[发明专利]图像显示器

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括用以通过电流驱动置于每一像素基底中的发光元件的像素电路的图像显示器。更具体地，本发明涉及一种所谓的有源矩阵型图像显示器，其中像素电路以矩阵(行和列)形式排列，并且具体地，施加到发光元件例如有机EL元件的电流量由提供在像素电路中的绝缘栅场效应晶体管控制。

背景技术

在图像显示器中，例如在液晶显示器中，大量液晶像素以矩阵形式排列，并且根据有关要显示图像的信息在每个像素基底上控制入射光的透射强度或反射强度，从而显示图像。这种逐个像素控制也能在使用有机EL元件作为自身像素的有机EL显示器中实现。然而，不像液晶像素，有机EL元件是自发光元件。因此，有机EL显示器相对液晶显示器有如下优点：高图像可见度、不需要背光和高响应速度。此外，有机EL显示器是电流控制显示器，其能基于流过发光元件的电流控制每一发光元件的亮度级(灰度)，并且因此与是电压控制显示器的液晶显示器有很大不同。

与液晶显示器相似，用于有机EL显示器的驱动系统的种类包括简单矩阵系统和有源矩阵系统。简单矩阵系统具有更简单的结构但是包括例如难实现大尺寸和高清晰度显示的问题。因此，当前，有源矩阵显示器正更加积极的发展。在有源矩阵系统中，流经每一像素电路中发光元件的电流由提供在像素电路中的有源元件(通常是薄膜晶体管(TFT))控制。像素电路的一个例子在公开号为H8-234683的日本专利中公开。

图1是示出了现有像素电路的典型实例的电路图。如图所示，现有的像素电路置于提供控制信号的行扫描线WS和提供视频信号的列信号线SL之间的交叉点处。像素电路至少包括采样晶体管T1、作为电容部分的像素电容Cs、驱动晶体管Td、和发光元件OLED。采样晶体管T1响应于来自扫描线WS的控制信号(选择脉冲)导通，由此采样从信号线SL提供的视频信号。像素电容Cs保持由所采样的视频信号决定的输入电压。驱动晶体管Td连接到电源线Vcc并取决于由像素电容Cs保持的输入电压给发光元件OLED提供输出电流。发光元件OLED是二端元件(二极管型元件)。它的阳极连接到驱动晶体管Td，同时它的阴极连接到地线GND。由于从驱动晶体管Td提供的输出电流(漏极电流)，发光元件OLED发出亮度取决于视频信号的光。通常，输出电流(漏极电流)取决于驱动晶体管Td的沟道区域中的载流子迁移率和驱动晶体管Td的阈值电压。

驱动晶体管Td通过其栅极接收由像素电容Cs(电容部分)所保持的输入电压并且在它的源极和漏极之间传导输出电流，从而把该电流施加到发光元件OLED。发光元件OLED由例如有机EL器件形成，并且其发光亮度与施加到其上的电流量成比例。从驱动晶体管Td供应的输出电流的值由栅极电压，也就是写入像素电容Cs的输入电压所控制。现有的像素电路根据输入视频信号改变施加到驱动晶体管Td栅极的输入电压，从而控制提供给发光元件OLED的电流量。

驱动晶体管的操作特性由公式1所表达。

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2...公式1

在公式1中，Ids表示在源极和漏极之间流动的漏极电流。这个电流是提供给像素电路中发光元件的输出电流。Vgs表示施加到栅极的相对于源极电势的栅极电压。该栅极电压是上述的像素电路中的输入电压。Vth表示晶体管的阈值电压。μ表示作为晶体管沟道的半导体薄膜中的迁移率。另外，W、L和Cox分别表示沟道宽度、沟道长度和栅极电容。从作为晶体管特性方程的公式1中显而易见的是，当薄膜晶体管工作在它的饱和区域时，如果栅极电压Vgs高于阈值电压Vth，晶体管导通以传导漏极电流Ids。原则上，如公式1所示，恒定的栅极电压Vgs总是给发光元件提供相同的漏极电流Ids。因此，给屏幕中所有像素提供同一电平的视频信号将使所有的像素都以同样的亮度发光，因而将提供屏幕的一致性。

但是，由半导体薄膜例如多晶硅薄膜形成的实际的薄膜晶体管(TFT)引入器件特性偏差。具体地，阈值电压Vth不是恒定的而是从像素到像素变化。从公式1中可以显而易见的是，即使栅极电压Vgs是恒定的，驱动晶体管阈值电压Vth的变化也会引起漏极电流Ids的变化。这样，亮度从像素到像素变化，其扰乱屏幕的一致性。

为了解决这个问题，已经开发出提供有消除驱动晶体管阈值电压变化功能的像素电路。这种像素电路在例如公开号为2005-345722的日本专利中公开。