專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了電流發(fā)光元件的有源矩陣(active matrix)型的圖像顯示裝
置。
背景技術(shù)：
排列有多個自發(fā)光的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的有機(jī)EL顯示裝置，因不需要背光燈(back light)且視角也沒有限制，所以作為下一代的圖像顯示裝置備受期待。有機(jī)EL元件是通過流經(jīng)的電流量來控制亮度的電流發(fā)光元件。作為驅(qū)動有機(jī)EL元件的方式，有無源矩陣方式和有源矩陣方式。前者其像素電路雖然簡單，但是難以實現(xiàn)大型且高精細(xì)的顯示器。因此，近年來，盛行開發(fā)排列有對每個有機(jī)EL元件設(shè)有驅(qū)動電流發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管的像素電路的有源矩陣型的有機(jī)EL顯示裝置。驅(qū)動晶體管及其周邊電路通常使用薄膜晶體管形成。另外，薄膜晶體管有使用多晶硅的和使用非晶硅(amorphous silicon)的。非晶硅薄膜晶體管存在移動度小、閾值電壓隨時間變化大這樣的弱點，但是移動度的均一性較佳，容易實現(xiàn)大型化并且低成本，所以適合大型的有機(jī)EL顯示裝置。另外，也在討論關(guān)于在像素電路上下功夫以克服作為非晶硅薄膜晶體管的弱點的閾值電壓隨時間變化的方法。例如，在專利文獻(xiàn)I中，公開了具有如下像素電路的有機(jī)EL顯示裝置，即該像素電路即使是薄膜晶體管的閾值電壓發(fā)生變化的情況下，流過發(fā)光元件的電流量也不受閾值電壓的影響，可進(jìn)行穩(wěn)定的圖像顯示。但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)I記載的像素電路，需要對連接多個有機(jī)EL元件的陰極的公共(common)線路進(jìn)行脈沖驅(qū)動。由于多個有機(jī)EL元件具有大的靜電電容成分，所以對公共線路進(jìn)行脈沖驅(qū)動時，瞬間性地流過大電流。因此，驅(qū)動公共線路的電路的負(fù)擔(dān)較大，存在不適合大型的圖像顯示裝置這樣的課題。另外，專利文獻(xiàn)I記載的像素電路，是以使用閾值電壓為正的增強(qiáng)(enhancement)型晶體管作為驅(qū)動晶體管為前提的驅(qū)動電路。因此，不能使用閾值電壓為負(fù)的耗盡(depletion)型晶體管作為驅(qū)動晶體管。但是，為了擴(kuò)大薄膜晶體管制造上的自由度，并且也應(yīng)對閾值電壓的隨時間變化，優(yōu)選增強(qiáng)型以及耗盡型的任意一種晶體管都可以進(jìn)行動作。另外，作為大型的圖像顯示裝置用的非晶硅薄膜晶體管，僅N溝道型晶體管被實用化，因此需要構(gòu)成僅使用了 N溝道型晶體管的圖像電路。進(jìn)而，為了容易地制造有機(jī)EL元件，優(yōu)選可將有機(jī)EL元件的陽極連接到驅(qū)動晶體管的源極，將各圖像電路的有機(jī)EL元件的陰極連接到公共電極的電路結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)I :特開2004-295131號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的圖像顯示裝置排列了多個像素電路，該像素電路具有電流發(fā)光元件；驅(qū)動晶體管，使電流流過電流發(fā)光元件；保持電容器，保持用于決定驅(qū)動晶體管流經(jīng)的電流量的電壓；以及寫入開關(guān)，將對應(yīng)于圖像信號的電壓寫入保持電容器。構(gòu)成各個像素電路的晶體管為N溝道型晶體管，各個像素電路還包括提供用于改變驅(qū)動晶體管的源極電壓的電壓的檢測觸發(fā)線以及檢測觸發(fā)電容器。將檢測觸發(fā)電容器的一個端子連接到驅(qū)動晶體管的源極，將檢測觸發(fā)線連接到檢測觸發(fā)電容器的另一個端子。通過該結(jié)構(gòu)，能夠提供僅使用N溝道型晶體管來構(gòu)成將電流發(fā)光元件連接到驅(qū)動晶體管的源極的像素電路的圖像顯示裝置。
