本发明包含于2007年1月26日向日本专利局所提交的日本专利申请JP 2007-015965和于2007年2月2日向日本专利局所提交的日本专利申请JP 2007-023892的主题,其全部内容结合于此作为参考。
具体实施方式
本发明在完全完成写入输入信号电压之后执行迁移率校正。这允许以稳定方式写入输入信号电压和迁移率校正,由此消除了不同像素之间被校正迁移率的任何变化,并提供了改善的图像质量。
本发明还抑制了当写晶体管截止时由于耦合所引起的驱动晶体管的栅极-源极电压的降低。这允许以稳定的方式写入输入信号电压同时防止由栅极-源极电压的降低所产生的亮度的降低。
以下将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是示出根据本发明实施例的有源矩阵显示装置的示意性结构的系统结构图。这里,作为实例,将给出关于有源矩阵有机EL显示装置的描述。该EL显示装置使用有机EL元件作为像素的发 光元件。有机EL元件是所谓的电流驱动光电元件的实例,其发光亮度随流经元件的电流的变化而变化。
如图1所示,根据本实施例的有机EL显示装置10包括像素阵列部30和设置在像素阵列部30周围的、诸如写扫描电路40、电源扫描电路50和水平驱动电路60的驱动部。像素阵列部30具有以矩阵形式来两维配置的像素(PXLC)20。驱动部,即,写扫描、电源扫描和水平驱动电路40、50和60驱动每一个像素20。
m乘n像素阵列的像素阵列部30具有每一个对应于每一像素行的扫描线31-1~31-m和电源线32-1~32-m。像素阵列部30还具有每一个对应于每一像素列的信号线33-1~33-n。
像素阵列部30通常形成在诸如玻璃基板的透明绝缘基板上并具有平板结构。像素阵列部30的每个像素20可用非晶硅TFT(薄膜晶体管)或低温多晶硅TFT形成。当使用低温多晶硅TFT时,写扫描电路40、电源扫描电路50和水平驱动电路60还可被并入其上形成有像素阵列部30的显示面板(基板)上。
写扫描电路40包括移位寄存器或其它部件。为了将视频信号写入到像素阵列部30的像素20,写扫描电路40将顺序的扫描信号WS1~WSm提供给扫描线31-1~31-m,从而以行为单位执行像素20的线性顺序扫描。
电源扫描电路50包括移位寄存器或其它部件。电源扫描电路50与写扫描电路40的线性顺序扫描同步地将电源线电位DS1~DSm提供给电源线32-1~32-m。电源线电位DS1~DSm在第一电位Vccp和比第一电位Vccp低的第二电位Vini之间切换。这里,第二电位Vini充分低于由水平驱动电路60施加的偏移电压Vofs。
水平驱动电路60适当地选择与由信号供给源(未示出)提供的亮度信息相当的视频信号的信号电压Vsig和视频信号的偏移电压Vofs中的一个。然后,水平驱动电路60经由信号线33-1~33-n例如以列为单位同时将所选择的电压写入到像素阵列部30的每一列的像素20。即,水平驱动电路60采用用于以列(线)为单位将视频信号电压Vsig同时写入每一列的像素的线性顺序驱动。
(像素电路)
图2是示出像素(像素电路)20的具体结构实例的电路图。如图2所示,像素电路20包括作为发光元件的有机EL元件21。有机EL元件是所谓电流驱动光电元件的实例,其发光亮度随流经元件的电流的变化而变化。除有机EL元件21之外,像素电路20包括驱动晶体管22、写晶体管23、保持电容24和辅助电容25。
这里,N沟道TFT被用作驱动和写晶体管22和23。然而,应当注意,这里给出的驱动和写晶体管22和23的导电类型组合仅仅是示例性的。其组合不限于上面所描述的。
有机EL元件21具有连接至被所有像素20共享的公共电源线34的阴极电极。驱动晶体管22的源极连接至有机EL元件21的阳极电极以及其漏极连接至电源线32(32-1~32-m的任意一个)。
写晶体管23的栅极连接至扫描线31(31-1~31-m中的任意一个)、其源极连接至信号线33(33-1~33-n中的任意一个)以及其漏极连接至驱动晶体管22的栅极。保持电容24具有连接至驱动晶体管22栅极的一端以及连接至驱动晶体管22的源极(有机EL元件21的阳极电极)的另一端。
辅助电容25具有连接至驱动晶体管22的源极的一端以及连接至有机EL元件21的阴极电极(公共电源线34)的另一端。辅助电容25与有机EL元件21并联连接,由此补偿有机EL元件21电容的不足。即,辅助电容25并不是绝对必须的部件,而是如果有机EL元件21具有足够的电容则可以省略。
在如上所述配置的像素20中,响应于通过写扫描电路40经由扫描线31施加到其栅极的扫描信号WS,写晶体管23导通。因此,写晶体管23对与量亮度信息相当的视频信号的输入信号电压Vsig和经由信号线33由水平驱动电路60提供的视频信号的偏移电压Vofs中的一个进行采样,并将所选择的电压写入到像素20。通过保持电容24保持输入信号电压Vsig或偏移电压Vofs的写入电压。
当电源线32的电位DS处于第一电位Vccp时,驱动晶体管22被提供有来自电源线32(32-1~32-m中的任意一个)的电流。因此,驱动晶体管22将与输入信号电压Vsig相当的驱动电流提供给有机EL元件21,由此用电流驱动有机EL元件21。
(像素结构)
图3示出像素20的截面结构的实例。如图3所示,像素或像素电路20包括驱动和写晶体管22和23以及形成在玻璃基板201上的其它部件。在像素电路的顶部,形成绝缘膜202和窗(window)绝缘膜203。有机EL元件21被设置在窗绝缘膜203的凹部203A中。
