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用於場致發光顯示屏的驅動電路的製作方法

2023-10-06 21:06:09 1

專利名稱:用於場致發光顯示屏的驅動電路的製作方法
技術領域:
本發明不僅涉及用於顯示屏的驅動電路(IC),而且還涉及諸如使用有機的或無機的場致發光(EL)元件的EL顯示屏的一種發光顯示屏。此外還涉及一種信息顯示裝置及使用該EL顯示屏的同類裝置,一種用於EL顯示屏的驅動方法,和用於該EL顯示屏的驅動電路。
背景技術:
通常,有源矩陣顯示裝置通過在一矩陣中配置大量的象素,以及根據視頻信號控制各象素的光強度來顯示圖像。例如,如果液晶被用作電化學襯底,對各象素的透射率根據寫入到該象素中的電壓而變,採用使用有機的場致發光(EL)材料作為電化學襯底的有源矩陣顯示裝置,則發射亮度根據寫入到象素中的電流而變。
在液晶顯示屏中,各象素起著光欄的作用,而在背光被象素即光欄擋住並透露時就顯示出圖像。有機的EL顯示屏屬於自發光型的,在這類型中,各象素具有發射光的元素。因此,有機的EL顯示屏具有比液晶顯示屏更適於觀看、無需背光、具有高響應速度等的優點。
在有機的EL顯示屏中各發光元素(象素)的亮度由電流的量來控制。就是說,有機EL顯示屏與液晶顯示屏的極大不同處在於發光元素是由電流驅動即控制的。
有機的EL顯示屏的結構或者是簡單矩陣型或者是有源矩陣型,雖然前一類型結構簡單而又不貴,但是要實現前一類型的大型高解析度顯示屏是困難的。而後一類型雖可實現大型高解析度顯示屏,但涉及到它在技術上是一種難以控制的方法的問題,且又是較貴。目前,在大力地發展著有源矩陣型顯示屏。在有源矩陣顯示屏中,流經設置於各象素中的發光元素的電流由裝置在象素中的薄膜電晶體(電晶體)來控制。
這種有源矩陣型的有機的EL顯示屏公布於第8-234683號日本待公開專利中。用於顯示屏一象素的等效電路示於圖62。象素16由作為發光元件的EL元件15,第一電晶體11a,第二電晶體11b,和存儲電容19所組成。該EL元件15是有機的場致發光(EL)元件。根據本說明書,供給(控制)電流到EL元件15的電晶體11a被稱為驅動器電晶體11。起開關作用的電晶體(諸如示於圖62中的電晶體11b)被稱為開關電晶體11。
在許多場合下,可把有機的EL元件15稱為OLED(有機的發光二極體),這是因為它的整流作用。在圖62或與它類同的圖中,用二極體的標記作為EL元件15。
順便提一下,根據本說明書的EL元件15並不限於OLED。它可以是任一類型的,只要它的發光強度由流經該元件15的電流量來控制就行。示例包括無機EL元件,由半導體構成的白色光發光二極體,典型的發光二極體,以及發光電晶體。EL元件15並不一定需要整流作用。雙向二極體也是可用的。根據本說明書的EL元件15可以是上面元件中的任何一種。
在圖62示例中,P-溝電晶體11a的源極端(S)用vdd(電源電位)來標示,而把EL元件15的陰極接到地電位(VK)。另一方面,把陽極連接到電晶體11b的漏極端(D)。另外,把P-溝電晶體11a的柵極端連接到柵極信號線17a,把源極端連接到源極信號線18,而把漏極端連接到存儲電容19如P-溝電晶體11b的柵極端(G)。
為驅動象素16,隨著柵極信號線17a被選定,首先把代表亮度信息的視頻信號加到源極信號線18。於是,電晶體11a導通,存儲電容19被充電或放電,而電晶體11b的柵極電位與視頻信號的電位相一致。當柵極信號線17a非選定時,電晶體11a被截止,而電晶體11b與源極信號線18電斷開。不過,電晶體11a的柵極電位被存儲電容(電容器)19穩定地維持著。
經過電晶體11a傳遞到EL15的電流隨電晶體11a的柵-源電壓Vgs而定,而該EL元件15以與經過電晶體11a所提供的量電流量相稱的強度繼續發射光。
由於液晶顯示屏不是自發光器件,所以它們存在著沒有背光的情況下不能顯示圖象的問題。而且,已經有一個為提供背光需要某個厚度而使得顯示屏厚度較厚的問題。另外,為在液晶顯示屏上顯示彩色,必須使用濾色片。所以一直存在著光的利用性較低的問題。而且,還存在有窄的彩色重現範圍的問題。
有機的EL顯示屏由低溫多晶矽電晶體陣列製成。不過,由於有機的EL元件用電流來發射光,所以一直存在電晶體特性的變化將造成顯示不均勻的問題。
採用象素的電流程控可減少顯示的不均勻問題。為電流程控,需要受電流驅動的驅動器電路。不過,採用受電流驅動的驅動器電路,也將在組成電流輸出級的電晶體元件中發生變化。這又在來自輸出端的層次輸出電流中造成變化,使得它不可能正常地顯示圖象。

發明內容
為達到這個目的,用於根據本發明EL顯示屏(EL顯示裝置)的驅動電路包括輸出單元電流和通過改變電晶體數目產生輸出電流的多個電晶體。並且,該驅動電路通過組成多級電流反映電路來表示它的特徵。密集地形成了通過電壓傳遞信號的電晶體群體。此外還在這電晶體群體如電流反映電流群體之間通過電流傳遞信號。另外,由多個電晶體產生參考電流。
本發明的第一發明項是適用於EL顯示屏的一種驅動器電路。包括產生參考電流的參考電流產生裝置;第一電流源,它被來自參考電流產生裝置的參考電流供電,並輸出第一電流,它相當於到多個第二電流源的參考電流;第二電流源,它被從第一電流源輸出的第一電流供電,並輸出第二電流,它相當於到多個第三電流源的第一電流,以及第三電流源,它被從第二電流源輸出的第二電流供電,並輸出第三電流,它相當於到多個第四電流源的第二電流,在四個電流源之間的特徵是根據輸入圖象數據來選定單元電流源的適合數目來表示。
本發明的第二發明項是一種用於EL顯示屏的驅動器電路,包括多個電流發生器電路,每個電路具有單元電晶體,它在數目上等於2的冪,連接到有關電流發生器電路的開關電路;連接到諸輸出端的內部接線;以及控制電路,它根據輸入數據對開關電路作接通和斷開,其中,把每個開關電路的一端連接到該電流發生器電路,把另一端連接到這內部接線。
本發明的第三發明物是一種用於根據本發明第二發明的EL顯示屏的驅動器電路,其中單元電晶體的溝道寬度W為從2到9μm,包括這兩個尺寸,以及電晶體的尺寸(WL)為4μm2或更大。
本發明的第四發明項是一種用於根據本發明第二發明項的EL顯示屏的驅動器電路,其中;單元電晶體溝道長度L對溝道寬度W之比是2或更大,以及所用的電源電壓是在2.5V和9V之間,包括這兩個電壓。
本發明的第五發明物是一種用於EL顯示屏的驅動器電路,包括由多個通過第一單元電流的單元電晶體構成的第一輸出電流電路;由多個通過第二單元電流的單元電晶體構成的第二輸出電流電路;以及輸出級,它產生由第一輸出電流電路的輸出電流和第二輸出電流電路的輸出電流加起來而得的一輸出,其中第一單元電流小於第二單元電流,第一輸出電流電路根據層次,在低的層次區和高的層次區中工作,以及第二輸出電流電路根據層次在高的層次區中工作,而當第二輸出電流電路工作時,在高的層次區中,第一輸出電流電路的輸出電流不改變電流值。
本發明的第六發明物是一種用於EL顯示屏的驅動器電路,包括程控電流發生器電路,它具有多個對應於輸出端的單元電晶體;產生第一參考電流的諸第一電晶體,這參考電流限定流經諸單元電晶體的電流;連接到多個第一電晶體柵極端的柵極接線,以及第二和第三電晶體,它們的柵極端被連接到該柵極接線,且連同諸第一電晶體組成電流反映電路,其中第二參考電流被提供到第二和第三電晶體。
本發明的第七發明物是用於根據本發明第六發明物EL顯示屏的驅動器電路,包括程控電流發生器電路,它具有多個對應於輸出端的單元電晶體;多個第一電晶體,它連同這些單元電晶體形成電流反映電路,以及產生流經這些第一電晶體的參考電流的第二電晶體,其中,由第二電晶體產生的參考電流通過多個第一電晶體分流。
本發明的第八發明物是用於根據本發明第六或第七發明物的EL顯示屏的驅動器電路,其中,在包括該驅動器電路的驅動器IC晶片中,第三電晶體在設置該第一參考電流供給接線的一個區域中,被電連接到設置在該區中的參考電流供給接線組合放在最外面的兩根接線,本發明的第九發明物是一種EL顯示裝置,包括第一基底,在該基底上把驅動器電晶體設置在一矩陣中,且該基底包含由對應於諸驅動器電晶體形成的EL元件構成的顯示區;源驅動器IC,它為諸驅動器電晶體施加程控電流或電壓;第一接線,它形成在位於源驅動器IC下面的第一基底上;電連接到第一接線的第二接線,且形成在源驅動器IC和顯示區之間;以及陰極接線,它從第二接線分支出來,並對顯示區中的象素施加陽極電壓。
本發明的第十發明物是根據本發明第九發明物的EL顯示裝置,其中第一接線具有屏蔽光的功能。
本發明的第十一發明物是一種EL顯示裝置,包括顯示區,在這區中帶有EL元件的象素被形成於一矩陣中;驅動器電晶體,它為EL元件提供光發射電流,以及源驅動器電路,它為驅動器電晶體提供程控電流,其中,該諸驅動器電晶體是P-溝電晶體,而在源驅動器電路中,產生程控電流的諸電晶體則是N-溝電晶體。
本發明的第十二發明物是一種EL顯示裝置,包括顯示區,在該區中EL元件,為EL元件供給光發射電流的諸驅動器電晶體,在諸驅動器電晶體和元件之間形成通路的第一開關元件,和在諸驅動器電晶體和諸源信號線之間形成通路的第二開關元件被形成於一矩陣中;第一柵極驅動器電路,它執行第一開關元件的開通/斷開控制;以及第二柵極驅動器電路,它執行第二開關元件的開通/斷開控制;源驅動器電路,它為諸電晶體元件施加視頻信號;以及源驅動器電路,它為諸驅動器電晶體提供程控電流,其中驅動器電晶體是P-溝電晶體,而在源驅動器電路中產生程控電流的諸電晶體則是N-溝電晶體。
本發明的第十三發明物是一種顯示裝置,包括
若干EL元件;若干P-溝驅動器電晶體,它們為EL元件提供光發射電流;若干開關電晶體,形成於諸EL元件和諸驅動器電晶體之間;源驅動器電路。它提供程控電流;以及柵極驅動器電路。它們在一幀周期中保持諸開關電晶體截止歷時兩個橫向掃描周期或更長。
附圖簡述

圖1是在根據本發明的顯示屏中,象素的方塊圖;圖2是在根據本發明的顯示屏中,象素的方塊圖;圖3是圖示說明根據本發明的顯示屏工作的解釋性圖解;圖4是圖示說明根據本發明的顯示屏工作的解釋性圖解;圖5是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖6是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖7是圖示說明根據本發明顯示屏的製作方法的解釋性圖解;圖8是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖9是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖10是根據本發明顯示屏的剖面圖;圖11是根據本發明顯示屏的剖面圖;圖12是圖示說明根據本發明顯示屏的解釋性圖解;圖13是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖14是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖15是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖16是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖17是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖18是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖19是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖20是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖21是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖22是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖23是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;
圖24是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖25是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖26是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖27是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖28是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖29是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖30是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖31是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖32是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖33是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖34是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖35是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖36是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖37是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖38是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖39是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖40是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖41是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖42是在根據本發明顯示屏中一象素的方塊圖;圖43是在根據本發明顯示屏中一象素的方塊圖;圖44是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖45是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖46是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖47是在根據本發明顯示屏中一象素的方塊圖;圖48是根據本發明顯示裝置的方塊圖;圖49是圖示說明根據本發明驅動電路的解釋性圖解;圖50是在根據本發明顯示屏中一象素的方塊圖;圖51是在根據本發明顯示屏中一象素的圖解;圖52是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖53是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖54是在根據本發明顯示屏中一象素的方塊圖;
圖55是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖56是圖示說明根據本發明顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖57是圖示說明根據本發明手機的解釋性圖解;圖58是圖示說明根據本發明取景器的解釋性圖解;圖58是圖示說明根據本發明攝像機的解釋性圖解;圖60是圖示說明根據本發明數位相機的解釋性圖解;圖61是圖示說明根據本發明TV(監視器)的解釋性圖解;圖62是在常規顯示屏中一象素的方塊圖;圖63是根據本發明驅動電路的功能塊圖解;圖64是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖65是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖66是圖示說明基於電壓傳遞型多級電流反映電路的解釋性圖解;圖67是圖示說明基於電流傳遞型多級電流反映電路的解釋性圖解;圖68是圖示說明根據本發明另一示例的驅動器電路的解釋性圖解;圖69是圖示說明根據本發明另一示例的驅動器電路的解釋性圖解;圖70是圖示說明根據本發明另一示例的驅動器電路的解釋性圖解;圖71是圖示說明根據本發明另一示例的驅動器電路的解釋性圖解;圖72是圖示說明常規驅動器電路的解釋性圖解;圖73是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖74是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖75是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖76是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖77是圖示說明根據本發明驅動器電路的控制方法的解釋性圖解;圖78是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖79是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖80是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖81是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖82是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖83是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖84是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖85是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;
圖86是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖87是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖88是圖示說明根據本發明驅動方法的解釋性圖解;圖89是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖90是圖示說明根據本發明驅動方法的解釋性圖解;圖91是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖92是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖93是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖94是圖示說明根據本發明驅動器電路的解釋性圖解;圖95是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖96是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖97是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖98是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖99是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖100是根據本發明EL顯示裝置的剖面圖;圖101是根據本發明EL顯示裝置的剖面圖;圖102是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖103是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖104是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖105是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖106是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖107是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖108是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖109是根據本發明EL顯示裝置的方塊圖;圖110是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖111是根據本發明柵極驅動器電路的方塊圖;圖112是示於圖111中柵極驅動器電路的定時略圖;圖113是根據本發明的部分柵極驅動器電路的方塊圖;圖114是示於113中柵極驅動器電路的定時略圖;圖115是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖116是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;
圖117是圖示說明根據本發明EL顯示裝置驅動電路的解釋性圖解;圖118是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖119是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖120是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖121是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖122是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖123是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖124是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖125是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖126是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖127是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖128是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖129是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖130是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖131是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖132是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖133是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖134是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖135是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖136是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖137是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖138是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖139是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖140是圖示說明根據本發明顯示屏的解釋性圖解;圖141是圖示說明根據本發明顯示屏的解釋性圖解;圖142是圖示說明根據本發明顯示屏的解釋性圖解;圖143是圖示說明根據本發明顯示屏的解釋性圖解;圖144是在根據本發明顯示屏中-象素的方塊圖;圖145是在根據本發明顯示屏中-象素的方塊圖;圖146是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖147是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;
圖148是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖149是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖150是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖151是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖152是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖153是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖154是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖155是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖156是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖157是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖158是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖159是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖160是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖161是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖162是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖163是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖164是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖165是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖166是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖167是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖168是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖169是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖170是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖171是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖172是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖173是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖174是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖175是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖176是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖177是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖178是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;
圖179是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖180是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖181是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖182是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖183是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖184是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖185是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖186是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖187是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖188是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖189是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖190是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖191是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖192是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖193是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖194是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖195是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖195是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖197是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖198是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖199是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動電路的解釋性圖解;圖200是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的驅動方法的解釋性圖解;圖201是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖202是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖203是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖204是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖205是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖206是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖207是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖208是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖209是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;
圖210是圖示說明根據本發明EL顯示裝置的解釋性圖解;圖211是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖212是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖213是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖214是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖215是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖216是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖217是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖218是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖219是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖220是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖221是圖示說明根據本發明顯示裝置的解釋性圖解;圖222是圖示說明根據本發明顯示裝置的解釋性圖解;圖223是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖224是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖225是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖226是圖示說明根據本發明源驅動器IC的解釋性圖解;圖227是圖示說明根據本發明顯示裝置的解釋性圖解;圖228是圖示說明根據本發明顯示裝置的解釋性圖解;(代號說明)11電晶體(薄膜電晶體)12柵驅動器IC(電路)14源驅動器IC(電路)15EL(元件)(發光元件)16象素17柵信號線18源信號線19存儲電容(附加電容器、附加電容量)50顯示屏幕51寫入象素(行)52非顯示象素(非顯示區,非照明區)
53顯示象素(顯示區、照明區)61移位寄存器62逆變器63輸出緩衝器71陣列板(顯示屏)72雷射照射範圍(雷射斑點)73定位記號74玻璃基底(陣列板)81控制IC(電路)82電源IC(電路)83印刷板84柔性板85密封蓋86陰極接線87陽極接線(Vdd)88數據信號線89柵極控制信號線101斜坡(肋)102層間絕緣薄膜104接觸連接器105象素電極106陰極電極107乾燥劑108λ/4片109偏振片111薄的封裝膜281無效象素(行)341輸出級電路3710R(「或」)電路401照明控制線471反向偏置線
472柵極電位控制線561電子調節器電路562電晶體的SD(源-漏)短路電路571天線572電鍵573外殼574顯示屏581出射光瞳582放大透鏡583凸透鏡591支承點(中樞點)592取象透鏡593存儲部分594開關601主體602攝影部分603快門開關611安裝框612支架613框架614固定部件631電流源632電流源633電流源641開關(開通/斷開裝置)634電流源(單一單元)643內部接線651調節器(電流調節裝置)681電晶體群體691電阻器(電流限制裝置,產生預定電流的裝置)692解碼器電路
693電平移位器電路701計數器(計數裝置)702或非703與704電流輸出電路711微調電容器電路721D/A逆變器722運算放大器731模擬開關(開通/斷開裝置)732逆變器761輸出基座(輸出信號端)771參考電流源772電流控制電路781溫度探測電路782溫度控制電路931串級電流連接線932參考電流信號線941i電流輸入端941o電流輸出端951基本陽極線(陽極電壓線)952陽極接線953連接端961連接陽極線962共用陽極線971接觸孔991基本陰極線992輸入信號線1001連接樹脂(導電樹脂,各向異性導電樹脂)1011光吸收薄膜1012樹脂小球1013密封樹脂
1021電路形成部段1051柵極電壓線1091電源電路(IC)1092電源IC控制信號1093柵極驅動器電路控制信號1111單元柵極輸出電路1241調節電晶體1251切割位置1252公用端1341無效電晶體1351電晶體(單一單元電晶體)1352子電晶體1401開關電路(模擬開關)1491快閃記憶體(設定存儲裝置)1501雷射器件1502雷射1503電阻器陣列(調節電阻器)1521開關(開通/斷開裝置)1531穩態電晶體1541與非電路1601電容器1611靜止開關(開通/斷開控制裝置,參考電流開通/斷開裝置)1671保護二極體1731符合電路(層次探測電路)1741輸出開關電路1742雙向開關1821陽極連接電路2011線圈(變壓器)2012控制電路2013二極體2014電容器
2021開關2022溫度傳感器2041電平移位器電路2042柵極驅動器控制信號2061結合層(連接層,熱導層,和粘結層)2062底盤(金屬底盤)2063凸出部分和凹陷部分2071小孔2211控制電極2212視頻信號電路2213電子發射高度2214保持電路2215開通/斷開控制電路2221選擇信號線2222開通/斷開信號線2281密封樹脂具體實施方式
為了便於理解和/或說明,本文中附圖的某些部分作了省略和/或予以放大/縮小。例如,在示於圖11的顯示屏剖面圖中,把薄的封裝膜111等作為十分厚的來示出。另一方面,在圖10中,封裝蓋85作為薄的來示出。某些部分則被省略了。例如,雖然根據本發明的顯示屏需要一種象圓偏振片那樣的相位薄膜以防止反射,但是在本文的附圖中省略了這種相位薄膜。這種情況也適用到下面的附圖中。另外,對相同或相似的形態,材料,功能元件,或操作都用相同的標號或字母來指出。
順便提一下,參考附圖等所作之描述,即使沒有專門指出,也可與其它示例等相結合。例如,可把觸控螢幕等附裝到在圖8中的顯示屏,來提供示於圖19和59到61中的信息顯示裝置。還有,可安裝放大透鏡1582以構成一取景器(見圖58)供視頻攝像機等之用(見圖159,等)。還有,參考圖4,15,18,21,23,等描述的驅動方法可適用到根據本發明的任何顯示裝置或顯示屏。
還有,在本文中的薄膜電晶體是作為驅動器電晶體11和開關電晶體11被提到的,這不是限制性的。可用薄膜二極體(TFD)或環狀二極體(ring diode)代替。還有,本發明並不限於薄膜元件,也可使用在矽片上形成的電晶體。在這種場合下,基板71可由矽片製成。不用說,也可使用FET(場效應電晶體),MOS-FET(金屬-氧化物-半導體FET),MOS電晶體,或雙極型電晶體。從本質上來說,它們都是薄膜電晶體。不言而喻,本發明也可使用可變電阻,閘流電晶體,環形二極體,光二極體,光電晶體,或PLZT元件。這就是說,根據本發明的電晶體11,柵極驅動器電路12,和源極驅動器電路14都可使用上面元件中的任何元件。
在下面將參考附圖來描述根據本發明的EL屏。如圖10所示,有機的EL顯示屏包括玻璃基底(陣列板)71,作為象素電極形成的透明電極105,至少一層有機功能層(EL層)15,和一金屬電極(反射薄膜)(陰極)106,它們在另一個的頂上被堆疊一層,在此處,該有機的功能層包括電子輸運層,光發射層,正空穴輸運層,等。當對陽極即透明電極(象素電極)105加以正電壓,而對陰極即金屬電極(反射電極)106加以負電壓時,就是說,當在透明電極105和金屬電極106之間,加上直流電流時,有機的功能層(EL層)15就發射光。
較佳的是,金屬電極106由具有小的功函數的金屬製成,諸如鋰,銀,鋁,鎂,銦,銅,或它們的合金。尤其是,(例如)較佳地選用AL-Li合金。透明電極105則可由具有大的功函數的導電材料製成,諸如ITO,或金等。如果採用金作為電極材料,則電極變得半透明的。順便提一下,可用IZO或其它材料來代替ITO。這種情況也適用於其它象素電極105。
順便提一下,把乾燥劑107放在密封蓋85和陣列板71之間的空隙中。這是因為有機的EL薄膜15易於受到潮氣的侵入。乾燥劑107吸收滲入密封層的水份,從而防止有機的EL薄膜15變質。
雖然在圖10中,密封蓋85被用作密封,但是可用薄膜111(這可以是一種薄膜,即薄的封裝膜)來密封,如圖11所示。該封裝薄膜(薄的封裝膜)111可以是(例如)一種在其上氣相沉積DLC(類金剛石碳)的電解電容器薄膜。這薄膜表現出極低的潮溼滲透(高抗潮溼)特性。它被用作薄的封裝膜111。還有,不言而喻,可把DLC(類金剛石碳)直接氣相沉積到金屬電極106的表面上。另外,薄的封裝膜可通過層壓薄的樹脂膜和金屬膜來形成。
理想的是,薄膜的膜厚度應是這樣,使得n·d等於或小於該EL元件15的主發射波長λ(此處n是薄膜的折射率,或如果是用兩種以上薄膜層壓的,則是折射率的總和(計算各薄膜的n·d);d是i薄膜的厚度,或者若兩個或多個薄膜相層疊,d為兩個或多個薄膜厚度之和。通過滿足這個條件,與當使用玻璃基底作密封時相比,從EL元件15中引出的光的效率有可能多於兩倍。此外,還可使用合金,混合物或鋁和銀的層疊製件。
在上面描述的使用薄的封裝膜111代替密封蓋85來密封的技術被稱之為薄膜封裝。在「下側引出(見圖10;光在圖10中箭頭方向被引出)」的場合下,光從板71的側面被引出,薄膜封裝涉及形成EL薄膜,然後形成將在EL薄膜上起陰極作用的鋁電極。於是,在這鋁層上形成作為緩衝層的樹脂層。可供緩衝層之用的有機材料有聚丙烯或環氧樹脂。合適的膜厚度是從1μm到10μm(包括這兩個尺寸),更佳的是,膜厚度為從2μm到6μm(包括這兩個尺寸)。封裝膜74形成在緩衝膜上。在沒有緩衝膜的情況下,EL薄膜的結構將會受到應力而形變,導致有條紋的缺陷。如上所述,該薄的封裝膜111可由(例如)DLC(類金剛石碳)或層疊結構(由交替地氣相沉積薄的電介質膜和鋁膜)的電解電容器製成。
在「頂側引出」(見圖11;光在圖11中箭頭方向被引出)」的場合下,光從EL層15的側面被引出,薄膜封裝包括形成EL薄膜15,然後在EL薄膜上形成厚為20埃(包括這尺寸在內)到300埃的Ag-Mg薄膜,以起到陰極(陽極)的作用。把諸如ITO的透明電極形成在薄膜上以減少電阻。然後在電極薄膜上形成樹脂層作為緩衝層。在這緩衝層上形成薄的封裝膜111。
由有機的EL層15產生的光的一半被金屬電極106反射,並經過陣列板71發射。不過,金屬電極106反射外部的光,導致降低顯示屏反差的眩光。為對付這個情況在陣列板71上放置λ/4相位片108和偏振片(偏振薄膜)109。通常,把這些稱為圓偏振片(圓偏振板)。
順便提一下,如果象素是反射的電極,則由有機的EL層15產生的光向上反射。因此,不用說,相位片108和偏振片109被放在發射光的側面上。反射象素可通過用鋁,鉻,銀等製成象素電極而得到。還有,通過在象素電極105的表面上設有凸出物(或凸出物和凹陷物)有可能與有機的EL層15增加一界面,從而增加發射光的面積,導致增進光發射的效率。順便提一下,起陰極106(陽極105)作用的反射薄膜被製成透明的電極。如果能把反射減少到30%或更少,就不需要圓偏振片了。這是因為大大地減少了眩光之故。也減少了光幹涉。
較佳的是,LDD(低摻雜漏極)結構用於電晶體11。以有機的EL元件(已知的各種縮寫包括OEL,PEL,PLED,OLED)15為例,將在本文描述EL元件,但這不是限制性的,而也可使用無機的EL元件。
有源矩陣型的有機的EL顯示屏必須滿足兩個條件能選擇一特定的象素,並給出必需的顯示信息,和在整個一個幀周期時間,有流經EL元件電流的能力。
要滿足這兩個條件,在示於圖62中常規有機的EL象素結構中,使用開關電晶體作為第一電晶體11b以選擇象素,並使用驅動器電晶體作為第二電晶體11a來為EL元件(EL薄膜)15提供電流。
為利用這結構來顯示層次,必須把對應於該層次的電壓施加到驅動器電晶體11a的柵極上。因此,在驅動器電晶體11a的開通電流中的變化直接出現在顯示屏上。
如果電晶體是單晶的,則電晶體的開通電流是極為均勻的。但是,在通過在溫度不超過450℃時的低溫多晶矽技術形成在不貴的玻璃基底上的低溫多電晶體的場合下,它的閾值在±0.2V到0.5V的範圍中變化。流經驅動器電晶體11a的開通電流相應地作變化,造成顯示不規則。這不規則的情況不僅由在閾電壓中的變化所造成,而且還由電晶體的遷移率和柵極絕緣薄膜的厚度造成的。特性也由於電晶體11的退化而變化。
這現象並不局限於低溫多晶矽技術,而在通過工藝溫度為450(攝氏度)或更高的高溫多晶矽技術在固相(CGS)中生長的、半導體薄膜上形成的電晶體中亦會發生。另外,這現象能在有機電晶體和無定形矽電晶體中發生。
正如在下面所描述的,本發明提供能適應上面諸技術的一種結構或方案。在本文給出的描述主要是通過低溫多晶矽技術生產的電晶體。
在通過如圖62中所示的施加電壓來展示層次的方法中,為獲取均勻的顯示必須嚴格地控制器件的特性。不過,目前的低溫多晶體多晶矽電晶體等不能滿足一個它規定諸變化要保持在一預先確定的範圍之內的技術要求。
在根據本發明的EL顯示屏中的各象素結構包括至少四隻電晶體11和一EL元件,如在圖1中所具體示出的。象素電極被構作成與源極信號線交疊。明確地說,把象素電極105形成在用於絕緣的、形成在源信號線18上的絕緣薄膜即平面化的聚丙烯薄膜上。象素電極與至少部分源信號線18交疊的結構被稱為高孔徑(HA)結構。這減少了不必要的光幹涉並使有正常的光發射。
當柵信號線(第一掃描線)17a被觸發時(施加開通電壓),待流經EL元件15的電流從源極驅動器電路14通過EL元件15的驅動器電晶體11a和開關電晶體11c被傳遞。並且,因柵信號線17a的觸發(對它施加開通電壓),電晶體11b就開通,造成在電晶體11a的柵極和漏極間的短路,而電晶體11a的柵極電壓(或漏極電壓)被儲存於連接在電晶體11a的柵極和漏極間的電容器(存儲電容量,附加電容量)19之中(見圖3(a))。
較佳的是,電容器(存儲電容量)19應是從0.2pF到2pF(包括這兩個量)。更佳的是,電容器(存儲電容量)應是從0.4pF到1.2pF(包括這兩個量)。把象素尺寸考慮在內來確定電容器19的電容量。如果對單個象素所需的容量是Cs(pF),和由該象素所佔有的面積(而不是孔徑比)為Sp(μm2),則應滿足條件500/Sp≤Cs≤20000/Sp,更佳的條件是1000/Sp≤Cs≤10000/Sp。由於電晶體的柵極電容是小的,所以在這裡提到的Q只是存儲電容(電容器)19的電容量。
柵信號線17a被去掉觸發(加以斷開電壓),柵信號線17b被觸發,且電流路徑被切換到包括第一電晶體11a,連接到EL元件15的電晶體11d,和EL元件15來把存儲的電流傳遞到EL元件15(見圖3(b))的路徑。
在這電路中,單個象素包含四隻電晶體11。電晶體11a的柵極連接到電晶體11b的源極。電晶體11b和11c的柵極連接到柵信號線17a。電晶體11b的漏極連接到電晶體11c的源極和電晶體11d的源極。電晶體11c的漏極連接到源信號線18。電晶體11d的柵極連接到柵信號線17b,而電晶體11d的漏極連接到EL元件15的陽極電極。
順便提一下,在圖1中的所有電晶體是P-溝電晶體。與N-溝電晶體相比,P-溝電晶體或多或少具有較低的遷移率,因為它們對電壓和退化是更為穩定的,所以被較佳選用。不過,根據本發明的EL元件並不限於P-溝電晶體,而本發明可單用N-溝電晶體。並且,本發明可使用N-溝和P-溝電晶體兩者。
最適宜的是,P-溝電晶體不僅應該用於內置的柵極驅動器12,而且還應該用作構成象素的所有電晶體11。通過只由P-溝電晶體構成的陣列,有可能把掩模減少到5個,導致低成本和高產率。
為方便對本發明的理解,在下面將參考圖3來描述根據本發明EL元件的結構。採用兩個時標來控制根據本發明的EL元件。第一時標是當所需的電流值被儲存之時的時刻。用這時標開通電晶體11b和電晶體11c形成示於圖3(a)的等效電路。從信號線施加預定的電流Iw。這使電晶體11a的柵極和漏極連通,讓電流Iw流經電晶體11a和電晶體11c。因此,電晶體11a的柵-源電壓使得I1能流動。
第二時標是當電晶體11b和電晶體11c被斷開,而電晶體11d被接通時的時刻。此時可得示於圖3(b)的等效電路。電晶體11a的源-柵電壓保持不變。在這個場合下,由於電晶體11a總是在飽和區中工作,所以電流Iw保持不變。
這操作的結果示於圖5。具體地說,在圖5(a)中的標號51a代表在某時間點用電流程控的、在顯示屏幕50上的一個象素(行)(圖象素行)。該象素行51a是非照明的(非顯示象素(行)),如圖5(b)所示。其它象素(行)是顯示象素(行)53(電流流經在顯示區53中的非象素53的EL元件15,造成EL元件15發射光)。
在圖1的象素結構中,在如圖3(a)所示的電流程控期間,程控的電流Iw流經源信號線18。電流Iw流經電晶體11a,而在電容器19中,電壓被設定(被程控)以維持電流Iw。此時,電晶體11d是開路的(斷開)。
在當電流流經EL元件15的期間,電晶體11c和11b截止,而電晶體11d開通如圖3(b)所示。明確地說,把關斷電壓(Vgh)加到柵信號線17a,截止電晶體11b和11c。另一方面,把開通電壓(Vgl)加到柵信號線17b,開通電晶體11d。
時標圖示於圖4。在圖4括號中的指標(例如,(1))指出象素的行數。明確地說,柵信號線17a(1)代表在象素行(1)中的柵信號線17a。還有,在圖4的最高行中,*H(此處「*」是任意記號或數字,並指出水平掃描線數)指出水平掃描時段。明確地說,1H是第一橫向掃描時段。順便提一下,在上面所描述的這些項目(1H數,1-H周期,象素行數的次序,等)為的是要方便解釋,而並不為了要限制。
從圖4可看出,在每個所選的象素行中(假設選擇時段是1H),當把開通電壓加到柵極信號線17a時,關斷電壓加到柵信號線17b。在這時段中,沒有電流流經EL元件15(非照明的)。在非選擇的象素行中,把關斷電壓加到柵信號線17a並把開通電壓加到柵極信號線17b,在這時段中,電流流經EL元件15(照明的)。
順便提一下,電晶體11b的柵極和電晶體11c的柵極連接到相同的柵極信號線17a。不過,電晶體11b的柵極和電晶體11c的柵極可連接到不同的柵極信號線17(參見圖32)。於是,一象素將有三根柵信號線(兩根在圖1的結構中)。通過獨立地控制電晶體11b柵極的開通/截止時標和電晶體11c柵極的開通截止時標,有可能進一步減少由於在電晶體中11a的變化而引起的在EL元件15的電流值中的變化。
通過共用柵信號線17a和柵信號線17b,並對電晶體11c和11d使用不同的導電類型(N-溝和P-溝),有可能簡化這驅動電路和改進象素的孔徑比。
採用這種結構,來自信號線的寫入路徑被根據本發明的操作時標關斷。就是說,當預定的電流被儲存時,如果電流路徑被分支,則準確的電流值不被儲存在電晶體11a的源極(S)和柵極(G)之間的電容(電容器)中。通過使用不同導電類型的電晶體11c和11d,並控制它們的閾值,則當掃描線切換時有可能保證在電晶體11c被截止時電晶體11d被開通。
不過,在那個場合下,由於必須準確地控制電晶體的閾值,所以必須注意過程處理。上述的電路可採用至少四隻電晶體來實現,但為了準確的時標控制或為了減少反映效應(稍後描述),即使把包括電晶體11e的多於四隻電晶體串接起來,操作的原理是相同的。通過增加電晶體11e,有可能通過電晶體11c更精確地把程控電流傳遞到EL元件15。
順便提一下,根據本發明的象素結構並不限於在圖1和2中所示的那些。例如,可把象素構作成如圖140中所示的。與在圖1中的結構不一樣,圖140缺少電晶體11d。代之的是,形成或設置一轉換開關1401。在圖1中的開關11d起著開通和關斷(通過和截斷)從驅動器電晶體11a傳遞到EL元件15的電流的功能。也正如在後續的示例中所描述的,電晶體11d的開通和截止的控制功能構成本發明的一個重要部分。在圖140中的結構,在沒有採用電晶體11d的情況下獲得開通/關斷的功能。
