專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有通過有源陣列方法驅(qū)動的發(fā)光元件的顯示裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出將使用諸如有機(jī)EL元件等發(fā)光元件的顯示設(shè)備用于包括電 視、蜂窩電話顯示器等各種應(yīng)用中。
通常，如日本未審專利公開No. 8 (1996)-234683 (專利文獻(xiàn)l)中描 述的那樣，有機(jī)EL元件是電流驅(qū)動發(fā)光元件，并且與液晶顯示器不同， 至少需要選擇晶體管、保持電容器和驅(qū)動晶體管，選擇晶體管用于選擇像 素電路，保持電容器用于根據(jù)所要顯示的圖像來保持電荷，驅(qū)動晶體管用 于作為驅(qū)動電路驅(qū)動有機(jī)EL元件。
迄今為止，低溫多晶硅或無定形硅的薄膜晶體管已被用于有源陣列有 機(jī)EL顯示設(shè)備的像素電路中。
低溫多晶硅薄膜晶體管可以提供高遷移率和閾值電壓的穩(wěn)定性，但具 有遷移率不均勻的問題。無定形硅薄膜晶體管可以提供均勻的遷移率，但 具有遷移率低且閾值電壓隨時(shí)間變化的問題。
非均勻遷移率和不穩(wěn)定的閾值電壓表現(xiàn)為顯示圖像中的不規(guī)則性。因 此，舉例而言，日本未審專利公開No. 2003-255856 (專利文獻(xiàn)2)提出了 一種顯示設(shè)備，其中在像素電路中配備了二極管連接方法的補(bǔ)償電路。
然而，專利文獻(xiàn)2中描述的補(bǔ)償電路的配備將使像素電路變復(fù)雜，引 起由低生產(chǎn)率和低開口率導(dǎo)致的成本增加。
就此，舉例而言，日本未審專利公開No. 2003-271095 (專利文獻(xiàn)3) 提出了一種用于通過對有機(jī)EL元件的寄生電容進(jìn)行充電并減少用于像素 電路中的晶體管數(shù)量來校正驅(qū)動晶體管的閾值電壓的方法。
在專利文獻(xiàn)3所描述的像素電路中，有必要使用n型薄膜晶體管作為 驅(qū)動晶體管，并且可以想到將無定形硅薄膜晶體管用作n型薄膜晶體管。
4然而，無定形硅薄膜晶體管導(dǎo)致由柵電壓施加引起的偏溫度應(yīng)力使閾 值電壓偏移的問題。
此外，在專利文獻(xiàn)3所述的像素電路配置中，有機(jī)EL元件的陽極端 子連接至驅(qū)動晶體管的源端子，并且在驅(qū)動晶體管的柵和源間提供了用于 檢測閾值電壓的電容器元件。在該配置中，通過對驅(qū)動晶體管的柵端子施
加預(yù)定的固定電壓以施加檢測電流并利用該檢測電流對有機(jī)EL元件的寄
生電容進(jìn)行充電，來由電容器元件保持驅(qū)動晶體管的閾值電壓。
因此，如圖16所示，為了對寄生電容進(jìn)行充電而不使有機(jī)EL元件發(fā) 光，必須將驅(qū)動晶體管的源端子電壓Vs (有機(jī)EL元件的陽極端子電壓) 設(shè)置得低于有機(jī)EL元件的發(fā)光閾值電壓VfO。如圖16所示，驅(qū)動晶體管 的源端子電壓Vs由驅(qū)動晶體管的閾值電壓的幅度(閾值的最小值Vthmin 至最大值Vthmax)所確定，從而當(dāng)偏溫度應(yīng)力使閾值電壓偏移時(shí)，對閾 值電壓的精確檢測和正常校正是不可能的，并且顯示圖像的質(zhì)量將會下 降。在圖16中，VB表示被施加于驅(qū)動晶體管的柵端子的固定電壓，AVth 表示驅(qū)動晶體管的閾值電壓的變化幅度。
因此，日本未審專利公開No. 2006-227237 (專利文獻(xiàn)4)提出了一種 用于通過向柵端子施加低于驅(qū)動晶體管源電壓Vs的電壓Vg，以緊接在重 置期之前向驅(qū)動晶體管施加反偏，從而抑制驅(qū)動晶體管的閾值電壓偏移， 其中，在所述重置期中重置像素電路中所保持的數(shù)據(jù)。
當(dāng)根據(jù)該圖像顯示圖像時(shí)，施加于驅(qū)動晶體管的柵端子的柵電壓Vg 的幅度和驅(qū)動晶體管的閾值電壓的偏移量隨柵電壓Vg的幅度改變。相反， 在專利文獻(xiàn)4中反偏期間和反偏壓的幅度對所有像素是公共的。因此，該 方法無法在顯示圖像時(shí)彌補(bǔ)獨(dú)立驅(qū)動晶體管的閾值電壓的差異以及驅(qū)動 晶體管的閾值電壓的偏移量的差異。那么， 一旦由于反偏不足導(dǎo)致在驅(qū)動
晶體管中出現(xiàn)閾值電壓偏移，閾值電壓將加速偏移。也就是，當(dāng)長時(shí)間更 新顯示圖像時(shí)，專利文獻(xiàn)4中描述的方法很難抑制驅(qū)動晶體管中的閾值電 壓偏移。
鑒于上述背景，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制驅(qū)動晶體管的閾 值電壓偏移，并長時(shí)間穩(wěn)定校正驅(qū)動晶體管的閾值電壓變化的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的顯示裝置包括有源陣列基板，所述有源陣列基板具有由多個(gè) 像素電路構(gòu)成的陣列，每個(gè)像素電路具有發(fā)光元件、連接至發(fā)光元件的用 于向發(fā)光元件施加驅(qū)動電流的驅(qū)動晶體管、連接在驅(qū)動晶體管的柵端子和 源端子間的電容器元件、以及連接在驅(qū)動晶體管的柵端子和用于饋送預(yù)定
數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線間的選擇晶體管，其中，所述驅(qū)動晶體管是n型薄膜晶 體管，具有在柵-源電壓Vgs = 0V處的驅(qū)動電流對應(yīng)于平均驅(qū)動電流的電 流特性。