对于所有像素,有机EL元件21包括阳极电极204、有机层(电子传输层、发光层、空穴传输/注入层)205以及形成在有机层205上的阴极电极206。阳极电极204包括例如形成在窗绝缘膜203的凹部203A底部上的金属。阴极电极206包括例如透明导电膜。
在有机EL元件21中,通过在阳极电极204的顶部上顺序沉积空穴传输/注入层2051、发光层2052、电子传输层2053和电子注入层(未示出)来形成有机层205。由于通过图2所示的驱动晶体管22用电流来驱动有机EL元件21,所以电流经由阳极电极204从驱动晶体管22流向有机层205。这使得电子和空穴在有机层205的发光层2052中再结合,由此使有机EL元件21发光。
如图3所示,在经由绝缘膜202和窗绝缘膜203在玻璃基板201上为每个像素形成有机EL元件21之后,利用粘合剂209经由钝化膜207将密封基板208附着至有机EL元件21。由于有机EL元件21被密封基板208密封,由此形成显示面板70。
(阈值校正功能)
这里,在写晶体管23导通之后,电源扫描电路50在第一和第一电位Vccp和Vini之间切换电源线32的电位DS,同时水平驱动电路60将偏移电压Vofs提供给信号线33(33-1~33-n中的任意一个)。该电源线32的电位DS的切换确保了对应于驱动晶体管22的阈值电压Vth的电压被保持电容24保持。
由于以下原因,对应于驱动晶体管22的阈值电压Vth的电压由保持电容24保持。即,驱动晶体管22的特性(例如,阈值电压Vth和迁移率μ)可能由于例如制造工艺改变或长期变化而在不同像素之间发生变化。即使将相同的电位施加到所有驱动晶体管22的栅极,这种变化也会导致不同像素之间漏极-源极电流(驱动电流)Ids的变化。这导致发光亮度发生变化。保持电容24保持对应于阈值电压Vth的电压,以消除(校正)不同像素之间阈值电压Vth变化的影响。
以下述方式校正驱动晶体管22的阈值电压Vth。即,保持电容24提前保持阈值电压Vth。结果,当驱动晶体管22被输入信号电压Vsig驱动时,驱动晶体管22的阈值电压Vth被与由保持电容24保持的阈值电压Vth相对应的电压消除。换句话说,阈值电压Vth被校正。
阈值校正功能如上述所述进行运作。即使在不同像素之间的阈值电压Vth改变或长期变化的情况下,该功能也能维持有机EL元件21的发光亮度。
(迁移率校正功能)
图2中所示的像素20不仅具有上述阈值校正功能,而且还具有迁移率校正功能。即,当保持电容24保持输入信号电压Vsig时,迁移率被校正以消除在迁移率校正周期期间驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids对迁移率μ的依赖性。迁移率校正周期是水平驱动电路60将视频信号电压Vsig提供给信号线33(33-1~33-n中的任意一个)以及写晶体管23响应于来自写扫描电路40的扫描信号WS(WS1~WSm中的任意一个)而导通的时间周期。稍后将描述迁移率校正的详细原理和操作。
(引导(bootstrap)功能)
图2中所示出的像素20还具有引导功能。即,当保持电容24保持输入信号电压Vsig时,水平驱动电路60停止将扫描信号WS(WS1~WSm中的任意一个)提供给扫描线31(31-1~31-m中的任意一个)。这使得驱动晶体管23停止导通,将驱动晶体管22的栅极与信号线33(33-1~33-n中的任意一个)电隔离。结果,驱动晶体管22的栅极电位Vg随着其源极电位Vs的变化而变化。这使驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs维持恒定。
(电路操作)
接下来,将基于图4所示的时序图并参考图5A~5D和6A~6D所示的示例性示图给出关于根据本实施例的有机EL显示装置10的电路操作的描述。应当注意,为了附图的简化,在图5A~5D和图6A~6D中,由开关符号表示写晶体管23。还应当注意,有机EL元件21具有寄生电容,且该寄生电容和辅助电容25由组合电容Csub表示。
图4的时序图在共同的时间轴上示出在1H(H表示水平扫描周期)的周期内,扫描线31(31-1~31-m中的任意一个)的电位(扫描线)WS的变化、电源线32(32-1~32-m中的任意一个)的电位DS的变化以及驱动晶体管22的栅极和源极电位Vg和Vs的变化。直到时间t2,扫描线31的电位(扫描信号)WS的波形由点划线表示,电源线32的电位DS的波形由虚线表示,以将它们进行区分。从时间t3以后,两个波形都由实线表示。
(发光周期)
在图4的时序图中,在时间t1之前,有机EL元件21发光(发光周期)。在该发射周期期间,电源线32的电位DS处于高电位Vccp(第一电位)。如图5A所示,驱动电流(漏极-源极电流)Ids经由驱动晶体管22从电源线32提供给有机EL元件21。因此,有机EL元件21以与驱动电流Ids相当的亮度发光。
<阈值校正的准备周期>
在时间t1处,新扫描场(field)的线性顺序扫描开始。当电源线32的电位DS从高电位Vccp变化至比信号线33的偏移电压Vofs 足够低的低电位Vini(第二电位)时,驱动晶体管22的源极电位Vs也开始降至低电位Vini。
接下来,写扫描电路40在时间t2处输出扫描信号WS,从而将扫描线31的电位WS变至高电位。结果,写晶体管23如图5C所示开始导通。此时,水平驱动电路60将偏移电压Vofs提供给信号线33。因此,驱动晶体管22的栅极电位Vg变得等于偏移电压Vofs。另一方面,驱动晶体管22的源极电位Vs处于比偏移电压Vofs足够低的低电位Vini。