在圖140中,轉換開關1401的一個端點a被連接到陽極電壓Vdd。順便提一下,加到端點a的電壓並不限於陽極電壓Vdd。它可以是任何能關斷流經EL元件15電流的電壓。
把轉換開關1401的端點b連接到陰極電壓(在圖140中,作為地被指出)。順便提一下,加到端點b的電壓並不限於陰極電壓。它可以是任何能開通流經EL元件15電流的電壓。
把轉變開關1401的端點C與EL元件15的陰極端相連接。順便提一下,轉換開關1401可以是任何類型的,只要它具有開通和關斷流經EL元件15的能力就行。因此,它的安裝位置並不限於示於圖140的位置上,而該開關可被裝置在電流被傳遞到EL元件15路徑上的任何地方。還有,該開關並不限於它的功能度,只要它能開通和關斷流經EL元件15的電流就行。簡短地說,本發明可具有任何象素結構,只要把能開通和關斷流經EL元件15電流的開關裝置安裝在EL元件15的電流路徑上就行。
還有,術語「斷開」並不意味沒有電流流動的一個狀態,而是意味著一個狀態,在這個狀態中流經EL元件15的電流被減少到低於正常狀態的電流。在上面提到的術語也適用於本發明的其它結構中。
因為通過P-溝和N-溝電晶體的組合,可容易地實現轉換開關1401,所以它不需要解釋。例如,它能被兩個模擬開關的電路來實現。當然,轉換開關1401可單由P-溝或N-溝電晶體製作,因為它僅關斷流經EL元件15的電流。
當把轉換開關1401連接到端點a時,Vdd電壓就加到EL元件15的陰極端。因此,與被驅動器電晶體11a的柵極端G所保持電壓的電壓狀態無關,電流並不流經EL元件15。因此,這EL元件15是非照明的。
當把轉換開關1401連接到端點b時,就把電壓GND加到EL元件15的陰極端。因此,電流根據由驅動器電晶體11a的柵極端G所保持的電壓狀態經過EL元件15而流動。因此,這EL元件15是照明的。
因此,在示於圖140的象素結構中,在驅動電晶體11a和EL元件15之間不形成開關電晶體11d。不過,通過控制轉換開關1401來控制EL元件15的照明是可能的。
在示於圖1,2,等的象素結構中,一象素包含一隻驅動器電晶體11a。不過,本發明並不限於這種情況,而一象素可能包含兩隻或更多的驅動器電晶體11a。在圖144中示出一示例,在這圖中示出一象素包含兩隻驅動器電晶體11a1和11a2,它們的柵極端連接到一共用的電容器19。通過使用多個驅動器電晶體11a,有可能減少在程控電流中的變化。結構的另外部分與示於圖1及其類同圖中的那些是相同的,因此,省略對它的描述。
在圖1和2中,通過驅動器電晶體11a輸出的電流流經EL元件15,並通過形成在驅動器電晶體11a和EL元件15之間的開關電晶體11d來開通和關斷。不過,本發明並不限於這種情況。例如,另一結構圖示於圖145。
在示於圖145的示例中,傳遞到EL元件15的電流通過驅動器電晶體11a來控制。流經EL元件15的電流通過設置在Vdd端點和EL元件15之間的電晶體11d來開通與斷開。因此,根據本發明,電晶體11d可設置在任何地方,只要它能控制流經EL元件15的電流。
在電晶體11a的特性中的變化與電晶體的尺寸有關聯。為減少在特性中的變化,較佳的是,第一電晶體11a的溝道長度是從5μm到100μm(包括這兩個尺寸)。更佳的是,該下度是從10μm到50μm(包括這兩個尺寸)。這很可能是因為長的溝道長度L增加了包含在溝道中的晶粒邊界,降低了電場強度,從而抑制了扭結(kink)效應。
因此,根據本發明構築了控制流經EL元件15電流的電路裝置,形成,即設置在沿電流流入EL元件15的路徑上,且沿著該路徑電流留出EL元件(即,用於EL元件15的電流路徑)。
順便提一下,用來控制沿電流流入EL元件15的路徑的結構,並不限於在圖1,140或類同的圖所示的在電流-程控模式下的象素結構。例如,也可使用在圖141中示出的在電壓程控模式下的象素結構。在圖141中,在EL元件15和驅動器電晶體11a之間電晶體11d的設置使控制流經EL元件15的電流成為可能。當然,開關電路1401可如圖140所示的那樣來設置。
而且,即使在電流成反映的場合下,通過在驅動器電晶體11b和EL元件15之間形成即設置作為開關元件的電晶體11g的一種電流程控的類型,有可能開通和斷開(控制)流經EL元件15的電流。當然,電晶體11g可用在圖140中的轉換開關1401來替代。
順便提一下,雖然在圖142中的開關電晶體11d和11c連接到單一的柵極信號線17a,但是開關電晶體11c可被柵極信號線17a1控制而開關電晶體11d可被柵極信號線17a2控制,如圖143所示。在圖143中的結構使象素16的控制更為多能。
如圖42(a)所示,電晶體11b和11c可以是N-溝電晶體。並且,如圖42(b)所示,電晶體11c和11d可以是P-溝電晶體。
本發明的一個目的是要提出一種電路結構,在這結構中,在電晶體特性方面的變化不會影響顯示。對此,需要四隻或更多的電晶體。當使用電晶體特性決定電路常數時,如果四隻電晶體的特性是一致的,要確定合適的電路常數是困難的。電晶體特性的閾值和電晶體的遷移率這兩者都根據溝道方向相對於雷射輻照的縱軸是橫向的還是縱向的而變化。順便提一下,在這兩個場合下,在上面的情況中變化是較多的。不過,遷移率和平均閾值在橫向方向和縱向方向之間變化。因此,在一象素中的所有電晶體具有相同的溝道方向是理想的。
並且,如果存儲電容19的電容值為Cs,第二電晶體11b的截止電流值為Ioff。則較佳的是要滿足下列方程3<Cs/Ioff<24更加好的是要滿足下列方程6<Cs/Ioff<18通過把電晶體11b的截止電流設置為5pA或更小,有可能把在流經EL電流中的變化減小到2%或更小。這是因為當洩漏電流增加時,存儲在柵極和源極(跨越該電容器)之間的電荷不能在不加電壓的情況下維持一個力場。因此,電容器19存儲容量越大,容許的關斷電流量就越大。通過滿足上面的方程,有可能把在相鄰象素間的電流值中的起伏減少到2%或更少。
並且,較佳的是構成有源矩陣的電晶體是P-溝多晶矽薄膜電晶體,而電晶體11b是雙柵極或多柵極電晶體,電晶體11b需要儘可能高的開通/截止比,它為電晶體11a起著源-漏的開關作用。通過為電晶體11b採用雙柵極或多柵極結構,有可能獲得高的開通/截止比。
在象素16中構成電晶體11的半導體薄膜,一般是在低溫多晶矽技術中通過雷射退火形成的。在雷射退火條件中的變化導致在電晶體11特性方面的變化。不過,如果在象素16中電晶體11的特性是一致的,有可能採用如圖1所示的那種電流程控來驅動象素,使得預定的電流將流經EL元件15。這是電壓程控所缺少的一個優點。較佳的是,所用的雷射器是一種激態基態複合物的雷射器。
順便提一下,根據本發明的半導體薄膜的形成並不限於雷射退火法。本發明也能採用熱退火法和一種涉及固相生長(CGS)的方法。另外,本發明並不限於低溫多晶矽技術,也可採用高溫多晶矽技術。
為處理這個問題,本發明在平行於源極信號線18方向上移動雷射班點(雷射輻照範圍)72,如圖7所示。並且,用這樣一種方法來移動雷射班點72,以使與一象素行對齊。當然,象素的行數並不限於一行。例如,可以通過在圖72中將RGB(紅綠蘭)(在本例中三列象素)看作,單一象素16那樣射出雷射。並且,雷射可同時射向兩個或更多的象素。不用說,移動的雷射輻照範圍可能會交疊(對於移動的雷射輻照範圍相交疊是常見的)。
用這樣一種方法構築的象素,使三個RGB象素形成一正方的形狀。因此,R,G,B象素中的每一個具有長方形的形狀。從而,通過採用長方形雷射班點72退火,有可能消除在各象素內的電晶體11特性上的變化。並且,可把連接到同一源極信號線18的電晶體11的特性(遷移率,Vt,S值等)製作成一致的(即,雖然連接到相鄰源極信號線18的電晶體11可在特性上有所不同,但可把連接到同一源極信號線上的電晶體11特性製作成幾乎是相等的)。
在示於圖7的結構中,把三塊屏板在長度方向上放在雷射班點72的長度之內。發射雷射班點72的退火裝置識別在玻璃基底74上的定位記號73a和73b(根據圖形識別自動定位)並移動雷射班點72。通過圖形識別裝置來識別定位記號73。退火裝置(未示出)識別出定位記號73並決定象素列的位置所在(使雷射輻照範圍72平行於源極信號線18)。它用這樣的方法來發射雷射班點72,以使與各個象素列的位置交疊而作連續的退火。
較佳的是,參考圖7描述的雷射退火法(它包括發射平行於源極信號線18的線性雷射班點)尤其是是供有機的EL顯示屏的電流程控之用。這是因為放在平行於源極信號線方向上的電晶體11具有相同的特性在(在縱向附近的象素電晶體的特性彼此間是十分相似的)。當象素被電流驅動時,這種情況減少源極信號線的電壓電平的變化,因此,減少了不充分寫入電流的機會。
例如,在白色屏面的顯示器中,由於在鄰近的象素中,幾乎是相同的電流流經電晶體11a,所以從源極驅動器IC14中輸出的電流沒有顯著的幅度變化。如果在圖1中的電晶體11a具有相同的特性,且在象素列內供象素的電流程控之用的電流具有相同的值,則在電流程控期間,源信號線18的電位是恆定的。因此,在源信號線18上不會發生電位起伏。如果連接到同一源信號線18的諸電晶體11a具有幾乎相同的特性,則在該源信號線18上應該不會有顯著的電位起伏。這對其它電流可程控的象素結構也是準確的,諸如示於圖38中的那一種(因此,選用示於圖7中的製作法是較佳的)。
一種包括同時程控兩行或更多象素行,且它通過參考圖27,30等來描述的方法可獲得均勻的圖象顯示(因為該方法主要由於電晶體特性方面變化的原因,不易顯示不規則的圖象)。在圖27等的場合下,由於多個象素行被同時選定,如果在鄰近象素行中的電晶體是一致的,則設置在長度方向上的電晶體的特性中的不規則性可被源極驅動器電路14所吸收。
順便提一下,雖然在圖7中說明了IC晶片是被堆疊在源極驅動器電路14上的,但這不是限制性的。且顯然,可用與象素16相同的工藝來形成源極驅動器電路14。
特別是,本發明保證驅動器電晶體11b的電壓閾值Vth2不會跌落到低於在該象素中對應的驅動器電晶體11a的電壓閾值Vth1。例如,把電晶體11b的柵極長度L2製作得比電晶體11a的柵極長度L1較長,這樣,即使這些薄膜電晶體的工藝參數變化時,Vth2也不會跌落到低於Vth1。這使抑制細微的電流洩漏成為可能。
順便提一下,在上面提及的一些項目也適用於示於圖38中電流反映的象素結構。在圖38中的象素由下列諸元件組成,信號電流流經的驅動器電晶體11a,控制流經諸如EL元件15的光發射元件的驅動電流的驅動器電晶體11b,通過控制柵極信號線17a1,連接或斷開象素電路和數據線「數據」的電晶體11c,在寫入期間通過控制柵極信號線17a2短路電晶體11a的柵極和漏極的開關電晶體11d,在施加電壓後,維持電晶體11a的柵-源電壓的電容C19,用作光發射元件的EL元件15,等。
在圖38中,電晶體11c和11d是N-溝電晶體,其它電晶體是P-溝電晶體,但這僅是示範性的而非限制性的。電容Cs的一端連接到電晶體11a的柵極,而另一端連接到Vdd(電源電位),但它可連接到任何固定電位來代替Vdd。EL元件15的陰極(負極)被連接到地電位。
接下來將描述本發明的EL顯示屏即EL顯示裝置。圖6是主要說明EL顯示裝置電路的解釋性圖解。象素16被設置即形成在一矩陣中。每個象素16與源極驅動器電路14連接,該電路輸出供象素的電流程控之用的電流。在源極驅動器電路14的輸出級中是對應於視頻信號畢特計數的電流反映電路(稍後描述)。例如,如果採用64層次,則在有關的源極信號線上形成63個電流反映電路,以便當選定合適的電流反映電路數時,把所需的電流施加到源極信號線18(見圖64)。
順便提一下,一電流反映電路的最小輸出電流是從10nA到50nA(包括這兩個量)。較佳的是,電流反映電路的最小輸出電流應從15nA到35nA(包括這兩個量)以固定在源極驅動器IC中組成電流反映電路的電晶體的準確性。
另外,包含預充電或放電電路以強行對源信號線18充電或放電。較佳的是,對源極信號線18強行充電或放電的預充電或放電電路的電壓(電流)輸出值可單獨地為R,G,和B設定。這是因為EL元件15的閾值,在R,G和B之間有區別(關於預充電電路,參考圖70和173以及它的解釋)。
已知有機的元件EL具有強烈的溫度相依性(溫度特性)。為調節由溫度特性造成的發射亮度上的變化,通過對電流反映電路添加諸如熱敏電阻即正溫度係數熱敏電阻的非線性元件以模擬方式來調節(改變)參考電流,來改變輸出電流並用熱敏電阻或類同的元件來調節由於溫度特性而引起的變化。
根據本發明,源極驅動器14由半導體矽晶片製成,並通過晶片上的玻璃(COG)技術與在基板71上的源極信號線18的一端連接。這源極驅動器14不僅通過COG技術來安裝。通過薄膜上的晶片(COF)技術來安裝源極驅動器電路14並把它連接到顯示屏的信號線也是可能的。關於驅動器IC,它可由三塊晶片通過單獨構築電源IC82製成。
在源極驅動器IC14被安裝之前來測試屏面。測試是通過加一恆定電流到源極信號線18來進行的。該恆定電流是通過附接導引線2271到形成在源極信號線18的端點的焊接點1522,並在它們的端點形成測試焊接點2272來施加,如圖227中所說明的。
通過形成焊接點2272,有可能在不使用焊接點1522的情況下進行測試。
在源極驅動器IC14被安裝在基底71上之後,它的周邊用密封樹脂2281密封,如圖228所說明的。
另一方面,通過低溫多晶矽技術形成柵極驅動電路12。就是說,它是以與象素中電晶體一樣的工藝形成的。這是因為柵極驅動器12具有比源極驅動器電路14較簡單的內部結構和較低的工作頻率。因此,即使通過低溫多晶矽技術也能容易地形成它,並可減小屏面寬度。當然,用矽晶片來構築柵極驅動器電路12並採用COG技術把它安裝在基板71上是可能的。並且,不僅諸如柵極驅動器,而且諸如象素電晶體的開關元件可通過高溫多晶矽技術形成或可由有機材料(有機電晶體)來形成。
柵極驅動器12包含用於柵信號線17a的移位寄存器電路61a和用於柵信號線17b的移位寄存器電路61b。這些移位寄存器電路61由正位相和負位相時鐘脈衝信號(CLK×P和CLK×N)以及啟動脈衝(STx)來控制(參見圖6)。另外,添加控制從柵極信號線的輸出和非輸出的一種賦能(ENABL)信號和轉換移位方向朝上、朝下的一種上下(UPDWN)信號是較佳的。並且,裝置一輸出端以保證啟動脈衝由移位寄存器移位並輸出是較佳的。順便提一下,移位寄存器的移位時標是由來自控制IC81的控制信號所控制的(參見圖8和208)。並且,柵極驅動器電路12包含移位外部數據電平的電平移位電路。
由於移位寄存器電路61具有小的緩衝電容,它們不能直接驅動柵信號線17。所以,在每個移位寄存器電路61和驅動柵信號線17的輸出柵極63之間至少形成兩個或更多的逆變器電路62(參見圖204)。
這相同的情況應用到通過諸如低溫多晶矽技術的多晶矽技術在基板71上形成源極驅動器14的諸場合下。在諸如轉移柵極的模擬開關柵極和源極驅動器電路14的移位寄存器之間形成多個逆變器電路,所述模擬開關柵極驅動源信號線18。下面的諸項(移位寄存器輸出和驅動信號線的輸出級(設置在諸如輸出柵極或轉移柵極的輸出級之間的逆變器電路))對柵極驅動器電路和源極驅動電路是共有的。
例如,雖然從源極驅動器14的輸出被直接連接到源信號線18,示於圖6,但實際上從源極驅動器14的移位寄存器的輸出與逆變器的多級相連接的,而逆變器輸出被連接到諸如轉移柵極的模擬開關柵極。
逆變器電路62由P-溝MOS電晶體和N-溝MOS電晶體組成。正如較早所描述的,柵極驅動器電路12的移位寄存器電路61的輸出端與逆變器電路62的多級相連接,而最後的輸出被連接到輸出柵極63。順便提一下,逆變器電路62可單獨由P-溝MOS電晶體組成。不過在那個場合下,電路可被構築成只不過是柵極電路而不是逆變器。
圖8是信號的方塊圖,而電壓供給到根據本發明顯示裝置上即顯示裝置的方塊圖。信號(電源接線,數據接線等)從控制IC81通過柔軟基板84被供應到源極驅動器電路14a。
在圖8中,用於柵極驅動器12的控制信號由控制IC產生,由源極驅動器14電平移位,並加到柵極驅動器12。由於源極驅動器14的驅動電壓為4到8(V),所以從控制IC81輸出的具有幅度為3.3(V)的控制信號能被轉換成可被柵極驅動器12接收的、具有幅度為5(V)的信號。
在圖8及與其同類的圖中,由標號14標記的器件已作為源極驅動器來描述,但是代替只作為驅動器,它可包含電源電路,緩衝電路(包括諸如移位寄存器的電路),數據轉換電路,寄存器電路,指令解碼器,移位電路,地址轉換電路,圖象存儲,等。顯然,參考圖9及其類同的圖描述的三面不受約束的結構或其它結構,驅動系統等也是可應用到參考圖8及其類同的圖描述的結構。
當該顯示屏為諸如手機的信息顯示裝置所用時,在顯示屏的一側安裝(形成)源極驅動器IC(電路)14和柵極驅動器IC(電路)12是較佳的,如圖9所示(順便提一下,把諸驅動器IC(諸電路)安裝在顯示屏一側的這種結構被稱為三面不受約束的結構(配置)。習慣上,把柵極驅動器IC12安裝在顯示區的X側,而把源極驅動器IC14安裝在Y側)。這樣設計中能易於把在顯示裝置上的顯示屏幕50的中心線放在中央並安裝諸驅動器IC。採用該三面不受約束的結構,可用高溫多晶矽技術,低溫多晶矽技術或類同的技術來製作柵極驅動器電路(即,源極驅動器電路14和柵極驅動器電路12中的至少一個可通過多晶矽技術直接形成在基板71上)。
順便提一下,該三面不受約束的結構不僅包括把諸IC直接設置即形成在基板71柵部的結構,而且還包括帶有安裝著源極驅動器IC(電路)14和柵極驅動器IC(電路)12的薄膜(TCP,TAB或其它技術)被粘貼在基板71的一側(或幾乎一側)的結構。就是說,該三面不受約束的結構包括在兩面沒有IC和所類似配置的結構和布置。
如果把柵極驅動器電路12設置在源極驅動器電路14的旁邊,如圖9所示,則柵信號線17必須沿著C側形成。
順便提一下,在圖9中的粗體實線等,指出並聯形成的柵信號線17。因此,象掃描信號線一樣多的柵信號線17被並聯形成在部分b中(屏幕的底部),而單一的柵信號線17被形成在部分a中(屏幕的頂部)。
在形成於C側的柵信號線17之間的間隙從5μm到12μm(包括這兩個尺寸)。如果它小於5μm,則寄生電容將在鄰近柵信號線上造成噪聲。已在實驗上證明,當該間隙是7μm或更小時,寄生電容具有顯著的效果。而且,當該間隙小於5μm時,跳動噪聲和其它圖象噪聲集中出現在顯示屏幕上。尤其是,在屏幕的右側和左側之間噪聲的產生是有差別的,且要減少跳動噪聲和其它圖象噪聲是困難的。當該間隙超過12μm時,顯示屏的屏面寬度D變得太大而不實用。
為減少圖象噪聲,可在柵極信號線17的下面或上面設置一接地圖形(已被固定在恆定電壓上或一般設定在穩定電位上的導電圖形)。或者,在柵信號線17上可設置單獨的屏蔽板(屏蔽金屬箔片已被固定在恆定電壓上或一般設定在穩定電位上的導電圖形)在圖9中C側上的柵信號線17可由ITO電極形成。不過,為減小電阻,較佳的是,它們是用層疊ITO和薄金屬膜來形成。用金屬薄膜來形成它們也是較佳的。當採用ITO層疊時,在ITO上形成鈦薄膜,而在它的上面形成薄的鋁膜或鋁-鉬合金薄膜。或者,在ITO上形成鉻。對於金屬薄膜,採用薄的鋁膜或鉻膜。這也適用於本發明的其它示例。
順便提一下,雖然把柵信號線17設置在顯示區的一側上已參考圖9及其同類的圖作過敘述,但這不是限制性的,而在兩側面上都可設置它們。例如,可把柵信號線17a設置(形成)在顯示屏幕50的右側,而把柵信號線17b設置(形成)在它的左側。這也適用於其它示例。
並且,源極驅動器IC14和柵極驅動器IC12可被集成於單一晶片上。於是,在顯示屏上只要安裝僅僅一塊IC晶片就可以了。這也減少了製作成本。而且,這使同時產生各種電壓供單晶片驅動器IC之用成為可能。
順便提一下,雖然已敘述過源極驅動器IC14和柵極驅動器IC12由矽或其它半導體片製成,並安裝在顯示屏上,但這不是限制性的。顯然,採用低溫多晶矽技術或高溫多晶矽技術可把它們直接形成在顯示屏82上。
雖然已敘述過象素是R,G和B三原色,但這不是限制性的。它們可能是藍綠色,黃色,和品紅色的三種顏色。它們可以是B和黃色兩種顏色。當然,它們可以是單色的。或者,它們可以是R,G,B,藍綠色,黃色和品紅色六種顏色。這些是提供擴大的彩色重現範圍的自然彩色,能提供良好的顯示。因此,根據本發明的EL顯示裝置並不限於採用R,G,和B三原色提供彩色顯示的那些顏色。
主要地,可應用三種方法使有機的EL顯示屏彩色化。它們中的一種是彩色轉換法。它只要形成藍色的單一層作為光發射層。其餘的全色顯示所需的綠色和紅色可通過彩色轉換從藍色產生。因此,這方法具有不再需要分別著上R,G和B的彩色,並為R,G和B彩色準備有機的EL材料的優點。與多色著色法不同,彩色轉換法不會降低生產率。三個方法中的任一種方法都能適用到本發明的EL顯示屏。
並且,除三原色外,還可形成白色光發射象素。可通過層疊R,G和B的光發射結構來建立(形成或構築)白色光發射象素。一套象素由用於三原色RGB的象素和一白色光發射象素16W組成。形成白色發射光象素使得它易於表達白色的最高亮度,因此可能實現明亮的圖象顯示。
即使當採用一套用於三原色RGB的象素時,對不同的彩色,改變象素電極面積也是較佳的。當然,如果不同彩色的發光效率,還有彩色純度能很好地平衡,則可採用相等的面積。不過,如果一種或更多種彩色平衡很差,則較佳的是調節象素電極(光發射面積)。用於各彩色的電極面積可基於電流密度來確定。就是說,當白色平衡在色溫為7000K(開爾文)到12000K(包括這兩個色溫)的範圍內被調節時,在不同彩色的電流密度之間的差別應在±30%以內。更佳的是,這差別應在±15%之內。例如,如果電流密度是100A/M2左右,則所有這三個原色應有電流密度為70A/M2到130A/M2(包括這兩個電流密度)。更佳的是,所有這三個原色應有電流密度為85A/M2到115A/M2(包括這兩個電流密度)。
EL元件15是自發光的元件。當來自這個自發光元件的光進入用作開關元件的電晶體時,發生光電導現象。光電導現象是一種當諸如電晶體的開關元件被截止時,由於光致激發而引起洩漏(截止洩漏)增加的現象。
為處理這問題,本發明在柵極驅動器12(在某些情況下,源極驅動器14)下和在象素電晶體11下形成一遮光膜。該遮光膜由諸如鉻的金屬薄膜製成,厚為從50nm至150nm(包括這兩個尺寸)。薄的膜將會提供差的遮光的效果,而厚的膜將造成不規則性,使得難於在上層中摹制電晶體11A1。
在驅動器電路12及其同類電路的場合下,不僅從頂側,而且從下側減少光的滲透是必要的。這是因為光電導現象將會造成功能失誤。如果陰極電極由金屬薄膜製成,本發明也在驅動器12及其同類裝置的表面形成陰極電極,並利用它作為遮光膜。
不過,如果把陰極電極形成在驅動器12上,來自陰極電極的電場可能造成驅動器功能失誤,或把陰極電極和驅動器電路設置成電接觸。為處理這個問題,本發明與在象素電極上有機的EL薄膜的形成同時,在驅動器電路12上,形成至少一層有機的EL薄膜,而較佳的是兩層或更多層。
如果在一隻或更多隻電晶體11的端點之間,或在一電晶體11和在象素中的信號線之間發生短路,則EL元件15可能成為恆定地保持發光的亮點。該亮點在視覺上是明顯的,且必須把它轉成黑點(斷開)。檢測對應於亮點的象素16,而用雷射來輻照電容器19以造成跨越電容器的短路。結果是,電容器19不能再保持電荷,因此,電晶體11a可被終止流通電流。要除去那部分將被用雷射照射的陰極薄膜是所希望的,以防止雷射照射在電容器19端電極和該陰極薄膜之間引起的短路。
在象素16的電晶體11中的裂縫將影響源極驅動器IC14及其同類的裝置。例如,如果在圖56中的驅動器電晶體11a中發生源-漏(SD)短路562,則屏的Vdd電壓就加到源極驅動器IC14。因此,較佳的是,把源極驅動器IC14的電源電壓保持在等於或較高於屏的電源電壓Vdd。較佳的是,由源極驅動器IC14所用的參考電壓可用電子調節器561來調節(參見圖148)。
如果在電晶體11a中發生SD短路562,有一過量電流流經該EL元件15。換句話說,EL元件15保持恆定地發光(成為一亮點)。這亮點作為缺陷是明顯的。例如,如果在圖56中的電晶體11a中發生源-漏(SD)短路,電流從Vdd電壓恆定地流到EL元件15(當電晶體11d是開通時)而與電晶體11a的柵極(G)端電壓的大小無關。因此,結果形成一亮點。
另一方面,如果在電晶體11a中發生SD短路,且如果電晶體11c是開通的,則Vdd電壓被加到源極信號線18和加到源極驅動器14。如果源極驅動器14的電源電壓不大於Vdd,則可能超過電壓阻,造成源極驅動器14破損。因此,源極驅動器14的電源電壓等於或較高於Vdd電壓(屏的較高電壓)是較佳的選擇。
電晶體11a的SD短路可能超過點缺陷,並導致屏的源極驅動器電路的破損。並且,亮點是明顯的,它造成屏有缺陷。因此,通過切斷連接在電晶體11和EL元件15之間的接線,把亮點轉換成黑點是必要的。較佳的是,採用諸如雷射的光學裝置來切斷這接線。
在下面將描述一種本發明的驅動方法。如圖1所示,當該行仍被選定時,柵信號線17a通導(由於在圖1中的電晶體11是P-溝電晶體,所以當它在低態時,柵信號線17a通導),而當該行留在未被選定時,柵信號線17b通導。
在源極信號線18中,寄生電容是存在的。這寄生電容是由在源極信號線18和柵極信號線17接合處的電容、電晶體11b和11c的溝道電容等造成的。
要改變源極信號線18的電流值所需的時間t由t=C·V/I給出,此處C是雜散電容,V是源極信號線的電壓,而I則是流經源極信號線的電流。因此,如果可增加電流值10倍,則改變電流值的所需時間可減少近10倍。這也意味著,源信號線18的寄生電容即使被增加10倍,也可把該電流改變到一預先確定的值。因此,在短的水平掃描周期期間,施加一預先確定的電流值,對增加這電流值是有用的。
當輸入電流被增加10倍,輸出電流也增加10倍,導致在EL的亮度上10倍的增加。因此,為獲得預定的亮度,通過與常規的通導時間相比,減少在圖1中電晶體17d的通導時間10倍,則光發射時間被減少10倍。順便提一下,作為示例列舉的10倍增加/減少,是為了便於理解,而並不意味著是限制性的。
因此,為了要對源信號線18的寄生電容充分地充電和放電,並程控地將一預定電流值送到象素16的電晶體11a中,從源驅動器14輸出一相當大的電流是必要的。不過,當這樣一個大的電流流經源極信號線18時,它的電流值被程控送到該象素中,而大於預定電流的電流流經EL元件15。例如,如果10倍較大的電流倍程控送入,不用說,10倍較大的電流流經EL元件15,且該EL元件15發射出10倍更亮光。要獲得預定的發射亮度,在電流流經EL元件15期間的時間可被減少10倍。以這個方法,寄生電容可從源信號線18充分地充電/放電,而可獲得預定的發射亮度。
順便提一下,雖然已敘述過,10倍的較大電流被寫入到象素電晶體11a(更確切地說,電容器19的端電壓被設定),且EL元件15的導電時間被減少到1/10,但這僅僅是示範性的。在某些場合下,可把10倍的較大電流值寫入象素電晶體11a,而EL元件15的導通時間可能減少到1/5。另一方面,可把10倍的較大電流值寫入到象素電晶體11a,而EL元件15的導通時間可能被減半。
本發明的特徵在於寫入到象素中的電流是在與預定的值不同的值被設定的,而電流是間隙地流經該EL元件15的。為易於說明,在本文已敘述過,N倍的較大電流被寫入到象素電晶體11中,而EL元件15的通導電時間被減少到1/N。不過這不是限制性的。顯然,N1倍的較大電流被寫入到象素電晶體11中,而EL元件15的導通時間可能被減少到1/N2(N1和N2彼此是不同的)。
在白色屏面顯示中,在顯示屏幕50的一個場(幀)周期上的平均亮度是B0。這個驅動方法以這樣一種方法來完成電流(電壓)程控的,即各象素16的亮度B1高於平均亮度B0,並且,在至少一個場(幀)周期期間出現非顯示區53。因此,在根據本發明的驅動方法中,在一個場(幀)周期上的平均亮度低於B1。
順便提一下,非顯示區52和顯示區53不必要相等地隔開。例如,它們可隨機出現(只要從整體來看,該顯示時間或非顯示時間形成一預先確定的值(恆定的比率))。並且,在R,G和B之間顯示時間可以改變。
就是說,以這樣一種方法可調節(設定)R,G和B的顯示周期或非顯示周期,以便獲得最佳的白色平衡。
為便於解釋根據本發明的驅動方法,假設「1/N」的意思是減少1F(一場或一幀)到1/N。不過,不用說,選定一象素行和程控電流值要化時間(通常是,一水平掃描周期(1H))且根據掃描條件可能得出誤差)。
例如,在N=10倍的較大電流情況下,通過程控象素16,可使EL元件15照射達1/5個周期。該EL元件15照射10/5=2倍更亮的光。也可能把N=2倍的較大電流程控送到象素16中,並照射該EL元件15達1/4周期。該EL元件15照射2/4=0.5倍更亮的光。總之,本發明通過採用與N=1倍電流不同的電流用於電流程而控獲得與恆定顯示(1/1,即非間歇顯示)不同的顯示。並且,該驅動系統在一幀(或一場)周期期間,至少一次斷開供給到EL元件15的電流。並且,該驅動系統通過用大於預定值的電流程控象素16,至少獲得間歇顯示。
用有機的(無機的)EL顯示器的一個問題在於,它採用基本上不同於採用電子槍用一組顯示線來呈現圖象的CRT(陰極射線管)或其它顯示器的顯示方法的一種顯示方法。就是說,該EL顯示器維持寫入到象素中的電流(電壓)達1F(一場或一幀)的周期。因此,一個問題是,它顯示移動的畫面將導致模糊的邊緣。
根據本發明,電流流經EL元件15隻有1F/N的周期,但是電流在其餘時間期間(1F(N-1)/N)是不通過的。讓我們考慮一種情況,在這情況中實施了該系統,且觀察在屏幕上的一個點。在這個顯示條件下,圖象數據顯示和黑色顯示(未照射的)每1F重複。就是說,圖象數據在瞬時的意義上被間隙地顯示。當移動的畫面數據被間隙地顯示時,在沒有邊緣模糊的情況下獲得了良好的顯示條件。總之,可獲得影片的顯示接近於CRT的影片顯示。
根據本發明的驅動方法實現了間隙的顯示。不過,通過簡單地在1-H周期上開通和關斷電晶體11d可獲得這種間歇顯示。因此,電路的主時鐘脈衝與常規的電路沒有不同,因此,沒有增加在電路上的功耗。液晶顯示屏需要一圖象存儲器,以便獲得間歇顯示。根據本發明,圖象數字保持在各象素16中。因此,本發明不需要用於間歇顯示的圖象存儲器。
本發明簡單地通過開通和關斷開關電晶體11d,電晶體11e,及其類同的器件來控制流經EL元件15的電流。就是說,即使流經EL元件15的電流Iw被斷開,但是圖象數據被保持,因為它是在電容器19中。因此,當在下次電晶體被開通時,流經EL元件15的電流與上次流經該EL元件15的電流具有相同的值。即使要獲得黑色插入(諸如黑色顯示的間歇顯示),本發明也不需要加速電路的主時鐘脈衝。並且,它不需要延長時間軸,因此,不需要圖象存儲器。另外,EL元件15響應迅速,從電流的施加到光發射只需要短的時間。因此,本發明適宜用於影片顯示,且通過採用間歇顯示,能在顯示移動圖畫中解決與常規的保留數據顯示屏(液晶顯示屏,EL顯示屏等)有關的問題。
而且,在大的顯示裝置中,如果源信號線18的增加的接線長度導致在源信號線18中增加的寄生電容,這能通過增加N值來解決。當施加到源信號線18的程控電流的值被增加N倍,則柵信號線17b(電晶體11d)的通導周期可被設定到1F/N。這使得有可能把本發明應用到電視機,監視器,和其它大的顯示裝置。
源驅動器電路14的輸出級是由恆流電路704構成(參見圖70)。與液晶顯示屏的源驅動器電路不一樣,該恆流電路消除了根據顯示屏的尺寸改變輸出級的緩衝尺寸的需要。
參考附圖,將對根據本發明的驅動方法,在下面作更為詳細的描述。源信號線18的寄生電容通過與鄰近源信號線18的耦合電容,源驅動器IC(電路)14的緩衝輸出電容,在源信號線18和柵極信號線17之間的交叉電容等產生的。這寄生電容通常是10pF或更大。在電壓驅動的場合下,由於電壓是從源驅動器IC14以低阻抗加到源信號線18的,所以或多或少的大的寄生電容不會干擾驅動。
但是,在電流驅動的場合下,特別是在黑色電平時圖象顯示,象素電容器19需要用20nA或更小的微弱電流來程控。因此,如果產生大於預定值的寄生電容,這個寄生電容在一象素行被程控時的時間中,不能被充電和放電(通常在1H之內,但並不限於1H,因為兩行象素可能被同時程控)。如果這寄生電容不能在1H的時段中被充電和放電,則充分的電流不能被寫入象素中,導致不良的解析度。
在圖1的象素結構中,在電流程控期間,程控電路Iw流經源信號線18,如圖3(a)所示。電流Iw流經電晶體11a,且電壓以這樣的方法被設定(程控)在電容器19中,使之維持電流Iw。此時,電晶體11d是開路的(斷開)。
在電流流經EL元件15的期間,電晶體11c和11b截止,而電晶體11d開通,如圖3(b)所示。具體地說,截止電壓(Vgh)施加到柵極信號線17a,截止電晶體11b和11c。另一方面,開通電壓(Vgl)施加柵極信號線17b,開通電晶體11d。
假設電流I1是應該正常流動的電流的N倍(一預定的值),流經在圖3(b)中的EL元件15的電流也是Iw。因此,EL元件15發射出的光與預定的值所發射的光更為明亮N倍。換句話說,如圖12所示,放大率N越大,象素16的顯示亮度B越高。因此,放大率N和象素16的亮度彼此成正比。
如果電晶體11d保持開通1/N周期,在這周期期間,它通常是保持開通(約1F),並在其餘的(N-1)/N周期期間保持截止,在1F上的平均亮度等於預定的亮度。這個顯示條件接近地類似CRT用電子槍掃描一屏幕的顯示條件。其差別是整個屏幕的1/N照亮(此處把整個屏幕取作1)(在CRT中,照亮的是一象素行——更精確地講,一個象素)。
根據本發明,圖象顯示區53的1F/N從屏幕50的頂移到底,如圖13(b)所示。根據本發明,流經EL元件15的電流只有該周期的1F/N,但是在其餘時段(1F(N-1)/N)期間,電流並不流動。因此,象素被間隙地顯示。不過,由於殘留圖象,整個屏幕對人類的眼睛來說似乎是均勻地顯示的。
順便提一下,如圖13所示,寫入象素行51a是被未照亮的52a。不過,只有對在圖1,2等的象素結構中才是正確的。在示於圖38等的電流反映的象素結構中,寫入象素行51a可能被照亮。不過,為了易於解釋,在本文中將主要引述在圖1中的象素結構作出描述。一種涉及通過用大於示於圖13,16,等預定的驅動電流Iw對它程控的間隙驅動一象素的驅動方法被稱之為N-倍脈衝驅動。
在這個顯示條件中,圖象數據顯示和黑色顯示(未照亮)每1F重複。就是說,圖象數據是在時間意義上的每隔一定時間(間隙地)被顯示。在象素中保存數據達1F時間的液晶顯示屏(不同於本發明的EL顯示屏)不能在影片顯示期間跟上圖象數據中的變化,導致模糊的畫面(圖象的邊緣模糊)。由於本發明間隙地顯示圖象,所以它能獲得沒有邊緣模糊的圖象的良好顯示條件。總之,影片顯示接近於CRT能獲得的影片顯示。
順便提一下,為驅動如圖13所示的象素16,有必要能夠單獨地控制象素16的電流程控周期(在示於圖1的結構中,在這段期間把開通電壓Vgl加到柵信號線17a),和當EL元件15在開通/斷開控制下的時間(在示於圖1的象素結構中,在把開通電壓Vgl或斷開電壓Vgh施加到柵極信號線17b的期間)。因此,柵信號線17a和柵信號線17b必須是分開的。
例如,僅當單一的柵信號線17從柵極驅動器電路12敷設到象素16時,根據本發明的驅動方法不能採用一種結構來實施,在這結構中,施加到柵信號線17的邏輯(Vgh或Vgl)被加到電晶體11b,且把施加到柵極信號線17的邏輯通過逆變器變換(Vgh或Vgl)並加到電晶體11d。因此,本發明需要操作柵信號線17a的柵極驅動器電路12a和操作柵信號線17b的柵極驅動器電路12b。
另外,根據本發明的驅動方法,即使具有示於圖1的象素結構,在不同於電流程控周期(1H)的期間,提供未照亮的顯示。
在圖14中圖解說明示於圖13的驅動方法的時標圖。關於在本發明中的象素結構及其同類的結構,除非另有說明,是示於圖1中的那一種。正如可從圖14看到的,在每個選定的象素行中,(選擇周期被標示為1H),當把開通電壓Vgl加到柵極信號線17a時(見圖14(a)),就把斷開電壓(Vgh)加到柵極信號線17b(見圖14(b))。在這期間,電流不流經EL元件15(未照亮模式)。在非選定的象素行中,開通電壓(Vgl)被加到柵信號線17b,而把斷開電壓(Vgh)加到柵信號線17a。在這段期間,電流流經EL元件15(照亮模式)。在這照亮模式中,EL元件15以預定亮度的N倍的亮度(N·B)照亮,而照亮期則為1F/N。因此,在1F上顯示屏的平均顯示亮度由(N·B)×(1/N)=B(預定的亮度)給出。
圖15示出示於圖14的操作被施加到各像素行的示例。該圖示出加到柵信號線17的電壓波形。斷開電壓的波形由Vgh(高電平)表出,而開通電壓的波形則由Vgl(低電平)表出。諸如(1)和(2)的腳標指出選定的象素行數。
在圖15中,柵信號線17a(1)被選定(Vgl電壓)和程控電流沿從該選定象素行中的電晶體11a到源驅動器電路14的方向流經源信號線18。該程控電流大於預定值的N倍(為易於解釋,假設N=10。當然,由於預定的值是用於顯示圖象的數據電流,除非在白色屏面顯示的場合下,它不是固定的值)。所以,電容器19被程控,這樣,10倍的較大電流將流經電晶體11a。當象素行(1)被選定時,在示於圖1的象素結構中,把斷開電壓(Vgh)加到柵信號線17b(1),而電流不流經EL元件15。
在1H之後,柵信號線17a(2)被選定(Vgl電壓)和程控電流沿從該選定象素行中的電晶體11a到源極驅動器電路14的方向流經源信號線18。該程控電流大於預定值的N倍(為易於解釋,假設N=10)。所以,電容器19被程控,以使10倍的較大電流將流經電晶體11a。當象素行(2)被選定時,在示於圖1的象素結構中,把斷開電壓(Vgh)加到柵信號線17b(2),而電流不流經EL元件15。不過,由於斷開電壓(Vgh)加到象素行(1)的柵極信號線17a(1)而開通電壓(Vgl)加到柵極信號線17b(1),所以該EL元件15照亮。
在下一個1H之後,柵信號線17a(3)被選定,斷開電壓(Vgh)被加到柵信號線17b(3),且電流不流經在象素行(3)中EL元件15。不過,由於斷開電壓(Vgh)被加到在象素行(1)和(2)中的柵信號線17a(1)和(2),而把開通電壓(Vgl)加到柵信號線17b(1)和(2),所以,該EL元件15照亮。
經過上面的操作,圖象與1H的同步信號同步顯示。不過,以圖15中的驅動方法,10倍的較大電流流經該EL元件15。因此,顯示屏幕50要更亮10倍。當然,很明顯,在這狀態中,以預定的亮度來顯示,該程控電流可減少到1/10。不過,10倍的較小電流將造成由於寄生電容引起的寫入電流的不足。因此,本發明的基本概念是採用較大的電流程控,插入非顯示區52,並從而獲得預定的亮度。
順便提一下,根據本發明的驅動方法造成較大於預定的電流的電流流經EL元件15,並充分地對源信號線18的寄生電容充電和放電。這就是說,無需流經EL元件15的N倍的較大電流。例如,可設想形成與EL元件15平行的電流路徑(形成無效EL元件,並採用屏蔽膜以防止該無效EL元件發射光),並在EL元件15和無效元件之間分配這股電流。例如,當信號電流為0.2μA時,程控電流被設定為2.2μA,而這2.2μA的電流是流經電晶體11a的。然後,例如,0.2μA的信號電流可流經EL元件15,而2μA則可流經這無效EL元件。就是說,在圖27中的無效象素行281繼續不斷地保持被選定。順便提一下,這無效象素或是阻止發射光或是即使它發射光,通過屏蔽膜之類使之無法被觀察到。
具有上面的結構,通過增加流經源信號線18的電流N倍,有可能使N倍的較大電流流經驅動器電晶體11a,而以比N倍的較大電流充分小的電流流經EL元件15。正如圖5所示,這方法能使整個顯示屏幕50將被用作圖象顯示區53而沒有非顯示區52。
圖13(a)示出到顯示屏幕50的寫入。在圖13a中,標號51a代表寫入象素行。程控電流從源驅動器IC14被供給到源信號線18。在圖13及其同類的圖中,有一在1H期間被寫入電流的象素行,但這不是限制性的。這段期間可以是0.5H或2H。並且,雖然已經敘述過,程控電流被寫入源信號線18,但本發明並不限於電流程控。本發明也可採用電壓程控(圖62等),這種程控把電壓寫入源信號線18。
在圖13(a)中,當柵信號線17a被選定時,要流經源信號線18的電流被程控到電晶體11a。此時,斷開電壓被加到柵極信號線17b,而電流不流經EL元件15。這是因為當電晶體11d在EL元件15上是開通的,EL元件15的電容分量從源信號線18是可見的,而這電容阻止有充分的電流被程控到電容器19。因此,取示於圖1的結構作為示例,寫入電流的象素行是非照亮區52,如圖13(b)所示。
假設N倍的較大電流用作程控(如上面所述,假設N=10),屏幕變得較亮10倍。因此,90%的顯示屏幕50可由非照亮區52構成。因此,例如,如果在屏幕顯示區中水平掃描線數依照QCIF是220(S=200)22根水平掃描線可構成顯示區53,而220-22=198根水平掃描線可構成非顯示區52。一般來說,如果水平掃描線(象素行數)由S來代表,則整個區的S/N構成顯示區53,它被照得N倍的亮,然後,顯示區53在屏幕的垂直方向被掃描。因此,整個區域的S(N-1)/N是非照亮區52。非照亮區52呈現黑色顯示(是非照高的)。此外,非照亮區52是通過截止電晶體11d而產生的。順便提一下,雖然已敘述過顯示區53要照得更亮N倍,當然,N值是通過亮度調節和灰度調節來調節的。
在上面的示例中,如果10倍的較大電流是供程控之用的,屏幕變得要更亮10倍,而顯示屏幕50的90%可由非照亮區52構成。不過,這並不必須意味著R,G和B象素以相同比例構成這非照亮區52。例如,1/8的R象素,1/6的G象素,和1/10的B象素可組成具有由不同比例決定的不同彩色的非照亮區52。也可能使非照亮區52(或照亮區3)在R,G和B之間單獨地被調節。為此,必須為R,G和B提供分開的柵極信號線17b。然而,允許R,G和B單獨地被調節,使得調節白色平衡成為可能,使對各層次(參見圖41)的彩色平衡調節變得容易。
如圖13(b)所示,包括寫入象素行51a的諸象素行構成非照亮區52,而在寫入象素行51a上面的S/N(在時感中的1F/N)區構成顯示區53(當從屏幕的頂到底完成寫入掃描時)。當屏幕從底到頂被掃描時,這些區域改變位置)。關於屏幕的顯示條件,顯示區53的一狹條從屏幕的頂移到底。
在圖13中,顯示區53從屏面的頂移到底。在低的幀速時,顯示區53的移動可被肉眼看出。特別當使用人使他/她的雙眼上下閉合或把他/她的頭作上上下下移動時,往往被容易地看出。
為處理這個問題,可把顯示區53分成多個如圖16所示的部分。如果被劃分的顯示面積的總面積為S(N-1)/N,則亮度等於在圖13中的亮度。順便提一下,無需相等地劃分顯示區53。並且,無需相等地劃分非顯示區52。
劃分這顯示區53可減少屏幕的閃爍。因此,可獲得無閃爍的良好圖象顯示器。順便提一下,可更精細地劃分顯示區53,但是,顯示區53被劃分得越精細,影片顯示性能就變得越差。
圖17示出柵信號線17的電壓波形和EL元件的發射亮度。正如可從圖17中看到的,當柵信號線17b被設定到Vgl時的時段(1F/N)被分成多個部分(K部分)。就是說,在柵信號線17b被設定到Vgl的1F/(K·N)時段要重複K次。這減少了閃爍並在低幀速時實施圖象顯示。較佳的是,劃分數是可變的。例如,當使用人按下亮度調節開關或轉動亮度調節旋鈕時,K值可被改變來作出響應。並且,可允許使用人調節亮度。或者,K值可根據待顯示的圖象或數據來手動地或自動地被改變。
順便提一下,雖然參考圖17及其類同的圖已敘述過,在柵信號線17b被設定到Vgl的時段(1F/N)被分成多個部分(K個部分),且在柵信號線17b被設定到Vgl的1F/(K·N)時段重複K次,但這不是限制性的。時段1F(K-N)可被重複L(L≠K)次。換句話說,本發明通過控制電流流經EL元件15的時段(時間)來顯示這顯示屏幕50。因此,重複這1F/K·N時段L(L≠K)次的概念被包括在本發明的技術概念中。並且,通過改變L值,可用數字計算的方法來改變顯示屏幕50的亮度。例如,在L=2和L=3之間有50%的亮度(反差)變化。還有,當劃分圖象顯示區53時,當柵極信號線17b被設定到Vgl的時段無需作相等的劃分。
在上述的示例中,當傳遞到EL元件15的電流在開通和斷開切換時,顯示屏幕50被開通和關斷(發光的和非發光的)。就是說,採用保持在電容器19中的電荷,近似相等的電流多次流經電晶體11a。本發明並不限於這種情況。例如,通過對電容器19充電和放電,可開通和斷開(發光的和非發光的)顯示屏幕50。
圖18示出加到柵信號線17的電壓波形,以獲得示於圖16的圖象顯示條件。圖18在柵信號線17b的操作方面與圖15的有不同。柵信號線17b被開通和斷開(Vgl和Vgh)的次數與屏幕的劃分數一樣多。在其它方面,圖18和圖15是一樣的,因此,將省略對其作描述。
由於在EL顯示裝置上的黑色顯示對應於全部未被照亮,所以與在液晶顯示屏上間歇地顯示的情況不一樣,反差未降低。並且,用圖1中的結構,通過簡單地開通和截止電晶體11d,可獲得間歇顯示。用圖38和51中的結構,通過簡單地開通和截止電晶體元件11e,可獲得間歇顯示。這是因為圖象數據被存儲於電容器19中(因為採用模擬值,所以層次數是無限的)。就是說,圖象數據被保存在每個象素16中歷經1F的時段。是否把對應於存儲圖象數據的電流傳遞到EL元件15是通過控制電晶體11d和11e來控制的。
因此,上述的驅動方法並不限於電流驅動型,且也可適用於電壓驅動型。就是說,在流經EL元件15的電流被存儲在每個象素的結構中,通過開通與截止在驅動器電晶體11和EL元件15之間的電流路徑來實施間歇驅動。
維持電容器19的端電壓是重要的。這是因為在一場(一幀)周期期間,如果電容器19的端電壓改變(充電/放電),當屏幕亮度變化和幀速下降時,就發生閃爍。由電晶體11a流經EL元件15的電流必須要高於65%。更具體地說,如把寫入象素16並通過EL元件15的電流取為100%,則在下一幀(場)剛好寫入象素16中的流經該EL元件15的電流必須不降到低於65%。
採用示於圖1的象素結構,在當建立間歇顯示時和當不建立間歇顯示時之間,在單一的象素中,在電晶體11的數目方面沒有差別。就是說,讓象素結構照原來的樣子,通過消除源信號線18的寄生電容效應,可得到正常的電流程控。另外,獲得的影片顯示接近於CRT的影片顯示。
並且,由於柵極驅動器電路12的工作時鐘脈衝顯著地慢於源驅動器電路14的工作時鐘脈衝,所以無需提高電路的主時鐘脈衝的等級。另外,可容易地改變N的值。
順便提一下,圖象顯示方向(圖象寫入方向)在第一場(幀)中可從屏幕的頂到底,而在第二場(幀)中則可從屏幕的底到頂。就是說,向上方向和向下方向可被交替地重複。
或者,在第一場(幀)中有可能採用向下的方向,把整個屏幕轉到黑色顯示(非顯示)一次,並在第二場(幀)中採用向上的方向。它也可能把整個屏幕轉到黑色顯示(非顯示)一次。
順便提一下,雖然在上述的驅動方法中採用頂到底和底到頂的寫入方向,但這不是限制性的。它也可能在屏幕上固定寫入方法為頂到底的方向或底到頂的方向,並在第一場中從頂到底移動非顯示區52,並在第二場中從底到頂。或者,有可能把一幀分為三場並指定第一場對R,第二場對G,和第三場對B,使得三個場組成一單一的幀。也有可能通過每個水平掃描周期(1H)在它們之間切換來依次顯示R,G和B(參見圖175到180和它們的描述)。上面提及的項目也適用於本發明的其它示例。
非顯示區52無需是全部非照亮的。弱的光發射或暗淡的圖象顯示在實際使用上不是一個問題。它應被看成是具有比圖象顯示區53較低顯示亮度的區域。並且,非顯示區52可以是一個不顯示在R,G,和B中的一種或兩種色彩的區域。還有,它可以是一個在低亮度時顯示在R,G,和B之間的一種或兩種色彩的區域。
基本上,如果顯示區53的亮度被保持在一預定的值,則顯示區53越大,顯示屏幕50就越亮。例如,當圖象顯示區53的亮度為100(nt),如果由顯示區53引起的顯示屏幕50的百分比從10%變到20%,那麼,屏幕的亮度被加倍,因此,通過改變顯示區53在整個屏幕50中的比例,有可能改變屏幕的顯示亮度。屏幕50的亮度正比於顯示區53對屏幕50的比率。
通過控制送到移位寄存器電路61的數據脈衝(ST2)可自由規定顯示區53的尺寸。並且,通過該變數據脈衝的輸入時標和周期,有可能在示於圖16的顯示條件和示於圖13的顯示條件之間的轉換。在一個1F時段中增加數據脈衝數,可使屏幕50更亮,而減少它會使屏幕50較暗淡。並且,連續施加數據脈衝會引起示於圖13中的顯示條件,而間歇施加數據脈衝則引起示於圖16中的顯示條件。
圖19(a)示出當顯示區53是如圖13中連續時所用的亮度調節方案。在圖19(a1)中的屏幕50的顯示亮度是最亮的,在圖19(a2)中的屏幕50的顯示亮度是次最亮的,而在圖19(a3)中的屏幕50的顯示亮度是最暗淡的。圖19a是最適用於影片顯示。
通過控制如上所述的柵極驅動器電12的移位寄存器電路61及其類同的電路可容易地獲得從圖19(a1)到圖19(a3)的變化(或反之亦然)。在這種情況下,無需改變在圖1中的Vdd電壓。就是說,在不改變電源電壓的情況下,可改變屏幕50的亮度。並且在從圖19(a1)到圖19(a3)的改變過程中,屏幕的灰度特性全部不改變。因此,與屏幕50的亮度無關,保留了顯示屏幕的反差和層次特性。這是本發明的一個顯著的特點。
在常規屏幕的亮度調節中,屏幕50的低亮度導致差的層次性能。就是說,即使在高亮度顯示中可顯示64級層次,但是在大多數的場合下,在低亮度的顯示中可顯示少於一半的層次。相反,根據本發明的驅動方法,不依據屏幕的顯示亮度並能顯示直至最高級的64級層次。
圖19(b)示出當顯示區53如圖16中被分散時所用的亮度調節方案。在圖19(b1)中,屏幕50的顯示亮度是最亮的,在圖19(b2)中,屏幕50的顯示亮度是次最亮的,而在圖19(b3)中,屏幕50的顯示亮度是最暗淡的。通過控制如上所述的柵極驅動器電路12之類的移位寄存器61可容易地獲得從圖19(b1)到圖19(b3)的的變化(或反之亦然)。通過分散顯示區53,如圖19(b)所示,有可能即使在低的幀速時消除閃爍。
為在甚至更低的幀速時消除閃爍,可更細地分散顯示區53,如圖19(c)所示,不過,這會降低影片顯示的性能。因此,在圖19(a)中的驅動方法適用於移動的畫面。在圖19(c)中的驅動方法適用於想要通過顯示靜止的畫面時減少功耗。通過控制移位寄存器電路61可容易地做到從圖19(a)到圖19(c)的轉換。
主要是,在上面示例中使用N=2倍,N=4倍等。不過,本發明並不限於整數的倍數。也不限於一個等於或大於N=2的值。例如,在某個時間點上,不到屏幕50的一半可能是非顯示區52。如果使用電流Iw5/4預定的值供電流程控之用,而該EL元件15被照亮達1F的4/5,可獲得預定的亮度。
本發明並不限於上面所述的。例如,電流Iw10/4預定的值可供電流程控之用來照亮該EL元件達1F的4/5。在這個場合下,EL元件以兩倍預先確定的亮度照亮。或者,電流Iw5/4預定的值可供電流程控之用以照亮EL元件之用達1F的2/5。在這個場合下,EL元件以1/2的預定亮度照亮。並且,電流Iw5/4預先確定的值可供電流程控之用以照亮該EL元件達1F的1/1。在這個場合下,該EL元件以5/4的預定亮度照亮。
因此,本發明通過控制程控電流的大小和照亮周期1F來控制顯示屏幕的亮度。並且,通過照亮EL元件的短於1F周期的時段,本發明可插入非顯示區52,並從而改進影片顯示性能。通過繼續不斷地照亮EL元件1F的周期,本發明能顯示一明亮的屏幕。
如果象素尺寸為Amm2,白色屏面的預定亮度是B(nt),則較佳的程控電流I(μA)(從源驅動電路14輸出的程控電流)即寫入到象素的電流滿足(A×B)/20≤I≤(A×B)這提供良好的光發射效率並解決了寫入電流的短缺。
更佳的是,程控電流I(μA)包含在下列範圍(A×B)/10≤I≤(A×B)圖20是說明增加流經源信號線18的電流的另一示例之解釋性圖解。這方法同時選定了多行象素行,使用流經該多行象素行的總電流對源信號線18的寄生電容及其類同的電容充電和放電,從而大為減輕寫入電流的短缺。由於多行象素行被同時選定,可減少每象素的驅動電流。因此,有可能減少流經EL元件15的電流。為易於解釋,假設N=10(流經源信號線18的電流被增加10倍)。
根據參考圖20所描述的本發明,同時選定M行象素行。來自源驅動器IC14的比預定的電流大N倍的電流被加到源信號線18。大於流經EL元件15電流的N/M倍的電流被程控送到每個象素。作為一個示例,為以預定的發射亮度照亮EL元件15,電流被流經EL元件15的持續時間達一幀(一場)的M/N的持續時間(M/N是供易於解釋之用,並不意味著要受到限制。正如較早描述的,它可根據屏幕50的亮度自由地規定)。這使對源信號線18的寄生電容充分地充電和放電成為可能,在該預定的發射亮度下,導致足夠的解析度。
電流被流經EL元件15僅有時間為M/N個幀(場)周期,但電流在其餘時間段(1F(N-1)M/N)期間是不流過的。在這個顯示條件中,圖象數據顯示和黑色顯示(非照亮)每1F被重複。就是說,圖象數據是以時間意義下的間隔(間隙)被顯示。這在沒有圖象邊緣模糊的情況下,獲得良好的顯示條件。並且,由於源極信號線18是被N倍的大電流驅動的,所以不受寄生電容的影響。因此,本方法可適用於高解析度的顯示屏。
圖21是說明用於實施示於圖20中驅動方法的波形的解釋性圖解。
斷開電壓的波形由Vgh(H電平)來指出,而開通電壓的波形由Vgl(L電平)來指出。腳標(諸如(1),(2),和(3))指出象素行數。順便提一下,在QCIF屏的場合下,行數為220,而在VGA顯示屏的場合下,是480。
在圖21中,柵極信號線17a(1)被選定(電壓Vgl)且程控電流在從在該被選定的象素行中的電晶體11a到源驅動器電路14的方向上流經源信號線18。為易於解釋,在這裡假設,該寫入象素行51a是第(1)行象素行。
流經源信號線18的程控電流是大於預定值N倍(為易於解釋,假設N=10。當然,由於該預定值是數據電流,供顯示圖象之用,除非在白色屏面顯示下,它不是一固定的值)。也假設五行象素行被同時選定(M=5)。所以,理想的是一象素的電容器19被程控,使得兩倍大(N/M=10/5=2)的電流將流經該電晶體11a。
