專利名稱：像素電路和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及像素電路(在下文中也稱為"像素")和顯示裝置。更具體地 說，本發(fā)明涉及包括其亮度根據(jù)驅(qū)動信號的電平而變化的電光元件作為顯示 元件的像素電路，并且涉及包括以矩陣排列的、每一個均具有以上配置的像 素電路的顯示裝置，其中通過在相應(yīng)的像素電路中提供的有源元件、逐像素 執(zhí)行顯示驅(qū)動。
背景技術(shù)：
包括其亮度根據(jù)施加到其的電壓或流經(jīng)其的電流而變化的電光元件作為 像素的顯示元件的顯示裝置是可用的。液晶顯示元件是其亮度隨施加到其的 電壓而變化的電光元件的一般示例，而有機電致發(fā)光(有機發(fā)光(EL)二極 管(OLED))元件(在下文中稱為"有機EL元件，，)是其亮度隨著流經(jīng)其的 電流而變化的電光元件的一般示例。包括后者(有機EL元件)的有機EL顯 示裝置是包括電光元件(是自發(fā)光元件，作為像素的顯示元件)的自發(fā)光顯 示裝置。包括電光元件的顯示裝置(如包括液晶顯示元件的液晶顯示裝置和包括 有機EL元件的有機EL顯示裝置)可以通過使用簡單(無源)矩陣方法和有 源矩陣方法來驅(qū)動。筒單矩陣顯示裝置結(jié)構(gòu)筒單，但存在體積大和難于實現(xiàn) 高清晰度顯示裝置的問題。因此，最近已經(jīng)積極地開發(fā)有源矩陣顯示裝置，其中使用也在像素中提 供的有源元件(如絕緣柵極場效應(yīng)晶體管(一般是，薄膜晶體管(TFT)))作 為開關(guān)晶體管，來控制要提供到在像素中提供的發(fā)光元件的像素信號。為了照亮電光元件，通過使用開關(guān)晶體管將輸入圖像信號饋入在驅(qū)動晶體管的柵極端(控制輸入端)提供的像素電容器，并且將與所饋入的輸入圖
像信號對應(yīng)的驅(qū)動信號提供到電光元件。例如，在有機EL顯示裝置中，通過 驅(qū)動晶體管將與輸入圖像信號對應(yīng)的驅(qū)動信號(電壓信號)轉(zhuǎn)換為電流信號，
并且將驅(qū)動電流提供到有機EL元件。
根據(jù)輸入圖像信號饋入到像素電容器并在其中保持的驅(qū)動信號恒定是很 重要的，從而實現(xiàn)電光元件的恒定的發(fā)光亮度。例如，為了實現(xiàn)有機EL元件 的恒定的發(fā)光亮度，與輸入圖像信號對應(yīng)的驅(qū)動電流恒定是很重要的。已經(jīng) 研究了用于實現(xiàn)恒定驅(qū)動電流的有機EL元件的像素電路的各種配置(例如， 參見曰本待審查專利申請公開No. 2005-345722 )。
日本待審查專利申請公開No. 2005-345722公開了用于即使使用p溝道 或n溝道晶體管作為驅(qū)動晶體管或即使有機EL元件的電流-電壓特性隨時間 改變或驅(qū)動晶體管的閾值電壓中存在變化或依賴于時間的改變，也能實現(xiàn)恒 定驅(qū)動電流的配置。

發(fā)明內(nèi)容
然而，如果在驅(qū)動晶體管的控制輸入端提供的各種開關(guān)晶體管的漏電流 很大，則在像素電容器中保持的電壓根據(jù)漏電流的幅度而變化。結(jié)果，即使 使用在日本待審查專利申請公開No. 2005-345722中公開的配置，也會由于 開關(guān)晶體管的漏電流引起的電勢改變，使驅(qū)動信號(在所公開的示例中，驅(qū) 動電流)改變，從而發(fā)光亮度不會維持在恒定級別。如果這種現(xiàn)象的發(fā)生電 平在像素間不同，則會顯示具有不一致質(zhì)量的圖像。
因此期望提供能夠防止或減小由于在驅(qū)動晶體管的控制輸入端提供的各 種開關(guān)晶體管的漏電流引起的驅(qū)動信號電平的改變的配置。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的像素電路包括電光元件，被配置為響應(yīng)于驅(qū)動 信號而發(fā)光；驅(qū)動晶體管，被配置為將驅(qū)動信號提供給電光元件；像素電容 器(保持電容器)，連接到驅(qū)動晶體管的控制輸入端；開關(guān)晶體管，提供在驅(qū) 動晶體管的控制輸入端；以及驅(qū)動信號穩(wěn)定電路，被配置為將驅(qū)動信號維持 在恒定電平。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示裝置包括以矩陣排列的多個像素電路，每一 個像素電路均具有上述配置。
驅(qū)動信號穩(wěn)定電路可以是被配置為將驅(qū)動晶體管的驅(qū)動電流維持在恒定電平而不管電光元件的電流-電壓特性的依賴于時間的改變或驅(qū)動晶體管的 特性改變的電路。驅(qū)動信號穩(wěn)定電路可以具有任意的電路配置。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示裝置或像素電路中，驅(qū)動晶體管和在驅(qū)動晶體管的控制輸入端提供的開關(guān)晶體管中的每一個均具有輕摻雜漏極(LDD) 結(jié)構(gòu)?？梢詫㈤_關(guān)晶體管的LDD長度(LDD區(qū)的長度)設(shè)置得長于驅(qū)動晶體 管的LDD長度。在驅(qū)動晶體管的控制輸入端提供的開關(guān)晶體管可以是采樣晶體管，所述 采樣晶體管被配置為選擇性地將根據(jù)亮度信息的信號饋入到驅(qū)動晶體管的控 制輸入端。在提供了被配置為校正(取消)驅(qū)動晶體管的閾值電壓的變化的 電路的情況下，開關(guān)晶體管可以是在驅(qū)動晶體管的控制輸入端提供的檢測晶 體管，并且被配置為選擇性地檢測驅(qū)動晶體管的閾值電壓。由于具有上述配置的像素電路或包括以矩陣排列的每一個均具有上述配 置的像素電路的顯示裝置提供有被配置為將驅(qū)動信號維持在恒定電平的驅(qū)動 信號穩(wěn)定電路，所以即使電光元件的電流-電壓特性隨時間改變并且驅(qū)動晶體 管的源極電勢根據(jù)其改變，流過電光元件的電流量也是恒定的。因此，也可 以將電光元件的發(fā)光亮度維持在恒定級別。另外，由于將像素電路中開關(guān)晶體管的LDD區(qū)的長度設(shè)置得長于驅(qū)動晶 體管的LDD區(qū)的長度，所以可以相對地減小開關(guān)晶體管的漏電流。根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于將像素電路中開關(guān)晶體管的LDD區(qū)的長度設(shè) 置得長于驅(qū)動晶體管的LDD區(qū)的長度，所以可以相對地減小由于開關(guān)晶體管 引起的漏電流以減小對像素電容器中保持的電壓的影響。因此，可以將提供到電光元件的驅(qū)動信號維持在恒定電平，并且可以將 電光元件的發(fā)光亮度維持在恒定級別。這可以防止由于漏電流引起的圖像質(zhì) 量的降低，如不一致的圖像質(zhì)量，從而獲得一致的圖像質(zhì)量。


圖1是示出可以作為根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示裝置的有源矩陣顯示裝 置的結(jié)構(gòu)的示意性框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的組成圖1中所示的有機EL顯示裝 置的像素電路的圖；圖3是示出 一般有機EL元件的電流-電壓特性的依賴于時間的改變的圖；圖4A和4B是示出驅(qū)動晶體管與采樣晶體管或檢測晶體管之間結(jié)構(gòu)的差 異的圖5是示出驅(qū)動晶體管和采樣晶體管的電流-電壓特性的圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的組成圖1中所示的有機EL顯示裝
置的像素電路的圖7是示出用于與圖6中所示的第二實施例的像素電路相比較的比較示