这里,设置低电位Vini,使得驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs大于驱动晶体管22的阈值电压Vth。如上所述,当驱动晶体管22的栅极和源极电位Vg和Vs分别被初始化为偏移电压Vofs和低电位Vini时,完成阈值电压校正的准备。
<阈值校正周期>
接下来,当如图5D所示电源线32的电位DS在时间t3处从低电位Vini变至高电位Vccp时,驱动晶体管22的源极电位Vs开始增加。驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs将很快变得等于驱动晶体管22的阈值电压Vth,使得对应于阈值电压Vth的电压将被写入保持电容24。
这里,为了方便,将对应于阈值电压Vth的电压被写入保持电容24的时间周期称为阈值校正周期。应当注意,在阈值校正周期期间,设置公共电源线34的电位Vcath以使有机EL元件21进入截止状态。这用于确保所有电流都流入保持电容24,而没有流进入有机EL元件21。
接下来,在时间t4处,扫描线31的电位WS变至低电位。结果,如图6A所示,写晶体管23停止导通。此时,驱动晶体管22的栅极被置于浮置状态。然而,栅极-源极电压Vgs等于驱动晶体管22的阈值电压Vth。结果,驱动晶体管22处于截止状态。由此,漏极-源极电流Ids不流动。
<写入周期/迁移率校正周期>
接下来,如图6B所示,信号线33的电位在时间t5处从偏移电压Vofs变至视频信号的信号电压Vsig。然后,在时间t6处,扫描线31的电位WS变至高电位。结果,如图6C所示,写晶体管23开始导通,对视频信号的信号电压Vsig进行采样。
作为通过写晶体管23对输入信号电压Vsig进行采样的结果,驱动晶体管22的栅极电位Vg变得等于输入信号电压Vsig。此时,有机EL元件21处于截止状态(高阻状态)。因此,驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids流入与有机EL元件21并联连接的组合电容Csub,因此开始对组合电容Csub充电。
由于组合电容Csub被充电,驱动晶体管22的源极电位Vs开始增加。驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs将很快变得等于Vsig+Vth-ΔV。即,从由保持电容24保持的电压中减去源极电位的增量ΔV。换句话说,增量ΔV起对由保持电容24保持的电荷进行放电的作用。这意味着施加了负反馈。因此,源极电位Vs的增量ΔV是负反馈的反馈量。
如上所述,流经驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids被反馈到驱动晶体管22的栅极输入,即,反馈到栅极-源极电压Vgs。这消除了驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids对迁移率μ的依赖性。即,执行迁移率校正以校正不同像素之间迁移率μ的变化。
更具体地,视频信号的信号电压Vsig越高,漏极-源极电流Ids越高,因此,负反馈的反馈量(校正量)ΔV的绝对值越大。这允许根据发光亮度等级来进行迁移率校正。此外,如果假定视频信号的信号电压Vsig恒定,则驱动晶体管22的迁移率μ越大,负反馈的反馈量ΔV的绝对值越大。这消除了不同像素之间迁移率μ的变化。
<发光周期>
接下来,在时间t7处,扫描线31的电位WS变至低电位。结果,如图6D所示,写晶体管23停止导通(截止)。因此,驱动晶体管22的栅极与信号线33断开。此时,漏极-源极电流Ids开始流入有机EL元件21。结果,有机EL元件21的阳极电位随着漏极-源极电流Ids的增加而增加。
有机EL元件21的阳极电位的升高即是驱动晶体管22的源极电位Vs的升高。如果驱动晶体管22的源极电位Vs增加,则由于保持电容24的引导操作而引起驱动晶体管22的栅极电位Vg同样增加。此时,栅极电位Vg的增量等于源极电位Vs的增量。因此,在发光周期期间,驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs被恒定地保持为Vsig+Vth-ΔV。然后,在时间t8处,信号线33的电位从视频信号的信号电压Vsig变至偏移电压Vofs。
(阈值校正原理)
这里,以下将给出关于驱动晶体管22的阈值校正原理的描述。当被设计为在饱和区域中操作时,驱动晶体管22作为恒定电流源进行运行。这使驱动晶体管22将由下面等式(1)给出的漏极-源极电流(驱动电流)Ids的恒定电平提供给有机EL元件21。
Ids=(1/2)*μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2 (1)
其中,W是驱动晶体管22的沟道宽度、L是沟道长度,以及Cox是每单位面积的栅极电容。
图7示出了驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids对栅极-源极电压Vgs的特性。如该特性图所示的,在没有校正驱动晶体管22的阈值电压Vth变化的情况下,当阈值电压Vth为Vth1时,与栅极-源极电压Vgs相关联的漏极-源极电流Ids为Ids1。另一方面,当阈值电压Vth为Vth2(Vth2>Vth1)时,与相同的栅极-源极电压Vgs相关联的漏极-源极电流Ids为Ids2(Ids2<Ids1)。即,如果驱动晶体管22的阈值电压Vth改变,则即使当栅极-源极电压Vgs保持恒定时,漏极-源极电流Ids同样会改变。