本發(fā)明的顯示裝置還可以包括數(shù)據(jù)驅(qū)動電路，用于向驅(qū)動晶體管的 柵端子提供數(shù)據(jù)信號，所述信號包括使驅(qū)動晶體管的Vgs為正的信號以及 使驅(qū)動晶體管的Vgs為負(fù)的信號。
此外，數(shù)據(jù)驅(qū)動電路可以是向驅(qū)動晶體管的柵端子提供固定電壓的電 路，并且可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動電路的固定電壓的提供，用流經(jīng)驅(qū)動晶體管的 電流為發(fā)光元件的寄生電容充電，從而由電容器元件保持驅(qū)動晶體管的閾 值電壓。
另外，平均驅(qū)動電流可以是當(dāng)發(fā)光元件處于最大亮度時(shí)驅(qū)動晶體管的 驅(qū)動電流的15至50%。
此外，所述驅(qū)動晶體管可以是IGZO (InGaZnO)材料的n型薄膜晶體管。
另外，具有負(fù)截止閾值電壓的晶體管可以被用作驅(qū)動晶體管，具有正 截止閾值電壓的晶體管可以被用作選擇晶體管。
此外，驅(qū)動晶體管的源端子可以連接至發(fā)光元件的陽極端子。 根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，該裝置包括有源陣列基板，所述有源陣列基 板具有由多個(gè)像素電路構(gòu)成的陣列，每個(gè)像素電路具有發(fā)光元件、連接至 發(fā)光元件的用于向發(fā)光元件施加驅(qū)動電流的驅(qū)動晶體管、連接在驅(qū)動晶體 管的柵端子和源端子間的電容器元件、以及連接在驅(qū)動晶體管的柵端子和 用于饋送預(yù)定數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線間的選擇晶體管，并且將具有在柵-源電壓 Vgs = 0V處的驅(qū)動電流對應(yīng)于平均驅(qū)動電流的電流特性的n型薄膜晶體管 用作驅(qū)動晶體管。這將導(dǎo)致在發(fā)光操作時(shí)將正電壓和負(fù)電壓同時(shí)作為Vgs 施加，使得即使長時(shí)間更新顯示，Vgs也可以在正電壓和負(fù)電壓間均衡，從而實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生零偏狀態(tài)。因此，可以有效地抑制驅(qū)動晶體管中的閾值電 壓偏移，并且可以適當(dāng)?shù)匦Ｕ撝惦妷鹤兓?，從而可以?shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像 顯示而不存在顯示不規(guī)則性。
此外，當(dāng)將平均驅(qū)動電流設(shè)置為在發(fā)光元件處于最大亮度時(shí)驅(qū)動晶體 管的驅(qū)動電流的15至50%時(shí)，其匹配于一般自然圖像的平均亮度，因此 可以有效地抑制驅(qū)動晶體管中的閾值電壓偏移。
當(dāng)將IGZO材料的n型薄膜晶體管用作驅(qū)動晶體管時(shí)，可以利用IGZO 材料的n型薄膜晶體管的可逆閾值電壓偏移。也就是，還可以用由柵電壓 的施加導(dǎo)致的電壓應(yīng)力使IGZO材料的n型薄膜晶體管的閾值電壓偏移， 但是與無定形硅薄膜晶體管不同，通過長時(shí)間施加零偏，閾值電壓返回初 始值。例如，即使在長時(shí)間顯示不同于自然圖像的具有唯一灰度平衡的圖 像(如PC屏幕、CG圖像等)并且Vgs在正偏/負(fù)偏間的平衡受到干擾， 從而閾值電壓偏移發(fā)生時(shí)，這種特性的使用也允許閾值電壓在非顯示期間 回復(fù)至初始值，從而可以抑制閾值電壓偏移。


圖1是并入了本發(fā)明的顯示裝置的第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的 示意配置圖。
圖2示出了并入了本發(fā)明的顯示裝置的第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)
備的像素電路的配置。
圖3是示出了圖2所示的像素電路的驅(qū)動晶體管的電流特性的圖。 圖4是示出了并入了本發(fā)明的顯示裝置的第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示
設(shè)備的操作的時(shí)序圖。
圖5示出了根據(jù)第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的重置操作。
圖6示出了根據(jù)第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的閾值電壓檢測操作。
圖7示出了根據(jù)第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的程序操作。
圖8示出了根據(jù)第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的發(fā)光操作。
圖9是并入了本發(fā)明的顯示裝置的第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的
示意配置圖。
圖IO示出了并入了本發(fā)明的顯示裝置的第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的像素電路的配置。
圖11是示出了并入了本發(fā)明的顯示裝置的第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示
