顯示裝置及其驅動方法
2023-09-16 08:42:35 3
專利名稱：顯示裝置及其驅動方法
技術領域：
本發明涉及顯示裝置，特別涉及使用電致發光(ElectroLuminescence；以下簡稱為EL)元件作為發光介質的顯示裝置。
背景技術：
近年來，隨著通信技術的進步，可攜式電話正在普及。可以預見，今後會有更多的動態圖像傳送或更多的信息傳達。另一方面，個人電腦也通過其輕量化，生產了對應的移動式產品。以電子記事簿為開端的被稱為PDA的信息終端也被大量生產並不斷普及。此外，隨著顯示裝置的發展，這些可攜式信息設備上基本上都裝配有平板顯示器。
此外，近年來，在平板顯示器中，也正在推進下述顯示裝置的產品化，該顯示裝置具有使用了在低溫下結晶的多晶半導體的薄膜電晶體(以下將薄膜電晶體記為TFT)。上述低溫是指結晶溫度在600℃以下、與現有的結晶溫度1000℃以上相比是低溫的意思。由於使用了在低溫下結晶的多晶半導體的TFT不只是像素，還能夠在像素部周圍一體形成信號線驅動電路，所以能夠實現顯示裝置的小型化及高精細化，預計今後能夠更加普及。
在具有使用了低溫下結晶的多晶半導體的TFT的顯示裝置中，除了液晶顯示裝置，還開發了使用發光元件特別是有機EL元件的顯示裝置。
另一方面，作為使用了有機EL元件的顯示裝置，開發了無源矩陣驅動的顯示裝置，作為可攜式電話、汽車音響等的顯示裝置進行生產。
圖2表示了現有的無源矩陣驅動的顯示裝置的概略。圖2所示的顯示裝置中，在玻璃等基板201的中央處配置有像素部。像素部配置有發光元件、列信號線和行信號線。在基板201的上側，設置了用於控制列信號線的列信號線驅動電路202，在基板201的左側，設置了用於控制行信號線的行信號線驅動電路203。進而，為了控制列信號線驅動電路202和行信號線驅動電路203，配置了控制器240。另外，列信號線驅動電路202以及行信號線驅動電路203是由LSI晶片構成的，通過FPC(Flexible Printed Circuit柔性印刷電路)連接到基板201上(例如參照專利文獻1)。
(專利文獻1)特開平9-232074號公報接下來，參照圖2，就無源矩陣型顯示裝置的工作進行說明。首先，選擇第1行的行信號線220。這裡的選擇是指將開關212連接到接地端。接下來，列驅動器的開關208～211接通。將開關208～211的一側連接到恆流源204～207，將相反一側連接到列信號線216～219。當開關208～211接通時，從恆流源204～207輸出的電流經由開關208～211、列信號線216～219，流入發光元件224～227。並且，電流通過發光元件224～227後，經由行信號線220，通過開關212流入GND。這樣通過使電流流過發光元件224～227，從而發光元件進行發光。此外，開關208～211處於接通的時間按每個開關而不同，根據開關處於接通的時間，顯示裝置進行灰度顯示。開關208～211全部斷開後，行信號線驅動電路的開關212連接到VCC，接下來，開關213接地，並重複上述操作。行信號線驅動電路的開關連接到VCC的情況下，由於向該行的發光元件施加反偏壓，所以沒有電流流過，不會產生發光。
發光元件224～239的亮度，即流過發光元件224～239的電流量可以通過列信號線驅動電路的恆流源204～207的電流值以及開關208～211處於接通的時間來進行控制。圖3所示的是列信號線驅動電路的例子。首先，在內置的恆壓源301產生恆定的電壓。作為恆壓源，通常使用公知的帶隙調節器等，使用溫度係數小的電源。通過運算放大器302、電晶體303以及電阻304，可以將該恆壓變為電流，並能夠產生溫度係數小的恆流。通過以電晶體305～309、電阻314～318構成的電流反射鏡電路反轉此電流，並且進行多次複製，從而經由開關310～313供給列信號線。
接下來，就發光元件的灰度顯示方式進行闡述。在圖2所示的列信號線驅動電路中，如果開關208～211的接通時間只有一種，則該顯示裝置的灰度只有兩種。對於該顯示裝置中的灰度的表現法，參照圖4進行說明。
圖4簡單地表示了時間灰度方式的時間圖。該例中，幀頻為60Hz，根據時間灰度方式而得到3比特的灰度。在幀頻為60Hz的情況下，1幀期間為16.6ms。該期間以垂直方向的像素數除得的值成為大約1水平線期間401。例如如果垂直方向的像素數設為220個的話，則1水平線期間為75μs。在上述的方式中，如果此水平線期間中的90％設為影像期間(存在影像信號的期間)的話，則影像期間變為68μs。以3比特即8灰度進行此期間的顯示時，如圖4所示，只要與灰度成比例地設定開關的接通的時間即點亮期間402即可。在圖4中，403表示的期間是非點亮的期間，404表示的期間是回描期間。
在時間灰度方式中，如上所述進行灰度表現。當然，在彩色顯示裝置中，也可以實現同樣的灰度表現。
此外，作為有源矩陣驅動的顯示裝置，有圖5所示的顯示裝置。圖5的有源矩陣型顯示裝置的像素是由開關用TFT508～511、EL驅動用TFT512～515、保持電容516～519、EL元件520～523構成的。以下，簡單說明其工作。