當寫入象素行是第(1)象素行時,柵極信號線17a(1),(2),(3),(4)和(5)被選定,如圖21所示,就是說,在象素行(1),(2),(3),(4)和(5)中的開關電晶體11b和電晶體11c是開通的。並且,柵極信號線17b與柵極信號線17a的位相相差180°。因此,在象素行(1),(2),(3),(4)和(5)中的開關電晶體11d是截止的,且電流不流經在對應的象素行中的EL元件15。就是說,該EL元件15是在非照亮模式52。
理想的是,在五個象素中的電晶體11a每個提供電流為Iw×2到源信號線18(即,電流為Iw×2×N=Iw×2×5=Iw×10流經源信號線18。因此,如果當不用根據本發明的N-倍脈衝驅動時有一預定電壓的Iw流動,則大於Iw10倍的電流流經源信號線18)。
通過上面的操作(驅動方法),每個象素16的電容器19用2倍大的電流程控。為易於理解,假設諸電晶體11a具有相同的特性(Vt和S值)。
由於五行象素行被同時選定(M=5),五隻驅動器電晶體11a在工作。就是說,10/5=2倍大的電流流經每個象素的電晶體11a。五隻電晶體11a的總程控電流流經源信號線18。例如,如果常規寫入到寫入象素行51a的電流是Iw,則有Iw×10的電流流經源信號線18。圖象數據比寫入象素行(1)稍遲寫入的寫入象素行51b是用於增加傳遞到源信號線18電流量的輔助象素行。不過,因為正常的圖象信號是稍遲寫入到該寫入象素行51b的,所以沒有問題。
因此,在1H的時段中,四行象素行51b提供與象素行51a相同的顯示。因此,至少所選定的寫入象素行51a和象素行51b來增加電流是在非顯示模式52。不過,在電流反映的象素結構中,諸如示於圖38的,或用於電壓程控的象素結構中,象素行可以是顯示模式的。
在1H之後,柵極信號線17a(1)變成非選定的,且開通電壓(Vgl)被加到柵極信號線17b。同時,柵極信號線17a(6)被選定(電壓Vgl),且程控電流在沿從這被選定的象素行(6)中的電晶體11a到源驅動器電路14的方向行流經源信號線18。通過這個操作,正常的圖象數據被保存在象素行(1)中。
在下一個1H之後,柵極信號線17a(2)變成非選定的,且開通電壓(Vgl)被加到柵極信號線17b。同時,柵極信號線17a(7)被選定(電壓Vgl),且程控電流沿從該被選定的象素行(7)中的電晶體11a到源驅動器電路14的方向上流經源信號線18。通過這操作,正常的圖象數據被保存在象素行(2)中。通過上面的操作,整個屏幕被重新畫出,猶似它被移位的象素行一行接著一行被掃描那樣。
採用圖20中的驅動方法,由於每個象素用兩倍的大電流程控,所以理想的是,每個象素的EL元件15的發射亮度要高兩倍。因此,顯示屏幕的亮度比預定值的高兩倍。要使這亮度與預定亮度相等,一個包括寫入象素行51的區域,且它與顯示屏幕50的一半那樣大,可被轉入非顯示區52,如在圖16中所說明的。
如圖13的情況,當一顯示區53從屏幕的頂到底作移動時,如圖20所示,如果採用低的幀速,顯示區53的移動被肉眼識別。特別是當使用人在上下閉合他的/她的雙眼或上上下下移動他的/她的頭時。
為處理這個問題,可把顯示區53分成多個部分,如在圖22中所圖示說明的。如果所劃分的非顯示區52的總面積為S(N-1)/N,亮度與未劃分的顯示區的亮度相等。
圖23示出加到柵極信號線17的電壓波形。圖21與圖23主要在柵極信號線17b的操作方面有區別。柵極信號線17b的開通和關斷(Vgl和Vgh)的次數與屏幕劃分數一樣多。圖23在其它方面和圖21相同,因此將省略對其描述。
如上所述,劃分顯示區53減少屏幕的閃爍。因此,可獲得無閃爍的良好圖象顯示。順便提一下,可以更精細地來劃分顯示區53。顯示區53劃分得越精細,發生的閃爍就越少。由於EL元件15是高度敏感的,所以即使它在時間間隔短於5μsec時開通和截止,還是不會降低顯示亮度。
採用根據本發明的驅動方法,通過開通和斷開加到柵極信號線17b的信號可開通和斷開EL元件15。因此,根據本發明的驅動方法,採用KHz(千赫)量級的低頻可完成控制。並且,它無需圖象存儲器或其同類的器件,以便插入黑色屏幕(插入非顯示區52)。因此,可在低成本下來實現根據本發明的驅動電路即方法。
圖24示出同時選定兩行象素行的情況。發現在由低溫多晶矽技術形成的顯示屏上,在同時選定兩行象素行的方法中提供實用水準上的均勻顯示。有可能這是因為在相鄰象素中的驅動器電晶體11a具有非常相似的特性。在雷射退火中,當雷射條紋與源信號線18平行被照射時,獲得了良好的結果。
這是因為那部分被同時退火的半導體薄膜具有均勻的特性。就是說,半導體薄膜是在雷射條紋的照射範圍之內被均勻地產生的,而採用該半導體薄膜的電晶體的Vt和遷移率幾乎是均勻的。因此,如果做成條紋的雷射的發射是與源信號線18平行移動的,則沿著源信號線18的象素(一象素列,即,垂直地排列在屏幕上的象素)具有幾乎相等的特性。所以,如果多行象素行被電流程控同時開通,則通過把程控電流所選象素數除而獲得的電流被幾乎均勻地被程控送到象素中。這使程控接近於目標值的電流並獲得均勻的顯示成為可能。因此,雷射發射的方向和參考圖24描述的驅動方法及其同類的方法具有疊加的效應。
如上所述,如果雷射發射的方向被做成近似地與源信號線18的方向一致(見圖7),則垂直排列的各象素電晶體11a的特性變得幾乎一致,使其進行正常的電流程控成為可能(即使水平排列的象素電晶體11a的特性並不一致)。上述操作通過逐行移位選定象素行或通過一次移位兩行或更多行選定象素行,在與1H(一個水平掃描周期)同步中完成的。
順便提一下,如參考圖8所述的,雷射發射的方向並不總是需要與源信號線18的方向相平行。這是因為即使雷射發射與源信號線18成某種角度,沿一條源信號線18放置的象素電晶體11a可被製成具有幾乎相等的特性。因此,與源信號線18平行來對準雷射發射,意味著把垂直地與任意象素鄰近的象素帶進沿源信號線18的雷射照射範圍之內。另外,源信號線18一般構成傳輸用作視頻信號的程控電流或電壓的接線。
順便提一下,在本發明的諸示例中,對寫入象素行每1H進行移位,但這不是限制性的。象素行可每2H(每次兩行象素行)進行移位。並且,多於兩行象素可被同時移位。還有象素行可按所需的時間間隔被移位或每第二個象素可被移位。
移位間隔可根據在屏幕上的位置而變化。例如,在屏幕的中部可減少移位間隙,而在屏幕的頂部和底部可增加。例如,一象素行在屏幕50的中部可在間隔為200μsec被移位,而在屏幕50的頂部和底部則間隔可為100μsec。這樣,在屏幕50的中部增加了發射亮度,而在周圍附近(在屏幕50的頂部和底部)則降低了發射亮度。不用說,在屏幕50的頂部,中部,和底部之間這移位間隔是被平穩地改變的,以避免亮度輪廓線。
順便提一下,源驅動器電路14的參考電壓可隨在屏幕50上的掃描位置來改變(參見圖146等)。例如,10μA的參考電流是被用於屏幕50的中部,而5μA的參考電流是被用於屏幕50的頂部。
對應於在屏幕50中的位置照這樣來改變參考電流,在屏幕50的中部增加了發射亮度,而在周圍的附近(在屏幕50的頂部和底部)則減少了發射亮度。不用說,在屏幕50的頂部中部,和底部之間,參考電流是被平穩地改變的,以避免亮度輪廓線。
並且,很明顯,圖象可通過把隨著在屏幕上的位置改變象素行移位間隔的驅動方法和隨著在屏幕50上的位置改變參考電壓的驅動方法接合起來而被顯示。
移位間隔可在逐幀的基礎上被改變。並且,並不嚴格地必須選定連續不斷的象素行。例如,可隔行選定象素行。
具體地說,一種驅動方法涉及在第一水平掃描周期中選定第一和第三象素行,在第二水平掃描周期中選定第二和第四象素行,在第三水平掃描周期中選定第三和第五象素行,在第四掃描周期中選定第四和第六象素行。當然,一種涉及在第一水平掃描周期選定第一,第三和第五象素行的驅動方法也屬於本發明的技術條目。並且,可選定每幾行象素行中的一行。
順便提一下,雷射發射方向和多行象素行選擇的結合併不限於在圖1,2,和32中的象素結構,但它也適用於諸如在圖38,42,50,等中電流反映的象素結構的其它電流驅動的象素結構。並且,它能適用於在圖43,51,54,62,等中的電壓驅動的象素結構。這是因為只要在象素的上部和下部的電晶體具有相同的特性,就可採用加到同一的源信號線18上的電壓正確地完成電流程控。
在圖24中,當寫入象素行是第(1)象素行時,柵極信號線17a(1)和(2)被選定(參見圖25),這就是在象素行(1)和(2)中的開關電晶體11b和電晶體11c是開通的。因此,至少在象素行(1)和(2)的開關電晶體11d是截止的,且電流不流經對應的象素行中的EL元件15。這就是,EL元件15是在非照亮模式52。順便提一下,在圖24中,顯示區53被分成五個部分以減少閃爍。
理想的是,在兩行象素行中的電晶體11a每個傳遞電流Iw×5到源信號線18(當N=10時。由於K=2,電流為Iw×K×5=Iw×10流經源極信號線18)。然後,用5倍的較大電流來程控每個象素16的電容器19。
由於兩行象素行被同時選定(K=2),兩隻驅動器電晶體11a工作。這就是,10/2=5倍的較大電流流經每個象素的電晶體11a。兩隻電晶體11a的總程控電流流經源信號線18。
例如,如果寫入到寫入象素行51a的電流為Id,Iw×10的一股電流流經源信號線18。因為正確圖象數據在稍後被寫入到寫入象素行51b,所以沒有問題。在1H的時段期間,象素行51b提供與象素行51a相同的顯示。因此,至少選定來增加電流的寫入象素行51a和象素行51b是在非顯示模式52。
在下一個1H之後,柵極信號線17a(1)變成非選定的,而開通電壓(Vgl)被加到柵極信號線17b。同時,柵極信號線17a(3)被選定(電壓Vgl),程控電流沿從該被選定的象素行(3)的電晶體11a到源驅動器電路14的方向上流經源極信號線18。通過這操作,正確的圖象數據被保存在象素行(1)。
在下一個1H之後,柵極信號線17a(2)變成非選定的,而開通電壓(Vgl)被加到柵極信號線17b。同時,柵極信號線17a(4)被選定(電壓Vgl),程控電流沿從該被選定的象素行(4)的電晶體11a到源極驅動器電路14的方向上流經源信號線18。通過這操作,正確的圖象數據被保存在象素行(2),整個屏幕被重新畫出,猶似它通過上面的操作通過逐行移位象素行而被掃描那樣(當然,兩行或更多行象素行可被同時移位,例如,在贗隔行掃描驅動的場合下,兩行象素行相隨即將於同一時間被移位,並且,從圖象顯示觀點來看,相同的圖象可被寫入兩行或更多象素行)。
如圖16中的情況,採用圖24中的驅動方法,由於各象素用5倍的較大電流(電壓)被程控,所以理想的是,EL元件15的發射亮度是5倍更高。因此,顯示區53的亮度比預定值高5倍。為使這亮度與預定的亮度相等,包括寫入象素行51,且是顯示屏幕50的1/5的一個區域可轉變成非顯示區52。
如圖27所示,兩行寫入象素行51(51a和51b)從屏幕50的上側到下側被依次選定(也參見圖26,在圖26中象素16a和16b被選定)。不過,在屏幕的底部,雖然如圖27(b)所示,寫入象素行51a存在,但51b不存在,這就是,只有一行象素行被選定。因此,加到源信號線18的電流全部寫入到寫入象素行51a。因此,象通常兩倍大的電流被寫入到寫入象素行51a。
為處理這問題,本發明形成(設置)一無效象素行281於屏幕50的底部,如圖27(b)所示。因此,在屏幕50的底部處的象素行被選定之後,屏幕50最後的象素行和該無效象素行281被選定。因此在圖27(b)中,一指定電流被寫入到寫入象素行。
順便提一下,雖然無效象素行281是作為顯示屏幕50的上端或底部鄰近來圖示說明的,但不是限制性的,它可形成在離開顯示屏幕50的一個位置上。另外,無效象素行281無需包含開關電晶體11d或EL元件15,諸如在圖1中所示的那些。這就減小了無效象素行281的尺寸。
圖28示出如何發生示於圖27(b)的狀態的機制。可從圖28看到,在屏幕50的底部處的象素16c被選定之後,屏幕50的最後的象素行(無效象素行)281被選定。該無效象素行281被設置在屏幕50的外面。即該無效象素行(無效象素)281不照明,不被照射或即使被照明也是隱藏的。例如,在象素電極105和電晶體11之間的接觸孔被消除,在無效象素行281上沒有EL薄膜或其同類的薄膜形成。並且,在無效象素行271的象素電極105上可能形成絕緣薄膜。
雖然參考圖27已經敘述過,無效象素(行)281被裝設(形成或設置)在屏幕50的底部處,但這不是限制性的。例如,當該屏幕從底部到頂部掃描時(逆向掃描),如圖29(a)所示,在屏幕50的頂部處也應形成無效象素行281,如圖29(b)所示。即在屏幕50的頂部和底部都形成(設置)無效象素行281。這種結構也適合於屏幕的逆向掃描,在上述的示例中,兩行象素行被同時選定。
本發明並不限於這些情況。例如,可同時選定5行象素行(參見圖23)。當同時選定5行象素行時,應形成4行無效象素行281,即無效象素行281的數且等於所同時選定的象素行減1。不過,只有當所選定的象素行逐個被移位時,這才是正確的。當兩行或更多象素行每一次被移位時,應形成(M-1)×L行無效象素行,此處M是所選象素數,而L則是每一次被移位的象素行數。
根據本發明這無效象素行的結構即無效象素行的驅動,採用一行或更多行無效象素行。當然,較佳的是採用無效象素行驅動和N倍脈衝驅動的結合。
在每一次選定兩行或更多行象素行的驅動方法中,同時被選定的象素行數越大,使它變成吸收在電晶體11a特性中的變化越困難。不過,隨著同時選定象素行的數目M減小,程控到一象素的電流增加,導致較大的電流流經該EL元件15,它又使EL元件易於劣化。
圖30示出如何來解決這問題。在圖30後面的基本概念是採用在1/2H期間(水平掃描周期的1/2)同時選定多行象素行的方法,如參考圖22和29所描述的,和採用在後1/2H中(水平掃描周期的1/2)選定一行象素行的方法,如參考圖5和13所描述的。這個結合使吸收在電晶體11a特性中的變化成為可能,並獲得高速和均勻的表面。順便提一下,雖然為易於理解而使用1/2H的時段,但這不是限制性的。第一時段可以是1/4H而第二時段可以是3/4H。
參考圖30,為易於理解,假設在第一時段中同時選定5行象素行,而在第二時段選定一行象素行。首先,如果30(a1)所示,在第一時段(第一1/2H),同時選定5行象素行。這個操作參考圖22已經作過描述,因此,將省略對其描述。作為一個示例,假設流經源信號線18的電流是象預定值的25倍那樣大,因此在象素16中的電晶體11a(在圖1中的象素結構中)用5倍的較大電流(25/5象素行=5)被程控。由於電流大到25倍,在源信號線18及其同類的線產生的寄生電容在一極短的時間內充電和放電。因此,源信號線18的電位在短期內達到目的電位,而各象素16的電容器19的端電壓被程控以通過25倍的較大電流。這25倍的較大電流是在第一1/2H(水平掃描的1/2)中被施加的。
當然,由於相同的圖象數據被寫入到5行寫入象素行,在這5行寫入象素行中的電晶體11d為了不顯示該圖象而被截止。因此,顯示條件如圖30(a2)所示。
在下一個1/2H期間,一象素被選定用於電流(電壓)程控。這條件正如圖30(b1)所示。電流(電壓)程控被完成,以便象在第一時段中一樣,有5倍的較大電流流過寫入象素行51a。通過減小在程控電容器19的端電壓中的變化,在圖30(a1)和圖30(b1)中通過相等的電流,以更迅速達到目的電流。
具體地說,在圖30(a1)中,電流被流經多個像素中,迅速地接近近似的目的值。在這第一階段中,由於多個電晶體11a被程控,在電晶體中的變化造成相等於目的值的誤差。在這第二階段中,只有數據將被寫入並被保存的一行象素行被選定,並通過改變從近似目的值到預定目的值的電流值來完成全部程控。
順便提一下,從屏幕的頂部到底部非照明區52的掃描和從屏幕的頂部到底部寫入象素行51a的掃描是以與圖13及其同類圖中的相同方式來完成的,因此,將省略對其描述。
圖31示出用於實施圖30中所示的驅動方法的驅動波形。可從圖31看出,1H(一個水平掃描周期)由兩個狀態組成。ISEL信號被用來在這兩個狀態之間進行切換。ISEL信號在圖31中用圖示作說明。
首先,將描述ISEL信號。完成示於圖30操作的驅動器電路14包括電流輸出電路A和電流輸出電路B。各電流輸出電路包括從數據到模擬變換8畢特層次數據的D/A電路,運算放大器等。在圖30的示例中,電流輸出電路A被構成來輸出25倍的較大電流。另一方面,電流輸出電路B被構成來輸出5倍的較大電流,從電流輸出電路A和電流輸出電路B的輸出由形成在電流輸出部段的開關電路通過ISEL信號來控制,並被施加到源信號線18。這種電流輸出電路被設置在各源信號線18上。
當ISEL信號是低電平時,輸出25倍較大電流的電流輸出電路A被選定,來自源信號線18的電流被源驅動器IC14被吸收(更精確地說,該電流被在源驅動器IC14中形成的電流輸出電路A吸收)。可採用多個電阻和一模擬開關方便地調節來自電流輸出電路的電流放大率(諸如25倍或5倍)。
如圖30所示,當寫入象素行是第(1)象素行時(參見圖30中的1H列)柵極信號線17a(1),(2),(3),(4),和(5)被選定(在圖1所示結構的情況下)。即,在象素行(1),(2),(3),(4),和(5)中的開關電晶體11b和電晶體11c是開通的。另外,由於ISLE是低的,輸出25倍較大電流的電流輸出電路A被選定,並連接到源極信號線18。並且,斷開電壓(Vgh)被施加到柵極信號線17b。因此,在象素行(1),(2),(3),(4),和(5)中的開關電晶體11d是截止的,而在對應的象素行中電流不流經EL元件15。即,EL元件15是在非照明的模式52。
理想的是,在5個象素中的各電晶體11a各傳遞電流Iw×2到源信號線18。然後,各象素16的電容器19用5倍較大的電流程控。為易於理解,此處假設各電晶體具有相等的特性(Vt和S值)。
由於5行象素行被同時選定(K=5),五隻驅動器電晶體11a工作。即,25/5=5倍較大電流流經每象素的電晶體11a。五隻電晶體11a的總程控電流流經源信號線18。例如,若通過常規驅動方法寫入到寫入象素行51a的電流是Iw,則有Iw×25的電流流經源信號線18。稍遲於寫入象素行(1)被寫入圖象數據的寫入象素行51b是輔助象素寫入行,用來增加傳遞到源信號線18的電流量。不過,因為正確圖象數據在稍後被寫入到寫入象素行51b,所以不存在問題。
因此,在1H的時段中象素行51b提供與象素行51a一樣的相同顯示。因此,至少寫入象素行51a和被選定來增加電流的象素行51b是在非顯示模式52。
在下一個1/2H時段中(水平掃描周期的1/2),只有寫入象素行51a被選定。即,只有第(1)行象素行被選定。可從圖31看到,開通電壓(Vgl)只被加到柵極信號線17a(1),而斷開電壓(Vgh)則被加到柵極信號線17(a)(2),(3),(4),和(5)。因此,在象素行(1)中的電晶體11a是在工作(供給電流到源信號線18),但在象素行(2),(3),(4),和(5)中的開關電晶體11b和電晶體11c是截止的。即,它們未被選定。
另外,由於ISEL是高電平的,輸出5倍較大電流的電流輸出電路B被選定,且把電流輸出電路B連接到源極信號線18。並且,斷開電壓(Vgh)被加到柵極信號線17b,它是處於與第一1/2H期間相同狀態。因此,在象素行(1),(2),(3),(4),和(5)中的開關電晶體11d是截止的,而電流不流經在對應象素行中的EL元件15。即,EL元件15在非照明的模式52。
因此,在象素行(1)中的各電晶體11a傳遞一股Iw×5的電流到源信號線18。然後,在象素行(1)中的電容器19用5倍較大電流被程控。
在下一個水平掃描周期中,寫入象素行移位一行。即,寫入象素行(2)變成電流寫入象素行。在第一1/2H時段,當寫入象素行是第(2)象素行時,柵極信號線17a(2),(3),(4),(5)和(6)被選定。即,在象素行(2),(3),(4),(5)和(6)的開關電晶體11b和電晶體11c是開通的。另外,由於ISEL是低電平的,輸出25倍的較大電流的電流輸出電路A被選定,並連接到源信號線18。並且,斷開電壓(Vgh)被加到柵極信號線17b。
因此,在象素行(2),(3),(4),(5)和(6)中的開關電晶體11d是截止的,而電流不流經在對應象素行中的EL元件15。即,EL元件15是在非照明的模式52。另一方面,由於電壓Vgl被施加到象素行(1)的柵極信號線17(1),電晶體11d是開通的,而在象素行(1)中的EL元件15照明。
由於5行象素行被同時選定(K=5),5隻驅動器電晶體11a工作。即,25/5=5倍的較大電流流經各象素的電晶體11a。5隻電晶體11a的總程控電流流經源信號線18。
在下一個1/2H的時段中(水平掃描周期的1/2),只有寫入象素行51a被選定。即,只有第(2)象素行被選定。可從圖31看到,開通電壓(Vgl)只被加到柵極信號線17a(2),而斷開電壓(Vgh)則被施加到柵極信號線17a(3),(4),(5)和(6)。
因此,在象素行(1)和(2)中的電晶體11a是在工作(象素行(1)供給電流到EL元件15,而象素行(2)供應電流到源信號線18),但是在象素行(3),(4),(5)和(6)中的開關電晶體11b和電晶體11c是截止的。即,它們未被選定。
另外,由於ISEL是高電平的,輸出5倍的較大電流的電流輸出電路B被選定,且把電流輸出電路B連接到源極信號線18。並且,斷開電壓(Vgh)被施加到柵極信號線17b,它是處於與在第一1/2H期間相同的狀態。因此,在象素行(2),(3),(4),(5)和(6)中的開關電晶體11d是截止的,而電流不流經在對應象素行中的EL元件15。即,EL元件15是在非照明的模式52。
因此,在象素行(1)中各電晶體11a傳遞一股Iw×5的電流到源信號線18。然後,在各象素行(1)中的電容器19用5倍的較大電流被程控。整個屏幕當上述操作依次被完成時被畫出。
參考圖30描述的驅動方法在第一周期中選擇G行象素行(G是2或較大)並用這樣的方法來實施程控,以便N倍的較大電流流經各象素行。在第二周期中,該驅動方法選擇B行象素行(B小於G,但不小於1),並用這樣的方法來實施程控,以便N倍的較大電流流經諸象素。
另一方案也是可用的。它在第一周期選擇G行象素行(G是2或較大),並用這樣的方法來實施程控,以便在所有的象素行中的總電流將是N倍的較大電流。在第二周期中,這方案選擇B行象素行(B小於G,但不小於1),並用這樣的方法來實施程控,使得在能選定的各象素行中的總電流(如果一行象素行被選定,則該電流在這一行象素行中)將是一股N倍的較大電流。例如,在圖30(a1)中,5行象素行被同時選定,而2倍的較大電流流經在各象素中的電晶體11a。因此,5×2=10倍的較大電流流經源信號線18。在第二周期中,在圖30(b1)中,一行象素行被選中。一股10倍的較大電流流經在這象素中的電晶體11a。
順便提一下,在圖31中,雖然在1/2H的時段中多行象素行被同時選定,且在1/2H的時段中單行象素行被選定,但這不是限制性的。在1/4H的時段中可能多行象素行被同時選定,且在3/4H的的時段中單行象素行可能被選定。並且,多行象素行被選定的時段和單行象素行被選定的時段的總和並不限於1H。例如,總時段可能是2H或1.5H。
在圖30中,在第一1/2H中同時選定5行象素行之後,在第二時段中同時選定兩行象素行也是可能的。這也能在實際上獲得可接受的圖象顯示。
在圖30中,在兩個階段中選定象素行-在第一1/2H時段中同時選定5個象素行,而在第二1/2H時段中選定單行象素行,但這不是限制性的。例如,它也可能在第一階段中同時選定5行象素行,在第二階段中選定這5行象素行中的兩行,而在第三階段中最後選定一行象素行。總之,圖象數據可在兩個或更多的階段中寫入象素行。
在上述的示例中,象素行逐行地被選定,並用電流來程控,或一次選定兩行或更多行象素行,並用電流程控。不過,本發明並非限於這種情況。也可能採用根據圖象數據的兩個方法的結合逐行地選定象素行,並用電流程控它們的方法,和一次選定兩行或更多行象素行,並用電流程控它們的方法。
圖186把逐行選定象素行的驅動系統與逐行選定多行象素行的驅動方法結合起來。
在一次選定多行象素行的場合下,為易於理解,假設兩行象素行被同時選定,如圖186(a2)所圖示說明的。因此,在屏幕的頂部和底部各形成一行無效象素行281。
逐行選定象素行的驅動系統無需使用無效象素行。
順便提一下,為易於理解,假設在圖186(a1)(一行象素行被選定)和圖186(a2)(兩行象素行被選定)中的源驅動器IC14輸出相等的電流。
因此,示於圖186(a2)的一次選定兩行象素行的驅動系統,與示於圖186(a1)逐行選定象素行的驅動系統相比,提供屏幕亮度的一半。
為提供相等的屏幕亮度,可使在圖186(a2)中的佔空因子加倍(例如。如果在圖186(a1)中的佔空因子是1/2,則可知在圖186(a2)中的佔空因子設定到1/1=1/2×2)。
並且,輸入到源驅動器IC14的參考電流的大小可被改變兩倍這麼多。或者,程控電流可加倍。
圖186(a1)示出根據本發明的一種典型的驅動方法。如果輸入視頻信號是非隔行的(逐行的)信號,則採用在186(a1)中的驅動系統。如果輸入視頻信號是隔行的信號,則採用在圖186(a2)中的驅動系統。並且如果視頻信號具有低的圖象解析度。則採用圖186(a2)中的驅動系統,也可能對移動的畫面採用圖186(a2)中的驅動方法,而對靜止畫面採用圖186(a1)中的驅動方法,可通過控制供給到柵極驅動器電流12的啟動脈衝來容易地轉換在圖186(a1)中的驅動方法和在圖186(a2)中的驅動方法。
與圖186(a1)逐行選擇象素行的驅動系統相比,如圖186(a2)所示,一次選擇兩行象素行的驅動系統的問題是提供屏幕亮度的一半。為提供相等的屏幕亮度,在圖186(a2)中的佔空因子可被加倍(例如,如果在圖186(a1)中的佔空因子是1/2,則在圖186(a2)中的佔空因子可被設定到1/1=1/2×2)。即,可改變圖186(b)中非顯示區52和顯示區53的比例。
可通過控制供應到柵極驅動器電路12的啟動脈衝容易地改變在圖186(b)中的非顯示區52和顯示區53的比例。即,可根據在圖186(a1)和186(a2)中的顯示模式改變在圖186(b)中的驅動模式。
現在,根據本發明的隔行驅動將在下面對它作更為詳細的描述。圖187示出根據本發明執行隔行驅動的顯示屏的結構。在圖187中,把標以奇數的象素行的柵極信號線17a連接到柵極驅動器電路12a1。把標以偶數的象素行的柵極信號線17a連接到柵極驅動器電路12a2。另一方面,把標以奇數的象素行的柵極信號線17b連接到柵極驅動電路12b1。把標以偶數的象素行的柵極信號線17b連接到柵極驅動器12b2。
因此,通過柵極驅動器電路12a1的操作(控制),在標以奇數的象素行中的圖象數據被依次重寫。在標以奇數的象素行中,通過柵極驅動器電路12b1的操作(控制)控制了EL元件的照明和非照明。並且通過柵極驅動器電路12a2的操作(控制),在標以偶數的象素行中的圖象數據被依次重寫。在標以偶數的象素行中通過柵極驅動器電路12b2的操作(控制)控制了EL元件的照明和非照明。
圖188(a)示出在顯示屏的第一場中工作的狀態。圖188(b)示出在顯示屏的第二場中工作的狀態。在圖188中,標出柵極驅動器電路12的斜陰線指出柵極驅動器電路12不參與數據掃描操作。具體地說,在圖188(a)的第一場中,柵極驅動器電路12a1正為程控電流的寫入控制而工作著,而柵極驅動器電路12b2正為EL元件15的照明控制而工作著。在圖188(b)的第二場中,柵極驅動器電路12a2正為程控電流的寫入控制而工作著,而柵極驅動器電路12b1正為EL元件15的照明控制而工作著。上面的操作在該幀內被重複。
圖189示出在第一場中的圖象顯示狀況。圖189(a)說明寫入象素行(用電流(電壓)程控的、標以奇數的象素行的位置)。寫入象素行的位置依次被移位圖189(a1)→(a2)→(a3)。在第一場中,標以奇數的象素行被依次重寫(在標以偶數的象素行的圖象數據保持不變)。圖189(b)圖示說明標以奇數的象素行的顯示狀況。順便提一下,圖189(b)僅圖示說明標以奇數的象素行,標以偶數的象素行在圖189(c)中圖示說明。可從圖189(b)看出,在標以奇數的象素行中象素的EL元件15是非照明的。另一方面,標以偶數的象素行在顯示區53和非顯示區52被掃描,如圖189(c)所示(N倍脈衝驅動)。
圖190示出在第二場中圖象顯示的狀況。圖190(a)說明寫入象素行(用電流電壓)程控的、標以奇數的象素行的位置)。寫入象素行的位置依次被移位圖190(a1)→(a2)→(a3)。在第二場中,標以偶數的象素行被依次重寫(在標以奇數的象素行中的圖象數據保持不變)。圖190(b)說明標以奇數的象素行的顯示狀況。順便提一下,圖190(b)只說明標以奇數象素行的象素行,標以偶數的象素行在圖190(c)中圖示說明。可從圖190(b)中看到,在標以偶數的象素行中象素的EL元件15是非照明的。另一方面,標以奇數的象素行在顯示區53和非顯示區52中都被掃描,如圖190(c)所示(N倍脈衝驅動)。
可見,在EL顯示屏上,可容易地實現隔行驅動。並且,N倍脈衝驅動消除了寫入電流的短缺和模糊的移動畫面。另外,可容易地控制電流(電壓)程控和EL元件15的照明,且可容易地實施電路。
順便提一下,根據本發明的驅動方法,並不限於示於圖189和190的那些情況。例如,示於圖191的驅動方法也是可用的,而在圖189和190中,被程控的標以奇數的象素行或標以偶數的象素行屬於非顯示區52(非發光或黑色顯示),在圖191中的示例涉及使控制EL元件15照明的柵極驅動器電路12b1和12b2同步化。不過,不用說,用電流(電壓)程控的寫入象素行51屬於非顯示區(在圖38的電流反映象素結構的場合下,無需為此)。在圖191中,由於照明控制對標以奇數的象素行和標以偶數的象素是共同的,所以無需提供兩個柵極驅動器電路12b1和12b2。柵極驅動器電路12b單獨能完成照明控制。
在圖191中的驅動方法,對標以奇數的象素行和標以偶數的象素行這兩者都使用照明控制。不過,本發明並不限於這些情況。圖192示出照明控制在標以奇數的象素行和標以偶數的象素行之間變化的示例。在圖192中,標以奇數的象素行的照明模式(顯示區53和非顯示區52),和標以偶數的象素行的照明模式具有相反的圖形。因此,顯示區53和非顯示區52具有相同的尺寸。不過,這不是限制性的。
在上面的示例中,該驅動方法一次用一股電流(電壓)來程控諸象素行。不過,根據本發明的驅動方法並不限於這些情況。不用說,可同時用電流(電壓)程控兩行象素行(多行象素行),如圖193所示。另外,在圖190和189中,並不嚴格地必須把所有的標以奇數的象素行或標以偶數的象素行置於非照明模式。
根據本發明的N倍脈衝驅動法,對不同象素行的柵極信號線17b採用相同的波形,並通過以1H間隔移位象素行來施加電流。這種掃描的採用使得用固定在1F/N的EL元件15的發光持續時間依次移位照明象素行成為可能。在對象素行的柵極信號線17b採用相同的波形時,用這個方法移位象素行是容易的。通過簡單地控制加到在圖6中的移位寄存器電路61a和61b的數據ST1和ST2可以做到這事的。例如,如果當輸入ST1是低電平時,Vgh輸出至柵極信號線17b,而當輸入ST1是高電平時,Vgl輸出到柵極信號線17b,則加到移位寄存器電路17b的ST2可在1F/N周期被設置為低電平,並在其餘周期設置為高電平。然後輸入的ST2可用時鐘脈衝CLK2與1H同步被移位。
順便提一下,EL元件15必須在0.5msec或較長的間隔中被開通和斷開。由於視覺暫留,短的間隔將引起不充分的黑色顯示,導致模糊的圖象,並使得看上去彷佛解析度已經降低。這也代表數據保存顯示的顯示狀態。不過,增加開通/斷開間隔到100msec將造成閃爍。因此,這EL元件的開通/斷開間隔必須是不短與0.5msec並不長於100msec,更佳的是,這開通/斷開間隔應為從2msec到30msec(包括這兩個時間)。愈為佳的是,這開通/斷開間隔應為從3msec到20msec(包括這兩個時間)。
也如上述,未劃分的黑色屏幕152獲得良好的影片顯示,但使得屏幕的閃爍更為顯著。因此劃分這黑色插入為許多部分是理想的。不過,太多的分區將造成移動畫面模糊。分區數應從1到8(包括這兩個數)。較佳的是它應是從1到5(包括這兩個數)。
順便提一下,黑屏的分區數可在靜止畫面和移動畫面之間變化是較佳的。當N=4時,75%由黑屏佔據,而25%則由圖象顯示佔據。當分區數是1時,一條佔有75%比例的黑顯示被垂直掃描,當分區數是3時,有3塊被掃描。此處每塊由佔25%的黑屏和佔25%百分比的顯示屏組成。分區數對靜止畫面被增加,對移動畫面則被減少。或者根據輸入圖象(移動畫面的檢測)自動地、或者通過使用人手動地可做到這種轉換。或者,根據諸如在顯示裝置上的視頻的輸入插口可做到這種轉換。
例如,用於壁式顯示器或在手機上的輸入屏幕,分區數應為10或更多(在極端的場合下該顯示器可在每一H開通和斷開)。當以NTSC格式顯示移動畫面時,分區數應是從1到5(包括這兩個數字)。較佳是,分區數可在三個或更多級中變換;例如,0,2、4、8分區,等。
較佳的是,黑屏對整個顯示屏面的比,當把整個平面的面積作1時,應從0.2到0.9(按N,則從1.2到9),包括這兩個比數。較佳的是,該比應從0.5到0.6(按N,則從1.25到6),包括這兩個比數。如該比數是0.2或較小,影片顯示並不改善多少。當該比數是0.9或較大,該顯示部分變得明亮,而它的垂直移動變得易於用肉眼辯出。
並且,較佳的是,每秒的幀數是從10到100(10Hz到100Hz),包括這兩個數。更佳的是,從12到65(12Hz到65Hz),包括這兩個數。當幀數是小時,屏幕的閃爍變得顯著,而幀數太大時,使得從源極驅動器電路14及其同類的電路寫入困難,導致解析度的變壞。
本發明使圖象的亮度通過控制柵極信號線17來變化。不過,不用說,圖象的亮度可通過改變加到源信號線18的電流(電壓)來改變。很明顯,上述的兩種方法(圖33和35及其同類的圖)可結合起來使用控制柵極信號線17的方法和改變加到源信號線18的電流(電壓)的方法。
不用說明,上面的項目不僅適用於在圖43、51、54及其同類的圖中用於電壓程控的象素結構,而且還也適用於在圖38中用於電流程控的象素結構。這可通過在圖38中電晶體11d,在圖43中電晶體11d,和在圖51中電晶體11e的開通/截止控制來完成。這樣,通過開通和斷開傳遞電流到EL元件15的接連,可容易地實現根據本發明的N倍脈衝驅動。
並且,在1F(不限於1F,任何單元時間均可)的周期的任何時間,柵極信號線17b可被設置到Vgl歷經1F/N周期。這是因為預定的亮度是通過斷開EL元件15經過從單元時間中的預定周期而獲得。不過,較佳的是把柵極信號17b設置到Vgl並在電流程控周期(1H)之後立即照射EL元件15。這將減少在圖1中電容器19的滯留特性效應。
並且,較佳的是,屏幕分區數被製作成可變的。例如,當使用人按亮度調節開關或轉動亮度調節旋紐時,K值可能會響應而被改變。或者,K值可能會根據待顯示的圖象或數據,手動或自動地被改變。
這樣,為改變K值(圖象顯示部分53的分區數)的機制可被容易地實現,這可簡單地通過使改變ST(當在1F期間設置ST低電平時)的時間可調節即可變來獲得。
順便提一下,雖然參考圖16及其同類的圖已敘述過,在把柵極信號線17b設置到Vgl的時段(1F/N)期間被劃分成多個部分(K部分),且在把柵極信號線17b設置到Vgl期間的時段1F(K·N)重複K次,但這不是限制性的。時段1F(K·N)可能被重複L(L≠K)次。換句話說,本發明通過控制電流流經EL元件15的時段(時間)來顯示這顯示屏幕50。因此,重複1F/(K·N)時段L(L≠K)次的概念包括在本發明的技術概念中,並且,改變L值,顯示屏50的亮度能被數字式地改變。例如,在L=2和L=3之間有50%的亮度(反差)變化。在此描述的控制也適用於本發明其它的示例(當然它適用於在本文中稍後描述的示例)。這些也包括在根據本發明的N倍脈衝驅動中。
上面的諸示例,涉及在EL元件15和驅動器電晶體11a之間設置(形成)用作開關元件的電晶體11d和通過控制電晶體11d開通和斷開屏幕50。這種驅動方法消除了在電流程控期間,在黑色顯示條件下,寫入電流的短缺,從而獲得正常的解析度或黑色顯示。即,在電流程控中,它對獲得正常的黑色顯示是重要的。下一步描述的驅動方法通過復位驅動器電晶體11a獲得了正常的黑色顯示。這個示例將參考圖32在下面描述。
在圖32中的象素結構,基本上與圖1所示的相同,採用圖32中的象素結構,程控電流Iw流經EL元件15,照明了EL元件15,通過程控,驅動器電晶體11a保持了通過電流的能力。示於圖32的驅動系統利用這通過電流的能力,復位(斷開)了電晶體11a。在後文中,這個驅動系統被稱為復位驅動。
採用示於圖1的象素結構來實現復位驅動,電晶體11b和11c必須能被彼此獨立地開通和截止。具體地說,如圖32所圖示說明的,必須能夠獨立地控制用於電晶體11b的開通/截止控制的柵極信號線17a(柵極信號線WR)和用於電晶體11c的開通/截止控制的柵極信號線17c(柵極信號線EL)。這柵極信號線17a和17c可採用兩隻於圖6中圖示說明的獨立移位寄存器61來控制。
較佳的是,驅動電壓應在驅動電晶體11b的柵極信號線17a和驅動電晶體11d的柵極信號線17b之間被變動(當採用圖1的象素結構時)。柵極信號線17a的幅值(在開通和截止電壓之間的差)應小於柵極信號線17b的幅值。
柵極信號線17的幅值太大將在柵極信號線17和象素16之間增加滲透電壓,導致不充分的黑色電平。柵極信號線17a的幅度可通過控制當源信號線18的電位未加到(或被加到(在選擇期間))象素16時的時間來控制。由於源信號線18在電位上的變化是小的,所以能把柵極信號線17a的幅值做小。
另一方面,柵極信號線17b被用於EL的開通/斷開控制。因此,它的幅值變成大的。為此,輸出電壓在移位寄存器電路61a和61b之間被變化。如果象素由P-溝電晶體構成,近似地相等的Vgh(斷開電壓)被用於移位寄存器電路61a和61b,而使移位寄存器61a的Vgl(開通電壓)比移位寄存器電路61b的Vgl(開通電壓)較低。
參考圖33將在下面描述復位驅動。圖33是圖示說明復位驅動原理的圖解,首先,如在圖33(a)中圖示說明的,電晶體11c和11d是截止的,而電晶體11b是開通的。結果是,驅動電晶體11a的漏極(D)端和柵極(G)端是短路的,使電流Ib流過。一般,電晶體11a在前面的場(幀)中已用電流被程控。在這個狀態,當電晶體11d被截止和電晶體11b被開通時,驅動電流Ib流經電晶體11a的柵極(G)端。因此,電晶體11a的柵極(G)端和漏極(D)端具有相同的電位,復位電晶體11a(到一沒有電流流過的狀態)。
電晶體11a的復位模式(在這模式中無電流流過)等效於一個狀態。在這狀態中一補償電壓被保存於參考圖51及其同類的圖所描述的電壓補償抵消模式中。即,在圖33(a)的狀態中,這補償電壓被保存在電容器19的端點間,這補償電壓隨電晶體11a的特性而變。因此,在圖33(a)中,電晶體11a不通過電流的狀態被保留在各象素的電容器19中(即,電晶體11a通過接近於零的黑色顯示電流)。
順便提一下,在圖33(a)的操作之前,較佳的是截止電晶體11b和11c,開通電晶體11d,和電流流經驅動器電晶體11a。較佳的是,應在最少的時間內完成這操作。否則,恐怕會有一股電流將流經EL元件15,照亮該EL元件15,從而降低顯示反差。較佳的是,在這裡的操作時間從1H(一個水平掃描周期)的0.1%到10%。包括這兩個數據,更佳的是,從0.2%到2%即從0.2μsec到5μsec,(包括這兩個數據)。並且,這個操作(該操作應在圖33(a)中的操作前完成)可在屏幕的所有象素16上一次完成。這個操作將降低驅動器電晶體11a的漏極(D)端的電壓,使電流Ib在圖33(a)的狀態下平穩的流過成為可能。順便提一下,上述項目也適用於根據本發明的其它復位。
當圖33(a)的操作時間變得較長時,流動一股較大的Ib電流,降低電容器19的端電壓。因此,圖33(a)的操作時間應被固定。已在實驗上和分析上指出,較佳的是,在圖33(a)的操作時間從1H到5H(包括這兩個時間)。
較佳的是,這個時段應在R、G和B象素之間變化。這是因為EL材料在不同的彩色之間變化並且在不同的EL材料之間提升的電壓會變化。最佳的適於EL材料的時段應為R、G和B象素分別作出規定。雖然已敘述過在示例中這時段應從1H到5H(包括這兩個數據),很明顯,在主要涉及黑色插入(黑色屏幕的寫入)的驅動系統的場合下,該時段可能是5H或更長。順便提一下,該時段越長,象素的黑色顯示條件就越佳。
示於圖33(b)的狀態發生於在圖33(a)的狀態之後,在1H到5H(包括這兩個數據)的時段期間,圖33(b)示出電晶體11c和11b被開通,而電晶體11d被截止的狀態,這是一種正在執行電流程控的狀態,如較早描述過的。具體地說,程控電流Iw從源極驅動器電路14被輸出(或被吸收)並流經驅動器電晶體11a,驅動電晶體11a的柵極(G)端的電位被設置,使得程控電流Iw流通(這設置的電位被保存於電容器19)。
如果程控電流Iw是零安倍,則電晶體11a保留在圖33(a)中的狀態中,在這狀態中,電晶體11a不流通電流,因此獲得正常的黑色顯示。並當進行示於33(b)的白色顯示的電流程控時,即使在象素中驅動電晶體特性有變化,電流程控從完全黑色顯示的補償電壓被啟動。因此,為達到目的的電流值的所需時間根據層次變得一致。這消除了由於電晶體11a在特性方面變化的層次誤差,使獲得正常的圖象顯示成為可能。
在圖33(b)中的程控之後,電晶體11b和11c依次截止,而電晶體11d被開通以從驅動器電晶體11a傳遞程控電流Iw(=Ie)到EL元件15,從而照明EL元件15。在圖33(c)所示的情況已參考圖1及其同類的圖描述過,因此將省略對其詳細的描述。
參考圖33所描述的驅動系統(復位驅動)由切斷驅動器電晶體11a與EL元件15的連接(以使無電流)和在驅動器電晶體的漏極(D)端和柵極(G)端之間短路(或在源極(S)端和柵極(G)端之間,或一般來說,在這驅動器電晶體的包括柵極(G)端的兩端之間)的第一操作和在第一操作之後用電流(電壓)程控該電晶體的第二操作組成。至少該第二操作是在第一操作之後完成。順便提一下,對於復位驅動,電晶體11b和11c必須能被獨立地控制,如圖32所示。
在圖象顯示模式(如果能觀察到瞬時變化),待用電流程控的象素行被復位(黑色顯示模式),並在1H之後用電流程控(因為電晶體11d是截止的,所以也在黑色顯示中)。接著,電流被供應到EL元件15和象素行以預定亮度(以程控電流)照亮。即,黑色顯示的象素行從屏幕的頂部移到底部,且它應看起來猶似圖象在象素行繞過的位置上被重新寫入。
順便提一下,雖然已敘述過,電流程控是在一次復位之後的1H完成的,這個時段可能是近似5H或者較短。這是因為它對在圖33(a)中待完成的復位化了相當長的時間。如果這時段似5H,5行象素行將顯示黑色(包括通過電流程控象素行的6個象素行)。
並且,在一次復位的象素行數並不限於一行,而在一次可復位兩行或更多行象素行。也可能通過交疊它們中的某些行在一次復位和掃描兩行或更多行象素行,例如,如果一次復位4行象素行,在第一水平掃描期間(1單元)復位象素行(1)、(2)、(3)和(4),在第二水平掃描期間復位象素行(3)、(4)、(5)和(6),在第三水平掃描期間復位象素行(5)、(6)、(7)和(8),在第四水平掃描期間重新設置象素行(7)、(8)、(9)和(10)。順便提一下,在33(b)和33(c)中的驅動操作,當然是在與圖33(a)中的驅動操作同步實現的。
不用說,圖33(b)和33(c)的驅動操作可同時在復位在屏幕中所有的象素之後,或在掃描期間被完成的。並且,很明顯,象素行可在隔行的驅動模式(在一行或更多象素行的間隔下掃描)下被復位(在一行或更多象素行的間隔下),並且,象素行可隨機復位,根據本發明的復位驅動涉及操作象素行(即,控制屏幕的垂直方向)。不過,復位驅動的概念並不限於控制對象素行方向的指示。例如,很明顯,復位驅動可在象素列的方向上完成。
順便提一下,在圖33中的復位驅動如果與根據本發明的N倍脈衝驅動或與隔行驅動相結合,能獲得較好的圖象顯示。特別是,在圖22中的結構能容易地實現間歇N/K倍脈衝驅動(這個驅動方法在屏幕上提供兩個或更多照明區,並可通過控制柵極信號線17b開通或斷開電晶體11d來容易地被實現而這在較早已描述過),因此,能獲得沒有閃爍的正常圖象顯示。
不用說,通過把反偏壓驅動法,預充電驅動法,滲透電壓驅動法,或稍後描述的同類方法結合起來,可獲得更優良的圖象顯示。因此,很明顯,與根據本發明的其它示例相結合下,可完成復位驅動。
圖34是實現重新驅動的顯示裝置的方塊圖。柵極驅動器電路12a控制在圖32中的柵極信號線17a和柵極信號線17b。通過對柵極信號線17a開通/斷開電壓的施加,電晶體11b被開通和截止。並且,通過對柵極信號線17b開通/斷開電壓的施加,電晶體11d被開通和截止。柵極驅動器電路12b控制在圖32中的柵極信號線17c。通過對柵極信號線17c開通/斷開電壓的施加,電晶體11c被開通和截止。
因此,柵極信號線17a是由柵極驅動器電路12a控制的。而柵極信號線17c是由柵極驅動器電路12b控制的,這不僅使自由地規定開通電晶體11c和用電流程控驅動器電晶體11a的時間成為可能,而且還使自由規定開通電晶體11b並復位驅動器電晶體11a的時間成為可能。結構的其它部分與較早所描述的那些部分相同或類似,因此省略對其作描述。
圖35是重新設定驅動的時標圖。當對柵極信號線17a加開通電壓以開通電晶體11b,並復位驅動器電晶體11a時,對柵極信號線17b施加截止電壓以保持電晶體11d截止。這建立了示於圖32(a)的狀態。在這時段期間電流Ib流通。
雖然在圖35中所示的時標圖中,復位時間是2H(當對柵極信號線17a加開通電壓,且電晶體11b被開通時),但這不是限制性的。復位時間可長於2H。如果復位可被非常迅速地完成,則復位時間可能會小於1H。
採用輸入進柵極驅動器電路12的DATA(ST)脈衝周期,可容易地改變復位周期的持續時間。例如,如果輸入進ST端的DATA被設置為高電平達2H的時段,則對各柵極信號線17a輸出的復位時段是2H。類似地,如果輸入進ST端的DATA被設置為高電平達5H的時段,則對各柵極信號線17a輸出的復位時段是5H。
在1H的復位時段之後,對象素行(1)的柵極信號線17c(1)加開通電壓。當電晶體11c開通時,加到源信號線18的程控電流Iw通過電晶體11c被寫入驅動器電晶體11a。
在電流程控後,對象素行(1)的柵極信號線17c加截止電壓,電晶體11c被截止,而象素與源信號線脫離連接。同時,截止電壓也被加到柵極信號線17a,而驅動器電晶體11a離開復位模式(順便提一下,術語「電流程控模式」比術語「復位」更適合於關於這段時期)。另一方面,對柵極信號線17b施加開通電壓,電晶體11d被開通,而程控到驅動器電晶體11a的電流流經EL元件15。關於象素行(1)已說過的那些情況類似地適用於象素行(2)和後繼的象素行。並且,從圖35它們的操作是一目了然的。因此,省略對(2)和後繼象素行的描述。
在圖35中,復位時段是1H。圖36示出復位時段為5H的示例。通過採用輸入到柵極驅動器電路12的DATA(ST)脈衝周期可容易地改變復位周期的持續時間。圖36示出輸入到柵極驅動器電路12a的ST1端的DATA被設置為高電平達5H的時段,以及對各柵極信號線17a輸出的復位時段是5H的例子。復位周期越長,復位被完成得越完整,導致正常的黑色顯示。不過,顯示亮度相應地降低。
在圖36中,復位的時段已是5H。另外,復位模式是連續的。不過,復位模式不需要必須是連續的。例如,從各柵極信號線17a輸出的信號可在每一H被開通和截止。通過操作形成在移位寄存器的輸出級中的啟動電路(未示出)或控制在輸入到柵極驅動器電路12的DATA(ST)脈衝,可容易地獲得這種開通/截止操作。
在示於圖34中的電路結構中,柵極驅動器電路12a需要至少兩隻移位寄存器電路(一隻用於柵極信號線17a,另一用於柵極信號線17b)。這提示柵極驅動器電路12a增加電路範圍的問題。圖37示出柵極驅動器電路12a只有一隻移位寄存器的示例。從圖37中電路的操作而得到的輸出信號的時標圖示於圖35。注意,出自柵極驅動器電路12a和12b的柵極信號線17由圖35和37之間不同的符號來指出。
正如可從下列事實看到的,「或」(OR)電路371包括在圖37中,各柵極信號線17a的輸出與來自前級到移位寄存器電路61a的輸出進行「或運算(ORed)。即,柵極信號線17a輸出一開通電壓,時段為2H。另一方面,柵極信號線17c照原樣輸出移位寄存器電路61a的輸出。因此,被加上開通電壓,時段為1H。
例如,如果移位寄存器電路61a輸出高電平信號第二,則有開通電壓被輸出到象素16(1)的柵極信號線17c,該象素現在正處於電流(電壓)程控的狀態中。同時,開通電壓也被輸出到象素16(2)的柵極信號線17a,開通象素16(2)的電晶體11b,並復位象素16(2)的驅動器電晶體11a。
類似地,如果移位寄存器電路61a輸出高電平信號第三,則有開通電壓被輸出到象素16(2)的柵極信號線17c,該象素現正處於電流(電壓)程控的狀態中。同時,開通電壓也被輸出到象素16(3)的柵極信號線17a,開通象素16(3)的電晶體11b,並復位象素16(3)的驅動器電晶體11a。因此,柵極信號線17a輸出開通電壓為2H的時段,而柵極信號線17c接收開通電壓為1H的時段。
在程控模式中,由於電晶體11b和11c同時開通(圖33(b)),如果電晶體11c在過渡到非程控模式期間(圖33(c)),在電晶體11b之前截止,發生在圖33(b)中的復位模式。為防止這個情況,電晶體11c必須在電晶體11b之後被截止。為此,需把加到柵極信號線17a的開通電壓早於加到柵極信號線17c。
上面的示例涉及在圖32(基本上,在圖1中)的象素結構。不過,本發明並不限於這些情況。例如,也適用於諸如示於圖38中的一種電流反映象素結構。順便提一下,在圖38中,通過開通和截止電晶體11e,可實現在圖13,15等中說明的N-倍脈衝驅動。圖39是說明使用示於圖38中電流-反映象素結構示例的解釋性圖解。在電流-反映象素結構中的復位驅動將參考圖39在下面作描述。
如圖39(a)所示,電晶體11c和11e被截止,而電晶體11d被開通。然後,電流程控的電晶體11b的漏極(D)端和柵極(G)端被短路,且電流Ib在它們之間流通,如該圖所示。通常,電晶體11b在前面場(幀)中已由電流程控,且能流通電流(因為柵極電位被保存在電容器19中達1F的時段,且圖象被顯示,所以這是很自然的。不過,在整個黑色顯示期間,電流並不流通)。在這個狀態中,由於電晶體11e被截止,而電晶體11d被開通,所以驅動器電流Ib流經電晶體11a的柵極(G)端(柵極(G)端和漏極(D)端被短路)。因此,電晶體11a的柵極(G)端和漏極(D)端具有相同的電位,復位電晶體11a(到無電流流通的狀態)。由於驅動電晶體11b與電流程控的電晶體11a共用使用柵極(G)端,所以驅動電晶體11b也被復位。
電晶體11a和11b的復位模式(在這模式中無電流流通)等效於補償電壓保存於參考圖51及其同類的圖所描述的電壓補償取消模式中的一個狀態。即,在圖39(a)的狀態中,補償電壓被保存在電容器19的兩端之間(補償電壓是啟動電壓,在這電壓電流開始流通當等於或大於該啟動電壓的電壓被施加時,電流就流經電晶體11)。補償電壓隨電晶體11a和11b的特性而變化。因此,在圖39(a)中,電晶體11a和11b不流通電流的一個狀態被保持在各象素的電容器19中(電晶體11a和11b通過接近於零的黑色顯示電流,即,它們已被復位到電流開始流通的啟動電壓)。
在圖39(a)中,當復位周期變得較長時,往往流動一股較大的Ib電流,減少電容器19的端電壓,如在圖33(a)的情況。因此,應固定在圖39(a)中的操作時間。已從實驗和分析上指出,較佳的是,在圖39(a)中的操作時間是從1H到10H(10個水平掃描周期),包括這兩個時間。更佳的是,應從1H到5H或從20μsec到2msec(包括這兩個時間)。這也適用於圖33中的驅動系統。
如在圖33(a)的情況下,如果在圖39(a)中的復位模式與在圖39(b)中的電流程控的模式同步,則因為從在圖39(a)中的復位模式到在圖39(b)中的電流程控模式的時段是固定的(不變的),所以不存在問題。即,較佳的是,從在圖33(a)或圖39(a)中的復位模式到在圖33(b)或圖39(b)中的電流程控模式的時段應是從1H到10H(10個水平掃描周期)包括這兩個時間。更佳的是,它應是從1H到5H或20μsec到2msec(包括這兩個時間)。如果這個時段是短的,則驅動器電晶體11不被完全地復位。如果它是太長,則驅動器電晶體11被完全地截止,它意味著對電流程控需要較多的時間。並且,屏幕50的亮度被降低。
在圖39(a)中的狀態之後,發生了示於圖39(b)中的狀態。圖39(b)示出電晶體11c和11d被開通,且電晶體11e被截止的狀態。這是電流程控正在進行的狀態。具體地說,程控電流Iw從源驅動器電路14被輸出(吸收)且流經電流程控電晶體11a。驅動器電晶體11a的柵極(G)端電位被設置在電容器19中,使得程控電流Iw將流通。
如果程控電流Iw為零(黑色顯示),電晶體11b被保持在圖33(a)中不流通電流的狀態中,因此,獲得了正確的黑色顯示。並且,當執行在圖39(b)中的白色顯示的電流程控時,即使有在象素中的驅動器電晶體的特性變化,電流程控從完全黑色顯示的補償電壓開始(補償電壓是啟動電壓,在這電壓時,根據各驅動器電晶體的特性規定的電流開始流通)。因此,到達目的電流值所需的時間根據層次變成一致。這就消除了由於在電晶體11a或11b特性方面的變化而引起的層次誤差,使獲得正確的圖象顯示成為可能。
在圖39(b)中的電流程控之後,電晶體11c和11d依次被截止,而電晶體11e被開通以把程控電流Iw(=Ie)從驅動器電晶體11b傳遞到EL元件15,從而照亮EL元件15。在圖39(c)中所示的那些情況,已被描述過,因此,省略對其作詳細的描述。
參考圖33和39描述的驅動系統(復位)由把驅動器電晶體11a或11b從EL元件15脫離連接(利用電晶體11e或11d,使得無電流流通),且在該驅動器電晶體的漏極(D)端和柵極(G)端之間短路(或在源極(S)端和柵極(G)端之間,或一般來說,在包括驅動器電晶體的柵極(G)在內的兩端之間)的第一操作和在第一操作後,用電流(電壓)程控驅動器電晶體的第二操作構成。
