[发明专利]像素电路和显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及针对各个像素布置并且利用电流驱动发光器件(lightemitting device)的像素电路。更具体而言，本发明涉及利用在每个像素电路中设置的绝缘栅场效应晶体管(insulated gate field effect transistor)对被提供给发光器件(例如，有机EL(电致发光))的电流的量进行控制并且被应用于所谓的有源矩阵显示装置的像素电路。另外，本发明还涉及包括该像素电路的显示装置。

背景技术

在例如液晶显示器之类的图像显示装置中，以矩阵形式布置了许多液晶像素，并且根据要显示的图像信息控制每个像素中的入射光的透射和反射强度，从而显示图像。这在像素中包括有机EL器件的有机EL显示器等等之中相同的，但是有机EL器件是不同于液晶像素的自发光器件。因此，有机EL显示器的优点包括可视性比液晶显示器的可视性高，不需要背光，并且响应速度较高。另外，每个发光器件的亮度级别(灰度级别)可由流入到该器件的电流的值控制，因此作为所谓的电流控制型的有机EL显示器与作为电压控制型的液晶显示器极大不同。

与液晶显示器一样，有机EL显示器的驱动系统被划分成简单矩阵系统(simple matrix system)和有源矩阵系统(active matrix system)。前者具有简单的结构，但是存在难以实现较大的高分辨率显示器的问题。因此，现在对有源矩阵系统的开发比较活跃。在该系统中，流到每个像素电路中的发光器件的电流受控于像素电路中设置的有源器件(一般是薄膜晶体管(TFT))，在日本未实审专利申请公开No.2003-255856、No.2003-271095、No.2004-133240、No.2004-029791和No.2004-093682中描述了该系统。

传统的像素电路被布置在提供控制信号的行形式的扫描线和提供视频信号的列形式的信号线彼此交叉的位置处，并且每个像素电路包括至少一个采样晶体管(sampling transistor)、电容器单元、驱动晶体管(drivetransistor)和发光器件。采样晶体管响应于提供自扫描线的控制信号导通，从而对提供自信号线的视频信号进行采样。电容器单元根据被采样的视频信号保持输入电压。驱动晶体管在预定发光周期期间根据电容器单元中保持的输入电压提供输出电流。一般来说，输出电流具有对驱动晶体管的沟道区域中的载流子迁移率(carrier mobility)和阈值电压的依赖性。利用从驱动晶体管提供的输出电流，发光器件按照根据视频信号的亮度发光。

驱动晶体管在其栅极中接收在电容器单元中保持的输入电压，并且在源极和漏极之间提供输出电流，以使发光器件导通。一般而言，发光器件的发光亮度与流到该发光器件的电流的量成正比。此外，从驱动晶体管提供的输出电流的量受控于栅极电压，即，电容器单元中写入的输入电压。在传统的像素电路中，通过根据输入视频信号来改变施加到驱动晶体管的栅极的输入电压，来对提供到发光器件的电流的量进行控制。

在这里，驱动晶体管的操作特性由如下表达式1表示。

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)²…表达式1

在该晶体管特性表达式1中，Ids表示在源极和漏极之间流动的漏极电流，并且是被提供给像素电路中的发光器件的输出电流。Vgs表示被施加到栅极的相对于源极的栅极电压，并且是像素电路中的上述输入电压。Vth是晶体管的阈值电压。另外，μ表示构成晶体管的沟道的半导体薄膜的迁移率。另外，W表示沟道的宽度、L表示沟道的长度、并且Cox表示栅极电容。从晶体管特性表达式1可清楚，当TFT在饱和区中工作时，如果栅极电压Vgs上升到超过阈值电压Vth，则TFT进入导通(ON)状态，并且漏极电流Ids流动。原理上，如上述晶体管特性表达式1所示，恒定的栅极电压Vgs允许相同量的漏极电流Ids被恒定地提供给发光器件。因此，通过将相同电平的视频信号提供给构成屏幕的所有像素，所有像素按照相同亮度发光，从而可以确保获得屏幕的均一性。

但实际上，由多晶硅半导体薄膜等构成的薄膜晶体管(TFT)的器件特性会变化。具体而言，阈值电压Vth不是恒定的，而是在每个像素中会不同。从上述晶体管特性表达式1可以清楚，如果阈值电压Vth在每个驱动晶体管中不同，那么即使栅极电压Vgs恒定，每个像素中的漏极电流Ids也会不同，并且亮度也不同，从而有损屏幕的均一性。传统上，开发了具有消除驱动晶体管的阈值电压的变化的功能的像素电路，例如在上述日本未实审专利申请公开No.2004-133240中有所公开。