由於連接到柵信號線驅動電路502的柵信號線505為高電平時開關用TFT508、510導通，所以通過連接到源信號線驅動電路501的源信號線503、504供給的影像信號被輸入到保持電容516、518及EL驅動用TFT512、514的柵極中。而且，對應於其電壓值的電流經由驅動用TFT512、514從電源線507流入EL元件520、522。這裡，驅動用TFT512、514發揮作為電壓電流轉換元件的作用。柵信號線505成為行時，雖然開關用TFT508、510截止，但由於保持電容516、518中保持有電荷，因此EL驅動用TFT512、514保持了相同的狀態，繼續使電流流入EL元件520、522中。這樣，在有源矩陣中，由於像素具有存儲性，所以能夠持續相同狀態的發光直到進行下一次的寫入為止。
同樣地，當柵信號線506為高電平時開關用TFT509、511導通，將源信號線的影像信號寫入EL驅動用TFT513、515的柵極以及保持電容517、519，EL驅動用TFT513、515使電流流入EL元件521、523中，EL元件521、523發光。(以上說明例如公開在專利文獻2中。)(專利文獻2)
特開2002-108285號公報此外，在有源矩陣型顯示裝置中，還開發了如圖6所示的使用了電流反射鏡電路的顯示裝置。這種顯示裝置通過TFT609和610、TFT611和612、TFT613和614、TFT615和616將電流反射鏡電路設在了像素內部。通過源信號線驅動電路601，將亮度信號以電流方式而不是電壓方式供給到源信號線603、604，通過柵信號線驅動電路602，控制柵信號線605、606。當開關621～628接通時，電流反射鏡電路工作，與源信號線驅動電路的輸出電流成比例的電流流入EL元件629～632。即使柵信號線驅動電路使開關成為斷開的狀態，只要電容617～620中存儲有電荷的話，TFT610、612、614、616就會工作，並使電流持續流入EL元件629～632(例如參照專利文獻3)。
(專利文獻3)特開2001-147659如上所述的現有的有機EL顯示裝置中有如下所示的問題。首先，在無源矩陣型有機EL顯示裝置中，存在著不太能使像素數變大的問題。由於無源矩陣型EL顯示裝置中，在像素沒有保持功能，只能進行瞬間的發光，因此發光期間成為將1幀期間以列線數除得的值，當像素數增加時，列線數也必然增加，發光期間變短。由於閃爍的問題，通常1幀為16.6ms左右，像素為176×RGB×220時，1線的點亮時間為75μs。這樣一來，在發光期間很短並且點亮亮度高的情況下，就不得不在像素的有機EL元件中流入大電流，這會縮短有機EL元件的壽命，此外，還會導致由正向電壓的上升而引起的功耗增大的問題。實際應用中的無源矩陣的點亮時間設定為250μs以上的情況比較多，因此，在無源矩陣型EL顯示裝置中，增加像素數非常困難。
另一方面，在如圖5所示的有源矩陣型的有機EL顯示裝置中，由於在像素具有存儲功能，所以像素的有機EL元件能夠在整個1幀期間內都點亮，不會產生類似於無源矩陣型的問題。但是，在上述有源型中，由於通過像素內部的TFT將在電容中保持的電壓轉換成電流，因此該電流受到TFT的特性偏差的影響。由於低溫多晶矽TFT使用線狀雷射來結晶，所以根據其偏差TFT特性會呈條紋狀偏差。因此，有產生條紋狀亮斑的問題。
只要在如圖6所示的使用了電流反射鏡電路的顯示裝置中電流反射鏡的對TFT609、610的特性一致，就能夠消除上述的亮斑。此外，通過增大TFT的尺寸，TFT609、610的特性就能夠更加一致。但是，有如下問題，即在這樣的顯示裝置中，由於像素內的TFT的面積增大、開口率降低，就不能適用於小像素。
發明內容
為了解決以上的問題，本發明者使用了發光元件和一個或以上的薄膜電晶體來構成像素，並使多個行像素同時亮燈。如此一來，就能夠解決作為現有的顯示裝置中的課題，即發光期間短的問題、由像素TFT的偏差引起的顯示斑的問題、以及開口率下降的問題。
本發明的要旨之一是一種顯示裝置，由開關元件以及發光元件構成的多個像素在基板上呈矩陣狀配置，其中，對於1列的像素串配置多根源信號線，對於1行的像素串配置1根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接。上述開關元件可以由一個薄膜電晶體構成。此外，上述開關元件也可以由多柵的薄膜電晶體，例如雙柵或三柵的薄膜電晶體構成。進而，可以使用EL元件作為上述發光元件。
本發明的要旨之一是一種顯示裝置，由開關元件以及發光元件構成的多個像素在基板上呈矩陣狀配置，其中，對於1列的像素串配置多根源信號線，對於1行的像素串配置1根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接，具有多個與上述多根源信號線的至少1根電連接的源信號線驅動電路。上述源信號線驅動電路是電流輸出型的源信號線驅動電路，此外，也可以通過薄膜電晶體來形成。上述源信號線驅動電路能夠與上述開關元件在同一基板上形成。上述源信號線驅動電路可以是安裝有半導體晶片的電路。多個上述源信號線驅動電路可以分開配置在配置有上述多個像素的區域的兩側(該區域的上下或者左右)。進而，上述源信號線驅動電路驅動上述多根源信號線中任意一根。上述開關元件可以由一個薄膜電晶體構成。此外，上述開關元件也可以由多柵的薄膜電晶體、例如雙柵或三柵的薄膜電晶體構成。而且，還可以使用EL元件作為上述發光元件。