設(shè)備的操作的時(shí)序圖。
圖12示出了根據(jù)第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的重置操作。
圖13示出了根據(jù)第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的閾值電壓檢測操作。
圖14示出了根據(jù)第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的程序操作。 圖15示出了根據(jù)第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的發(fā)光操作。 圖16示出了在閾值電壓檢測操作中驅(qū)動晶體管的源電壓Vs和有機(jī) EL元件的發(fā)光閾值電壓間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考附圖描述并入了本發(fā)明的顯示裝置的第一實(shí)施例的有機(jī) EL顯示設(shè)備。圖1是并入了本發(fā)明的顯示裝置的第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯 示設(shè)備的示意配置圖。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備包括有源 陣列基板10、數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12以及掃描驅(qū)動電路13，有源陣列基板10 具有以二維方式布置在其上的多個(gè)像素電路11，每個(gè)像素電路用于根據(jù)從 數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出的數(shù)據(jù)信號來保持電荷，并根據(jù)保持在其中的電荷 量施加通過有機(jī)EL元件的驅(qū)動電流，數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12向有源陣列基板 10的每個(gè)像素電路11輸出數(shù)據(jù)信號，掃描驅(qū)動電路13向有源陣列基板 10的每個(gè)像素電路11輸出掃描信號。
有源陣列基板10還包括多條數(shù)據(jù)線14以及多條掃描線15，每條數(shù)據(jù) 線14將從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出的數(shù)據(jù)信號提供給每個(gè)像素電路列，每條 掃描線15將從掃描驅(qū)動電路13輸出的掃描信號提供給每個(gè)像素電路行。 數(shù)據(jù)線14和掃描線15彼此正交，形成網(wǎng)格圖形。每個(gè)像素電路11被配 置為與每條數(shù)據(jù)線和掃描線的交叉點(diǎn)相鄰。
如圖2所示，每個(gè)像素電路ll包括有機(jī)EL元件lla;稍后將予以 描述的、源端子S連接至有機(jī)EL元件lla的陽極端子的、用于施加驅(qū)動 電流和檢測電流的驅(qū)動晶體管lib;連接在驅(qū)動晶體管lib的柵端子G和源端子S間的電容器元件IIC;以及連接在電容器元件IIC的一端/驅(qū)動晶 體管lib的柵端子G和數(shù)據(jù)線14間的選擇晶體管lld。
有機(jī)EL元件11a包括發(fā)光部50以及發(fā)光部50的寄生電容51 ，發(fā)光 部50根據(jù)驅(qū)動晶體管llb所施加的驅(qū)動電流發(fā)光。有機(jī)EL元件la的陰 極端子連接至地電勢。
驅(qū)動晶體管llb和選擇晶體管lld是n型薄膜晶體管。對于用于驅(qū)動 晶體管llb的薄膜晶體管的類型，優(yōu)選使用具有所謂常導(dǎo)通特性(即截止 閾值電壓為負(fù)電壓)的無機(jī)氧化物薄膜晶體管。對于無機(jī)氧化物薄膜晶體 管，舉例而言，可以使用IGZO (InGaZnO)材料的無機(jī)氧化物薄膜薄膜晶 體管，但材料不限于IGZO，還可以使用IZO(InZnO)等。對于選擇晶體管 lld，使用截止閾值電壓為正電壓的具有所謂常截止特性的薄膜晶體管。
此外，對于驅(qū)動晶體管llb，使用具有類似圖3所示的電流特性的晶 體管。在圖3中，Vgs、 Id、 Idmax和Idavr分別代表驅(qū)動晶體管llb的柵-源電壓、驅(qū)動電流、最大驅(qū)動電流和平均驅(qū)動電流。也就是，將截止閾值 電壓為復(fù)電壓、電流特性為在Vgs = OV處的驅(qū)動電流與平均驅(qū)動電流相 對應(yīng)的驅(qū)動晶體管用作驅(qū)動晶體管llb。
如圖2所示，驅(qū)動晶體管llb的漏端D連接至電源線16。電源線向 驅(qū)動晶體管llb提供預(yù)定的電源電壓Vddx。
掃描驅(qū)動電路13順序地向每條掃描線15輸出導(dǎo)通-掃描信號 Vscan(on)/截止-掃描信號Vscan(off)，以導(dǎo)通/截止像素電路11的選擇晶體 管lld。
數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12向每條數(shù)據(jù)線14輸出數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)信號包括基于 顯示圖像的數(shù)據(jù)總線信號VB和程序數(shù)據(jù)信號Vprg。稍后將詳細(xì)描述這些 數(shù)據(jù)信號的輸出定時(shí)、功能和幅度條件。