例的圖8是示出第二實施例的每一個像素電路的操作的縱覽的定時圖； 圖9是示出在時間T21之前、第二實施例的每一個像素電路的操作的等 效電路圖IO是示出從時間T21到時間T22的時間段期間、第二實施例的每一個 像素電路的操作的等效電路圖11是示出從時間T22到時間T23的時間段期間、第二實施例的每一個 像素電路的操作的等效電路圖12是示出在閾值取消時間段期間、驅(qū)動晶體管的操作特性的圖13是示出從時間T25到時間T26的時間段期間、第二實施例的每一個 像素電路的操作的等效電路圖；以及
圖14是示出在時間T27之后、第二實施例的每一個像素電路的操作的等 效電路圖。
具體實施例方式
圖1是示出可以作為根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示裝置的有源矩陣顯示裝 置的結(jié)構(gòu)的示意性框圖。在包括有機EL元件作為像素的顯示元件和多晶硅薄 膜晶體管(TFT )作為有源元件的有源矩陣有機EL顯示器(在下文中稱為"有 機EL顯示裝置")的情況下將描述所述實施例，其中作為示例，在其上形成 TFT的半導(dǎo)體襯底上形成有機EL元件。
參照圖1,有機EL顯示裝置1包括顯示面板單元100。顯示面板單元100 包括像素電路(在下文中也稱為"像素")P，像素電路P具有多個有機EL元 件(未示出)作為顯示元件，從而排列像素電路P以形成具有X: Y (如9: 16) 的寬高比或顯示畫面長寬比(display aspect ratio)的有效視頻區(qū)。有機 EL顯示裝置1還包括驅(qū)動信號發(fā)生器200和視頻信號處理器300,所述驅(qū)動信號發(fā)生器200可以是配置為發(fā)射用于控制顯示面板單元100的驅(qū)動的各種 脈沖信號的面板控制器的示例。驅(qū)動信號發(fā)生器200和視頻信號處理器300 被容納在單片集成電路(IC )(半導(dǎo)體集成電路)中。
顯示面板單元10G包括像素陣列單元(其中將像素電路P排列在n行m 列的矩陣中)、可操作用以垂直地掃描像素電路P的寫掃描器(WS) 104和驅(qū) 動掃描器(DS) 105、被配置為水平地掃描像素電路P的水平驅(qū)動器(也稱為 "水平選擇器"或"數(shù)據(jù)線驅(qū)動器")106以及用于外部連接的接線單元(焊 點(pad)單元)108,從而以集成的方式在襯底101上形成像素陣列單元102、 寫掃描器104、驅(qū)動掃描器105、水平驅(qū)動器106和接線單元1Q8。也就是說， 在其上形成像素陣列單元102的襯底101上形成諸如寫掃描器104、驅(qū)動掃 描器105 (在下文中也將寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105共同地稱為"垂直 驅(qū)動器103")和水平驅(qū)動器106之類的外圍驅(qū)動電路。
作為示例，如圖1所示，通過寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105從右側(cè)或 左側(cè)或兩側(cè)驅(qū)動像素陣列單元102,并且如圖l所示，通過水平驅(qū)動器106 從上側(cè)或下側(cè)或兩側(cè)驅(qū)動像素陣列單元102。
從位于有機EL顯示裝置1外部的驅(qū)動信號發(fā)生器200向接線單元108 提供各種脈沖信號。還從視頻信號處理器300向接線單元108提供視頻信號 Vsig。
向接線單元108提供必要的脈沖信號作為用于垂直驅(qū)動的脈沖信號，如 可以作為用于在垂直方向開始寫的力永沖的示例的移位開始脈沖(shift start pulse ) SPDS和SPWS和垂直掃描時鐘CKDS和CKWS。還向接線單元108提供 必要的脈沖信號作為用于水平驅(qū)動的脈沖信號，如可以作為用于在水平方向 開始寫的脈沖信號的示例的水平開始脈沖信號SPH和水平掃描時鐘CKH。
接線單元108包括經(jīng)由電線109連接到寫掃描器104、驅(qū)動掃描器105 和水平驅(qū)動器106的端子。例如，提供到接線單元108的脈沖用于在必要時 通過電平移位器(level shifter )(未示出)內(nèi)部地調(diào)整電壓電平，然后將 其經(jīng)由緩沖器提供到寫掃描器104、驅(qū)動掃描器105和水平驅(qū)動器106。寫掃 描器104和驅(qū)動掃描器105以線順序方式(line-sequential manner )掃描 像素陣列單元102，并且水平驅(qū)動器106與其同步地將圖像信號寫到像素陣 列單元102。
像素陣列單元102具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中將每一個均具有為作為顯示元件的有機EL元件提供的像素晶體管的像素電路P以矩陣形式二維地排列(圖
l中未示出(其細(xì)節(jié)在下面描述))，并且分別為像素陣列的每一行和每一列 提供掃描線和信號線。
例如，在像素陣列單元102上形成掃描線(柵極線)104W和105DS以及 信號線(數(shù)據(jù)線)106HS。在掃描線104WS和105DS以及信號線106HS的交叉 點形成被配置為驅(qū)動有機EL元件的有機EL元件和薄膜晶體管(TFT )(圖1 中未示出)。聯(lián)合有機EL元件和薄膜晶體管以形成像素電路P。
具體地，在以矩陣排列的像素電路P中，為相應(yīng)的像素行提供與n行對 應(yīng)的寫掃描線104WS-1到104WS_n (由寫掃描器104響應(yīng)于寫驅(qū)動脈沖而驅(qū) 動)以及與n行對應(yīng)的驅(qū)動掃描線105DS-1到105DS-n (由驅(qū)動掃描器105 響應(yīng)于掃描驅(qū)動脈沖而驅(qū)動)。為相應(yīng)的像素列提供與m列對應(yīng)的信號線(數(shù) 據(jù)線)106HS-1到106HS-m (由水平驅(qū)動器106驅(qū)動并提供有與亮度信息對應(yīng) 的信號)。
寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105基于從驅(qū)動信號發(fā)生器200提供的、用 于垂直驅(qū)動的脈沖信號，通過掃描線105DS和104WS順序地選擇像素電路P。 水平驅(qū)動器106通過信號線106HS,基于從驅(qū)動信號發(fā)生器200提供的、用 于水平驅(qū)動的脈沖信號，將圖像信號寫到所選擇的像素電路P。
水平驅(qū)動器106包括移位寄存器和采樣開關(guān)(水平開關(guān))，并逐像素地將 視頻信號以行寫到由寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105所選擇的像素電路P。 因此，在該實施例中，執(zhí)行點順序驅(qū)動，其中逐像素地將視頻信號以行寫到 通過垂直掃描所選擇的像素電路P。代替將圖像信號水平地順次寫到像素的 一條水平線(即逐像素)的點順序驅(qū)動，可以執(zhí)行將圖像信號同時寫到像素 的 一條水平線的線順序驅(qū)動。
通過聯(lián)合邏輯柵極(包括鎖存器)來形成寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105, 并且寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105逐像素地選擇像素陣列單元102的像素 電路P。雖然圖1示出了將寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105放置在像素陣列 單元102的一側(cè)的結(jié)構(gòu)，但是可以將寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105放置在 右側(cè)和左側(cè)中的每一個，像素陣列單元102位于其之間。
同樣地，雖然圖1示出了將水平驅(qū)動器106放置在像素陣列單元102的 一側(cè)的結(jié)構(gòu)，但是可以將水平驅(qū)動器106放置在上側(cè)和下側(cè)中的每一個，像 素陣列單元102位于其之間。第一實施例的像素電路