另外，本發(fā)明的圖像顯示裝置的各個像素電路，其電流發(fā)光元件連接到驅(qū)動晶體管的源極和低電壓側(cè)電源線之間，并且，各個像素電路還包括在驅(qū)動晶體管的漏極和高電壓側(cè)電源線之間連接的啟動開關(guān)。通過該結(jié)構(gòu)，能夠利用啟動開關(guān)抑制寫入動作時的電壓變化，并能夠可靠地控制保持電容器的電壓。另外，本發(fā)明的圖像顯示裝置的各個像素電路，還包括連接到檢測觸發(fā)電容器的分離開關(guān)，各個像素電路可以是將檢測觸發(fā)電容器的一個端子經(jīng)由分離開關(guān)連接到驅(qū)動晶體管的源極的結(jié)構(gòu)。通過該結(jié)構(gòu)，串聯(lián)連接到有機(jī)EL元件的元件能夠僅由驅(qū)動晶體管形成，所以能夠降低功率損耗，并且能夠可靠地控制保持電容器的電壓。另外，本發(fā)明的圖像顯示裝置的各個像素電路，是其電流發(fā)光元件連接到驅(qū)動晶體管的源極和低電壓側(cè)電源線之間，并將驅(qū)動晶體管的漏極連接到高電壓側(cè)電源線的結(jié)構(gòu)。通過該結(jié)構(gòu)，由于串聯(lián)連接到有機(jī)EL元件的元件僅是驅(qū)動晶體管，所以能夠提供功率的損耗少，效率高的圖像顯示裝置。進(jìn)而，本發(fā)明的圖像顯示裝置的各個像素電路，也可以還包括基準(zhǔn)開關(guān)，該各個像素電路是將基準(zhǔn)開關(guān)的一個端子連接到驅(qū)動晶體管的柵極，并對基準(zhǔn)開關(guān)的另一端子連接用于施加基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓線的結(jié)構(gòu)。通過該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)l(fā)光期間的時間設(shè)定得較長。本發(fā)明的圖像顯示裝置，排列了多個像素電路，該像素電路具有電流發(fā)光元件；驅(qū)動晶體管，使電流流過所述電流發(fā)光元件；保持電容器，保持用于決定所述驅(qū)動晶體管流經(jīng)的電流量的電壓；以及寫入開關(guān)，將對應(yīng)于圖像信號的電壓寫入所述保持電容器，在該圖像顯示裝置中，構(gòu)成各個所述像素電路的晶體管為N溝道型晶體管，各個所述像素電路還包括提供用于改變所述驅(qū)動晶體管的源極電壓的電壓的檢測觸發(fā)線以及檢測觸發(fā)電容器，將所述檢測觸發(fā)電容器的一個端子連接到所述驅(qū)動晶體管的源極，將所述檢測觸發(fā)線連接到所述檢測觸發(fā)電容器的另一個端子，所述保持電容器連接到所述驅(qū)動晶體管的柵極和源極之間，所述寫入開關(guān)連接到所述驅(qū)動晶體管的柵極和數(shù)據(jù)線之間。


圖I是表示本發(fā)明的實施方式I中的有機(jī)EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明的實施方式I中的像素電路的電路圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式I中的像素電路的動作的時序圖。圖4是用于說明本發(fā)明的實施方式I中的像素顯示裝置的閾值檢測期間的動作的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式2中的有機(jī)EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是本發(fā)明的實施方式2中的像素電路的電路圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式2中的像素電路的動作的時序圖。圖8是用于說明本發(fā)明的實施方式2中的圖像顯示裝置的閾值檢測期間中的動作的圖。圖9是用于說明本發(fā)明的實施方式2中的圖像顯示裝置的寫入期間中的動作的圖。圖10是用于說明本發(fā)明的實施方式2中的圖像顯示裝置的發(fā)光期間中的動作的圖。圖11是本發(fā)明的實施方式2的變形例中的像素電路的電路圖。