下面將參考圖4所示的時(shí)序圖和圖5-8描述本實(shí)施例的有機(jī)EL顯示 設(shè)備的操作。圖4示出了掃描信號Vscan、電源電壓Vddx、數(shù)據(jù)信號Vdata、 源極電壓Vs以及柵-源電壓Vgs的電壓波形。
在本實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備中，順序選擇連接至有源陣列基板10 的各掃描線15的像素電路行，并在所選擇的期間對每個(gè)像素電路行執(zhí)行 預(yù)定操作步驟。此處，將描述在所選擇的期間內(nèi)在所選擇的像素電路行中
9執(zhí)行的操作步驟。
首先，掃描驅(qū)動電路13選擇某一像素電路行，并且向連接至所選擇
的像素電路行的掃描線15輸出類似于圖4中所示的導(dǎo)通掃描信號(圖4
中的時(shí)刻tl)。
接著，如圖5所示，選擇晶體管lld響應(yīng)于從掃描驅(qū)動電路13輸出 的導(dǎo)通-掃描信號被導(dǎo)通，并且驅(qū)動晶體管lib的柵端子G和數(shù)據(jù)線14被 短路。
接著，首先執(zhí)行重置(圖4和圖5中的tl至t2)。 更具體地，將數(shù)據(jù)總線信號VB從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出至各條數(shù)據(jù) 線14。
此處，如果假定有機(jī)EL元件的發(fā)光閾值電壓和驅(qū)動晶體管llb的閾 值電壓為VfD和Vth，數(shù)據(jù)總線信號VB需要滿足以下公式。也就是，雖 然通過提供數(shù)據(jù)總線信號導(dǎo)通了驅(qū)動晶體管llb，但由于數(shù)據(jù)總線信號VB 小于VfD + Vth，有機(jī)EL元件lla不發(fā)光。
Vth < VB < Vf0 + Vth
將從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出的數(shù)據(jù)總線信號VB輸入至所選擇的像素 電路行中的每個(gè)像素電路11。
此處，緊接在重置操作之前的時(shí)間是像素電路行中的每個(gè)像素電路11 的發(fā)光期，從而特定量的電荷保持在有機(jī)EL元件lla的寄生電容51中。
接著，當(dāng)電源線16的電源電壓Vddx從Vdd改變?yōu)?V時(shí)，有機(jī)EL 元件Ha側(cè)的驅(qū)動晶體管lib的端子變?yōu)槁┒俗覦，電源線16側(cè)的端子變 為源端子S，并且通過驅(qū)動晶體管lib的源-漏釋放保持在有機(jī)EL元件lla 的寄生電容51中的電荷，從而有機(jī)EL元件lla的陽極端子的電勢最終變 為0V。
接著，執(zhí)行閾值電壓檢測操作(圖4和圖6中的t2至t3)。 更具體地，電源電壓Vddx恢復(fù)至Vdd，從而電源線16側(cè)的端子變?yōu)?漏端子D，有機(jī)EL元件lla側(cè)的驅(qū)動晶體管llb的端子變?yōu)樵炊俗覵。
此處，數(shù)據(jù)總線信號VB被供至驅(qū)動晶體管lib的柵端子G，使得Vgs >Vth，并且檢測電流Idd依Vgs流過驅(qū)動晶體管llb。接著，檢測電流Idd 對有機(jī)EL元件的寄生電容51充電，并且驅(qū)動晶體管lib的源端子S處的源極電壓Vs增加。
被供至驅(qū)動晶體管lib的柵端子G的數(shù)據(jù)總線信號VB是固定電壓，
從而Vgs降低量為源極電壓Vs的增加量，并且檢測電流Idd下降。
接著，當(dāng)源極電壓Vs-VB-Vth的時(shí)刻(圖4中的時(shí)刻t3)，驅(qū)動晶 體管lib的檢測電流最終停止流動。
此處，電容器元件11 c的端電壓Vcs是Vcs = Vg - Vs = VB - (VB - Vth) =Vth，因此保持了驅(qū)動晶體管llb的閾值電壓Vth。
接著，執(zhí)行程序操作(圖4和圖7中的t3至t4)。
更具體地，程序數(shù)據(jù)信號Vprg從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出至每條數(shù)據(jù)線 14。從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出的程序數(shù)據(jù)信號Vprg被輸入至所選擇的像素 電路行中的每個(gè)像素電路11。
此處，程序數(shù)據(jù)信號Vprg是Vprg-VB + Vod，其中Vod是驅(qū)動晶體 管llb的過驅(qū)動電壓Vod-Vgs-Vth。應(yīng)當(dāng)注意的是，Vod具有基于顯示 圖像的幅度的電壓值信號。也就是，幅度與有機(jī)EL元件lla的期望發(fā)光 量相對應(yīng)的電壓值信號。
當(dāng)程序數(shù)據(jù)信號Vprg滿足上式時(shí)，用驅(qū)動晶體管lib的源極電壓Vs 除以電容器元件lie的電容Cs和有機(jī)EL元件lla的寄生電容51的電容 Cd，使得Vs = (VB—Vth) + Vodx {Cs/(Cd + Cs)}，但是如果Cs《Cd，則 Vodx {Cs/(Cd + Cs)-0，從而Vs-VB-Vth。因此，為電容器元件llc設(shè) 置了基本與閾值電壓檢測操作所檢測到的閾值電壓Vth加Vod相對應(yīng)的電 壓。
