面對該中間節(jié)點區(qū)A (層間絕 緣膜54夾在電極GA和中間節(jié)點區(qū)A中間)，并^是供上述電容器C2。如平 面5A所示，電極GA與電極GA之下的柵極電極Gl和G2通過接觸孔 C連接。即，柵極電極G1和G2與電容器電極GA共接。在本實施例中， 形成采樣晶體管Tl的柵極電容器C2的絕緣膜54的膜厚度比一對晶體管元 件Tll、 T12的柵極G1、 G2和溝道區(qū)CH1、 CH2之間的絕緣膜52的膜厚 度更大。即，電容器C2單位面積的電容比柵極(Gl、 G2)和溝道區(qū)(CH1、 CH2)之間單位面積的電容更低。因而通過半導(dǎo)體薄膜53的中間節(jié)點區(qū)A 和形成在層間絕緣膜54上的電極GA形成所需電容器C2提供以下優(yōu)點，即 保證對兩者之間重疊面積的變化的寬容限。
圖6A和6B為示出具有圖5A和5B所示雙4冊才及結(jié)構(gòu)的采樣晶體管的修^ 改例子的示意圖。在圖6A和6B中，為容易理解，與圖5A和5B所示采樣 晶體管中的部分相對應(yīng)的部分凈皮給予對應(yīng)的參考號碼和標(biāo)記。在本例子中， 形成在層間絕緣膜54上的電容器電極GA被擴大為從上面覆蓋一對晶體管元件Tll和T12。具體地，該對晶體管元件Til和T12的溝道區(qū)CHI和CH2 被電極GA覆蓋，電極GA形成在柵極(G1、 G2)的相對側(cè)(溝道區(qū)(CHlv CH2)夾在電極GA和柵極(G1、 G2)中間)，并且電極GA包括處于與柵 極(G1、 G2)的電勢相同的電勢的金屬。
如上，本例子有如下結(jié)構(gòu)具有雙槺極結(jié)構(gòu)的采樣晶體管Tl的溝道區(qū) (CH1、 CH2)被包括鋁或相似材料的電極GA覆蓋。即本例子的采樣晶體 管有夾心柵極結(jié)構(gòu)(sandwich gate structure)。此外，將一對溝道區(qū)CHI和 CH2互連的中間區(qū)A也被此金屬電極GA覆蓋。通過以此方式使用夾心柵 極結(jié)構(gòu)，在用于發(fā)光的采樣晶體管Tl處于截止?fàn)顟B(tài)時，從采樣晶體管Tl 的柵極(G1、 G2)生成的電場可以被該柵極的相對側(cè)的、處于與該柵極的 電勢相同的電勢的金屬電極GA所抵消。由于該特征，半導(dǎo)體薄膜53中的 電子幾乎不在層間絕緣膜54中被捕獲，因而隨時間流逝的閾電壓的偏移可 以被抑制。此外，通過向具有雙柵極結(jié)構(gòu)的采樣晶體管的中間節(jié)點A輸入耦 合，也可以在工作點方面抑制與信號線更近的晶體管元件Tll的閾電壓的改 變量。因而，隨時間流逝的發(fā)光亮度的降低、以及諸如條紋和不均勻之類的 圖像質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)可以被進(jìn) 一 步減少。
在本實施例中，采樣晶體管有雙棚-極結(jié)構(gòu)，并在所述雙棚-極結(jié)構(gòu)的兩個 晶體管元件的連接節(jié)點和采樣晶體管的控制線之間形成電容器。因此，在采 樣晶體管截止時被輸入至連接節(jié)點的耦合的值可以被增大，因而在發(fā)光元件
EL發(fā)光時與信號線更近的晶體管的漏極-源極電壓可以被降低。
利用本實施例，與信號線更近的晶體管元件的漏極-源極電壓可以被降 低。因此，采樣晶體管的整體的閾電壓的改變可以被抑制，并且隨時間流逝 的發(fā)光亮度的降低、以及諸如條紋和不均勻之類的圖像質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)可以 4皮抑制。
在本實施例中，連接在連接節(jié)點A和控制線WS之間的電容器C2由與 控制線連接的鋁電極GA和多晶硅膜53形成。這使得可以保證歸因于該工 藝的變化的寬容限。
在本實施例中，還可以利用與控制線連接的鋁覆蓋多晶硅區(qū)域的全部， 從而形成夾心柵極結(jié)構(gòu)。除對上述雙柵極結(jié)構(gòu)的中間節(jié)點的耦合量的增加 外，這允許減少由從;敗極生成的電場所導(dǎo)致的效果。因而，采樣晶體管的整 體的閾電壓的改變可以被抑制，其允許對隨時間流逝的發(fā)光亮度的降低、以及諸如條紋和不均勻之類的圖像質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)的抑制。
圖7為示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的顯示設(shè)備的示意電路圖。在圖7 中，為容易理解，與圖2A和2B所示第一實施例中的部分相對應(yīng)的部分凈皮 給予對應(yīng)的參考標(biāo)記。在根據(jù)本實施例的采樣晶體管Tl中， 一對晶體管元 件Tll和T12在溝道長度上彼此不同。具體地，在該對晶體管元件Tll和 T12中，與信號線SL更近的晶體管元件Tll的溝道長度比與驅(qū)動晶體管T2 的柵極G更近的晶體管元件T12的溝道長度更大。優(yōu)選地，該對晶體管元 件Tll和T12有相同的溝道寬度。