本發明的要旨之一是一種顯示裝置，由開關元件以及發光元件構成的多個像素在基板上呈矩陣狀配置，其中，對於1列的像素串配置多根源信號線，對於1行的像素串配置1根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接，具有同時驅動多根上述柵信號線的一個柵信號線驅動電路。上述柵信號線驅動電路能夠由薄膜電晶體構成。上述源信號線驅動電路能夠與上述開關元件在同一基板上形成。上述柵信號線驅動電路也可以是安裝有半導體晶片的電路。上述開關元件可以由一個薄膜電晶體構成。此外，上述開關元件也可以由多柵的薄膜電晶體、例如雙柵或三柵的薄膜電晶體構成。而且，還可以使用EL元件作為上述發光元件。
在上述的本發明中，上述源信號線驅動電路或上述柵信號線驅動電路可以由單一極性的電晶體構成。
本發明的要旨之一是一種顯示裝置的驅動方法，在該顯示裝置中，由開關元件及發光元件構成的像素在基板上呈矩陣狀配置，對於1列的像素串配置多根源信號線，對於1行的像素串配置1根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接，該方法中，通過同時驅動多根上述柵信號線並使多個上述開關元件成為導通狀態，從而將上述多根源信號線的任意一個的信號輸入到上述發光元件，驅動上述發光元件。在該發光裝置的驅動方法中，開關元件可以由一個薄膜電晶體或多柵的薄膜電晶體構成。
圖1是表示本發明的實施方式的圖。
圖2是表示現有的無源矩陣型EL顯示裝置的圖。
圖3是表示現有的電流源電路的圖。
圖4是表示現有的無源矩陣型EL顯示裝置的灰度的圖。
圖5是表示現有的有源矩陣型EL顯示裝置的像素的圖。
圖6是表示使用了電流反射鏡的現有的有源矩陣型EL顯示裝置的像素的圖。
圖7是表示本發明的像素和源信號線驅動電路的圖。
圖8是本發明的源信號線驅動電路的方框圖。
圖9是本發明的源信號線驅動電路的方框圖。
圖10是本發明的恆流源的方框圖。
圖11是表示使用了本發明的模擬影像信號的源信號線驅動電路的圖。
圖12是表示使用了本發明的模擬影像信號的源信號線驅動電路的圖。
圖13是表示以一個TFT構成本發明的開關元件的實施例的圖。
圖14是表示以多個TFT構成本發明的開關元件的實施例的圖。
圖15是本發明的像素的俯視圖。
圖16是表示連接了本發明的柵信號線的實施例的圖。
圖17是使用了本發明的單極性TFT的信號線驅動電路的實施例。
圖18是使用了本發明的顯示裝置的電子設備的圖。
圖19是表示在像素部的兩側設置了本發明的信號線驅動電路的實施例的圖。
具體實施例方式
以下，使用
本發明的實施方式。
在圖1中表示了本發明的顯示裝置的概略圖。在圖1中，一個像素由一個開關元件和一個發光元件構成。對於1列的像素配置了4根源信號線，對於1行的像素配置了1根柵信號線。雖然在本實施方式中對於1列的像素配置的源信號線為4根，但是並不限於4根。
將連接到源信號線驅動電路101的源信號線103～110與開關元件的輸入端子相連接，將發光元件的一個電極連接到開關元件的輸出端子，將連接到柵信號線驅動電路102的柵信號線與開關元件的控制端子相連接。希望所使用的源信號線驅動電路101是將電流輸出到如圖3所示的源信號線的類型，但並不僅限於此。從源信號線驅動電路101輸出電流，且當柵信號線111～114為高電平(有源)時，開關元件119～122、127～130導通，通過開關元件使電流流入發光元件135～138、143～146，進而流入共用的陰極。發光元件135～138、143～146發光。
接下來，當柵信號線111～114為低電平時，開關元件119～122、127～130截止。接著，當柵信號線115～118為高電平時，開關元件123～126、131～134導通，電流流入發光元件139～142、147～150中，並產生發光。通過重複以上工作，畫面整體發光。
進行灰度表現時，與圖4所示相同，能夠通過控制流入源信號線中的電流，得以表現。
這時，與現有的無源矩陣型EL顯示裝置所不同的是在本發明中使多根柵信號線111～114同時導通。在圖1中，源信號線相對於1縱列有4根，能夠使4根柵信號線導通。
由此，在現有的無源矩陣型EL顯示裝置中，在像素數為176×RGB×220的情況下，相對於1線的點亮期間約為75μs，在本發明中，能夠同時使4線點亮，因此能夠有300μs的點亮期間。由此，能夠確保與像素數不多的無源矩陣型EL顯示裝置相同的可靠性。
源信號線驅動電路、柵信號線驅動電路與開關元件同樣可以同時形成在基板上，此外，也可以在開關元件之外另行製作驅動器電路，並將其粘貼在像素基板上。驅動器電路可以使用單晶矽，也可以使用多晶矽等非單晶。
此外，由於在各像素的開關元件只是控制電流的通斷，不進行電壓電流的變換，所以不會由於開關元件的偏差而產生亮斑的情況。此外，不會由於開關元件的截止電流而產生電荷放電。因此，就不會像現有的有源矩陣型EL顯示裝置那樣，因為雷射結晶的偏差而使畫質降低。此外，在一個像素上有一個開關元件，沒有必要在像素中置入複雜的電路。此外，由於降低了偏差，故不會出現必須使開關元件的尺寸變大的情況。因此，其優點為不會產生開口率的下降，且可以對應較小的像素。