本實(shí)施例的數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12是提供使驅(qū)動晶體管lib的柵-源電壓 Vgs為正和負(fù)的程序數(shù)據(jù)信號的電路。也就是，當(dāng)執(zhí)行程序操作時(shí)設(shè)置的 程序數(shù)據(jù)信號包括正電壓和負(fù)電壓。因此，當(dāng)長時(shí)間多次更新程序數(shù)據(jù)信 號時(shí)，柵-源電壓在正負(fù)間均衡，基本導(dǎo)致零偏狀態(tài)。這可以有效地抑制驅(qū) 動晶體管lib的閾值電壓Vth的偏移，從而可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像顯示而 不存在顯示不規(guī)則性。
接著，執(zhí)行發(fā)光操作(從圖4和圖8中的t4起)。更具體地，將截止-掃描信號從掃描驅(qū)動電路13輸出至每條掃描線15 (圖4中的時(shí)刻t4)。
接著，如圖8所示，選擇晶體管lld響應(yīng)于從掃描驅(qū)動電路13輸出的截止-掃描信號而被截止，并且驅(qū)動晶體管lib的柵端子G與數(shù)據(jù)線14 斷開。
接著，驅(qū)動晶體管llb的柵-源電壓Vgs變?yōu)閂od + Vth，并且驅(qū)動電 流Idv根據(jù)以下TFT電流公式在驅(qū)動晶體管lib的漏和源間流動。
Idv = ju x Cox x (W/L) x (Vgs -Vth)2 =]li x Cox x (W/L) x Vod2
其中，p是電子遷移率，Cox是每單位面積的柵氧化物膜電容，W是 柵寬，L是柵長。
驅(qū)動電流Idv對有機(jī)EL元件1 la的寄生電容51充電，驅(qū)動晶體管1 lb 的源極電壓Vs增加，但柵-源電壓Vgs保持在電容器元件1 lc所保持的Vod + Vth，使得源極電壓Vs在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間超過有機(jī)EL元件lla的發(fā)光閾值 電壓Vf0，而由有機(jī)EL元件lla的發(fā)光部50執(zhí)行恒定電流下的發(fā)光操作。
在完成了 Vod施加后，有必要在源極電壓Vs增加量達(dá)到因在驅(qū)動晶 體管lib的漏和源間施加的驅(qū)動電流引起的有機(jī)EL元件lla的寄生電容 51的端電壓增量之前，通過將截止-掃描信號從掃描驅(qū)動電路13輸出至各 條掃描線15來截止選擇晶體管lld。
此后，掃描驅(qū)動電路13順序選擇像素電路行，并且在每個(gè)像素電路 行中執(zhí)行從重置到發(fā)光的操作步驟，從而顯示期望圖像。
在本實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備中，將具有在Vgs = 0V處的驅(qū)動電流 對應(yīng)于平均驅(qū)動電流的電流特性的驅(qū)動晶體管用作驅(qū)動晶體管llb。優(yōu)選 地，平均驅(qū)動電流為當(dāng)有機(jī)EL元件lla處于最大亮度時(shí)驅(qū)動晶體管lib 的驅(qū)動電流的15至50%。
某些最新的顯示設(shè)備具有自動亮度控制功能，用于根據(jù)所要顯示的圖 像來控制亮度。例如，論文"Ergonomics Requirements for Flat Panel Displays", S. Kubota， p. 12, Ergonomics Symposium on Flat Panel Displays (FPD) 2008, JEITA (日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會)描述了根據(jù)所要顯示的 圖像的平均數(shù)據(jù)的顯示亮度控制是有效的。也就是，對于低平均數(shù)據(jù)的圖 像(如圖像l (平均數(shù)據(jù)=4.35)至圖像3 (平均數(shù)據(jù)=11.53))增加總亮 度，對于高平均數(shù)據(jù)圖像(如圖像9 (平均數(shù)據(jù)=92.46))降低總亮度。
作為結(jié)果，假定平均亮度將被強(qiáng)制為與圖像4至(平均數(shù)據(jù)=12.19)
12至圖像8 (平均數(shù)據(jù)=43.26)相同的級別。
因此，優(yōu)選將平均驅(qū)動電流設(shè)置為當(dāng)有機(jī)EL元件lla處于最大亮度 時(shí)驅(qū)動晶體管的驅(qū)動電流的15至50%。
優(yōu)選地，由于例如在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)小組委員會(自然資源和能源顧問委員 會)第五次會議的論文中所描述的那樣，運(yùn)動圖像的平均亮度為大約20%， 因此將平均驅(qū)動電流設(shè)置為當(dāng)有機(jī)EL元件處于最大亮度時(shí)驅(qū)動晶體管的 驅(qū)動電流的20%，以顯示運(yùn)動圖像。
接著，將描述并入了本發(fā)明的顯示裝置的第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示 設(shè)備。圖9是并入了本發(fā)明的顯示裝置的第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備 的示意配置圖。圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的像素電路21的配置圖。
如圖9所示，第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備還包括多條重置掃描 線17，用于將從掃描驅(qū)動電路13輸出的重置信號Vres提供至每個(gè)像素電 路行。