本實施例的特性為采樣晶體管Tl具有雙柵極結(jié)構(gòu)，在雙柵極結(jié)構(gòu)的 兩個晶體管元件中，與信號線更近的晶體管元件具有比與驅(qū)動晶體管的柵極 更近的晶體管元件的溝道長度更大的溝道長度。 一般地，存在以下趨勢，即 在晶體管的溝道長度變大時，晶體管的閾電壓隨時間的改變量變小。通過使 用本實施例，除上述減少由信號寫入結(jié)束時的耦合導(dǎo)致的與信號線更近的晶 體管的工作點的變化的效果外，還能達(dá)到通過將溝道長度設(shè)置為較大而獲得 的減少效果。進(jìn)一步地，如上所述，采樣晶體管的整體的閾電壓隨時間的改 變量，變得更取決于與信號線更近的晶體管元件的閾電壓隨時間流逝的改變 量。因此，使用本實施例可以進(jìn)一步抑制采樣晶體管的整體的閾電壓的改變 量。結(jié)果是，隨時間流逝的發(fā)光亮度的降低、以及諸如條紋和不均勻之類的
圖像質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)可以被減少。此外，本實施例不僅可以#:應(yīng)用于像素電
路中的采樣晶體管，還可以被應(yīng)用于以數(shù)微秒的數(shù)量級導(dǎo)通和截止的開關(guān)晶 體管，允許減少開關(guān)晶體管的導(dǎo)通時間隨時間的變化。
接著，將在下面詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的整體操 作。圖8為示出根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備的電路配置的電路圖。為 容易理解，簡化圖示，示出了一個像素電路作為該顯示設(shè)備中的像素陣列部 分1的代表。該像素電路2包括以例如有機EL器件為代表的作為兩端元 件(二極管型元件)的發(fā)光元件EL、 N溝道采樣晶體管T1、 N溝道驅(qū)動晶 體管T2、和作為薄膜元件的保持電容器Cl。采樣晶體管Tl的柵極與掃描 線WS連接。采樣晶體管Tl的源極和漏極之一與信號線SL連接，另一個與 驅(qū)動晶體管T2的柵極G連接。驅(qū)動晶體管T2的源極和漏極之一與發(fā)光元 件EL連接，另一個與饋電線DS連接。在此形式中，驅(qū)動晶體管T2為N 溝道晶體管。其漏極側(cè)在發(fā)光元件EL發(fā)光時與饋電線DS連接，其源極側(cè)與發(fā)光元件EL的陽極側(cè)連接。發(fā)光元件EL的陰極被固定在預(yù)定的陰極電 勢Vcat。保持電容器Cl連接在驅(qū)動晶體管T2的源極S和柵極G之間?？?制掃描器(寫入掃描器)4通過在較低電勢和較高電勢之間切換掃描線WS 的電勢，來向具有此配置的像素2順序輸出控制信號，從而在逐行的基礎(chǔ)上 線序掃描像素2。電源掃描器(驅(qū)動掃描器)5與所述線序掃描匹配地向相 應(yīng)的饋電線DS提供在第一電勢Vcc和第二電勢Vss之間切換的供電電壓。 信號選擇器(水平選擇器)3與所述線序掃描匹配地向沿列的信號線SL提 供信號電勢Vsig和參考電勢Vofs作為視頻信號。
在此配置中，在向信號線SL提供的視頻信號處于信號電勢Vsig的時區(qū) 中，在從控制掃描器(寫入掃描器)4向掃描線WS提供的控制脈沖的上升 到該控制脈沖的下降的時段期間，采樣晶體管Tl保持在導(dǎo)通狀態(tài)，并對來 自信號線SL的信號電勢Vsig進(jìn)行采樣以將其寫入至保持電容器Cl。此外，， 釆樣晶體管Tl執(zhí)行此時流過驅(qū)動晶體管T2的驅(qū)動電流到保持電容器Cl的 負(fù)反饋，從而向被寫入至保持電容器C1的信號電勢提供關(guān)于驅(qū)動晶體管T2 的遷移率p的校正。
圖8所示像素電路除上述遷移率校正功能外，還具有閾電壓校正功能。 具體地，電源掃描器(驅(qū)動掃描器)5在采樣晶體管Tl采樣信號電勢Vsig 之前的第一定時，將饋電線DS的電勢從第一電勢Vcc切換至第二電勢Vss。 控制掃描器(寫入掃描器)4類似地在采樣晶體管Tl采樣信號電勢Vsig之 前的第二定時導(dǎo)通采樣晶體管Tl，從而向驅(qū)動晶體管T2的柵極G施加來自 信號線SL的參考電勢Vofs，并將驅(qū)動晶體管T2的源極S的電勢從發(fā)光時 的電勢設(shè)置為第二電勢Vss。電源掃描器(驅(qū)動掃描器)5在第二定時之后 的第三定時將饋電線DS的電勢從第二電勢Vss切換至第一電勢Vcc，從而 在保持電容器Cl中保持與驅(qū)動晶體管T2的閾電壓Vth相等的電壓。該閾電 壓校正功能允許該顯示設(shè)備逐像素地抵消驅(qū)動晶體管T2的闊電壓Vth的變 化的影響。第一定時或第二定時都可能比另一個更早。