另一方面,在像素(像素电路)20被如上所述进行配置的情况时,驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs在发光时间处为如早先所提到的Vsig+Vth-ΔV。通过将其代入等式(1),可由下面的等式表示漏极-源极电流Ids:
Ids=(1/2)*μ(W/L)Cox(Vsig-ΔV)2 (2)
即,驱动晶体管22的阈值电压Vth项被取消。因此,从驱动晶体管22提供给有机EL元件21的漏极-源极电流Ids不依赖于驱动晶体管22的阈值电压Vth。结果,即使在由于制造工艺改变或长期变化引起不同像素之间阈值电压Vth的变化的情况下,漏极-源极电流Ids保持不变。因此,有机EL元件21的发光亮度也保持不变。
(迁移率校正的原理)
接下来,下面将给出关于驱动晶体管22的迁移率校正原理的描述。图8示出了比较两个像素的特性曲线。一条曲线表示像素A,其驱动晶体管22具有相对较大等级的迁移率μ。另一条曲线表示像素B,其驱动晶体管22具有相对较小等级的迁移率μ。如果驱动晶体管22例如是多晶硅薄膜晶体管,迁移率μ不可避免地在不同像素之间变化。
例如,假设当迁移率μ在两个像素之间不同时,将相同电平的输入信号电压Vsig写入像素A和B。在这种情况下,没有迁移率μ的任何校正,将会在流入具有较大迁移率μ的像素A的漏极-源极电流Ids1’和流入具有较小迁移率μ的像素B的漏极-源极电流Ids2’之间存在很大的不同。因此,由于迁移率μ的变化引起的像素之间的漏极-源极电流Ids较大的不同将损害屏幕上的均匀性。
如从关于晶体管特性的等式(1)可以清楚得知,迁移率μ越大,则漏极-源极电流Ids越大。因此,迁移率μ越大,负反馈的反馈量ΔV越大。如图8所示,具有较大迁移率μ的像素A的反馈量ΔV1大于具有较小迁移率μ的像素B的反馈量ΔV2。为此,迁移率校正将驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids反馈到输入信号电压Vsig。结果,迁移率μ越大,则越多的漏极-源极电流Ids被反馈。这抑制了迁移率μ的变化。
更具体地,如果使用反馈量ΔV1校正具有较大迁移率μ的像素A,则漏极-源极电流Ids从Ids1’显著地降至Ids1。另一方面,具有较小迁移率μ的像素B的反馈量ΔV2是小的。因此,漏极-源极电流Ids仅从Ids2’降至Ids2,这不是显著的下降。结果,像素A的漏极-源极电流Ids1变为近似等于像素B的漏极-源极电流Ids2,由此校正迁移率μ的变化。
综上所述,如果像素A和B具有不同的迁移率μ值,则具有较大迁移率μ的像素A的反馈量ΔV1大于具有较小迁移率μ的像素B的反馈量ΔV2。即,像素的迁移率μ越大,反馈量ΔV越大,以及漏极-源极电流Ids降得越多。即,驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids被反馈到输入信号电压Vsig。这提供了具有均一漏极-源极电流Ids的具有不同迁移率μ的不同像素,由此使迁移率μ的变化被校正。
这里,以下将给出关于图2所示像素(像素电路)20中的视频信号的信号电位(采样电位)Vsig和驱动晶体管22的漏极-源极电流Ids之间关系的描述。将参考图9A~9C描述比较具有和不具有阈值和迁移率校正的三种情况的这种关系。
图9A示出不具有阈值或迁移率校正的情况。图9B示出具有阈值校正但不具有迁移率校正的情况。图9C示出既具有阈值校正又具有迁移率校正的情况。如图9A所示,如果既不执行阈值校正也不执行迁移率校正,则在像素A和B之间存在较大的漏极-源极电流Ids差,这是因为两个像素之间阈值电压Vth和迁移率μ的变化。
相反,如果只执行阈值校正,则如图9B所示,通过该阈值校正,漏极-源极电流Ids的变化可被降低至某种程度。然而,在像素A和B之间还存在漏极-源极电流Ids差,其归因于两个像素之间迁移率μ的变化。当既执行阈值校正又执行迁移率校正时,几乎完全消除了归因于像素A和B之间阈值电压Vth和迁移率μ变化的两个像素之间的漏极-源极电流Ids差。结果,对于所有暗度,有机EL元件21的亮度保持不变,由此提供了良好的屏幕图像。
(具有迁移率校正的问题)
这里,下面将参考图10所示的时序图描述具有迁移率校正的问题。
从电路操作的上述描述中可以清楚看出,与将输入信号Vsig写入像素20同时地执行迁移率校正,其中,驱动晶体管22还用作用于控制有机EL元件21的发光和非发光周期的晶体管。当完全完成写入输入信号Vsig时,优选地校正迁移率。
然而,如果从写扫描电路40输出以驱动写晶体管23的扫描信号WS不快速升高,则在完全完成写入输入信号Vsig之前花费较长时间。因此,当写入输入信号Vsig还在进行时,迁移率已被校正。
如上所述,如果在没有完全完成写入输入信号Vsig时迁移率被校正,则存在校正量(即,具有较大迁移率μ的像素和具有较小迁移率μ的另一个像素之间的负反馈的反馈量ΔV)的不同。这个不同导致两个像素之间迁移率校正的变化,由此引起辉纹并降低图像质量。
(本实施例的特有特征)
因此,本发明的本实施例立即激活扫描信号WS,即,使上升沿陡峭。这降低了需要完成写入输入信号Vsig的时间。因此,尽管迁移率校正与写入输入信号Vsig同时开始,但当完全完成其写入时迁移率被校正。这消除了不同像素之间迁移率校正的变化。
[实施例1]
以下将给出关于用于产生扫描信号WS的陡峭上升的上升沿的具体实施例的描述。
如先前提到的,从写扫描电路40输出扫描信号WS(WS1~WSm中的任意一个)。如图12所示,写扫描电路40包括移位寄存器41、逻辑电路42和输出电路43。对于每个像素行,输出电路43包括多级缓冲器。写扫描电路40结合到显示面板70上作为用于驱动像素阵列部30的像素20的驱动部。