根據(jù)第二實(shí)施例的像素電路21還具有通過驅(qū)動晶體管的自充電實(shí)現(xiàn) 的閾值電壓校正功能。更具體地，如圖10所示，像素電路21包括有機(jī) EL元件21a、源端子S連接至有機(jī)EL元件21a的陽極端子的用于向有機(jī) EL元件21a施加驅(qū)動電流的驅(qū)動晶體管21b、連接在驅(qū)動晶體管21b的柵 端子G和源端子S間的電容器元件21c、連接在驅(qū)動晶體管21b的柵端子 G和數(shù)據(jù)線14間的選擇晶體管21d、以及連接至驅(qū)動晶體管21b的源端子 的重置晶體管21e。
有機(jī)EL元件21a包括發(fā)光部52和發(fā)光部52的寄生電容52，發(fā)光 部52根據(jù)驅(qū)動晶體管21b所施加的驅(qū)動電流發(fā)光。有機(jī)EL元件21a的陰 極端子連接至地電勢。
驅(qū)動晶體管21b、選擇晶體管lld和重置晶體管21e是n型薄膜晶體 管。對于用于驅(qū)動晶體管21b的薄膜晶體管的類型，如第一實(shí)施例中的一 樣，使用截止閾值電壓為負(fù)電壓的無機(jī)氧化物薄膜晶體管。對于無機(jī)氧化 物薄膜晶體管，舉例而言，可以使用IGZO(InGaZnO)材料的無機(jī)氧化物膜 的薄膜晶體管，但材料不限于IGZO，還可以使用IZO(InZnO)等。對于驅(qū) 動晶體管21b，使用具有類似于圖3所示的電流特性的晶體管。
如圖10所示，像素電路21被配置為，將固定電壓Vdd提供至驅(qū)動晶體管21b的漏端子D，并經(jīng)由重置晶體管21e將固定電壓VA提供至驅(qū)動 晶體管21b的源端子S。
如在第一實(shí)施例中那樣，掃描驅(qū)動電路13順序向每條掃描線15輸出 導(dǎo)通-掃描信號Vscan(on)和截止-掃描信號Vscan(off)。此外，掃描驅(qū)動電 路13順序輸出導(dǎo)通-重置信號Vres(on)/截止-重置信號Vres(off)，以導(dǎo)通/ 截止每個(gè)像素電路21的重置晶體管21e。
數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12與第一實(shí)施例的相同。
下面將參考圖11的時(shí)序圖和圖12至15來描述本實(shí)施例的有機(jī)EL顯 示設(shè)備的操作。圖11示出了掃描信號Vscan、重置信號Vres、數(shù)據(jù)信號 Vdata、源極電壓Vs和柵-源電壓Vgs的電壓波形。
如在第一實(shí)施例以及第二實(shí)施例中的那樣，順序選擇連接至有源陣列 基板10的各掃描線15的像素電路行，并且在所選擇的期間內(nèi)對每個(gè)像素 電路行執(zhí)行預(yù)定的操作步驟。此處，將描述在所選擇的期間內(nèi)在所選擇的 像素電路行中執(zhí)行的操作步驟。
首先，掃描驅(qū)動電路13選擇某一像素電路行，并且將類似于圖11中 所示的導(dǎo)通-掃描信號輸出至連接至所選擇的像素電路行的掃描線15，并 且將類似于圖11中所示的導(dǎo)通-重置信號輸出至連接至所選擇的像素電路 行的重置掃描線17。
接著，如圖12所示，選擇晶體管21d響應(yīng)于從掃描驅(qū)動電路13輸出 的導(dǎo)通-掃描信號而被導(dǎo)通，從而驅(qū)動晶體管21b的柵端子G和數(shù)據(jù)線14 被短路，并且重置晶體管21e響應(yīng)于從掃描驅(qū)動電路13輸出的導(dǎo)通-重置 信號而被導(dǎo)通，從而驅(qū)動晶體管21b的源端子S和固定電壓源被短路，并 且固定電壓VA被提供至驅(qū)動晶體管21b的源端子S。
接著，首先執(zhí)行重置(圖ll和圖12中的tl至t2)。
更具體地，將數(shù)據(jù)總線信號VB從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出至每條數(shù)據(jù) 線14。這使得驅(qū)動晶體管21b的柵電壓Vg被設(shè)置為VB (Vg = VB)，并 且驅(qū)動晶體管21b的源極電壓Vs被設(shè)置為VA (Vs = VA),從而驅(qū)動晶體 管21b的柵-源電壓Vgs被設(shè)置為VB-VA (Vgs = VB-VA)。
此處，數(shù)據(jù)總線信號VB需要滿足下式。也就是，數(shù)據(jù)總線信號VB 需要滿足使特定量的驅(qū)動電流Id流經(jīng)驅(qū)動晶體管21b到達(dá)提供固定電壓VA的電壓源側(cè)的條件。
VB > VA + Vthmax
其中，Vthmax是驅(qū)動晶體管21b的最大閾值電壓。
固定電壓VA需要滿足條件VA < Vf0 - AVth (其中，VfO是有機(jī)EL 元件21a的發(fā)光閾值電壓，AVth是驅(qū)動晶體管21b的閾值電壓變化的幅 度)，因此通常VA-0V不引起任何問題。但是，使用較高的電壓可以減 少有機(jī)EL元件21a的發(fā)光過渡時(shí)間，而如果AVth較大，有必要將VA設(shè) 置為較低的電壓(包括負(fù)電壓)。
接著，以上述方式，通過將驅(qū)動晶體管21b的柵-源電壓Vgs設(shè)置為 VB-VA (即Vgs = VB-VA)，經(jīng)由重置晶體管21e將保持在有機(jī)EL元件 21a的寄生電容53中的電荷放電至固定電壓源，從而有機(jī)EL元件21a的 陽極端子的電勢最終變?yōu)?V。
接著，執(zhí)行閾值電壓檢測(圖ll和圖13中的t2至t3)。