還向圖8所示的像素電路2提供自舉功能。具體地，在信號電勢Vsig 被保持在保持電容器C1中的定時，寫入掃描器4截止采樣晶體管T1，從而 將驅(qū)動晶體管T2的柵極G與信號線SL電隔離。這允許驅(qū)動晶體管T2的柵 極電勢與驅(qū)動晶體管T2的源極電勢的改變關(guān)聯(lián)，因而允許柵極G和源極S 之間的電壓Vgs被保持為恒定。因此，即使在發(fā)光元件EL的電流-電壓特性
18隨時間改變時，柵極電壓Vgs可以祐:保持為恒定，因而亮度不發(fā)生變化。
圖9為解釋圖8所示像素的^Mt的時序圖。該時序圖為一個例子，圖8 所示像素電路的控制順序不限于圖9的時序圖。在該時序圖中，沿著同一時 間軸示出掃描線WS、饋電線DS和信號線SL的電勢改變。掃描線WS的電 勢改變對應(yīng)于控制信號，并且控制采樣晶體管Tl的導(dǎo)通/截止。饋電線DS 的電勢改變對應(yīng)于供電電壓在Vcc和Vss之間的切換。信號線SL的電勢改 變對應(yīng)于輸入信號在信號電勢Vsig和參考電勢Vofs之間的切換。進(jìn)一步地， 與這些電勢改變并行地，也示出了驅(qū)動晶體管T2的桶f極G和源極S的電勢 改變。如上所述，柵極G和源極S之間的電勢差等于Vgs。
在該時序圖中，為便利起見，操作時段被分為對應(yīng)于像素操作的轉(zhuǎn)變
(transition)的時段(1)至(7)。在緊接在描述對象場(description-subject field)開始之前的時段(1)中，發(fā)光元件EL處于發(fā)光狀態(tài)。其后，新場的 線序掃描開始。在新場的第一時段(2)開始之時，饋電線DS的電勢被從第 一電勢Vcc切換至第二電勢Vss。在下一時段(3)開始之時，輸入信號被 從Vsig切換至Vofs。在下一時段(4)開始之時，采樣晶體管T1被導(dǎo)通。 在時段(2)至(4)中，驅(qū)動晶體管T2的柵極電勢和源極電勢被從發(fā)光時 的電勢初始化。時段(2)至(4)等于閾電壓校正的準(zhǔn)備時段。在該準(zhǔn)備時 段中，驅(qū)動晶體管T2的柵極G被初始化為Vofs，其源極S被初始化為Vss。 隨后，在閾值校正時段(5)中執(zhí)行閾電壓校正操作，以在驅(qū)動晶體管T2的 柵極G和源極S之間保持等于閾電壓Vth的電壓。在實際中，將等于Vth 的電壓寫入至連接在驅(qū)動晶體管T2的柵極G和源極S之間的保持電容器 Cl。在采樣晶體管T1被暫時截止之后，寫入時段/遷移率校正時段(6)開 始。在該時段中，以被加到Vth的方式將視頻信號的信號電勢Vsig寫入至 保持電容器Cl中，并從保持電容器Cl保持的電壓中減去用于遷移率校正 的電壓AV。在該寫入時段/遷移率校正時段(6)中，在信號線SL處于信 號電勢Vsig的時區(qū)中，采樣晶體管T1應(yīng)被保持在導(dǎo)電狀態(tài)。其后，發(fā)光時 段(7)開始，以使發(fā)光元件以取決于信號電勢Vsig的亮度發(fā)光。在該發(fā)光 中，因為已經(jīng)利用與閾電壓Vth相等的電壓和用于遷移率校正的電壓AV調(diào) 整了信號電勢Vsig，所以發(fā)光元件EL的發(fā)光亮度不受驅(qū)動晶體管T2的閾 電壓Vth和遷移率！i的變化的影響。在發(fā)光時段(7)的初始階段處，執(zhí)行
自舉操作，從而驅(qū)動晶體管T2的柵極電勢和源極電勢上升，而驅(qū)動晶體管T2的柵極G和源極S之間的電壓Vgs被保持為恒定。
參考圖10至17，將在下面詳細(xì)描述圖8所示像素電路的操作。首先參考圖10，在發(fā)光時段(1 )中，供電電勢被設(shè)置為Vcc，采樣晶體管Tl被保持在截止?fàn)顟B(tài)。在此時，流至發(fā)光元件EL的驅(qū)動電流Ids具有以取決于施加在驅(qū)動晶體管T2的柵極G和源極S之間的電壓Vgs的、由上述晶體管特性方程表示的值，這是因為驅(qū)動晶體管T2被如此設(shè)置以操作在飽和區(qū)。
接著參考圖ll,在準(zhǔn)備時段(2)、 (3)開始之時，饋電線(電源線)的電勢被設(shè)置為Vss。 Vss被如此設(shè)計以低于發(fā)光元件EL的闊電壓Vthel和陰極電壓Vcat之和。即滿足關(guān)系Vss<Vthd +Vcat。因此，發(fā)光元件EL停止發(fā)光，而電源線側(cè)變?yōu)轵?qū)動晶體管T2的源極。在此時，發(fā)光元件EL的陽才及凈皮充電至Vss。