圖12是表示本發(fā)明的實施方式3中的有機(jī)EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖13是本發(fā)明的實施方式3中的像素電路的電路圖。圖14是表示本發(fā)明的實施方式3中的像素電路的動作的時序圖。圖15是用于說明本發(fā)明的實施方式3中的圖像顯示裝置的閾值檢測期間中的動作的圖。圖16是用于說明本發(fā)明的實施方式3中的圖像顯示裝置的寫入期間中的動作的圖。圖17是用于說明本發(fā)明的實施方式3中的圖像顯示裝置的發(fā)光期間中的動作的圖。圖18是本發(fā)明的實施方式3的變形例中的像素電路的電路圖。標(biāo)號說明10，3O，4O 像素電路11,41掃描線驅(qū)動電路12數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路13，33控制線驅(qū)動電路14，44電源線驅(qū)動電路20數(shù)據(jù)線21，51 掃描線22, 34 啟動(enable)線23，35，54檢測觸發(fā)線24高電壓側(cè)電源線25低電壓側(cè)電源線Dl有源EL元件
、
Cl保持電容器C2檢測觸發(fā)電容器Ql驅(qū)動晶體管Q2, Q3, Q4, Q5 晶體管SW2，SW3，SW4，SW5 開關(guān)
具體實施例方式以下，使用

本發(fā)明的實施方式中的有源矩陣型的圖像顯示裝置。另外，這里作為圖像顯示裝置，說明使用薄膜晶體管使有機(jī)EL元件發(fā)光的有源矩陣型的有機(jī)EL顯示裝置，但是本發(fā)明可適用于使用了根據(jù)流過的電流量控制亮度的發(fā)光元件的有源矩陣型的所有圖像顯示裝置。(實施方式I)圖I是表示本發(fā)明實施方式中的有機(jī)EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。本實施方式中的有機(jī)EL顯示裝置具有排列成矩陣狀的多個像素電路10、掃描線 驅(qū)動電路11、數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路12、控制線驅(qū)動電路13、以及電源線驅(qū)動電路14。掃描線驅(qū)動電路11對像素電路10提供掃描信號Sen。數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路12對像素電路10提供與圖像信號對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號Data?？刂凭€驅(qū)動電路13對像素電路10提供檢測觸發(fā)信號Trg。并且，電源線驅(qū)動電路14對像素電路10提供電力。另外，在本實施方式中，說明像素電路10排列成n行m列的矩陣狀的結(jié)構(gòu)。掃描線驅(qū)動電路11對圖I中在行方向排列的像素電路10公共地連接的掃描線21分別獨立地提供掃描信號Sen。另外，數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路12對圖I中在列方向排列的像素電路10公共地連接的數(shù)據(jù)線20分別獨立地提供數(shù)據(jù)信號Data。在本實施方式中，掃描線21的數(shù)目為n條,數(shù)據(jù)線20的數(shù)目為m條。控制線驅(qū)動電路13對所有的像素電路10公共地連接的檢測觸發(fā)線23分別提供檢測觸發(fā)信號Trg。電源線驅(qū)動電路14對所有的像素電路10公共地連接的高電壓側(cè)電源線24和低電壓側(cè)電源線25提供電力。圖2是本實施方式中的像素電路10的電路圖。像素電路10具有作為電流發(fā)光元件的有機(jī)EL元件D1、驅(qū)動晶體管Q1、保持電容器Cl、以及晶體管Q2。驅(qū)動晶體管Ql通過使電流流經(jīng)有機(jī)EL元件Dl從而使有機(jī)EL元件Dl發(fā)光。保持電容器Cl保持用于決定驅(qū)動晶體管Ql流經(jīng)的電流量的電壓。另外，晶體管Q2是用于將對應(yīng)于圖像信號的電壓寫入保持電容器Cl的寫入開關(guān)。另外，像素電路10還具有檢測觸發(fā)線23以及檢測觸發(fā)電容器C2，為了檢測驅(qū)動晶體管Ql的閾值電壓Vth，提供用于降低驅(qū)動晶體管Ql的源極電壓Vs的電壓、即檢測觸發(fā)信號Trg。這里，構(gòu)成像素電路10的驅(qū)動晶體管Ql以及晶體管Q2都是N溝道薄膜晶體管。并且，將說明這些驅(qū)動晶體管Q1、晶體管Q2是增強(qiáng)型晶體管的情況，但是也可以是耗盡型
