[发明专利]像素电路、图像显示装置及其驱动方法以及电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过电流驱动为每个像素提供的电光器件来控制亮度的像素电路、一种其中多个像素电路以矩阵形式排列的图像显示装置以及一种用于该图像显示装置的驱动方法。尤其，本发明涉及一种所谓的有源矩阵型图像显示装置及用于该图像显示装置的驱动方法，该有源矩阵型图像显示装置利用提供给每个像素电路的绝缘栅极场效应晶体管(IGFET)来对流到电光器件例如有机电致发光(EL)器件的电流量施加控制。本发明还涉及一种配备有这种显示装置的电子装置。

背景技术

关于诸如液晶显示器的图像显示设备，多个液晶像素以矩阵形式排列，根据要显示的图像的信息，对于每个像素控制关于入射光的透射强度或反射强度，从而显示图像。这一点也可应用于有机EL显示器或其中像素为诸如有机EL装置的电光装置的其它显示器中，但是不同于液晶像素，有机EL装置本身发光。因此这一点使得有机EL显示器相比于液晶显示器呈现了下列优势，较好的可视性、不需要背光、较快的响应速度等等。此外，有机EL显示器是所谓的电流控制型，即发光装置的亮度级(灰度级)由流经其的电流值控制，这样的所谓的控制电流型显示器与控制电压型的液晶显示器有显著的差异。

与液晶显示器一样，根据驱动方式有机EL显示器也可分为直接矩阵和有源矩阵两种类型。直接矩阵型有机EL显示器结构简单，但是存在很难实现具有高清晰度的大尺寸显示器的问题。由此有源矩阵型有机EL显示器当前开发盛行。有源矩阵型利用有源元件，即通常为像素电路内部的薄膜晶体管(TFT)来控制每个像素电路中发光装置内的电流流动，且描述在专利文献1-5，即JP-A-2003-255856，JP-A-2003-271095，JP-A-2004-133240，JP-A-2004-029791以及JP-A-2004-093682中。

发明内容

以前的像素电路布置在扫描线和信号线的交叉处。多条扫描线布置成行用于提供控制信号，多条信号线布置成列用于提供视频信号。像素电路包括至少输入晶体管、保持电容、驱动晶体管以及发光装置。该输入晶体管响应来自于扫描线的控制信号而导通，并采样来自于信号线的视频信号。该保持电容保持与该采样的视频信号对应的输入电压。该驱动晶体管根据保持电容处保持的输入电压在任意预定的发光周期提供输出电流。该输出电流通常具有对于驱动晶体管的沟道区域的载流子迁移率以及阈值电压的依赖性。通过驱动晶体管提供的输出电流，该发光装置发出具有对应于视频信号的强度的光。

驱动晶体管在其栅极接收保持电容处保持的输入电压，并使得输出电流在源极和漏极之间流动，从而激活该发光装置。通常，作为发光装置的发光结果的亮度与电流携带量成正比。驱动晶体管的输出电流的供给量由栅极电压控制，即由写入保持电容的输入电压来控制。在以前类型的像素电路中，施加于驱动晶体管的栅极的输入电压根据进入的视频信号改变，从而电流量得以控制以提供到发光装置。

驱动晶体管的运行特性可由下面的方程1表示：

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)²              (1)

在该晶体管特性方程1中，Ids表示源极和漏极之间流经的漏极电流。在像素电路中，漏极电流是提供给发光元件的输出电流。在该等式中，Vgs表示源极作为参考时施加于栅极的栅极电压，且在像素电路中，栅极电压是上述输入电压。在该等式中，Vth表示晶体管的阈值电压，且μ表示形成晶体管的沟道的半导体薄膜的迁移率。此外在该等式中，W表示沟道的宽度，L表示沟道的长度，Cox表示栅极电容。从晶体管特性的方程1中明显看出，当薄膜晶体管运行在饱和区域中时，如果栅极电压Vgs超过了阈值电压Vth，薄膜晶体管则设置为接通状态，从而漏极电流Ids流过。原则上，如上述晶体管特性方程1所示，如果具有恒定的栅极电压Vgs，流到发光装置的漏极电流Ids一直具有相同的量。在这种意义中，如果屏幕的每一像素都被提供以一特定等级(level)的视频信号，则每一像素应当发出具有相同亮度的光，且屏幕应当具有均匀性。

然而，实际上，由诸如多晶硅的半导体薄膜形成的薄膜晶体管(TFT)在它们装置特性上变化。尤其，阈值电压Vth的值不是恒定的，且每个像素具有自己的阈值电压。如从上面晶体管特性方程1明显地看出，即使具有恒定的栅极电压Vgs，但是驱动晶体管之间的阈值电压Vth的任何改变导致漏极电流Ids的改变。结果，像素的亮度也发生改变，由此损坏了屏幕的均匀性。考虑到这一点，像素电路已经开发为具有消除驱动晶体管的阈值电压上所观测的任何变化的功能，且专利文献3描述了这种像素电路。