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CN1244085C - 有源矩阵型自发光显示装置和有源矩阵型有机el显示装置 - Google Patents

有源矩阵型自发光显示装置和有源矩阵型有机el显示装置 Download PDF

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CN1244085C CNB01124755XA CN01124755A CN1244085C CN 1244085 C CN1244085 C CN 1244085C CN B01124755X A CNB01124755X A CN B01124755XA CN 01124755 A CN01124755 A CN 01124755A CN 1244085 C CN1244085 C CN 1244085C
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Abstract

一种有源矩阵型自发光显示装置及有源矩阵型有机EL显示装置，可降低消耗功率和制造成本。在具有将栅极连接到栅极线1、漏极连接到数据线2的选择TFT4以及将选择TFT4的源极连接到驱动TFT6的栅极的自发光型显示装置中，将正电源PV、驱动TFT6、有机发光元件7、以及负电源CV串联连接。由于在负电源CV上施加用于使栅极信号-发光亮度相关曲线偏移的偏移电压，所以对数据信号不赋予色调显示，不需要提高电压。因此，可降低消耗功率，并且可以用通常的CMOS过程来制造数据信号，可以降低制造成本。

Description

有源矩阵型自发光显示装置和有源矩阵型有机EL显示装置
技术领域
本发明涉及具有将薄膜晶体管(Thin Film Transistor；TFT)等构成的选择驱动电路独立配置给每个像素的自发光元件的有源矩阵型自发光显示装置，特别涉及有源矩阵型有机场致发光(ElectroLuminescence；EL)显示装置。
背景技术
自发光显示装置与CRT相比消耗功率低和小型，此外，由于没有LCD那样的视角依赖性，所以近年来使用EL元件的EL显示装置作为取代CRT和LCD的显示装置引人注目。此外，包括例如作为驱动该EL元件的开关元件的TFT的EL显示装置的开发正在推进。
图5表示有机EL显示装置的等效电路图。配置沿行方向延伸的多个栅极线1，沿与其交叉的列方向配置多个数据线2和驱动线3。驱动线3连接到电源PV。电源PV是输出正的固定电压的电源，其电压例如是以接地电压为基准的10V的正电压。选择TFT4被连接到栅极线1和数据线2的各个交点。选择TFT4是将两个TFT4a、4b串联连接的双栅极结构，选择TFT4a的漏极连接到数据线2。选择TFT4b的源极连接到保护电容5和驱动TFT6的栅极。驱动TFT6的漏极连接到驱动线3，源极连接到有机EL元件7的阳极。有机EL元件7的阴极被接地。将列方向延伸的电容线9连接到保护电容5的对极。
栅极线1连接到图中未示出的栅极线驱动器，通过栅极线驱动器将栅极信号依次施加到栅极线1。栅极信号是导通或截止的二值信号，导通时变为正的固定电压，而截止时变为0V。栅极线驱动器在连接多个的栅极线1中使被选择的规定的栅极线的栅极信号导通。如果数据信号导通，则该栅极线1上连接的所有的选择晶体管4的TFT导通，经选择晶体管4数据线2和驱动晶体管6的栅极连接。从数据线驱动器8将按照显示图像决定的数据信号输出到数据线2，数据信号被输入到驱动晶体管6的栅极，并且使保持电容器5充电。驱动晶体管6以与数据信号的大小对应的导电率来连接驱动线3和有机EL发光元件7。其结果，与数据信号对应的电流经驱动晶体管6从驱动线3供给有机EL发光元件，以数据信号对应的亮度使有机EL发光元件发光。保持电容器5在专用电容线9或驱动线3等其它电极之间形成静电容量，可以使数据信号积蓄一定时间。在栅极线驱动器选择其他栅极线1，该栅极线1变为非选择并且使选择晶体管4截止后，数据信号由保持电容器5保持一个处置扫描期间的时间，在该期间，驱动晶体管6保持所述导电率，有机EL发光元件7可以按该亮度继续发光。