晶體管。在驅(qū)動晶體管Ql的源極和低電壓側(cè)電源線25之間連接有機(jī)EL元件Dl，在驅(qū)動晶體管Ql的漏極連接著高電壓側(cè)電源線24。驅(qū)動晶體管Ql的源極連接到有機(jī)EL元件Dl的陽極，有機(jī)EL元件Dl的陰極連接到低電壓側(cè)電源線25。這里，提供給高電壓側(cè)電源線24的電壓例如為20 (V)，提供給低電壓側(cè)電源線25的電壓例如為0 (V)。在驅(qū)動晶體管Ql的柵極和源極之間，連接著保持電容器Cl。晶體管Q2的漏極或源極連接到驅(qū)動晶體管Ql的柵極，晶體管Q2的源極或漏極連接到數(shù)據(jù)線20，晶體管Q2的柵極連接到掃描線21。檢測觸發(fā)電容器C2的一個端子連接到驅(qū)動晶體管Ql的源極，檢測觸發(fā)電容器C2的另一端子連接到檢測觸發(fā)線23。
接著，說明本實施方式中的像素電路10的動作。圖3是表示本發(fā)明的實施方式中的像素電路10的動作的時序圖。在本實施方式中，為方便起見，分割為閾值檢測期間Tl和寫入發(fā)光期間T2兩個期間，驅(qū)動各個有機(jī)EL元件D1。在閾值檢測期間Tl，檢測驅(qū)動晶體管Ql的閾值電壓Vth。在寫入發(fā)光期間T2，將對應(yīng)于圖像信號的電壓寫入保持電容器Cl，同時基于寫入到保持電容器Cl的電壓，使有機(jī)EL元件Dl發(fā)光。以下詳細(xì)說明各個期間中的像素電路10的動作。(閾值檢測期間Tl)圖4是用于說明本實施方式中的圖像顯示裝置的閾值檢測期間Tl中的動作的圖。另外，在圖4中，為了便于說明，以開關(guān)SW2置換圖2的晶體管Q2。另外，將有機(jī)EL元件DI置換為電容器CE。 在閾值檢測期間Tl的最初時刻tll，掃描信號Scn為高電平，開關(guān)SW2為接通(ON)狀態(tài)。此時，驅(qū)動晶體管Ql的柵極施加O(V)作為數(shù)據(jù)信號Data。因此，驅(qū)動晶體管Ql為截止?fàn)顟B(tài)。因此，電流不流過有機(jī)EL元件Dl，有機(jī)EL元件Dl作為電容器CE工作。另外，驅(qū)動晶體管Ql的源極電壓Vs成為有機(jī)EL元件Dl的截止電壓VEofT。接著，在時刻tl2，使檢測觸發(fā)信號Trg降低電壓A V。于是，根據(jù)檢測觸發(fā)電容器C2的電容量和保持電容器Cl以及電容器CE的合成電容量，驅(qū)動晶體管Ql的源極電壓Vs降低相當(dāng)于對電壓AV進(jìn)行電容量分割的電壓。即驅(qū)動晶體管Ql的源極電壓Vs成為Vs=VEoff-————— AV (式 DL J Cl + Cl + CEk ^ ;。例如，假設(shè)有機(jī)EL元件Dl的截止電壓VEoff= 2 (V)，電容器的電容量比Cl C2 CE = I I 2，電壓AV = 30 (V)時，驅(qū)動晶體管Ql的源極電壓Vs = -5. 5 (V)。其結(jié)果，驅(qū)動晶體管Ql的柵/源極間電壓Vgs成為閾值電壓Vth以上，所以驅(qū)動晶體管Ql成為導(dǎo)通狀態(tài)。于是，保持電容器Cl以及電容器CE的電荷被放電，并且檢測觸發(fā)電容器C2被充電，源極電壓Vs開始上升。并且，在驅(qū)動晶體管Ql的柵/源極間電壓Vgs和閾值電壓Vth變得相等的時刻，驅(qū)動晶體管Ql成為截止?fàn)顟B(tài)。因此，驅(qū)動晶體管Ql的源極電壓Vs成為Vs = -Vth (式 2)。S卩，保持電容器Cl的電壓VCl與閾值電壓Vth相等。這樣，在保持電容器Cl、檢測觸發(fā)電容器C2、電容器CE中保持電壓Vth。這里，考慮驅(qū)動晶體管Ql是耗盡型的晶體管的情況。在閾值電壓Vth為負(fù)的情況下，電壓-Vth為高電壓側(cè)電源線的電位以下，并且如果是-Vth < VEoff (式 3)，則可知能檢測耗盡型晶體管的閾值。例如，假設(shè)有機(jī)EL元件Dl的截止電壓VEofT=2 (V)，高電壓側(cè)電源線的電位為20 (V)，則可檢測-2 (V)的閾值電壓Vth。