更具體地，將類似于圖11所示的截止-重置信號從掃描驅(qū)動電路13 輸出至重置掃描線17。
接著，如圖13所示，重置晶體管21e響應(yīng)于從掃描驅(qū)動電路13輸出 的截止-重置信號而被截止，并且驅(qū)動晶體管21b的源端子與固定電壓源斷 開。
這使得驅(qū)動晶體管21b的柵-源電壓Vgs變?yōu)閂B > Vth， Vgs = VB > Vth，并且檢測電流Idd依Vgs流過驅(qū)動晶體管21b。接著，檢測電流Idd 對有機(jī)EL元件21a的寄生電容53充電，并且驅(qū)動晶體管lib的源端子S 處的源極電壓Vs增加。
被供至驅(qū)動晶體管21b的柵端子G的數(shù)據(jù)總線信號VB是固定電壓， 從而Vgs降低量為源極電壓Vs的增加量，并且檢測電流Idd下降。
接著，當(dāng)源極電壓Vs-VB-Vth的時(shí)刻(圖11中的時(shí)刻t3)，驅(qū)動 晶體管21b的檢測電流最終停止流動。
在此時(shí)刻，電容器元件21c的端電壓Vcs是Vcs = Vg - Vs = VB - (VB -Vth) = Vth，因此保持了驅(qū)動晶體管21b的閾值電壓Vth。
此處，為了將源極電壓Vs保持在有機(jī)EL元件21a的發(fā)光閾值電壓以 下，數(shù)據(jù)總線信號VB需要具有滿足以下公式的幅度。公式中的Vthmin是驅(qū)動晶體管21b的最小閾值電壓。
VB < Vf0 + Vthmin
接著，執(zhí)行程序操作(圖ll和圖14中的t3至t4)。
更具體地，將程序數(shù)據(jù)信號Vprg從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出至每條數(shù)據(jù) 線14。從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出的程序數(shù)據(jù)信號Vprg被輸入至所選擇的像 素電路行中的每個(gè)像素電路21。
此處，程序數(shù)據(jù)信號Vprg為Vprg = VB + Vod。其中，Vod是驅(qū)動晶 體管21b的過驅(qū)動電壓Vgs-Vth;即Vod = Vgs-Vth。應(yīng)當(dāng)注意的是， Vod是幅度依照于所要顯示圖像的電壓值信號。也就是，具有與有機(jī)EL 元件21a的期望發(fā)光量相對應(yīng)的幅度的電壓值信號。
當(dāng)程序數(shù)據(jù)信號Vprg滿足上式時(shí)，用驅(qū)動晶體管21b的源極電壓Vs 除以電容器元件21c的電容Cs和有機(jī)EL元件21a的寄生電容53的電容 Cd，使得Vs = (VB —Vth) + Vodx {Cs/(Cd + Cs)}，但是如果Cs《Cd，則 Vodx {Cs/(Cd + Cs)-0，從而Vs-VB-Vth。因此，為電容器元件21c設(shè) 置了基本與閾值電壓檢測操作所檢測到的閾值電壓Vth加Vod相對應(yīng)的電 壓。
從數(shù)據(jù)驅(qū)動電路12輸出的程序數(shù)據(jù)信號與第一實(shí)施例的相同。 接著，執(zhí)行發(fā)光操作(從圖ll和圖15中的時(shí)刻t4起)。 更具體地，將截止-掃描信號從掃描驅(qū)動電路13輸出至每條掃描線15 (圖11中的時(shí)刻t4)。
接著，如圖15所示，選擇晶體管21d響應(yīng)于從掃描驅(qū)動電路13輸出
的截止-掃描信號而被截止，并且驅(qū)動晶體管21b的柵端子G與數(shù)據(jù)線14斷開。
接著，驅(qū)動晶體管21b的柵-源電壓Vgs變?yōu)閂od + Vth，并且驅(qū)動電 流Idv根據(jù)以下TFT電流公式在驅(qū)動晶體管21b的漏和源間流動。
Idv " x Cox x (W/L) x (Vgs -Vth)2 "x Cox x (W/L) x Vod2
其中，p是電子遷移率，Cox是每單位面積的柵氧化物膜電容，W是 柵寬，L是柵長。
驅(qū)動電流Idv對有機(jī)EL元件21a的寄生電容53充電，驅(qū)動晶體管21b的源極電壓Vs增加，但柵-源電壓Vgs保持在電容器元件21c所保持的Vod + Vth，使得源極電壓Vs在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間超過有機(jī)EL元件21a的發(fā)光閾值 電壓VfO，并且由有機(jī)EL元件21a的發(fā)光部52執(zhí)行恒定電流下的發(fā)光操 作。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在完成了Vod施加后，有必要在源極電壓Vs增加量 達(dá)到因在驅(qū)動晶體管21b的漏和源間施加的驅(qū)動電流Idv引起的有機(jī)EL 元件21a的寄生電容52的端電壓增量之前，通過將截止-掃描信號從掃描 驅(qū)動電路13輸出至各條掃描線15來截止選擇晶體管21d。
此后，掃描驅(qū)動電路13順序選擇像素電路行，并且在各像素電路行 中執(zhí)行重置操作至發(fā)光操作，從而顯示期望圖像。
此外，在根據(jù)第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備中，將具有在Vgs-OV
處的驅(qū)動電流對應(yīng)于平均驅(qū)動電流的電流特性的驅(qū)動晶體管用作驅(qū)動晶 體管21b。優(yōu)選地，平均驅(qū)動電流為當(dāng)有機(jī)EL元件11a處于最大亮度時(shí) 驅(qū)動晶體管21b的驅(qū)動電流的15至50%,更優(yōu)選地大約20%。