以上是有源矩阵型有机EL显示装置的工作原理，在本说明书中，有上述选择晶体管4、驱动晶体管6，通过同时选择栅极信号的一个或多个显示元件的信号、以及由显示图像决定的数据信号，将与数据信号对应的电流供给规定的显示元件的电路统称为选择驱动电路。选择驱动电路除上述以外还有各种图形，并已提出。
图6表示有源矩阵型有机EL显示装置的剖面图。在玻璃基板11上配置多个驱动TFT6。驱动TFT6是栅电极6G隔着层间绝缘膜12与源极6S、沟道6C、漏极6D对置的结构，在这里所示的例中，是栅电极6G与沟道6C相比处于下面的底栅极结构。在驱动TFT6上形成层间绝缘膜13，在其上配置数据线2和驱动线3。驱动线3经触点连接到驱动TFT6的漏极6D。在其上形成平坦化绝缘膜14，在平坦化绝缘膜14上对每个像素配置有机EL发光元件7。有机EL发光元件7以依次层积ITO(indium tin oxide：氧化铟锡)等透明电极组成的阳极15、空穴输送层16、发光层17、电子输送层18、铝等金属组成的阴极19来形成。通过从阳极15注入到空穴输送层16的空穴和从阴极19注入到电子输送层18的电子在发光层17的内部进行再结合而放光，该光如图箭头所示，从透明的阳极15透过玻璃基板11向外部发射。阳极15、发光层17以各像素独立形成，空穴输送层16、电子输送层18、阴极19以各像素共用来形成。
图7表示有机EL发光元件7中的电压VEL与当时的发光亮度的相关曲线。电压VEL在一定值V0以下的期间，不管有无电压值都完全不发光。然后，电压VEL超过一定值V0时开始发光，此后随着电压VEL增加而亮度增大。作为显示装置的发光元件，在使用有机EL的情况下，EL发光元件以规定的亮度Lmin发光时的电流为最低电压Vmin，相对于该亮度例如一定对比度、例如对比度为100的亮度LMAX为最大亮度，与该亮度对应的电压为最大电压VMAX，在该电压期间控制EL发光元件上的电压VEL来进行显示。如果将电压VEL设定得更高，则发光更强，可以获取更大的对比度，但有机EL具有发光越强寿命越短这样的特性，此外，为了使发光强，需要流动更大的电流。因此，从寿命、消耗电流两方面来看，根据其显示装置的使用环境设定需要的最大亮度和对比度。
图8表示从图5所示的电路图中抽出1像素部分的电源PV、驱动TFT6、EL发光元件7的电路图。从图可知，驱动TFT6和有机发光元件7被串联连接在电源PV和地之间。有机EL发光元件7中流动的电流IEL从电源PV经驱动晶体管6供给有机EL发光元件7，然后，该电流IEL可以通过改变驱动晶体管6的栅极电压VG来控制。如上所述，数据信号被输入到栅电极，栅电压VG成为与数据信号对应的值。图9表示EL发光元件7的发光亮度与驱动晶体管6的栅极电压VG之间的相关。驱动晶体管6是p型TFT的情况如图9(a)，而是n型TFT的情况如图9(b)。在驱动晶体管6是p型TFT的情况下，栅电压VG＝4.5V时为最大亮度LMAX，亮度随着栅电压VG的上升而降低，VG＝6.5V时为最小亮度Lmin。而且，在VG＝8V附近时不发光。在驱动晶体管6是n型TFT的情况下，从栅电压VG＝3V附近开始发光，亮度随着栅电压VG的上升而增加，在VG＝4.5V时为最小亮度Lmin，在VG＝6.5V时为最大亮度LMAX。