第二操作至少在第一操作後完成。順便提一下,在第一操作中,驅動器電晶體11a或11b從EL元件15脫離連接的操作不是絕對需要的。在驅動器電晶體11a或11b沒有從EL元件15脫離連接的情況下,驅動電晶體的漏極(D)端和柵極(G)端在第一操作中被短路,在復位模式中,只不過是一些變化能形成。是否省略脫離連接,應通過考慮在這結構陣列中電晶體的特性來確定。
在圖39中的電流-反映象素結構提供一種驅動方法,這種方法復位電流程控的電晶體11a,並因此復位了驅動電晶體11b。
採用在圖39中的電流-反映象素結構,並不總是需要把驅動器電晶體11b在復位模式中從EL元件15脫離連接。因此,執行下面的操作在電流程控的電晶體a中的漏極(D)端和柵極(G)端之間短路(或在源極(s)端和柵極(G)端之間,或一般來說,在包括電流程控的電晶體的柵極(G)端的兩端點之間,或在包括驅動器電晶體的柵極(G)端的兩端點之間)的第一操作,和在第一操作後,用電流(電壓)程控這電流程控的電晶體的第二操作。第二操作至少在第一操作之後被完成。
在圖象顯示模式(如果可觀察到瞬時變化)中,用電流程控的象素行被復位(黑色顯示模式),並在預定的H之後,用電流程控。黑色顯示的象素行從屏幕的頂部移到底部,且它應該看上去猶似圖象在象素行繞過的地方被重新寫入。
雖然上面的示例已主要在與用於電流程控的象素結構有關的方面作了描述,但是根據本發明的復位驅動也能適用於電壓程控的象素結構。圖43是圖示說明根據本發明用於在象素結構中為電壓程控執行復位驅動的象素結構(屏結構)的解釋性圖解。
在示於圖43的結構中,形成了復位驅動器電晶體11a的電晶體11e。當開通電壓被加到柵極信號線17e時,電晶體11e開通,造成驅動器電晶體11a的柵極(G)端和漏極(D)端之間短路。此外還形成了截止EL元件15和驅動器電晶體11a之間電流通道的電晶體11d。根據本發明在象素結構中,為電壓程控的復位驅動將參考圖44在下面作描述。
如圖44(a)所圖示說明的,電晶體11b和11d被截止,而電晶體11e被開通。驅動器電晶體11a的漏極(D)端和柵極(G)端被短路,而電流Ib如該圖中所示流動。因此,電晶體11a的柵極(G)端和漏極(D)端具有相同的電位,復位電晶體11a(到無電流流動的狀態)。在復位電晶體11a之前,電晶體11d被開通,電晶體11e被截止,而電流與如參考圖33或39所描述的HD同步化信號同步流經電晶體11a。然後完成示於圖44(a)的操作。
電晶體11a和11b的復位模式(在這模式中無電流流動)等效於補償電壓保持於參考圖41及其同類的圖所描述的電壓補償取消模式中的一個狀態中。即,在圖44(a)的狀態中,補償電壓(復位電壓)被保持在電容器19的兩端點間。復位電壓隨驅動器電晶體11a的特性而變。因此,在圖44(a)中,驅動器電晶體11a不流通電流的狀態被維持在各象素的電容器19中(電晶體11a通過接近於零的黑色顯示電流,即它已被復位到電流開始流動的啟動電壓)。
順便提一下,在用於電壓程控的象素結構中,當復位周期變得較長時,往往流動一股較大的Ib電流,減少了電容器19的端電壓,如用於電流程控的象素結構的情況一樣。因此,在圖44(a)中的操作時間應被固定。較佳的是,這操作時間應是從0.2H到5H(5個水平掃描周期)包括這兩個時間。更佳的是,它應是從0.5H到4H或從2μsec到400μsec(包括這兩個時間)。
另外,柵極信號線17e應與在前級的柵極信號線17a共用。即,柵極信號線17e應與在前級中,在該象素行中的柵極信號線17a短路。這個結構被稱為前級柵極控制系統。順便提一下,級-級柵極控制系統採用在感興趣的象素行之前一個或多個H選定的象素行柵極信號線的波形。因此,這個系統並不限於前面的象素行。例如,感興趣的象素行驅動器電晶體11a可採用在前面兩象素行的柵極信號線的波形。
級-級柵極控制系統將被更具體地描述。假設,感興趣的象素行是第(N)象素行,它的柵極信號線是17e(N)和17a(N)。1H前選定的前面的象素行被假設為第(N-1)行象素行,它的柵極信號線是17e(N-1)和17a(N-1)。在感興趣的象素行1H後選定的象素行假設為第(N+1)行象素行,它的柵極信號線是17e(N+1)和17a(N+1)。
在第(N-1)H時段中,當開通電壓被加到第(N-1)行象素行的柵極信號線17a(N-1)時,開通電壓也被加到第N行象素行的柵極信號線17e(N)。這是因為象素行的柵極信號線17e(N)和柵極信號線17a(N-1)在前階段是被短路的。因此,在第(N-1)行象素行中象素電晶體11b(N-1)被開通,而加到源信號線18的電壓被寫入驅動器電晶體11a(N-1)的柵極(G)端。同時,在第(N)行象素行中象素電晶體11e(N)被開通。驅動器電晶體11a(N)的柵極(G)端和漏極(D)端被短路,而驅動器電晶體11a(N)被復位。
在跟隨第(N-1)個H周期之後的第(N)個H周期中,當開通電壓被加到第(N)行象素行的柵極信號線17a(N)時,開通電壓也被加到第(N+1)行象素行的柵極信號線17e(N+1)。因此,在第(N)行象素行中象素電晶體11b(N)被開通,且加到源極信號線18的電壓被寫入到驅動器電晶體11a(N)的柵極(G)端。同時,在第(N+1)行象素行中象素電晶體11e(N+1)開通,驅動器電晶體11a(N+1)的柵極(G)端和漏極(D)端被短路,而驅動器電晶體11a(N+1)被復位。
類似地,在第(N)個H周期之後的第(N+1)個周期中,當開通電壓被加到第(N+1)行象素行的柵極信號線17a(N+1)時,開通電壓也加到第(N+2)行象素行的柵極信號線17e(N+2)。因此,在第(N+1)行象素行中象素電晶體11b(N+1)被開通,而加到源信號線18的電壓被寫入驅動器電晶體11a(N+1)的柵極(G)端。同時,在第(N+2)行象素行中象素電晶體11e(N+2)被開通,驅動器電晶體11a(N+2)的柵極(G)端和漏極(D)端被短路,而驅動器電晶體11a(N+2)被復位。
根據上述的本發明階段-階段柵極控制系統,驅動器電晶體11a被復位1H的時段,然後,執行電壓(電流)程控。
如在圖33(a)的情況下,如果在圖44(a)的復位模式與在圖44(b)中電壓程控模式同步化,則因為從在圖44(a)中的復位模式到在圖44(b)中的電流程控模式的時段是固定的(不變的),所以不存在問題。如果這時段是短的,則驅動器電晶體11不被完全地復位。如果它是太長,驅動器電晶體11a被完全地截止,它意味著為電流程控需要很多的時間。並且,屏幕12的亮度被降低。
在圖44(a)的狀態之後,發生了示於圖44(b)的狀態。圖44(b)示出電晶體11b被開通,而電晶體11e和11d被截止。在圖44(b)中的這個狀態是正在執行電壓程控的狀態。具體地說,從源極驅動器電路14輸出程控電壓,並寫入驅動器電晶體11a的柵極(G)端(驅動器電晶體11a柵極(G)端的電位被設置在電容器19中)。順便提一下,在電壓程控的場合下,在電壓程控期間,並不總是需要截止電晶體11d。另外,如果不需要與示於圖13,15或其同類的圖中的N-倍驅動相結合或執行間歇的N/K-倍脈衝驅動(這個驅動方法在一屏幕中提供兩個或多個照明區,並可通過開通和截止電晶體11e容易地被實現),則不一定需要電晶體11e。由於這情況已於較早被描述過,所以省略對其描述。
當採用示於圖43的結構或示於圖44的驅動方法,為白色顯示執行電壓程控時,即使在象素中驅動器電晶體的特性方面有變化,電壓程控仍從完全黑色顯示的補償電壓開始(補償電壓是在根據各驅動器電晶體特性規定的電流開始流動的啟動電壓)。因此,到達目的電流值所需的時間根據層次變得一致。這消除了由於在電晶體11a特性方面的變化而引起的層次誤差,使獲得正確的圖象顯示成為可能。
在圖44(b)的電流程控之後,電晶體11d被截止,而電晶體11d被開通,以把來自驅動器11a的程控電流傳遞到EL元件15,從而照亮EL元件15,如圖44(c)所示。
如上所述,根據本發明採用示於圖43的電壓程控的復位驅動由開通電晶體11d,截止電晶體11e,並與HD同步化信號同步地使電流流經電晶體11a的第一操作;把電晶體11a從EL元件15脫離連接,並在驅動器電晶體11a的漏極(D)端和柵極(G)端之間(或在源極(S)端點和柵極(G)端之間,或一般來說,在包括驅動器電晶體的柵極(G)端在內的兩端之間)短路的第二操作;以及在上述操作後,用電壓程控驅動器電晶體11a的第三操作構成。
在上面的示例中,電晶體11d是被開通和截止以控制從驅動器電晶體元件11a(在示於圖1的結構情況下)來的電流傳遞到EL元件15。要開通和截止電晶體11d,柵極信號線17b需被掃描,對此,就需要移位寄存器電路61(柵極驅動器電路12)。不過,移位寄存器電路61是大尺寸的,而為柵極信號線17b採用移位寄存器電路61,使減小屏面寬度成為不可能。參考圖40所描述的系統解決了這個問題。
順便提一下,雖然在圖1及其同類的圖中說明的、用於電流程控的象素結構在這裡是作為示例來主要描述的,但本發明並不限於這些情況,很明顯,本發明也適用於參考圖38及其同類的圖所描述的用於電流程控的其它結構(電流-反映象素結構)。並且,開通和截止作為塊的諸元件的技術概念也適用到在圖41及其同類的圖中用於電壓程控的象素結構。根據本發明,由於這個方法使電流間歇地流經EL元件15,它可與施加反偏壓的方法(參考圖50等所描述的)相結合使用。因此,復位驅動可與根據本發明的其它示例結合起來使用。
圖40示出塊驅動系統裝置的示例。為易於理解,假設柵極驅動器電路12直接形成在底板71或矽晶片上,柵極驅動器IC12被安裝在底板71上。省略了源驅動器電路14和源信號線18以避免使附圖複雜。
在圖40中,柵極信號線17a被連接到柵極驅動器電路12。另一方面,柵極信號線17b被連到照明控制線401。在圖40中,4根柵極信號線17b被連接到一根照明控制線401。
順便提一下,雖然4根柵極信號線17b在這裡聚集進一塊中,但這不是限制性的,且很明顯,多於4根柵極信號線17b可聚集進一裝置。通常,把屏幕50分為5個部分或更多是較佳的。更佳的是應把屏幕50分為10個部分或更多。愈佳的是,應把屏幕分成20個部分或更多。少量的分區將增加閃爍。太大量的分區將增加照明控制線401的數目,使布置照明控制線401成為困難。
因此,在QCIF顯示屏的場合下,它有220條垂直掃描線,至少220/5=44條或更多的條線應被聚集進一個塊。更佳的是,220/10=11或更多根線應被聚集進一裝置中。不過,把標以奇數的行和標以偶數的行聚集在不同的塊中,即使在低的幀速下,也不會有太多的閃爍,因此這樣兩個塊是足夠的。
在圖40的示例中,通過不論是施加開通電壓(Vgl)還是施加截止電壓(Vgh)依次到照明控制線401a,401b,401c,401d,……,401n,流經EL元件15的電流在逐個塊的基礎上被開通和截止。
順便提一下,在圖40的示例中,柵極信號線17b與照明控制線401不相交。因此,可以沒有柵極信號線17b變得與照明控制線401短路的缺陷。並且,由於在柵極信號線17b和照明控制線401之間沒有電容性耦合,當柵極信號線17b從照明控制線401觀看時,電容量的添加是很小的。這使驅動照明控制線401成為容易。
柵極驅動器電路12與柵極信號線17a連接。當把開通電壓加到柵極信號線17a時,適合的象素行被選定,而在選定的諸象素行中的電晶體11b和11c被開通。然後,加到源極信號線18的電流(電壓)被程控到在這些象素中的電容器19。另一方面,柵極信號線17b與在象素中的電晶體11d的柵極(G)端連接。因此,當把開通電壓(Vgl)加到照明控制線401時,在驅動電晶體11a和EL元件15之間形成電流通道。當施加截止電壓(Vgh)時,EL元件15的陽極端被開路。
較佳的是,加到照明控制線401的開通/截止電壓的控制時標和通過柵極驅動器電路12輸出到柵極信號線17a的象素行選擇電壓(Vgl)與一個水平掃描時鐘脈衝(1H)同步。不過,這不是限制性的。
加到照明控制線401的信號簡單地開通和截止傳遞到EL元件15的電流。它們不需與從源極驅動器電路14輸出的圖象數據是同步的。這是因為加到照明控制線401的信號試圖控制程控送到在象素16中電容器19的電流。因此,它們不總是需要是與象素行選擇信號同步的。即使當它們是同步的,時鐘脈衝並不限於1-H信號,而可能是1/2-H或1/4-H信號。
即使在示於圖38中電流-反映的象素結構的場合下,如果柵極信號線17b連接到照明控制線401,則電晶體11e可被開通和截止。因此,可實現塊驅動。
順便提一下,在圖32中,通過把柵極信號線17a連接到照明控制線401並進行復位,有可能實現塊驅動。換句話說,根據本發明的塊驅動是一種驅動方法,這方法利用一根控制線,把多行象素行同時置於非照亮(黑色顯示)模式。
在上面的示例中,每行象素行被設置(形成)一選擇象素行。本發明並不限於這些,且一選擇柵極信號線可為兩行或更多行象素行設置(形成)。
圖41示出這種示例。順便提一下,為易於理解,主要使用在圖1中的象素結構。在圖41,用於象素行選擇的柵極信號線17a同時選擇三個象素(16R,16G,和16B)。參考字符R是要指出有關紅色象素的一些信息,參考字符G是要指出有關綠色象素的一些信息,而參考字符B是要指出有關藍色象素的一些信息。
因此,當柵極信號線17a被選定時,象素16R,16G,和16B就被選定,並準備寫入數據。象素16R通過源信號線18R把信息寫入電容器19R,象素16G通過源信號線18G把信息寫入電容器19G,而象素16B通過源信號線18B把信息寫入電容器19B。
象素16R的電晶體11d連接到柵極信號線17bR,象素16G的電晶體11d連接到柵極信號線17bG,而象素16B的電晶體11d連接到柵極信號線17bB。因此,象素16R的EL元件15R,象素16G的EL元件15G,和象素16B的EL元件15B可單獨地被開通和截止。EL元件15R,EL元件15G,和EL元件15B的照明次數和照明周期可通過控制柵極信號線17bR,柵極信號線17bG,和柵極信號線17bB單獨地控制。
為實現這個操作,在圖6的結構中,形成(設置)四個移位寄存器電路是合適的掃描柵極信號線17a的移位寄存器電路61,掃描柵極信號線17bR的移位寄存器電路61,掃描柵極信號線17bG的移位寄存器電路61,和掃描掃描信號線17bB的移位寄存器電路61。
順便提一下,雖然已敘述過,大於預定電流N倍的電流流經源信號線18和大於預定電流N倍的電流流經EL元件15達1/N的時段,在實際中,這不能實現。實際上,加到柵極信號線17的信號脈衝滲透進電容器19,使得在電容器19上設置所要的電壓值(電流值)成為不可能。通常,低於所要的電壓值(電流值)被設定在電容器19上。例如,即使意欲設定10倍的較大電流值,但只有約5倍的較大電流值被設定在電容器19上。例如,即使規定N=10,但實際上N=5倍的較大電流流經EL元件。因此,本方法設定N倍的較大電流值使經EL元件15通過一股正比於或對應於N-倍值的電流,或者說,這個驅動方法對EL元件15以脈衝的方式施加大於所要值的電流。
這個方法執行電流(電壓)程控,通過間歇地流經驅動器電晶體11a(在圖1的例子中)的電流大於所要的值以便獲得EL元件所要的發射亮度(即,如果電流連續地流經EL元件15,它將給出的亮度大於所要的亮度)。
順便提一下,使用滲透到電容器19的補償電路被接入源驅動器電路14,這將在稍後作描述。
較佳的是,在圖1及其同類的圖中,使用了N-溝電晶體作為開關電晶體11b和11c等。這將減少到達電容器19的滲透電壓。並且,由於減少了電容器19的外洩漏(off Leakage),所以本方法可應用到10-Hz或更低的幀速。
根據象素結構,如果滲透電壓趨於增加流經EL元件15的電流,白色峰值電壓將增加,在圖象顯示中增加感覺到的反差。這會提供良好的圖象顯示。
相反,採用P-溝電晶體作為圖1中的開關電晶體11b和11c以造成滲透也是有用的,從而獲得正確的黑色顯示。當P-溝電晶體11b截止時,電壓進入高電位(Vgh),把電容器19的端電壓稍稍移位到vdd一邊。因此,在電晶體11a的柵極(G)端處的電壓上升,導致更稠密的黑色顯示,並且,用於第一層次顯示的電流可被增加(可供給某個基極電流直至層次1為止),因此,在電流程控期間可減輕寫入電流的短缺。
根據本發明另一驅動法將參考附圖在下面作描述。圖174是圖示說明根據本發明進行按序驅動的顯示屏的解釋性圖解,源驅動顯示電路14通過在R、G和B之間的轉換,把它們的數據輸出到連接端761。因此,源驅動器電路14隻需要在圖48中1/3那樣多的輸出端。
從源驅動器電路14輸出到連接端761的信號,通過輸出轉換電路1741被分配到18R、18G、18B。這輸出轉換電路1741通過多晶矽技術被直接形成在底板71上。這輸出轉換電路1741可用矽晶片形成並通過COG技術安裝在底板71上。並且,這輸出轉換電路1741可被結合進源驅動器電路14,作為源驅動器電路14的子電路。
換向開關1742連接到R端。來自源驅動器電路14的輸出信號被加到源信號線18R。如果把這換向開關1742連接到G端,則來自源驅動器電路14的輸出信號被加到源信號線18G。如果把這換向開關1742連接到B端,則來自源驅動器電路14的輸出信號被加到源信號線18B。
順便提一下,在圖175的結構中,當換向開關1742連接到R端時,換向開關的G端和B端是開路的。因此,進入源信號線18G和18B的電流是0A,從而,連接到源信號線18G和18B的象素16提供黑色顯示。
當換向開關1742連接到G端時,換向開關的R端和B端是開路的。因此,流入源信號線18R和18B的電流是0A,從而連接到源極信號線18R和18B的象素16提供黑色顯示。
在圖175的結構中,當換向開關1742連接到B端時,換向開關的R端和G端是開路的。因此,流入源信號線18R和18G的電流是0A。從而,連接到源信號線18R和18G的象素16提供黑色顯示。
基本上,如果一幀由三場組成,R圖象數據在第一場中被依次寫入屏幕50中的象素16。在第二場中,G圖象數據被依次寫入屏幕50中的象素16。在第三場中,B圖象數據被依次寫入屏幕50中的象素16。
因此,R數據→G數據→B數據→R數據…被依次寫入合適的場中,以進行連續的驅動。
通過開通和截止如圖1所示的開關電晶體11d如何來進行N-倍脈衝驅動已參考圖5、13、16等作出過描述。不用說,這種驅動方法可與連續的驅動相結合。當然,很明顯,根據本發明的其它方法可以與連續的驅動相結合。
在上面的示例中,已敘述過,當圖象數據被寫入R象素16中時,黑色數據就被寫入G象素和B象素中,當圖象數據被寫入G象素16中時,黑色數據就被寫入R象素和B象素,而當圖象數據被寫入B象素16中時,則黑色數據就被寫入R象素和G象素中。但本發明並不限於這些情況。
例如,當圖象數據被寫入R象素16時,G象素和B象素可保持重新寫入前場的圖象數據。這樣可使屏面50較亮。當圖象數據被寫入G象素16時,R象素和B象素可保持重新寫入前場的圖象數據。當圖象數據被寫入B象素16時,G象素和R象素可保持重新寫入前場的圖象數據。
為了在不同於被重新寫入的彩色象素的象素中保持圖象數據,可對R,G和B象素單獨控制柵極信號線17a。例如,如在圖174中圖示說明的,可指定柵極信號線17aR,作為開通和截止R象素的電晶體11b和11c的信號線,可指定柵極信號線17aG,作為開通和截止G象素的電晶體11b和11c的信號線,而可指定柵極信號線17bB,作為開通和截止B象素的電晶體11b和11c的信號線。另一方面,可指定柵極信號線17b,作為共同地開通和截止R,G和B象素的電晶體11d的信號線。
採用上面的結構,當源驅動器電路14輸出R圖象數據,且換向開關1742被設置到R接點,開通電壓可被加到柵極信號線17aR,且截止電壓可被加到柵極信號線aG和aB。因此,R圖象數據可被寫入到R象素16,而G象素16和R象素16可保留前場的圖象數據。
當源驅動器電路14在第二場輸出G圖象數據,且換向開關1742被設置到G接點,開通電壓可被加到柵極信號線17aG,且截止電壓可被加到柵極信號線aR和aB。因此,G圖象數據可被寫入到G象素16,而R象素16和B象素16可保留前場的圖象數據。
當源驅動器電路14在第三場輸出B圖象數據,且換向開關1742被設置到B接點,開通電壓可被加到柵極信號線17aB,且截止電壓可被加到柵極信號線aR和aG。因此,B圖象數據可被寫入到B象素16,而R象素16和G象素16可保留前場的圖象數據。
在圖174所示的示例中,柵極信號線17a以這種方式來設置(形成),使能單獨地開通和截止R,G,和B象素16的電晶體11b。不過,本發明並不限於這些情況。例如,對R,G,和B象素16共用的柵極信號線17a可被形成即被設置為如圖175中所圖示說明的。
關於在圖174及其同類圖中的結構,已敘述過,當R源信號線被換向開關1742選定時,G和B源信號線被開路。不過,開路態是在電學上的浮動態,且不是所希望要的。
圖175示出一種結構,在該結構中採取了措施以消除這種浮動態。輸出開關電路1741的換向開關1742的一端點a連接到電壓Vaa(用於黑色顯示的電壓)。端點b連接到源驅動器電路14的輸出端。對各R,G,和B象素都接入了換向開關1742。
在圖175所示的狀態中,換向開關1742R被連接到Vaa端。因此,電壓Vaa(用於黑色顯示的電壓)被加到源信號線18R。換向開關1742G被連接到Vaa端。因此,電壓Vaa(用於黑色顯示的電壓)被加到源信號線18G。換向開關1742B被連接到源驅動器電路14的輸出端。因此,B圖象信號被加到源信號線18B。
在上面的狀態中,B象素被重新寫入,且黑色顯示電壓被加到R象素和G象素。當換向開關1742被控制在上面的方式中時,由象素16組成的圖象被重新寫入。順便提一下,柵極信號線線17b的控制與在上面描述的諸示例中一樣,因此,省略對其作詳細的描述。
在上面的示例中,R象素16在第一場中被重新寫入,G象素16在第二場中被寫入,而B象素16在第三場中被寫入。即,重新寫入的象素彩色每場都變化。本發明並不限於這些情況。重新寫入的象素彩色可在每水平掃描周期(1H)改變。例如,一種可能的驅動方法涉及在第一H中重新寫入R象素,在第二H中G象素,並在第三H中B象素,在第四H中R象素,等等。當然,重新寫入的象素彩色可每二個水平掃描周期或每1/3場被改變一種彩色。
圖176示出重新寫入的象素彩色每一H改變的示例。順便提一下,在圖176到178中,斜陰影線指出象素16或是從前場保留圖象數據,而不是被重新寫入的,或是以黑色顯示。當然,象素的黑色顯示和從前場保留圖象數據可被交替地重複。
不用說,在圖174到178的驅動系統中,也可能採用在圖13中的N-倍脈衝驅動或同時M-行的驅動。圖174到178示出象素16的寫入。雖然未描述EL元件15的照明控制,很明顯,這個示例可與稍早或稍後描述的諸示例結合起來使用。
一幀未必需要由三場來組成,且可由兩場或四場或更多場來組成。在本文圖示說明的一示例中,一幀由兩場組成,出自三原色RGB的R和G象素在第一場中被重新寫入,而B象素則在第二場中被重新寫入。在本文圖示說明的另一示例中,一幀由四場組成,出自三原色RGB的R象素在第一場中被重新寫入,G象素在第二場中被重新寫入,而B象素則在第三和第四場中被重新寫入。在這些順序中,如把R,G,和B的EL元件15的照明效率考慮進去,則可更有效地獲得白色平衡。
在上面的示例中,R象素16在第一場中被重新寫入,G象素16在第二場中被重新寫入,而B象素16則在第三場中被寫入。即,每場改變重新寫入的象素彩色。
根據示於圖176的示例,在第一場中,在第一H中R象素被重新寫入,在第二H中G象素被重新寫入,在第三H中B象素被重新寫入,在第四H中R象素被重新寫入,等等。當然,可每兩個或更多的水平掃描周期或每1/3場改變重新寫入象素的彩色。
根據示於圖176的示例,在第一場中,在第一H中,R象素被重新寫入,在第二H中,G象素被寫入,在第三H中,B象素被重新寫入,以及在第四H中R象素被重新寫入。在第二場中,在第一H中,G象素被重新寫入,在第二H中,B象素被重新寫入,在第三H中,R象素被重新寫入,以及在第四H中,G象素被重新寫入。在第三場中,在第一H中,B象素被重新寫入,在第二H中,R象素被重新寫入,在第三H中G象素被重新寫入,以及在第四H中B象素被重新寫入。
因此,在每場中,任意地或按某些規則重新寫入R,G和B象素有可能防止在R,G,和B彩色之間的分離。並且,減少了閃爍。
在圖177中,每一H,多個象素16的彩色被寫入。在圖176中,在第一場中,在第一H中,重新寫入的象素16是R象素,在第二H中,重新寫入的象素16是G象素,在第三H中,重新寫入的象素16是B象素,在第四H中,重新寫入的象素16是R象素。
在圖177中,每一H改變重新寫入的不同彩色象素的位置。通過指定R,G和B象素到不同的場(不用說,這可用某些規則性來完成),且依次重新寫入它們,有可能不僅減少閃爍,而且還防止在R,G和B之間的分離,順便提一下,即使在圖177的示例中,這R,G和B象素在各畫面元素中,應具有相同的照明時間或照明強度,這畫面元素是一組R,G和B象素。不同說,這也在圖175,176,及其同類圖的示例中實行,以避免彩色上的不規則。
如圖177所示,為了在每個H中,重新寫入不同彩色的象素(在圖177中,在第一場的第一H中,重新寫入三種彩色——R,G和B),在圖174中,可把源驅動器電路14配置成輸出任意彩色的圖象信號(或用某些規則決定的彩色)到諸端點,以及可把換向開關1742製作成任意(或具有某種規律性)連接到R,G和B的接觸點。
在圖178示例中的屏除了三原色RGB之外,還具W(白色)象素16W。通過形成即設置象素16W,不僅獲得高亮度顯示,而且還有可能正確地獲得彩色的峰值亮度。
圖178(a)示出R,G,B,和W象素16被形成於每象素行中的一示例。圖178(b)示出R,G,B,和W象素被依此設置在不同的象素行中的示例。
不用說,在圖178中的驅動方法可結合在圖176,177等中的驅動方法。並且,很明顯,可把N-倍脈衝驅動,同時的M-行驅動等結合進來。在本領域中技術人員可根據本說明書容易地實現這些事情,因此,省略對其作描述。
順便提一下,為易於理解,假設根據本發明的顯示屏具有三原色RGB,但這不是限制性的。顯示屏除了R,G,和B之外,還可具有藍綠色,黃色,和品紅色,或它可具有R,G,和B中的任何一種或R,G,和B中的任何兩種。
並且,雖然已經敘述過,在每場中連續驅動系統處理R,G,和B,很明顯,本發明並不限於這些情況。另外,在圖174到178的示例中,圖示說明圖象數據如何被寫入進象素16的。它們不說明(當然,雖然它們是相關的)通過操作電晶體11d並流經EL元件15的電流來顯示圖象的方法,與圖1中的不一樣。在示於圖1中的結構,通過控制電晶體11d,電流被流經EL元件15。
並且,在圖176,177等中的驅動方法可通過控制電晶體11d,依次顯示RGB圖象(在圖1的情況下)。例如,在圖179(a)中,R顯示區53R,G顯示區53G,和B顯示區53B,在一幀(一場)周期期間從屏幕的頂部被掃描至底部(或從底部到頂部)。其餘的區域變成非顯示區52。即,執行間歇驅動。
圖179(b)示出在一場(一幀)周期期間產生多個RGB顯示區53的例子。這個驅動方法模擬在圖16中所示的一種方法。因此,它不需對它作解釋。在圖179(b)中,通過劃分顯示區53,即使在較低的幀速時有可能消除閃爍。
圖180(a)示出R,G,和B顯示區53具有不同大小的情況(不用說,顯示區53的大小正比於它的照明時段)。在圖180(a)中,R顯示區53R和G顯示區53G具有相同的大小。B顯示區53B具有比G顯示區53G較大的尺寸。採用有機的EL顯示屏,B常常會有較低的照明效率。通過使B顯示區53B大於其它彩色的顯示區53,如圖180(a)所示,有可能有效地獲得白色平衡。
圖180(b)示出在一場(一幀)周期期間,有多個B顯示周期53B(53B1和53B2)的示例。而圖180(a)示出一種改變一個B顯示區53B大小以便白色平衡被正確地調節的方法,圖180(b)示出一種顯示多個具有相同表面區的顯示區53B以獲得正確的白色平衡的方法。
根據本發明的驅動系統並不限於圖180(a),或圖180(b)。意欲產生R,G和B顯示區53並建立間歇顯示,從而改正模糊的移動畫面和對象素16不充分的寫入。採用示於圖16的驅動方法,不產生用於R,G和B獨立的顯示區53。R,G和B同時被顯示(應說明,出現W顯示區53)。順便提一下,很明顯,可把圖180(a)和圖180(b)結合起來。例如,有可能把採用在圖180(a)中的用於R,G和B的不同尺寸顯示區53的驅動方法與在圖180(b)中的用於R,G和B的產生多個顯示區53的驅動方法結合起來。
順便提一下,根據本發明,在圖179和180中的驅動方法並不局限於在圖174到178中的驅動方法。不用說,採用使流經EL元件15(EL元件15R,EL元件15G,和EL元件15B)的電流對R,G和B被分別控制的結構,如圖41所示,可容易地實現圖179和180中的驅動方法。通過施加開通/截止電壓到柵信號線17bR有可能開通和截止R象素16R。通過施加開通/截止電壓到柵信號線17bG,有可能開通和截止G象素16G。通過施加開通/截止電壓到柵信號線17bB,有可能開通和截止B象素16B。
通過形成或設置控制柵信號線17bR的柵驅動器電路12bR,控制柵信號線17bG的柵驅動器電路12bG,和控制柵信號線17bB的柵驅動器電路12bB,可實現上面的驅動,如圖181所圖示說明的。通過由在圖6或其同類的圖中描述的方法驅動在圖181中的柵極驅動器12bR,12bG和12bB,可實現在圖179和180中的驅動方法。當然,很明顯,採用在圖181中的顯示屏結構可實現在圖16及其同類的圖中的驅動方法。
並且,採用示於圖174到177中的結構,可在不採用控制EL元件15R的柵信號線17bR,控制EL元件15G的柵信號線17bG,和控制EL元件15B的柵信號線17bB的情況下,採用對R,G和B象素共用的柵信號線17b就可實現在圖179和180中的驅動方法,只要黑色圖象數據可被寫入不同於它的圖象數據被重新寫入象素16的象素16就行。
參考圖15,18,21等已敘述過,每一水平掃描周期(1H),柵信號線17b(EL側選擇信號線)施加一開通電壓(Vgl)和截止電壓(Vgh)。不過,在恆定電流的情況下,EL元件15的光照射量正比於電流的持續時間。因此,這持續時間不受1H的限制。
圖194示出1/4佔空率驅動。每4H把開通電壓加到柵信號線17b(EL側選擇信號線)1H,而對所加開通電壓的位置與水平同步信號(HD)同步被掃描。因此,導電時段的單位長度是1H。
不過,本發明並不限於這些情況。導電時段的持續時間可小於1H(在圖197中為1/2H),如圖197所示,或可等於或小於1H。總之,導電時段的單位長度不限於1H,而可容易地產生與1H不同的單位長度。形成或設置在柵驅動器電路12b(控制柵信號線17b的電路)輸出級中的OEV2電路可被用於那個目的。
為介紹輸出啟動(OEV)的概念,作出下列規定。通過進行OEV控制,可把開通和截止電壓(電壓Vgl和電壓Vgh)在一個水平掃描周期(1H)內從柵信號線17a和17b加到象素16。
為易於理解,假設在根據本發明的顯示屏中,待用電流程控的象素行被柵信號線17a(在圖1的情況下)選定。從控制柵信號線17a的柵驅動器電路12a的輸出被稱為WR側選擇控制線。此外還假設,EL元件15被柵信號線17b(在圖1的情況下)選定。從控制柵極信號線17b的柵極驅動器電路12b的輸出被稱為EL側選擇信號線。
柵驅動器電路12被饋入啟動脈衝,它在移位寄存器內依次保存數據時被移位。根據在柵驅動器電路12a的移位寄存器中的保存數據,確定是否輸出開通電壓(Vgl)或截止電壓(Vgh)到WR側選擇信號線。強行截止輸出的OEV1電路(未示出)形成或設置於柵極驅動器電路12a的輸出級中。當OEV1電路是低電平時,WR側選擇信號,它是柵驅動器電路12a的輸出,照原來樣子被輸出到柵信號線17a。上面的關係在圖224(a)(OR電路)邏輯地作了圖示說明。順便提一下,開通電壓被設置於邏輯電平L(0),而截止電壓被設置於邏輯電壓H(1)。
即,當驅動器電路12a輸出截止電壓時,該截止電壓被加到柵信號線17a。當柵驅動器電路12輸出開通電壓(邏輯低),它是通過OR電路與OEV1電路的輸出進行「或」(OR)運算,且其結果被輸出到柵信號線17a。即,當OEV1電路是高電平時,截止電壓(Vgh)被輸出到柵驅動器信號線17a(參見圖224中示範性時標圖)。
根據柵極驅動器電路12b移位寄存器中的保存數據,確定是否輸出開通電壓(Vgl)或截止電壓(Vgh)到柵極信號線17b(E1側選擇信號線)。強行截止輸出的OEV2電路(未示出)形成或設置於柵驅動器電路12b的輸出級中。當OEV2電路是低電平時,柵驅動器電路12b的輸出照原來的樣子被輸出到柵信號線17b。上面的關係在圖116(a)中被邏輯地圖示說明。順便提一下,開通電壓被設置在邏輯電平L(0),而截止電壓被設置在邏輯電壓H(1)。
即,當柵驅動器電路12b輸出截止電壓(EL側選擇信號是截止電壓)時,該截止電壓被加到信號線17b。當柵驅動器電路12輸出開通電壓(邏輯低)時,它是通過OR電路與OEV2的電路進行「或」運算,且其結果被輸出到柵信號線17b。即,當輸入信號是高電平時,OEV2電路輸出截止電壓(Vgh)到柵驅動器信號線17b。因此,即使來自OEV2電路的EL側選擇信號是開通電壓,截止電壓還是被強行輸出到柵信號線17b。順便提一下,如果到OEV2電路的輸入是低電平的,則EL側選擇信號被直接輸出到柵信號線17b(參見在圖176中示範性時標圖)。
順便提一下,屏幕亮度在OEV2的控制下被調節。對屏幕亮度的變化存在允許的限度。圖223說明在允許的變化(%)如屏幕亮度(nt)之間的函數關係。可從圖223看到,相當暗的圖象具有小的可允許變化。因此,在OEV2的控制下或通過佔空因素控制來進行屏幕50的亮度調節中,應考慮到屏幕50的亮度。當屏幕是暗時,允許的變化應比當它是亮時較短。
在圖195中,柵信號線17b(EL側選擇信號線)的導電時段沒有1H的單位長度。比1H短一點的開通電壓被加到在標以奇數的象素行中的柵信號線17b(EL側選擇信號線)。一非常短時段的開通電壓被加到在標以偶數的象素行中的柵信號線17b(EL側選擇信號線)。加到在標以奇數的象素行中柵信號線17b(EL側選擇信號線)開通電壓的持續時間T1加上加到在標以偶數的象素行柵信號線17b(EL側選擇信號線)的持續時間T2被設計為1H。圖195示出第一場的狀態。
在跟在第一場後的第二場中,比1H短一點的開通電壓被加到在標以偶數的象素行中的柵信號線17b(EL側選選擇信號線)。一非常短時段的開通電壓被加到在標以奇數的象素行中的柵信號線17b(EL側選擇信號線)。加到在標以偶數象素行中柵信號線17b(EL側選擇信號線)開通電壓的持續時間T1加上加到在標以奇數的象素行中柵信號線17b(EL側選擇信號線)開通電壓的持續時間T2被設計為1H。
加到在多行象素行中柵信號線17b開通電壓的持續時間總和可設計成恆定的。或者說,在各場中各象素行中的EL元件15的照明時間可被設計成恆定的。
圖196示出信號線17b(EL側選擇信號線)的導電時段是1.5H的情況。在點A處,柵信號線17b電位的上升和下降被設計成重疊。柵信號線17b(EL側選擇信號線)和源信號線18是耦合的。因此,在柵信號線17b(EL側選擇信號線)波形中的任何變化滲透到源信號線18。從而,在源信號線18中的任何電位變動降低了電流(電壓)程控的準確性,造成在驅動器電晶體11a的特性方面的不規則現象出現在顯示中。
參考圖196,在點A處,加到柵信號線17B(EL側選擇信號線)(1)的電壓,從開通電壓(Vgl)改變成截止電壓(Vgh)。加到柵信號線17B(EL側選擇信號線)(2)的電壓,從截止電壓改變成開通電壓(Vgl)。因此,在點A處,柵信號線17B(EL側選擇信號線)(1)的信號波形和柵信號線17B(EL側選擇信號線)(2)的信號波形彼此抵銷掉。結果,即使柵信號線17B(EL側選擇信號線)和源信號線18是耦合的,在柵信號線17b(EL側選擇信號線)中的變化並不滲透到源信號線18。這改善了電流(電壓)程控的準確性,導致均勻的圖象顯示。
順便提一下,在圖196的示例中,導電時段是1.5H。不過,本發明並不限於這些情況。不用說,開通電壓施加的持續時間可以是1H或較少,如圖198所圖示說明的。
通過調節對柵信號線17B(EL側選擇信號線)開通電壓施加的持續時間,有可能線性地調節顯示屏幕50的亮度。這通過OEV2電路的控制可容易地完成。參考圖199,例如,在圖199(b)中的顯示亮度低於在圖199(a)中的顯示亮度。並且,在圖199(c)中的顯示亮度低於在圖199(b)中的顯示亮度。
如圖200所示,在1H的時段中,可施加多組開通電壓和截止電壓。圖200(a)示出加了6組的示例。圖200(b)示出加了3組的示例。圖200(c)示出加了1組的示例。在圖200中,在圖200(b)中的顯示亮度低於在圖200(a)中的顯示亮度。在圖200(c)中的低於在圖200(b)中的。因此,通過控制導電時段的數目可容易地調節(控制)顯示亮度。
對根據本發明的N-倍脈衝驅動諸問題中的一個就是比在常規的情況下大N倍的電流被加到EL元件15,雖然是瞬時的。大電流可能會降低EL元件的使用時間。為解決這個問題,對EL它施加反偏壓Vm可能是有用的。
反偏壓的施加意味著反向電流的施加,因此,注入的電子和正空穴被分別引導到負的和正的空穴。這使在有機層中取消空間電荷的形成成為可能,並減少電化學退化,從而延長了使用時間。
圖45示出反偏壓Vm對在EL元件15的端電壓中變化的關係曲線圖。當額定電流被加到EL元件15時,端電壓就形成了。在圖45中,流經EL元件15電流的電流密度每平方米為100A。在圖45中的走向指出與當電流密度為50到100A時觀察到的走向幾乎沒有差別。因此,足以推定這個方法可被應用於範圍廣泛的電流密度。
縱軸代表EL元件在2500小時後的端電壓對初始端電壓之比。例如,如果這端電壓分別為8V和10V,當具有每平方米100A電流密度的電流在時間0(零)被施加時,而在2500小時後,端電壓比為10/8=1.25。
橫軸代表反偏壓Vm和在一時段中它的施加持續時間H對額定端電壓V0之比。例如,如果反偏壓Vm在60Hz(60Hz沒有特殊的意義)時被施加1/2(半)個周期,於是t1=0.5。並且,當具有電流密度為每平方米100A的電流在時間0(零)被施加時,如果端電壓(額定端電壓)為8V,且如果反偏壓為8V,於是|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)=|-8(V)×0.5|/(8(V)×0.5)=1.0。
在圖45中,當|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)為1.0或更大(對初始額定端電壓無變化)時,端電壓比停止變化。因此,反偏壓Vm的施加工作得很好。不過,當|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)是1.75或較大時,端電壓之比往往會增加。因此,反偏壓Vm和施加持續時間率t1(或t2或在t1和t2之間的比)應以這樣的方式來確定,使得|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)等於或大於1.0。較佳的是,反偏壓Vm和施加持續時間率t1應以這樣的方式來確定,使得|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)等於或小於1.75。
不過,對偏壓驅動,反向偏壓Vm和額定電流應被交替地施加。為使樣品A和B在單位時間的平均亮度通過反偏壓的施加而相等,如圖46所示,要瞬時通過比當沒有施加反偏壓時較大的電流是必要的。因此,反偏壓Vm的施加(在圖46樣品A)也增加EL元件15的端電壓。
不過,在圖45中,甚至用涉及施加反偏壓的驅動方法,這額定端電壓V0應滿足平均亮度(即,照亮EL元件15)。(根據在本文引用的諸示例,當施加具有電流密度為200A/M2的電流時,可獲得這樣一種的端電壓。不過,由於佔空率是1/2,在一周上的平均亮度等於在電流密度為200A/M2的亮度)。
通常,在視頻顯示的場合下,施加到(流經)各EL元件15的電流近似地為白色峰電流(在額定端電壓下,或在根據在本文引用的諸示例的具有電流密度為100A/M2的電流下流動的電流)的0.2。
所以,對於在圖45的示例中,橫軸的值應乘以0.2。因此,反偏壓Vm和施加持續時間率t1(或t2或在t1和t2之間的比)應在這樣的方式下來確定,使得|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)等於0.2或較大。較佳的是,反偏壓Vm和施加持續時間率t1應在這樣的方式下來確定,使得反偏壓Vm和施加持續施加率t1應在這樣的方式下來確定,使得|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)等於0.35(=1.75×0.2)或較小。
即,在圖45中的橫軸上(|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2),1.0的值應被改為0.2。因此,在顯示屏上顯示視頻(可能這是正常的情況,而大概不會經常顯示白色屏面),反偏壓Vm應以這樣的方式被施加預定時間t1,使得|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)等於0.2或較大。即使|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)的值增加了,端電壓之比不會增加很大,如圖45所示。因此,通過考慮白色屏面顯示,應把上限設置到使得|反偏壓×t1|/(額定端電壓×t2)等於1.75或較小。
根據本發明的反偏壓驅動將參考附圖作描述。在用於反偏壓驅動的象素結構中,使用了N-溝電晶體11g,如圖47所示。當然,這也可以是P-溝電晶體。
在圖47中,當加到柵極電位控制線473的電壓被設置成高於加到反偏壓線471的電壓時,電晶體11g(N)開通,而反偏壓Vm被加到EL元件15的陽極。
在圖47及其同類圖中的象素結構中,可經常在固定電位上操作柵極電位控制線473。例如,在圖47中,當電壓VK是0V時,柵極電位控制線473的電位被設置到0V或較高(較佳的是,2V或較高)。順便提一下,這電位用Vsh來表示。在這狀態中,當反偏壓線471的電位被設置到反偏壓Vm(0V或較低,較佳的是-5V或低於VK)時,電晶體11g(N)開通,而反偏壓被加到EL元件15的陽極。當把反偏線471的電壓設置到高於加到柵極電位控制線473的電壓時(即,電晶體11g的柵極(G)端電壓),電晶體11g保持在截止,而反偏壓Vm不加到EL元件15的陽極。當然,很明顯,在這狀態中,可把反偏線471放進高阻抗的狀態中(諸如開路態)。
並且,可單獨形成即設置柵極驅動器電路12c來控制反偏壓線471,如圖48所圖示說明的。柵極驅動器電路12c象在柵極驅動器電路12a的情況一樣,通過依次移位來工作,而反偏壓的施加位置與移位操作同步被移位。
上面描述的驅動方法,使得用把電晶體11g的柵極(G)端設置在固定的電位,通過僅改變反偏壓線471的電位,把反偏壓Vm加到EL元件15成為可能。這使得易於控制反偏壓Vm的施加。
當電流不流經EL元件15時,施加反偏壓Vm。這通過當電晶體11d被截止時開通電晶體11g就可做到。即,把電晶體11d的開通/截止邏輯的反向加到柵極電位控制線473。例如,在圖47中,電晶體11d和11g的柵極(G)端可連接到柵信號線17b。由於電晶體11d是P-溝電晶體,而電晶體11g是N-溝電晶體,所以它們以相反的方式開通和截止。
圖49是反偏驅動的時標圖。在這圖中,諸如(1)和(2)的腳標指出象素行數。為易於解釋假設(1)指示第一象素行,而(2)指示第二行象素行,但不是限制性的。也可考慮(1)指示第N行象素行,而(2)側指示第(N+1)行象素行。除了幾個特殊的例子外,上述情況適用於其它示例。雖然在圖49及其同類圖中的示例通過引用在圖1及其同類圖中的象素結構作描述的,但這不是限制性的。它們也可應用到,例如,在圖41,38等中的象素結構。
當把開通電壓(Vgl)加到在第一行象素行中柵信號線17a(1)時,截止電壓(Vgh)被加到在第一行象素行中柵信號線17b(1)。因此,電晶體11d被截止,而電流不流經EL元件15。
把電壓Vsl(它開通電晶體11g)加到反偏壓線471(1)。因此,電晶體11d是開通的,而反偏壓被加到EL元件15。在截止電壓(Vgh)被加到柵信號線17b之後,反偏壓被施加一預定的時段(1H的1/200的或較長;或0.5μsec)。在開通電壓(Vgl)被加到柵信號線17b之前,這反偏壓被截止一預定的時段(1H的1/200或較長;或0.5μsec)。這是為了防止電晶體11d和11g同時開通而做的。
在下一個1H(水平掃描周期),把截止電壓(Vgh)加到柵信號線17a,而第二行象素行被選定。即,把開通電壓加到柵信號線17b(2)。另一方面,把開通電壓(Vgl)加到柵信號線17b,電晶體11d被開通,而來自電晶體11a的電流流經EL元件15,造成EL元件發射光。並且,把截止電壓(Vsh)加到反偏壓線471(1),防止把反偏壓加到在第一行象素行(1)中的EL元件15。把電壓Vsl(反偏壓)加到在第二行象素行中的反偏線471(2)。
當依次重複上面的操作的時候,圖象在整個屏幕上被重新寫入。在上面的示例中,反偏壓被施加,而象素正被程控。不過,在圖48中的電路結構,並不限於這些情況。顯然,可不斷地把反偏壓加到多行象素行。反偏壓驅動可與塊驅動(參見圖40),N-倍脈衝驅動,復位驅動,或無效象素驅動相結合也是顯然的。
不僅在圖形顯示期間施加反偏壓,還可在EL顯示裝置截止後施加反偏壓一預定的時間段。
雖然上面的示例已參考在圖1中的象素結構進行了描述,但很明顯,反偏壓的使用也適用於在圖38和41及其同類圖中的象素結構,例如,圖50示出用於電流程控的象素結構。
圖50示出電流反映的象素結構。電晶體11d在已給定的象素被選定之前,開通1H(水平掃描周期,即一行象素行)或更多。較佳的是,它至少在3H之前開通如果是那樣,電晶體11d在象素的選定之前開通3H,短路電晶體11a的柵極(G)端如漏極(D)端,從而,電晶體11a是截止的,因此,電流停止流經電晶體11b,以及EL元件15是截止的。
當EL元件15不照亮的時候,電晶體11g開通,加反偏壓到E1元件15電晶體11d開通時,施加反偏壓。因此,電晶體11d和電晶體11g在邏輯關係下同時開通。
不斷地把電壓Vsg加到電晶體11g的柵極(G)端,當反偏壓充分小於被加到反偏壓線471的電壓Vsg時,晶體11g開通。
接著,當來一個水平掃描周期時,在這周期中有視頻信號被加到(寫入進)該象素,就把開通電壓加到柵極信號線17a1,就開通電晶體11c。因此,從源驅動器電路14到源信號線18輸出的視頻信號電壓被加到電容器19(電晶體11d保持開通)。
當電晶體11d被開通,該象素進入黑色顯示模式。電晶體11d在一場(一幀)周期中的導電時段越長,則黑色顯示時段的比例就越大。因此不管黑色時段如何,需要增加在顯示時段的亮度,以獲得在一場(一幀)上有所想要的平均亮度,即,在顯示時段期間,需要增加流經EL元件15的電流。這個操作是根據本發明的N-倍脈衝驅動。因此,本發明的一操作特性是通過N-倍脈衝驅動和涉及通過開通電晶體11d建立黑色顯示的驅動的結合來實現的。並且,本發明的一結構(方法)特性包括當EL元件15不發光時,對EL元件15加一反偏壓。
N-倍脈衝驅動時預定電流(程控電流(以保存於電容器19中的電壓))在一場(一幀)期間,甚至在黑色顯示被建立一次以後,要再次流經EL元件15。不過,採用在圖50中的結構,一旦電晶體11d開通,由於電容器19被放電(即它的電荷被減少)所以預定電流(程控電流)要流經E1元件15是不可能的。不過,這個結構特點便於電路操作。
順便提一下,雖然上面的示例採用用於電流程控的象素結構,但本發明並不限於這些情況,且可應用到諸如在圖38和50中所示的那些示例的其它基於電流的象素結構。也可應用到諸如在圖51、54和62中所示的用於電壓程控的象素結構。
圖51典型地示出用於電壓程控的最簡單的象素中的一種。電晶體11b用作選擇開關元件,而電晶體11a用作施加電流到EL元件15的驅動器電晶體。這個結構包含施加反偏壓到EL元件15陽極的電晶體(開關元件)11g。
採用圖51中的象素結構,把待流經EL元件15的電流加到源極信號線18。然後,當電晶體11b被選定時,它被加到電晶體11a的柵極(D)端。
為描述圖51中的結構,首先將參考圖52描述基本操作。圖51中的象素結構屬於取消電壓補償類型,並在四個階段中工作預置操作,復位操作,程控操作,和發射光的操作。
預置操作是在水平同步信號(HD)被提供之後進行。把開通電壓加到柵極信號線17b,開通電晶體11g,另外,也把開通電壓加到信號線17a,開通電晶體11c。此時,電壓Vdd被加到源信號線18。因此,電壓Vdd被加到電容器19b的一端a。在這個狀態中,驅動器電晶體11a開通,且小電流流經EL元件15。這電流使在驅動電晶體11a的漏極(D)端電壓在絕對值上大於至少在驅動器電晶體11a的工作點上的電壓。
接著,進行復位操作,把截止電壓加到信號線17b,截止電晶體11e。另一方面,把開通電壓加到柵極信號線17c經歷T1的時段,開通電晶體11b,T1時段對應於復位的時段。把開通電壓不斷地加到信號線17a歷1H時段。較佳的是,時段T1在1H的20%和90%(包括這兩個百分數)之間或在20μsec和160μsec(包括這兩個時段)之間。較佳的是,在電容器19b(Cb)和電容器19a(Ca)之間的電容比Ca/Cb在1/6和2/1(包括這兩個比值)之間。
在復位期間,電晶體11b開通,驅動電晶體11a的柵極(G)和漏極(D)端短路。因此,在電晶體11a的柵極(G)端和漏極(D)端處的電壓相等,使電晶體11a處於補償模式(復位模式一種無電流流動的模式)。在這復位模式中,在電晶體11a的柵極(G)端處的電壓接近電流開始流動的啟動電壓。維持復位模式的柵極電壓被保存在電容器19的一端b。因此,電容器保存了補償電壓(復位電壓)。
在下一個程控模式中,把截止電壓加到柵信號線17c,截止電晶體11b。另一方面,把DATA電壓加到源信號線18歷Td的時段。因此,把DATA電壓和補償電壓(復位電壓)之和加到驅動電晶體11a的柵極(G)端。這使得驅動器電晶體11a通過程控電流。
在程控時段之後,把截止電壓加到柵信號線17a,截止電晶體11c並從源信號線18切斷驅動器電晶體11a。另外,截止電壓也加到柵信號線17c,截止電晶體11b,它保持截止1F時段。另一方面,按需要,周期地把開通電壓和截止電壓加到柵信號線17b。因此,如果與在圖13、15等中N-倍脈衝驅動,或與隔行驅動相結合,本方法能獲得更為良好的圖象顯示。
採用在52中的驅動系統,在復位模式中,電容器19保存了電晶體11a的啟動電流的電壓(補償電壓,復位電壓)。因此,當正把復位電壓加到驅動器電晶體11a的柵極(G)端時,建立了最暗的黑色顯示。不過,在源信號線18和象素16之間的耦合,到電容器19的滲透電壓,或電晶體的穿通會造成過度的亮度(反差被降低)導致帶白色的屏幕。所以,參考圖53描述的驅動方法不能獲得高反差的顯示。
為施加反偏壓Vm到EL元件15,必須截止電晶體11a。為截止電晶體11a,Vdd端和電晶體11a的柵極(G)端必須短路。這個結構將在稍後參考圖53作描述。
或者,把Vdd電壓或截止電晶體11a的電壓加到源信號線18,開通電晶體11b,並把該電壓加到電晶體11a的柵極(G)端,這個電壓截止電晶體11a(或使它幾乎不通過電流(幾乎截止電晶體11a在高阻抗狀態))。接著,電晶體11q被開通,而把反偏壓加到元件15。
接著,將描述在圖51中的象素結構中的復位驅動。圖53示出一示例。如圖53所示,連接到在象素16a中電晶體11c柵極(G)端的柵信號線17a至在下一級中的象素16b的復位電晶體11b的柵極(G)端。類似地,連接到在象素16b中電晶體11c的柵極(G)端的柵信號線17a也連接到在下一級中象素16c中復位電晶體11b的柵極(G)端。
因此,當把開通電壓加到連接到在象素16a中電晶體11c柵極(G)端的柵信號線17a時,象素16a進入電壓程控模式,在下一級中象素16b的復位電晶體11b開通,而象素16b的驅動器電晶體11a被復位。類似地,當把開通電壓加到連接到在象素16b中電晶體11c柵極(G)端的柵信號線17a時,象素16b進入電流程控模式,在下一級中象素16c的復位電晶體11b開通,而象素16c的驅動器電晶體11a被復位。因此,通過前級柵極控制系統的復位驅動可被容易地實現。並且,可減少從每個象素的柵信號線引線的數目。
將提供更為詳情的描述。假設把電壓加到柵信號線17如圖53(a)所示,具體地說,把開通電壓加到象素16a的柵極信號線17a,並把截止電壓加到另一象素16的柵信號線17a。並且,把截止電壓加到象素16a和16b的柵信號線17b,而把開通電壓加到象素16c和16d的柵信號線17b。
在這個狀態中,象素16a是在電壓程控模式中且是不發光的,象素16b是在復位模式且不發光,象素16c是在進行中的電流程控,且是發光的,以及象素16d在進行中的電流程控,且是發光的。
在1H之後,在控制柵驅動器電路12的移位寄存器61電路中的數據被位移1畢特以進入示於圖53(b)的狀態。在圖53(b)中,象素16a是在進行中的電流程控,且是發光的,象素16b是電流程控模式,且是不發光的,象素16c是在復位模式,且是不發光的,而象素16d是在進行的程控,則是發光的。
因此,可看到,加到各象素柵信號線17a的電壓復位在下一級中象素的驅動器電晶體11a,在下一個水平掃描周期順序地進行電壓程控。
用於在圖43中電壓程控的象素結構,也可實現前級柵極控制。圖54示出用於在圖43中象素結構的前級柵極控制系統連接方法的一示例。
在圖54中,連接到在象素16a中電晶體11b的柵極(G)端的柵信號線17a被連接到在下一級中象素16b的復位電晶體11e的柵極(G)端。類似地。連接到在象素16b中電晶體11b柵極(G)端的柵信號線17a被連接到在下一級中象素16c的復位電晶體11e的柵極(G)端。