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的組成圖1中所示的有機EL顯示裝 置的像素電路的圖。圖2還示出了在顯示面板單元100的村底101上的像素 電路P的外圍部分中提供的垂直驅(qū)動器103和水平驅(qū)動器106。
如圖2所示，配置第一實施例的每一個像素電路P，使得驅(qū)動晶體管基 本上由p溝道薄膜場效應(yīng)晶體管(TFT)形成。此外，像素電路P具有三晶體 管驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其中除了驅(qū)動晶體管之外還使用了用于掃描的兩個晶體管。
具體地說，第一實施例的像素電路P包括p溝道驅(qū)動晶體管121、對其 提供有效低驅(qū)動脈沖的p溝道發(fā)光控制晶體管122、對其提供有效高驅(qū)動脈 沖的n溝道采樣晶體管125、可以作為通過流過其的電流而發(fā)光的電光元件 (發(fā)光元件)的示例的有機EL元件127以及保持電容器(也稱為"像素電容 器")120。驅(qū)動晶體管121向有機EL元件127提供與提供到其柵極端G (可 以是控制輸入端)的電勢對應(yīng)的驅(qū)動電流。
雖然采樣晶體管125通?？梢杂蓪ζ涮峁┯行У万?qū)動脈沖的p溝道晶體 管代替，但是這不在第一實施例中使用。雖然發(fā)光控制晶體管122可以由對 其提供有效高驅(qū)動脈沖的n溝道晶體管代替，但是這不在第一實施例中使用。
采樣晶體管125可以是在驅(qū)動晶體管121的柵極端G (控制輸入端)提 供的開關(guān)晶體管，并且發(fā)光控制晶體管122也可以是開關(guān)晶體管。
一般來說，有機EL元件127具有整流性質(zhì)并且由二極管符號表示。有機 EL元件127具有寄生電容器Cel。在圖2中，寄生電容器Cel被示出為與有 機EL元件127并聯(lián)。
在相應(yīng)一條寫掃描線1Q4WS、相應(yīng)一條掃描線1Q5DS和相應(yīng)一條信號線 106HS之間的交叉點上提供像素電路P。從寫掃描器104延伸的寫掃描線104WS 連接到采樣晶體管125的柵極端G，而從驅(qū)動掃描器105延伸的驅(qū)動掃描線 105DS連接到發(fā)光控制晶體管122的纟冊極端G。
采樣晶體管125具有作為信號輸入端并連接到視頻信號線106HS的源極 端S,以及作為信號輸出端并連接到驅(qū)動晶體管121的柵極端G的漏極端D。 在采樣晶體管125的漏極端D和驅(qū)動晶體管121的柵極端G的節(jié)點與第二電 源電勢Vc2(例如，正電源電勢，可以是第一電源電勢Vcl)之間提供保持電 容器120。如括號所示，可以代替采樣晶體管125的源極端S和漏極端D,使得漏極端D作為信號輸入端并連接到視頻信號線106HS，而源極端S作為信 號輸出端并連接到驅(qū)動晶體管121的柵極端G。
驅(qū)動晶體管121、發(fā)光控制晶體管122和有機EL元件127以所述順序串 聯(lián)連接在第一電源電勢Vcl (例如，正電源電壓)和地電勢GND之間，其可 以是基準(zhǔn)電勢的示例。具體地說，驅(qū)動晶體管121具有連接到第一電源電勢 Vcl的源極端S和連接到發(fā)光控制晶體管122的源極端S的漏極端D。發(fā)光控 制晶體管122的漏極端D連接到有機EL元件127的陽極端A,并且有機EL 元件127的陰極端K連接到地電勢GND。
在圖1中所示的有機EL顯示裝置1的結(jié)構(gòu)中，垂直驅(qū)動器103包括兩個 掃描電路，即寫掃描器104和驅(qū)動掃描器105。在更簡單的結(jié)構(gòu)中，可以去 掉驅(qū)動掃描器105。在這種情況下，作為最簡單的電路結(jié)構(gòu)，圖2中所示的 像素電路P具有二晶體管驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其中不使用發(fā)光控制晶體管1"。
在圖2中所示的三晶體管驅(qū)動結(jié)構(gòu)中或是二晶體管驅(qū)動結(jié)構(gòu)(未示出) 中，有機EL元件127是依賴于電流的發(fā)光元件，并且控制流過有機EL元件 127的電流量以獲得所發(fā)射光的顏色的等級電平(gradation level of color )。由此，改變要施加到驅(qū)動晶體管121的柵極端G的電壓以控制流過 有機EL元件127的電流值。
具體地，首先，從寫掃描器104提供有效高寫驅(qū)動脈沖WS以便將寫掃描 線104WS設(shè)置到選擇狀態(tài)，并且從水平驅(qū)動器106將像素信號Vsig施加到信 號線106HS。這將使n溝道采樣晶體管125開始導(dǎo)通，使得將像素信號Vsig 寫到保持電容器120中。
寫到保持電容器120中的電勢變?yōu)轵?qū)動晶體管121的柵極端G的電勢。 然后，將寫驅(qū)動脈沖WS設(shè)置為無效(在第一實施例中，低電平)以便將寫掃 描線104WS設(shè)置到非選擇狀態(tài)。由此，將信號線106HS和驅(qū)動晶體管121電 分離；然而，原理上，由保持電容器120穩(wěn)定地保持驅(qū)動晶體管121的柵極-源才及電壓Vgs。
然后，從驅(qū)動掃描器105提供有效低掃描驅(qū)動脈沖DS以便將驅(qū)動掃描線 105DS設(shè)置到選擇狀態(tài)。這使p溝道發(fā)光控制晶體管122開始導(dǎo)通，使得驅(qū) 動電流從第一電源電勢Vcl經(jīng)過驅(qū)動晶體管121、發(fā)光控制晶體管122和有 機EL元件127流向地電勢GND。
然后，將掃描驅(qū)動脈沖DS設(shè)置為無效(在第一實施例中，高電平)以便將驅(qū)動掃描線105DS設(shè)置到非選擇狀態(tài)。由此，發(fā)光控制晶體管122截止并 且沒有驅(qū)動電流流過發(fā)光控制晶體管122。
插入發(fā)光控制晶體高122以控制一場(field)的時間段內(nèi)有機EL元件 127的發(fā)光時間(發(fā)光占空)。如從前述描述可預(yù)期的那樣，像素電路P可以 不包括發(fā)光控制晶體管122。
流過驅(qū)動晶體管121和有機EL元件127的電流具有與驅(qū)動晶體管121 的柵極-源極電壓Vgs對應(yīng)的值，并且有機EL元件127連續(xù)地發(fā)射具有與電 流值對應(yīng)的亮度的光。
選才奪寫掃描線104WS以便將施加到信號線106HS的像素信號Vsig傳送到 像素電路P內(nèi)部的操作在下文中稱為"寫"。 一旦執(zhí)行信號的寫，有機EL元 件127就連續(xù)地發(fā)射具有恒定亮度的光，直到執(zhí)行另一次寫為止。
因此，在第一實施例的像素電路P中，根據(jù)輸入信號(像素信號Vsig) 改變施加到驅(qū)動晶體管121的柵極端G的電壓，以便控制流過有機EL元件 127的電流值。P溝道驅(qū)動晶體管121的源極端S連接到第一電源電勢Vcl， 并且驅(qū)動晶體管121在飽和區(qū)中操作。
驅(qū)動晶體管121是恒流源，其具有由如下公式(1 )給出的值
她=丄/z工Co;c, -附)2 … (1 )
其中Ids表示在飽和區(qū)中操作的晶體管的漏極端和源極端之間流動的電流，// 表示遷移率，W表示溝道寬度，L表示溝道長度，Cox表示每單位面積的柵極 電容，Vth表示晶體管的闊值電壓。如從公式(l)中顯而易見的那樣，在飽 和區(qū)中，根據(jù)柵極-源極電壓Vgs控制晶體管的漏極電流Ids。
有^/LEL元件的I-V特性
圖3是示出一般光有機EL元件的電流-電壓(I-V )特性中依賴于時間的 改變的圖。在圖3中，實線表示初始狀態(tài)中的特性，而虛線表示隨著時間改 變的特性。如圖3所示，有機EL元件的I-V特性總體上隨著時間劣化。
在圖2所示的像素電路P中，另一方面，由于驅(qū)動晶體管121是恒流驅(qū) 動器，作為恒定電流的電流Ids連續(xù)地流過有機EL元件127。由此，即使有 機EL元件127的I-V特性劣化，有機EL元件的發(fā)光亮度也不隨著時間劣化。