接著參考圖12,在下一準(zhǔn)備時段(4)中，信號線SL的電勢為Vofs，采樣晶體管Tl被導(dǎo)通，以使驅(qū)動晶體管T2的柵極電勢祐二沒置為Vofs。以此方式，驅(qū)動晶體管T2的源極S和柵極G的電勢被從發(fā)光時的電勢初始化，以使柵極-源極電壓Vgs變?yōu)閂ofs - Vss。該Vgs ( = Vofs - Vss )被如此設(shè)計以高于驅(qū)動晶體管T2的閾電壓Vth。通過如此初始化驅(qū)動晶體管T2以使得可以滿足關(guān)系Vgs>Vth,完成了對下一時段中閾電壓校正操作的準(zhǔn)備。
接著參考圖13，在閾電壓校正時段(5)開始之時，饋電線DS(電源線)的電勢被返回至Vcc。將供電電壓切換至Vcc導(dǎo)致發(fā)光元件EL的陽極側(cè)變?yōu)轵?qū)動晶體管T2的源極S,以使電流如圖中所示流動。在此時，發(fā)光元件EL的等效電路用如圖中所示的二極管Tel和電容器Cel的并聯(lián)連接表示。因為陽極電勢(即源極電勢Vss )比Vcat + Vthel更低，二極管Tel處于截止?fàn)顟B(tài)，因此在其中流過的漏電流比流過驅(qū)動晶體管T2的電流小得多。因此，流過驅(qū)動晶體管T2的電流的大部分用于對保持電容器Cl和等效電容器Cel充電。在閾電壓校正之后，采樣晶體管Tl被暫時截止。
圖14示出圖13所示閾電壓校正時段(5)中驅(qū)動晶體管T2的源極電勢隨時間的變化。如圖中所示，驅(qū)動晶體管T2的源極電勢(即發(fā)光元件EL的陽極電壓)隨時間流逝從Vss開始增加。在閾電壓校正時段(5)過去之后，驅(qū)動晶體管T2被截止，驅(qū)動晶體管T2的源極S和柵極G之間的電壓Vgs變?yōu)閂th。此時的源才及電勢為Vofs - Vth。如果該值Vofs - Vth仍然比Vcat十Vthel低，則發(fā)光元件EL處于截止?fàn)顟B(tài)。
20接著參考圖15,在寫入時段/遷移率校正時段(6)開始之時，在信號線SL的電勢已被從Vofs切換至Vsig的狀態(tài)中，采樣晶體管Tl再次被導(dǎo)通。信號電勢Vsig對應(yīng)于灰度。因為采樣晶體管Tl被導(dǎo)通，驅(qū)動晶體管T2的柵極電勢變?yōu)閂sig。另一方面，因為電流從電源Vcc流入，因此源極電勢隨時間流逝增加。也在此時，如果驅(qū)動晶體管T2的源極電勢不超過發(fā)光元件EL的閾電壓Vthel和陽極電壓Vcat之和，則從驅(qū)動晶體管T2流入的電流僅用于對等效電容器Cel和保持電容器Cl充電。此時，因為對驅(qū)動晶體管T2的閾電壓校正操作已經(jīng)完成，因此從驅(qū)動晶體管T2流出的電流反映遷移率一具體地，如果驅(qū)動晶體管T2有較高遷移率ji，則此時的電流量較大，并且源極電勢的增加量AV也較大。相反，如果遷移率p較低，則驅(qū)動晶體管T2的電流量較小，從而源極電勢的增加量AV也較小。由于該操作，驅(qū)動晶體管T2的柵極電壓Vgs如此減少以反映遷移率fi，即減少AV。從而在遷移率校正時段(6)完成的定時，獲得從遷移率p的完全校正產(chǎn)生的Vgs。
圖16為示出在上述遷移率校正時段(6)中驅(qū)動晶體管T2的源極電勢隨時間的變化的曲線圖。如圖中所示，如果驅(qū)動晶體管T2的遷移率較高，則源極電勢更快地增加，Vgs對應(yīng)地減少。具體地，如果遷移率p較高，則Vgs被如此減少以抵消所述較高遷移率的影響，因而可以抑制驅(qū)動電流。另一方面，如果遷移率p較低，則驅(qū)動晶體管T2的源極電壓不這樣快地增力口，因此Vgs也不受到嚴(yán)重影響。因此，如果遷移率p較低，則驅(qū)動晶體管的Vgs不大量減少，以使得可以覆蓋低驅(qū)動能力。
圖17示出發(fā)光時段(7)中的操作狀態(tài)。在該發(fā)光時段(7)中，采樣晶體管Tl被截止以導(dǎo)致發(fā)光元件EL發(fā)光。驅(qū)動晶體管T2的柵極電壓Vgs被保持恒定，驅(qū)動晶體管T2根據(jù)上述特性方程向發(fā)光元件EL施加恒定的電流Ids，。因為電流Ids'流至發(fā)光元件EL，發(fā)光元件EL的陽極電壓(即驅(qū)動晶體管T2的源極電勢)增加至Vx，并且發(fā)光元件EL在陽極電壓超過Vcat+ Vthel的定時開始發(fā)光。發(fā)光元件EL的電流-電壓特性隨其總發(fā)光時間變長而改變。從而，圖17所示源極S的電勢改變。但是，因為驅(qū)動晶體管T2的柵極電壓Vgs由于自舉操作被保持在恒定值，因此流至發(fā)光元件EL的電流Ids，不改變。因此，即使在發(fā)光元件EL的電流-電壓特性惡化時，通常，恒定驅(qū)動電流Ids，連續(xù)地流動，因而發(fā)光元件EL的亮度不改變。