写扫描电路40例如经由软电缆90被提供有定时信号以及来自外部设置到显示面板70的控制板80的电源电压。更具体地,控制板80具有例如定时发生器81、Vdd1电源电路82和Vdd2电源电路83的部件。
定时发生器81生成时钟脉冲CK和起始脉冲ST,并将这些信号提供给移位寄存器41。时钟脉冲CK用作操作移位寄存器41的基准。起始脉冲ST指示移位寄存器41开始移位操作。定时发生器81还生成使能脉冲EN,并将该信号提供给逻辑电路42。该使能脉冲EN确定扫描信号WS的脉冲宽度。
Vdd1电源电路82生成DC电源电压Vdd1。电源电压Vdd1被作为正电源电压经由软电缆90提供给移位寄存器41、逻辑电路42和除末级缓冲器431以外的输出电路43的所有缓冲器。
Vdd2电源电路83生成例如与使能脉冲EN同步的脉冲形式的电源电压Vdd2。优选地,电源电压Vdd2被设置得高于电源电压Vdd1的电平。电源电压Vdd2被作为正电源电压提供给末级缓冲器431。本实施例将脉冲形式的电源电压Vdd2提供给末级缓冲器431。 (输出电路的电路配置)
图13是示出对于像素行的输出电路43的结构实例的电路图。这里,输出电路43包括两级缓冲器,即,末级缓冲器431和前级缓冲器432。然而,本实施例不限于两级结构。
末级缓冲器431被配置为CMOS变换器,并包括P沟道MOS晶体管P11和N沟道MOS晶体管N11。晶体管P11和N11具有连接在一起的栅极和连接在一起的漏极。脉冲形式的电源电压Vdd2被施加到MOS晶体管P11的源极,以及DC电源电压Vss被施加到MOS晶体管N11的源极。
前级缓冲器432被配置为CMOS变换器,并包括P沟道MOS晶体管P12和N沟道MOS晶体管N12。晶体管P12和N12具有连接在一起的栅极和连接在一起的漏极。DC电源电压Vdd1被施加到MOS晶体管P12的源极,以及DC电源电压Vss被施加到MOS晶体管N12的源极。
(输出电路的操作)
接下来,将参考图14的定时波形图描述如上所述配置的输出电路43的操作。
在输出电路43中,移位脉冲作为输入脉冲A经由逻辑电路42从移位寄存器41馈送到前级缓冲器432。移位脉冲在时间t11处上升以及在时间t13处下降。因为脉冲通过移位寄存器41和逻辑电路42的电路部,所以输入脉冲A的上升沿和下降沿变得不那么陡峭。因此,输入脉冲A具有缓慢倾斜的上升沿和下降沿。
输入脉冲A被前级缓冲器432反转极性。输入脉冲A被末级缓冲器431再一次反转极性以变成输出脉冲B。此时,电源电压Vdd2被作为正电源电压经由软电缆90从设置在控制板80上的Vdd2电源电路83施加到末级缓冲器431。电源电压Vdd2变得有效,即,在从时间t11开始的预定时间周期内在时间t2处升至Vdd2电平。
电源电压Vdd2不具有延迟,因为其不通过显示面板70的任何电路部分。当施加给末级缓冲器431时,电源电压Vdd2具有陡峭上升的上升沿。这确保不同于输入脉冲A,电源电压Vdd2不经历由于通过诸如移位寄存器41和逻辑电路42的电路部分所引起的上升沿陡度的任何降低。
如上所述,输出脉冲B被运行在具有陡峭上升的上升沿的电源电压Vdd2上的末级缓冲器431反转极性。因为输出脉冲B的上升沿由电源电压Vdd2的上升沿确定,所以输出脉冲B具有陡峭上升的上升沿。应当注意,输出脉冲B的下降沿由输入脉冲A的下降沿确定。因此,输出脉冲B具有缓慢下降的下降沿。输出脉冲B作为扫描信号WS被施加到相关像素行中的每个像素20的写晶体管23的栅极。
如上所述,写扫描电路40中的输出电路的末级缓冲器431的正电源与前级的电路部分隔离。脉冲形式(方波)的电源电压Vdd2(例如与使能脉冲EN同步)被提供给末级缓冲器431作为正电源电压,使得输出脉冲B(即,扫描信号WS)在电源电压Vdd2的上升沿处上升。归功于电源电压Vdd2陡峭上升的上升沿,扫描信号WS可被立即激活,即,可产生扫描信号WS陡峭上升的上升沿。
这能够降低写晶体管22完全完成写入输入信号电压Vsig所需的时间。结果,尽管迁移率校正与写入输入信号Vsig同时开始,但 当完全完成其写入时,迁移率被校正。这消除了不同像素之间迁移率校正的变化,由此抑制了辉纹并提供改进的图像质量。
顺便提及,如果末级缓冲器431的正电源没有与前级的电路部隔离,以及如果DC电源Vdd1被提供给末级缓冲器431的正电源,则输出脉冲B的上升时间由P沟道MOS晶体管P11的尺寸确定。然而,写扫描电路40被设置在有限的空间中。因此,存在增加P沟道MOS晶体管P11尺寸的限制。这意味着还存在降低输出脉冲B的上升时间τ(例如约200ns)的限制。
相反,施加到末级缓冲器431正电源的脉冲形式的电源电压Vdd2可将上升时间τ降低至100ns以下。输出脉冲B的上升时间不由P沟道MOS晶体管P11的尺寸确定。取而代之,其上升时间等于脉冲形式的电源电压Vdd2的上升时间。结果,输出脉冲B的上升时间还可被降低至100ns以下。
在上述实施例中,已经描述了作为在高电平处有效的正逻辑的输出脉冲B被生成为扫描信号WS的实例的情况。然而,当生成在低电平处有效的负逻辑的输出脉冲B’时,本实施例也可以应用。在这种情况下,输出电路43的末级脉冲431的负电源与其他电路部分隔离。然后,脉冲形式的电源电压Vdd2被作为负电源电压提供给末级缓冲器431。这使得可以提供具有陡峭下降的下降沿的负逻辑的输出脉冲B’。
[实施例2]
接下来将给出关于用于产生写脉冲缓慢下降的下降沿的具体实施例的描述,其中,写脉冲用于写入输入信号电压Vsig(后半部分中的扫描信号WS)。
