有源矩阵型显示设备和有机电致发光显示设备及其驱动方法技术

在有源矩阵型有机ＥＬ显示设备中，给每条数据线配置一个电流偏置电路，用于沿抵消写入电流的方向给数据线馈送电流。电流偏置电路包括：转换单元，给它提供电流形式馈送的驱动电流值的信息，用于把提供的电流转换成电压形式；保持单元，用于保持转换单元转换得到的电压；和驱动单元，用于把保持单元保持的电压转换成电流，并把该电流作为驱动电流馈送到数据线。电流偏置电路把沿抵消亮度数据方向的驱动电流作为偏置电流馈送到每条数据线，并避免偏置电流值在不同数据线上发生变化。因此，可以实现高速写入包括黑场数据在内的低亮度数据，并可以显示没有黑场浮动的图像。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Active matrix type display device and organic electroluminescent display device and driving method thereof

In an active matrix organic EL display device, a current bias circuit is provided for each data line to feed the data line along the direction of offset write current. The current bias circuit includes a conversion unit, giving it the driving current value of the current form of feeding information, used to provide the current into voltage form; a holding unit for holding the voltage conversion conversion unit; and a driving unit for the unit to keep Paul conversion voltage into a current, and the current as the driving current is fed to a data line. The current bias circuit feeds the drive current in the direction of the offset luminance data as a bias current to each data line, and the bias current value is prevented from changing on different data lines. As a result, low brightness data, including black field data, can be written at high speed, and images with no black field floating can be displayed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源矩阵型显示设备及其驱动方法，该设备在每个像素中有一个有源器件并借助于该有源器件控制像素单元的显示，及其驱动方法。本专利技术具体涉及利用电光器件的有源矩阵型显示设备，该电光器件根据流过其中的电流改变亮度；利用有机材料电致发光(以下称之为有机EL(电致发光))器件作为电光器件的有源矩阵型有机EL显示设备，及其驱动方法。
技术介绍
例如，利用液晶盒作为像素显示器件的液晶显示有排列成矩阵形式的大量像素，并根据待显示图像的信息控制每个像素的光强，从而实施图像显示的驱动操作。利用有机EL器件作为像素显示器件的有机EL显示实施相同的显示驱动操作。由于有机EL显示是所谓的自发光型显示，它利用发光器件作为像素显示器件，然而，与液晶显示比较，有机EL显示有这样一些优点，例如，较高的图像可见度，不需要后照光，和较高的响应速度。此外，每个发光器件的亮度是受流过其中的电流值控制。就是说，有机EL显示与电压控制型的液晶显示有很大的不同，有机EL器件是电流控制型器件。与液晶显示相同，有机EL显示可以采用无源矩阵方法和有源矩阵方法作为它的驱动方法。虽然前一种方法有简单的结构，然而存在这样一些问题，例如，很难实现大的高分辨率显示。因此，最近以来有源矩阵方法得到很大的发展，借助于放置在像素内的有源器件，例如，绝缘栅极场效应晶体管(一般是薄膜晶体管；TFT)，控制流过像素内发光器件的电流。图1表示有源矩阵型有机EL显示设备的常规例子像素电路(单元像素电路)(若想知道更详细的描述，请参照美国专利5,684,365和日本专利公开号Hei.8-234683)。