因此,當把開通電壓加到連接到在象素16a中電晶體11b柵極(G)端的柵信號線17a時,象素16a進入電壓程控模式,在下一級中象素16b的復位電晶體11e開通,而象素16b的驅動器電晶體11a被復位。類似地,當把開通電壓加到連接到在象素16b中電晶體11b柵極(G)端的柵信號線17a時,象素16b進入電流程控模式,在下一級中象素16c的復位電晶體11e開通,而象素16c的驅動器電晶體11a被復位。因此,通過前級柵極控制系統的復位驅動可被容易地實現。
將提供更詳細的描述。假設,把電壓加到柵信號線17,如圖55(a)所示,具體說,把開通電壓加到象素16a的柵信號線17a,並把截至電壓加到其它象素16的柵信號線17a。假設對所有反偏壓的電晶體11g都是截止的。
在這個狀態中,象素16a是在電壓程控模式,象素16b是在復位模式,象素16c是正進行電流程控,以及象素16d是正進行電流程控。
在1H之後,在控制柵極驅動器電路12的移位寄存器61電路中的數據被移位1畢特以進入示於圖55(b)的狀態。在圖55(b)中,象素16a是正進行電流程控,象素16b是在電流程控模式,象素16c是在復位模式,以及象素16d是正進行程控。
因此,可看到,對各象素的柵信號線17a加到前級的電壓復位了在下一級中象素的驅動器電晶體11a,以在下一個水平掃描周期中順序的進行電壓程控。
為了在電流驅動中完全地黑色顯示,象素的驅動器電晶體11用0電流程控。即,源驅動器電路14無電流傳遞。當無電流被傳遞時,在源信號線18中造成的寄生電容不能放電,而源信號線18的電位不能被改變。結果,驅動器電晶體的柵極電位也保持不變,且在前幀(場)(1F)中的電位保持積累在電容器19中。例如,如果前幀包含白色顯示,即使當前幀包含全部黑色顯示,這白色顯示仍被保留。
為解決這問題,根據本發明,在待程控的電流被輸出到源柵信號線8之前,在一個水平掃描周期(1H)開始時,黑色電平電壓被寫入進源信號線18。例如,如果圖象數據由接近黑色電平的的0到第7層次構成,黑色電平電壓只是當在一個水平掃描周期開始時的某個時段才被寫入,以減少電流程控的負載,並補償不足的寫入。順便提一下,全部黑色顯示相當於第0級層次,而白色顯示則相當於第63級層次(在64級的顯示情況下),將在稍後描述預充電。
在下面將描述根據本發明的電流驅動源驅動器IC(電路)14。根據本發明的源驅動器IC是用於實現根據在較早描述的本發明驅動方法和驅動電路的。它是與根據本發明的驅動方向,驅動電路和顯示裝置結合起來使用的。順便提一下,雖然該源極驅動器電路將作為IC晶片來描述的,但這不是限制性的,而可把這源極驅動器電路採用低溫多晶矽技術,或其同類的技術製作在顯示屏上。
首先,常規電流驅動的源驅動器電路的示例示於圖72,它提供根據本發明來描述電流驅動的源驅動器IC(源驅動器電路)所需的原理。
在圖72中,標號721代表D/A逆變器。D/A逆變器721被饋入-n-畢特的數據信號並根據這輸入數據輸出-模擬信號。模擬信號進入運算放大器722,它饋入進N-溝電晶體631a。流經N-溝電晶體631a的電流流到電阻器691。寄存器R的端電壓提供-負輸入到運算放大器722。在負端處的電壓等於在運算放大器722正端處的電壓。因此,D/A逆變器721的輸出電壓等於寄存器691的端電壓。
如果電阻器691的阻值是1MΩ,而D/A逆變器721的輸出為1(v),則有電流為1(v)/1MΩ=1(μA)流經電阻器691,形成恆定的電流電路。因此,D/A逆變器721的模擬輸出隨數據信號值而變,而根據模擬輸出的預定電流流經電阻器691以提供程控電流Iw。
不過,D/A逆變器電路721具有大的電路尺寸。運算放大器722也這樣。在一單一輸出電路中,D/A逆變器721和運算放大器722的形成導致巨大的源驅動器IC14,它在實際上是不可能製作的。
本發明已考慮到上面的特點被製成。根據本發明的源驅動器14具有電路結構和布局結構,它減少了電流輸出電路的尺寸,並把在電流輸出端間的輸出電流變化減到最小圖63是示出根據本發明電流驅動的源極驅動器IC(電路)14的方塊圖。圖63示出包括三級電流源(631、632、633)的多級電流反映電路。
在圖63中,在第一級中電流源631的電流值被電路反映電路複製至在第二級中N個電流源632(此處N是任意整數)。第二級電流源632的電流值被電流反映電路複製到第三級中M個電流源633(此處M是任意整數)。因此,這個結構造成第一級電流源631的電流值被複製到N×M個第三級電流源633。
例如,當用一個驅動器IC14驅動源信號線18時,有176個輸出(因為信號線為R、G和B需要總數為176的輸出)。在此假設N=16,M=11。因此,16×11=176,而這176個輸出可被覆蓋。這樣,通過對N或M採用8或16的倍數,使布置和設計驅動器IC的電流源變得較容易。
使用根據本發明的多級電流反映電路的電流驅動源驅動器IC(電路)14可吸收在電晶體特性方面的變化,這是因為它在其間具有兩級電流源632,而不是採用電流反映電路把第一級電流源631的電流值直接複製到N×M個第三級電流源633。
尤其是,本發明的特徵在於把第一級電流反映電路(電流源631)和第二級電流反映電路(電流源632)彼此設置得很靠近。如果把第一級電流源631與第三級電流源633相連接(即,在兩級電流反映電路的情況下),則連接到第一級電流源的第三級電流源633數目上很大,使得把第一級電流源631和第三級電流源633彼此放得很近成為不可能。
根據本發明的源驅動電路14把第一級電流反映電路(電流源631)的電流值複製到第二級電流反映電路(電流源632),以及把第二級電流反映電路(電流源632)的電流值複製到第三級電流反映電路(電流源633),採用這個結構,連接到第一級的電流反映電路(電流源631)的第二級電流反映電路在數目上是很小的。因此,第一級電流電路(電流源631)和第二級電流反映電路(電流源632)彼此可被放的很靠近。
如果把構成電流反映電路的電晶體彼此放得很靠近,則自然減少了在電晶體中的變化。在電流值方面的變化也這樣。連接到第二級電流反映電路(電流源632)的第三級電流反映電路(電流源633)的數目也被減少。因此,第二級電流反映電路(電流源632)和第三級電流反映電路(電流源633)可彼此被放得很靠近。
即,可把在第一級電流反映電路(電流源631),第二級電流反映電路(電流源632)和第三級電流反映電路(電流源633)中的電流接收部分中的電晶體在整體上彼此放得很靠近。這樣,可把構成電流反映電路的電晶體彼此放得很近,減少了電晶體中的變化,並大為減少來自輸出端的電流信號方面的變化。為了簡單起見,在上面的示例中已引用了由三級組成的多級電流反映電路。不用說,級數越大,在電流驅動顯示屏的源驅動器IC14中的電流變化越小。因此,電流反映電路的級數並不限於三級,可能多於三級。
在本發明中,術語電流源631、632、633」以及電流反映電路.可互換地使用。即,電流源是本發明的一個基本構成物,而電流源用電流反映電路使其具體化。因此,電流源並不限於電流反映電路,可以是由運算放大器722,電晶體631和寄存器R的組合構成的電流電路,如圖72所示。
圖64是更具體的源驅動器IC(電路)14的結構圖。它圖示說明部分的第三電流源633。這是連接到一根源信號線18的輸出部分。它是由與在最後級中電流反映結構相同尺寸的多個電流反映電路(電流源634(1單元)組成的。它們的數目是根據圖象數據的數據大小被畢特加權的。
順便提一下,根據本發明構成源驅動器IC(電路)14的電晶體並不限於MOS型,也可以是雙極型的。此外它們還不限於矽半導體的,也可以是砷化鎵半導體的。此外它們還可以是鍺半導體的。或者換別的方法,用低溫多晶矽技術,其他多晶矽技術,或無定形矽技術把它們直接形成在基底上。
圖48圖示說明處理6-畢特數字輸入的本發明一示例。6畢特是2的第六次冪,因此提供64層次的顯示。這個源驅動器IC14,當安裝在陣列板上時,提供紅(R)、綠(G)和藍(B)各64層次,意味著64×64×64=近似260,000種彩色。
六十四(64)層次需1隻D0-畢特單元電晶體634,2隻D1畢特單元電晶體634,4隻D2-畢特單元電晶體634,8隻D3-畢特單元電晶體634,16隻D4-畢特單元電晶體634,32隻D5-畢特單元電晶體634,總共為63隻單元電晶體634。因此,本發明採用與層次數(在本示例中為64層次)減1一樣多數目的單元電晶體643來產生一個輸出。順便提一下,即使1隻單元電晶體被分為多隻子單元電晶體,這簡單地意味著1單元電晶體被分為若干子單元電晶體,與本發明採用如層次數減1那樣多的單元電晶體的事實不造成差別。
在圖64中。D0代表LSB輸入,而D5代表MSB輸入。當D0輸入端是高電平(正邏輯)時,開關641a被接通(開關481a是開通/截止裝置,並可用單一電晶體構成,或可以是由P-溝電晶體和N-溝電晶體構成的模擬開關)。然後,電流流到構成電流反映的電流源(單一單元)634。該電流流經在IC14中的內部接線643。由於內部接線643通過IC14中的端電極連接到源信號線18,所以流經內部接線643的電流提供用於象素16的程控電流。
例如,當D1輸入端是高電平(正邏輯)時,開關641b被接通。然後,電流流到組成電流反映的兩個電流源(單一單元)634。電流流經在IC14中的內部接線643。由於內部接線643通過IC14的端電極連接到源信號線18,流經內部接線643的電流提供用於象素16的程控電流。
這也適用於其它開關641。當D2輸入端是高電平(正邏輯)時,開關641c被接通。然後,電流流到組成電流反映的四個電流源(單一單元)634。當D5輸入端是高電平(正邏輯)時,開關641f被接通。然後,電流流到組成電流反映的32(三十二)個電流源(單個單元)634。
這樣,根據外部數據(D0到D5),電流流到對應的電流源(單一單元)。即,電流根據數據流到0到63個電流源(單一單元)。
順便提一下,為易於解釋,假設有63隻電流源用於6-畢特結構,但這不是限制性的。在8-畢特結構的情況下,可形成(設置)255隻單元電晶體634。對4-畢特結構,可形成(設置)15隻單元件提高634。構成單元電流源的電晶體634具有溝道寬度W和溝道長度L。相等電晶體的使用,使構築具有小變化的輸出級成為可能。
另外,並不是所有的電流源634需要通過相等的電流。例如,個別的電流源634可以被加權。例如,電流輸出電路可採用單一單元的電流源634,雙倍尺寸的電流源634,四倍尺寸的電流源634等的混合構成。不過,如果電流源643被加權,則加權的電流源可不提供正確的比例,導致變化。因此,當即使使用加權時,較佳的是從對應於單一單元電流源的各電晶體構築各電流源。
單元電晶體634應等於或大於某個尺寸。電晶體尺寸越小,在輸出的電流中的變化越大。電晶體634的尺寸,由溝道長度L乘以溝道寬度W來給出。例如,如果W=3μm,L=4μm,構成單元電流源的單元電晶體634的尺寸是W×L=12μm2。據信,矽片的晶界條件與較小的電晶體尺寸會導致較大的變化的這一事實有關。因此,當各電晶體在跨越多個晶界上形成時,在電晶體的輸出電流中的變化是小的。
在電晶體尺寸和輸出電流中變化的曲線關係示於圖117。圖117中圖的橫軸代表電晶體尺寸(μm2)。縱軸以百分比的關係代表在輸出電流方面的變化。此處電流的變化(%)採用同在一晶片上形成的63個單元電流源(單元電晶體)634的組合來決定的。因此,雖然圖的橫軸代表構成一個電流源的電晶體尺寸,由於在實際上有並聯連接的63隻電晶體,則電晶體的總面是63倍大。不過本發明基於單元電晶體634的尺寸。因此,圖117示出在具有面積每隻為30μm2的63隻單元電晶體634輸出電流的變化是0.5%。
在64層次的情況下,100/64=1.5%。因此,在輸出電流中的變化必須在1.5%之內。從圖117,可以看到,為了變化要在1.5%之內,單元電晶體的尺寸必須等於或大於2μm2(在64層次,63隻2μm2單元電晶體工作的情況下)。另一方面,因為較大的電晶體增加IC晶片的尺寸,所以對電晶體尺寸有限制,並對每一輸出的寬度有限制。在這方面,對單元電晶體634的尺寸上限是300μm2。因此,在64層次的情況下,單元電晶體634的尺寸必須從2μm2到300μm2(包括這兩個尺寸)。
在128層次的情況下,100/128=1%。因此,在輸出電流中的變化必須在1%之內。從圖117,可看到為了變化要在1%之內,單元電晶體的尺寸必須等於或大於8μm2。因此,在128層次的情況下,單元電晶體634的尺寸必須從8μm2到300μm2(包括這兩尺寸)。
通常,如果層次的數目是K,而單元電晶體634的尺寸是St(μm2),下列關係應被滿足40K/S(t)]]>和St≤300更佳的是,下列關係式應被滿足120K/S(t)]]>和St≤300在上面的示例中,64個層次由63隻電晶體來代表。當通過127隻單元電晶體634代表64層次時,單元電晶體634的尺寸就是兩隻單元電晶體634的總尺寸。例如,在通過127隻單元電晶體634代表64層次的情況下,如果單元電晶體484的尺寸是10μm2,則在圖117中給出的單元電晶體484的尺寸為10×2=20。類似地,在通過255單元電晶體634代表64層次的情況下,如果單元電晶體484的尺寸是10μm2,則在圖117中給出的單元電晶體的尺寸為10×4=40。
不僅要考慮這尺寸,而且還要考慮單元電晶體634的形狀。這是要減少彎折效應(kink effect),彎折是一種現象。在這現象中,當在單元電晶體634的源極(S)和漏極(D)之間的電壓,隨著單元電晶體634的柵極電壓保持不變而發生改變時,流經單元電晶體634的電流改變了。在不存在彎折效應的情況下(理想狀態),即使加到單元電晶體484的源極(S)和漏極(D)之間的電壓被改變,而流經單元電晶體634的電流不改變。
當由於在示於圖1及其同類圖中的驅動器電晶體11a的vt中的變化而引起的源信號線18改變時,彎折效應就發生。驅動器電路14通過流經源信號線18的程控電流,使得該程控電流將流經象素的驅動器電晶體11a。程控電流造成在驅動器電晶體11a柵極端電壓中的變化。因此,程控電流流經驅動器電晶體11a。可從圖3看到,當被選定的象素16在程控模式時,驅動器電晶體11a的柵極端電壓等於源信號線18的電位。
因此,由於在象素16中驅動器電晶體11a的Vt中的變化而引起源信號線18的電位改變。源信號線18的電位等於驅動器電路14單元電晶體634的源-漏電壓。即,在象素16中驅動器電晶體11a的Vt中的變化造成加到單元電晶體634的源—漏電壓變化。然後,由於彎折,該源—漏電壓造成在單元電晶體634輸出電壓中的變化。
圖118是代表這個現象的圖。縱軸代表當預定電壓加到柵極端時獲得的單元電晶體634的輸出電流。橫軸代表在源極(S)和漏極(D)之間的電壓。在L/W中的L代表單元電晶體634的溝道長度,而W則表示溝道的寬度。並且,L,W代表為一層次輸出電流的單元電晶體634的尺寸。因此,為採用多個子單元電晶體輸出用於一個層次的電流,應通過用一隻等效的單元電晶體634來代替子單元電晶體計算W和L。基本上,應通過考慮該電晶體的尺寸和輸出電流來進行該計算。
當L/W等於5/3時,即使源—漏電壓升高了,輸出電流仍幾乎保持不變。不過,當L/W等於1/1時,輸出電流以大致正比於源—漏電壓而增加。因此,L/W越大,就越好。
圖172是示出在單元電晶體的L/W中偏離(變化)一目標值的圖。當單元電晶體的L/W比等於小於2時,從目標值的偏離是大的(直線的斜率是大的)。不過,當L/W增加時,從目標值的偏離趨向於減小。當單元電晶體的L/W等於大於2時,從目標值的偏離是小的。並且,當L/W=2或更大時,從目標值的偏離是O.5%或更小。因此,這個值可用於源驅動器電路14來指出電晶體的準確度。
有鑑於上面的情況,較佳的是,單元電晶體的L/W是2或更大。
不過,大的L/W意味著長的L,因此是大的電晶體尺寸。
因此,更佳的是,L/W是40或更小。
另外,L/W也與層次數有關。如果層次數是小的,由於彎折效應即使在單元電晶體634輸出電流中有變化,亦不存在問題,這是因為在層次間有大的差異。不過,在具有大層次數顯示屏的情況下,由於在層次間存在小的差異,所以由於彎折效應,甚至在單元電晶體634輸出電流中小的變化,也將降低層次的數目。
有鑑於上面的情形,根據本發明的驅動器電路14被構成滿足下列關係式 此處K是層次的數目,L是單元電晶體634的溝道長度,而W是該單元電晶體的溝道寬度。在圖119中圖示說明這個關係式。在圖119中在直線上面的區域與本發明有關。這相當於在圖63中說明的第三級電流反映部分。因此,第一電流源631和第二電流源632被單獨地形成並被密集地設置(彼此靠近)。另外,在組成第二電流源632和第三電流源的電流反映電路中的電晶體633a也被密集地設置(彼此靠近)。
在單元電晶體634輸出電流中的變化也與源驅動器IC14的電壓阻有關係。源驅動器IC的電壓阻通常意味著IC的電源電壓。例如,5V的電壓阻意味著在標準電壓為5B的電源電壓的使用。順便提一下,IC電壓阻可轉變成最大工作電壓。半導體IC的製造商已經標準化了電壓阻的工藝,諸如5V的電壓阻工藝和10V的電壓阻工藝。
據信,單元電晶體634柵極絕緣膜的薄膜性質和薄膜厚度與IC電壓阻影響在單元電晶體634輸出電流中的變化的事實有關。在具有高的IC電壓阻的工藝中生產的電晶體634具有厚的柵極絕緣膜。這是意欲避免甚至在施加高電壓下的電介質擊穿。厚的柵極絕緣膜使它的控制困難並增加它的薄膜性質的變化。這種情況增加電晶體中的變化。並且,在高的電壓阻工藝中生產的電晶體具有低的遷移率。在低的遷移率下,在注入電晶體柵極的電子中,甚至稍有變動就會造成特性方面的變化。這種情況增加了電晶體中的變化。為減少在單元電晶體634中的變化,較佳的是,採取具有低的IC電壓阻的IC工藝。
圖170說明在IC電壓阻和單元電晶體輸出變化的關係曲線。在縱軸上的變化率是根據在1.8V電壓阻工藝中生產的單元電晶體634的變化,它的變化被取作1。圖170示出在各種IC電壓阻工藝中生產的,並在形狀係數為L/W=12/6(μm)的單元電晶體634的輸出變化。在各IC電壓阻工藝中生產了多個單元電晶體634,並對它們的輸出電流的變化作了測定。電壓阻工藝被分別由1.8-V電壓阻,2.5-V電壓阻,3.3-V電壓阻,5-V電壓阻,8-V電壓阻,和10-V電壓阻,15-V電壓阻工藝組成。不過,為了易於解釋,把在不同的電壓阻工藝中形成的電晶體中的變化畫在圖上,並用直線連接。
可從圖170中看到,變化率(在單元電晶體634輸出電流中的變化)逐漸向上增加直到9V的IC電壓阻為止。不過,當IC電壓阻超過10V時,變化率的斜率相對於IC電壓阻變大。
在圖170中,對64-到256-層次的顯示來說,變化率的允許極限為3。變化率隨著單元電晶體634的面積,L/W等而變化。不過,相對於IC電壓阻的變化率幾乎不受單元電晶體634的形狀影響。變化率往往在IC電壓阻為9到10V以上時才會增加。
在另一方面,在圖64中輸出端64的電位隨在象素16的驅動器電晶體11a中的程控電流而變。當象素16的驅動器電晶體11a通過白色屏面(最大白色顯示)電流時,它的柵極端電壓由Vw表示。當象素16的驅動器電晶體11a通過黑白屏面(全部黑色顯示)電流時,它的柵極端電壓由Vb表示。Vw-Vb的絕對值必須是2V或更大。當把電壓Vw加到輸出端761時,單元電晶體634的內-溝道電壓必須是0.5V或更高。
因此,0.5V到((Vw-Vb)+0.5)V的電壓被加到端761(當電流程控時,象素16的驅動器電晶體11a的柵極端電壓被加到與源信號線18連接的輸出端761)。由於Vw-Vb等於2V,所以直至2V+0.5V=2.5V的電壓被加到輸出端761。因此,即使源驅動器IC14的輸出電壓(電流)是根據軌道到軌道的輸出,IC電壓阻必須為2.5V。由端741所需的幅度是2.5V或更多。
因此較佳的是,用於源驅動器IC14的電壓阻工藝在2.5V到10V的範圍(包括這兩個值)。更佳的是,用於源驅動器IC14的電壓阻工藝在3V到9V的範圍(包括這兩個值)。
順便提一下,已敘述過,在2.5V到10V範圍內的電壓阻工藝被用於源驅動器IC12。這個電壓阻也適用到被直接形成於陣列板71上的源驅動器電路14的示例(例如,低溫多晶矽技術)。直接形成於陣列板71上的源驅動器電路14的工作電壓阻可以高,且在某些例子中超過15V。在這樣的例子中,用於驅動器電路14的電源電壓可用在圖170中圖示說明的IC電壓阻來代替。並且,源驅動器IC14可具有用電源電壓來代替的IC電壓阻。
單元電晶體634的面積與在它輸出電流中的變化相關聯。圖171是在單元電晶體634的面積保持不變的情況下,通過改變單元電晶體634的電晶體寬度而獲得的圖。在圖170中,具有溝道寬度為2μm的單元電晶體634的變化被取作為1。可從圖171看出,當單元電晶體的W從2μm到9或10μm時,變化率逐漸地增加。當W是10μm或更大時,在變化率中的增加趨向於變大。並且,當溝道寬度w=2μm或更小時,變化率趨向於增加。
在圖171中,對64-到256-層次顯示來說,變化率的允許極限為3。變化率隨單元電晶體634的面積而變。不過,相對於IC電壓阻的變化率幾乎不受到單元電晶體634面積的影響。
因此,較佳的是,單元電晶體634的溝道寬度W是從2μm到10μm(包括這兩個尺寸)。更佳的是,單元電晶體634的溝道寬度W是從2μm到9μm(包括這兩個尺寸)。
正如圖68所圖示說明的,流經第二級電流反映電路632b的電流被複製到構成第三級電流反映電路的電晶體633a。如果電流反映率為1,則該電流流經電晶體633b。該電流被複製到最後級中的單元電晶體634。
由一隻單元電晶體634提供的D0提供流經最後級電流源單元電晶體633電流的值。由兩隻單元電晶體634提供的D1提供比最後級電流源兩倍大的電流值。由四隻單元電晶體634提供的D2提供比最後級電流源四倍大的電流值;而由32隻單元電晶體484提供的D5提供比最後級電流源32倍大的電流值。
因而,程控電流Iw通過由D0,D1,D2,……和D5組成的6-畢特的圖象數據所控制的開關被輸出到源信號線。因此,根據由D0,D1,D2,……和D5組成的6-畢特圖象數據的激發與去激發,與最後級電流源633成1倍,2倍,4倍,……和/或32倍一樣大的電流被相加並被輸出到輸出線。即,根據由D0,D1,D2,……和D5組成的6-畢特圖象數據的激發和去激發,與最後級電流源633的0到63倍一樣大的一股電流被從輸出線輸出(該電流從源信號線18被導出)。
實際上,如圖146中所說明的,在源驅動器IC14,分別用於R,G和B的參考電流(IaR,IaG,和IaB)可通過可變電阻651(651R,651G,和651B)來調節。通過調節這參考電流Ia,可容易地調節白色平衡。
最後級電流源633電流值整數倍的使用,使得比採用以W/L為根據的比例分配的常規方法更準確地控制電流值(在諸端之間減少輸出變化)成為可能。
不過,本結構僅當象素16的驅動器電晶體11a是P-溝電晶體,而源驅動器IC14的電流源(單一單元電晶體)634是N-溝電晶體時是可用的。在其它情況下(例如,當象素16的驅動器電晶體11a是N-溝電晶體時),本發明可採用程控電流Iw是放電電流的一種結構。
現在,將詳細描述一種參考電流發生器電路。用於本發明源驅動器電路(IC)14的電流輸出模式,採用一參考電流,並輸出通過與參考電流成正比的單元電流結合的程控電流Iw(液晶顯示屏的源驅動器採用電壓輸出模式,它採用階梯電壓作為信號)。圖144示出一示例。在圖67,68,76等中,可變電阻651被用來產生參考電流。在圖144中,在圖68中的可變電阻651被電晶體631a所代替,而流經連同電晶體631a形成電流反映電路的電晶體1444的電流被運算放大器722或其同類的器件控制。電晶體1444和電晶體631a形成電流反映電路。如果電流反映因子是1,則流經電晶體1444的電流提供參考電流。
運算放大器722的輸出電壓被饋到N-溝電晶體1443,而流經這N-溝電晶體1443的電流流經外電阻器691。順便提一下,電阻器691a是固定的晶片電阻器。基本上,電阻器691是足夠的。電阻器691b是電阻性的元件,如正溫度係數熱敏電阻即熱敏電阻,它的值隨溫度而變。電阻器691b是被用來補償EL元件15的溫度特性。電阻器691a根據(為補償)EL元件15的溫度特性與電阻器691b並聯或串聯而被插入即被設置。順便提一下,為了易於解釋,電阻器691a和電阻器691b將在下面作為一個電阻器691來對待。
具有準確度為1%或更佳的電阻器691是可容易地得到的。採用擴散電阻技術或多晶矽圖樣,可把電阻器691置入源驅動器IC14。晶片電阻器691安裝在761a的輸入端。在EL顯示屏的情況下,尤其是,在R,G和B之間,EL元件15的溫度特性不同。因此,需要三隻外電阻691用於R,G和B。
電阻器691的端電壓對運算放大器722提供負輸入,而在該負端的電壓具有與在運算放大器722正端的電壓同樣的幅值。因此,如果運算放大器722的正輸入電壓是V1,通過用電阻值691除該電壓所獲得的電流流經電晶體1444。這個電流起到參考電流的作用。如果電阻器691的阻值是100KΩ,而運算放大器722的正端輸入電壓是V1=1(V),則10μA(=1(V)/100KΩ)的參考電流流經電阻器691。較佳的是,參考電流被設置在2μA和30μA之間(包括這兩個電流值)。更佳的是,被設置在5μA和20μA之間(包括這兩個電流值)。流經起始電晶體63的小參考電流降低單元電流源634的準確度。參考電流太大,在該IC內增加轉換的電流反映因子(在這個情況下,沿向下的方向),在電流反映電路中增加變化,因此,再度降低單元電流源634的準確度。
上面的結構使形成極為準確的參考電流成為可能(利用尺寸和變化),只要運算放大器722的正輸入端和電阻器691是足夠準確就可以。當把電阻器691製作進源極驅動器電路(IC)14時,建議要微調該結合進來的電阻器以增加準確度。
從參考電壓電路1441接收到的參考電壓Vref被加到運算放大器722的正端。關於用於輸出參考電壓的參考電壓電路1441的諸IC,可從Maxim和其它公司買到各種類型的。或者說,可在源驅動器電路14之內產生這參考電壓Vref(內部產生的參考電壓Vref)。較佳的是,參考電壓的範圍是在2(V)和陽極電壓Vdd(V)之間(包括這兩個電壓值)。
參考電壓通過連接端761a被饋入。基本上,電壓Vref可被饋入運算放大器722的正端。因為在R,G和B之間,EL元件15的發光效率有變化,所以在連接端761a和正端之間設置電子調節器電路561。換句話說,電子調節器電路561意欲調節流經用於R,G和B的各EL元件15的電流,從而獲得白色平衡。當然,可通過電阻器691來調節的,就不需要通過電子調節器電路561來調節。例如,可變電阻器可被用作電阻器691。電子調節器電路561諸用途中的一個是當在R,G和B之間,EL元件15的退化率變化時,重新調節白色平衡。用於B的EL元件15是特別易於退化。因此,隨著EL顯示屏使用多年,用於B的該EL元件15變得較暗,把屏幕轉變成帶黃色。如果是那樣,採用用於B的電子調節電路561來調節白色平衡。當然,EL元件15的亮度校正或白色平衡校正可通過把電子調節器電路561連接到溫度傳感器781來進行(參見圖78和它的描述)。
可把電子調節器電路561做進IC(電路)14。或者,採用低溫多晶矽技術,它被直接形成在陣列板71上。通過多晶矽作圖形形成的多個單元電阻器(R1,R2,R3,R4,……Rn)被串聯連接。在這單元電阻器之間設置了模擬開關(S1,S2,S2,……Sn+1),參考電壓Vref被劃分,而輸出最後得到的電壓。
在圖148及其同類的圖中,電晶體1443被圖解說明為雙極型電晶體,但這不是限制性的。它可能是FET(場效應電晶體)或MOS(金屬-氧化物-半導體)電晶體。不用說,無需把電晶體1443做進IC14中,而可把它放在這IC的外面。並且,不僅可把電晶體1443,而且還有電源發生器和其它發生器電路做進驅動器電路12。
為了在EL顯示屏上獲得全彩色顯示,有必要為各R,G和B提供參考電流。通過控制RGB參考電流的比率可調節白色平衡。不僅在本發明的情況下,而且在電流驅動的情況下,由單元電流源634通過的電流值根據參考電流來確定。因此,由單元電流源634通過的電流可通過確定參考電流的幅度來確定。因此,在每層次中的白色平衡可通過設定對各R,G和B的參考電流來獲得。因為源驅動器電路14是按階梯變化來產生電流輸出(是電流驅動的),所以上面的情況起作用了。因此,問題是如何為各R,G和B來設定參考電流的幅度。
EL元件的光發射效率決定於,或極大地依靠氣相沉積的或塗敷到EL元件上薄膜的厚度。膜的厚度在各分段內幾乎是不變的。通過對EL元件15膜的厚度的分段控制,有可能確定在流經EL元件15的電流與光發射效率的關係。即,對各分段,用於白色平衡的電流值是固定的。
例如,對各R,G和B的流經EL元件15的電流分別是Ir(A),Ig(A),和Ib(A),則能獲得白色平衡的參考電流的比,可在逐段的基礎上知道。所以,例如,當Ir∶Ig∶Ib=1∶2∶4時可獲得白色平衡。採用根據本發明具有佔空比驅動等,一旦獲得白色平衡,它就被加到所有的層次。這是通過根據本發明一種驅動方法和根據本發明一種源驅動器電路之間的最佳協同作用來完成的。
採用示於圖148的結構,在產生RGB參考電流的電路中,電阻器691的值可在逐段的基礎上變化以獲得白色平衡。不過,電阻器691必須在逐段的基礎上變化。
在圖148中,電子調節器電路561從源驅動器電流(IC)14的外面被控制,而參考電流Ia的值通過操作在電子調節器電路561中開關Sx來改變的。在圖149中,電子調節器電路561的設定可存儲在快閃記憶體1491中。在快閃記憶體1491中的值可通過RGB電子調節器電路561彼此獨立地設定。在快閃記憶體1491中的各值則例如對EL顯示屏的各分段來設定,並當源驅動器IC14的上電時被讀出來設定在電子調節器電路561中的開關Sx。
圖150是方塊圖,在這圖中,在圖149中的電子調節器電路561作為電阻器陣列線路1501來構作的。在圖150中,參考字符Rr指出一外部電阻器。當然,可把Rr做進到源驅動器電路(IC)14中。電阻器陣列1503做進源驅動器電路(IC)14中。構成電阻器陣列的電阻器(R1到Rn)串聯連接,而電阻器(R1到Rn)通過短路的金屬線連接的。在示於圖150的點a或b等處切割這接線使流經電阻器陣列1503的電流Ir改變。在電流Ir中的變化造成加到運算放大器722正端電壓的變化,導致在參考電流Ia中的變化。通過監控流經電阻器Rr的電流來確定在接線上將被切割的點,用這樣的方法來產生目標參考電流。
為微調電阻器陣列1503,可從雷射裝置1501發射雷射1502。
順便提一下,參考圖148已敘述過,通過改變RGB電阻器691的值來改變RGB參考電流。並且,參考圖149已敘述過,通過利用儲存在快閃記憶體1491中的值來操作在電子調節器561中的開關Sx以改變RGB參考電流。並且,參考圖150已敘述過,通過微調電阻器陣列1503的電阻值來改變RGb參考電流。不過本發明並不限於那些情況。
例如,不用說,參考電流可通過改變在圖149和150中的RGB參考電壓(VrefR,VrefG,VrefB)被改變。可通過運算放大器電路或其同類的電路容易地產生RGB參考電壓Vref。並且,在圖148,149,150,等中,通過使用作為調節器的電阻器Rr,結果,有可能改變加到源驅動器電路(IC)14的參考電壓。
已敘述過,最後級電流源633的0到63倍的電流被輸出,但是這僅當最後級電流源633的電流反映因子是1時才正確。當電流反映因子是2時,最後級電流源633的0到126倍的電流被輸出,而當電流反映因子是0.5時,最後級電流源633的0到31.5倍的電流被輸出。
因此,本發明通過改變最後級電流源633或在前級的電流源(631,632等)的電流反映因子,使能容易地改變輸出電流的值。較佳的是,對R,G,和B的電流反映因子是被單獨改變的(不同的)。任何電流源的電流因子,例如,僅對R可從其它彩色(從對其它彩色的電流源電路)被改變(不同的)。尤其是EL顯示屏對不同彩色(R,G和B;或藍綠,黃色,和品紅)具有不同的發光效率。因此,通過改變在不同彩色之間的電流反映因子,有可能改善電流反映因子。
電流源的電流反映因子可從其它彩色(從對其它彩色的電流源電路)以不固定的方式被改變(不同的)。它可以是可變的。通過提供在電流源中組成電流反映電路的多隻電晶體,並根據外部信號改變流過電流的電晶體數,可把電流反映因子作成可變的。這個結構當觀察所製作的EL顯示屏各種彩色的發射情況時,使通過調節獲得最佳白色平衡成為可能。
尤其是,本發明被構作成在多級中連接電流源(電流反映電路)。因此,在第一級電流源631和第二級電流源632之間改變電流因子,有可能使用少數連接裝置(電流反映電路及其同類的電路)來容易地改變許多輸出的輸出電流。不用說,這使得使用比通過改變在第二級電流源632和第三級電流源633之間的電流反映因子較少數的連接裝置(電流反映電路及其同類的電路)來容易地改變大量輸出的輸出電流成為可能。
順便提一下,改變電流反映因子意味著改變(調節)電流的放大因子。因此,它並不限於電流反映電路。例如,它可通過用於電流輸出的運算放大器電路或用於電流輸出的D/A電路來實現。上述各項也適用於本發明的其它示例。
圖65示出三級電流反映電路的176個(N×M=176)輸出的示範性電路圖。在圖65中,由第一級電流反映電路構成的電流源631被稱為第一代電流源,由第二級電流反映電路構成的電流源632被稱為第二代電流源,而由第三級電流反映電路構成的電流源633被稱為第三代電流源。採用整數倍的作為最後級電流反映電路的第三級電流反映電路,使得把176個輸出中的變化減少至最小並產生高精度的電流輸出成為可能。當然,應該記住,電流源531,632和633必須被密集地放置。
順便提一下,密集布置意味著把第一電流源631和第二電流源632(電流或電壓輸出和電流或電壓輸入)放在至少8mm之內的距離上。更佳的是,把它們放在5mm之內。已從分析上指出過,當以這個密集度放置時,該電流源可裝配到在電晶體特性上(Vt和遷移率(μ))幾乎沒有差異的矽晶片中。類似地,必須把第二電流源632和第三電流源633(電流輸出和電流輸入)放在至少8mm之內的距離上。更佳的是,把它們放在5mm之內。不用說,上面的項目也適用於本發明的其它示例。
電流或電壓輸出和電流或電壓輸入意味著下面的關係。在示於圖66的基於電壓傳遞的情況下,把第I個電流源的電晶體631(輸出)和第(I+1)個電流源的電晶體632a(輸入)放得彼此靠近。在示於圖67的基於電流傳遞的情況下,把第I個電流源的電晶體631a(輸出)和第(I+1)個電流源的電晶體632b(輸入)放得彼此靠近。
順便提一下,雖然在圖65,66,等中假設有一隻電晶體631,但這不是限制性的。例如,也有可能形成多隻小的子電晶體631,並把子電晶體的源極端或漏極端與可變電阻器651連接以形成一單元電晶體。通過並聯連接多隻小的子電晶體,有可能減少該單元電晶體的變化。
類似地,雖然假設有一隻電晶體632a,但這不是限制性的。例如,也有可能形成多隻小的子電晶體632a,並把這些電晶體632a的柵極端與電晶體631的柵極端連接。通過並聯連接多隻小的電晶體632a,有可能減少電晶體632a的變化。
因此,根據本發明,可用圖示說明下面的結構一隻電晶體631與多隻電晶體632a連接的結構,多隻電晶體631與一隻電晶體632a連接的結構,以及多隻電晶體631與多隻電晶體632a連接的結構。這些示例將在下面作詳細的描述。
上面的項目也適用到在圖68中電晶體633a和633b的結構。可能的結構包括把一隻電晶體633a與多隻電晶體633b連接的結構,把多隻電晶體633a與一隻電晶體633b連接的結構,以及把多隻電晶體633a與多隻電晶體633b連接的結構。通過並聯連接多隻小的電晶體633,有可能減少電晶體633的變化。
上面的項目也適用到在圖68中的電晶體632a和632b之間的關係。並且,較佳的是,在圖64中使用多隻電晶體633b。類似地,較佳的是在圖73和74中使用多隻電晶體633。
雖然在這裡描述的是以矽晶片作出的,但這意味著一片半導體晶片。因此,在這裡被稱為晶片的可能是在鎵基底上的晶片,或形成在鍺基底或其同類的基底上的其它半導體晶片。因此,源驅動器IC14可由任何半導體基底構成。並且,單元電晶體634可能是雙極型電晶體,CMOS電晶體,雙-CMOS電晶體,或DMOS電晶體。不過,按照在單元電晶體634的輸出中減小變化來說,較佳的是,用CMOS電晶體來作單元電晶體634。
較佳的是,單元電晶體634是N-溝電晶體。由P-溝電晶體構成的這單元電晶體具有比由N-溝電晶體構成的這單元電晶體1.5倍大的輸出變化。
由於源驅動器IC14的單元電晶體634最好是N-溝電晶體,所以源驅動器IC14的程控電流是從象素16引出的電流。因此,象素16的驅動器電晶體是P-溝電晶體。在圖1中的開關電晶體11d也是P-溝電晶體。
因此,在源驅動器IC(電路)14的輸出級中的單元電晶體634是N-溝電晶體,而象素16的驅動器電晶體11a是P-溝電晶體的這種結構是本發明的特徵。順便提一下,如果構成象素16的所有電晶體11是在圖1中所圖示的,這是更佳的,因為這能減少生產象素16所需的工藝掩模數。
如果P-溝電晶體被用作象素16的電晶體11,則程控電流沿從象素16到源信號線18的方向流動。因此,應使用N-溝電晶體供源驅動器電路的單元電晶體634之用(參見圖73,74,126和129)。即,源驅動器電路14應以這樣的方式來構作,即能引出程控電流Iw。
因此,如果象素16的驅動器11a(在圖1的情況下)是P-溝電晶體,則源驅動器電路14的單元電晶體634必須總是N-溝電晶體以保證源驅動器電路14將引出程控電流Iw。為了在陣列板71上形成源驅動器電路14,有必要採用用於N-溝電晶體的掩模(工藝)和用於P-溝電晶體的掩模(工藝)這兩種掩模。從概念上來講,在本發明的顯示屏(顯示裝置)中,P-溝電晶體供象素16和柵驅動器電路12之用,而N-溝電晶體則用作源驅動器的引出電流源的電晶體之用。
因此,P-溝電晶體被用作象素16的電晶體11並供柵極驅動器電路12之用。這使減少陣列板71的成本成為可能。不過,在源驅動器14中,單元電晶體634必須是N-溝電晶體。因此,不能把源驅動器電路14直接形成在板71上。因此,源驅動器電路14被單獨由矽晶片及其同類的晶片製作,並安裝在陣列板71上。總之,本發明被構作成在外部安裝源驅動器IC14(輸出作為視頻信號的程控電流的裝置)。
順便提一下,雖然已敘述過,源驅動器電路14是由矽晶片製成,但這不是限制性的。例如,許多源驅動器電路採用低溫多晶矽技術或其類同的技術被同時形成在一塊玻璃基底上,切割成晶片,並安裝在板71上。順便提一下,雖然已敘述過,源驅動器電路被安裝在板71上,但這不是限制的。只要源驅動器電路14的輸出端681連接到板71的源信號線18,任何形成都可被採用。例如,採用TAB技術可把源驅動器電路14連接到源信號線18。通過在矽晶片及其同類的晶片上單獨形成源驅動器電路14,不僅有可能減少成本,而且還有可能減少在輸出電流中的變化並獲得正確的圖象顯示。
P-溝電晶體被用作象素16的選擇電晶體並供柵極驅動器電路之用的結構並不限於有機的EL或其它自發光器件(顯示屏或顯示裝置)。例如,也可應用到液晶顯示器件和FED(場發射顯示器)。
如果象素16的開關電晶體11b和11c是P-溝電晶體,則在Vgh時象素16成為被選定,並在Vgl時變成被未選定。正如稍早描述的,當柵信號線17a從Vgl(開通)變到Vgh(截止)時,電壓滲透了(滲透電壓)。如果象素16的驅動器電晶體是P-溝電晶體,滲透電壓更為窄地限制在黑色顯示模式中流經電晶體11a的電流。這使獲得正確的黑色顯示成為可能。伴隨電流驅動型系統的問題在於難於獲得黑色顯示。
根據本發明,因為P-溝電晶體是供柵驅動器電路12之用的,所以開通電壓對應於Vgh。因此,柵極驅動器電路12與由P-溝電晶體構築的象素16匹配得很好。並且,為改善黑色顯示,程控電流Iw從陽極電壓Vdd通過驅動器電晶體11a和源信號線18流動到源驅動器電路14的單元電晶體634是重要的,正是在圖1,2,32,140,142,144,和145中所示的象素16結構。因此,如果P-溝電晶體供柵驅動器電路12和象素16之用,源驅動器電路14安裝在基底上,而N-溝電晶體被用作源驅動器電路14的單元電晶體634,則可產生良好的協同效應,另外,由N-溝電晶體構成的單元電晶體634在輸出電流中具有比由P-溝電晶體構成的單元電晶體634較小的變化。當它們有相同的面積(W×L)時,N-溝單元電晶體634具有象P-溝單元電晶體634的輸出電流的1/1.5到1/2那樣大的變化。由於這個理由,N-溝電晶體被用作源驅動器IC14的單元電晶體634是較佳的。
這也適用於圖42(b)。圖42(b)示出一種結構,在這結構中,程控電流Iw從陽極電壓Vdd通過程控電晶體11a和源信號線18到源驅動器電路14的單元電晶體634流動,而不是一種結構,在這結構中,電流通過驅動器電晶體11b流進源驅動器電路14的單元電晶體634中。因此,當在圖1的情況下,如果P-溝電晶體供柵驅動器電路12和象素16之用,源驅動器電路14安裝在基底上,而N-溝電晶體被用作源驅動器電路14的單元電晶體634,則可產生良好的協同效應。
根據本發明,象素16的驅動器電晶體11a是P-溝電晶體,和開關電晶體11b和11c是P-溝電晶體。並且,在源驅動器IC14的輸出級中的單元電晶體634是N-溝電晶體。另外,較佳的是,P-溝電晶體是供柵驅動器電路12之用。
不用說,一種將P-溝和N-溝電晶體互相交換的結構也能很好地工作的。具體地說,象素16的驅動器電晶體11a是N-溝電晶體,和開關電晶體11b和11c是N-溝電晶體。並且,在源驅動器IC14的輸出級中單元電晶體634是P-溝電晶體。另外,較佳的是,N-溝電晶體供柵驅動器電路12之用。這個結構也屬於本發明。
上述各項不僅適用於包含單一單元電晶體634的IC,而且還適用於具有另外結構的源驅動器IC14諸如一種源驅動器電路,它的電流輸出級包含多隻電晶體或電流反映。
另外,它們也適用於通過採用低溫多晶矽,高溫多晶矽,由固相生長形成的CGS,或無定形矽的半導體薄膜的源驅動器14。不過,如果是那樣,屏常常是相當大的。在大的屏上,難於從源信號線18的輸出中在視覺上察覺到某些變化的效果。
因此,在顯示屏中,源驅動器電路14與象素電晶體一起被形成在玻璃基底或其同類的基底上的場合下,密集布置意味著把第一電流源631和第二電流源632(電流的輸入和輸出)彼此放在至少30mm(包括)之內。更佳的是,它們彼此在20mm(包括)之內。已分析過,在這個範圍內放置的電晶體的特性方面(Vt和遷移率(μ))幾乎沒有差異。類似地,把第二電流源632和第三電流源633(電流的輸入和輸出)彼此放在至少30mm(包括)之內。更佳的是,它們彼此在20mm(包括)之內。
已敘述過,為了易於理解和說明,通過電壓的方式,信號在電流反映電路間傳送。不過,採用以電流為基的傳遞,有可能在電流驅動型顯示屏的驅動器電路(IC)14中減少變化。
圖67示出用於以基於電流作傳遞的結構的示例。圖66也示出用於基於電流作傳遞的結構的示例。圖66和67在電路圖方面是類似的,而在布局結構,即接線布局上有不同。在圖66中,標號631指的是用於第一級電流源的N-溝電晶體,632a指的是用於第二級電流源的N-溝電晶體,而632b指的是用於第二級電流源的P-溝電晶體。
在圖67中,標號631a指的是是第一級N-溝電流源電晶體,632a指的是第二級N-溝電流源電晶體,而632b指的是第二級P-溝電流源電晶體。
在圖66中,由可變寄存器651(用於改變電流)和N-溝電晶體631構成的第一級電流源的柵極電壓被傳遞到第二級電流源的N-溝電晶體632a的柵極。因此,這是一個基於電壓傳遞型的布局結構。
在圖67中,由可變寄存器651和N-溝電晶體631a構成的第一級電流源的柵極電壓被加到鄰近第二級電流源的N-溝電晶體632a的柵極,並從而把流經該電晶體的電流值傳遞到第二級電流源的P-溝電晶體632b。因此,這是一個基於電流的傳遞型的布局結構。
順便提一下,雖然為了易於解釋或理解,本發明的這個示例集中於在第一電流源和第二電流源的關係上,但這不是限制性的,且很明顯,這個示例不僅也適用於(可被適用於)在第二電流源和第三電流源之間的關係,而且還適用於在其它電流源之間的關係。
在示於圖66中基於電壓的傳遞型電流反映電路的布局結構中,組成電流反映電路的第一級電流源的N-溝電晶體631和第二級電流源的N-溝電晶體632a是分開的,(確切地說,或易於達到分離的),因此,這兩隻電晶體往往在特性上有不同。因此,第一級電流源的電流值不是正確地傳輸到第二級電流源且可能有變化。
相反,在示於圖67中基於電流的傳遞型的電流反映電路的布局結構中,組成電流反映電路的第一級電流源的N-溝電晶體631a和第二級電流源的N-溝電晶體632a被放在彼此相鄰近的位置上(易於把彼此放在鄰近)。因此,這兩隻電晶體在特性上幾乎沒有不同。因此,第一級電流源的電流值正確地被傳輸到第二級電流源,且可能幾乎沒有變化。
有鑑於上面的情況,從減少變化的方面來看,用於根據本發明的多級電流反映線路的電路結構,較佳的是採用基於電流的傳遞型而不是基於電壓的傳遞型布局結構,(根據本發明基於電流的傳遞型的源驅動器IC(電路)14)。不用說,上面的示例可適用於本發明的其它示例。
順便提一下,為了解釋的原因,已引述了從第一級電流源到第二級電流源的傳遞,這也適用到從第二級電流到第三級電流源,從第三級電流到第四級電流源的傳遞,等等。
圖68示出示於圖65(它為此示出基於電壓的傳遞型的電路結構)的三級電流反映電路(三級電流源)的基於電流的傳遞模型。
在圖68中,首先通過可變寄存器651和N-溝電晶體631建立了參考電流。順便提一下,雖然敘述了通過可變寄存器651來調節參考電流,但實際上,電晶體631的源電壓通過形成(即設置)在源驅動器IC(電路)14中的電子調節器來設定和調節。或者說,參考電流通過直接把來自電流型電子調節器的輸出電流供給到電晶體631的源端來調節參考電流,其中電子調節器是由許多如圖64所示單元電晶體(單一單元)634構成(參見圖69)。
由電晶體631構成的第一級電流源的柵極電壓被加到鄰近的第二級電流源的N-溝電晶體632a的柵極,而因此,流經該電晶體的電流被傳遞到第二級電流源的P-溝電晶體632b,並且,第二級電流源的P-溝電晶體632b的柵極電壓被加到鄰近的第三級電流源的N-溝電晶體633a的柵極,而因此,流經該電晶體的電流被傳遞到第三級電流源的N-溝電晶體633b。根據所需畢特計數,許多電流源634被形成(設置)於第三級電流源的N-溝電晶體633b的柵極,如圖64所圖解說明的。
在圖69中的結構,其特徵在於多級電流反映電路的第一級電流源631裝備有電流值調節元件。這個結構使輸出電流通過改變第一級電流源631的電流值被控制。
在電晶體Vt上的變化(在特性上的變化)在一晶片內是在100mV的量級上。不過,形成在彼此100μ之內的電晶體Vt上的變化應是10mV或更小(實際測量值)。即,通過製作具有電晶體彼此形成得很靠近的電流反映電路,有可能減少在電流反映電路的輸出電流中的變化。這樣就減少了在源驅動器IC端點間輸出電流中的變化。
順便提一下,雖然Vt中的變化被作為在電晶體之間的變化來描述的,但電晶體之間的變化並不限於在Vt上的變化。不過,由於在Vt上的變化是在電晶體之間變化的主要原因,故為了易於理解,就假設在Vt上的變化=在電晶體之間的變化。
圖110根據測量結果,示出電晶體的形成面積(mm2)對單元電晶體484的輸出電流中的變化的關係曲線圖,在輸出電流中的變化是在閾值電壓(Vt)處電流中的變化。黑點指出在形成面積上建立的評估樣品電晶體(數目為10到200)中輸出電流中的變化。在圖110中,在區域A上(一個0.5mm2或較小的形成面積)形成的電晶體輸出電流幾乎沒有變化(輸出電流變化僅在誤差界限之內,意味著產生了恆定的電流)。相反,在區域C中(一個2.4mm2或較小的形成面積),相對於該形成面積輸出電流中的變化往往是迅速地增加。在區域B中(一個0.5到2.4mm2的形成面積),在輸出電流中的變化幾乎正比於形成面積。
不過,輸出電流的絕對值則逐片晶片地變化。但是,這個問題可通過調節在本發明的源驅動器電路(IC)14中的參考電壓,或把它設定為一固定值來解決。並且,通過精巧地修改電流反映電路來處理(解決)它。
本發明通過採用輸入數字數據(D)切換流經單元電晶體634的電流數來改變(控制)流經源信號線18的電流量。當層次數為64,或更多時,由於1/64=0.015,在理論上,輸出電流中的變化應在1到2%。順便提一下,在1%以內的輸出變化用肉眼來分辨是困難的,而0.5%或以下的輸出變化是不可能分辨出來的(看上去均勻)。
要保持在1%之內的輸出電流變化,應把電晶體群體(在其間電晶體變化應被抑制)的形成面積保持在2mm2之內,正如在圖110中示出的結果所指出的那樣。更佳的是,應把輸出電流變化(即,電晶體Vt中的變化)保持在0.5%之內。即,可把電晶體群體681的形成面積保持在1.2mm2之內,正如在圖110中示出的結果所指出的那樣。順便提一下,形成面積是由縱向長度乘以橫向長度來給定。例如,1.2mm2的形成面積是由1mm×1.2mm得到的。
順便提一下,上面的內容適用8-畢特(256層次)或較大的數據。對於較小的層次數,例如,在6-畢特數據(64層次)的情況下,在輸出電流中的變化大約為2%(就圖象顯示用肉眼無問題)。如果是這樣,可把電晶體群體681的形成面積保持在5mm2之內。對兩個電晶體群體681(電晶體群體681a和681b被示於圖68中)無需滿足這個條件。如果至少這兩個電晶體群體中的一個(如果有超過三個,則一個或更多的電晶體群體681)滿足這條件,就可獲得本發明的效果。較佳的是,這條件對較低電平的電晶體群體681應被滿足(681a比681b較高)。這將減少圖象顯示問題。
在本發明的源驅動器電路(IC)14中,至少多個電流源,諸如包含第一代,第二代和第三代的電流源被連接成多級(當然可能有包含第一代和第二代電流源的二級)並密聚地放置,如圖68所示。在電流源之間(在電晶體群體681之間)進行基於電流為的傳遞。具體地說,在圖68中用虛線包圍的電晶體(電晶體群體681)被密集地放置。電晶體群體681在彼此之間作出基於電壓的傳遞。第一代電流源631和第二代電流源632a被大致形成於源驅動器IC晶片14的中央。這對相對地縮短在組成放在晶片左右兩側的第二代電流源的電晶體632a和組成第二代電流源的電晶體632b之間的距離成為可能。即,高電平電晶體群體681a被放在大約IC晶片的中央。然後把較低電平的電晶體群體681b放在IC晶片14的左、右兩側。較佳的是,以這樣的方式放置,形成,或產生電晶體,使得在IC晶片14的左、右兩側。較佳的是,以這樣的方式放置,形成,或產生電晶體,使得在IC晶片14的左、右兩側有近似相等數目的較低電平的電晶體群體681b。順便提一下,上面各項並不限於IC晶片14,但可適用於採用低溫多晶矽技術或高溫多晶矽技術,直接形成在陣列板71上的源驅動器電路14,這對其它項目也是正確的。
根據本發明,一個電晶體群體681a被構築,放置,形成,即製作在大約IC晶片14的中央,而8個電晶體群體681b,各個都形成在這晶片的左、右兩面(N=8+8,參見圖63)。較佳的是以這樣一種方式來安排第二代電晶體群體681b,使得它們的數目與在晶片的左、右面上的將是相等的,或在相對於形成第一代的晶片中央的左面形成即放置的第二代電晶體群體681b的數目和在晶片的右面形成即放置的第二代電晶體群體681b的數目之間的差將是4或更小。更佳的是,在晶片的左面,形成即放置的第二代電晶體群體681b的數目和在晶片的右面形成即放置的第二代電晶體群體681的數目之間的差是1或更小。上面各項類似地適用於第三代電晶體群體(在圖68中被省略)。
在第一代電流源631和第二代電流源632a之間製作基於電壓的傳遞(電壓連接)。因此,往往受到在電晶體Vt中變化的影響。因此,在電晶體群體681a中的電晶體被密集地放置。把電晶體群體681a的形成面積保持在2mm2之內,如圖110所示。更佳的是,保持在1.2mm2之內。當然,如果層次數是64或更少,這形成面積可以是5mm2之內。
在電晶體群體681a和第二代電晶體632b之間通過電流來傳遞數據,因此,這電流可能流過一些距離。關於這距離(例如,在較高層面電晶體群體681a的輸出端和較低層面電晶體群體681b的輸入端之間),應把組成第二電流源(第二代)的電晶體632a和組成第二電流源(第二代)的電晶體632b放在至少彼此在10mm之內,如上所述。較佳的是,電晶體應被放在即形成在8mm之內。更佳的是,它們應被放在5mm之內。
已分析過,放置在矽晶片上的電晶體特性(Vt和遷移率(μ))中的差異,在基於電流傳遞的場合下,如果距離是在這範圍之內,則不會有太多的影響。較佳的是,上面的條件特別是被較低層面電晶體群體滿足。例如,如果電晶體群體681a是在頂部層面,電晶體群體681b處於它的下面而電晶體群體681c處在它們的更下面,則在電晶體群體681b和電晶體群體681c之間的基於電流的傳遞應滿足上面的條件。因此,根據本發明,並不總是必需使所有電晶體群體都滿足上面的條件。至少一對電晶體群體681滿足上面的條件是足夠的。這是因為層面越低,電晶體群體681就越多。
這類似地適用於構成第三(第三代)電流源的電晶體633a和構成第三電流源的電晶體633b。不用說,幾乎是同樣的情況也適用於基於電壓的傳遞。電晶體群體681b被形成,做成即放在晶片左到右的方向上(在縱方向,即面向輸出端761的位置)。電晶體群體681b被形成,做成即放在晶片左到右的方向上(在縱向方向,即面向輸出端761的位置)。根據本發明,電晶體群體681b的M數是11(參見圖63)。
在第二代電流源632b和第三代電流源633a之間製作基於電壓的傳遞(電壓連接)。因此,在電晶體群體681b中的電晶體,與電晶體群體681a的情況一樣,被密集地放置。電晶體群體681b的形成面積應是在2mm2之內,如圖110所示。更佳的是,它應是在1.2mm2之內。不過,在電晶體群體681b中電晶體Vt中的即使輕微的變動往往會出現在屏幕上。因此,較佳的是形成面積應是在圖110中的區域A(0.5mm2或更小)。