包括以圖2所示的方式連接的驅(qū)動晶體管121、發(fā)光控制晶體管122、保 持電容器120和采樣晶體管125的像素電路P的結(jié)構(gòu)組成了驅(qū)動信號穩(wěn)定電路，所述驅(qū)動信號穩(wěn)定電路:帔配置為校正可以作為電光元件的示例的有機EL
元件127的電流-電壓特性中的變化以便將驅(qū)動電流維持在恒定水平。
也就是說，設(shè)計p溝道驅(qū)動晶體管121,以便當(dāng)由像素信號Vsig驅(qū)動像 素電路P時由于p溝道驅(qū)動晶體管121的源極端S連接到第一電源電勢Vcl 所以持續(xù)地在飽和區(qū)中操作。因此P溝道驅(qū)動晶體管121是具有由公式(1 ) 給出的值的恒流源。
在這樣的電路中，驅(qū)動晶體管121的漏極端D的電壓根據(jù)有機EL元件 127的I-V特性中依賴于時間的改變(見圖3)而改變。然而，原理上由保持 電容器120將驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電壓Vgs維持在恒定電平，并且驅(qū) 動晶體管121作為恒流源操作。結(jié)果，恒定量的電流流過有機EL元件127, 以允許有機EL元件127發(fā)射具有恒定亮度的光。在發(fā)光亮度中不發(fā)生改變。
在保持電容器中保持的電壓
圖4A到5是示出根據(jù)第一實施例的、可以作為開關(guān)晶體管的示例的驅(qū)動 晶體管121和采樣晶體管125的操作的圖。圖.4A和4B是示出驅(qū)動晶體管121 和采樣晶體管125之間的結(jié)構(gòu)差異的圖，而圖5是示出驅(qū)動晶體管121和采 樣晶體管125的電流-電壓(I-V)特性的圖。在本發(fā)明的第二實施例中使用 檢測晶體管123 (這將在下面進(jìn)行描述)，所述檢測晶體管123也具有與采樣 晶體管125類似的結(jié)構(gòu)。
在前述描述中，當(dāng)將寫驅(qū)動脈沖WS設(shè)置為無效以便將寫掃描線104WS設(shè) 置為非選擇狀態(tài)時，原理上，驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電壓Vgs穩(wěn)定地保 持在保持電容器120中。結(jié)果，即使將寫驅(qū)動脈沖WS設(shè)置為無效，驅(qū)動晶體 管121也能繼續(xù)其恒流操作以允許有機EL元件127連續(xù)地發(fā)射具有恒定亮度 的光。
這意味著在保持電容器120中保持驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電壓Vgs 的性能影響允許有機EL元件127連續(xù)地發(fā)射具有恒定亮度的光的性能。
第 一 實施例的采樣晶體管的操作和特性
現(xiàn)在將討論在像素電路P中提供的、用于信號寫的采樣晶體管125的操 作和特性。如果在有機EL元件127的發(fā)光時間期間采樣晶體管125的漏電流 很大，則在保持電容器120中保持的電壓根據(jù)漏電流的水平而變化。
結(jié)果，由于采樣晶體管125的漏電流，保持驅(qū)動晶體管121的柵極-源極
1電壓Vgs的性能劣化以阻止有機EL元件127連續(xù)地發(fā)射具有恒定亮度的光。 這導(dǎo)致所顯示的圖像帶有不一致的質(zhì)量。
隨著保持電容器120的值增大，漏電流引起的柵極-源極電壓Vgs的改變 量減小。然而，改變量通常不會減小到零，并且某種程度上仍然存在由漏電 流而引起的不 一 致質(zhì)量的問題。
因此，在第一實施例中，為了減小采樣晶體管125的漏電流，首先由n 溝道晶體管實現(xiàn)驅(qū)動晶體管121和采樣晶體管125并具有輕摻雜漏極 (lightly doped drain, LDD )結(jié)構(gòu)。剩余的p溝道晶體管可以具有單個漏 極(single drain, SD )結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，剩余的p溝道晶體管也具有LDD結(jié) 構(gòu)。
例如，如圖4A和4B所示，在具有預(yù)定形狀的多晶硅(多晶Si )薄膜半 導(dǎo)體層的中心部分中提供與柵極對應(yīng)的溝道區(qū)CH，并且在溝道區(qū)CH的一側(cè) (見圖4A)或兩側(cè)(見圖4B)交叉點提供摻雜有低濃度n雜質(zhì)(如磷(P)) 的LDD區(qū)。在LDD區(qū)的外部，提供了摻雜有高濃度n雜質(zhì)(如砷(As))的源 極區(qū)S和漏極區(qū)D。也就是說，在源極區(qū)S或漏極區(qū)D與溝道區(qū)CH之間的交 叉點提供雜質(zhì)濃度低于源極區(qū)S或漏極區(qū)D的LDD區(qū)?？偟膩碚f，提供LDD 區(qū)以防止TFT的漏電。
特別地，當(dāng)添加到晶體管的漏極端D時，晶體管的LDD區(qū)通常用作減小 到漏才及端D的電場濃度(electric field concentration )。隨著漏才及端D的 一側(cè)的LDD長度增大(如圖5所示)，晶體管的Iback特性減小。相反，隨著 LDD長度減小,Iback特性增大。
如圖5所示，出現(xiàn)泄漏的采樣晶體管的操作點位于關(guān)于驅(qū)動晶體管121 的柵極-源極電壓Vgs的負(fù)電壓側(cè)的預(yù)定電勢。由此，將其中^分具有由漏電 流引起的圖像質(zhì)量的很大變化(不一致質(zhì)量)的LDD區(qū)或像素電路P中采樣 晶體管125的漏極端D的一側(cè)的LDD區(qū)的長度(LDD—D1 )設(shè)置得長于驅(qū)動晶 體管121的漏極端的LDD長度LDD—D2或驅(qū)動晶體管121的源極端的LDD長度 LDD一S2。
不同于采樣晶體管125，驅(qū)動晶體管121不是開關(guān)或不截止，并且通常 將LDD區(qū)以圖4A所示的方式僅加到漏極側(cè)。由此， 一般來說，僅可以考慮驅(qū) 動晶體管121的漏極端的LDD長度LDD—D2。然而，在一些情況下，如圖4B 所示，考慮到對稱等，也可以在源極側(cè)提供LDD區(qū)。在那些情況下，驅(qū)動晶 體管121的漏極端的LDD長度LDD—D2和源極端的LDD長度LDD—D2兩者均滿足上迷條件。例如，設(shè)置長于驅(qū)動晶體管121的LDD長度的LDD長度可以通過基于TFT 掩模(mask)的調(diào)整來實現(xiàn)。因此，將采樣晶體管125的LDD長度設(shè)置得長于驅(qū)動晶體管121的LDD 長度，由此可以關(guān)于驅(qū)動晶體管121相對地減小采樣晶體管125的漏電流。 這導(dǎo)致由于采樣晶體管125的漏電流而引起的保持電容器120中保持的電壓 變化的減小，以及由于采樣晶體管125的漏電流而引起的圖像質(zhì)量變化的減 小。因此，與不使用第一實施例的情況相比，可以獲得一致的圖像質(zhì)量。第二實施例的像素電路圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的、組成圖1中所示的有機EL顯示 裝置1的像素電路P (在下文中稱為"像素電路P，，，)的圖。圖7是示出用于 與圖6中所示的第二實施例的像素電路P，相比較的比較示例的像素電路P" 的圖。圖6和圖7還示出垂直驅(qū)動器103和水平驅(qū)動器106,將其提供在顯 示面板單元100的襯底101上像素電路P，和P"的外圍部分。配置第二實施例的每一個像素電路P，，使得驅(qū)動晶體管基本上由n溝道 薄膜場效應(yīng)晶體管形成。此外，第二實施例的像素電路P，具有五晶體管驅(qū)動 結(jié)構(gòu)，其中除了驅(qū)動晶體管之外，使用用于掃描的兩個晶體管，并且使用兩 個晶體管以防止由于有機EL元件127中依賴于時間的劣化或驅(qū)動晶體管121 的特性變化而引起的驅(qū)動電流Ids的影響。因此像素電路P，包括配置為減小 由于有機EL元件127中依賴于時間的劣化或驅(qū)動晶體管121的特性變化而引 起的流過有機EL元件127的驅(qū)動電流Ids的變化的電路。也就是說，像素電 路P，包括驅(qū)動信號穩(wěn)定電路，其被配置為將驅(qū)動電流Ids維持在恒定水平。在第一實施例的像素電路P中，驅(qū)動晶體管121是p溝道晶體管。另一 方面，在第二實施例的像素電路P，中，驅(qū)動晶體管121可以由n溝道晶體管 形成，由此可以使用現(xiàn)有的非晶硅(a-Si)工藝來生產(chǎn)晶體管。由此，可以 降低晶體管襯底的成本，并期望開發(fā)具有上述配置的像素電路P，。比較示例的像素電路在描述第二實施例的像素電路P，的優(yōu)點之前，首先將描述圖7所示的像 素電路P，，作為比較示例。因為驅(qū)動晶體管是n溝道薄膜場效應(yīng)晶體管，所以 比較示例的每一個像素電路P"基本上與第二實施例的像素電路P，相同。然而，比較示例的像素電路P"不包括被配置為防止由于有機EL元件127中依賴于 時間的劣化而引起的驅(qū)動電流Ids的影響的驅(qū)動信號穩(wěn)定電路。