如早些提到的,从写扫描电路40输出扫描信号WS(WS1~WSm中的任意一个)。如图16所示,写扫描电路40包括移位寄存器41、逻辑电路42和输出电路43。对于每个像素行,输出电路43包括多级缓冲器。写扫描电路40被结合到显示面板70上作为用于驱动像素阵列部30的像素20的驱动部。
写扫描电路40例如经由软电缆90被提供有定时信号以及来自外部设置到显示面板70的控制板80的电源电压。更具体地,控制板80具有例如定时发生器81、Vdd1电源电路82和Vdd2电源电路83的部件。
定时发生器81生成时钟脉冲CK和起始脉冲ST,并将这些信号提供给移位寄存器41。时钟脉冲CK用作操作移位寄存器41的基准。起始脉冲ST指示移位寄存器41开始移位操作。定时发生器81还生成使能脉冲EN,并将该信号提供给逻辑电路42。该使能脉冲EN确定扫描信号WS的脉冲宽度。
Vdd1电源电路82生成DC电源电压Vdd1。电源电压Vdd1被作为正电源电压经由软电缆90提供给移位寄存器41、逻辑电路42和除末级缓冲器431以外的输出电路43的所有缓冲器。
Vdd2电源电路83生成例如与使能脉冲EN同步的电源电压Vdd2。电源电压Vdd2具有比经由逻辑电路42和输出电路43前级馈送到末级缓冲器431的移位脉冲(输入脉冲)的下降速度慢的下降速度。优选地,电源电压Vdd2被设置得高于电源电压Vdd1的电平。电源电压Vdd2被作为正电源电压提供给输出电路43的末级缓冲器431。
如上所述,在本实施例中,电源电压Vdd2具有比馈送到末级缓冲器431的输入脉冲的下降速度慢的下降速度(即,电源电压 Vdd2具有缓慢下降的下降沿),以及电源电压Vdd2被作为正电源电压提供给输出电路43的末级缓冲器431。
(输出电路的电路配置)
图17是示出对于像素行的输出电路43的结构实例的电路图。这里,输出电路43包括两级缓冲器,即,末级缓冲器431和前级缓冲器432。然而,本实施例不限于两级结构。
末级缓冲器431被配置为CMOS变换器,并包括P沟道MOS晶体管P11和N沟道MOS晶体管N11。晶体管P11和N11具有连接在一起的栅极和连接在一起的漏极。具有缓慢下降的下降沿的电源电压Vdd2被施加到MOS晶体管P11的源极,以及DC电源电压Vss被施加到MOS晶体管N11的源极。
前级缓冲器432被配置为CMOS变换器,并包括P沟道MOS晶体管P12和N沟道MOS晶体管N12。晶体管P12和N12具有连接在一起的栅极和连接在一起的漏极。DC电源电压Vdd1被施加到MOS晶体管P12的源极,以及DC电源电压Vss被施加到MOS晶体管N12的源极。
(输出电路的操作)
接下来,将参考图18的定时波形图描述如上所述配置的输出电路43的操作。
在输出电路43中,移位脉冲作为输入脉冲A经由逻辑电路42从移位寄存器41馈送到前级缓冲器432。移位脉冲在时间t11处上升并在时间t13处下降。因为脉冲通过移位寄存器41和逻辑电路 42的电路部分,所以输入脉冲A的上升沿和下降沿变得不那么陡峭。因此,输入脉冲A具有缓慢倾斜的上升沿和下降沿。
输入脉冲A被前级缓冲器432反转极性。输入脉冲A被末级缓冲器431再一次反转极性,以变成输出脉冲B。此时,电源电压Vdd2作为正电源电压经由软电缆90从设置在控制板80上的Vdd2电源电路83施加到末级缓冲器431。电源电压Vdd2在时间t12处下降,并具有比输入脉冲A的下降速度慢的下降速度。
电源电压Vdd2被作为正电源电压提供给末级缓冲器431。电源电压Vdd2具有比输入脉冲A的下降速度慢的下降速度。因为输出脉冲B的下降沿由电源电压Vdd2的下降沿确定,所以用作输入信号电压Vsig的写脉冲的输出脉冲B具有比输入脉冲A的下降沿更慢的下降沿。
(本实施例的效果)
如上所述,来自末级缓冲器431的输出脉冲B的写脉冲具有比输入脉冲A的下降速度慢的下降速度。即,写脉冲比输入脉冲A更慢地下降(例如,τ=约100~400ns)。如图19所示,这抑制了写晶体管23截止时由于保持电容24降低的耦合所引起的驱动晶体管栅极电压的降低。栅极电压的降低比写脉冲如输入脉冲A一样快下降时抑制得更多。
这抑制了由于写晶体管23截止时的耦合大于写脉冲如输入脉冲A一样快速下降时的耦合所引起的驱动晶体管22的栅极-源极电压Vgs的降低。结果,可以以稳定的方式写入输入信号电压Vsig,同时防止由于栅极-源极电压的降低所产生的亮度的降低。
可选地,通过改变组成每个末级缓冲器431的电路元件的特性,可产生写脉冲缓慢下降的下降沿(瞬时响应可减缓)。例如,N沟道MOS晶体管N11的尺寸可减小。
然而,如果写扫描电路40的不同末级缓冲器431之间存在电路元件特性的变化,则存在分别基于每个末级缓冲器431产生写脉冲的缓慢下降的下降沿的问题。即,这种特性变化导致写扫描电路40的不同末级缓冲器431之间写脉冲的下降沿波形的变化,可能引起辉纹并降低的图像质量。
另一方面,在本实施例中,电源电压Vdd2的下降速度比馈送到末级缓冲器431的输入脉冲A的下降速度慢。将电源电压Vdd2作为正电源电压公共地提供给写扫描电路40的所有末级缓冲器431。来自所有末级缓冲器431的写脉冲在电源电压Vdd2的下降沿处降低。这确保了来自所有末级缓冲器431的写脉冲的下降沿波形只由电源电压Vdd2的下降沿波形确定。
这消除了不同末级缓冲器431之间写脉冲的下降沿波形的任何变化,由此抑制了由于不同末级缓冲器431之间的波形变化所引起的辉纹,并提供了改进的图像质量。