如以上的說明所述，在本發明中，能夠解決如無源矩陣型EL顯示裝置中的EL元件的點亮期間非常短的問題，或如現有的有源型EL發光裝置的由元件的偏差而產生條紋狀的亮斑的問題，或開口率下降的問題。
實施例(實施例1)圖13表示了本發明的顯示裝置的概略圖。在圖13中，一個像素由一個TFT和一個發光元件構成。連接到源信號線驅動電路1301的源信號線與TFT的源電極或者漏電極的任意一方相連，發光元件一個電極與TFT的源電極或者漏電極的另一方相連，連接到柵信號線驅動電路1302的柵信號線與TFT的柵電極相連。所使用的源信號線驅動電路1301是如圖3所示的將電流輸出到源信號線的類型較為理想，但並不限於此。
當電流從源信號線驅動電路1301輸出到源信號線1303～1310且柵信號線1311～1314為高電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，電流流TFT1319～1322、1327～1330，通過TFT電流流EL元件1335～1338、1343～1346，進而流入共用的陰極，EL元件1335～1338、1343～1346發光。
接下來，當柵信號線1311～1314為低電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，TFT1319～1322、1327～1330截止。接著，當柵信號線1315～1318為高電平時，TFT1323～1326、1331～1334導通，電流流入EL元件1339～1342、1347～1350，並發光。通過重複以上工作，畫面整體發光。以上敘述了像素TFT是N溝道型的情況，像素是P溝道型的情況下柵信號線的電位相反。
源信號線驅動電路1301、柵信號線驅動電路1302與像素TFT同樣可以在基板上同時形成，此外，也可以在像素TFT之外另行製作驅動器電路，並粘貼在像素基板上。驅動器電路可以是單晶矽，也可以使用多晶矽等非單晶。
進行灰度表現時，與如圖4所示相同，可以通過控制流入源信號線的電流，得以表現。
(實施例2)圖14所示的是以雙柵的TFT構成開關元件的例子。通過設置多個這樣構成開關元件的TFT，即使開關元件的漏電流較大的情況下，也可以抑制發光裝置的成品率低下的問題。在本實施例中，雖然將開關元件設為雙柵TFT，但是本發明並不限於此，也可以是多柵TFT、例如三柵TFT，也可以是其他的構成。
當電流從源信號線驅動電路1401輸出到源信號線1403～1410，柵信號線1411～1414為高電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，電流輸出到TFT1419～1422、1427～1430，通過TFT電流流入EL元件1435～1438、1443～1446，進而流入共用的陰極，EL元件1435～1438、1443～1446發光。
接下來，當柵信號線1411～1414為低電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，TFT1419～1422、1427～1430截止。接著，當柵信號線1415～1418為高電平時，TFT1423～1426、1431～1434導通，電流流入EL元件1439～1442、1447～1450，並發光。通過重複以上工作，畫面整體發光。以上敘述了像素TFT是N溝道型的情況，像素是P溝道型的情況下柵信號線的電位相反。
源信號線驅動電路1401、柵信號線驅動電路1402與像素TFT同樣可以在基板上同時形成，此外，也可以在像素TFT之外另行製作驅動器電路，並粘貼在像素基板上。驅動器電路可以是單晶矽，也可以使用多晶矽等非單晶。
進行灰度表現時，與如圖4所示相同，可以通過控制流入源信號線的電流，得以表現。
本實施例中所示的開關元件也能夠適用於本說明書的其他的實施例。
(實施例3)在圖16中表示了將柵信號線的同時驅動的時間變為上述實施方式及實施例1和實施例2的例子。本實施例中，柵信號線驅動電路1602與各柵信號線的連接關係與上述實施方式及實施例1和實施例2不同。
當電流從源信號線驅動電路1601輸出到源信號線1603～1610且柵信號線1611、1613、1615、1617為高電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，電流流入TFT1619、1621、1623、1625、1627、1629、1631、1633，通過TFT電流流入EL元件1635、1637、1639、1641、1643、1645、1647、1649，進而流入共用的陰極，EL元件1635、1637、1639、1641、1643、1645、1647、1649發光。