在圖9所示像素電路的操作序列中，執(zhí)行遷移率校正時間(信號寫入時間)的自適應(yīng)控制。具體地，通it^f施加在采樣晶體管Tl的^^及上的控制 信號脈沖的下降沿提供斜率(slop),來執(zhí)行信號寫入時段(即遷移率校正時 段)的自適應(yīng)控制。自適應(yīng)控制指自動執(zhí)行可變調(diào)整以使遷移率校正時段可 以取決于信號電勢而最優(yōu)化的系統(tǒng)。視頻信號的信號電勢取決于灰度在從黑 色電平到白色電平的范圍內(nèi)變化。最優(yōu)遷移率校正時間不一定是恒定的，而 是取決于視頻信號的灰度電平。作為一般的趨勢，在亮度處于白色電平時，
最優(yōu)遷移率校正時段較短；在亮度處于黑色電平時，最優(yōu)遷移率校正時段較 長。
參考圖18，下面將具體描述上述遷移率校正時段的自適應(yīng)控制。向掃描 線WS提供的控制信號脈沖有特性下降沿波形。具體地，脈沖在開始時急劇 地下降，并且然后逐漸地變化。在最后，脈沖再次急劇地下降。向采樣晶體 管Tl的控制端(柵極)施加具有該下降沿波形的脈沖。另一方面，向采樣 晶體管Tl的源極施加信號電勢Vsig。因此，用于控制采樣晶體管Tl的導(dǎo) 通/截止的采樣晶體管Tl的柵極-源極電壓取決于對源極施加的信號電勢 Vsig。
如果用于白色顯示的信號電勢被定義為Vsig(white),采樣晶體管Tl的 閾電壓被定義為VthTl，在控制信號脈沖的下降沿與用點劃線(chain line) 表示的Visg(white) + VthTl的電平相交的定時，采樣晶體管Tl截止。該截 止定時為控制信號脈沖剛開始急劇下降的定時。因此，從采樣晶體管Tl的 導(dǎo)通到其截止的用于白色顯示的信號寫入時段較短。因而，用于白色顯示的 遷移率校正時段也較短。
另一方面，如果用于黑色顯示的信號電勢被定義為Vsig(black)，如圖中 所示，在控制信號脈沖的下降沿部分變得比用點線表示的Vsig(black) + VthTl更低時，采樣晶體管Tl截止。
因而，用于黑色顯示的信號寫入時段較長。以此方式，執(zhí)行取決于信號 電勢的遷移率校正時段的自適應(yīng)控制。通過以此方式對施加在采樣晶體管 Tl的柵極上的控制脈沖的下降沿提供斜率，可以對所有的灰度提供恰當(dāng)?shù)?遷移率校正，并可以獲得無條紋和不均勻的均一圖像質(zhì)量。具體地，在本發(fā) 明的諸實施例中，為采樣晶體管Tl使用雙柵極結(jié)構(gòu)，從而抑制采樣晶體管 Tl的閾電壓VthTl的變化。因此，可以穩(wěn)定地實施上述遷移率^^正時間的 自適應(yīng)控制。在沒有雙柵極結(jié)構(gòu)的采樣晶體管Tl的情況下，其閾電壓VthTl隨時間改變，因此遷移率校正時間也改變。因而，不能穩(wěn)定地實施最優(yōu)的自 適應(yīng)控制。
圖19為示出沒有雙柵極結(jié)構(gòu)的一般采樣晶體管Tl的示意截面圖。在圖 19中，為容易理解，與圖3所示具有雙柵極結(jié)構(gòu)的采樣晶體管Tl的部分相 對應(yīng)的部分被給予對應(yīng)的參考號碼和標(biāo)記。如圖中所示，在具有簡單結(jié)構(gòu)的 采樣晶體管T1中，柵極電極G形成在基板51上，半導(dǎo)體薄膜53以島形式 形成在柵極電極G上(柵極絕緣膜52夾在半導(dǎo)體薄膜53和柵極電極G中 間)。在該半導(dǎo)體薄膜53中，與柵極電極G相對的部分充當(dāng)溝道區(qū)CH，其 兩側(cè)充當(dāng)源極區(qū)和漏極區(qū)。半導(dǎo)體薄膜53被層間絕緣膜54覆蓋，源極電極 S和漏極電極D形成在層間絕緣膜54上。如上所述，源極電極S與信號線 SL連接，漏極電極D與驅(qū)動晶體管T2的柵極G連接。
下面將討論關(guān)于在發(fā)光元件EL發(fā)光時(具體地，在白色顯示時)采樣 晶體管Tl的工作點的問題。如上所述，在采樣晶體管Tl在信號寫入結(jié)束后 截止后，驅(qū)動晶體管T2的柵極電勢隨著源極電勢的上升而上升，因此柵極 電勢變得比信號電勢Vsig更高。進(jìn)一步地，Vofs和Vsig被交替用作信號線 電勢。
但是，如圖19所示，在發(fā)出白光時，大電場被施加在采樣晶體管Tl的 柵極和漏極之間(在采樣晶體管Tl的柵極和驅(qū)動晶體管T2的柵極之間)。 在圖中，Vsig(white)表示驅(qū)動晶體管的柵極電勢，Vssws表示采樣晶體管Tl 的截止電勢。滿足Vssws〈Vofs〈Vsig(white)的關(guān)系。結(jié)果是，如果電場繼 續(xù)出現(xiàn)，則多晶硅膜53中的電子被多晶硅上的絕緣膜54捕獲，并生成沿用 于抵消該電場的方向的反向電場。被捕獲的電子也在采樣晶體管Tl導(dǎo)通時 存在。因而，由于該反向電場，采樣晶體管Tl的閾電壓^t向負(fù)側(cè)偏移。進(jìn) 一步地，該改變隨時間流逝更顯著地出現(xiàn)。