从上述可知，为了控制有机EL发光元件7的发光亮度，调整驱动晶体管6的栅电压、即数据信号，使得以从VGmin＝4.5V至VGMAX＝6.5V之间的显示色调对应的值进行输出就可以。图10表示有机EL显示装置中使用的数据信号的时间变化的一例。
但是，为了输出这样的数据信号，根据数据信号的最大值，需要设置大的电源。由图中未示出的外部的数据信号处理电路对从外部输入的图像信号进行信号处理，以最适合于栅电压，生成数据信号，但如果要输出的数据信号的电压高，则需要提高该数据信号处理电路的驱动电压，导致消耗功率的增大。
特别是如果VGMAX超过5V，则需要设计提高数据信号处理电路的耐压，难以用普通的CMOS处理来制造。因此，现有的有源矩阵型自发光显示装置存在消耗功率大、并且制造成本高这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于获得一种以更低的消耗功率工作、并且制造成本低的有源矩阵型自发光显示装置。
本发明是用于解决上述问题的发明，提供一种有源矩阵型自发光显示装置，包括：沿行方向延伸的多个栅极线；沿列方向延伸的多个数据线；与栅极线和数据线的交点分别对应配置的选择驱动电路；以及连接到选择驱动电路的发光元件；通过输入到栅极线的选择信号使选择驱动电路导通，将与输入到数据线的选择信号对应的电流供给发光元件，以数据信号对应的亮度使发光元件发光；发光元件被连接在相对于基准电压施加第一极性电压的第一电源和施加与第一极性相反极性电压的第二电源之间。
此外，提供一种有源矩阵型自发光显示装置，在各个像素上有选择晶体管、驱动晶体管、发光元件；通过将选择信号输入到选择晶体管，使选择晶体管导通，将数据信号经选择晶体管输入到驱动晶体管，将与数据信号对应的电流经驱动晶体管流到发光元件，按照数据信号进行使发光元件发光的显示；发光元件与驱动晶体管一起被串联连接在与基准电压对应极性的第一电源和与第一电源相反极性的第二电源之间。
此外，提供一种有源矩阵型自发光显示装置，包括：沿行方向延伸并依次输入选择信号的多个栅极线；沿列方向延伸的多个数据线；与栅极线和数据线的交点分别对应配置、将栅极连接到栅极线的选择晶体管；将数据线经所述选择晶体管连接到栅极的驱动晶体管；将阳极连接到驱动晶体管的发光元件；以及通过驱动晶体管对发光元件供给电流的正电源；将负电源连接到发光元件的阴极。
选择信号是在选择时规定极性的电位，而在非选择时是与规定极性相反极性的电位。
选择信号在选择时是一极性的固定值，而在非选择时是与一极性相反的极性并且绝对值比规定值小的值。
附图的简单说明
图1表示本发明一实施例的有机EL显示装置的电路图。
图2表示本发明一实施例的有机EL显示装置的部分电路图。
图3表示本发明一实施例中的有机EL元件的发光亮度与驱动TFT栅电压之间的关系图。
图4表示本发明一实施例中数据信号的示例图。
图5表示现有的有机EL显示装置的电路图。
图6是有机EL显示装置的剖面图。
图7表示发光亮度与有机EL发光元件的电压之间的关系图。
图8表示现有的有机EL显示装置的部分电路图。
图9表示现有的有机EL显示装置中的有机EL元件的发光亮度与驱动TFT栅电压之间的关系图。
图10表示现有的有机EL显示装置的数据信号的示例图。
发明的具体实施方式
图1是本发明实施例的EL显示装置的等效电路图。配置沿行方向延伸的多个栅极线1，沿与栅极线交叉的方向上配置多个数据线2和驱动线3。将选择TFT4连接在栅极线1和数据线2的各个交点上。选择TFT4是将两个TFT4a、4b串联连接的双栅极结构，选择TFT4的各个TFT4a、4b的栅极连接到栅极线1，选择TFT4a的漏极连接到数据线2。选择TFT4b的源极连接到保持电容器5和驱动TFT6的栅极。驱动TFT6的漏极连接到驱动线3，源极连接到有机EL发光元件7的阳极。以上与现有的EL显示装置相同，其剖面图也与现有剖面图相同。