接下來，當柵信號線1611、1613、1615、1617為低電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，TFT1619、1621、1623、1625、1627、1629、1631、1633截止。接著，當柵信號線1612、1614、1616、1618為高電平時，TFT1620、1622、1624、1626、1628、1630、1632、1634導通，電流流入EL元件1636、1638、1640、1642、1644、1646、1648、1650，並發光。通過重複以上工作，畫面整體發光。以上敘述了像素TFT是N溝道型的情況，像素是P溝道型的情況下柵信號線的電位相反。
源信號線驅動電路1601、柵信號線驅動電路1602與像素TFT同樣也可以在基板上同時形成，此外，也可以在像素TFT之外另行製作驅動器電路，並粘貼在像素基板上。驅動器電路可以是單晶矽，也可以使用多晶矽等非單晶。
進行灰度表現時，與如圖4所示相同，可以通過控制流入源信號線的電流，得以表現。在本發明中，並不限於上述的說明，同樣的也能夠以其他的組合進行同時驅動，能夠任意設定同時驅動哪根柵信號線。
(實施例4)在圖7中表示了本發明的源信號線驅動電路。如圖7所示，在本實施例中對於1列的像素，能夠對每根源信號線都設置源信號線驅動電路701～704。在圖7中，706～713表示源信號線，705表示柵信號線驅動電路。圖8表示各根源信號線驅動電路(例如701)的構成內容。與進行如圖4所示的驅動相對應。由於圖4是3比特的例子，圖8中所示的實施例也對應於3比特，但是並不限於3比特。以下說明其工作。
首先，輸入到影像信號線828的數字影像信號通過移位寄存器801的輸出脈衝，存儲到鎖存電路802～804、815～817。當存儲了1根線部分的數據時，在水平回掃線期間中鎖存信號線830為高電平，數據傳送到鎖存電路805～807、818～820。在接下來的影像期間中，數字影像信號再次存儲到鎖存電路802～804、815～817。
另一方面，儲存在鎖存電路805～807、818～820中的數據和由計數信號線829輸入的數據通過EXNOR808～810、821～823進行比較。當EXNOR的輸出輸入到AND811、824上且全部都為高電平時，鎖存電路812、825的狀態發生變化。對應於這種狀態的變化，開關814、827進行開合，控制恆流源813、826的電流是否流入源信號線831、832。
在計數信號線中，000～111為止的信號按順序輸出，如果鎖存電路805～807的數據分別為1、0、1的話，當計數信號為101時，鎖存電路812開始工作，開關閉合。因而，計數信號為000～101的期間電流流入源信號線，並進行點亮。這樣，通過數字影像信號的數據，能夠控制電流流入源信號線的期間，並進行灰度表現。
本實施例中所示的源信號線驅動電路也可以適用於本說明書的其他的實施例。
(實施例5)圖9是以按每一比特的開合來表現灰度時的源信號線驅動電路的實施例。在這種情況下，由於影像信號只能輸入特定的比特數據，因此源信號線驅動電路可以簡化。以下說明其工作。輸入到影像信號線910的數字影像信號通過移位寄存器901的輸出脈衝存儲到鎖存電路902、906。接下來，當鎖存信號線911為高電平時，傳送到鎖存電路903、907。而且，接下來的數字影像信號存儲在鎖存電路902、906上。通過鎖存電路903、907的輸出控制開關905、909，決定恆流源904、908的電流是否流入源信號線912、913。這樣就能夠使像素髮光。
(實施例6)在圖10中表示了恆流源的實施例。圖3中表示的是現有的恆流源的例子，但由於使用較多的電流反射鏡電路，所以很容易產生誤差。因而，表示了實行其對策的情況。圖10的恆流電路是通過在源信號線驅動電路的外部或者內部設置基準電流源1002，使其電流順次流入TFT1004～1006，並在保持電容1007～1009中存儲此時的TFT1004～1006的柵源間的電壓，使與恆流源1002相同的電流流入輸出端子1016～1018。
以下說明其工作。移位寄存器1001依次對輸出脈衝進行移位。首先，移位脈衝被施加到開關1010、1011，當將開關1010、1011導通時，電流自電源線1003通過TFT1004、開關1011、1010流入恆流源1002。當移位寄存器的輸出脈衝施加到開關1012、1013上時，同樣電流自電源線1003通過TFT1005、開關1013、1012流入恆流源1002。這時，開關1010、1011已經處於斷開的狀態，但由於電容1007上儲存有電荷，所TFT1004繼續保持導通的狀態，電流從電源線1003流入輸出端子1016。
當移位寄存器的輸出脈衝施加到開關1014、1015時，同樣電流自電源線1003通過TFT1006、開關1015、1014流入恆流源1002。此時，開關1010、1011、1012、1013已經處於斷開的狀態，但由於電容1007、1008上儲存有電荷，所以TFT1004、1005繼續保持導通的狀態，電流從電源線1003流入輸出端子1016、1017。這樣，可以以基準恆流源1002為基準，構成驅動源信號線的電流源。只要此電流源能夠保持電容中存儲的電荷，就在原理上講不受TFT1004～1006的元件偏差的影響，因此能夠構成偏差很小的電流源。