如圖20所示，如果采樣晶體管T1的閾電壓被向負(fù)側(cè)偏移，用于白色顯 示和黑色顯示的遷移率校正時間與閾電壓的偏移相對應(yīng)地被延長。該效果具 體地在下降沿側(cè)顯著地出現(xiàn)，其中采樣晶體管Tl的控制波形失真。如上所 述，在白色顯示時，遷移率校正時間自身較短，并且從電源提供的電流較大。 因此，如果遷移率校正時間即使被輕微地延長，驅(qū)動晶體管T2的源極電勢 也大量地上升，并且流向發(fā)光元件EL的電流變得更小。相應(yīng)地，發(fā)光亮度 隨時間流逝降低，諸如條紋和不均勻之類的的圖像質(zhì)量缺陷出現(xiàn)。如圖20所示，采樣晶體管Tl的控制脈沖的下降沿失真。因而，即使閾電壓中微小 的改變量也會導(dǎo)致截止定時的大改變量，結(jié)果是校正時間的大改變量。
根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備具有像圖21所示那樣的薄膜器件結(jié) 構(gòu)。該圖示出在絕緣基板上形成的像素的示意截面結(jié)構(gòu)。如圖中所示，所述
像素包括具有多個薄膜晶體管(圖中只示出了一個TFT)的晶體管部分、 諸如保持電容器的電容性部分、和諸如有機EL元件的發(fā)光部分。所述晶體 管部分和電容性部分通過TFT工藝在基板上形成，諸如有機EL元件的所述 發(fā)光部分堆疊在其上。在發(fā)光部分上添附了透明反基板(counter substrate ) (粘合劑在所述發(fā)光部分和所述透明反基板中間)，從而獲得平板。
根據(jù)本發(fā)明的諸實施例的顯示設(shè)備包括具有像圖22所示那樣的平坦模 塊形狀的顯示模塊。例如，如下地獲得該顯示模塊。在絕緣基板上提供像素 陣列部分，在所述像素陣列部分中，將每個包括有機EL元件、薄膜晶體管、 薄膜電容器等的像素集成地形成為矩陣。此外，粘合劑被如此布置，使得包 圍該像素陣列部分(像素矩陣部分)，包括玻璃或相似材料的反基板與基板 粘結(jié)。才艮據(jù)需要，可以向該透明反基板提供例如濾色器、保護(hù)膜和阻光膜。 可以向所述顯示模塊提供例如柔性印刷電路(FPC)作為用于從外部向像素 陣列部分輸入信號/從像素陣列部分向外部輸出信號的連接器。
包括在諸如數(shù)字照相機、筆記本型個人計算機、移動電話和視頻攝像機之類 的各種電子裝置中的任何電子裝置內(nèi)的顯示器(顯示部分)。具體地，所述 顯示設(shè)備可以被應(yīng)用于任何領(lǐng)域內(nèi)的電子裝置的顯示器(顯示部分)，所述 顯示器(顯示部分)能夠顯示輸入至該電子裝置的主體部分、或在該電子裝 置的主體部分內(nèi)產(chǎn)生的信息作為圖像或視頻。下面將描述可應(yīng)用這樣的顯示 設(shè)備的電子裝置的例子。
圖23示出了應(yīng)用本發(fā)明的諸實施例的電視機。該電視機包括視頻顯示 屏11，視頻顯示屏11包括前面板12、濾色玻璃13等，通過使用根據(jù)本發(fā) 明的諸實施例的顯示設(shè)備作為^見頻顯示屏11來制造該電視<機。
圖24示出了應(yīng)用本發(fā)明的諸實施例的數(shù)字照相機上圖為正視圖，下 圖為后視圖。該數(shù)字照相機包括成像鏡頭、用于閃光的發(fā)光器15、顯示部分 16、控制開關(guān)、菜單開關(guān)、快門按鈕19等，通過使用根據(jù)本發(fā)明的諸實施 例的顯示設(shè)備作為顯示部分16來制造該數(shù)字照相機。圖25示出了應(yīng)用本發(fā)明的諸實施例的筆記本型個人計算機。其主體20 包括在輸入字符等時操作的鍵盤21,并且其體外殼包括用于圖像顯示的顯示
造該筆記本型個人計算機。
圖26示出了應(yīng)用本發(fā)明的諸實施例的便攜式終端裝置左圖示出打開 狀態(tài)，右圖示出合上狀態(tài)。該便攜式終端裝置包括上蓋23、下蓋24、連接 (折頁)25、顯示器26、子顯示器27、畫面燈28、照相機29等。通過使用
攜式終端裝置。
圖27示出了應(yīng)用本發(fā)明的諸實施例的視頻攝像機。該視頻攝像機包括 主體部分30、布置在視頻攝像機的正面?zhèn)炔⒈挥糜谖矬w攝影的鏡頭34、用 于攝影的開始/停止開關(guān)35、監(jiān)視器36等。通過使用根據(jù)本發(fā)明的諸實施 例的顯示設(shè)備作為監(jiān)視器36來制造該視頻攝像機。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于設(shè)計需求和其他因素，可能出現(xiàn)各種 修改、組合、子組合和變更，只要它們在所附權(quán)利要求書或其等效物的范圍 之內(nèi)即可。