在上述实施例中,已经描述了在高电平处有效的正逻辑的输出脉冲B被生成为写脉冲(扫描信号WS)作为实例的情况。然而,当生成在低电平处有效的负逻辑的输出脉冲B’时,本实施例也可以应用。在这种情况下,输出电路43的末级缓冲器431的负电源与其他电路部分隔离。然后,将上升时间比输入脉冲A’的上升时间慢的电源电压Vdd2作为负电源电压被提供给末级缓冲器431。这提供了输出脉冲B’的缓慢上升的上升沿(可以放慢输出脉冲B’的瞬时响应)。
(Vdd2电源电路的结构)
图20是示出Vdd2电源电路83的结构实例的电路图。这里,将给出采用用于生成其下降沿波形具有例如两个拐点(knee point)的电源电压Vdd2的电路结构作为实例的描述。然而,下降沿波形的拐点的数量不限于两个。
如图20所示,Vdd2电源电路83包括P沟道MOS晶体管P21、电阻器R21和R22、N沟道MOS晶体管N21、N22和N23以及可变电阻器VR21和VR22。
P沟道MOS晶体管P21具有连接至电源电压Vdd1的电源线的源极。电阻器R21连接在P沟道MOS晶体管P21的源极和栅极之间。电阻器R22具有连接至P沟道MOS晶体管P21的栅极的一端。
N沟道MOS晶体管N21连接在电阻器R22的另一端和作为基准点的地之间。第一控制脉冲DCP1被馈送到N沟道MOS晶体管N21的栅极。可变电阻器VR21和VR22具有连接至P沟道MOS晶体管P21的漏极的一端。
N沟道MOS晶体管N22连接在可变电阻器VR21的另一端和地之间。第二控制脉冲DCP2被馈送到N沟道MOS晶体管N22的栅极。N沟道MOS晶体管N23连接在可变电阻器VR22的另一端和地之间。第三控制脉冲DCP3被馈送到N沟道MOS晶体管N23的栅极。
(Vdd2电源电路的操作)
接下来,将参考图21的定时波形图描述如上所述配置的Vdd2电源电路83的操作。
图21示出了由定时发生器81生成的使能脉冲EN和第一、第二和第三控制脉冲DCP1、DCP2和DCP3以及来自末级缓冲器431的、用作写脉冲的输出脉冲B之间的定时关系。
使能脉冲EN在时间t11~时间t14的周期内有效(高电平)。第一控制脉冲DCP1在时间t11之前的时间t10处从有效变至无效状态(低电平)。在使能脉冲EN有效期间的时间段消逝之后,在时间t16处第一控制脉冲DCP1从无效变至有效状态。第二控制脉冲DCP2在使能脉冲EN有效期间的时间t12~时间t13的时间段内有效。第三控制脉冲DCP3在时间t12处变为有效,并在使能脉冲EN有效期间的时间段消逝后在时间t15处变为无效。
第一控制脉冲DCP1直至时间t10处是有效的,保持N沟道MOS晶体管N21导通。这还保持P沟道MOS晶体管P21导通。结果,电源电压Vdd1被输出作为电源电压Vdd2。这里,可将提供有电源电压Vdd2的显示面板70认为是大容性部件。因此,即使在第一控制脉冲DCP1从有效变至无效状态时P沟道MOS晶体管P21在时间t10处截止之后,电源电压Vdd1也被保持在如电源电压Vdd2的相同电平。
然后,在时间t12处,第二和第三控制脉冲DCP2和DCP3变为有效,使N沟道MOS晶体管N22和N23导通。此时,电源电压Vdd2以由可变电阻器VR21和VR22的组合电阻、显示面板70的容性部件和其它确定的时间常数下降。
接下来,在时间t13处,第二控制脉冲DCP2变为无效,使N沟道MOS晶体管N22截止。结果,仅N沟道MOS晶体管N23保持导通。此时,电源电压Vdd2从拐点011处以由可变电阻器VR22的电阻和显示面板70的容性部件确定的时间常数而缓慢下降。
接下来,在时间t14处,使能脉冲EN变为无效。然后,在时间t15处,第三控制脉冲DCP3从有效变为无效状态,使N沟道MOS晶体管N23截止。结果,从拐点012处开始电源电压Vdd2基本保持恒定。
然后,在时间t16处,第一控制脉冲DCP1从无效变至有效状态,使N沟道MOS晶体管N21导通。此时,P沟道MOS晶体管P21导通,使电源电压Vdd2升至电源电压Vdd1。
如上所述,电源电压Vdd2具有下降特性,例如,具有两个拐点011和012。在图16中,电源电压Vdd2经由软电缆90从控制板上的Vdd2电源电路83提供给显示面板70上的输出电路43的末级缓冲器431。此时,电源电压Vdd2被沿至末级缓冲器431的电源路径的互连电阻和寄生电容所影响。结果,电源电压Vdd2具有如图21中以点划线表示的逐渐倾斜的波形。
然后,将电源电压Vdd2提供给输出电路43的末级缓冲器431作为电源电压。此外,当使能脉冲EN有效时,来自每一级移位寄存器41的移位脉冲作为输入脉冲A(参见图18)经由逻辑电路42馈送到末级缓冲器431。这生成了输出脉冲B,即,写脉冲WS,其在输入脉冲A的上升沿处升高并在电源电压Vdd2的下降沿处下降。
在如上所述配置的Vdd2电源电路83中,可以通过改变可变电阻器VR21和VR22的电阻来调节从下降沿的起点到拐点011的倾角和从拐点011至拐点012的倾角。这使得可以通过调节可变电阻器VR21和VR22的电阻将电源电压Vdd2的下降沿特性设置为所期望的。
因此,即使在不同显示面板70之间最佳信号写入周期(迁移率校正周期)不同的情况下,也可以通过改变不同显示面板70的每一个的可变电阻器VR21和VR22的电阻来调整写脉冲的下降沿特性。这使得可以修改每个显示面板70的写脉冲的下降沿特性。因此,可以为每个显示面板70设置最佳信号写入周期。
在前文中,已经进行了将根据本发明的实施例应用到有机EL显示装置的描述,其中,像素20具有两个晶体管,即,驱动和写晶体管22和23,以及其中,与写入输入信号电压Vsig同时地校正迁移率。然而,本发明不限于该应用实例。取而代之,本发明还可应用于如专利文献1所述配置的有机EL显示装置。即,在有机EL显示装置中,像素20还具有直接连接至驱动晶体管22的开关晶体管。开关晶体管不仅控制有机EL元件21的发光和非发光,还在写入输入信号电压Vsig之前校正迁移率。