數據在第三代電晶體633a和電晶體633b之間傳遞(基於電流的傳遞),並因此在電晶體群體681b中,該電流可能流過一些距離。在稍早時提供的距離描述也適用於這裡。應把構成第三(第三代)電流源的電晶體633a和構成第二(第三代)電流源的電晶體633b放在彼此至少8mm之內。更佳的是,應放在彼此5mm之內。
圖69示出由電子調節器構成的電流值調節元件。該電子調節器包括電阻器691(它由多晶矽形成,控制電流,並建立參考電壓),解碼電路692,電平移位器電路693等。順便提一下,電子調節器輸出電流。電晶體641起著模擬開關電路的功能。
順便提一下,在源驅動器IC(電路)14中,可把電晶體作為電流源。這是因為在由電晶體組成的電流反映電路及其同類的電路中,電晶體起著電流源的作用。
電子調節器電路根據EL顯示屏所使用的彩色數而被形成(即被設置)。例如,如果使用RGB三原色,較佳的是,對應於這彩色要形成(即設置)三個電子調節器,使得可獨立地調節這些彩色。不過,如果採用一種彩色作為參考(被固定),應形成(即設置)如彩色數減1那樣多的電子調節器。
圖76示出一種結構,在這結構中,形成(即設置)電阻性的元件651,以獨立地控制RGB三原色的的參考電壓。當然,很明顯,這電阻性元件651可由電子調節器來代替。包括諸如電流源631和電流源632的第一代和第二代電流源的基本電流源被密集地放在於圖76中圖示說明的一區域中的輸出電流電路704中。這種密集的布局減少了來自源信號線18輸出中的變化。正如圖76所圖示說明的,通過把它們放在源驅動器IC(電路)14的中央處的輸出電流電路704中,變得容易把來自電流源631和電流源632的電流分配到源驅動器IC(電路)14的左、右面,導致減少在左、右面之間的輸出變化(把它們放在參考電流發生器電路或控制器,而不是電流輸出電路是對的。即,704是一個不形成輸出電路的區域)。
不過,並不總是必須把它們放在中央處的輸出電流電路704中。可把它們放在IC晶片的一個端部或兩個端部都放。並且,可把它們與輸出電流電路704並聯形成即設置。
因為它們易於受到在IC晶片14中單元電晶體634的Vt分布的影響(晶片的Vt被平均地分布在晶片中),所以,並不希望在IC晶片14的中央形成控制器或輸出電流電路704。
對於此事的理由將參考圖120作描述。如果把控制器或輸出電流電路704形成於IC晶片的中央,就不可能在中央形成即構築由單元電晶體634構成的輸出電流電路。另一方面,象素16被形成於顯示屏的顯示屏幕50中的矩陣之中。這象素在相等的間隔下被形成網格狀態。因此,如圖120所圖示說明的,在IC晶片14的中央,沒有輸出電流電路的輸出端761b。因此,與在EL元件15中央的那些不同,電線被規定從輸出端761a和761c走到顯示屏的顯示屏幕50的中央部分的路線。
不過,有一個可能性,即連接到輸出端761b和761c的輸出電路的各單元電晶體在Vt上有不同。即使輸出端的諸單元電晶體634具有相等的柵極端電壓,但它們的輸出電流將根據諸單元電晶體634的Vt分布而變化。因此,在屏的中央可能會有輸出電流的階梯。這輸出電流的階梯可導致在屏幕中央處右面和左面之間的亮度差異。
用於解決這個問題的結構示於圖122。圖122(a)示出一種把輸出電流電路704放在IC晶片一側的示範性結構。圖122(b)示出一種把輸出電流電路704放置在-IC晶片兩側的示範性結構。圖122(c)示出一種把輸出電流電路704放在IC晶片輸入端一側的示範性結構。因此,諸輸出端被有規則地形成在未被輸出電流電路704佔有的區域中。
在圖68的電路結構中,電晶體633a和電晶體633b一個對一個地被連接完成。在圖67中,電晶體632a和電晶體632b再一次一個對一個地被整體連接。
不過,如果電晶體以一個對一個的關係與其它電晶體連接,則在電晶體的特性的特性(Vt等)中的任何變化,將導致連接到它的對應電晶體輸出中的變化。
為解決這個問題,具有合適結構的示例示於圖123。在這示於圖123的結構中,把每一個由四隻電晶體633a構成的傳輸電晶體群體681b(681b1,681b2,和681b3),每一個由四隻電晶體633b構成的傳輸電晶體群體681c(681c1,681c2,和681c3),彼此連接起來。雖然已敘述過,每個電晶體群體681b和681c由四隻電晶體633構成,但不是限制性的,並可由少於四隻或多於四隻電晶體構成。即,流經電晶體633a的參考電流Ib是從與電晶體633a一起形成電流反映電路的多個電晶體633輸出的,而這輸出電流被多個電晶體633b接收。
較佳的是,多個電晶體633a和多個電晶體633b在尺寸上近似相等,且在數目上相等。較佳的是,單元電晶體634(在如圖124中的64層次的場合下,數目為63隻),每隻產生一個輸出,和與單元電晶體634一起組成電流反映的電晶體633b也是在尺寸上近似相等,且在數目上相等。上面的結構使準確地設定電流反映率和減少在輸出電流中的變化成為可能。
較佳的是,流經電晶體633b的電流與流經電晶體632b的電流Ic1相等或為其5倍大。這將使電晶體633a的柵極電位穩定,並抑制由輸出電流造成的躍遷現象。
雖然已經敘述過,彼此鄰近地放著傳輸電晶體群體681b1和傳輸電晶體群體681b2,且它們中的每一個包括緊跟在另一個之後放置的四隻電晶體633a,但這不是限制性的。例如,傳輸電晶體群體681b1的電晶體633a和傳輸電晶體群體681b2的電晶體633a可被交替地形成即放置。這將減少各端輸出電流(程控電流)中的變化。
基於電流傳遞的多重電晶體的採用,有可能減少作為整體的電晶體群體輸出電流中的變化和進一步減少各端輸出電流(程控電流)中的變化。
組成傳輸電晶體群體681的電晶體633的總形成面積是重要的一項。基本上,電晶體633的總形成面積越大,在輸出電流(從源信號線18流入的程控電流)中的變化就越小。即,傳輸電晶體群體681的形成面積(諸電晶體633的總形成面積)越大,則變化就越小。不過。電晶體633較大的形成面積增加晶片的面積,也就增加了IC晶片14的價格。
順便提一下,傳輸電晶體群體681的形成面積是組成傳輸電晶體群體681的諸電晶體633形成面積的總和。一電晶體633的面積是電晶體633的溝道長度L和溝道寬度W之積。因此,如果電晶體群體681由10隻電晶體633組成,它的溝道長度L是10μm,而溝道寬度W是5μm,則傳輸電晶體群體681的形成面積Tm(μm2)為10μm×5μm×10=500(μm2)。
傳輸電晶體群體681的形成面積應該用這樣的方式來確定,使得與單元電晶體634保持某個關係。並且,傳輸電晶體群體681a和傳輸電晶體群體681b應保持某個關係。
現在,將給出在電晶體群體681形成面積和單元電晶體634之間的關係。也如圖66中所圖示說明的,多個單元電晶體634與每個電晶體633b連接。在64層次的情況下,63隻單元電晶體634對應於一隻電晶體633b(在圖64中的結構)。如果這單元電晶體633的溝道長度L是10μm,而單元電晶體633的溝道寬度W是10μm,則單元電晶體群體的形成面積Ts(μm2)是10μm×10μm×63=6300μm2。
在圖64中的電晶體633b和在圖123中的電晶體群體681C在這裡是相關的。單元電晶體群體的形成面積Ts和傳輸電晶體群體681c的形成面積Tm具有下列關係1/4≤Tm/Ts≤6更佳的是,單元電晶體群體的形成面積Ts和傳輸電晶體群體681c的形成面積Tm具有下列關係1/2≤Tm/Ts≤4通過滿足上面的關係,有可能減少各端輸出電流(程控電流)中的變化。
並且,傳輸電晶體群體681b的形成面積Tmm和傳輸電晶體群體681c的形成面積Tms具有下列關係1/2≤Tmm/Tms≤8更佳的是,單元電晶體群體的形成面積Ts和傳輸電晶體群體681c的形成面積Tm具有下列關係1≤Tm/Ts≤4通過滿足上面的關係,有可能減少各端輸出電流(程控電流)中的變化。
假設從電晶體群體681b1的輸出電流為Ic1,從電晶體群體681b2的輸出電流為Ic2,而從電晶體群體681b2的輸出電流為Ic3。於是,輸出電流Ic1,Ic2,和Ic3必須一致,根據本發明,由於各電晶體群體681由多個電晶體633組成,所以,即使個別電晶體633有變化,作為整體在電晶體群體681的輸出電流Ic中沒有變化。
順便提一下,上面的示例並不限於示於圖68中的三級電流反映連接(多級電流反映連接)。不用說,它也適用於單級電流反映連接。示於圖123中的示例,涉及每個由多個電晶體633a構成的電晶體群體681b(681b1,681b2,681b3,……)與每個由多個電晶體633b構成的電晶體群體681c(681c,681c2,681c3,……)連接。不過,本發明並不限於這些情況。也有可能把單一電晶體633a與各個都由多個電晶體633b構成的電晶體群體681c(681c1,681c2,681c3)連接,或把各個都由多個電晶體633a構成的電晶體群體681b(681c1,681c2,681c3,……)與一個電晶體群體633b連接。
在圖64中,開關641a對應於第零個畢特,開關641b對應於第一畢特,開關641c對應於第二畢特,……而開關641f對應於第五畢特。第零畢特由一個單元電晶體組成,第一畢特由兩個單元電晶體組成,第二畢特由四個單元電晶體組成,……,而第五畢特則由32個單元電晶體組成。為易於解釋,假設源驅動器電路14是維持64層次顯示的6-畢特驅動器。
採用根據本發明的驅動器14的結構,第一畢特輸出兩倍大的程控電流到第零畢特,第二畢特輸出兩倍大的程控電流到第一畢特,第三畢特輸出兩倍大的程控電流到第二畢特,第四畢特輸出兩倍大的程控電流到第三畢特,第五畢特輸出兩倍大的程控電流到第四畢特。換句話說,每個畢特必須能夠輸出等於下一級較低畢特兩倍的程控電流。
不過,在實際中,因為在構成不同畢特的單元電晶體634中的變化,要構築使得各端將輸出精確的兩倍大的程控電流是困難的(如果不是不可能的)。能解決這個問題的示例示於圖124。
在圖124中的結構,除了用於各單個畢特的單元電晶體634之外,還包含調節電晶體。這些調節電晶體1241對應於第五畢特(開關641f)和第四畢特(開關641e)。
在示於圖124中的示例中,這調節電晶體1241被放置,形成,即構築在第五畢特(連接到開關641f的單元電晶體634)和第四畢特(連接到開關641d的單元電晶體634)處。四隻調節電晶體1241,各被放置即形成在第五畢特和第四畢特處。不過,本發明並不限於這些情況。用於各畢特的調節電晶體1241的數目可以被改變。並且,調節電晶體1241可被附接到所有的畢特(通過形成,構築即放置它們)。把調節電晶體1241做得比單元電晶體634較小。或者,把它們設計得比單元電晶體634產生較小的輸出電流。即使電晶體尺寸被固定,有可能通過改變W/L來改變輸出電流。
順便提一下,可把調節電晶體1241和單元電晶體634構築成即連接成以便共用柵極端,對它施加相同的柵極電壓。因此,當電流Ib流經電晶體633時,單元電晶體634的柵極電壓被建立,規定從單元電晶體634待輸出的電流。同時,調節電晶體1241的輸出電流也被限定。即,調節電晶體1241的輸出電流正比於單元電晶體634的輸出電流。這輸出電流可藉助於待通過與單元電晶體634配成對的電晶體633的電流Ib來控制。
根據本發明,把一隻單元電晶體634的尺寸做得比兩隻或更多的調節電晶體的總尺寸較大。即,單元電晶體634的尺寸比調節電晶體1241的尺寸大。或者,把兩隻或更多的調節電晶體1241的總尺寸做得比單元電晶體634的尺較大。通過控制工作的調節電晶體1241的數目,有可能在小增量上調節對各畢特的輸出電流的變化。
根據本發明的另一示例,一隻單元電晶體634的輸出電流被做得比兩隻或更多的調節電晶體的輸出電流較大。即單元電晶體634的輸出電流大於調節電晶體1241的輸出電流。通過控制工作的調節電晶體1241的數目,有可能在小增量上調節對各畢特的輸出電流的變化。
圖125是圖示說明採用調節電晶體1241對各畢特調節輸出電流的方法的解釋性圖解。
圖125示出已被形成的四隻調節電晶體1241。順便提一下,為了易於解釋,假設用於輸出電流調節的畢特的目標輸出電流為Ia,且實際的輸出電流Ib小於目標輸出電流Ia一個量Ie(Ia=Ib+Ie)。並且,如果Ig是當所有四隻調節電晶體1241都正常地工作時流通的電流,即使有電晶體在生產過程中的變化,但應總是滿足Ig>Ie。因此,當這四隻調節電晶體1241是在工作時,輸出電流Ib超過目標輸出電流Ia(Ib>Ia)。
在上面的條件中,調節電晶體1241從公共端1251被切斷以獲得目標輸出電流Ia。用雷射切割來切斷這些調節電晶體1241。採用YAG(釔鋁石榴石)雷射器用來作雷射切割是適合的。另外,也可使用氖氦雷射器或二氧化碳雷射器。並且,還可使用諸如噴砂的機械加工。
在圖125中,電晶體1241a和1241b在兩個切割位置1251處從公共端1252被切斷。因此,將電流Ig減半。這樣,調節電晶體1241逐個從公共端1251被切斷,直至獲得目標輸出電流Ia時為止。輸出電流用微安表測量,當測量值達到目標值時,停止切斷調節電晶體1241。
順便提一下,雖然參考圖125已敘述過,切割位置1251用雷射器來切割以調節輸出電流,但這不是限制性的。例如,雷射可直接發射到調節電晶體1241,通過摧毀它們來輸出電流,也有可能在切割位置1251處裝置模擬開關,通過外部控制信號來開通和斷開這模擬開關,並從而改變要連接到點g的調節電晶體1241的數目。即本發明形成調節電晶體1241,並通過開通和斷開這調節電晶體1241獲得目標輸出電壓。因此,不用說,也能使用其它結構。
並且,並不嚴格地要在切割位置1251處進行切割,也可能用另一種方法,事先把切割位置打開,並通過在切割位置上沉積金屬薄膜或其同類的薄膜作成連接。
另外,雖然已敘述過,事先形成調節電晶體1241,但這不是限制性的,例如,有可能微調部分的單元電晶體634,從而調節單元電晶體634的輸出電流,以便為各畢特獲得目標輸出電流。或者換一種方法,有可能通過個別地調節對應於相應畢特的單元電晶體634的柵極端電壓來為不同的畢特獲得目標輸出電流,例如,這可通過微調連接到單元電晶體634的柵極端的接線,從而增加電阻來完成。
圖166圖示說明部分的調節電晶體1241或單元電晶體634。多個單元電晶體634(或調節電晶體1241)通過內接線1622連接。為易於微調,調節電晶體1241在它們的源極端(S端)具有狹縫切割。通過在切斷點1661b處製作一切口,有可能限制在調節電晶體1241的溝道間流動的電流。這就減少了在電流輸出級704的輸出電流,順便提一下,不僅可在源極端形成狹縫,而且還可在漏極或柵極端形成狹縫。不用說,即使不形成狹縫,也可把部分的調節電晶體1241切斷,也可能形成多個不同形狀的調節電晶體1241,在輸出電流的測量後,微調這調節電晶體1241,從而選擇將產生最接近於目標輸出電流的電晶體。
順便提一下,雖然可微調單元電晶體634或調節電晶體1241來調節在上面示例中的輸出電流,但本發明並不限於這些情況。例如,有可能以隔離的形式來形成調節電晶體1241,把它們的源極端或其同類的端通過FIB過程連接到輸出電流電路704,從而調節輸出電流。不過,無需完全地隔離調節電晶體1241。例如,有可能在它們的柵極端和源極端被連接的情況下形成輸出電流電路704和調節電晶體1241,並通過FIB過程連接調節電晶體1241的漏極端。
並且,有可能構築與形成輸出電流電路704的單元電晶體634的柵極端隔離的調節電晶體1241的柵極端,並在它們的漏極端和源極端被連接的情況下形成即設置單元電晶體634和調節電晶體1241。在單元電晶體634的柵極端處的電位,通過電流Ic來確定,如圖164及其同類的圖所圖示說明的。可自由地調節在這調節電晶體1241的柵極端處的電位。通過調節電位,有可能改變調節電晶體1241的輸出電流。因此,通過調節在調節電晶體1241的柵極端電位,有可能調節輸出電流電路704的輸出電流,這輸出電流是從單元電晶體634和調節電晶體1241輸出電流的總和。這方法無需微調過程或FIB過程。調節電晶體1241的柵極端電壓可使用電子調節器或其它同類的裝置來調節。
雖然已敘述過,調節電晶體1241的輸出電流經過在柵極端處電位的調節來調節的,但這不是限制性的。這輸出電流可經過加到調節電晶體1241的源極端或漏極端電壓的調節來調節。這些端電壓也可使用電子調節器來調節。並且,加到調節電晶體1241的諸端的電壓並不限於直流電壓。也可能施加矩形電壓(脈衝電壓或其同類)並通過持續時間的控制來控制輸出電壓。
要大幅地改變輸出電流的大小,可把調節電晶體1241在切斷點1661a處切斷,如圖166所圖示說明的。這樣,通過微調全部或部分的單元電晶體634或調節電晶體1241,有可能容易地調節輸出電流。為保護微調的位置不使退化,建議在微調之後通過氣相沉積或對它們塗敷無機或有機材料來密封它們,使得它們將不會暴露在空氣中。
尤其是,較佳的是,在IC晶片14的兩端上的輸出電流電路704配備微調的功能。在大的顯示屏場合下,多個源驅動器IC14必須被串接。這是因為串接連接使得在相鄰的IC輸出電流之間的差異象邊界一樣的顯著。通過微調電晶體及其同類,如圖166所圖示說明的,有可能改正在相鄰的輸出電流電路間的輸出電流的變化。
不用說,上面的內容也適用於本發明的其它示例中。
在圖123的結構中,通過使多個電晶體633b從多個電晶體633a接收輸出電流,減少在各端的輸出電流中的變化,圖126示出一種結構,這結構通過從一電晶體群體的兩側供應電流來減少各端的輸出電流中的變化。多個源提供電流Ia。電流Ia1和電流Ia2具有相同的電流值,而產生電流Ia1的電晶體和產生電流Ia2的電晶體組成作為一對的電流反映電路。
因此,在這結構中,形成、設置、即構築了多個電晶體(產生電流的裝置)來產生規定單元電晶體634輸出電流的參考電流。更佳的是,來自多個電晶體的輸出電流被連接到電流接收電路,諸如組成電流反映電路的電晶體,而單元電晶體634的輸出電流由通過多個電晶體產生的柵極電壓來控制。
此外,根據圖126的一實施例示出組成電流反映電路的電晶體633b形成在單元電晶體634群體的兩側,不過,本發明並不限於這些情況,把組成電流反映的電晶體632a設置在電晶體群體681b的兩側的結構,也屬於本發明。
可從圖126看到,電晶體群體681b它含多個輸出電流的電晶體633a,在電晶體群體681b的兩側都有電晶體632a(632a1和632a2),它們共用電晶體群體681b的柵極端,並和電晶體633a一起,形成電流反映電路。參考電流Ia1流經電晶體632a1,而參考電流Ia2則流經電晶體632a2。因此,電晶體633a(633a1、633a2、633a3、633a4…)的柵極端電壓由電晶體632a1和632a2限定,並限定從電晶體633a輸出電流。
把參考電流Ia1和Ia2的大小做成一致。這可通過諸如輸出這參考電流Ia1和Ia2的電流反映電路的恆流電路來完成。即使參考電流Ia1和Ia2彼此或多或少有偏離,但這幾乎不造成問題,因為它們彼此校正。
雖然在上面的示例中,已敘述過,把參考電流Ia1和Ia2粗略地做成一致,但本發明並不限於這些情況。例如,參考電流Ia1和Ia2可以是彼此不同的。例如,如果電流Ia1小於電流Ia2,則可把由電晶體633a1輸出的電流Ib1做成小於由電晶體633an輸出的電流Ibn(Ib1<Ibn)。電流Ib1越小,由電晶體群體681c1輸出的電流就越小。電流Ibn越大,則由電晶體群體681cn輸出的電流越大。在電晶體群體681c1和電晶體群體681cn之間設置即形成的電晶體群體681可產生中間大小輸出電流。
因此,通過使電流Ia1和電流Ia2彼此不同,有可能在電晶體群體681的輸出電流中產生斜率。電晶體群體681輸出電流的斜率對源驅動器IC14的串接連接是有效的,這是因為兩個參考電流IA1和Ia2對IC晶片的調節,使調節輸出電流電路704的輸出電流成為可能。因此,有可能作出調節以便消除在相鄰的IC晶片14的輸出電流之間的差異。
即使把電流Ia1和電流Ia2作成彼此不同的,如果在電晶體群體681中單元電晶體634柵極端處的電位是相同的,便不可能在電晶體群體681的輸出電流中產生斜率。為何在電晶體群體681的輸出電流中產生斜率的原因是在單元電晶體通過634之間的柵極端電壓不同,為改變這柵極端電壓,必須增加在電晶體群體681中柵極接線1261的電阻,具體地說,柵極接線1261由多晶矽形成。並且,在電晶體632a1和632an中間的柵極接線的電阻值應在2KΩ和2MΩ之間(包括這兩個電阻值)。這樣,通過提高柵極接線1261的電阻,有可能在電晶體群體681c的輸出電流中產生斜率。
較佳的是,把電晶體633a的柵極端電壓設置在0.52到0.68V(包括這兩個電壓值),所用的是矽IC晶片。這個範圍可減少電晶體633a輸出電流中的變化。這上面各項類似地適用於本發明的其它示例中。
不用說,上面的項目也適用到本發明的其它示例中。
在示於圖126的結構中,電流反映電路包括兩個或更多的(多重)與電晶體633a配成對的電晶體632a。由於從兩側供應參考電流,在電晶體群體681a中,可把電晶體633a的柵極端電壓可靠地保持恆定,因此,由電晶體633a產生的輸出電流中的變化是極小的。因此,在輸出到源信號線18的程控電流或從源信號線18引出的程控電流中有極小的變化。
在圖126中,不僅在電晶體633a2和電晶體633b2之間轉移電流,而且在電晶體633a1和電晶體633a2之間也轉移電流。因此也把電晶體群體681c1構築成從兩側供應電流。類似地,不僅在電晶體633a4和電晶體633b4之間轉移電流,而且在電晶體633a3和電晶體633b3之間也轉移電流,並且,不僅在電晶體633a6和電晶體633b6之間轉移電流,而且在電晶體633a5和電晶體633b5之間也轉移電流。
電晶體群體681c構築連接到有關的源信號線18的輸出級電路。因此,通過從兩側供應電流到電晶體群體681c,並消除單元電晶體634柵極端的電壓降即電位分布,有可能從源信號線18除去輸出電流中的變化。
各電晶體群體681c包括輸出電流的多個單元電晶體634,在電晶體群體681c的兩側,有電晶體633b(633b1和633b2),它共有電晶體634的柵極端、並與電晶體634一起形成電流反映電路。參考電流Ib1流經電晶體633b1,而參考電流Ib2則流經電晶體633b2。因此,單元電晶體634的柵極端電壓由電晶體633b1和633b2限定,並限定從單元電晶體634輸出的電流。
把參考電流Ib1和Ib2的幅值做成一致。這可通過諸如輸出參考電流Ib1和Ib2的電晶體633a的恆流電路來完成。即使參考電流Ib1和Ib2彼此或多或少有偏離,但因為它們彼此校正,所以這幾乎沒有造成問題。
圖127示出示於圖126中示例的變化,。在圖127中,除了在電晶體群體681b的兩側形成電流反映電路的電晶體632a之外,還有在電晶體群體681b的中部形成電流反映電路的一電晶體632。因此,與示於圖126中的結構相比,電晶體633a具有更為恆定的柵極端電壓和在它的輸出中較少的變化。不用說,上面各項也適用於電晶體群體681c。
圖128示出示於圖126示例的另一變化。在圖126中,在電晶體群體681b中的633a電晶體依次與和電晶體群體681c一起形成電流反映電路的電晶體633b連接。在示於圖128的示例中,電晶體633a以不同的次序連接。
在圖128中,電晶體633a1進行基於電流的傳遞到/從與電晶體群體681c1一起形成電流反映電路的電晶體633b1。電晶體633a2進行基於電流的傳遞到/從與電晶體群體681c2一起形成電流反映電路的電晶體633b3。電晶體633a3進行基於電流的傳遞到/從與電晶體群體681c1一起形成電流反映電路的電晶體633b2。電晶體633a4進行基於電流的傳遞到/從與電晶體群體681c3一起形成電流反映電路的電晶體633b5。電晶體633a5進行基於電流的傳遞到/從與電晶體群體681c2一起形成電流反映電路的電晶體633b4。
採用示於圖126中的結構,電晶體633a的任何特性的分布往往造成從電晶體633a供應電流的電晶體群體681c形成塊,導致輸出電流變化。因此,呈塊形的邊界可能會在EL顯示屏上出現。
如圖128所示,通過重新安排與和電晶體群體681c一起形成電流反映電路的電晶體633的連接的次序,而不是有次序地連接電晶體633a,即使存在電晶體633a的特性分布,也有可能減少由電晶體群體681c形成的塊體所造成的在輸出電流中的變化。這就防止呈塊形的邊界在EL顯示屏上出現。
當然,不需把電晶體633a和電晶體633b規則地連接起來,而可任意地連接。另外,可跳躍兩個或更多。而不是跳躍一個把電晶體633a和電晶體633b連接起來。如圖28所示。
在上面的示例中,電流反映電路以多級連接,如圖68所說明的。不過,本發明並不限於多級電路結構,且可使用單級電路結構,如圖129所說明的。
圖129通過參考電流調節裝置651控制即調節參考電流,(不用說,這裝置並不限於可變的調節器,且可以是電子調節器)。單元電晶體634與電晶體633b一起形成電流反映電路,參考電流Ib限定來自單元電晶體634的輸出電流的大小。
採用示於圖129的結構,參考電流Ib控制在電晶體群體681c中單元電晶體634的電流,換句話說,電晶體633b為在電晶體群體681c1到681cn中的單元電晶體634限定程控電流。
不過,在電晶體群體681c1中單元電晶體634的柵極端電壓和在該電晶體群體中單元電晶體634的柵極端電壓之間常有微小的差異。推測這是由於由流經柵極接線等的電流造成的電壓降等所引起的。即使在電壓中的一個微小的變化,也將在輸出電流(程控電流)中導致幾個百分點的變化。根據本發明,在64層次的場合下,層次間的差異是1.5%(=100/64)。因此,應把輸出電流中的變化減少到至少在1%或更小的量級。
用於解決這個問題的結構示於圖130中,在圖130中,有兩個參考電流Ib的發生器電路。參考電流發生器電路1傳遞參考電流Ib1,而參考電流發生器電路2則傳遞參考電流Ib2,參考電流Ib1和參考電流Ib2具有相同的電流值。參考電流通過參考電流調節裝置651來控制即調節(不用說,該裝置並不限於可變調節器,也可能是電子調節器,或另一個方法,參考電流可通過改變固定的電阻器來調節)。順便提一下,電晶體群體681c的輸出端連接到源信號線18。這裡所用的結構是單級電流反映電路。
不過,如果把參考電流Ib1和參考電流Ib2構築成可被單獨調節的,則當在公共端1253在點a處的和在點b處的電壓彼此不同,且在電晶體群體681c1中單元電晶體634和在電晶體群體681c2中單元電晶體634的輸出電流不同時,有可能把輸出電流(程控電流)調節為均勻的。並且,由於在IC晶片14的左側和右側的單元電晶體在Vt上不同,所以有可能消除在輸出電流中的斜率並改正任何產生的斜率。
在圖130中,雖然兩個參考電流發生器電路是被單獨形成的,但這不是限制性的。且它們可由圖128中所示的電晶體群體681b中的電晶體633a構建。通過採用在128中的結構,並控制(調節)流經組成電流反映的電晶體632a的電流,有可能同時控制(調節)示於圖130中的參考電流Ib1和Ib2。即,電晶體633b1和633b2作為電晶體群體被控制(參見圖130(b))。
採用在圖130中的結構,使在公共端1253(柵極接線1261)上在點a處的電壓和在點b處的電壓變為相等成為可能。這也使在電晶體群體681c1中單元電晶體634的輸出電流和在電晶體群體681c2中單元電晶體634的輸出電流變為相等,並供應無變化的均勻程控電流到源信號線18成為可能。
這樣,在圖130中的結構包含兩個參考電流源。圖131示出一種結構,在該結構中,構成參考電流源的電晶體633b的柵極電壓也被加到公共端1253的中央。
參考電流發生器電路1傳遞參考電流Ib1,而參考電流發生器電路2傳遞參考電流Ib2。參考電流發生器電路3傳遞參考電流Ib3。參考電流Ib1、參考電流Ib2、和參考電流Ib3具有相同的電流值。這些參考電流通過電流調節裝置651(不用說這裝置並不限於可變調節器,且可以是電子調節器)來控制即調節。
如果把參考電流Ib1、參考電流Ib2、和參考電流Ib3構築成可單獨地調節的,則有可能調節電晶體633b1,電晶體633b2,和電晶體633b3的柵極端電壓。有可能在公共端1253上調節在點a處的電壓,點b處的電壓,和點c處的電壓。因此,有可能通過改變在電晶體群體681c中單元電晶體634的Vt,在電晶體群體681c2中單元電晶體634的Vt,和在電晶體群體681cn中單元電晶體634的Vt,來改正輸出電流(程控電流)(中的變化)。
雖然在圖130中的三個參考電流發生器電流是被單獨地形成的,但這不是限制性的,且可形成四個或更多的參考電流發生器電路。它們可由示於圖128中的在電晶體群體681b中的電晶體633a所構建。通過採用在圖128中的結構,並控制(調節)流經構成電流反映的電晶體632a的電流,有可能同時控制(調節)示於圖130中的參考電流Ib1、Ib2和Ib3。即,電晶體633b1、633b2和633b3作為電晶體群體被控制(參見圖131(b))。
圖130示出一種結構,在這結構中,為電晶體633b1形成或設置了參考電流調節裝置651a,而為電晶體633b2形成或設置了參考電流調節裝置651b。圖132示出一種結構,在這結構中,源端由電晶體633b1和633b2所共有,以及形成即設置了參考電流調節裝置651。參考電流Ib1和Ib2通過電流調節裝置651來控制(調節)而變化。從單元電晶體634輸出的程控電流正比於在參考電流Ib1和Ib2中的變化而變化。電晶體633b1和電晶體633b2以與示於圖123中的電晶體群體681c中電晶體633b一樣的方式被連接。
參考電流Ib1和Ib2由參考電流調節裝置651來控制即調節(不用說,這裝置並不限於可變調節器,且可以是電子調節器)。在各電晶體群體681c中單元電晶體634與電晶體633b(633b和633b2)一起形成電流反映電路。參考電流Ib1和Ib2限定從單元電晶體634輸出電流的大小。
採用示於圖129的結構,參考電流Ib1被用來主要把在點a處的柵極端電壓調節到一預定值,而參考電流Ib2被用來主要把在點b處的柵極端電壓調節到一預定值。參考電流Ib1和Ib2基本上是相同的電流。彼此靠近形成的電晶體633b1和633b2具有相等的電晶體Vt。
因此,電晶體633b1和電晶體633b2共有柵極端,且在點a處的電壓和在點b處的電壓相等。因此,從公共端1253的兩側供應電壓,使得在IC晶片的左側和右側上公共端1253處的電壓均勻。一旦在公共端1253處端電壓是均勻的,在電晶體群體681c中所有單元電晶體634的柵極端處的電壓變得相等。這消除了在從單元電晶體634輸出到源信號線18的程控電流中的變化。
這樣,在圖132中的結構包含產生參考電流源的兩個電晶體633b。圖133示出一種結構,在這結構中,構成參考電流源的電晶體633b2的柵極電壓也被加到公共端1253的中央。
參考電流發生器電路1傳遞參考電流Ib1,而參考電流發生器電路2則傳遞參考電流Ib2。參考電流發生器電路3傳遞參考電流Ib3,參考電流Ib1、參考電流Ib2,和參考電流Ib3具有相同的電流值。這些參考電流通過參考電流調節裝置651來控制即調節(不用說,這裝置並不限於可變調節器,且可以是電子調節器)。
在圖133中,雖然三個參考電流發生器電路被單獨地形成,但這不是限制性的,且可形成四個或更多參考電流發生器電路。
順便提一下,在圖126、127、128等的結構中,通過參考電流的電晶體被設置即形成在柵極接線1261的兩側,不過,本發明並不限於這些情況。不用說,可把恆定電壓直接加到柵極接線1261,而不是設置的電晶體。上面各項也適用於本發明的其它示例。
在上面的幾個示例中,基於電流或基於電壓的傳遞主要在單級結構中實現的。不過,本發明並不限於這些。不用說,例如,如在圖146所示,本發明也適用於示於圖68中的多級結構中。
在圖147中,電晶體631a和631b形成即設置於電晶體群體681a的兩端部(在IC晶片的左端和右端上或附近)。並且,形成即設置作為參考電流調節裝置的可變電阻651。順便提一下,參考電流Ia1和Ia2可被固定。不用說,參考電流Ia1和Ia2可以是相等的。
通過參考電流調節裝置651調節參考電流Ia1和Ia2,有可能調節在電晶體群體681a中電晶體632的輸出電流Ib。電流Ib被傳遞到電晶體633a,造成流經在電晶體群體681b中形成電流反映電路的電晶體633a的電流,並從而確定單元電晶體634的輸出電流。其它各項與在圖68及其同類圖中的相同,因此省略對其描述。
雖然已敘述過,流經設置在晶片兩側的電晶體的參考電流的大小由電子調節器或其同類的裝置來調節,但本發明並不限於這些情況。例如,這可通過微調參考電流調節電阻器Rm來完成,如圖165所圖示說明的。即,通過用從雷射裝置1501發射的雷射1502微調電阻器Rm,電阻值被提高。電阻器Rm電阻值的增加改變了參考電流Ia。通過微調Rm1或Rm2,有可能分別調節參考電流Ia1和Ia2。
較佳的是,由組成電流反映電路的電晶體產生的電流被多個電晶體傳遞。形成在IC晶片14上的電晶體具有在特性方面的變化。為抑制在電晶體特性方面的變化,可增加電晶體的尺寸。不過,如果增加電晶體的尺寸,電流反映電路的電流反映率可能偏離。為解決這個問題,建議用多個電晶體製成基於電流或電壓的傳遞。即使在個別電晶體的特性中有變化,多個電晶體的使用降低了整體變化。這也改進了電流反映率的準確性。總的來說,IC晶片的面積也被減少了。圖156示出一示例。順便提一下,上面各項適用於基於電流或基於電壓的多級傳遞和基於電流或基於電壓的單級傳遞。
在圖156中,電晶體群體681a和電晶體群體681b組成電流反映電路。電晶體群體681a由多個電晶體632b構成。另一方面,諸電晶體群體681b中的每一群體由多個電晶體633a構成。類似地,諸電晶體群體631c的每一群體由多個電晶體633c構成。
電晶體群體681b1,電晶體群體681b2,電晶體群體681b3,電晶體群體681b4,等等都由相同數目的電晶體633a組成。並且,電晶體633a的總面積在諸電晶體群體681b之間是(近似)相等的(此處,總面積是在每一電晶體群體681b中諸電晶體633a的W和L的尺寸乘以電晶體633a的數目)。相同的情況也適用於諸電晶體群體681c。
令Sc表示在各電晶體群體681c中諸電晶體633b的總面積(此處,總面積是在各電晶體群體681c中諸電晶體633b的W和L的尺寸乘以諸電晶體633b的數目)。此外還令Sb表示在各電晶體群體681b中諸電晶體633a的總面積(此處,總面積是自各電晶體群體681b中諸電晶體633a的W和L的尺寸乘以諸電晶體633a的數目),此外還令Sa表示在各電晶體群體681a中諸電晶體632b的總面積(此處,總面積是在各電晶體群體681a中諸電晶體632b的W和L的尺寸乘以諸電晶體632b的數目)。此外還令Sd表示每次輸出諸單元電晶體634的總面積。
較佳的是,總個面積Sc和總面積Sb是近似相等的。並且,較佳的是,組成各電晶體群體681b的電晶體633a和組成電晶體群體681c的電晶體633b在數目上是相等的。不過,考慮到在IC晶片14上的布局約束,可把組成各電晶體群體681b的電晶體633a製作成比組成各電晶體群體681c的電晶體433b在數目上較少的而在尺寸上則較大。上面結構的示例示於圖157。電晶體群體681a由多個電晶體632b構成。電晶體群體681a和電晶體633a組成電流反映電路。電晶體633a產生電流Ic。一隻電晶體633a驅動多只在電晶體群體681c中的電晶體633b(來自單個電晶體633a的電流Ic被分路到多個電晶體633b)。通常,電晶體633a的數目對應於輸出電路的數目。例如,在QCIF+屏中,在各R、G和B的電路中,有176隻電晶體633a。
在總面積Sd和總面積Sc之間的關係與輸出變化有關。這個相應關係示於圖210。對於變化率之類,參見圖170。當總面積Sd總面積Sc=2∶1(Sc/Sd=1/2)時的變化率取為1。可從圖210看到,小的Sc/Sd比導致在變化率中迅速的退化。尤其是當Sc/Sd是1/2或更小時,得出很差的變化率。當Sc/Sd是1/2或以上時,輸出變化降低。這降低是漸變的。當Sc/Sd在1/2左右或較大時,輸出變化屬於可允許範圍之內。有鑑於上面的情況,較佳的是,要滿足1/2≤Sc/Sd。不過,較大的Sc就意味著較大的IC晶片。因此,應規定Sc/Sd=4的上限。即,應滿足1/2≤Sc/Sd≤4。
順便提一下,A≥B指的是A等於或大於B。A>B指的是A大於B。A≤B指的是A等於或小於B。A<B指的是A小於B。
另外,較佳的是,總面積Sd和總面積Sc近似地相等。而且,較佳的是,每輸出的單元電晶體634的數目和在各電晶體群體681c中電晶體633b的數目相等。即,在64層次的場合下,每輸出有63隻單元電晶體634。因此,在電晶體群體681c中有63隻電晶體633b。
並且,較佳的是,電晶體群體681a,電晶體群體681b,和電晶體群體681c是由其WL面積在4倍之內的單元電晶體634組成。更佳的是,它們由它的WL面積在2倍之內的單元電晶體484組成。愈加更佳的是,它們由相同尺寸的單元電晶體484組成。即,電流反映電路和輸出電流電路704由尺寸近似相同的電晶體組成。
總面積Sa應比總面積Sb大。較佳的是,要滿足200Sb≥Sa≥4的關係。並且,組成所有電晶體群體681b的電晶體663a的總面積Sa應近似地等於Sa。
順便提一下,如圖164所圖示說明的,與電晶體群體681b組成電流反映電路的電晶體632a不需要被包括在電晶體群體681a中(參見圖156)。
在圖126,127,128,147或其同類圖的結構中,流通參考電流的電晶體被設置即形成在柵極接線1261的兩側。把圖158示出將這個結構(方案)應用到圖157中結構的示例。在圖158中,把電晶體群體681a1和681a2設置即形成在柵極接線1261的兩側。其它項目與圖126,127,128,147,等相同,因此省略對其作描述。
在示於圖126,127,128,147,158,等圖的結構中,把一電晶體或電晶體群體設置在柵極接線1261的各端部。因此,總數為兩隻電晶體或兩個電晶體群體被設置在柵極接線1261的兩個端部處。不過,本發明並不限於這些情況。如圖159所說明的,可把一電晶體或電晶體群體設置在柵極接線1261的中央或其它位置上。在圖159中形成了三個電晶體群體681a。本發明的特徵在於把多個電晶體或電晶體群體681形成在柵極接線1261上。多個電晶體或電晶體群體的使用,使降低柵極接線1261的阻抗,導致改善的穩定度成為可能。
為進一步改善穩定度,較佳的是,在如圖160所圖示說明的柵極接線1261上形成即設置電容器1601。或者,把電容器1601形成在IC晶片14,即源驅動器電路14中,或作為IC14的外電容器設置即安裝在晶片的外面。當在外部安裝電容器1601時,在IC晶片的一端上設置一電容器連接端。
上面的示例被構作成用於流通參考電流,利用電流反映電路複製這參考電流,並把這參考電流傳輸到在最後一級中的單元電晶體634。當圖象顯示是黑色顯示(完全黑色屏面)時,因為每個開關641是開路的,所以電流不流經任何單元電晶體634。因此,0(A)電流流經源信號線18,不消耗功率。
不過,即使在黑屏幕顯示時期,參考電流還是流動。在圖161中,諸示例包括電流Ib和Ic。它們成為無功電流。如果構築成在電流程控期間流動,則參考電流有效地流動。因此,在圖象的垂直和水平的消隱時段時參考電流的流動被限止。並且,在等候時段期間,參考電流的流動被限止。
為防止參考電流流動,可把靜止開關1611斷開,如圖161所示。這靜止開關是一種模擬開關。這模擬開關形成在源驅動電路即源驅動器IC14中。當然,這靜止開關1611被設置在IC14的外面並可被控制。
當靜止開關1611被斷開時,參考電流Ib停止流動。因此,電流不流經在電晶體群體681a1中的電晶體633a,且參考電流Ic也被減少為0A。因此,電流也不流經在電晶體群體681c中的電晶體633b。這改善了電源的效率。
圖162是時標圖。產生了與水平同步信號HD同步的消隱信號。當消隱信號是高電平時的時段,對應於消隱時段。當消隱信號是低電平時,施加視頻信號。當消隱信號是低電平時,靜止開關1611被關斷(斷開),而當該信號是高電平時,則被開通。
當靜止開關1611被關斷時,在消隱時段A的期間,參考電流不流動。當靜止開關1611被開通時的消隱時段D期間,參考電流流動。
順便提一下,靜止開關1611的開通/斷開控制可根據圖象數據來進行。例如,在象素行中所有的圖象數據是黑色圖象數據(對1H的時段,輸出到所有源信號線18的程控電流為0)時,靜止開關1611被關斷,以停止參考電流(Ic,Ib,等)流動。並且,可為各源信號線形成即設置靜止開關,並受到開通/斷開控制。例如,當標以奇數的源信號線18在黑色顯示模式時(垂直黑色條顯示),對應的靜止開關被關斷。
採用示於圖124中的結構,在視頻時段期間,參考電流Ib流經電晶體633。根據圖象信號,開關641被開通和斷開,而電流流經合適的單元電晶體634。在黑色屏面顯示期間,所有的開關641被打開。即使開關641被打開,由於參考電流Ib流經電晶體633,單元電晶體634力圖流通電流。這就降低了單元電晶體634的溝間電壓(Vsd)(消除在源電位和漏電位之間的電位差)。單元電晶體634的柵極連接1261的電位也於同時下跌。當圖象從黑色屏面改變到白色屏面時,開關641被開通,在單元電晶體634中產生電壓Vsd。在柵極接線1261和內接線634(源信號線18)之間有一寄生電容。
在柵極接線1261和內接線643(源信號線18)之間的寄生電容與單元電晶體634中的Vsd一起造成在柵極接線1261中的電位起伏。這電位起伏對單元電晶體634輸出電流造成變化。在輸出電流中的這個變化在圖象中產生水平條紋等。在圖象從白色顯示變到黑色顯示或從黑色顯示變到白色顯示的地方,水平條紋就出現。
圖151圖示說明了在柵極接線1261中電位的起伏。在圖象變化點處(圖象從白色顯示變到黑色顯示,從黑色顯示變到白色顯示等的地方)發生連接。
圖152示出解決這個問題的一種方法。在選擇器開關641中形成即設置電阻器R。具體地說,模擬開關641的尺寸被改變,而不是形成電阻器R。因此,圖152是開關641的等效線路圖。
把在開關641中的電阻設計得滿足下列關係式R1<R2<R3<R4<R5<R6D0由一個單元電晶體634提供。D1由2個單元電晶體634提供,D2由4個單元電晶體634提供。D3由8個單元電晶體634提供。D4由16個單元電晶體634提供。D5由32個電晶體634提供。因此,流經諸開關641的電流隨著從D0到D5的變化而增加。也必須相應地降低諸開關的開通電阻。另一方面,也必須減少如圖151中圖示說明的連接。示於圖152的結構,使減少連接和調節諸開關的開通電阻成為可能。
在圖151中柵極連線1261的連接由一圖象的存在造成的,該圖象在所有單元電晶體634被截止時截止了所有的單元電晶體634和參考電流Ib的流動(參見圖153及其同類的圖)。為了上面的理由,單元電晶體643的柵極接線1261易於電位起伏。
圖127及其同類的圖,示出包含多級電流反映連結的結構。圖129到133示出單級結構。已參考圖151描述了不穩定的柵極接線1261的問題。這不穩定是由源驅動器IC14的電源電壓所影響的,因為這電源電壓轉向到最大的電壓。圖211根據當源驅動器IC14為1.8V時所得的值,示出柵極接線電位起伏的比率。這起伏比率隨著在源驅動器IC14的電源電壓中的增加而增加。可允許的起伏率的範圍大約為3。較高的起伏率將造成橫向的交擾。相對於電源電壓的起伏率當IC的電源電壓為10到12V或更高時,往往會增加。因此,源驅動器IC14的電源電壓應為12V或更小。
另一方面,為了對驅動器電晶體11a從白色顯示的電流轉換到黑色顯示的電流,必須對源信號線18的電位作某個幅度變化。所要的幅度變化範圍是2.5V或更多。因為源信號線18的輸出電壓不會超過電源電壓,所以它比電源電壓低。
因此,源驅動器IC14的電源電壓應從2.5V到12V(包括這兩個電壓)。這個範圍的採用,使保持柵極接線1261中的起伏在規定範圍之內,消除水平交擾,從而獲得正常的圖象顯示成為可能。
柵極接線1261的接線電阻值也存在問題。在圖215中,柵極接線1261的接線電阻值(Ω)是它從電晶體633b1到電晶體633b2整個長度的接線電阻值即柵極接線的整個長度的電阻值。如圖151所示的瞬態現象的幅度也取決於一個水平掃描周期(1H),因為1H的時段越短,瞬態現象的影響越大。較大的接線電阻值(Ω),使得較早發生如圖151所示的瞬態現象。這個現象特別對示於圖129到133,和215到220的單級電流反映的連接結構造成一個問題,在這結構中接線1261是長的並與許多單元電晶體634連接。
圖212是一曲線圖,在這圖中,橫軸代表柵極接線1261的接線電阻值(Ω)和1-H周期T(秒)的乘積(R·T),而縱軸代表起伏率。該起伏率當R·T=100時取為1。可從圖212看到,當R·T為5或更小時,起伏率往往變得較大。當R·T為1000或更大時,起伏率也往往變得較大。因此,較佳的是R·T從5到100(包括這兩個值)。
解決這個問題的另一方法示於圖153。在圖153中,形成即設置穩定地流通電流的單元電晶體1531。這些電晶體1531被稱為穩態電晶體1531。
穩態電晶體1531在參考電流Ib正在流動時,恆定地流通電流Is。因此,它們不取決於程控電流Iw的大小。電流Is的流動減少了柵極接線1261的電位起伏。較佳的是,電流Is為流經單元電晶體634電流的2到8倍(包括這兩個值)那樣大。穩態電晶體1531由與單元電晶體634具有相同WL的多個電晶體構築的。並且,較佳的是,穩態電晶體1531被形成於離流通參考電流Ib的電晶體633最遠的位置處。
雖然參考圖153已敘述過形成多個穩態電晶體,但本發明並不限於這些情況。可形成如圖155所示的一單個穩態電晶體1531。並且,可在如圖154所示的多個位置處形成多個穩態電晶體1531。在圖154中,一隻穩態電晶體1531a形成於靠近電晶體633處,而四隻穩態電晶體1531b形成於離電晶體633最遠的位置處。
在圖154中,形成用於穩態電晶體1531b的開關S1。開關S1根據圖象數據(D0到D5)開通和斷開。在黑色屏面圖象數據的場合下(包括接近於黑色屏面的圖象數據(D的高階畢特是0),NOR(或非)電路1541的輸出進入高電位,開關S1開通,電流Is2流經穩態電晶體1531。否則,開關S1保持斷開,而電流不流經穩態電晶體1531。這個結構可減少功耗。
圖163示出包括穩態電晶體1531和靜止開關1611這兩種的結構。因此,不用說,可把已在本文中描述過的結構結合起來使用。
無效電晶體群體681c被形成即被設置在位於晶片IC兩端的電晶體群體681c1和681cn的外側。較佳的是,至少兩個無效電晶體群體681c被形成於晶片IC的左、右側(最外側)更佳的是,形成3到6個電路(包括這兩個數)。在沒有無效電晶體群體681c的情況下,在生產這IC期間的擴散工藝或腐蝕工藝將造成在較外面的電晶體群體681c中各單元電晶體634在Vt方面與那些在IC晶片14中部的有區別。在Vt方面的差異將導致在單元電晶體634輸出電流(程控電流)中的變化。
圖129到133是具有單級電流反映結構的驅動器IC的方塊圖。將對該單級結構作進一步的描述。圖215示出單級驅動器電路的結構。在圖215中的電晶體群體681c對應於由示於圖214(也參看圖129到133)的單元電晶體634構成的輸出級結構。
電晶體632b和兩個電晶體633a組成電流反映電路。電晶體633a1和電晶體633a2的尺寸是相同的。因此,流過電晶體633a1的電流Ic和流過電晶體633a2的電流Ic是一樣的。
在圖214中,由單元電晶體634構成的電晶體群體681c與電晶體633b1和電晶體633b2一起組成電流反映電路。在電晶體群體681c的輸出電流中有變化。不過,在彼此靠近的鄰近位置組成電流反映電路的電晶體群體681具有它們的被準確控制的輸出電流。電晶體633b1和電晶體群體681c1在對各個靠近的鄰近位置上組成電流反映電路。並且,電晶體633b2和電晶體群體681cn在對各個靠近的鄰近位置上組成電流反映電路。如果流經電晶體633b1的電流和流經電晶體633b2的電流是相等的,則電晶體群體681c1的輸出電流和電晶體群體681cn的輸出電流是相等的。如果在各IC晶片中準確地產生電流,則在任何IC晶片中輸出級的兩端,電晶體群體681c的輸出電流是相等的。因此,即使IC晶片是級聯的,則可把在IC間的接縫做得難以覺察的。
正如圖123的情況,可安裝多個電晶體633b以形成電晶體群體681b1和電晶體681b2。可安裝多個電晶體633a以形成如圖123中的電晶體群體681a。
雖然已敘述過,電晶體632b的電流由電阻值R1來規定,但這不是限制性的。可使用電子調節器1503a和1503b,如圖218所示。在示於圖218的結構中,可獨立地操作電子調節器1503a和1503b。因此,可改變流經電晶體632a1和632a2的電流值。這使調節在晶片左側和右側處輸出級681c中輸出電流的斜率成為可能。順便提一下,也可能只安裝一隻電子調節器1503,如圖219所示,並用它來控制兩個運算放大器722。
參考圖161已敘述過靜止開關1611。不用說,可類似地設置即形成如圖220所示的靜止開關。在圖153,154,155,和163中已敘述過,穩態電晶體1531被形成即設置,而可把在圖226(b)中的穩態電晶體1531形成即設置在塊A中,如圖225所圖示說明的。
並且,參考圖160已敘述過,為了穩定度,已把電容器1601連接到柵極接線1261,且很明顯,在圖226(a)中起穩定作用的電容器1601也可被設置在圖225的塊A中。
並且,參考圖165及其同類的圖已敘述過,為調節電流可微調電阻等。類似地,不用說,可微調電阻器R1或R2,如圖225所圖示說明的。
參考圖210已敘述過,對構築電晶體群體681的區域存在一些條件。不過,在圖210中的條件並不適用於在圖129到133和圖215到220的單級電流反映結構,在這些結構中,有非常多的單元電晶體634。在下面將另外地描述單級驅動器電路的輸出級。順便提一下,為易於解釋,將把圖216和217作為示例。不過。由於描述不僅與單元電晶體634的數目和總面積有關,而且還與電晶體633b的數目和總面積有關,所以很明顯,這描述也適用於其它示例。
圖216和217中,令Sb代表在各電晶體群體681b中電晶體633b的總面積(此處,總面積是在各電晶體群體681b中電晶體633b的W和L的尺寸乘以電晶體633b的數目)。順便提一下,如果電晶體群體681b被安裝在如圖216和217中的柵極接線1261的左側和右側,則該面積加倍計算。如果有一隻電晶體,如圖129所示,則Sb等於電晶體633b的面積。如果電晶體群體681b由單一電晶體633b構成,則不用說,Sb等於一隻電晶體633b的尺寸。
此外還令Sc代表在各電晶體群體681c中單元電晶體634的總面積(此處,總面積是在各電晶體群體681c中電晶體634的W和L的尺寸乘以電晶體634的數目)。假設電晶體群體681c的數目為n,在QCIF+屏的場合下,n是176(參考電流電路是為各R,G,和B形成的)。
在圖213,橫軸代表Sc×n/Sb,而縱軸代表起伏率。在最差情況下的起伏率被取作1。如圖213能圖示說明的,起伏率隨著Sc×n/Sb的增加而變壞。大的Sc×n/Sb指的是當輸出端的數目n恆定時,在電晶體群體681c中單元諸電晶體634的總面積大於在電晶體群體681b中電晶體633b的總面積。如果是那樣,起伏率是不利的。
小的Sc×n/Sb值指的是當輸出端數目n恆定時,在電晶體群體681c中單元電晶體634的總面積小於在電晶體群體681b中電晶體633b的總面積。如果是那樣,起伏率是小的。
起伏的可允許範圍對應於Sc×n/Sb為50或較小的值。當Sc×n/Sb為50或較小時,起伏率屬於可允許範圍之內,而柵極接線1261的電位起伏是極小的。這使消除水平交擾,保持輸出變化在可允許範圍之內,從而獲得正常的圖象顯示成為可能。當Sc×n/Sb為50或較小時,起伏率屬於可允許範圍之內是真實的。不過,把Sc×n/Sb降到5或較小則幾乎沒有效果。相反,Sb變大,增加了IC14的晶片面積。因此,較佳的是Sc×n/Sb到5應是從5到50(包括這兩個數)。
並且,在電晶體群體681c中單元電晶體634的布局具有需要考慮的問題。電晶體群體681c應被有序地設置。單元電晶體634的任何脫空將使在它周圍的單元電晶體634的特性不同於其它單元電晶體634的特性。
圖134示意地圖示說明了在輸出級的電晶體群體681c中單元電晶體634的排列。把代表64層次的63隻單元電晶體634有序地安排在矩陣中。不過,雖然64隻單元電晶體634可被安排在4行×16列中,但63隻單元電晶體634的安排產生了空位(有陰影的區)。這使得在陰影區周圍的單元電晶體634a,634b,和634c的特性不同於其它單元電晶體634的特性。
為解決這個問題,本發明在陰影區中形成即設置一無效電晶體1341。這使得單元電晶體634a,634b,和634c的特性與其它單元電晶體634的特性一致。即,通過形成這無效電晶體1341,本發明把單元電晶體634安排在一矩陣中。並且,在沒有任何省略的情況下,把各單元電晶體634安排在一矩陣中。此外,單元電晶體634還以軸對稱來安排。
雖然已敘述過,把63隻單元電晶體634安排在各電晶體群體681c中來表示64層次,但本發明並不限於這些情況。單元電晶體634可進一步由多個子電晶體組成。
圖135示出該單元電晶體634。圖135(b)示出由四個子電晶體1352組成的一單元電晶體(單一單元)1351。把單元電晶體(單一單元)1351設計成在輸出電流上要與單元電晶體634相等。即,單元電晶體634由四隻子電晶體1352組成。順便提一下,本發明並不限於單元電晶體634是由四隻子電晶體1325組成的結構,而適用於單元電晶體634是由多個子電晶體1352組成的任何結構。不過,把子電晶體設計成是相同尺寸即產生相同的輸出電流。
在圖135中,字母S表示電晶體的源極端,G表示電晶體柵極端,而D則表示電晶體的漏極端。在圖135(b)中,子電晶體1352沿同一方向排列。在圖135(c)中,子電晶體1352在不同的行之間沿不同方向排列。在圖135(d)中,子電晶體1352在不同的列沿間不同方向排列,且相對於一個點對稱。在圖135(b),135(c),和135(d)中所有的安排都是有規則的。