(實施例7)在圖11中表示了本發明的源信號線驅動電路的實施例。圖11是輸入模擬影像信號(電壓)並將與之相應的電流輸出到源信號線的源信號線驅動電路。
首先，將與第1行相對應的模擬影像信號輸入到模擬影像信號線1124。通過移位寄存器1101的輸出脈衝，使開關1103、1110、1117開合，對模擬影像信號進行取樣，保持到電容1104、1111、1118中。此電壓成為TFT1105、1112、1129的柵源間的電壓。到第1行的取樣結束為止，開關1109、1116、1123將TFT1108、1115、1122和與之相對應的源信號線1128、1129、1130相連接，TFT1105、1112、1119和源信號線不連接。因而，即使在TFT1105、1112、1119的柵源間施加電壓，也沒有電流流過。取樣結束後，切換開關1109、1116、1123，使TFT1105、1112、1119與源信號線相連接。這樣，與模擬影像信號相對應的電流輸出到源信號線。
接下來將與第2行相對應的模擬影像信號輸入到模擬影像信號線1126。通過移位寄存器1102的輸出脈衝，使開關1106、1113、1120開合，對模擬影像信號進行取樣，保持到電容1107、1114、1121中。此電壓成為TFT1108、1115、1122的柵源間的電壓。到第2行取樣結束為止，開關1109、1116、1123將TFT1105、1112、1119和與之相對應的源信號線相連接，TFT1108、1115、1122和源信號線沒有相互連接。因而，即使在TFT1108、1115、1122的柵源間施加電壓，也沒有電流流過。取樣結束後，切換開關1109、1116、1123，使TFT1108、1115、1122與源信號線相連接。這樣，與模擬影像信號相對應的電流輸出到源信號線。
接下來將與第3行相對應的模擬影像信號輸入到模擬影像信號線1124。通過移位寄存器1101的輸出脈衝，對模擬影像信號取樣。通過重複此操作，將與模擬影像信號相對應的電流輸出到源信號線。
在圖11中，1125和1127分別表示電源線。
(實施例8)在圖12中表示了本發明的源信號線驅動電路的實施例。圖12是輸入模擬影像信號(電壓)並將與之相應的電流輸出到源信號線的源信號線驅動電路。
首先，從模擬電流源1201輸入與第1行相對應的模擬影像信號。通過移位寄存器1203的輸出脈衝，使開關1210～1215開合，對模擬電流影像信號進行取樣，使TFT1204～1206的柵源間產生必要的電壓。並且，保持到電容1207～1209上。到第1行取樣結束為止，開關1229～1231將TFT1217～1219和與之相對應的源信號線相連接，TFT1204～1206和源信號線不連接。因而，即使在TFT1204～1206的柵源間施加電壓，也沒有電流流過。取樣結束後，切換開關1229～1231，使TFT1204～1206與源信號線相連接。這樣，與模擬影像信號相對應的電流輸出到源信號線。
接下來從模擬電流源1202輸入與第2行相對應的模擬影像信號。通過移位寄存器1216的輸出脈衝，使開關1223～1228開合，對模擬影像信號進行取樣，使TFT1217～1219的柵源間產生必要的電壓。並且保持到電容1220～1222中。到第2行取樣結束為止，開關1229～1231將TFT1204～1206和與之相對應的源信號線相連接，TFT1217～1219和源線不連接。因而，即使在TFT1217～1219的柵源間施加電壓，也沒有電流流過。取樣結束後，切換開關1229～1231，使TFT1217～1219與源信號線相連接。這樣，與模擬影像信號相對應的電流輸出到源信號線。
接下來，從模擬電流源1201輸入與第3行相對應的模擬影像信號。通過移位寄存器1203的輸出脈衝，對模擬影像信號取樣。通過重複此工作，將與模擬影像信號相對應的電流輸出到源信號線。
(實施例9)圖15中表示了本發明的像素的俯視圖。在此例中，源信號線1501～1504設為4根，源信號線1504連接到像素TFT1506的源或漏電極。將沒有連接到像素TFT的源信號線1504上的源或漏電極連接到像素電極1507。像素電極1507成為EL元件的陽極或者陰極。柵信號線1505連接到TFT1506的柵上。
本發明中源信號線的根數比現有的有源矩陣型EL發光裝置多，但當以分塗方式進行像素的色彩化時，能夠將源信號線放入各種顏色的邊界的部分。此外，TFT相對於一個像素只需要一個，此外由於不需要保持電容，因而能夠提高開口率。
此外，將與EL元件的像素電極不同的對置電極作為透明電極，在從上方取出EL元件的發光的上方發光型的情況下，能夠在源信號線上形成絕緣膜並在其上放置像素電極，這種情況也可以將9成以上的像素設為像素電極。
(實施例10)由於本發明只將像素TFT作為開關使用，因此像素TFT中沒有必要使用高性能的電晶體。因而，像素TFT也可以設為非晶TFT、有機TFT等。這種情況下，由於源信號線驅動電路、柵信號線驅動電路不能一體形成，所以以單晶電晶體或者多晶電晶體構成，並粘貼到像素TFT的基板上進行工作。
在大型的顯示裝置中，由於其成本的大部分並不是源信號線驅動電路、柵信號線驅動電路等驅動電路，而是像素部，因此通過不使用多晶矽TFT而使用非晶TFT等，就能夠實現大幅的成本降低。