在第一和第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備中，以(如IGZO或IZO) 材料的無機(jī)氧化物膜的n型薄膜晶體管作為驅(qū)動晶體管。舉例而言，如果 使用IGZO材料的n型薄膜晶體管作為驅(qū)動晶體管，則可以如上所述利用 可逆閾值電壓偏移。例如，當(dāng)長時(shí)間顯示不同于自然圖像的具有唯一灰度 平衡的圖像(如PC屏幕、CG圖像等)并且Vgs在正偏/負(fù)偏間的平衡受 到干擾時(shí)，可能在根據(jù)第一和第二實(shí)施例的有機(jī)EL顯示設(shè)備的驅(qū)動晶體 管中發(fā)生閾值電壓偏移。但I(xiàn)GZO材料的薄膜晶體管的可逆閾值電壓偏移 的使用允許閾值電壓在例如顯示黑屏或關(guān)閉電源時(shí)回復(fù)到初始值，從而可 以抑制閾值電壓偏移。
上述本發(fā)明的實(shí)施例是其中本發(fā)明的顯示裝置被應(yīng)用于有機(jī)EL顯示 設(shè)備的實(shí)施例。但是，對于發(fā)光元件，不局限于有機(jī)EL元件，并且還可 以使用例如無機(jī)EL元件等。
本發(fā)明的顯示裝置具有多種應(yīng)用。例如，可以應(yīng)用于個(gè)人數(shù)字助理(電 子記事本、移動計(jì)算機(jī)、蜂窩電話等)、攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、 電視機(jī)等。
1權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括有源陣列基板，所述有源陣列基板具有由多個(gè)像素電路構(gòu)成的陣列，每個(gè)像素電路具有發(fā)光元件、連接至發(fā)光元件的用于向發(fā)光元件施加驅(qū)動電流的驅(qū)動晶體管、連接在驅(qū)動晶體管的柵端子和源端子間的電容器元件、以及連接在驅(qū)動晶體管的柵端子和用于饋送預(yù)定數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線間的選擇晶體管，其中，所述驅(qū)動晶體管是n型薄膜晶體管，具有在柵-源電壓Vgs＝0V處的驅(qū)動電流對應(yīng)于平均驅(qū)動電流的電流特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，還包括數(shù)據(jù)驅(qū)動電路，用于 向驅(qū)動晶體管的柵端子提供數(shù)據(jù)信號，所述信號包括使驅(qū)動晶體管的Vgs 為正的信號以及使驅(qū)動晶體管的Vgs為負(fù)的信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述裝置還包括數(shù)據(jù)驅(qū)動電路，用于向驅(qū)動晶體管的柵端子提供固 定電壓；并且通過數(shù)據(jù)驅(qū)動電路的固定電壓的提供，用流經(jīng)驅(qū)動晶體管的電流為發(fā) 光元件的寄生電容充電，從而由電容器元件保持驅(qū)動晶體管的閾值電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中所述數(shù)據(jù)驅(qū)動電路是向驅(qū)動晶體管的柵端子提供固定電壓的電路；并且通過數(shù)據(jù)驅(qū)動電路的固定電壓的提供，用流經(jīng)驅(qū)動晶體管的電流為發(fā) 光元件的寄生電容充電，從而由電容器元件保持驅(qū)動晶體管的閾值電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中，所述平均 驅(qū)動電流是當(dāng)發(fā)光元件處于最大亮度時(shí)驅(qū)動晶體管的驅(qū)動電流的15至 50%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中，所述驅(qū)動 晶體管是IGZO (InGaZnO)材料的n型薄膜晶體管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中，所述驅(qū)動 晶體管具有負(fù)截止閾值電壓并且所述選擇晶體管具有正截止閾值電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其中，所述驅(qū)動晶體管的源端子連接至發(fā)光元件的陽極端子。
全文摘要
一種顯示裝置，抑制了驅(qū)動晶體管中的閾值電壓偏移并且能夠長時(shí)間穩(wěn)定校正驅(qū)動晶體管中的閾值電壓變化，包括有源陣列基板，所述有源陣列基板具有由多個(gè)像素電路構(gòu)成的陣列，每個(gè)像素電路具有發(fā)光元件、連接至發(fā)光元件用于向發(fā)光元件施加驅(qū)動電流的驅(qū)動晶體管、連接在驅(qū)動晶體管的柵端子和源端子間的電容器元件、以及連接在驅(qū)動晶體管的柵端子和預(yù)定數(shù)據(jù)信號所流經(jīng)的數(shù)據(jù)線間的選擇晶體管，其中，所述驅(qū)動晶體管是n型薄膜晶體管，具有在柵-源電壓Vgs＝0V處的驅(qū)動電流對應(yīng)于平均驅(qū)動電流Idavr的電流特性。
文檔編號G09G3/32GK101673509SQ20091017074
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者瀨戶康宏, 高橋俊朗 申請人:富士膠片株式會社