具體地說，像素電路P"包括n溝道驅(qū)動晶體管121、發(fā)光控制晶體管122 和釆樣晶體管123。
驅(qū)動晶體管121具有連接到第一電源電勢Vcl的漏極端D和連接到發(fā)光 控制晶體管122的漏極端D的源極端S。發(fā)光控制晶體管122的源極S連接 到有才幾EL元件127的陽極端A,而有機EL元件127的陰極端K連接到地電 勢GND。在具有上述配置的像素電路P"中，驅(qū)動晶體管121的漏極端D連接 到第一電源電勢Vcl，而其源極端S連接到有機EL元件127的陽極端A。由 此，總體地形成了電源跟隨器電路。
在比較示例的像素電路P"中，驅(qū)動晶體管121的源極端S的電勢通過驅(qū) 動晶體管121和有機EL元件127的操作點來確定，并且其電壓值根據(jù)柵極電 壓具有不同值。由于在飽和區(qū)中對驅(qū)動晶體管121進(jìn)行驅(qū)動，所以對于與操 作點處的源極電壓相對應(yīng)的柵極-源極電壓Vgs，可以使具有通過公式(1 ) 給出的電流值的驅(qū)動電流Ids流動。
然而，有機EL元件127的I-V特性以參照圖3的上述方式隨時間劣化。 由于該依賴于時間的劣化，因此即使施加相同的柵極電壓Vg，揭:作點也改變 并且驅(qū)動晶體管121的源極電壓也改變。這使得驅(qū)動晶體管121的柵極-源極 電壓Vgs的改變使流過其的電流值改變，并且還使得流過有機EL元件127的 電流值改變。因此，根據(jù)有機EL元件127的I-V特性的改變，具有圖7所示 的電源跟隨器結(jié)構(gòu)的比較示例的像素電路P"的有機EL元件127的發(fā)光亮度 隨著時間改變。
因此，如果由n溝道晶體管(代替p溝道晶體管)實現(xiàn)驅(qū)動晶體管121 而不改變其配置，則將驅(qū)動晶體管121的源極端S連接到有機EL元件127, 導(dǎo)致源極-柵極電壓Vgs的變化根據(jù)有機EL元件127的依賴于時間的改變。 由此，流過有機EL元件127的電流量改變以引起發(fā)光亮度的改變。
在第一實施例中，沒有特別關(guān)注驅(qū)動晶體管121的特性。然而，如果驅(qū) 動晶體管121的特性在像素間不同，則特性的差異影響流過驅(qū)動晶體管121 的電流Ids。作為示例，從公式(1)可以看出，視像素而定的遷移率^或閾 值電壓Vth的變化或隨著時間的遷移率/z或閾值電壓Vth的改變使得即使柵 極-源極電壓Vgs相同，也引起流過驅(qū)動晶體管121的電流Ids的變化或依賴 于時間的改變。第二實施例的像素電路圖6所示的第二實施例的像素電路P，提供有這樣的電路，該電路被配置 為防止圖7所示的比較示例的像素電路P，，的問題，即有機EL元件127中依 賴于時間的劣化或由于驅(qū)動晶體管121的特性變化而引起的驅(qū)動電流的改 變第二實施例的像素電路P，優(yōu)于圖7所示的比較示例的像素電路P",在于 驅(qū)動晶體管121和發(fā)光控制晶體管122以相反順序排列；保持電容器120連 接在驅(qū)動晶體管121的柵極和源極之間；以及第二實施例的像素電路P，進(jìn)一 步包括自舉電路130和閾值電壓取消電路140。被配置為驅(qū)動像素電路P'的垂直驅(qū)動器103除了寫掃描器104和驅(qū)動掃 描器105之外還包括兩個閾值取消掃描器114和115。從驅(qū)動信號發(fā)生器200 (見圖1,在圖6中未示出)向閾值取消掃描器114和115提供必要的脈沖 信號作為用于垂直驅(qū)動的脈沖信號，如作為用于開始垂直方向的閾值檢測的 月永沖的示例的移位開始脈沖SPAZ1和SPAZ2以及垂直掃描時鐘CKAZ1和 CKAZ2。盡管圖6僅示出了一個像素電路P，，但是如圖l所示，具有類似結(jié)構(gòu)的 像素電路P，以矩陣排列。在以矩陣排列的像素電路P，中，除了響應(yīng)于寫驅(qū)動 脈沖WS而凈皮寫掃描器104驅(qū)動的、與n行對應(yīng)的寫掃描線104WS-1到104WS_n 以及響應(yīng)于掃描驅(qū)動脈沖DS而被驅(qū)動掃描器105驅(qū)動的、與n行對應(yīng)的驅(qū)動 掃描線105DS—1到105DS—n之外，還為相應(yīng)的像素行提供響應(yīng)于閾值取消脈 沖AZ1而被第一閾值取消掃描器114驅(qū)動的、與n行對應(yīng)的閾值取消掃描線 114AZ_1到114AZ—n以及響應(yīng)于閾值取消l永沖AZ2而:^皮第二閾值取消掃描器 115驅(qū)動的、與n^亍對應(yīng)的閾值取消掃描線115AZ-1到115AZ_n。自舉電路13 0包括與有機EL元件12 7并聯(lián)連接的n溝道檢測晶體管12 4 。 檢測晶體管124以及連接到驅(qū)動晶體管121的柵極和源極的保持電容器120 組成了自舉電路130。保持電容器120也作為自舉電容器。閾值電壓取消電路140包括驅(qū)動晶體管121的柵極端G和第二電源電勢 Vc2之間的n溝道檢測晶體管123。檢測晶體管123、驅(qū)動晶體管121、發(fā)光 控制晶體管122和連接在驅(qū)動晶體管121的柵極和源極之間的保持電容器120 組成了閾值電壓取消電路140。保持電容器120也作為閾值電壓保持電容器， 其4皮配置為保持所檢測到的閾值電壓Vth。檢測晶體管123可以是在驅(qū)動晶體管121的柵極端G (控制輸入端)提 供的開關(guān)晶體管。檢測晶體管123具有連接到地電勢Vofs的源極端S、連接 到驅(qū)動晶體管121的柵極(節(jié)點ND122 )的漏極端S和連接到閾值取消掃描 線114AZ的柵極端G。保持電容器120具有連接到驅(qū)動晶體管121的源極端S的第一端以及連 接到驅(qū)動晶體管121的柵極端G的第二端。在圖6中，驅(qū)動晶體管121的源 極端由節(jié)點ND121表示而驅(qū)動晶體管121的柵極端G由節(jié)點ND122表示。因 此，保持電容器120連接在節(jié)點ND121和ND122之間。驅(qū)動晶體管121的漏極端D連接到發(fā)光控制晶體管122的源極端S。發(fā) 光控制晶體管122的漏極端D連接到第一電源電勢Vcl。驅(qū)動晶體管121的 源極端S直接連接到有機EL元件127的陽極端A。有機EL元件127的陰極 端K連接到可以作為基準(zhǔn)電勢的陰極電勢Vcath。檢測晶體管124可以是開關(guān)晶體管，并且具有連接到作為驅(qū)動晶體管Ul 的源極端S和有機EL元件127的陽極端A之間的連接節(jié)點的節(jié)點ND121的漏 極端D、連接到可以作為基準(zhǔn)電勢的示例的地電勢Vsl的源極端S以及連接 到闊值取消掃描線115AZ的柵極端G。保持電容器120連接在驅(qū)動晶體管121的柵極和源極之間，并且驅(qū)動晶 體管121的源極端S的電勢通過檢測晶體管124連接到固定電勢。當(dāng)采樣晶體管125由寫掃描線104WS選擇時，采樣晶體管125操作以采 樣來自信號線106HS的像素信號Vsig,并通過節(jié)點ND122將其保持在保持電 容器120中。