此外，本實施例能夠與上述其他的實施例組合使用。
(實施例11)圖17是使用單極性的TFT構成移位寄存器的例子。雖然圖17是N溝道型的例子，但是單極性可以使用只有N溝道型或只有P溝道型的任意一種。通過利用使用了單極性電晶體的工藝的源信號線驅動電路、或柵信號線驅動電路的任何一個，或者兩者都使用，就能夠降低製造顯示裝置用的掩模的張數。
在圖17中，將初始脈衝SP輸入到掃描方向切換開關1702，經過開關用TFT1711輸入到移位寄存器1701。移位寄存器是使用了引導程序的置位復位型的移位寄存器。以下就移位寄存器1701的工作進行說明。
將初始脈衝輸入到TFT1703的柵極和TFT1706的柵極。當TFT1706導通時，TFT1704的柵極為低電平，TFT1704截止。此外，由於TFT1710的柵極為低電平，TFT1710也截止。由於TFT1703的柵極上升到電源電位，所以首先TFT1709的柵極上升到「電源-Vgs」。由於輸出1的初始電位為低電平，TFT1709在對輸出1和電容1708充電的同時提升源電位，當TFT1709的柵極上升到「電源-Vgs」的時候，由於TFT1709還處於導通的狀態，因而輸出1進一步持續上升。由於TFT1709的柵極沒有放電路徑，因此對應於源極而上升，即使超過電源也將繼續上升。
當TFT1709的漏極以及源極成為等電位時，電流停止流向輸出，因此TFT1709的電位停止上升。這樣，輸出1能夠輸出與電源電位相等的高電位。此時CLb的電位為高電平。當CLb降到低電平時，電容1708的電荷經由TFT1709脫離CLb，輸出1降到低電平。輸出1的脈衝傳遞到下一級的移位寄存器。本實施例能夠與本說明書的其他的實施例組合使用。
(實施例12)圖19中表示了在像素部的兩側配置源信號線驅動電路的實施例。通過進行這樣的配置並同時使兩側的源信號線驅動電路作用，能夠在圖19的例子中同時點亮8行的像素，進一步延長EL元件的發光時間。以下說明其工作。
電流從源信號線驅動電路1901輸出到源信號線1904～1911，當柵信號線1952～1955為高電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，電流流到TFT1920～1927、通過TFT電流流入EL元件1928～1935，進而流入共用的陰極，EL元件1928～1935發光。
進行以上的工作的同時，電流從源信號線驅動電路1902輸出到源信號線1912～1919，當柵信號線1956～1959為高電平(像素TFT是N溝道型的情況)時，電流流到TFT1936～1943、通過TFT電流流入EL元件1944～1951，進而流入共用的陰極，EL元件1944～1951發光。
與像素TFT相同，源信號線驅動電路1901、1902、柵信號線驅動電路1903也能夠在基板上同時形成。此外，也可以在像素TFT之外另行製作驅動器電路，並粘貼在像素基板上。驅動器電路可以是單晶矽，也可以使用多晶矽等非單晶。
進行灰度表現時，與圖4中所示的相同，可以通過控制流入源信號線的電流，得以表現。
(實施例13)如上所述製作的顯示裝置能夠用作各種電子設備的顯示部。以下對於將使用本發明而形成的顯示裝置作為顯示介質加以組裝的電子設備進行說明。
作為這樣的電子設備，可以舉出如攝像機、數位照相機、頭戴式顯示器(護目鏡型顯示器)、遊戲機、汽車導航儀、個人電腦、可攜式信息終端、可攜式電話、電子書籍等。它們的例子如圖18所示。
圖18(A)是數位照相機，包含主體3101、顯示部3102、受像部3103、操作鍵3104、外部連接埠3105、快門3106、聲音輸出部3107。本發明的顯示裝置可以使用於照相機的顯示部3102。
圖18(B)是筆記本電腦，包含主體3201、殼體3202、顯示部3203、鍵盤3204、外部連接埠3205、指示滑鼠3206、聲音輸出部3207。本發明的顯示裝置可以使用於顯示部3203。
圖18(C)是可攜式信息終端，包含主體3301、顯示部3302、開關3303、操作鍵3304、紅外線接口3305、聲音輸出部3306。本發明的顯示裝置可以使用於顯示部3302。
圖18(D)是具備記錄介質的圖像再生裝置(具體的是DVD再生裝置)，包含主體3401、殼體3402、記錄介質(CD、LD或DVD等)讀入部3405、操作開關3406、聲音輸出部3407、顯示部(a)3403、顯示部(b)3404等。雖然顯示部(a)主要是顯示圖像信息，顯示部(b)主要是顯示文字信息，但本發明的顯示裝置可以適用於具備記錄介質的圖像再生裝置的顯示部(a)、(b)。另外，作為具備記錄介質的圖像再生裝置，可以在CD再生裝置、遊戲機等上使用本發明。
圖18(E)是摺疊式可攜式顯示裝置，能夠在主體3501上裝有使用了本發明的顯示部3502。3503表示聲音輸出部。
圖18(F)是手錶型顯示裝置，包含錶帶3601、顯示部3602、操作開關3603、聲音輸出部3604。本發明的顯示裝置可以使用於顯示部3602。
