[发明专利]显示装置及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示装置及其驱动方法，其中在各个像素中排列的发光元件由电流驱动以显示图像，更具体地，本发明涉及一种有源矩阵式显示装置及其驱动方法，其中利用每个像素电路中所提供的绝缘栅型电场效应晶体管来控制被提供给诸如有机EL(电致发光)元件的发光元件的电流量。

背景技术

例如，在诸如液晶显示单元的图像显示装置中，为了显示图像，大量的液晶像素以矩阵排列，并且响应于要被显示的图像信息，对于每个像素，控制进入光的透射强度或反射强度。虽然刚才描述的配置也与其中有机EL元件被用于像素的有机EL显示单元等的配置相似，但是有机EL元件不同于液晶像素，它是自发光元件。因此，有机EL显示单元有优点在于：相比于液晶显示单元，图像的可视性高，并且不必提供背后照明，另外响应速度高。而且，有机EL显示单元是电流控制型，其中能根据流过的电流的值来控制每个发光元件的亮度电平(等级)。在这种情况下，有机EL显示单元很不同于电压控制型的显示单元诸如液晶显示单元。

在有机EL显示单元中，类似于在液晶显示单元中，单纯矩阵系统和有源矩阵系统都可用作为驱动系统。单纯矩阵系统的问题在于，虽然它结构简单，但是难以实现大尺寸和高清晰度的显示单元。因此，目前，普遍进行有源矩阵类型的显示单元的开发。根据有源矩阵系统，由像素电路中所提供的有源元件来控制被施加在每个像素电路中的发光元件上的电流。通常，薄膜晶体管(TFT)被用作为有源元件。例如，在日本专利公开No.2003-255856、2003-271095、2004-133240、2004-029791、和2004-093682中公开了该有源矩阵系统。

发明内容

现有技术的像素电路被配置在沿行延伸的用于提供控制信号的扫描线和沿列延伸的用于提供图像信号的信号线互相交叉的每一个位置上。像素电路包括采样晶体管、像素电容、驱动晶体管和发光元件。采样晶体管响应从相关扫描线提供的控制信号而导通，以采样从相关信号线提供的图像信号。像素电容保留根据所采样图像信号的信号电位的输入电压。驱动晶体管在预定的发光周期内响应于在像素电容上保留的输入电压来提供输出电流作为驱动电流。注意，通常，输出电流依赖于驱动晶体管的沟道区域的载流子迁移率和阈值电压。发光元件以根据从驱动晶体管提供的输出电流并与图像信号一致的亮度来发光。

驱动晶体管接收像素电容在其栅极所保留的输入电压，并在其源极和漏极之间提供输出电流，以给与发光元件电压。通常，发光元件的发光的亮度与所提供的电流量成比例地增加。另外，由栅极电压即在像素电容中所写入的输入电压来控制驱动晶体管的输出电流供应量。现有技术的像素电路响应于输入图像信号而改变将被施加在驱动晶体管的栅极的输入电压，以控制将被施加在发光元件上的电流量。

驱动晶体管具有由以下公式(1)所表示的操作特征：

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2  …(1)

其中，Ids是流经驱动晶体管的源极和漏极之间的漏极电流，也是在像素电路中提供给发光元件的输出电流；Vgs是以源极作为基准施加在栅极上的栅极电压，也是在像素电路中如上所述的输入电压；Vth是驱动晶体管的阈值电压；μ是构成驱动晶体管沟道的半导体薄膜的迁移率；W是沟道宽度；L是沟道长度；Cox是栅极电容。如从上面的特征公式(1)能明显看出的，当薄膜晶体管在它的饱和区域中运作时，如果增加栅极电压Vgs超过阈值电压Vth，则晶体管被置于导通状态，漏极电流Ids流过。理论上，如由上述晶体管特征公式(1)所指示的，如果固定栅极电压Vgs，则向发光元件提供漏极电流Ids的通常相等的量。因此认为，如果向构成屏幕的像素提供相等电平的图像信号，则所有像素以相等亮度发光和实现屏幕的均匀性。

但是，实际上，由多晶硅等材料的半导体薄膜所构成的各个薄膜晶体管(TFT)的器件特征显示出某些离散(dispersion)。具体地，阈值电压Vth不均匀而在像素之间离散。如由上述晶体管特征公式(1)能明显看出的，如果阈值电压Vth在驱动晶体管间离散，则即使固定栅极电压Vgs，离散也会出现在漏极电流Ids中，导致像素间亮度的差异。结果，破坏了屏幕的均匀性。在现有技术中已经开发了并在例如上述日本专利公开No.2004-133240中公开了结合用于消除驱动晶体管间阈值电压离散之功能的像素电路。

但是，发光元件输出电流的离散的主要因素不局限于驱动晶体管的阈值电压Vth。如由上述晶体管特征公式(1)能明显看出的，当驱动晶体管的迁移率μ离散时，输出电流Ids也波动。结果，破坏了屏幕的均匀性。因此，消除迁移率的离散也是要被解决的课题之一。