將在保持電容器120中保持的電勢稱為信號電勢Vin。驅(qū)動晶體管121通過根據(jù)在保持電容器120中保持的信號電勢Vin的電 流來驅(qū)動有機EL元件127。當(dāng)發(fā)光控制晶體管122由驅(qū)動掃描線105DS選擇 時使其開始導(dǎo)通，并從電源電勢Vcl將電流提供到驅(qū)動晶體管121。當(dāng)從閾值取消掃描器114和115將有效高閾值取消脈沖AZ1和AZ2提供 到閾值掃描線114AZ和115AZ以分別將檢測晶體管123和124設(shè)置到選擇狀 態(tài)時，檢測晶體管123和124在有機EL元件127由電流驅(qū)動之前操作以檢測 驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth。所檢測的電勢保持在保持電容器120中以 預(yù)先消除閾值電壓Vth的影響。為了保證具有上述配置的像素電路P，的正常操作，將地電勢Vsl設(shè)置為 低于通過從地電勢Vofs中減去驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth而獲得的電 平。即設(shè)置條件"Vsl <Vofs-Vth"。此外，通過將有機EL元件127的閾值電壓Vthel加到有機EL元件127 的陰極端K的電勢Vca th而獲得的電平被設(shè)置為高于通過從地電勢Vof s中減 去驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth而獲得的電平。即設(shè)置條件"Vcath+Vthel 〉Vofs-Vth"。優(yōu)選地，將地電勢Vofs設(shè)置在從信號線106HS提供的像素信 號Vsig的最低電平附近。第二實施例的像素電路的操作圖8到14是示出第二實施例的像素電路P，的操作的圖。圖8是示出了 第二實施例的像素電路P，的操作的縱覽的定時圖，而圖9、 10、 11、 13和14 是示出在確定定時處的操作的等效電路圖。圖12是示出在閾值校正時間段期 間驅(qū)動晶體管121的操作特性的圖。圖8示出當(dāng)驅(qū)動4象素電路P，時通過寫掃描線104WS^v寫掃描器104向傳_ 素電路P，(更具體地，采樣晶體管125的柵極)提供的寫驅(qū)動脈沖WS、通過 閾值取消掃描線114AZ從闊值取消掃描器114向像素電路P，(更具體地，檢 測晶體管123的柵極)提供的閾值取消脈沖(自動零脈沖)AZ1、通過閾值取 消掃描線115AZ從閾值取消掃描器115向像素電路P，(更具體地，檢測晶體 管124的柵極)提供的閾值取消脈沖(自動零脈沖)AZ2、通過驅(qū)動掃描線 105DS從驅(qū)動掃描器105向像素電路P，(更具體地，發(fā)光控制晶體管122的 柵極)提供的掃描驅(qū)動脈沖DS以及驅(qū)動晶體管121的柵極電勢Vg(節(jié)點ND122 的電勢)和源極電勢Vs (節(jié)點ND121的電勢)之中一場(one field) (IF) 的時間段內(nèi)的定時關(guān)系。在圖9、 10、 11、 13和14中，通過使用開關(guān)符號示出了晶體管122、 123、 124和125。在正常發(fā)光狀態(tài)中(時間T21之前)，只有從驅(qū)動掃描器105輸出的掃描 驅(qū)動脈沖DS是有效高的，并且其它脈沖，即分別從寫掃描器104以及閾值取 消掃描器114和115輸出的寫驅(qū)動脈沖WS以及閾值取消脈沖AZ1和AZ2,是 無效低的。由此，只有發(fā)光控制晶體管122導(dǎo)通。在這種狀態(tài)中，如圖9所示，將驅(qū)動晶體管121設(shè)置在飽和區(qū)中操作， 并且根據(jù)驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電壓Vgs,流過有機EL元件127的電 流Ids具有由公式(1 )給出的值。換句話說，驅(qū)動晶體管121作為恒流源操 作。然后，當(dāng)發(fā)光控制晶體管122導(dǎo)通時，基本上同時地將閾值取消脈沖AZ1和AZ2設(shè)置為有效高。由此導(dǎo)通檢測晶體管123和124 (T21)。首先檢測晶 體管123導(dǎo)通或124導(dǎo)通。這防止了電流流過有機EL元件127，使得將有機 EL元件127設(shè)置到非發(fā)光狀態(tài)。在這種狀態(tài)中，如圖10所示，將地電勢Vofs通過檢測晶體管123提供 到驅(qū)動晶體管121的柵極端G,并且將地電勢Vsl通過檢測晶體管124提供 到驅(qū)動晶體管121的源極端S。驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電壓Vgs具有由 Vofs-Vsl給出的值。然而，由于設(shè)置條件"Vsl〈Vofs-Vth",所以驅(qū)動晶體 管121仍然導(dǎo)通，并且對應(yīng)的電流Idsl流動。為了將有機EL元件127設(shè)置到非發(fā)光狀態(tài)，設(shè)置地電勢Vofs和地電勢 Vsl的電壓，以便滿足關(guān)系"Vcath+Vthel > Vofs-Vth"。即，在4交正閾值的 操作之后施加到有機EL元件127的陽極端A的電壓Vel (=Vofs-Vth)小于 有機EL元件127的閾值電壓Vthel和陰極電壓Vcath之和。這使得沒有電流 流過有機EL元件127,以將有機EL元件127設(shè)置到非發(fā)光狀態(tài)。因此，驅(qū) 動晶體管121的漏極電流Idsl通過檢測晶體管124(其導(dǎo)通)從電源電勢Vcl 流至地電勢Vsl。然后，當(dāng)發(fā)光控制晶體管122和檢測晶體管123導(dǎo)通時，將閾值取消脈 沖AZ2設(shè)置為無效低。由此檢測晶體管124導(dǎo)通，并且到達(dá)閾值校正時間段 (T22),在該閾值校正時間段期間校正(取消)驅(qū)動晶體管121的閾值電壓 Vth。在這種狀態(tài)中，如圖ll所示，由包括二極管(在圖11所示的結(jié)構(gòu)中， 連接FET的漏極D和柵極G )和寄生電容器Cel的并行電路表示有機EL元件 127的等效電路。由此，只要條件"Vel《Vcath+Vthel"滿足，即只要有機 EL元件127的漏電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于流過驅(qū)動晶體管121的電流，則驅(qū)動晶體管121 的電流用于充電保持電容器120和寄生電容器Cel。作為結(jié)果，當(dāng)阻塞流過驅(qū)動晶體管121的漏極電流Ids的電流路徑時， 如圖12所示，有機EL元件127的陽極端A的電壓Vel (即節(jié)點ND121的電 勢)隨著時間增大。當(dāng)節(jié)點ND121的電勢和節(jié)點ND122的電勢之差變?yōu)榈扔?閾值電壓Vth時，驅(qū)動晶體管121的狀態(tài)從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)。由此， 漏極電流不流動，并且閾值校正時間段結(jié)束(T23)。也就是說，在經(jīng)過確定 時間段之后，驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電壓Vgs具有閾值電壓Vth的值。在這種狀態(tài)中，獲得條件"Vel=Vofs-Vth《Vcath+Vthel"。也就是說， 將等于閾值電壓Vth的節(jié)點ND121和ND122之間的電勢差保持在保持電容器120中。因此，當(dāng)4企測晶體管123和124分別由閾值取消掃描線114AZ和115AZ 選擇時，檢測晶體管123和124操作以檢測驅(qū)動晶體管121的闊值電壓Vth, 并將其保持在保持電容器120中。