2權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，包括像素陣列部分，被配置為包括沿行布置的掃描線、沿列布置的信號線、和布置在所述掃描線和所述信號線的交叉點處的且以矩陣排列的像素；以及驅(qū)動部分，被配置為驅(qū)動像素陣列部分，并包括控制掃描器和信號選擇器，所述控制掃描器利用預(yù)定的水平周期向掃描線順序施加控制脈沖，從而在逐行的基礎(chǔ)上線序掃描所述像素，所述信號選擇器與所述線序掃描匹配地向沿列布置的信號線提供視頻信號，其中所述像素包括采樣晶體管，其具有與所述掃描線連接的柵極、和其中之一與所述信號線連接的源極和漏極；驅(qū)動晶體管，其具有與采樣晶體管的源極和漏極之中的另一個連接的柵極、和其中之一與電源連接的源極和漏極；發(fā)光元件，其與驅(qū)動晶體管的源極和漏極之中的另一個連接；和保持電容器，其連接在驅(qū)動晶體管的源極和柵極之間，在從控制掃描器提供的控制脈沖的上升到該控制脈沖的下降的時段期間，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期更短，并且所述采樣晶體管對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣以將所述視頻信號寫入至所述保持電容器，采樣晶體管具有雙柵極結(jié)構(gòu)，其中一對晶體管元件串聯(lián)連接在信號線和驅(qū)動晶體管的柵極之間，并且該對晶體管元件的柵極共接，并且驅(qū)動晶體管使取決于被寫入至保持電容器的視頻信號的驅(qū)動電流流向所述發(fā)光元件以用于發(fā)光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中在所述采樣晶體管中，在采樣晶體管的柵極和將該對晶體管元件互連的中間節(jié)點之間形成電容器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中形成所述電容器的絕緣膜的膜厚度比在該對晶體管元件的柵極和該對晶體管元件的溝道之間的絕緣膜的膜厚度更大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中該對晶體管元件的溝道區(qū)被金屬覆蓋，所述金屬形成在該對晶體管元件的柵極的相對側(cè)，并且該對晶體管元件的溝道夾在所述金屬和所述柵極中間，并且所述金屬處于與該對晶體管元件的4冊極的電勢相同的電勢。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中該對晶體管元件在溝道長度上彼此不同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中在該對晶體管元件中，與信號線更近的晶體管元件具有比與驅(qū)動晶體管的柵極更近的晶體管元件的溝道長度更大的溝道長度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的顯示設(shè)備，其中該對晶體管元件具有相同的溝道寬度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中在采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)以對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣并將所述視頻信號寫入至保持電容器的時段中，執(zhí)行流過驅(qū)動晶體管的驅(qū)動電流到保持電容器的負(fù)反饋，從而對被寫入至保持電容器的視頻信號提供驅(qū)動晶體管遷移率的校正。
9. 一種電子裝置，包括主體部分，和顯示部分，其顯示從主體部分輸出的信息，所述顯示部分包括像素陣列部分，其被配置為包括沿行布置的掃描線、沿列布置的信號線、和布置在所述掃描線和所述信號線的交叉點處的且以矩陣排列的^象素；以及驅(qū)動部分，其被配置為驅(qū)動像素陣列部分，并包括控制掃描器和信號選擇器，所述控制掃描器利用預(yù)定的水平周期向掃描線順序施加控制脈沖，從而在逐行的基礎(chǔ)上線序掃描所述像素，所述信號選擇器與所述線序掃描匹配地向沿列布置的信號線提供視頻信號，其中所述像素包括采樣晶體管，其具有與所述掃描線連接的柵極、和其中之一與所述信號線連接的源極和漏極；驅(qū)動晶體管，具有與采樣晶體管的源極和漏極之中的另 一個連接的柵極、和其中之一與電源連接的源極和漏極；發(fā)光元件，與驅(qū)動晶體管的源極和漏極之中的另一個連接；和保持電容器，連接在驅(qū)動晶體管的源極和柵極之間，在從控制掃描器提供的控制脈沖的上升到該控制脈沖的下降的時段期間，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期更短，并且所述采樣晶體管對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣以將所述視頻信號寫入至所述保持電谷奮,采樣晶體管具有雙柵極結(jié)構(gòu)，其中 一對晶體管元件串聯(lián)連接在信號線和驅(qū)動晶體管的柵極之間，并且該對晶體管元件的柵極共接，并且驅(qū)動晶體管使取決于被寫入至保持電容器的視頻信號的驅(qū)動電流流向所述發(fā)光元件以用于發(fā)光。