圖18(G)是可攜式電話，主體3701包含殼體3702、顯示部3703、聲音輸入部3704、天線3705、操作鍵3706、外部連接接口3707、聲音輸出部3708。本發明的顯示裝置可以使用於顯示部3703。
如上所述，本發明的適用範圍極其廣泛、能夠使用於所有領域的電子設備中。此外，本實施例的電子設備可以使用實施例1～12的任意組合構成的構造來加以實現。
權利要求
1.一種顯示裝置，其特徵在於在基板上由開關元件和發光元件構成的多個像素呈矩陣狀配置，對於1列的像素串配置多根源信號線，對於1行的像素串配置一根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接。
2.一種顯示裝置，其特徵在於在基板上由開關元件和發光元件構成的多個像素呈矩陣狀配置，對於1列的像素串配置多根源信號線，對於1行的像素串配置一根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接，具有多個與上述多根源信號線中的至少一根電連接的源信號線驅動電路。
3.一種顯示裝置，其特徵在於在基板上由開關元件和發光元件構成的多個像素呈矩陣狀配置，對於1列的像素串配置多根源信號線，對於1行的像素串配置一根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接，具有一個同時驅動多根上述柵信號線的柵信號線驅動電路。
4.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於上述源信號線驅動電路是電流輸出型的源信號線驅動電路。
5.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於上述源信號線驅動電路由薄膜電晶體構成。
6.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於上述源信號線驅動電路與上述開關元件形成於同一基板上。
7.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於上述源信號線驅動電路安裝了半導體晶片。
8.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於多個上述源信號線驅動電路分開配置於配置有上述多個像素的區域的兩側。
9.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於上述源信號線驅動電路驅動上述多根源信號線的任意一根。
10.如權利要求2所述的顯示裝置，其特徵在於上述源信號線驅動電路由單一極性的電晶體構成。
11.如權利要求3所述的顯示裝置，其特徵在於上述柵信號線驅動電路由薄膜電晶體構成。
12.如權利要求3所述的顯示裝置，其特徵在於上述柵信號線驅動電路與上述開關元件形成於同一基板上。
13.如權利要求3所述的顯示裝置，其特徵在於上述柵信號線驅動電路安裝了半導體晶片。
14.如權利要求3所述的顯示裝置，其特徵在於上述柵信號線驅動電路由單一極性的電晶體構成。
15.如權利要求1至3中的任意一個所述的顯示裝置，其特徵在於上述開關元件由一個薄膜電晶體構成。
16.如權利要求1至3中的任意一個所述的顯示裝置，其特徵在於上述開關元件由多柵的薄膜電晶體構成。
17.如權利要求1至3中的任意一個所述的顯示裝置，其特徵在於上述發光元件是EL元件。
18.一種數位照相機、筆記本電腦、可攜式信息終端、具備記錄介質的圖像再生裝置、摺疊式便攜顯示裝置、手錶型顯示裝置或者可攜式電話，其中，安裝有如權利要求1至3中的任意一個所述的顯示裝置。
19.一種顯示裝置的驅動方法，在該顯示裝置中，在基板上由開關元件和發光元件構成的多個像素呈矩陣狀配置，對於1列的像素串配置了多根源信號線，對於1行的像素串配置一根柵信號線，上述開關元件具有輸入端子、輸出端子、控制端子，上述輸入端子與上述多根源信號線的任意一根電連接，上述輸出端子與上述發光元件電連接，上述控制端子與上述柵信號線電連接，所述驅動方法其特徵在於通過同時驅動多根上述柵信號線並使多個上述開關元件成為導通狀態，從而將上述多根源信號線的任意一個的信號輸入到上述發光元件，驅動上述發光元件。
20.如權利要求19所述的顯示裝置的驅動方法，其特徵在於上述開關元件由一個薄膜電晶體構成。
21.如權利要求19所述的顯示裝置的驅動方法，其特徵在於上述開關元件由多柵的薄膜電晶體構成。
22.如權利要求19所述的顯示裝置的驅動方法，其特徵在於上述發光元件是EL元件。
全文摘要
本發明以開關元件和發光元件形成像素，對於1列的像素設置了多根源信號線，通過將開關元件的輸入端子連接到多根源信號線的任意一根，將開關元件的輸出端子連接到發光元件，從而當使開關元件導通時，能夠發光。通過同時使多個行的像素髮光，從而能夠延長發光時間，因而可以延長元件的壽命，降低功耗。
文檔編號H05B33/14GK1729499SQ20038010683
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月15日 優先權日2002年12月18日
發明者小山潤 申請人:株式會社半導體能源研究所