在單元電晶體634或子電晶體1352的形成方向中的變化,常會改變它們的特性。例如,在圖135(c)中,即使把相等的電壓加到單元電晶體634a和子電晶體1352b的柵端,但它們都產生不同的輸出電流。不過,在圖135(c)中,以相同的數目,形成具有不同特性的子電晶體1352。這減少了作為整體的電晶體(單元)中的變化。如果改變具有不同形成方向的單元電晶體634或子電晶體1352的方向,則在特性方向的差異將彼此互補,導致減少在電晶體(單一單元)中的變化。不用說,上面的項目也適用於圖135(d)中的安排。
因此,如圖136及其同類圖所圖示說明的,通過改變單元電晶體634的取向,有可能造成在縱方向形成的單元電晶體634的特性和在橫方向形成的單元電晶體634的特性在電晶體群體681c中作為整體彼此互補,導致在電晶體群體681c中作為整體減少變化。
圖136示出在各電晶體群體681c之內,單元電晶體634在不同的列之間被不同地取向的示例。圖137示出在各電晶體群體681c之內,單元電晶體634在不同的行之間被不同地取向的示例。圖138示出在各電晶體群體681之內,單元電晶體634不僅在不同的列之間,而且還在不同的行之間被不同地取向的示例。順便提一下,這些要求當形成即設置無效電晶體1341時,也被觀察到。
上面的示例涉及在電晶體群體681c中構作即形成相同尺寸即相同電流輸出的單元電晶體(參見圖139(b))。不過,本發明並不限於這些情況,在圖139(a)中圖示說明的結構也能被如下使用。單一單元的單元電晶體634a對第0畢特(開關641a)被連接(被形成)。2-單元的單元電晶體634b第一畢特(開關641b)被連接(被形成)。4-單元的單元電晶體634c對第二畢特(開關641c)被連接(被形成)。8-單元的單元電晶體634d對第三畢特被連接(被形成)(開關641d)。16-單元的單元電晶體634a對第四畢特(未示出)被連接(被形成)。32-單元的單元電晶體634a對第五畢特(未示出)被連接(被形成)。順便提一下,例如,16-單元的單元電晶體是一種電晶體,它的輸出電流等同於由16隻單元電晶體634所輸出的電流。
通過按比例地改變溝道寬度W(而保持溝道長度L不變),可容易地形成-n-單元的(n是整數)單元電晶體。不過,實際上,把溝道寬度W加倍時,常常得不到加倍的輸出電流。因此,溝道寬度W通過實際上構築電晶體用實驗來確定。不過根據本發明,即使這溝道寬度W或多或少與比例有偏差,但還是假設溝道W是成比例的。
在下面將描述參考電流電路。輸出電流電路704是逐個地為R,G和B而形成(設置)的。在靠近的鄰近位置上設置RGB輸出電流電路704R,704G,和704B。並且,在圖73的低電流區中的參考電流INL和在圖74的高電流區中的參考電流INH是對各彩色(R,G和B)作調節的(也參見圖79)。
因此,對R的輸出電流電路704R配裝了調節器(或用於電壓輸出或電流輸出的電子調節器)651RL來調節在低電流區中的參考電流INL,和調節器(或用於電壓輸出或電流輸出的電子調節器)651RH來調節在高電流區中的參考電流INH。類似地,對G的輸出電流電路704G配裝了調節器(或用於電壓輸出或電流輸出的電子調節器)651GL來調節在低電流區中的參考電流INL,和調節器(或用於電壓輸出或電流輸出的電子調節器)651GH來調節在高電流區中的參考電流INH。並且,對B的輸出電流電路704B配裝了調節器(或用於電壓輸出或電流輸出的電子調節器)651BL來調節在低電流區中的參考電流INL,和調節器(或用於電壓輸出或電流輸出的電子調節器)651BH來調節在高電流區中的參考電流INH。
較佳的是,調節器651及其同類的調節器應有能力適應溫度變化,以對EL元件5的溫度特性作出補償。不用說,如果在示於圖79的灰度係數中有兩個更多的轉折點,則可安裝三個或更多的電子調節器或電阻器來調節對不同彩色的參考電流。
輸出臺761被形成即被設置在IC晶片的輸出端。它們與顯示屏的源信號線18連接。通過電鍍技術或球焊技術把一突塊形成在輸出臺761上。該突塊應是10到40μm高(包括這兩個高度)。
這突塊是通過導電結合層(未示出)與源信號線18作電連接的。導電結合層是由環氧樹脂或混合著銀(Ag),金(Au),鎳(Ni),碳(C),二氧化錫(SnO2),及其同類材料的苯酚基樹脂製成的,或由紫外固化樹脂製成。導電結合層通過轉移或其它技術形成在突塊上。並且,突塊和源信號線18通過採用ACF樹脂的熱壓來結合。順便提一下,用於把突塊即輸出臺761與源信號線18連接起來的技術並不限於在上面所描述的那些。另外,可採用一種薄膜載體技術來代替在陣列板上安裝IC14。並且,可採用聚醯亞胺薄膜及其同類薄膜來連接源信號線18等。
參考圖69,已被輸入的4-畢特電流控制數據(DI)通過4-畢特解碼器電路692來解碼(不用說,如果有64個組成部分,則要用6-畢特解碼電路。為易於解釋,在此假設採用的是4-畢特數據)。通過電平移位器電路693把解碼器輸出從邏輯電平電壓值推升到模擬電平電壓值,並送入模擬開關641。
電子調節器電路的主要組成部件是一固定電阻器RO(691a)和16個單元寄存器r(691b)。從解碼器電路692的輸出連接到16個模擬開關641中的一個,並通過從解碼器電路692的輸出用來確定電子調節器的電阻值。例如,如果解碼器電路692的輸出為4,則電子調節器的電阻值是RO+5r。電子調節器的電阻值用作在第一級電流源631上的負載,並被提升到模擬電源Avdd。因此,在電子調節器的電阻值中的變化,對第一級電流源631的電流值造成變化。這又對第二級電流源632的電流值造成變化,因此對第三級電流源633的電流值造成變化。驅動器IC的輸出電流以這樣的方式受到控制。
順便提一下,雖然已假設過,為了圖示說明起見,採用4-畢特數據用於電流值控制,但這不是限制性的。不用說,畢特計數越大,電流的階梯數就越大。並且,雖然已敘述過,多級電流反映具有三級結構,不用說,這不是限制性的,且可採用任何的級數。
另外,為處理由溫度變化造成的,在EL元件發射亮度中的變化問題,較佳的是,電子調節電路配裝它的電阻值隨溫度變化的外電阻器691a。圖33和35及其同類圖中,其電阻值隨溫度而變化的外電阻器包括熱敏電阻,正溫度係數熱敏電阻等。通常,其亮度隨流經它們本身的電流而變化的光發射元件具有溫度依存關係,而它們的發射亮度,即使相同值的電流流經它們,還是隨溫度而變。通過附接其電阻值隨溫度而變的外電阻器691a至電子調節器,有可能改變隨溫度輸出恆定電流的電流值,並即使在溫度變化時,仍保持發射亮度不變。
較佳的是,多級電流反映電路被分為用於紅色(R),綠色(G),和藍色(B)的三個系統。通常,有機的EL或其它電流驅動的光發射元件,在R,G和B之間具有不同的發射特性。因此,為獲得在R,G和B之間相同的亮度,流經光發射元件的電流應對R,G,和B作單獨的調節。並且,諸如用於有機的EL顯示屏的電流驅動光發射元件在R,G,和B之間具有不同的溫度特性。因此,諸如形成即設置的、用來為溫度特性作補償的輔助元件的特性也應對R,G和B單獨地被調節。
由於多級電流反映電路被分為用於紅色(R),綠色(G),和藍色(B)的三個系統,本發明作出對R,G和B單獨地調節發射特性和溫度特性,並從而使獲得最佳的白色平衡成為可能。
如稍早描述的,在電流驅動的場合下,在黑色顯示期間,只有很小電流被寫入象素。因此,如果源信號線18等具有寄生電容,在一個橫向掃描周期(1H)中,電流不能被充分地被寫入象素16中。通常,在電流驅動的光發射元件中,黑色電平的電流象幾個nA那樣弱,因此,難以驅動寄生電容(接線的負載電容),它被認為採用黑色電平電流的信號值來測量幾十pF。為解決這個問題,通過在把圖象數據寫入進源信號線18之前,施加預充電電壓,使在象素電晶體11a(基本上,電晶體11a是截止的)中的黑色電平電流與源信號線18的電位電平相等是有用的。為了形成(建立)預充電電壓,通過解碼圖象數據的較高階畢特,恆定電壓輸出黑色電平是有用的。
圖70示出配裝根據本發明的預充電功能的電流輸出型源驅動器電路(IC)14的示例。圖70示出把預充電功能安裝於6-畢特恆定電流輸出電路的輸出級中的情況。在圖70中,預充電控制信號被構作成使它可解碼這種情況,即通過NOR電路702在圖象數據D0到D5中的較高階的3畢特D3,D4和D5全部是零,取一AND電路703,用從點時鐘脈衝CLK的具有基於橫向同步信號HD的復位功能的計數器電路701的輸出,並從而輸出黑色電平電壓Vp一固定的時段。在其它的情況中,把從參考圖68等描述的電流輸出級704的輸出電流加到源信號線18(程控電流從源信號線18被引出)。當圖象信號由接近黑色電平的第0到第7層次組成時,在橫向周期的開始時,通過寫入只對應於黑色電平的電壓一固定的時段,上面的結構減輕電流驅動的負擔,並對不充分的寫入補償。順便提一下,假設第0層次對應於完全黑色顯示,而第63層次對應於全白色顯示(在64層次顯示的場合下)。
較佳的是,對已完成預充電的層次應被限止到黑色顯示區。具體地說,預充電是通過在黑色區(低亮度區,在電流驅動的場合下,在這區中,只有小的(弱的)寫入電流流動)中從寫入圖象數據中選定層次(選擇性預充電)來完成的。如果預充電在層次的整個範圍內進行,則亮度在白色顯示區降低了(未達到目標亮度)。並且,在某些情況下顯示出縱向條紋。
較佳的是,選擇性預充電從第0層次開始對所有層次的1/8進行(例如,在64層次的場合下,在對第0到第7層次的預充電之後,圖象數據被寫入)。更佳的是,選擇性預充電從第0層次開始對所有層次的1/16進行(例如,在64層次的場合下,在對第0到第3層次的預充電之後,圖象數據被寫入)。
一種通過僅檢測第0層次來執行預充電的方法在加強反差方面也是有效的,特別是在黑色顯示中,它獲得極為良好的黑色顯示。問題是當整個屏幕顯示第一和第二層次時,屏幕在色調中顯示稍帶白色。因此,選擇性預充電是在預定的範圍內進行的從第0層次開始的所有層次的1/8。通過只提取第0層次進行預充電的方法對圖象顯示幾乎不造成損傷。因此,採取這個方法作為預充電技術是最可取的。
順便提一下,在R,G和B之間,改變預充電電壓和層次範圍是有用的,因為在R,G和B之間,發射啟動電壓和EL元件15的發射亮度有變化。例如,在R的場合下,從那個第0層次開始,對所有層次的1/8進行選擇性預充電(例如,在64層次的場合下,在對第01到第7層次的預充電之後,圖象數據被寫入)。在其它彩色(G和B)的場合下,選擇性預充電從第0層次開始,對所有層次的1/16進行(例如,在64層次的場合下,在對第0到第三層次的預充電之後,圖象數據被寫入)。關於這預先充電電壓,如果對R,7V被寫入進源信號線18,對其它彩色(G和B)7.5V被寫入源信號線18。最佳的預充電電壓往往隨EL顯示屏的生產批數而變。因此,較佳的是,預充電電壓可用外部調節器或其同類的裝置來調節。這種調節器電路也可採用電子調節器電路來容易地實現。
順便提一下,預充電電壓不高於陽極電壓Vdd減0.5V,並在圖1的陽極電壓Vdd減2.5V的範圍內是較佳的。
即使用僅對第0層次進行預充電的方法,但從R,G和B之間選擇一種或兩種彩色進行預充電還是有用的。這將對圖象顯示造成較少損傷。
通過提供幾種能由指令來轉換的模式是較佳的,這些模式包括不進行預充電的第0模式,僅對第0層次進行預充電的第一模式,在第0到第3層次的範圍內進行預充電的第二模式,在第0到第7層次的範圍內進行預充電的第三模式,以及在整個層次等範圍內進行預充電的第四模式。這些模式可通過在源驅動器電路(IC)14中構築(設計)一邏輯電路被容易地實現。
圖75是示出選擇性預充電電路的具體結構圖。參考字母PV表示預充電電壓的輸入端。通過外輸入或通過電子調節器電路為R,G和B設定單獨的預充電電壓。順便說,雖然已說明對R、G和B設定了單獨的預充電電壓,但這不是限制性的。預充電電壓可能對R,G和B是共有的,因為它們與象素16的驅動電晶體11a的Vt有關係,而Vt在R,G和B之間是沒有區別的。如果象素16的驅動器電晶體11a的W/L比等在R,G和B之間變化(被不同地設計),較佳的是,預充電電壓被調節到不同的設計。例如,驅動器電晶體11a較大的溝道長度L降低了電晶體11a的二極體特性,並提高源一漏(SD)電壓。因此,預充電電壓應被設置得低於電源電位(Vdd)。
預充電電壓PV被饋送到模擬開關731。為減少開通電阻值,模擬開關731的W(溝道寬度)應是10μm或以上。不過,它被設置到100μm或以下,因為太大的W也將增加寄生電容量。更佳的是,溝道寬度W應在15μm和60μm之間(包括這兩個尺寸)。上述項目也適用於在圖75的開關641b中的模擬開關731和在圖73中的模擬開關731。
開關641a通過預充電啟動(PEN)信號,選擇性預充電(PSL)信號,和在圖74中邏輯信號的較高階三個畢特(H5,H4,和H3)來控制。引用邏輯信號的較高階三個畢特(H5,H4和H3),這是因為當它們是「0」時,進行選擇性預充電。即,當較低階三個畢特是「1」時(從第0到第七層次)選擇地進行預充電。
順便提一下,雖然對諸如只在第0層次或第0到第7層次的範圍內的固定層次可進行選擇性充電,但它可在任何規定的低層次區中自動地進行(在圖79中,層次0到層次R1即層次「R1-1」)。具體地說,如果規定了從層次0到層次R1範圍的低層次區,則選擇性預充電將自動地在這範圍內進行,而如果規定了從層次0到層次R2範圍的低層次區,則選擇性預充電將自動地在這範圍內進行。這個控制系統需要比其它系統較小的硬體規模。
開關641a根據上面的哪個信號被施加而開通或斷開。當開關641a是開通時,預充電電壓PV被加到源信號線18。順便提一下,在預充電電壓PV被施加的期間,由單獨形成的計數器(未示出)來設定。這計數器被構築成通過指令來設定。較佳的是,預充電電壓的施加持續時間是從一個橫向掃描周期(1H)的1/100到1/5,包括這兩個時間。例如,如果1H是100μsec,則施加持續時間應從1μsec到20μsec(從1H的1/100到1/5),包括這兩個時間。更佳的是,它應從2μsec到10μsec(從1H的2/100到1/10),包括這兩個時間。
圖173示出圖70或75的變化。它示出一種預充電電路,這電路根據輸入圖象數據確定是否進行預充電並對予充電進行控制。例如,這預充電電路可作出設定,以便當圖象數據只包含第0層次時進行預充電,當圖象數據僅包含第0和第一層次時進行預充電,或當第0層次出現時總是進行預充電,以及當第一層次連續地出現預定的次數或在超出預定次數時,進行預充電。
圖173示出配裝根據本發明預充電功能的電流輸出型源驅動器電路(IC)14的示例。圖173示出預充電功能被裝在6-畢特恆流輸出電路輸出級中的情況。在圖173中,符合電路1731根據圖象數據D0到D5進行解碼,並確定是否採用在配裝根據橫向同步信號HD的復位功能的REN端和點時鐘脈衝CLK端中的輸入進行預充電。符合電路1731具有一存儲器並保留與圖象數據有關的預充電結果歷時幾個H或幾場(幀)。並且,它具有根據所保留的數據通過確定是否進行預充電來控制預充電的本領。例如,符合電路1731可作出設定,以便當第0層次出現時總是進行預充電,和當第一層次連續出現6H(六個橫向掃描周期)或更多時進行預充電。並且,它可作出設定,以便當第0或第一層次出現時,總是進行預充電,和當第二層次連續出現3F(三個幀周期)或更多時,進行預充電。
來自符合電路1731的輸出以及來自計數器電路701的輸出通過「與」(AND)電路703進行邏輯相乘,並因此黑色電平電壓Vp輸出一預定的時段。在其它的場合下,來自參考圖68及其類同的圖所描述的電流輸出級704的輸出電流被加到源信號線18(程控電流Iw從源信號線18引出)。結構的其它部分,與示於圖70,75,及其類同圖的那些是相同或類似的,因此,省略對它們的描述。順便提一下,雖然預充電電壓被加到圖173中的點A,不用說,它也可被加到點B(參見圖75)。
如果採用加到源信號線18的圖象數據來改變預充電電壓PV的施加持續時間,也可獲得良好的結果。例如,可為對應於全黑色顯示的第0層次增加施加持續時間,並為第四層次減少。並且,如果考慮到在圖象數據和在1H之後要施加的圖象數據之間的差異來規定施加的持續時間,則可獲得良好的結果。例如,在寫入一股電流進源信號線以把該象素處於白色顯示模式之後,當寫入一股電流進源信號線以把該象素處於黑色顯示模式1H時,應增加預充電時間。這是因為對黑色顯示使用一股弱電流。相反,在寫入一股電流進源信號線以把該象素處於黑色顯示模式之後,當寫入一股電流進源信號線以把該白色象素處於黑色顯示模式1H時,應減少預充電時間或應停止預充電(不進行預充電)。這是因為對白色顯示使用了大電流。
根據待加的圖象數據來改變預充電電壓也是有用的。這是因為對黑色顯示使用了弱的電流,而對白色顯示則使用了大的電流。因此,在較低的層次區中(當P-溝電晶體被用作象素電晶體11a時),預充電電壓被升高(相對Vdd),而在較高層次區中(當P-溝電晶體被用作象素電晶體11a時),預充電電壓被降低。
為易於理解,在下面將主要參考圖75作出描述。不過,不用說,在下面描述的項目也適用於示於圖70和175中的預充電電路。
當程控電流的開端(PO端)是「0」時,開關1521被斷開,使IL端和IH端從源信號線18脫離連接(Iout端與源信號線18連接)。因此,程控電流Iw不流經源信號線18。
當把程控電流Iw加到源信號線時,PO端是「1」,保持開關1251開通,以使程控電流Iw流經源信號線18。當在顯示區無象素行被選定時,「0」被加到PO端以使開關1251開路。單元電晶體634根據輸入數據(D0到D5)恆定地從源信號線18引出電流。這個電流通過電晶體11a從已選定的象素16的VDD端流進源信號線18。因此,當無象素行被選定時,沒有通路供電流從象素16流到源信號線18。在當任意象素行被選定的時間之後直至當下一象素行被選定的時間時為止,出現了當無象素行被選定的時段。順便提一下,在無象素(象素行)被選定且無通路供電流流進(流出進入)源信號線18的時段期間,被稱為總的非選定時段。
在這狀態中,如果IOUT端被連接到源信號線18,則電流流到被啟動的單元電晶體634(實際上,所啟動的電晶體是通過從D0到D5端的數據受開關641控制)。因此,在源信號線18寄生電容中的電荷被放電,迅速地降低了源信號線18的電位。然後,要化時間為電流正常地寫入源信號線18以恢復源信號線18的電位。
為解決這個問題,本發明在總的非選定時段期間,把「0」加到PO端以斷開在圖75中的開關1521,並從而把IOUT端從源信號線18脫離連接。因此,無電流從源信號線18流入單元電晶體634,因此,在總的非選定時段期間,源信號線18的電位不會改變。這樣,通過在總的非選定時段期間控制PO端,並把電流源從源信號線18脫離連接,有可能正常地寫入電流。
當白色顯示區(具有某個亮度的區域)(白色區)和黑色顯示區(具有亮度在預定水平之下的區域)(黑色區)在屏幕中共存,且白色面積對黑色面積之比屬於某個範圍,因為縱向條紋在這個範圍中出現時,增加停止預充電的(正常預充電)性能是有用的。相反,在因為當它們移動時圖象可能起著噪聲作用,預充電可以在一個範圍中進行。正常的預充電可通過採用運算電路來計數(計算)對應於白色區和黑色區的象素數據來容易地實現。
因為EL元件15的發射啟動電壓和發射亮度在R,G和B之間變化,所以在R,G和B之間改變預充電電壓也是有用的。例如,一種可能的方法包括當具有預定亮度的白色面積對具有預定亮度的黑色面積之比為1到20或以上時,對R停止或啟動預先充電,以及當具有預定亮度的白色面積對具有預定亮度的黑色面積之比為1到16或以上時,對G和B停止或啟動預充電。已在實驗上和分析上指出在有機的EL屏中,當具有預定亮度的白色面積對具有預定亮度的黑色面積之比為1到100或以上(即黑色面積至少比白色面積大一百倍)時,較佳的是,應停止預充電。更佳的是,當具有預定亮度的白色面積對具有預定亮度的黑色面積之比為1到200或以上時(即,黑色面積至少比白色面積大200倍)時,應停止預充電。當象素16的驅動器電晶體11a是P-溝電晶體時,應從源驅動器電路(IC)14輸出接近於Vdd的電壓,作為預充電電壓。(參見圖1)不過,當預充電電壓PV較接於Vdd時,對在源驅動器電路(IC)14中所用的半導體需要較高的電壓(但是,高的電壓阻僅在5V到10V的量級,而超過5V的高的電壓阻要增加半導體工藝的價格)。因此,採用5V的電壓阻工藝,對採用高解析度、價廉的工藝過程成為可能。
如果當在象素16中驅動器電晶體11a的二極體特性是良好的、且對白色顯示已建立通路時的電流時,5V不被超過,則因為這5V工藝也可供源驅動器IC14之用,所以沒有問題。不過,當二極體特性超過5V時就有問題發生。尤其是在預充電期間,由於必須施加接近於電晶體11a的電源電壓Vdd的預充電電壓PV,所以不可能從IC14產生輸出。
圖92示出解決這個問題的一種屏結構。在圖92中,在陣列板71上形成開關電路641。這源驅動器IC14對開關641輸出開通/斷開信號。這開通/斷開信號由形成在陣列板71上的電平移位器電路693提升並開通和斷開開關641。順便提一下,開關641和電平移位器電路693在形成象素電晶體的過程中,被同時或相繼地形成。當然,可單獨地形成外部電路(IC),並安裝在陣列板71上。
這開通/斷開信號,根據稍早描述的預充電條件從IC14的端部761a輸出。因此,不用說,這預充電電壓的施加和驅動方法也適用於示於圖92的示例中。從端部761a輸出的電壓(信號)低到5V或更低。這電壓(信號)通過電平移位器電路693使它具有提高到開關641的開通/斷開邏輯電平的幅度。
採用上面的結構,能夠在工作電壓範圍內驅動程控電流Iw的電源供應電壓是足夠用於源驅動器電路(IC)14的。預充電電壓PV不會對具有高的工作電壓的陣列板71造成問題。因此,這預充電電壓可被充分地施加到直至陽極電壓(Vdd)的電平。
如果把在圖89中的開關1521,形成(設置)在源驅動器電路(IC)14內,則也有一個電壓阻的問題。這是因為,例如,如果象素16的電壓Vdd高於IC14的電源電壓,則有一個危險,即可把足以損壞IC14的高的電壓加到IC14的端部761。
能解決這個問題的示例示於圖91。在陣列板71上形成(設置)了開關電路641。開關電路641的結構和技術規格等與參考圖92所描述的那些是相同或相似的。
開關電路641被設置在IC14輸出的前面,並在源信號線18的中央。當開關641開通時,用來程控象素16的電流Iw流進源驅動器電路(IC)14。當開關641斷開時,從源信號線18切斷源驅動器電路(IC)14。通過控制開關641,有可能實現在圖90中所圖示說明的驅動系統及其類同的系統。
從端部761a輸出的電壓(信號)為5V或更低,如在圖92中的情況。這電壓(信號)通過電平移位電路693使它具有提高到開關641的開通/斷開的邏輯電平的幅度。
採用上面的結構,能夠在工作電壓範圍內驅動程控電流Iw的電源電壓是足夠用於源驅動器電路(IC)的。由於開關641也在陣列板71的電源電壓工作,所以即使這電壓從象素16被加到源信號線18,開關641和源驅動器電路(IC)14均不會被損壞。
順便提一下,不用說,設置(形成)在圖91中源信號線18中央的開關641和用於施加預充電電壓PV的開關641都可被形成(被設置)在陣列板71上(示例包括示於圖91和92的結構)。
如稍早所描述的,當象素16的驅動器電晶體11a和選擇電晶體(11b和11c)是P-溝電晶體,如圖1所示時,會產生滲透電壓。這是因為柵極信號線17a的電位起伏會通過選擇電晶體(11b和11c)的G-S電容(寄生電容)滲透到電容器19的一端所致。當P-溝電晶體11b截止時,該電壓被設置到Vgh。結果是,電容器19的端電壓稍稍移到Vdd側。因此,選擇電晶體11a的柵極端電壓上升,產生更濃的黑色顯示。這造成正常的黑色顯示。
不過,雖然可獲得第0層次的全黑顯示,但難以顯示第一層次及其同類的層次。在其他情況下,大的層次跳躍可能會出現在第0和第一層次之間,或在特殊的層次範圍可能會出現黑色再現。為解決這個問題,可利用在圖71中的結構。這個結構的特徵由包括整平輸出電流值的功能來表現。微調電容器電路711的主要目的是補償這滲透電壓。它也能被用於調節黑色電平,使得即使圖象數據是在黑色電平0,但某些電流(幾十nA)仍將流動。
基本上,圖71除了已對輸出級添加了微調電容器電路(在圖71中由虛線所圍繞的)之外,與圖64是相同的。在圖71中,3畢特(K0,K1,K2)被用作電流微調控制信號。這控制信號的3畢特使得把大於第三代電流源的電流值0到7倍的電流值添加到輸出電流成為可能。
上面所述是根據本發明源驅動器電路(IC)14的基本概述,現在,將對根據本發明的源驅動器電路(IC)14作更為詳細的描述。
流經EL元件15的電流I(A)和發射亮度B(nt)具有線性的關係。即,流經EL元件15的電流I(A)正比於發射亮度B(nt)。在電流驅動中,各級(層次級)是由電流(單元電晶體634(單一單元))提供的。
人類視覺相對於亮度具有平方律的特性,換句話說,亮度的平方變化才被感覺出是線性的亮度變化。不過,根據示於圖83中的關係,流經EL元件15的電流I(A),在低亮度區和高亮度區中都是正比於發射亮度B(nt)的。因此,如果逐級地改變亮度(以一個層次的間隙),在低層次部分(黑區)在各級中極大地變化(發生陰影清晰度的損失)。在高層次部分(白區),由於亮度變化近似地與二次曲線的線性部分相一致,所以亮度被感覺出在各級中以相等間隙變化。因此,尤其是如何顯示黑色顯示區,變成在電流驅動(在其中,各級作為電流增量來提供)(即在電流驅動源驅動器電路(IC)14)中的一個問題。
為解決這個根據本發明的問題,降低在低層次區中(從層次0(全黑顯示)到層次(R1))的輸出電流斜率,而增加高層次區中(從層次R1到最高層次(R))的輸出電流斜率,如圖79所示。即,在低層次區中,每層次(在每級中)的電流增量被減少,而在高層次區中,每層次(在每級中)的電流增量被增加。通過改變在圖79中兩個層次區之間電流的變化量,有可能使層次特性曲線接近於兩次曲線,因此消除了在低層次區中的陰影清晰度的損失,在圖79及其類同的圖中圖示說明的層次-電流特性曲線被稱為灰度曲線。
順便提一下,雖然在上面的示例中,使用了兩個電流斜率-在低層次區和高層次區-但這不是限制性的。不用說,可使用三個或更多斜率。不過,不用說,兩個斜率的使用是較佳的,因為它簡化了電路結構。較佳的是,灰度曲線是可能產生5根或更多斜率。
本發明的技術理念在於電流驅動源原驅動器電路(IC)及其類同的線路中每層次級電流增量的兩個或更多個值的使用(基本上,電路使用了用於層次顯示的電流輸出。因此,顯示屏並不限於有源矩陣型,並包括簡單矩陣型)。
在EL和其它電流驅動的顯示屏中,顯示亮度正比於所加的電流的量。因此,根據本發明的源驅動器電路(IC)14,通過調節提供用於流經一個電流源(一個單元電晶體)634的電流的基礎的參考電流,可容易地調節顯示屏的亮度。
在EL顯示屏中,在R、G和B之間,發光效率有變化,且彩色純度與NTSC(美國國家電視系統委員會)的標準有偏離。因此,為獲得最佳白色平衡,有必要使R、G和B之間的比率最佳化。這最佳化通過單獨地調節RGB參考電流進行。例如,用於R的參考電流被設定為2μA,用於G的參考電流被設定為1.5μA,而用於B的參考電流被設定為3.5μA。較佳的是,可改變、調節、控制用於不同彩色的參考電流中的至少一個,如上面所描述的。
根據本發明的源驅動器電路(源驅動器IC)14減小了在圖67、148等中的第一級電流源631的電流反映因子(例如,流經電晶體632b的電流被減至1/100,即如果參考電流為1μA,則減小到10nA),使得從外部粗略地調節參考電流,並在晶片之內準確地調節細小的電流成為可能。不用說,上面各項不僅適用於在圖157、158、159、160、161、163、164、165μ等中的參考電流Ib和Ic,而且還適用到在圖147中的參考電流Ib。
裝置用於在低層次區中參考電流的調節電路和用於在高層次區中參考電流的調節電路以獲得圖79中的灰度曲線。順便提一下,圖79示出通過單點多角形灰度電路產生的層次控制方法。這是意圖為了易於解釋,但本發明並不限於這個情況。不用說,可使用多點的多邊形灰色電路。
並且,雖然未示出,但單獨地為R、G和B裝置了用於在低層次區中參考電流的調節電路和用於在高層次區中參考電流的調節電路,使得可單獨地對R、G和B作出調節。當然,如果白色平衡是通過固定一種彩色和對兩種彩色(即,如果G是被固定的,則是R和B)調節參考電流,則僅對兩種彩色在低層次區裝置用於參考電流的調節電路和在高層次區裝置用於參考電流的調節電路。
在電流驅動的情況下,已流經EL元件的電流與亮度具有線性的關係,也如圖83所圖示說明的。為了通過R、G和B的混合來調節白色平衡,只要在預定的亮度上,對R、G和B調節參考電流就可以了。換句話說,如果白色平衡是通過在一預定的亮度上,對R、G和B調節參考電流來調節的,則從基本上講,可在層次的整個範圍上獲得白色平衡。因此,本發明的特徵不僅由單點多角形或多點多角形灰度曲線發生器電路(產生裝置)來表示,而且還由包括對R、G和B調節參考電流的調節裝置來表出。上面的情況是僅由電流控制的EL顯示屏使用的一種電路裝置,而不是液晶顯示屏電路。
在圖79中的灰度曲線,當用於液晶顯示屏時產生了一個問題。為獲得RGB的白色平衡,灰度曲線必須具有對R、G和B相同的轉折點位置(層次R1)。根據本發明的電流驅動可適應這個問題,因為它能在灰度曲線中,在R、G和B之間作出相等的相對位置。並且,在低層次區中的斜率和高層次區中的斜率之間的比必須在R、G和B之間相同。根據本發明的電流驅動可適應這個問題,因為它能在灰度曲線中,在R、G和B之間作出相等的相對位置。
因此,雖然在R、G和B之間的斜率有區別,但根據本發明的電流驅動是根據在加到象素16的電流I和EL元件15的發射亮度之間的如圖83所圖示說明的線性關係的原理下工作的。這個關係的利用,使在個層次中沒有幹擾白色平衡的情況,在小規模範圍下,實現灰度電路成為可能。
本發明的灰度電路,例如,在低層次區中每層次遞增10nA(對應於在低層次區中灰度曲線的斜率)。在高層次區中,它每層次遞增50nA(相當於在高層次區中灰度曲線的斜率)。
順便提一下,在高層次區中每層次的電流增量對在低層次區中每層次電流增量之比被稱為灰度電流比。根據本示例,灰度電流比是50nA/10nA=5。對R、G和B應使用相同的灰度電流比。換句話說,流經EL元件15的電流(程控電流)是用對R、G和B保持相同的灰度電流比來控制的。
圖80示出灰度曲線的示例。在圖80(a)中,在低和高的層次區中,在大的每層次的增量中電流都有增加,在圖80(b)中,在低和高低層次區中,以比圖80(a)較小的每層次增量電流都有增加。不過在圖80(a)和圖80(b)這兩圖中,對R、G和B的灰度電流比是相同的。
如果用這種方式對R、G和B保持相同的灰度電流比對電流調節,要構築這電路就變得較容易了。然後它對R、G和B中的各彩色只要構建產生待加到低層次部分的參考電流的恆流電路,和產生待加到高層次部分的參考電流的恆流電路,並構建(設置)相對地調節流各經恆流電路的電流調節器就可以了。
圖77示出當維持灰度電流比不變而改變輸出電流的電路結構,當維持在用於低電流區的參考電流源771L和用於高電流區的參考電流源771H之間的灰度電流比不變時,電流控制電路772改變流經電流源633L和633H的電流。
較佳的是,顯示屏的溫度是用形成在IC晶片(電路)14中的溫度檢測電路781來檢測的,如圖78所圖示說明的。這是因為對R、G和B的有機的EL元件隨與它們的材料有關的溫度特性而變化。這溫度檢測是採用形成在溫度檢測電路781中的雙極型電晶體來進行的。這是根據雙極型電晶體的結隨溫度改變它們的狀態,造成雙極型電晶體的輸出電流隨溫度而變的原理。這已檢測到的溫度被反饋到為各彩色設置(形成)的溫度控制電路782,以使電流控制電路772作出對溫度的補償。
順便提一下,合適的灰度比是在3和10之間(包括這兩個值)。更佳的是,灰度比是在4和8之間(包括這兩個值)。較佳的是,灰度電流比,尤其是,在5和7之間(包括這兩個值)。上面的關係將被稱為第一關係。
在低層次部分和高層次部分之間設定一過渡點(在圖79中的層次R1)到在層次最大數K的1/32和1/4之間(包括這兩個值)是適宜的(例如,如果層次最大數K是對應於6-畢特數據的64層次,則過渡點應設定到在第二層次(=64/32)和第1十六層次(=64/4)之間。更佳的是,在低層次這部分和高層次這兩部分之間的過渡點(在圖79中的層次R1)被設定到在層次最大數k的1/6和1/4之間(包括這兩個值)(例如,如果層次的最大數K是對應於6-畢特數據的64層次,則過渡點應設定到在第四層次(=64/16)和第十六層次(=64/4)之間。甚至更佳的是,它被設定到層次的最大數K的1/10和1/5之間(包括這兩個值)(順便提一下,應把任何小數部分捨去。例如,如果層次的最大數K是對應於6-畢特數據的64層次,則過渡點應被設定到在第六層次(=64/10)和第十二層次(=64/5)之間。上面的關係將被稱之為第二關係。
順便提一下,上面的描述涉及在兩個電流區之間的灰度電流比。不過,這第二關係也適用在三個或更多的電流驅之間(即這裡有兩個或更多的轉折點)的灰度電電流比。就是說,這關係可適用於任何三個或更多的斜率中的任何兩個。
通過滿足第一和第二關係,有可能獲得沒有陰影清晰度損失的正常圖象顯示。
圖82示出多個根據本發明的電流驅動的源驅動器電路(IC)用於一個顯示屏的示例。本發明假設使用多個源驅動器IC14。這源驅動器IC14具有從/主(S/M)端。
當S/M端被設置到高電位時,源驅動器電路14作為主晶片工作,並通過參考電流輸出端(未示出)輸出參考電流。這電流流到從屬IC14(14a和14c)的INL和INH端(在圖73和74中)。當S/M端被設置到低電位時,源驅動器電路14作為從屬晶片工作,並通過參考電流輸入端(未示出)從主晶片接收參考電流。這電流流到在圖73和74中的INL和INH端。
在參考電流輸入端和參考電流輸出端之間,為在兩個層次區低和高中的不同彩色流通不同的參考電流,在RGB三種彩色的場合下,這意味著6(=3×6)種參考電流。順便提一下,在上面的示例中,雖然對各彩色使用了二種參考電流,但這不是限制性的,而對各彩色可使用三種或更多的參考電流。
根據本發明的電流驅動,可改變轉折點(層次R1及其同類的層次),如圖81所圖示說明的。在圖81(a)中,低層次的部分和高層次的部分被層次R1分割,而在圖81(b)中,低層次的部分和高層次的部分,被層次R2分割。這樣,轉折點的位置可從多個位置之間來選定。
具體地說,本發明可獲得64層次的顯示。可把轉折點設置在下列位置中的任一位置無,第二層次,第四層次,第八層次,和第十六層次。順便提一下,為何轉折點可以是第二,第四,第八,或第十六層次的理由是全黑顯示對應於第0層次。如果全黑顯示對應於第一層次,則轉折點可以是第三,第五,第九,第十七,或第三十三層次。這樣,如果轉折點被設置到第n層次(或如果全黑顯示對應於第一層次,則為第(n+1)層次),此處n是2的冪,則電路結構的製作就較容易了。
圖73是示出用於低電流區的電流源電路部分的方塊圖。圖74是示出用於高電流區電流源部分和微調電容器電流電路部分的方塊圖。如圖73所示,參考電流INL被加到低電流的源電路部分。基本上,這個電流用作單元電流,所需的許多單元電晶體634根據輸入數據L0到L4工作。而總電流作為用於低電流部分的程控電流IwL流動。
此外還如圖74所示,參考電流INH被加到高電流的源電路部分。基本上,這個電流用作單元電流,所需的許多單元電晶體634根據H0到L5工作,而總電流作為用於低電流部分的程控電流IwH流動。
上述情況適用於微調電容器電流電路部分。如圖74所示,把參考電流INH加到其上。基本上,這個電流用作單元電流,所需的許多單元電晶體634根據輸入數據AK0到AK2工作,而總電流作為對應於微調電流的電流IwK流動。
流到源信號線18的程控電流Iw由Iw=IwH+IwL+IwK給出。IwH對IwL的比,即,灰度電流比應滿足較早描述的第一關係。
如圖73和74所圖示說明的,開通/斷開開關641由轉換器732和模擬開關731組成,這模擬開關731又由一隻P-溝電晶體和N-溝電晶體構成,這結構可減小開通電阻,並把在單元電晶體634和源信號線18之間的電壓降減為最小。不用說,這也適用到本發明的其它示例。
現在,將給出在圖73中的低電流電路部分和在圖74中的大電流電路部分的描述。根據本發明的源驅動器電路(IC)14由在低電流的電路部分中的5畢特(L0到L4)和在高電流的電路部分中的6畢特(H0到H5)組成。順便提一下,從外部饋入該電路的數據由6畢特D0到D5組成(對每一彩色64個層次)。這6畢特的數據被轉換成5畢特的數據(L0到L4)和在高電流的電路部分中的6畢特的數據(H0到H5),然後,把對應於圖象數據的程控電流Iw加到源信號線。即,這6畢特的輸入數據被轉換成11畢特的數據(=5+6)。這使形成高準確性的灰度曲線成為可能。
如上面所描述的,這6畢特的輸入數據被轉換成11畢特的數據(=5+6)。根據本發明,在電路的高電流區中畢特計數(H)等於輸入數據(D)的畢特計數,而在電路的低電流區中畢特數(L)等於輸入數據(D)的畢特數減1。順便提一下,在電路的低電流區中畢特計數(L)可以是輸入數據(D)的畢特數減2。本結構使在EL顯示屏上用於圖象顯示的在低電流區中的灰度曲線和在高電流區中的灰度曲線為最佳。
在下面將參考圖84和86來描述用於在低電流區中的電路控制數據(L0到L4)和在高電流區中的電路控制數據(H0到H4)的控制方法。
本發明的特徵是由連接到在圖73中的L4端單元電晶體634a的工作來表出的。單元電晶體634a是由用作單一單元的電流源的電晶體組成。通過開通和截止這電晶體,可容易地控制程控電流Iw(開通/斷開控制)。
圖84示出當低電流區和高電流區被第四層次分割時,加到低電流信號線(L)和大電流信號線(H)上的信號。順便提一下,雖然在圖84到86中,示出了第0到第十八層次,實際上有直至第六十三層次的層次。這樣,在每張圖中省略了高於第十八層次的層次。當在表中的合適值為「1」時,開關641開通以把該合適的單元電晶體634與源信號線18連接,當在表中的合適值為「0」時,開關641斷開。
參考圖84,在對應於全黑顯示的第0層次中,(L0到L4)=(0,0,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,所有的開關641是斷開的,而加到源信號線18的程控電流為0。
在第一層次中,(L0到L4)=(1,0,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中的一隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中無單元電流源被連接源信號線18。
在第二層次中,(L0到L4)=(0,1,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,兩隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區沒有單元電流源被連接到源信號線18。
在第三層次中,(L0到L4)=(1,1,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,兩隻開關641La和641Lb開通,和三隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無單元電流源被連接到源信號線18。
在第四層次中,(L0到L4)=(1,1,0,0,1)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,三隻開關641La,641Lb,和641Le開通,和四隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無單元電流源被連接到源信號線18。
在第五和更高層次中,在低電流區沒有變化,即,(L0到L4)=(1,1,0,0,1),不過,在高電流區中,在第五層次(H0到H5)=(1,0,0,0,0)。因此,在高電流區開關641Ha開通,一隻單元電流源641被連接到源信號線18。
在第六層次中,(H0到H5)=(0,1,0,0,0)。因此,在高電流區中,開關641Hb開通,和兩隻單元電流源641被連接到源信號線18。類似地,在第七層次中,(H0到H5)=(1,1,0,0,0)。因此,在高電流區中,兩隻開關641Ha和641Hb開通,和三隻單元電流源641被連接到源信號線18。在第八層次中(H0到H5)=(0,0,1,0,0)。因此,在高電流區中,開關641Hc開通,和四隻單元電流源641被連接到源信號線18,如圖84所圖示說明的。相繼地,開關641依次開通和斷開,而程控電流Iw被加到源信號線18。
上面操作的特點在於,在轉折點之後,加到高層次的部分的程控電流Iw由用於低層次的部分的電流加上對應於在高層次的部分中各級(層次)的電流。低電流區和高電流區的一變化點,具體來說,在高電流區,對程控電流Iw,添加了低電流IwL。所以,稱之為「變化點「可能並不準確。微調電流IwK也被加入。
並且,在低層次區中的控制畢特(L),在一個層次階躍之後並不改變(準確地說,電流變化的點或位置)。在這時,在圖73中的L4端被設定到「1」,開關641e開通,和電流流經單元電晶體643a。
因此,在圖84的第四層次中,在低層次的部分中,四隻單元電晶體(電流源)634在工作。在第五層次中,在低層次的部分中,四隻單元電晶體(電流源)634在工作,和在高層次中,一隻電晶體(電流源)634在工作。類似地,在第六層次中,在低層次的部分中,四隻單元電晶體(電流源)634在工作,和在高層次的部分,兩隻電晶體(電流源)634在工作。因此,在對應於轉折點第五層次和在後續的層次中,有與層次一樣多的電流源634(在本例中為4)在低層次區轉折點以下保持著開通,而在高層次區的電流源634對應於這層次依次開通。
可以看到,在圖73中的端L4處,單元電晶體634a有效地工作。若沒有這電晶體643a,在高層次的部分中,單元電晶體634將在第三層次之後開通。因此,變化點不落在2的冪上,諸如4,8或16。只當一個信號進入「1」時,2的冪才形成。
這使得易於判斷一按2加權的信號線是否被設置到「1」。因此,可減少為這判斷所需的硬體規模。換句話說,IC晶片邏輯電路可被簡化,使得用小面積晶片(導致低的成本)來設計IC成為可能。
圖85是圖示說明當低電流區和高電流區被第八層次分割時,加到低電流信號(L)和大電流信號線(H)的信號的解釋性圖解。
參考圖85,在對應於全黑顯示的第0層次中,(L0到L4)=(0,0,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。如在圖84中的情況。因此,所有的開關641都是斷開的,和加到源信號線18的程控電流Iw為0。
類似地,在第一層次中,(L0到L4)=(1,0,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,一隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無單元電流源被連接到源信號線18。
在第二層次中,(L0到L4)=(0,1,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,兩隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無電流源被連接到源信號線18。
在第三層次中,(L0到L4)=(1,1,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,兩隻開關641La和641Lb開通,和三隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無單元電流源被連接到源信號線18。
類似地,在第四層次中,(L0到L4)=(0,0,1,0,0,)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。在第五層次中,(L0到L4)=(1,0,1,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。在第六層次中,(L0到L4)=(0,1,1,0,0,)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。在第七層次中,(L0到L4)=(1,1,1,0,0,)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。
第八層次對應於變化點(轉折點位置)。在第八層次中,(L0到L4)=(1,1,1,0,1)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,四隻開關641La,641Lb,641Lc和641Le開通,和八隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無電流源被連接到源信號線18。
在第八和較高的層次中,在低電流區中無變化。即,(L0到L4)=(1,1,1,0,1)。不過,在高電流區中,在第九層次中(H0到H5)=(1,0,0,0,0)。因此,在高電流區中,開關641Ha開通和一隻電流源641被連接到源信號線18。
類似地,在高電流區中,隨著層次階躍的增加,單元電晶體634的數目逐個地增加。具體地說,在第十層次在(H0到H5)=(0,1,0,0,0)。在高電流區中,開關641Hb開通和兩隻單元電流源641被連接到源信號線18。類似地,在第十一層次中,(H0到H5)=(1,1,0,0,0)。在高電流區中,兩隻開關641Ha和641Hb開通和三隻單元電流641被連接到源信號線18。在第12層次中,(H0到H5)=(0,0,1,0,0)。在高電流區中,開關641Hc開通和四隻單元電流源641被連接到源信號線18。接著,開關641依次地開通和斷開和程控電流Iw被加到源信號線18,如圖84所圖示說明的。
圖86是圖示說明當低電流區和高電流區由第16層次分割時,加到低電流信號線(L)和大電流信號線(H)的信號的解釋性圖解。基本操作與在圖84和85中的那些是相同的。
具體地說,參考圖86,在對應全黑顯示的第0層次中,(L0到L4)=(0,0,0,0,0)和(H0到H5)=(0,0,0,0,0),象在圖85中的情況一樣。因此,所有的開關641都斷開和加到源信號線18的程控電流Iw為0。類似地,從第一到第16層次,在高電流區中(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,一隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無單元電流源被連接到源信號線18。即,只有L0到L4在低電流區中變化。
具體地說,在第一層次中,(L0到L4)=(1,0,0,0,0),在第二層次中,(L0到L4)=(0,1,0,0,0),在第三層次中,(1,1,0,0,0),和在第四層次中,(L0到L4)=(0,0,1,0,0)。這樣繼續到第1 6層次。具體地說,在第15層次中,(L0到L4)=(1,1,1,1,0)和在第16層次中,(L0到L4)=(1,1,1,1,1)。在第16層次中,只有代表諸層次開通的D0到D5中的第五畢特(D4),因此,可從數據信號線(D4)確定,數據D0到D5代表第16層次。這降低了用於邏輯電路的硬體規模。
第16層次對應於一變化點(轉折點位置)。寧可,應說成是第17層次對應於一變化點。在第16層次(L0到L4)=(1,1,1,1,1),和(H0到H5)=(0,0,0,0,0)。因此,在低電流區中,四隻開關641La,641Lb,641Lc,641d,和641Le開通和16隻單元電晶體634被連接到源信號線18。在高電流區中,無單元電流源被連接到源信號線18。
在第16和較高層次中,在低電流區中無變化,即(L0到L4)=(1,1,1,0,1)。不過,在高電流區中,在第17層次中,(H0到H5)=(1,0,0,0,0)。因此,在高電流區中,開關641Ha開通和一隻單元電晶體641被連接到源信號線18。
類似地,在高電流區中,隨著層次階躍的增加,單元電晶體634的數目逐個地增加。具體地說,在第18層次中,(H0到H5)=(0,1,0,0,0)。在高電流區中,開關641Hb開通和兩隻單元電流源641被連接到源信號線18。類似地,在第19層次中,(H0到H5)=(1,1,0,0,0)。在高電流區中,兩隻開關641Ha和641Hb開通和三隻單元電流源641被連接到源信號線18。在第20層次中,(H0到H5)=(0,0,1,0,0)。因此,在高電流區中,開關641Hc開通和四隻單元電流源641被連接到源信號線18。
上面的方法導致極為容易的邏輯處理,諸如開通(或在另一種結構中的斷開)電流源(單一單元的電晶體)634,在數目上等於2的冪或把它們在變化點(轉折點位置)連接到源信號線18。
例如,如果轉折點位置對應於第四層次(4是2的冪),如圖84所圖示說明的,在這位置處,四隻電流源(單一單元)634開通。然後,在高電流區中,電流源(單一單元)634在後繼的層次中被添加。
另一方面,如果轉折點位置對應於第8層次(8是2的冪),如圖85所圖示說明的,在這位置處,8隻電流源(單一單元)634開通。然後,在高電流區中,電流源(單一單元)634在後繼的層次中被加入。本發明使得用小的硬體結構不僅實現用於64-層次顯示的灰度控制電路,而且還實現用於任何層次顯示的灰度控制電路(包括具有4,096種彩色的16層次顯示和具16,700,000種彩色的256層次顯示)成為可能。
順便提一下,雖然在參考圖84,85和86描述的示例中,已敘述過,變化點被設置到第n層次,此處n是2的冪,但只是在全黑色顯示對應於第0層次時才是對的。如果全黑色顯示對應於第一層次,則是n+1。
在本發明中重要的是提供多個電流區(低電流區,高電流區等)且能在電流區之間採用少數的信號輸入來判斷(處理)變化點。例如,本發明背後的技術概念是如果採用2的冪,只需檢測一條信號線,從而把硬體規模大為降低。並且,添加一電流源634a就可減少為了那情況所需的處理。
在負邏輯的情況下,可把變化點設置到1,3,7,15或其類同的數,而不是2,4,8或其類同的數。並且,雖然已敘述過,第0層次對應於全黑顯示,但這不是限制性的。例如,在64層次的顯示情況下,可把第63層次指定為全黑顯示,而可把第0層次指定為最大白色顯示。如果是那樣,考慮相反的方向可處理這變化點。因此,可不根據2的冪來處理。
變化點(轉折點位置)並不限於單一的灰度曲線。根據本發明的電路可允許有兩個或更多的轉折點位置存在。例如,可把轉折點位置設置到第四和第16層次。或者,可把轉折點位置設到諸如第四,第16,和第32層次的多於2的位置上。
在上面的示例中,把轉折點設置在第n層次,此處n是2的冪,但這不是限制性的。例如,可把轉折點設置到由和8之和所給定的層次上,這兩個數都是2的冪(2+8=10,即需要兩根信號線用來作判斷)。或者,可把轉折點設置到由2,8,和16之和所給定的層次上,這三個數都是2的冪(2+8+16=28;即需要三根信號線用來作判斷)。如果是那樣,所需用於判斷即處理的硬體規模或多或少有所增加,但,就線路結構而言,並不難解決。並且,不用說,上面的內容包括在本發明的技術範圍之內。
如圖87所示,根據本發明的源驅動器電路(IC)14由3個電流輸出電路704構成。它們是在高電流區工作的高電流區的電流輸出電路704a,在低和高電流區工作的低電流區的電流輸出電路704b,以及輸出微調電流的低電流區電流輸出電路704b。
高電流區的電流輸出電路704a和微調電流的電流輸出電路704c與參考電流源771a一起工作,它輸出大電流作為參考電流。而低電流區的電流輸出電路704b與參考電流源771b一起工作,它輸出低電流作為參考電流。
如在較早也描述過的,電流輸出電路的數目,並不限於三個,高電流區的電流輸出電路704a,低電流區的電流輸出電路704b,和微調電流的電流輸出包括704c。源驅動器電路(IC14可由兩個電流輸出電路704-高電流區的電流輸出電路704a和低電流區的電流輸出電路704b-或三個或更多的電流輸出電路704構成。並且,可為有關的電路輸出電路704設置即形成參考電流源771,或為所有的電流輸出電路704裝置一個共用的參考電流源771。
電流輸出電路704受層次數據控制,且單元電晶體634在它們中通過從源信號線18引出的電流而工作。所述的情況和單元電晶體634與橫向掃描周期(1H)信號同步工作。即,根據合適的層次數據,電流被饋送1H的時段(如果單元電晶體是N-溝電晶體)。
另一方面,柵極驅動器電路12基本上一對一與1-H信號同步地選定柵信號線17a。即,與1-H信號同步,柵信號線17a(1)在第一橫向掃描周期中被選定,柵信號線17a(2)在第二橫向掃描周期中被選定,柵信號線17a(3)在第三橫向掃描周期中被選定,而柵信號線17a(4)在第四橫向掃描周期中被選定。
不過,當第一柵信號線17a被選定時的時刻和當第二柵信號線17a被選定時的時刻之間,有一段無柵信號線17a被選定的時段(非選定時段,參見圖88中的t1)。第一柵信號線17a的上升時段和下降時段對非選定時段是必須的,以便為選擇電晶體11d保證開通/截止的控制時段。
如果開通電壓被加到柵信號線17a中的任何一根,且象素16的電晶體11b和選擇電晶體11c是開通的,則程控電流Iw從Vdd電源(陽極電壓)通過驅動器電晶體11a流到源信號線18。程控電流Iw流經單元電晶體634(歷經在圖88中的時段t2)。順便提一下,寄生電容C在源信號線18中出現(這寄生電容由源信號線和柵信號線的結合處的電容所造成的)。
不過,當沒有柵信號線17a被選定時(非選定時段;在圖88中的t1),在電晶體11a上就沒有電流通路。由於單元電晶體634通過電流,來自源信號線18上的寄生電容的電荷被吸收。這降低了源信號線18的電位(在圖88中的部分A)。當源信號線18的電位降低時,它需要時間為下一個圖象數據寫入電流。