在該閾值取消操作結(jié)束之后，將掃描驅(qū)動脈沖DS和閾值取消脈沖AZ2順 序地設(shè)置為無效低，以便以所述順序(T23和T24 )截止發(fā)光控制晶體管122 和檢測晶體管123。由于發(fā)光控制晶體管122在檢測晶體管123截止之前截 止，所以可以抑制驅(qū)動晶體管121的柵極端G的電壓Vg的改變。
在時間T22和T23之間經(jīng)過閾值取消(Vth校正時間段)之后，所檢測 到的驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth仍然作為校正電勢保持在保持電容器120 中。
然后，將寫驅(qū)動脈沖WS設(shè)置到有效高以導(dǎo)通采樣晶體管125，并且到達(dá) 將像素信號Vsig寫入保持電容器120的時間段(T25到T26 )。保持像素信號 Vsig以便將其加到驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth。結(jié)果，持續(xù)地取消驅(qū)動 晶體管121的閾值電壓的改變。由此，執(zhí)行閾值校正。
在這種狀態(tài)中，當(dāng)將像素信號Vsig提供到驅(qū)動晶體管121的柵極端G時， 如圖13所示，柵極電壓Vg變?yōu)樾盘栯妷篤sig。驅(qū)動晶體管121的柵極-源 極電壓Vgs (即寫入保持電容器120的輸入電勢Vin)通過使用保持電容器 120(具有電容值Cs)、有機EL元件127的寄生電容器Cel (具有電容值Cel) 以及柵極和源極之間的寄生電容器(具有電容值Cgs)由以下的公式(2)給 出
<formula>formula see original document page 20</formula>
寄生電容器Cel通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于保持電容器20的電容值Cs以及柵極和源 極之間的寄生電容器的電容值Cgs。由此，寫入保持電容器120的輸入電勢 Vin基本上等于"Vsig-Vofs+Vth"。因此，通過將地電勢Vof s設(shè)置在像素信 號Vsig的黑電平(可以是地(GND)電平)的附近，柵極-源極電壓Vgs (等 于輸入電勢Vin)基本上等于"Vsig+Vth"。
然后，將寫驅(qū)動脈沖WS設(shè)置到無效低以截止采樣晶體管125。在寫時間 段(T26)結(jié)束之后，將掃描驅(qū)動脈沖DS設(shè)置到有效高，以導(dǎo)通發(fā)光控制晶 體管122 (T27)。這增大了到電源電壓Vcl的驅(qū)動晶體管121的漏極端D的 電壓。
在這種狀態(tài)中，驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電壓Vgs是恒定的。由此， 如圖14所示，驅(qū)動晶體管121使恒定電流Ids2流過有沖幾EL元件127。結(jié)果，發(fā)生電壓下降，并且將有機EL元件127的電勢Vel (=節(jié)點ND121的電勢) 增大到電流Ids2流過有機EL元件127的電壓Vx，并且有機EL元件127發(fā) 光。
此外在第二實施例的像素電路P，中，如果發(fā)光時間很長，則有機EL元件 127的I-V特性改變。節(jié)點ND121的電勢也因此改變。
然而，在采樣晶體管125截止的時間段中，由于連接在驅(qū)動晶體管121 的柵極和源極之間的保持電容器120的影響，節(jié)點ND122的電勢根據(jù)節(jié)點 ND121的電勢的增大而增大，并且將驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電勢Vgs持 續(xù)地維持到基本上等于"Vsig+Vth，，而不管節(jié)點ND121的電勢的增大。由此， 在流過有機EL元件127的電流中不發(fā)生改變。因此，即使有機EL元件127 的I-V特性劣化，恒定電流Ids也會連續(xù)地流動，并且有機EL元件127連續(xù) 地發(fā)射具有根據(jù)像素信號Vsig的亮度的光。亮度中不發(fā)生改變。
將更加詳細(xì)地描述由具有包括n溝道驅(qū)動晶體管121的電源跟隨器電路 的像素電路P，實現(xiàn)的優(yōu)點，其中保持電容器120連接在驅(qū)動晶體管121的柵 極和源極之間，而驅(qū)動晶體管121的源極端S選擇性地通過檢測晶體管124 連接到固定電勢(在該示例中，地電勢Vsl)。
在將像素信號Vsig寫入保持電容器120之后有機EL元件127的發(fā)光時 間(時間T27之后)中，截止檢測晶體管124以使電流開始流過有機EL元件 127。由于驅(qū)動晶體管121的柵極端G和源極端S之間保持電容器120的存在， 所以驅(qū)動晶體管121的柵極-源極電勢Vgs持續(xù)地基本上等于"Vsig+Vth"， 而不管驅(qū)動晶體管121的源極電勢Vs的改變。
此外，驅(qū)動晶體管121作為恒流源操作。由此，即Y吏有機EL元件127的 I-V特性隨著時間改變并且驅(qū)動晶體管121的源極電勢Vs根據(jù)其而改變，驅(qū) 動晶體管121的柵極-源極電勢Vgs也由保持電容器120維持在恒定電平 (sVsig+Vth)。在流過有機EL元件127的電流中不發(fā)生改變，并且有機EL 元件127的發(fā)光亮度也維持在恒定級別。
在下文中將這樣的亮度校正操作稱為"自舉操作"。根據(jù)有機EL元件127 的I-V特性的依賴于時間的改變，自舉操作使能圖像顯示而沒有亮度劣化。
因此，在第二實施例的像素電路P，中，自舉電路130作為配置為校正有 機EL元件127 (可以作為電光元件的示例)的電壓-電流特性的改變的驅(qū)動 信號穩(wěn)定電路以將驅(qū)動電流維持在恒定水平。
此外，由于像素電路P，由包括n溝道驅(qū)動晶體管121的電源跟隨器電路形成，所以即使由具有陽極電極和陰極電極而不改變其配置的現(xiàn)有有機EL元 件實現(xiàn)有機EL元件127,也可以驅(qū)動有機EL元件127。另外，外圍晶體管 122、 123、 124和125以及驅(qū)動晶體管121可以由n溝道晶體管形成以構(gòu)建 像素電路P，，并且TFT也可以使用非晶硅(a-Si )工藝來生產(chǎn)。由此，可以 降低TFT襯底的成本。
第二實施例的像素電路P，還提供有閾值電壓取消電路140,并且在閾值 校正時間段期間檢測晶體管123和124的操作允許取消驅(qū)動晶體管121的閾 值電壓Vth并允許恒定電流Ids (不受閾值電壓Vth的變化的影響)流動。 由此，可以獲得高質(zhì)量圖像。
因此，為了防止由于驅(qū)動晶體管121的特性變化(在該示例中，特別地， 閾值電壓的改變)而引起的驅(qū)動電流Ids的影響，閾值電壓取消電路140作 為被配置為校正閾值電壓的影響以將驅(qū)動電流維持在恒定水平的驅(qū)動信號穩(wěn) 定電路。
第二實施例的采樣晶體管的操作和特性
如在第一實施例中那樣，將討論在像素電路P，中提供的、用于信號寫的 采樣晶體管125的操作和特性。如果在有機EL元件127發(fā)光期間采樣晶體管 125或檢測晶體管123的漏電流很大，則保持在保持電容器120中的電壓根 據(jù)漏電流的水平而變化。
結(jié)果，由于采樣晶體管125或檢測晶體管123的漏電流，保持驅(qū)動晶體 管121的柵極-源極電壓Vgs的性能劣化以阻止有機EL元件127持續(xù)地發(fā)射 具有恒定亮度的光。這導(dǎo)致即使校正驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth，也會 由于采樣晶體管125或檢測晶體管123的漏電流而引起不一致質(zhì)量的顯示圖 像。
由于漏電流引起的不一致質(zhì)量很大程度上取決于檢測晶體管123或采樣 晶體管125。當(dāng)從檢測晶體管123或采樣晶體管125觀察時，保持電容器(像 素電容器)120和有機EL元件127的寄生電容器Cel串聯(lián)連接，并且組合電 容由此小于保持電容器120的電容值Cs。另一方面，當(dāng)從檢測晶體管124觀 察時，保持電容器120和寄生電容器Cel并聯(lián)連接，并且組合電容由此大于 保持電容器120的電容值Cs。因此，檢測晶體管124在防御漏電流方面比檢 測晶體管123或采樣晶體管125更加健壯。