10. —種顯示設(shè)備，包括像素陣列部件，用于包括沿行布置的掃描線、沿列布置的信號線、和布置在所述掃描線和所述信號線的交叉點處的且以矩陣排列的像素；以及驅(qū)動部件，用于驅(qū)動像素陣列部件，并包括控制掃描器和信號選擇器，所述控制掃描器利用預(yù)定的水平周期向掃描線順序施加控制脈沖，從而在逐行的基礎(chǔ)上線序掃描所述像素，所述信號選擇器與所述線序掃描匹配地向沿列布置的信號線提供視頻信號，其中所述像素包括采樣晶體管，其具有與所述掃描線連接的柵極、和其中之一與所述信號線連接的源極和漏極；驅(qū)動晶體管，其具有與采樣晶體管的源極和漏極之中的另一個連接的柵極、和其中之一與電源連接的源極和漏極；發(fā)光元件，其與驅(qū)動晶體管的源極和漏極之中的另一個連接；和保持電容器，其連接在驅(qū)動晶體管的源極和柵極之間，在從控制掃描器提供的控制脈沖的上升到該控制脈沖的下降的時段期間，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期更短，并且所述采樣晶體管對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣以將所述視頻信號寫入至所述保持電容器，采樣晶體管具有雙柵極結(jié)構(gòu)，其中 一對晶體管元件串聯(lián)連接在信號線和驅(qū)動晶體管的柵極之間，并且該對晶體管元件的柵極共接，并且驅(qū)動晶體管使取決于被寫入至保持電容器的視頻信號的驅(qū)動電流流向所述發(fā)光元件以用于發(fā)光。
11. 一種電子裝置，包括主體部分，和顯示部分，其顯示從主體部分輸出的信息，所述顯示部分包括像素陣列部件，用于包括沿行布置的掃描線、沿列布置的信號線、和布置在所述掃描線和所述信號線的交叉點處的且以矩陣排列的像素；以及驅(qū)動部件，用于驅(qū)動像素陣列部件，并包括控制掃描器和信號選擇器，所述控制掃描器利用預(yù)定的水平周期向掃描線順序施加控制脈沖，從而在逐行的基礎(chǔ)上線序掃描所述像素，所述信號選擇器與所述線序掃描匹配地向沿列布置的信號線提供視頻信號，其中所述像素包括采樣晶體管，其具有與所述掃描線連接的柵極、和其中之一與所述信號線連接的源極和漏極；驅(qū)動晶體管，其具有與采樣晶體管的源極和漏極之中的另 一個連接的柵極、和其中之一與電源連接的源極和漏極；發(fā)光元件，其與驅(qū)動晶體管的源極和漏極之中的另一個連接；和保持電容器，其連接在驅(qū)動晶體管的源極和柵極之間，在從控制掃描器提供的控制脈沖的上升到該控制脈沖的下降的時段期間，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)，所述采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期更短，并且所述采樣晶體管對來自信號線的視頻信號進(jìn)行采樣以將所述視頻信號寫入至所述保持電谷奮，采樣晶體管具有雙柵極結(jié)構(gòu)，其中 一對晶體管元件串聯(lián)連接在信號線和驅(qū)動晶體管的柵極之間，并且該對晶體管元件的柵極共接，并且驅(qū)動晶體管使取決于被寫入至保持電容器的視頻信號的驅(qū)動電流流向所述發(fā)光元件以用于發(fā)光。
全文摘要
提供了一種顯示設(shè)備和電子裝置。在所述顯示設(shè)備中，在從掃描器提供的控制脈沖的上升到該控制脈沖的下降的時段期間，本發(fā)明的諸實施例中的采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)，并且采樣晶體管被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的時寬比一個水平周期更短，并且所述采樣晶體管對來自信號線SL的視頻信號Vsig進(jìn)行采樣以將所述視頻信號Vsig寫入至保持電容器。采樣晶體管T1具有雙柵極結(jié)構(gòu)，其中一對晶體管元件共接。這抑制了采樣晶體管的閾電壓的改變。
文檔編號G09G3/32GK101650916SQ20091016034
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者內(nèi)野勝秀, 山下淳一, 山本哲郎, 杉本秀樹, 甚田誠一郎 申請人:索尼株式會社