从图1中可以清楚地看出，按照这个常规例子的像素电路包括有机EL器件101，它有连接到正电源Vdd的阳极；TFT 102，它有连接到有机EL器件101阴极的漏极和连接到地(以下称之为接地)的源极；电容器103，它连接在TFT 102栅极与地之间；和TFT 104，它有连接到TFT 102栅极的漏极，连接到数据线106的源极，和连接到扫描线105的栅极。由于有机EL器件在许多情况下有整流的性质，有机EL器件可以称之为OLED(有机发光二极管)。所以，在图1和其他的附图中，利用二极管符号表示作为OLED的有机EL器件。然而，在以下的描述中，OLED有整流性质不是必需的。如此制成的像素电路的操作如下所述。首先，当扫描线105的电位处在选定状态(在此情况下为高电平)和写入电位Vw加到数据线106时，TFT 104导通，电容器103被充电或不充电，因此，TFT 102的栅极电位变成写入电位Vw。其次，当扫描线105的电位处在非选定状态(在此情况下为低电平)时，TFT 102与扫描线105电路断开，而TFT 102的栅极电位被电容器103稳定地保持住。流过TFT 102和OLED 101的电流是对应于TFT 102的栅源电压Vgs值，而OLED 101继续发射亮度对应于该电流值的光。选取扫描线105和发射数据线106的亮度数据到像素内部的操作称之为“写入”。如上所述，一旦图1所示的像素电路写入电位Vw，直到下一次写入操作之前，OLED 101继续发射固定亮度的光。可以利用这样的方式制成有源矩阵型显示设备(有机EL显示设备)，按照图2所示的矩阵形式排列大量的这种像素电路(以下可以简单地称之为像素)111，并在扫描线驱动电路113相继地选取扫描线112-1至112-n的同时，重复来自电压驱动型数据线驱动电路(电压驱动器)114的写入操作。在这种情况下，它表示m列和n行的像素排列。当然，在这种情况下，数据线的数目是m，而扫描线的数目是n。无源矩阵型显示设备中的每个发光器件仅在选取该发光器件的瞬间发射光，而有源矩阵型显示设备中的发光器件继续发射光，即使在完成写入操作之后也是如此。因此，与无源矩阵型显示设备比较，有源矩阵型显示设备有这样的优点，特别是用在大的高分辨率显示中，有源矩阵型显示设备可以减小发光器件的峰值亮度和峰值电流。在有源矩阵型有机EL显示中，玻璃衬底上制成的TFT(薄膜场效应晶体管)一般用作有源器件。然而，众所周知，与单晶硅比较，用于制成TFT的无定形硅和多晶硅有较差的结晶度和较差的导通机构可控性，因此，它制成的TFT在特性上有很大的起伏。当多晶硅TFT制成在相对大的玻璃衬底上时，特别是，在形成无定形硅薄膜之后，利用激光退火方法使多晶硅TFT大致结晶，为的是避免诸如玻璃衬底的热形变问题。然而，利用均匀的激光能量照射大的玻璃衬底是很困难的，因此，多晶硅的结晶状态随衬底内的位置而变化。所以，形成在相同衬底上均匀TFT的阈值Vth随不同的像素而变化，在某些情况下，阈值Vth相差几百毫伏或1伏或更大。在这种情况下，例如，即使当相同的电位Vw写入到不同的像素时，TFT的阈值Vth随不同的像素而变化。这就导致流过OLED(有机EL器件)的电流Ids随不同的像素而有很大的变化，从而使电流Ids偏离所要求的值。所以，不可能期望这种显示有很高的图片质量。不仅是阈值Vth发生变化，而且载流子迁移率μ等也发生变化。为了解决这个问题，本专利技术者提出图3中所示电流写入型像素电路的建议作为例子(见国际出版号WO01/06484)。从图3中可以清楚地看出，电流写入型像素电路包括OLED 121，它有连接到正电源Vdd的阳极；N沟道TFT 122，它有连接到OLED121阴极的漏极和接地的源极；电容器123，它连接在TFT 122的栅极与地之间；P沟道TFT 124，它有连接到数据线128的漏极，和连接到扫描线127的栅极；N沟道TFT 125，它有连接到TFT 124源极的漏极，和接地的源极；和P沟道TFT 126，它有连接到TFT 125漏极的漏极，连接到TFT 122栅极的源极，和连接到扫描线127的栅极。如此制成的像素电路与图1所示的像素电路在以下方面有很大的不同在图1所示的像素电路中，亮度数据是以电压形式提供给像素，而在图3所示的像素电路情况中，亮度数据是以电流形式提供给像素。首先，在写入亮度数据时，扫描线127进入选定状态(在此情况下为低电平)，而对应于亮度数据的电流Iw传输通过数据线128。电流Iw流过TFT 124到达TFT 125。在此情况下，令Vgs为发生在TFT125中的栅源电压。由于TFT 125的栅极与漏极之间的短路，TFT 125工作在饱和区。因此，按照熟知的MOS晶体管公式，下列的公式成立Iw＝μ1Cox1W1/L1/2(Vgs-Vth1)2(1)在公式(1)中，Vth1是TFT 125的阈值；μ1是TFT 125的载流子迁移率；Cox1是TFT 125单位面积的栅极电容；W1是TFT 125的沟道宽度；和L1是TFT 125的沟道长度。