本实施例的特征在于，将有机EL发光元件7的阴极不接地，而连接到施加作为负电压的偏移电压VSHIFT的电源CV。图2表示从图1的电路图中抽取一个像素部分的阳极侧电源PV、驱动TFT6、EL发光元件7和阴极侧电源CR的电路图。将驱动TFT6和有机EL发光元件7串联连接在以接地电压为基准而施加正的电压的电源PV和施加负的电压的电源CV之间。
如上所述，为了以适当的亮度使有机EL发光元件7发光，以往需要从VGmin至VMAX之间进行驱动，但低于VGmin的电压仅是简单地提高电压，在色调显示上没有任何作用。因此，在本实施例中，将图9所示的提高部分的电压的极性反向，施加负电源CV作为偏移电压。在本实施例中，电源CV的电压、即偏移电压VSHIFT为-4V。
有机EL发光元件7的发光亮度由其阳极和阴极间的电位差来决定。如上所述，在正电源PV和地之间不赋予该电位差，而通过同时使用电源PV和负电源CV，与有机EL发光元件7的驱动晶体管6的栅极电压对应的发光亮度可以从图9所示的相关偏移到图3所示的相关。这是因为着眼于图9所示的电压提高部分完全未赋予色调显示，通过将该部分进行反向施加负电压这样的相反的发光来形成的。
图3表示本实施例的驱动晶体管6的栅极电压VG和有机EL发光元件7的发光亮度之间的相关关系。驱动晶体管6是p型TFT的情况如图3(a)，是n型TFT的情况如图3(b)。在驱动晶体管6是p型TFT的情况下，栅极电压VG＝0.5V时为最大亮度LMAX，亮度随着栅极电压VG的上升而下降，在VG＝2.5时为最小Lmin。而且，在VG＝3V附近不发光。在驱动晶体管6是n型TFT的情况下，VG＝0.5V时为最小亮度Lmin，在VG＝2.5V时为最大亮度LMAX。即，本实施例的数据电压最好设定在从VGmin＝0.5V至VGMAX＝2.5V之间，与以往相比，可以用低的数据电压来驱动。因此，本实施例与以往相比可以用低的消耗功率来驱动。此外，由于偏移电压VSHIFT＝4V、数据电压的最大值VGMAX＝2.5V，无论哪个电压的绝对值都比5V小，所以本实施例中所用的数据信号处理电路可以用CMOS处理来形成，可以降低制造成本。
而且，偏移电压VSHIFT可以用电压的提高部分设定为任意的值，可以偏移仅与偏移电压VSHIFT对应部分的数据信号。如本实施例，VSHIFT＝-4V就可以，当然也可以为比其小的值。如果大于VSHIFT＝-4V，则可以相应地偏移数据信号，可以相应地降低消耗功率。至少可以使偏移后的数据信号的最大值为5V以下。而且，为了使偏移后的数据信号的最小值VGmin为0V，如果是本实施例中所用的屏板，最好设定为VSHIFT＝-4.5V。
但是，选择晶体管4的栅极电压通常以导通和截止的二值来控制，将截止设定为0V，而将导通设定为规定的正电压。但是，如果设定偏移电压而使VG的下限VGmin为0V，则数据信号在VGmin时产生问题。即，在数据信号为0V时，如果栅极线1的选择期间结束，选择晶体管4的栅极信号截止，即变为0V，则在选择晶体管4中，激活层和栅电极都为0V而没有电位差。一般地，如果晶体管的激活层和栅电极之间没有电位差，则在沟道中产生漏电流。为了解决这个问题，使选择晶体管4的栅极信号在与VSHIFT对应的负电压和规定的正电压之间变化。由此，即使在VGmin＝0V时也没有漏电流。