因此在第二實施例中，如第一實施例中那樣，檢測晶體管123和采樣晶體管125組成LDD結(jié)構(gòu)，并且為了減小檢測晶體管123和采樣晶體管125的 漏電流，將檢測晶體管123和采樣晶體管125的漏極端D側(cè)(保持電容器120 側(cè))的LDD長度設(shè)置得長于驅(qū)動晶體管121的LDD長度。
將該配置應(yīng)用于可能影響在保持電容器120中保持的電壓的所有開關(guān)晶 體管(即檢測晶體管123和采樣晶體管125),這是因為由于不應(yīng)用所述配置 的晶體管引起的漏電流的影響是不可接受的。
使用該配置，第二實施例的像素電路P，也可以減小檢測晶體管123和采 樣晶體管125的漏電流。這導(dǎo)致由于檢測晶體管123和采樣晶體管125的漏 電流引起的、在保持電容器120中保持的電壓的變化的減小，以及由于4全測 晶體管123和采樣晶體管125的漏電流引起的、圖像質(zhì)量的變化的減小。因 此，與不使用第二實施例的情況相比，可以獲得一致的圖像質(zhì)量。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實施例，但是本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于在 實施例中描述的范圍。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對前述實施例 做出各種修改和改進(jìn)，并且這樣的修改或改進(jìn)也可以落入本發(fā)明的技術(shù)范圍 內(nèi)。
前述實施例并非旨在限制所附權(quán)利要求的范圍，并且在前述實施例中公 開的特征的所有組合對于本發(fā)明可能不是實質(zhì)性的。前述實施例是本發(fā)明的
除去在實施例中公開的一些特征，則不包括除去的特征的實施例可以作為本 發(fā)明的實施例提取，只要可以實現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點即可。
例如，在第一實施例中，被配置為在一場的時間段內(nèi)控制有機EL元件 127的發(fā)光時間的發(fā)光控制晶體管122與驅(qū)動晶體管121串聯(lián)提供。如可以 從前述描述中可預(yù)期的那樣，像素電路P并非必須包括發(fā)光控制晶體管122。
此外，在第一實施例中，將提供有有效高驅(qū)動脈沖的n溝道晶體管用作 采樣晶體管125?？商鎿Q地，可以使用提供有有效低驅(qū)動脈沖的p溝道晶體 管。在這種情況下，如在前述實施例中描述的那樣，p溝道采樣晶體管125 可以組成LDD結(jié)構(gòu)并且可以將采樣晶體管125的長度設(shè)置得長于驅(qū)動晶體管 121的LDD長度。
此外，連接到驅(qū)動晶體管121的控制輸入端的開關(guān)晶體管已經(jīng)在采樣晶 體管125和檢測晶體管123的上下文中描述，所述采樣晶體管125被配置為 根據(jù)亮度信息選擇性地將信號供應(yīng)到驅(qū)動晶體管121的控制輸入端(柵極端 G ),所述檢測晶體管123被配置為在驅(qū)動晶體管121的柵極端G選擇性地檢測驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth,將所述檢測晶體管123用在提供了被配 置為校正(取消)驅(qū)動晶體管121的閾值電壓Vth的變化的閾值電壓取消電 路140的情況中。然而，可以使用任何其它開關(guān)晶體管。
在驅(qū)動晶體管121的柵極端側(cè)提供的電路配置不限于第一或第二實施例 的配置。類似的配置可以應(yīng)用于連接到驅(qū)動晶體管121的柵極端并且其漏電 流可能影響在保持電容器120中保持的電壓的任意開關(guān)晶體管。
像應(yīng)用了涉及LDD長度的條件的第二實施例的檢測晶體管125和采樣晶 體管123那樣，將這樣的配置應(yīng)用于其漏電流可能影響在保持電容器120中 保持的電壓的所有開關(guān)晶體管。否則，不應(yīng)用所述配置的晶體管的漏電流的 影響將不能忽略。
雖然作為示例已經(jīng)描述了包括有機EL元件作為像素的顯示元件的有機 EL顯示裝置，但這僅僅是個示例。可以使用任何包括其亮度隨著流過其的電 流而變化的電光元件作為像素的顯示元件的顯示裝置。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計要求和其它因素，可以發(fā)生各種 修改、組合、自組合和變更，只要它們落在所附權(quán)利要求或其等價物的范圍 內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1. 一種像素電路，包括電光元件，被配置為響應(yīng)于驅(qū)動信號而發(fā)光；驅(qū)動晶體管，被配置為將該驅(qū)動信號提供給該電光元件；像素電容器，連接到該驅(qū)動晶體管的控制輸入端；開關(guān)晶體管，提供在該驅(qū)動晶體管的控制輸入端；以及驅(qū)動信號穩(wěn)定電路，被配置為將該驅(qū)動信號維持在恒定電平，其中該驅(qū)動晶體管和該開關(guān)晶體管中的每一個均具有輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)，以及其中該開關(guān)晶體管的輕摻雜漏極區(qū)具有比該驅(qū)動晶體管的輕摻雜漏極區(qū)更長的長度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素電路，其中該開關(guān)晶體管包括釆樣晶體管， 所述采樣晶體管被配置為選擇性地將根據(jù)亮度信息的信號饋入該驅(qū)動晶體管 的控制輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素電路，其中該開關(guān)晶體管進(jìn)一步包括檢測 晶體管，所述檢測晶體管被配置為選擇性地檢測該驅(qū)動晶體管的閾值電壓。
4. 一種顯示裝置，包括像素陣列單元，包括以矩陣排列的像素電路，每一個像素電路包括電光元件，被配置為響應(yīng)于驅(qū)動信號而發(fā)光， 驅(qū)動晶體管，被配置為將該驅(qū)動信號提供給該電光元件，像素電容器，連接到該驅(qū)動晶體管的控制輸入端， 開關(guān)晶體管，提供在該驅(qū)動晶體管的控制輸入端，以及 驅(qū)動信號穩(wěn)定電路，被配置為將該驅(qū)動信號維持在恒定電平， 其中該驅(qū)動晶體管和該開關(guān)晶體管中的每一個均具有輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)，以及其中該開關(guān)晶體管的輕摻雜漏極區(qū)具有比該驅(qū)動晶體管的輕摻雜漏 極區(qū)更長的長度；以及寫掃描器，被配置為選擇性地將根據(jù)亮度信息的信號提供到該像素電路 的驅(qū)動晶體管的每一個控制輸入端。
全文摘要
像素電路包括電光元件，被配置為響應(yīng)于驅(qū)動信號而發(fā)光；驅(qū)動晶體管，被配置為將驅(qū)動信號提供給電光元件；像素電容器，連接到驅(qū)動晶體管的控制輸入端；開關(guān)晶體管，提供在驅(qū)動晶體管的控制輸入端；以及驅(qū)動信號穩(wěn)定電路，被配置為將驅(qū)動信號維持在恒定電平。驅(qū)動晶體管和開關(guān)晶體管中的每一個均具有輕摻雜漏極結(jié)構(gòu)，并且開關(guān)晶體管的輕摻雜漏極區(qū)具有比驅(qū)動晶體管的輕摻雜漏極區(qū)更長的長度。
文檔編號H05B33/12GK101303825SQ20081009910
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者內(nèi)野勝秀, 山下淳一, 山本哲郎 申請人:索尼株式會社