在檢測更低的閾值電壓時，使在閾值檢測期間Tl中的數(shù)據(jù)線20的電壓降低即可。并且，在閾值檢測期間Tl的結(jié)束前的時刻tl3，使掃描信號Scn為低電平，使開關(guān)SW2為斷開(off)狀態(tài)。(寫入發(fā)光期間T2)在寫入發(fā)光期間T2，在時刻t21，像素電路10對應(yīng)的掃描信號Scn成為高電平，開關(guān)SW2成為導(dǎo)通狀態(tài)。于是，與此時提供給數(shù)據(jù)線20的圖像信號對應(yīng)的電壓Vdata被施加到驅(qū)動晶體管Ql的柵極。因此，保持電容器Cl的電壓VCl增加相當(dāng)于根據(jù)保持電容器Cl的電容量和檢測觸發(fā)電容器C2以及電容器CE的合成電容量對電壓Vdata進(jìn)行電容量分割的電壓，成為
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，排列了多個像素電路，該像素電路具有電流發(fā)光元件；驅(qū)動晶體管，使電流流過所述電流發(fā)光元件；保持電容器，保持用于決定所述驅(qū)動晶體管流經(jīng)的電流量的電壓；以及寫入開關(guān)，將對應(yīng)于圖像信號的電壓寫入所述保持電容器，其特征在于，在該圖像顯示裝置中， 構(gòu)成各個所述像素電路的晶體管為N溝道型晶體管，各個所述像素電路還包括提供用于改變所述驅(qū)動晶體管的源極電壓的電壓的檢測觸發(fā)線以及檢測觸發(fā)電容器， 將所述檢測觸發(fā)電容器的一個端子連接到所述驅(qū)動晶體管的源極，將所述檢測觸發(fā)線連接到所述檢測觸發(fā)電容器的另一個端子， 所述保持電容器連接到所述驅(qū)動晶體管的柵極和源極之間， 所述寫入開關(guān)連接到所述驅(qū)動晶體管的柵極和數(shù)據(jù)線之間。
2.如權(quán)利要求I所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 各個所述像素電路包括連接在所述驅(qū)動晶體管的漏極和所述高電壓側(cè)電源線之間的啟動開關(guān)。
3.如權(quán)利要求I所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 各個所述像素電路還包括連接到所述檢測觸發(fā)電容器的分離開關(guān)，將所述檢測觸發(fā)電容器的一個端子經(jīng)由所述分離開關(guān)連接到所述驅(qū)動晶體管的源極。
4.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 各個所述像素電路還包括基準(zhǔn)開關(guān)，所述基準(zhǔn)開關(guān)的一個端子連接到所述驅(qū)動晶體管的柵極，所述基準(zhǔn)開關(guān)的另一端子連接到用于施加基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓線。
全文摘要
本發(fā)明的圖像顯示裝置，排列了多個像素電路。該像素電路具有電流發(fā)光元件；驅(qū)動晶體管，使電流流過電流發(fā)光元件；保持電容器，保持用于決定驅(qū)動晶體管流經(jīng)的電流量的電壓；以及寫入開關(guān)，將對應(yīng)于圖像信號的電壓寫入保持電容器。在該圖像顯示裝置中，構(gòu)成各個像素電路的晶體管為N溝道型晶體管，各個像素電路還包括提供用于改變驅(qū)動晶體管的源極電壓的電壓的檢測觸發(fā)線以及檢測觸發(fā)電容器，將檢測觸發(fā)電容器的一個端子連接到驅(qū)動晶體管的源極，將檢測觸發(fā)線連接到檢測觸發(fā)電容器的另一個端子，保持電容器連接到驅(qū)動晶體管的柵極和源極之間，寫入開關(guān)連接到驅(qū)動晶體管的柵極和數(shù)據(jù)線之間。
文檔編號G09G3/32GK102637409SQ20121013602
公開日2012年8月15日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者小野晉也 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社