在本实施例中，阴极19如图6所示以跨越连通多个像素来形成。因此，只要将负电源连接到阴极19的某个部分，就可以容易地实现本实施例，在连接负电源CV时，不需要特别的掩模变更等的大幅度成本。
此外，在上述实施例中，作为选择驱动电路，说明了图1所示的具有选择TFT4、驱动TFT6的电路，但例如也可以不用双栅极结构而以通常的TFT构造来形成选择TFT4，同时追加用于改善其他特性的TFT等任意的形态。对于分别对每个像素配置的自发光元件，只要是供给规定电流的电路，将自发光元件配置在一极性的电源和相反极性的电源之间，同样可以实施。
发明效果
如上所述，根据本发明，由于将发光元件连接在输出第一极性电压的第一电源和输出与第一极性相反极性的电压的第二电源之间，所以仅第二电源电压部分使数据信号偏移，由于可以低电压化，所以可以使显示装置消耗功率低。
而且，在数据信号处理电路上不需使用高耐压晶体管，可以用通常的CMOS处理来制造，可以降低显示装置的制造成本。

Claims (6)

1.一种有源矩阵型自发光显示装置，包括：沿行方向延伸的多个栅极线；沿列方向延伸的多个数据线；与所述栅极线和所述数据线的交点分别对应配置的选择驱动电路；以及连接到所述选择驱动电路的发光元件；
通过输入到所述栅极线的选择信号使所述选择驱动电路导通，将与输入到所述数据线的选择信号对应的电流供给所述发光元件，以对应于数据信号的亮度使所述发光元件发光；其特征在于，
所述发光元件被连接在相对于基准电压施加第一极性电压的第一电源和施加与所述第一极性相反极性的电压的第二电源之间，所述发光元件发光时所述第一电源和所述第二电源同时工作。
2.一种有源矩阵型自发光显示装置，包括：在各个像素上具有选择晶体管、驱动晶体管、发光元件；
通过将选择信号输入到所述选择晶体管，使选择晶体管导通，经所述选择晶体管将数据信号输入到所述驱动晶体管，将与所述数据信号对应的电流经所述驱动晶体管流到所述发光元件，按照所述数据信号进行使所述发光元件发光的显示；其特征在于，
所述发光元件与驱动晶体管一起被串联连接在具有与基准电压极性对应的一极性的第一电源和施加与所述第一电源极性相反的、且对灰度显示没有贡献的底部上升部分的电压的第二电源之间，所述发光元件发光时所述第一电源和所述第二电源同时工作。
3.一种有源矩阵型自发光显示装置，包括：沿行方向延伸并依次输入选择信号的多个栅极线；沿列方向延伸的多个数据线；与所述栅极线和所述数据线的交点分别对应地配置、将栅极连接到所述栅极线的选择晶体管；经所述选择晶体管将所述数据线连接到栅极的驱动晶体管；将阳极连接到所述驱动晶体管的发光元件；以及通过所述驱动晶体管对所述发光元件供给电流的正电源；其特征在于，
将施加对灰度显示没有贡献的底部上升部分的电压的负电源连接到所述发光元件的阴极，所述发光元件发光时，所述正电源和所述负电源同时工作。
4.如权利要求1至权利要求3的任何一项所述的有源矩阵型自发光显示装置，其特征在于，所述选择信号在选择时为规定极性的电位，而在非选择时是与所述规定极性相反极性的电位。
5.如权利要求1至权利要求3的任何一项所述的有源矩阵型自发光显示装置，其特征在于，所述选择信号在选择时是所述一极性的规定值，而在非选择时是与所述一极性相反极性并且绝对值比所述规定值小的值。
6.如权利要求1至权利要求3的任何一项所述的有源矩阵型自发光显示装置，其特征在于，所述发光元件是有机EL发光元件。
CNB01124755XA 2000-07-31 2001-07-31 有源矩阵型自发光显示装置和有源矩阵型有机el显示装置 Expired - Lifetime CN1244085C (zh)

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