然后，令Idrv是流过OLED 121的电流，电流Idrv电流值受到与OLED 121串行连接的TFT 122的控制。在图3所示的像素电路中，TFT 122的栅源电压与公式(1)中的Vgs一致，因此，我们假设TFT122工作在饱和区，Idrv＝μ2Cox2W2/L2/2(Vgs-Vth2)2(2)顺便说一下，MOS晶体管工作在饱和区的条件一般是已知的，它是|Vds|＞|Vgs-Vt| (3)公式(2)和公式(3)中各个参数的意义与公式(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源矩阵型显示设备，包括： 按照矩阵形式排列像素电路制成的像素单元，每个所述像素电路有根据流过其中的电流改变其亮度的电光器件； 数据线驱动电路，用于经数据线给每个所述像素电路提供幅度对应于亮度的写入电流，从而写入亮度数据；和 每条数据线上配置的电流驱动电路，用于沿抵消所述写入电流的方向给数据线馈送驱动电流； 其中所述电流驱动电路包括： 转换单元，给它提供电流形式馈送的驱动电流值的信息，用于把提供的电流转换成电压形式； 保持单元，用于保持所述转换单元转换得到的电压；和 驱动单元，用于把所述保持单元保持的电压转换成电流，并把该电流作为所述驱动电流馈送到数据线。

【技术特征摘要】
JP 2001-5-30 161890/20011.一种有源矩阵型显示设备，包括按照矩阵形式排列像素电路制成的像素单元，每个所述像素电路有根据流过其中的电流改变其亮度的电光器件；数据线驱动电路，用于经数据线给每个所述像素电路提供幅度对应于亮度的写入电流，从而写入亮度数据；和每条数据线上配置的电流驱动电路，用于沿抵消所述写入电流的方向给数据线馈送驱动电流；其中所述电流驱动电路包括转换单元，给它提供电流形式馈送的驱动电流值的信息，用于把提供的电流转换成电压形式；保持单元，用于保持所述转换单元转换得到的电压；和驱动单元，用于把所述保持单元保持的电压转换成电流，并把该电流作为所述驱动电流馈送到数据线。2.按照权利要求1的有源矩阵型显示设备，其中所述转换单元包括第一绝缘栅极场效应晶体管，在所述第一绝缘栅极场效应晶体管的漏极与栅极之间电短路的状态下，通过提供电流形式的所述驱动电流值的信息，用于在其栅极与源极之间产生电压；所述保持单元包括电容器，用于保持所述第一绝缘栅极场效应晶体管的栅极与源极之间产生的电压；和所述驱动电路包括第二绝缘栅极场效应晶体管，基于所述电容器保持的电压，用于给数据线馈送所述驱动电流。3.按照权利要求2的有源矩阵型显示设备，其中所述转换单元包括第一开关器件，用于给所述第一绝缘栅极场效应晶体管有选择地提供电流形式的所述驱动电流值的信息；和所述保持单元包括第二开关器件，用于给所述电容器有选择地提供所述第一绝缘栅极场效应晶体管的栅极与源极之间产生的电压，并在所述第一开关器件之前进入非导通状态。4.按照权利要求2的有源矩阵型显示设备，其中所述第一绝缘栅极场效应晶体管和所述第二绝缘栅极场效应晶体管是相同的晶体管。5.按照权利要求2的有源矩阵型显示设备，其中所述第一绝缘栅极场效应晶体管和所述第二绝缘栅极场效应晶体管是相邻放置的两个不同晶体管。6.按照权利要求1的有源矩阵型显示设备，其中所述驱动电流值的信息经所述数据线提供给所述电流驱动电路。7.按照权利要求1的有源矩阵型显示设备，其中在没有数据写入到所述像素电路的周期内，给所述电流驱动电路提供所述驱动电流值的信息。8.按照权利要求1的有源矩阵型显示设备，其中给每条数据线配置两个所述数据线驱动电路，且其中一个数据线驱动电路驱动数据线，而另一个数据线驱动电路俘获图像信息；和给每条数据线配置两个所述电流驱动电路，并在亮度数据写入的周期内，这两个电流驱动电路与所述两个数据线驱动电路同步运行。9.按照权利要求1的有源矩阵型显示设备，其中所述数据线驱动电路把所述驱动电流值相加到要显示的亮度数据上得到的写入电流馈送给数据线。10.一种有源矩阵型显示设备的驱动方法，所述有源矩阵型显示设备包括按照矩阵形式排列电流写入型像素电路制成的像素单元，每个所述像素电路利用根据流过其中的电流改变其亮度的电光器件作为显示器件；数据线驱动电路，用于经数据线给每个所述像素电路提供幅度对应于亮度的写入电流，从而写入亮度数据；和每条数据线上配置的电流驱动电路，用于沿抵消所述写入电流的方向给数据线馈送驱动电流，其中所述驱动方法的特征是，当亮度数据没有写入到所述像素电路时，给所述电流驱动电路提供电流形式馈送的驱动电流值的信息，且所述电流驱动电路保持电压形式的电流；和随后，当亮度数据写入到所述像素电路时，把对应于保持电压的电流作为所述驱动电流从所述电流驱动电路馈送到数据线。11.一种有源矩阵型有机材料电致发光显示设备，包括按照矩阵形式排列像...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤本昭，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]