(本实施例的另一种效果)
然而,应当注意,如果应用于根据本实施例的有机EL显示装置10或其它与写入输入信号电压Vsig同时校正迁移率的有机EL显示装置,本实施例提供了下述的唯一效果。
即,写脉冲不具有如矩形波的陡峭下降的下降沿,而是具有缓慢的下降沿。结果,迁移率校正周期甚至可以从灰色到黑色的暗度被优化。即,可为每个暗度设置最优迁移率校正周期。这将在下面进行更详细的描述。
由于输入信号电压Vsig随着从白色通过灰色到黑色的暗度变化而降低时,最佳移动校正时间变长。如图22所示,该原因是对于灰色暗度的流经驱动晶体管22的初始电流比对于白色暗度的电 流小。因此,由于驱动晶体管22的工作点,对于灰色暗度的迁移率校正所需的时间较长。
这里,如果与写入输入信号电压Vsig同时校正迁移率,则写晶体管23的导通周期是迁移率校正周期(信号写入周期)。当输入信号电压Vsig和写脉冲WS之间的电平差超过阈值电压时,写晶体管23导通。因此,可以说写晶体管23的导通周期,即,迁移率校正周期依赖于写脉冲WS的下降沿波形。
根据上述内容,因为写脉冲WS缓慢下降,所以当由于白色暗度而使输入信号电压Vsig较大时,写晶体管23在写脉冲下降沿的高电平处截止。因此,对于白色暗度,迁移率校正周期被设置得较短。当由于灰色暗度而使输入信号电压Vsig较小时,写晶体管23在写脉冲下降沿的低电平处截止。因此,对于灰色暗度,迁移率校正周期被设置得较长。
即,在同时处理写入输入信号电压Vsig和迁移率校正的有机EL显示装置10中,驱动晶体管23在具有缓慢下降的下降沿(缓慢瞬时响应)的写脉冲的控制下采样和写入输入信号电压Vsig。结果,在灰色和白色暗度之间最佳迁移率校正时间不同。为了处理这个不同,可以为每个暗度设置最佳迁移率校正时间。
如上所述,可以为每个暗度设置最佳迁移率校正时间。因此,可以以可靠的方式为白色到黑色的所有暗度执行用于消除不同像素之间迁移率μ的变化的迁移率校正,由此提供进一步改进的图像质量。
应当注意,在上述实施例中,已经描述了将实施例应用到使用有机EL元件作为像素电路20的光电元件的有机EL显示装置作为实例的情况。然而,本发明不限于此,而是可以应用于通常使用发 光亮度随流经元件的电流的变化而变化的电流驱动光电元件(发光元件)的显示装置。
[应用实例]
根据本发明实施例的前述显示装置可应用于被设计为显示其中生成的图像或视频信号的视频的所有领域中使用的电子设备的显示装置。这些电子设备是图23~图27中示出的多种不同设备,即,数码相机、膝上个人计算机、诸如移动电话的移动终端设备、以及摄像机。以下将给出关于应用根据本发明实施例的电子设备的实例的描述。
应当注意,根据本发明实施例的显示装置是具有密封结构的模块形式的那些显示装置。适合这类的显示装置是通过将由玻璃或其它材料制成的透明相相对部附着至像素阵列部30形成的显示模块。该透明相对部可具有滤色器、保护膜或者甚至遮光膜。应当注意,显示模块可具有电路部、FPC(柔性印刷电路)或者为像素阵列部与外部设备之间信号交换设置的其它电路。
图23是示出应用根据本发明实施例的电视机的透视图。根据本应用实例的电视机包括视频显示屏幕部101,其包括前面板102、滤色玻璃103和其它部件。通过使用根据本发实施例的显示装置作为视频显示屏幕部101来制造该电视机。
图24A和24B是示出应用根据本发明实施例的数码相机的透视图。图24A是从相机前面看的透视图。图24B是从其后部看的透视图。根据本应用实例的数码相机包括闪光灯发光部111、显示部112、菜单开关113、快门按钮114和其它部件。通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示部112来制造该数码相机。
图25是示出应用根据本发明实施例的膝上个人计算机的透视图。根据本应用实例的膝上个人计算机包括主体121、用于被操作以键入诸如字符的信息的键盘122、用于显示图像的显示部123和其它部件。通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示部123来制造该膝上个人计算机。
图26是示出应用根据本发明实施例的摄像机的透视图。根据本应用实施例的摄像机包括主体部131、用于拍摄对象图像的面向前的镜头132、用于图像拍摄的开始/结束开关133、显示部134和其它部件。通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示部134来制造该摄像机。
图27A~27G是示出应用根据本发明实施例的诸如移动电话的移动终端设备的透视图。图27A是移动电话打开时的前视图。图27B是其侧视图。图27C是移动电话关闭时的前视图。图27D是左视图。图27E是右视图。图27F是顶视图。图27G是仰视图。根据本应用实例的移动电话包括上外壳141、下外壳142、连接部(在这种情况下是铰接部)143、显示器144、子显示器145、镜前灯146、相机147和其它部件。通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示器144和子显示器145来制造该移动电话。
本领域的技术人员应该理解,根据设计要求和其它因素,可以有多种修改、组合、再组合和改进,均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。