為解決這個問題,在源端761的一輸出端處形成開關641a,如圖89中所圖示說明的。並且,在微調電流的電流輸出電路704c的輸出級中,形成即設置開關641b。
在非選定的時段t1期間,控制信號被加到控制端S1,開關641a被斷開。在選定時段t2期間,開關641a被開通(通導)。當開關641a開通時,程控電流Iw=IwH+IwL+IwK流動。當開關641a斷開時,電路Iw不流動。因此,如圖90所圖示說明的,這電位降落到由圖88中A所指出的電平(無變化)。順便提一下,在開關641中模擬開關731的溝道寬度W應在10μm和100μm之間(包括這兩個尺寸)。模擬開關的溝道寬度W必須是10μm或較大以減少開通電阻值。不過,它必須不大於100μm,因為W太大會增加寄生電容。更佳的是,溝道寬度在15和60μm之間(包括這兩個尺寸)。
只當低層次顯示時,開關641b才進行控制。當低層次顯示時(黑色顯示),象素16的電晶體11a的柵極電位必須接近Vdd(因此,當黑色顯示時,源信號線18的電位必須接近Vdd)。並且,在黑色顯示期間,程控電流是小的,且一旦電位落到如圖88中所指示時,它為電位回到正常需要時間。
因此,在低層次顯示期間,必須避免非選定時段t1。相反,在高層次顯示期間,由於程控電流Iw是大的,非選定時段t1常常不會帶來問題。因此,根據本發明,當圖象為高層次顯示被寫入時,即使在非選定時段期間,開關641a和開關641b都被保持開通。並且,必須把微調電流IwK斷路以獲得最大限度的黑色顯示。當圖象為低層次顯示被寫入時,即使在非選定時段期間,開關641a被保持開通,而開關641b被保持斷開。開關641b通過端S2被控制。
順便提一下,在非選定時段t1期間,對低層次顯示和高層次顯示這兩者也都可能保持開關641a斷開(非通導),而保持開關641b開通(通導)。當然,在非選定時段t1期間,對低層次顯示和高層次顯示這兩者,都可保持開關641a和641b斷開(非通導)。在這兩種情況中,不論發生哪一種,可通過控制所述控制端S1和S2來控制開關641。順便提一下,通過指令控制來控制所述控制端S1和S2。
例如,控制端S2以與非選定時段t1重疊的方式設置一t3時段到邏輯0。這種控制消除了在圖88中A所指的情況。當層次表示黑色顯示深於某一程度時,控置端S1被設置到邏輯0。然後微調電流IwK被停止以建立更濃的黑色顯示。
在典型的驅動器IC中,在靠近輸出處形成諸保護二極體1671(參見圖167)。形成保護二極體1671來防止IC14免遭外來的靜電破壞。通常,在輸出接線643和電源Vcc之間或在輸出接線643和地之間形成這些保護二極體1671。
保護二極體1671對防止免受靜電損傷是有效的。不過,靜電在等效電路中被視為一電容器(寄生電容)。在電流驅動中,在輸出端643處有寄生電容出現造成電流寫入困難。
本發明提供一種解決這問題的方法。製造帶有在輸出級形成的保護二極體1671的源驅動器IC14。把已製造好的源驅動器IC14安裝即設置在陣列板71上,而把輸出端761連接到源信號線18。在把輸出端761連接到源信號線18之後,用雷射1502在點a和b處切割輸出接線643,如圖169(a)所圖示說明的,以切斷保護二極體1671。並且,如圖169(b)所圖示說明的,雷射1502對準點c和d來切割這接線。因此,保護二極體1671變成被隔離。
這樣,從輸出接線643切斷保護二極體1671即隔離二極體1671,有可能防止保護二極體1671產生寄生電容。並且,由於在安裝IC14之後,從輸出接線643切斷即隔離保護二極體1671,所以沒有靜電損傷的問題。
順便提一下,雷射1502對準陣列板71的背部表面,如圖168中所圖示說明的。由玻璃製成的陣列板71具有光透明性。因此,雷射1502可通過陣列板71。
在上面的示例中已假設過,在顯示屏上裝有一源驅動器電路IC14。不過,本發明並不限於這個配置。可在顯示屏上裝有多個源驅動器IC14。圖93示出在顯示屏上裝有三個源驅動器IC14的示例。
也如參考圖82所描述的,根據本發明的源驅動器IC14支持兩個或更多電流驅動的源驅動器電路(IC)14的採用。因此,源驅動器IC14具有從屬/主(S/M)的端點。當把S/M端設置到高電位時,源驅動器電路14作為主晶片工作,並通過參考電流輸出端(未示出)輸出參考電流。當然,S/M端的邏輯可被反過來。
從屬/主切換可通過給到源驅動器IC14的指令被執行。參考電流通過級聯電流連接線931傳輸。當S/M端被設置到低電位時,IC14作為從屬晶片工作,且從主晶片通過參考電流輸入端(未示出)接收參考電流。這電流流到在圖73和74中的INL和INH端。
作為一示例,參考電流由恰好在IC晶片14中央的電流輸出電路704所產生。在參考電流被施加之前,用外電阻器或內階梯電流的電子調節器來調節用於主晶片的參考電流。
控制電路(指令解碼器)及其類同的電路也被形成於IC晶片14的中央。為何把參考電流源形成於該晶片中央的理由是,把到參考電流發生器電路和程控電流輸出端761的距離減為最小。
在圖93的結構中,參考電流從主晶片14b傳輸到兩塊從屬晶片(14a和14c)。在一接到這參考電流之後,從屬晶片就根據接收到的參考電流產生第一代,第二代,和第三代電流。順便提一下,主晶片14b在電路反映電路之間作為基於電流的傳遞把電流傳遞到從屬晶片(參見圖67)。基於電流的傳遞的使用,不僅消除了屏幕上的接合線,而且還消除了在晶片之間參考電流中的偏離。
圖94概念地用圖示說明了端點的位置,參考電流就在這些端點之間被傳遞。在IC晶片的中央,把參考電流信號線932連接到信號輸出端941i。加到參考電流信號線932的電流(或電壓;參見圖76)對EL材料溫度特性已被補償。並且,對EL材料的老化已被補償。
根據加到參考電流信號線932上的電流(電壓),電流源(631,632,633和634)在晶片14中被驅動。在這裡產生的參考電流通過電流反映電路作為用於從屬晶片的參考電流被輸出。用於從屬晶片的參考電流從端941o被輸出。在電流輸出電路704的各側至少設置(形成)一個端941o。在圖94中,在各側設置(形成)了兩個端941o。參考電流通過級聯信號線931a1,931a2,931b1,和931b2被傳輸到從屬晶片14a。順便提一下,也有可能採用把加到從屬晶片14a的參考電流反饋到主晶片14b來校正偏差。在模件化有機的EL顯示屏中遭遇到的問題包括陽極接線951和陰極接線的電阻值。在有機EL顯示屏中,雖然EL元件15需要相對低的驅動電壓,但流過EL元件15的電流很大。所以需要增加對EL元件15供應電流的陽極接線和陰極接線的尺寸。例如,即使在2英寸級的EL顯示屏中,如果採用聚合的EL材料,則有200mA或更大的電流必須流經陽極接線951。為減少在陽極接線951中的電壓降,陽極接線951的電阻值必須降到1Ω或以下。不過,採用陣列板71,在其上的接線已用薄膜氣相沉積形成,故難以減少其電阻值。所以必須增加圖形的寬度。不過,要以最小的電壓降傳輸200mA的電流,這接線必須至少是2mm寬。
圖105示出常規EL顯示屏的結構。內置式柵極驅動器電路12a和12b被形成(被設置)在顯示屏幕50的兩側。源驅動器電路14p(內置式源驅動器電路)通過與象素16電晶體一樣的工藝被形成。
陽極接線951被設置在屏的右側。把Vdd電壓加到陽極接線951。例如,陽極接線951的寬度為2mm或更大。沿著屏幕底延伸的陽極接線951分支到屏幕的頂。分支數等於象素列的數目。例如,QCIF屏具有528(=176×RGB)個象素列。另一方面,源信號線18由內置式源驅動器電路14p引出。源信號線18從屏幕的頂延續到底。內置式柵極驅動器電路12的電源接線1051也被設置在屏幕的左、右兩側。
因此,不能減少顯示屏右側上的屏寬。當今,對用於手機及其類同物的顯示屏的屏寬是重要的。要提供屏幕左、右的相等屏寬也是重要的。不過,採用圖105中的結構難以減小屏寬。
為解決這個問題,在根據本發明的顯示屏中,把陽極接線951設置(形成)在源驅動器IC14後面的陣列面上,如圖106所示。源驅動器電路(IC)14由半導體晶片製成,屏採用COG(晶片在玻璃上)的技術被安裝在陣列板71上。可把陽極接線951設置(形成)在源驅動器IC14上,因為在晶片14的下面是垂直於該板的10μm到30μm的空隙。
如圖105所示,如果把源驅動器電路14P直接形成於陣列板71上,由於掩模數,生產率和噪聲諸問題,所以難於在源驅動器電路14P的上面或下面形成陽極線951(基本陽極線,陽極電壓線,和主幹陽極線)。
並且,如圖106中所圖示說明的,形成公用的陽極線962,而基本陽極線951和公用陽極線962通過連結陽極線961短路,其中的一點是把連接陽極線961形成於IC晶片的中央。連接陽極線961消除了在基本陽極線951和公用陽極線962之間的電位差。另一點是從公用陽極線962分支出陽極線952。這個結構消除了陽極接線951的通路選定,諸如在圖105中的一種,因此,可獲得屏寬的減少。
如果公用陽極線962長為20mm,如果接線寬為150μm,且如果接線的薄層電阻為0.05Ω/□,則電阻值由20000(μm)/150(μm)×0.05Ω=約7Ω。如果公用陽極線962的兩端通過連接陽極線961c被連接到基本陽極線951,則公用陽極線962從兩邊都被供電,因此,表觀電阻值是3.5Ω(=7Ω/2)。如果這個值被轉換成集中的分布係數,則公共陽極線962的表觀電阻值被進一步減半並變成2Ω或更少。即使陽極電流為100mA,在公用陽極線962上的電壓降是0.2v或更少。而且,如果公用陽極線962和基本陽極線951通過在中央的連接陽極線961b被短路,則幾乎沒有壓降。
本發明的特徵由在IC14下面形成基本陽極線951,形成公用陽極線962,把公用陽極線962電連接到基本陽極線951(連接陽極線961),以及從公用陽極線962分支出陽極線952來表現出。
順便提一下,根據本發明的象素結構是通過取在圖1的象素結構作為示例來描述的。所以陰極電極是作為固體電極(為各象素16所共有的電極)來描述的,而陽極則作為用布線來描述的。不過,根據驅動器電晶體11a(N-溝或P-溝)的結構或根據象素結構,有必要採用固體電極作為陽極而敷設金屬線作為陰極。所以,本發明並不限於敷設陽極金屬線。本發明涉及需要布線的陽極或陰極。因此,如果陰極需要作為電線來敷設,則在本文中對陽極的描述可適用到陰極。
為減少陽極導線(基本陽極線951,公用陽極線962,連接陽極線961,陽極導線952)的電阻值,可在敷設薄膜接線之後,或做成圖形之前,採用化學鍍,電解鍍,或其它技術用層疊導電材料來形成厚膜。採用厚膜增加了接線的橫截面積從而降低了電阻值。上面的項目類似地適用於陰極。它們也適用於柵信號線17和源信號線18。
公用陽極線962的設置和使用是有效的,這陽極線是通過連接陽極線961從兩邊被供電的,而且在中央形成連接陽極線961b(961c)又加強了這個作用。並且,基本陽極線951,公共陽極線962,和連接陽極線961形成迴路,它能減弱在IC14中產生的電場。
較佳的是,公用陽極線962和基本陽極線951是由相同的金屬材料製成。而連接陰極限961也是由相同的金屬材料製成的。並且,這些陽極線採用一種金屬材料或形成陣列的結構來實現,並具有低的電阻值。通常,採用相同的金屬材料和結構(SD薄層)作為源信號線18來實現它們。相同的材料不能用於公用陽極線962和源信號線18相交的地點上。因此,另一種金屬材料(與作為柵信號線17相同的材料和結構;GE薄層)被用於這交叉點,這些交叉點然後用絕緣薄膜來電絕緣它們。當然,可通過層疊由源信號線18相同材料製成的薄膜和與柵信號線17相同材料製成的薄膜來構筑陽極線。
順便提一下,雖然已敘述過,把諸如陽極接線(陰極接線)的接線敷設在源驅動器IC14的背面上以把電流提供到EL元件15,但這不是限制性的。例如,可用一塊IC晶片來構築柵極驅動器電路12,並把這塊IC用COG安裝。然後,把陽極接線和陰極接線敷設形成在柵極驅動器IC12的背面上。
因此,本發明涉及用半導體晶片製作驅動器IC,把這塊IC直接裝在諸如陣列板71的基底上,並在這塊IC晶片背面的空隙中形成(製造)用於EL顯示裝置或其類同裝置的電源或諸如陽極接線和陰極接線的接地圖形。
上面各項將參考其它的附圖作更詳細的描述。圖95是圖示說明根據本發明顯示屏的一部分的解釋性圖解。在圖95中,虛線指出將設置IC晶片14的位置。即把基本陽極線(陽極電壓線,即,在分支前的陽極接線)形成(設置)在IC晶片14的背面和陣列板71的前面上。在本發明的這個示例中,雖然敘述過,陽極接線951在分支前被形成在IC晶片(12和14)的背面上,但這僅是為了易於解釋。例如,陰極接線或陰極薄膜可在分路前形成(設置),而不是陽極布線951在分路前形成。另外,也可設置或形成柵極驅動器電路12的電源接線1051。
IC晶片14具有它的通過COG技術與形成在陣列板71上的連接端953連接的電流輸出(電流輸入)端741。把連接端953形成在各源信號線18的一端上。這連接端953以相互交替的953a和953b的交錯排列的方式來安排的。連接端953形成於源信號線的一端上,把用於檢測的端電極則形成於另一端上。
雖然已敘述過,根據本發明的IC晶片是一種電流驅動的驅動器IC(通過這驅動器用電流來程控象素),但這不是限制性的。例如,本發明也適用於裝配著電壓驅動的驅動器IC的EL顯示屏(裝置),通過這驅動器用電壓來程控象素,如圖43,53等所示。
陽極接線952(在分路後的陽極接線)被設置在連接端953a和953b之間。即,從厚的、低電阻值的基本陽極線951分路出來的陽極接線952被形成在諸連接端953之間並沿各象素16列敷設。因此,陽極接線952和源信號線18被平行地形成(被設置)。這個結構(形成)使在沒有選定基本陽極線951到屏幕側的通路的情況下,把電壓Vdd加到各象素成為可能,如圖105所示。
圖96進一步更具體的圖示說明了這件事。圖96與圖95不同之處在於替代被設置在諸連接端953之間,陽極導線從單獨形成的公用陽極線962分支出來。這公用陽極線962通過連接陽極線961連接到基本陽極線951。
圖96圖示說明在透過IC晶片14看到的IC晶片14的背面。IC晶片14包含輸出程控電流Iw到輸出端761的電流輸出電路704。基本上,輸出端761和電流輸出電路704有序地排列。在IC晶片14的中央,有一產生用於第一代電流源的基本電流的電路和一控制電路。因此,在IC晶片14的中央,沒有形成輸出端761。這是因為在IC晶片14中央沒有形成電流輸出電路704。
根據本發明,在圖96的高電流區電流輸出電路704a的部分,任何輸出端761不裝備這IC晶片,因為沒有輸出電路。順便提一下,經常是這種情況,雖然形成了控制電路,但是在諸如源驅動器的IC晶片中央沒有形成輸出電路。有鑑於這些,本發明在IC晶片14的中央,不形成(設置)任何輸出端761。當然,它不是當在IC晶片14的中央形成(設置)輸出端761時的情況。
根據本發明,把連接陽極線961形成於IC晶片14的中央。不過,不用說,連接陽極線961被形成在陣列板71的表面上。連接陽極線961的寬度在50和1000μm之間(包括這兩個尺寸)。並且,相對於這長度的電阻值(最大電阻值)應為100Ω或更小。
基本陽極線951和公用陽極線962應通過連接陽極線961短路,以把由流經公用陽極線962的電流所造成的電壓降減至最小。即,作為本發明的一個部件的連接陽極線961,利用了在IC晶片的中央不存在輸出電路之便,通過除去作為無效基座在IC晶片中央常規地形成的輸出端761,本發明防止了一些電效應,如果這無效基座接觸連接陽極線961將會發生這些電效應。
不過,如果這無效基座與IC晶片中的基本基底(晶片的接地)或其它結構是電絕緣的,那麼,即使這無效基座接觸連接陽極線961,也根本不會有問題。因此,不用說,這無效基座也可在IC晶片的中央形成。
更準確的說,把連接陽極線961和公用陽極線962形成(設置)如圖99所示,首先,連接陽極線961具有厚的部分(961a)和薄的部分(961b)。這厚的部分(961a)是想要減少電阻值的。這薄的部分(961b)是用來在諸輸出端963之間形成連接陽極線961b,並把它連接到公用陽極線962。
基本陽極線951和公用陽極線962不僅通過中央的連接陽極線961b,而且還通過右面和左面的連接陽極線961c被短路。即,公用陽極線962和基本陽極線951通過三根連接陽極線961被短路。採用這個結構,即使大的電流流經公用陽極線962,這公用陽極線962也不易受到電壓降。這是因為IC晶片14通常在寬度方面是2mm或更大,使得要增加在IC晶片14下面形成的基本陽極線951的寬度(降低阻抗)成為可能。因此,在一些位置上,低阻抗的基本陽極線951和公用陽極線962被連接陽極線961短路,減少了公用陽極線962上的電壓降。
在公用陽極線962上的電壓降可用此法來降低,因為可把基本陽極線951c設置(形成)在IC晶片14的下面,所以可把連接陽極線961c設置(形成)在IC晶片14的左面和右面,而可把連接陽極線961b設置(形成)在IC晶片14的中央。
並且,在圖99中,基本陽極線951和陰極電源線(基本陰極線)991用一層設置在它們之間的絕緣膜層壓。這層壓片構成一個電容器,這個結構被稱為陽極電容器結構,這電容器起著電源通路電容器的作用,因此,可吸收在基本陽極線951中劇烈的電流變化。如果EL顯示裝置的顯示面積是Smm2,電容器的電容是C(pf),較佳的是,電容器的電容滿足M/200≤C≤M/10或更少。更佳的是,它滿足M/200≤C≤N/20或更少。小的C使得難以吸收電流變化,但是C太大,使得電容器的形成面積太大,這時不實際的。
順便提一下,已經敘述過,在圖99及其類同的圖示例中,把基本陽極線951設置在IC晶片14的下面,不用說,這也適用於陰極線。此外,在圖99中,基本陽極線951可用基本陰極線991來代替。本發明的一個技術概念在於從半導體晶片來構築驅動器,把這半導體晶片安裝在陣列板71或柔性板上,並在該半導體晶片的背面設置(形成)接線以對EL元件15供電或接地電位(電流),等。
因此,這半導體晶片不僅可以是源驅動器IC14,而且還可以是柵驅動器電路12或電源IC。並且,本發明的技術概念包括在柔性板上安裝半導體晶片,並在半導體晶片背面和在柔性板上空隙中,敷設(形成)用於EL元件15或其類同元件的電源或接地圖形。當然,源驅動器IC14和柵驅動器IC12都可由半導體晶片構成,並通過COG安裝在陣列板71上。然後,可把電源或接地圖形形成在這晶片的背面上。並且,雖然已敘述過,電源或接地圖形旨在供EL元件15之用,但這不是限制性的,而電源也可意在供源驅動器電路4或柵驅動器電路12之用。另外,本發明的技術概念不僅適用於EL顯示裝置,而且也適用於液晶顯示裝置。它也適用於FDP,PDP和其它顯示屏。上面各項對本發明的其它示例也是正確的。
圖97示出本發明的另一示例。圖97與圖95、96,和99的主要區別在於在圖97中,從基本陽極線951分路出許多薄的連接陽極線961d,而在圖95中卻與公用陽極線962短路,陽極線952被設置在諸連接端953之間。並且,薄連接陽極線961d和與連接端953連接的源信號線18與設置在它們之間的絕緣薄膜102層壓。
陽極線961d在接觸孔971d中與基本陽極線951連接,而陽極線導線952在接觸孔971b中與公用陽極線962連接。在其它方面(連接陽極線961a,961b,961c和陽極電容器,等),圖97類似於圖96和99,因此省略對其作描述。
圖98示出取自沿圖99中的直線a-a』的剖面圖。在圖98(a)中,源信號線18和大致相同寬度的連接陽極線961d與設置在它們之間的絕緣薄膜102a層壓。較佳的是,絕緣薄膜102a的厚度是在500和300埃()之間(包括這兩個厚度)。更佳的是在800和2000()之間(包括這兩個厚度)。因為小的薄膜厚度將增加在連接陽極線961d和源信號線18中的寄生電容,並往往造成在連接陽極線961d和源信號線18之間的短路,所以不是理想的。另一方面,厚的薄膜厚度將使絕緣薄膜的形成更花費時間,導致長的製造時間和高的成本,並且,在上側做接線變得有困難。
用於絕緣薄膜102的可能材料包括,例如,不僅有無機材料,諸如SiO2和SiNx,而且還有有機材料,諸如聚乙烯醇(PVA)樹脂,環氧樹脂,聚丙烯樹脂,酚醛樹脂,丙烯酸樹脂,聚醯亞胺樹脂。不用說,A123,Ta203及其類同的材料也包括在可能的材料中。並且,如圖98(a)所圖示說明的,把絕緣薄膜102b形成於最外層中,以保護接線961及其類同的接連免受腐蝕和機械損傷。
在圖98(b)中,把比源信號線18薄的連接陽極線961d設置在這源信號線18的頂上,在它們之間設置了一層絕緣薄膜102a。這個結構防止了在源信號線18中的臺階以免造成在源信號線18和連接陽極線961d之間的短路。在示於圖98(b)的結構中,較佳的是連接陽極線961d的寬度要比源信號線18的寬度窄0.5μm或更多。更佳的是,連接陽極線961d比源信號線18要窄0.8μm或更多。
雖然參考圖98(b)已敘述過,把比源信號線18窄的連接陽極線961d設置在這源信號線18的頂上,在它們之間設置了一層絕緣薄膜102a,但是也可能把比連接陽極線961d窄的源信號線18設置在連接陽極線961d的頂上,在它們之間設置一層絕緣薄膜102a,如圖98(c)所圖示說明的。其它各項與其它示例中的相同,因此省略對其作描述。
圖100示出IC晶片14的剖面圖。基本上,這結構是根據圖99中的結構,但它們可類似或模擬地適用於圖96、97等。
圖100(b)示出取自沿圖99中直線A-A』的剖面圖。正如可從圖100(b)看到的,在IC晶片14的中央沒有形成(設置)輸出基座761。這輸出基座與顯示屏的源信號線18連接。通過電鍍技術或球焊技術把一隆起物形成於輸出基座761上。該隆起物應是10到40μm高(包括這兩個高度)。當然,很明顯,該隆起物可用鍍金技術(電鍍或化學鍍)形成。
隆起物與源信號線18通過導電結合層(未示出)電連接,該導電結合層由用銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、碳(C)、二氧化錫(SnO2)及其類同的材料的片狀粉末混合的環氧樹脂或酚醛基的樹脂製成,或由紫外固化樹脂製成。導電結合層(粘結樹脂)1001是通過轉移或其它技術被形成在隆起物上的。並且,該隆起物和源信號線18是用ACF樹脂1001通過熱壓來結合的。
順便提一下,用於把隆起物即輸出基座761與源信號線18連接的技術並不限於在上面描述過的那些技術。另外,薄膜載體技術(film carriertechnique)可被用來替代在陣列板上安裝IC14。並且,聚醯亞胺薄膜或其類同的薄膜可用於與源信號線18的連接。圖100(a)示出源信號線18和共用陽極線962交疊的一部分剖面圖(參看圖98)。
陽極線952從共用陽極線962分路出來。在QCIF屏中有528=(176×RGB)根陽極導線952。通過陽極導線952來提供在圖1中及其類同圖中所圖示說明的電壓Vdd(陽極電壓)。如果EL元件15由低分子的重材料製成的,則一股直至200μA的電流流經一根陽極導線952,所以,約100mA的電流(200μA×528)流經共用陽極線962。
因此,為在共用陽極線962上維持壓降為0.2V或更低,則流過電流的通路電阻最大值必須維持在2Ω或以下(假設100mA的電流流過)。根據本發明,由於連接陽極線961被形成在三個位置上,如圖99所示,所以在集中分布線路的設計中,可容易地把共同陽極線962的電阻值減為最小。如果形成許多連接陽極線961d,如圖97所示,則在共用陽極線962上的壓降幾乎可被消除。
一個問題是在共用陽極線962和源信號線18交疊部分中的寄生電容效應(被稱為共用陽極寄生電容)效應。基本上,在電流驅動中,在源信號線18中寄生電容的存在,使得難以寫入黑色顯示電流到源信號線18。因此,必須把寄生電容減為最小。
這共用陽極寄生電容必須不大於由在顯示面積中一個源信號線18所產生的寄生電容(被稱為顯示寄生電容)的1/10。例如,如果顯示寄生電容是10(pF),則陽極寄生電容必須是1(pF)或更小。更佳的是,陽極寄生電容不大於顯示寄生電容的1/20。如果顯示寄生電容是10(pF),則陽極寄生電容必須是0.5(pF)或更小,共用陽極線962的線寬(在圖103中是M)和絕緣薄膜102的膜厚(參見圖101)是考慮這點來確定的。
基本陽極線951被形成(被設置)在IC晶片14的下面。不用說,它的線寬應儘可能的粗以減小電阻。另外,較佳的是,基本陽極線951要裝備屏蔽光線功能。
圖102示出一解釋性圖解。不用說,如果基本陽極線951是用金屬材料形成到所需薄膜的厚度,它將有屏蔽光的功能。如果基本陽極線951不能製作到足夠厚或是用諸如ITO的透明材料製成,則在IC晶片14的下面和在基本陽極線951的上面疊置一層或多層光吸收薄膜或光反射薄膜(基本上,在陣列板71的表面上)。在圖102中的光屏蔽薄膜(基本陽極線951)並不需要完美地屏蔽光。它可能會有開口。並且,它可以有衍射效應或散射效應。此外,還可把由多層光幹涉薄膜構成的光屏蔽薄膜通過層疊形成即設置在基本陽極線951上。
當然,也可在陣列板71和IC晶片14之間的空隙中設置,插入或形成由金屬箔、板、片材製成的反射器板(片)或光吸收板(片)。不用說,也可設置,插入或形成用有機或無機材料而不是金屬箔製成的反射器板(片)或光吸收板(片)。或者可在陣列板71和IC晶片14之間的空隙中插入或形成在凝膠體或液體狀態中的光吸收材料或光反射材料。較佳的是,在凝膠體或液體狀態中的光吸收材料或光反射材料通過加熱或暴露於光而固化,順便提一下,為易於解釋,假設基本陽極線951是由屏蔽光的薄膜(反射光的薄膜)製成的。
如圖102中所示,把基本陽極線951形成在陣列板71的表面上(並不限於這表面)。如果光不到達IC晶片14的後表面,則可滿足光屏蔽薄膜或光反射薄膜的想法。因此,不用說,可把基本陽極線951及其類同的線形成在陣列板71的內表面或內層。或者,可把基本陽極線951(一種起反射薄膜或屏蔽光的薄膜功能的布置或結構)形成在陣列板71的後表面,只要它能防止或減少進入IC14中的光就行。
雖然參考圖102及其同類的圖已敘述過,把屏蔽光的薄膜及其同類的薄膜形成在陣列板71上,但這不是限制性的,而可把屏蔽光的薄膜及其同類的薄膜直接形成在IC晶片14的後表面上。如果是那樣,則在IC晶片14的後表面上形成絕緣薄膜102(未示出),而在該絕緣薄膜上形成光屏蔽薄膜,反射薄膜或其同類的薄膜。當在陣列板71上直接形成源驅動器電路14時(通過低溫多晶矽技術,高溫多晶矽技術,固相生長技術,或無定形矽技術的驅動器結構),則可在形成於陣列板71上的光屏蔽薄膜,光吸收薄膜,或反射薄膜上形成源驅動器電路14。
在IC晶片14上形成諸如通過微小電流的電流源634的大量電晶體元件(在圖102中的電路形成部段)。當光進入通過微小電流的電晶體元件(諸如單元電晶體634)時,發生了諸如光電導之類的現象,使得輸出電流(程控電流Iw),第一代電流,第二代電流等的值反常(造成變化等),尤其是,在有機的EL或其它自發光元件的場合下,在陣列板71之內散射地反射由EL元件15所產生的光,造成在與顯示屏50不同的地方輻射強烈的光。這輻射光,在一進入IC晶片14的電路形成部段1021的電路之後,就造成光電導現象。因此,對光電導現象的測量就是對EL顯示裝置所特有問題的測量。
為解決這問題,本發明在陣列板71上構築了基本陽極線951,並利用它作為屏蔽光的薄膜。基本陽極線951的形成面積覆蓋了這電路形成部段1021,如圖102所示,通過這樣來形成的光屏蔽薄膜(基本陽極線951),有可能完全防止光電導現象。當屏幕更新時,電流流經諸如基本陽極線951的EL電源線,特別是對它們的電位引起一些變化。但是,由於電位是每個水平掃描周期慢慢地變化的,可把它看作接地電位(意即在電位上實際沒有變化)。因此,基本陽極線951或基本陰極線不僅完成屏蔽光的功能,而且也完成電屏蔽的功能。
在有機的EL或其它自發光元件的場合下,由於EL元件15產生的光,在陣列板71之內散射地反射,造成與顯示屏幕50不同的地方輻射強烈的光。為防止或減少這散射地反射的光,在不起作用的區域中形成吸收光的薄膜1011,不通過在這區域中對圖象顯示有作用的光,如圖101所示(另一方面,起作用的區域是顯示屏幕50及在它周圍的區域)。把吸收光的薄膜形成在密封蓋85的外表面(光吸收薄膜1011a),密封蓋85的內表面(光吸收薄膜1011c),基板70的側面(光吸收薄膜1011d),與圖象顯示區不同的基板上(光吸收薄膜1011b)的區域等。順便提一下,可裝置光吸收片或光吸收壁來代替光吸收薄膜。另外,光吸收的概念也包括通過散射它來發散光的方法或結構。在較廣泛的意義上,也包括通過反射來限制光的方法或結構。
用於吸收薄膜的可能材料包括,例如諸如包含碳的丙烯酸樹脂的有機材料,帶有彌散在其中的黑色顏料的有機樹脂,和用黑色酸性染料像濾色片一樣著色的明膠或乾酪素。另外,它們還不僅包括綠色和紅色顏料,當混合時演變為黑色顏料,而且還包括一種以氟為基的顏料,它單獨地演變為黑色顏料。而且,它們還包括由濺射形成的PrMnO3薄膜,由等離子體聚合形成的酞菁薄膜等。
上面所有的材料演變為黑色材料,但是演變一種對通過顯示元件演變的顏色的補色的材料也可供光吸收薄膜之用。例如,用於濾色片的光吸收材料可通過修改它們以便提供所需的光吸收特性被使用。基本上,用染料著色的天然樹脂可與在上面描述的黑色光吸收材料的情況同樣地被使用。也可能使用塑料,在這材料中,染料是彌散的。如果是那樣,顏料可利用的範圍比在黑色顏料例子中的寬,並包括偶氮基染料,蒽醌染料,酞菁染料,和三苯甲烷染料,可採用它們中的合適的一種或它們中的兩者或更多的組合。
另外,金屬材料也可供吸收光的薄膜之用。可能的材料包括,例如,六價的鉻,六價的鉻在彩色上是黑色的並起著光吸收薄膜的作用。另外,也可利用諸如瓷白玻璃和氧化鈦的散射光的材料,通過散射光,結果往往可能是吸收光。
順便提一下,密封蓋85是採用含有直徑從4μm至15μm(包括這兩個尺寸)樹脂珠1012的密封樹脂1031被結合到陣列板71的。密封蓋85是在不施加壓力的情況下被設置並被固定的。
在圖99中圖示說明的示例涉及在靠近IC晶片14的地方形成(設置)共用陽極線962,但這不是限制性的。例如,可把共用陽極線962形成在靠近顯示屏幕50的地方,如圖103所述,例如不如說,這是較佳的,因為這將減少源信號線18和陽極線952在短距離上源彼此平行放置的部分。如果信號線18和陽極導線952在短距離上彼此被放置,則將產生在它們之間的寄生電容。如果把共用陽極線952放在靠近顯示屏幕50的地方,如圖103所示,則就可解決這問題。較佳的是,從顯示屏幕50到共用陽極線962的距離K(參見圖103)是1mm或更少。
較佳的是,共用陽極線962是由與源信號線18一樣的金屬材料製成以把它們的電阻減到最小,根據本發明,它是由諸如薄銅(Cu)膜、薄鋁(Al)膜Ti/Al層壓品,合金,或汞合金的金屬材料(SD金屬)製成。因此,在源信號線18和共用陽極線962的交叉處要用與柵信號17相同的金屬材料(GE金屬)來代替這材料以防止短路。柵信號線是由金屬材料,即一種鉬/鎢(Mo/W)層壓製品製成的。
通常,柵信號線17的薄層電阻比源信號線18的薄層電阻高。這對液晶顯示裝置是共同的。但是在電流驅動型的有機的EL顯示屏中,流經源信號線18的電流象1到5μA那樣弱。因此,即使源信號線18具有高的電阻,幾乎沒有引起電壓降,因此也能獲得正常的圖象顯示。在液晶顯示裝置中,用電壓方法把圖象數據寫入源信號線18。因此,如果源信號線18具有高的電阻,不可能在一個橫向掃描周期中寫入圖象。
但是,採用根據本發明的電流驅動,源信號線18的高電阻值(即,高的薄層電阻值)不會造成問題。所以,源信號線18的薄層電阻可比柵信號線17的薄層電阻高。因此,在本發明的EL顯示屏中,源信號線18可由GE金屬製成(形成),而柵信號線17則可由SD金屬製成(形成),如圖104所圖示說明的(與液晶顯示屏相反)。在較為廣泛的意義上來說,在電流驅動型的EL顯示屏中,源信號線18的接線電阻比柵信號線17的接線電阻高。
除了在圖99和103中的結構外,在圖107中的結構包括用於驅動柵驅動器電路12的電源接線1051,這電源接線1051的路由是從顯示屏幕50的右側,經底側而到達顯示屏幕50的左側。即,柵驅動器電路12a和12b具有共用的電源。
但是,較佳的是,選擇柵信號線17a(它控制選擇電晶體11b和11c)的柵驅動器電路12a和選擇柵極信號線17b(它控制電晶體11a和流經EL元件15的電流)的柵驅動器電路12b具有不同的電源電壓。尤其是,較佳的是柵信號線17a的幅度(在開通電壓和斷開電壓之間的差)是小的。這是因為柵信號線17a的幅度越小,則滲透到象素16中電容19的電壓越小(參見圖1,等)。另一方面,不能減少柵信號線17b的幅度,因為柵信號線17b必須控制EL元件15。
因此,如圖108中所圖示說明的,加到柵驅動器電路12a的電壓是Vha(用於柵信號線17a的斷開電壓)和Vla(用於柵信號線17a的開通電壓),而加到柵驅動器電路12a的電壓是Vhb(用於柵信號線17b的斷開電壓)和Vla(用於柵信號線17b的開通電壓)。應滿足Vla<Vlb的關係。順便提一下,Vha和Vhb可近似地相等。
一般,N-溝電晶體和P-溝電晶體被用於柵驅動器電路12,但較佳的是,只用P-溝電晶體。這是因為它將減少用於陣列製造中所用的掩模數。提高產量,和改進生產率。因此,如圖1、2等中所圖示說明的,P-溝電晶體不僅用於柵驅動器電路12,而且還應該用於象素16,如果N-溝電晶體和P-溝電晶體用於柵驅動器電路,需要10個掩模,但如果只用P-溝電晶體,則需要5層掩模。
但是,如果只有P-溝電晶體用於諸如柵驅動器電路12之類的電路,在陣列板71上,無電平移位器可被形成。這是因為電平移位器使用N-溝電晶體和P-溝電晶體。
為解決這問題,本發明將電平移位器的功能接合到電源IC1091中去。圖109示出這種情況的示例。電源IC1091產生柵驅動器電路12的驅動電壓,EL元件15的陽極電壓和陰極電壓,以及源驅動電路14的驅動電壓。
為產生柵驅動器電路12的EL元件15的陽極和陰極電壓,電源IC1091需要使用高電壓的半導體工藝過程。這種電壓阻使電平移位到柵驅動器電路12的信號電壓。並且,如圖205圖示說明的,可在源驅動器IC14中形成電平移位器電路2041。電平移位器電路2041可形成在源驅動器IC14的左側和右側上。當採用如圖205所示的多於一個的源驅動器IC14時,在每個源驅動器IC14中使用電平移位器電路2041中的一個電路。
在圖205中,在源驅動器IC14a中使用一個電平移位器電路2041a。柵控制數據由電平移位器電路2041a提升使成為柵驅動器控制信號2043a,並控制柵驅動器電路12a。並且,在源驅動器IC14b中使用電平移位器電路2041b。柵控制數據由電平移位器電路2041b提升使成為柵驅動器控制信號2043b,並控制柵驅動器電路12b。
在圖109中的結構用於進行電平移位和驅動柵驅動器電路12。把輸入數據(圖象數據,指令,和控制數據)992饋入源驅動器IC14中,這輸入數據也包含柵驅動器電路12的控制數據。源驅動器IC14具有5(V)的電壓阻(工作電壓)。另一方面,柵驅動器電路12具有15(V)的工作電壓。必須把源驅動器電路14輸出到柵驅動器電路12的信號從5(V)電位移位到15(V)。電平移位是通過電源電路(IC)1091進行的。在圖109中,把用於控制這柵驅動器電路12的數據信號稱為電源IC控制信號1092。
在接收到用於控制柵驅動器電路12的數據信號1092之後,電源電路1091就用內置的電平移位器電路把它作電平移位,並把最後得到的信號作為柵驅動器電路控制信號1093輸出以控制這柵驅動器電路12。
現在將給出根據本發明柵驅動器電路12的描述,這電路包含在陣列板71中並只使用P-溝電晶體。如較早描述的那樣,通過對象素16和柵驅動器電路12隻使用P-溝電晶體(即,形成在陣列板71上的電晶體只是P-溝電晶體,意即沒有採用N-溝電晶體),有可能減少用於陣列製造中的掩模數,提高產量,和改進生產率、並且,由於把注意力只集中到改進P-溝電晶體的性能,結果可容易地改進其性能是可能的。例如,降低閾電壓(Vt)(使它更接近於0(V))和減少在Vt中的變化比在CHOS結構(一種採用P-溝電晶體的配置)的情況中容易。
取一示例,根據本發明,一柵驅動器電路12,各被放在相基線(Phasebasis)(移位寄存器)上,形成即構築在顯示屏幕50的左面和右面,如圖106所圖示說明的。雖然假設過,用低溫多晶矽技術,在450度(攝氏)或更低的溫度下,形成即構築諸如柵驅動器電路12之類的電路(包括象素16的諸電晶體),但這不是限制性的。也可能採用由高溫多晶矽技術,在450度(攝氏)或更高的溫度下生產的電晶體,或由固相生長生產的CGS半導體薄膜。此外,也可用有機電晶體(organic transistor)。或者,由無定形矽技術形成即構築電晶體。
柵驅動器電路12中的一個是選擇側的柵驅動器電路12a。它通過把開通電壓或斷開電壓加到柵信號線17a來控制象素電晶體11。另一柵驅動器電路12b開通和斷開流經EL元件15的電流。
雖然本發明的示例通過主要取自圖1中的象素結構作為示例來描述的,但這不是限制性的。不用說,本發明也適用於示於圖50,51,54等的其它象素結構。並且,這結構或根據本發明的柵驅動器電路12的驅動系統,如果與顯示屏,顯示裝置或根據本發明的信息顯示裝置結合,則會產生更多的特徵效應,但是不用說,甚至在使用其它結構時,柵驅動器12也能產生特徵效應。
順便提一下,在下面討論的柵驅動器電路12的結構即布局並不限於諸如有機的EL顯示屏的自發光裝置。它也可用於液晶顯示屏,電磁顯示屏等。例如,液晶顯示屏可使用根據本發明的柵驅動器電路12的結構或配置,來控制象素的選擇切換元件。如果採用兩個柵驅動器電路12,則它們中的一個可用於選擇象素切換元件。而可把另一個連接到在各象素中的保留電容的一個端點,這個方案被稱為獨立的CC驅動。不用說,參考圖111,113等所描述的結構不但可用於柵驅動器電路12,而且還可用於源驅動器電路14的諸如移位寄存器的電路。
較佳的是,在此描述的柵驅動器電路12可作為參考圖6,13,16,20,22,24,26,27,28,29,34,37,40,41,48,82,91,92,93,103,104,105,106,107,108,109,176,181,187,188,208等在較早描述過的柵驅動器電路12被實現,即被採用的。
圖111是根據本發明柵驅動器電路12的方塊圖。雖然為了易於解釋,只圖示說明了四級,但基本上形成即設置與有柵信號線17一樣多的單元柵輸出電路111。
如圖111所圖示說明的,根據本發明的柵驅動器電路12(12a和12b)包括信號端4個時鐘脈衝端(SCK0、SCK1、SCK2和SCK3),1個啟動端(數據信號(SSTA))和2個把移位方向倒轉過來的倒換端(DIRA和DIRB,使信號的位相彼此相差180°)。它們也包括電源端,這些端包括L個電源供應端(VBB)和H個電源供應端(Vd)。
由於只有P-溝電晶體用於在這裡的柵驅動器電路12,所以沒有電平移位器電路(用於把低電壓邏輯信號變換為高電壓邏輯信號的電路)可被結合進這柵驅動器電路。因此,把電平移位器電路設置即形成在示於圖109及其同類圖中的電源電路IC1091中。
電源電路(IC)1091產生要從柵驅動器電路12輸出到柵信號線17的開通電壓(象素16電晶體的選定電壓)和截止電壓(象素16電晶體的非選定電壓)所需的電位電壓。從而,用於電源IC(電路)1091的半導體工藝過程具有足夠的電壓阻。因此,邏輯信號可被電源IC1091方便地電平移位(LS)。為此,從一控制器(未示出)輸出的柵驅動器電流12控制信號被饋入電源IC1091中,並在饋入根據本發明的柵驅動器電路12中之前,在那裡被電平移位。從該控制器輸出的源驅動器電路14控制信號被直接饋入根據本發明的諸如源驅動器電路14之類的電路中(無需電平移位)。
不過,本發明並不把所有形成在陣列板71上的電晶體限於P-溝電晶體。通過如稍後參考圖111和113描述的對柵驅動器電路12僅採用P-溝電晶體,有可能減少螢光屏的寬度。在2.2英寸QCIF屏的場合下,如果採用6-μm的規則,可把柵驅動器電路12的寬度構築成600μm。即使包括供給柵驅動器電路12的電源的接線,該寬度將是700μm。如果對類似的電路結構採用CMOS(N-溝和P-溝電晶體),則該寬度將增加到1.2mm。因此,如果對柵驅動器電路12僅採用P-溝電晶體,有可能獲得螢光屏寬度減少的特徵效應。
並且,如果象素16由P-溝電晶體構成,則它們將與使用P-溝電晶體的柵驅動器電路12匹配良好。當電壓變低時,這P-溝電晶體(在圖1的結構中的選擇電晶體11b和11c和電晶體11d)開通。另一方面,這較低的電壓也起著用於柵驅動器電路12的選定電壓的作用。如可從圖113中的結構看到的,如果採用這較低的電平作為選定電平,則具有P-溝的柵驅動器獲得良好的匹配。這是因為不能把這較低電平保持一段長時間。另一方面,可把較高的電壓保持一段長時間。
並且,通過對供給電流到EL元件15的驅動器電晶體(在圖1中的電晶體11a)採用P-溝,有可能採用由薄金屬膜製成的固體電極作為EL元件15的陰極。並且,電流可在正方向從陽極電位的Vdd通到EL元件15。有鑑於上面的情況,在象素16和柵驅動器電路12中的電晶體是P-溝是較佳的。因此,採用P-溝電晶體作為在根據本發明的象素16和柵驅動器電路12中的電晶體(驅動器電晶體和期望電晶體(itching transistor))不僅是設計上的事。
在這個意義上,可在陣列板71上直接形成電平移位器(LS)電路。即,N-溝電晶體和p-溝電晶體被用於電平移位器(LS)電路。來自控制器(未示出)的邏輯信號被直接形成自陣列板71上的電平移位器電路提升,這樣它將與由P-溝電晶體構成的柵驅動器電路12的邏輯電平匹配。把被提升的邏輯電壓加到柵驅動器電路12。
順便提一下,這電平移位器電路可由半導體晶片來製作,並採用諸如COG之類技術安裝在陣列板71上。並且,源驅動器電路14基本上由半導體晶片製作,並採用COG技術安裝在陣列板71上,如圖109及其同類的圖所圖示說明的。但是這並不限制源驅動器電路14作為半導體晶片來形成,並可採用多晶矽技術把它直接形成在陣列板71上。如果採用P-溝電晶體作為象素16的電晶體11,則程控電流在從象素16到源信號線18的方向上流過。因此,應該採用N-溝電晶體作為源驅動器電路的單元電流電路634(參見圖73和74)。即,應該這樣來配置源驅動器電路14,使之可引出程控電流Iw。
因此,如果象素16的驅動器電晶體(在圖1中的場合)是P-溝電晶體,則源驅動器電路14的單元電晶體634必須是N-溝電晶體,以保證源驅動器電路14將引出程控電流Iw。為了在陣列板71上形成源驅動器電路14,必須對N-溝電晶體和對P-溝電晶體這兩者都採用掩模(工藝)。在概念上來說,在本發明的顯示屏(顯示裝置)中,P-溝電晶體用於象素16和柵驅動器電路12,而N-溝電晶體則用於源驅動器的引出電流源的電晶體。
順便提一下,為易於解釋,在本發明的這個示例中,使用了圖1中的象素結構。但是,涉及作為象素16的選擇電晶體(在圖1中的電晶體11c)和用於柵驅動器電路12的P-溝電晶體的採用的本發明技術概念並不限於在圖1中的象素結構。不用說,例如,在電流驅動的象素結構場合下,它也適用於諸如圖42中圖示說明的電流反映象素結構。並且在電壓驅動的象素結構場合下,它也適用於諸如在圖62中圖示說明的兩種電晶體(選擇電晶體是電晶體11b和驅動器電晶體是電晶體11a)。當然,它也適用於在圖111和113中的柵驅動器12的結構,且它們能結合起來構成一種裝置。因此,在上面描述的項目,還有在下面描述的項目並不限於象素結構或其同類的結構。
用作象素16的選擇電晶體和用於柵驅動器電路的P-溝電晶體並不限於有機的E1或其它自發光裝置(顯示屏或顯示裝置)。例如,它也適用於液晶顯示屏和FED(場發射顯示器)。
轉換端(DIRA和DIRB)把通用信號加到所有單元柵輸出電路1111。可從圖113中的等效電路中看到,轉換端(DIRA和DIRB)被饋入相反極性的電源值。為反轉移位寄存器的掃描方向,饋入轉換端(DIRA和DIRB)的電壓值的極性被反轉過來。
順便提一下,在圖1111中的電路結構包括4根時鐘脈衝信號線。根據本發明,4是最佳數。但是,這不是限制性的,而本發明可採用少於或多於4根時鐘脈衝信號線。
這時鐘脈衝信號(SCK0,SCK1,SCK2,和SCK3)在相鄰單元柵輸出電路1111之間被不同地饋入。例如,在單元柵輸出電路1111a中,OC被時鐘脈衝端SCK0饋入,而RST則被時鐘脈衝端SCK2饋入。這也是關於單元柵輸出電路1111c的情況。不過,在鄰近單元柵輸出電路1111a的單元柵輸出電路1111b(在下一級的單元柵輸出電路)中,OC被時鐘脈衝端SCK1饋入,而RST則被時鐘脈衝端SCK3饋入。這樣,每個不同的單元柵輸出電路1111以不同方式被時鐘端饋入OC被SCK0饋入而RST則被SCK2饋入,在下一級中,OC被SCK1饋入而RST則被SLK3饋入,在下一級中,OC被SCK0饋入而RST則被SCK2饋入,等等。
圖113示出只採用P-溝電晶體的單元柵輸出電路1111的電路結構。圖114是用來解釋圖113的電路結構的時標圖。圖112是圖113中多級的時標。因此,通過理解圖113,有可能理解整體的操作。該操作可參考與圖113的等效電路圖連在一起的在圖114中的時標圖來理解,而不必在文本中說明。因此,將省略對電晶體操作的詳細描述。
當驅動器電路單獨由P-溝電晶體構成時,要維持柵信號線17處於H電平(在圖113中的Vd電壓)在基本上是困難的。要在較長時間維持它們處於L電平(在圖113中的VBB電壓)也是困難的,但是可把它們適當地保持在H電平一短時段,諸如在象素行的選擇期間。饋入到IN端的信號和饋入到RST端的SCK時鐘脈衝轉變了n1相對於n2的狀態。雖然n2和n4具有相同極性的電位,但饋入到OC端的SCK時鐘脈衝進一步降低n4的電位電平。相反,Q端在相同的時段被保持在L水平(從柵信號線17輸出開通電壓)。輸出到SQ端或Q端的信號被轉移到在下一級中的單元柵輸出電路711。
在圖111和113的電路結構中,通過控制IN(INA和INB)端和施加到時鐘脈衝端的信號時標,有可能到採用相同電路結構的兩種模式一根柵信號線17被選定的模式,如圖115(a)所示,和兩根信號線17被選定的模式,如圖115(b)所示。
在選擇側的柵驅動器電路12a中,圖115(a)示出一種驅動模式,在這模式中,在逐行基礎上一次(正常驅動)移位時選定一行象素行。圖115(b)示出一種在一次選定兩行象素行的結構。這個驅動模式相當於用於參考圖27和28描述的(在其中採用一行無效象素行的結構)多行象素行(51a和51b)的同時選定的驅動。兩相鄰的行,在逐行基礎上一次移位時被選定。特別是根據圖115(b)中的驅動方法,當象素行(51a)保留最後的視頻時,象素行51b被預充電。這種情況使象素16容易地寫入。即,本發明能通過操縱加到諸端的信號在兩種驅動模式之間轉換。
順便提一下,雖然115(b)示出象素16的相鄰行被選定的一種模式,如圖116所示,但也有可能選定不同於相鄰行的象素16的行(圖116例示出每隔3行象素行的象素行被選定)。在示於圖113的結構中,象素行被控制成每4行組成一組。從4行象素行之中,有可能確定是否選擇一行象素行或2行相繼的象素行。在每組中象素行數是由時鐘脈衝(SCK)數來限制的,在本案例中是4。如果採用8個時鐘脈衝(SCK),象素行可被控制成每8行組成一組。
選擇側的柵驅動器電路12a的操作示於圖115。在圖115(a)中,一次選定一行象素行,且選定位置被一行象素與橫向同步信號同步移位,在圖115(b)中,一次選定2行象素行,且選擇位置被一行象素與橫向同步信號同步移位。
如圖182圖示說明的,從陽極連接端1821用導線連接這連接陽極線961,形成在源驅動器IC14兩側的連接陽極線961通過在IC14下面形成的開關2021被電連接。
在源驅動器IC14的輸出側形成即設置通用的陽極線962。陽極導線952從通用的陽極線962分路出來。在一QCIF屏中有528根(=176×RGB)陽極線952。在圖1及其同類圖中圖示說明的電壓Vdd(陽極電壓)是通過陽極導線952來供給的。如果EL元件15由低分子重材料製成的話,則一股直至200μA量級的電流流經一根陽極導線952。所以,一股約100mA(200μA×528)的電流流經通用的陽極導線833。
為減少在通用連接陽極線961和陽極導線952中的電壓降,建議在顯示屏幕50的上側形成通用連接陽極線961a,在顯示屏幕50的下側形成通用連接陽極線961b,並在它的頂部和底部把諸陽極導線952短路,如圖183圖示說明的。
在屏幕50的頂部和底部處設置源驅動器電路14也是較佳的,如圖184圖示說明的。把顯示屏幕50劃分成顯示屏幕50a和顯示屏幕50b,並用源驅動器電路14a驅動顯示屏幕50a,而用源驅動器電路14b驅動顯示屏幕50b,如圖185圖示說明,也是可能的。
圖201是根據本發明電源電路的方塊圖。標號2012代表一控制電路,這電路控制電阻2015a和2015b的中點電位並輸出電晶體2016的柵極信號。把電源Vpc加到變壓器2011的原邊,而,在電晶體2016的開通/截止的控制下把原邊電流傳輸到付邊。標號2013代表整流二極體,而2014則代表濾波電容器。
陽極電壓Vdd具有對電阻器2015b的已調節好的輸出電壓。Vss代表陰極電壓。如圖202所圖示說明的,可有選擇地輸出兩個電壓中的一個作為陰極電壓Vss。開關2021供這種選擇之用。在圖202中,被開關2021選定的是-9(V)。
開關2021是根據來自溫度傳感器2022的輸出來工作的。當屏溫是低的時候,選定-9(V)作為電壓Vss。當屏溫是等於或高於某個程度時,-6(V)被選定。這是因為EL元件15具有溫度依存性,而在低溫側,EL元件的端電壓變得較高。順便提一下,雖然參考圖202已經敘述過,兩個電壓中的一個被選為Vss(陰極電壓),但這不是限制性的,而電壓Vss可從三個電壓中選出來。上面各項類似地適用於Vdd。
通過根據屏溫讓一個電壓從多個溫度中被選定,如圖202所示,有可能降低屏的功耗。這是因為當這溫度等於或低於某個程度時,可降低電壓Vss。通常,可採用較低的Vss(=-6(V))。順便提一下,可把開關2021製作成如圖202所圖示說明的那樣。通過採用在圖202中變壓器2011的中間抽頭,可容易地產生多個電壓Vss。這種情況類似地適用於陽極電壓Vdd。
圖205是圖示說明電位設置的解釋性圖解。源驅動器IC14是以GND為基礎的。對源驅動器IC14的電源是Vcc。可把Vcc引導到與陽極電壓(Vdd)相一致。根據本發明,從功耗的觀點看Vcc<Vdd。
把柵驅動器12的截止電壓Vgh設置到等於或高於電壓Vdd。較佳的是,要滿足Vdd+0.5(V)<Vgh<Vdd+2.5(V)。可把開通電壓Vgl引導到與Vss相一致,但較佳的是,要滿足Vss(V)<Vgl<-0.5(V)。
要對來自EL顯示屏產出的熱量採取措施是重要的。作為對抗熱量產生的措施措施,由金屬材料製成的底盤2062被安裝在屏的背後(顯示屏幕50發光面的對面一側),如圖206所示。為了更好的散熱,底盤2062設有突出物和凹入物2063。並且,在底盤2061和屏之間設置結合層(在圖206的情況下,是密封蓋85)。具有良好熱傳導性的材料被用於結合層。可能的材料包括,例如,矽酮樹脂漿和矽酮漿。這些材料經常被用作在調節器IC和輻射體板之間的粘合劑。順便提一下,對結合層並不嚴格地必須要有粘合的功能,只要它能起保持底盤2061和屏彼此緊密接觸的功能就行。
在底盤2062的背面上裝有小孔2071,如圖207(a)所圖示說明的。設有小孔2071是為了當把底盤2062和屏粘合在一起時釋放過剩的樹脂之用的。並且,在屏的中央和周圍之間,小孔的形狀是不同的,如圖207(a)所示,以調節底盤2062的熱阻,從而使屏溫均勻的。在圖207(a)中,把在屏周圍的小孔2071c做得比在屏的中央的小孔2071a大,從而增加了在屏周圍的熱阻。因此,在屏的周圍比較不易發生熱損耗。這使得在整個屏表面上有均勻的熱分布。順便提一下,小孔2071可以諸如圓形之類的,如圖207(b)所圖示說明的。
圖208圖示說明根據本發明顯示屏的一種結構。在陣列板71的一側裝有柔性板84。在該柔性板上設置電源電路82和柔性板84。圖209示出取自沿圖208中A-A』直線的剖面圖。但是,在圖209中柔性板84已被彎曲,而且已安裝了底盤2062。可從圖209看到,電源電路82的變壓器2011被包含在密封蓋85形成的空隙之中。這樣對減少EL顯示屏(EL顯示屏模件)的厚度成為可能。
接著,將將給出根據本發明顯示裝置諸示例的描述,這些裝置操縱根據本發明的驅動系統。圖57是作為信息終端示例的手機平面圖。在外殼573中裝有天線571,數字鍵572等。標號572及諸如此類的數字代表顯示彩色的開關鍵,電源鍵,和幀速切換鍵。
可把數字鍵572製作成在彩色模式間作如下的轉換按它一次,進入8-彩色的顯示模式,再按它就進入4096-彩色的顯示模式,並再按它就進入260,000-彩色的顯示模式。這鍵是一種反覆電路開關,每一次它被按,就在各彩色顯示模式之間切換。順便提一下,可單獨裝置顯示彩色的變換鍵。如果是那樣,需要三種(或更多)數字鍵572。
除了按鈕開關之外,數字鍵572可以是撥動開關或其它的機械開關。也可對切換使用語音識別。例如,可把這開關製作成,使得當用戶講出諸如「高清晰度顯示」,「4096-彩色模式」或「低彩色顯示模式」的詞組進入受話機時,將改變顯示屏的顯示屏幕50的顯示彩色。這種情況可採用現有的語音識別技術來容易地實現。
並且,可用電的方法來切換顯示彩色。也有可能使用觸控螢幕,這種屏可讓用戶通過觸摸出現在顯示屏的顯示部分21上的菜單作出選擇。另外,可根據開關被按的次數或根據象定位小球的情況一樣的轉動或方向來切換顯示彩色。
可採用改變幀速的鍵或在移動畫面和靜止畫面之間切換的鍵來代替顯示彩色切換鍵572。一個鍵可能在相同的時間轉換兩個更多的項目例如,在幀速之間和在移動畫面和靜止畫面之間。並且,可把這鍵製作成當按壓並保持時,逐漸地(連續地)改變幀速。為此,在振蕩器的電容器C和電阻器R之間,可把這電容器R製作成可變的,或用電子調節器來代替。或者,可採用微調電容器作為振蕩器的電容器C。這樣一種鍵也可通過在半導體晶片上形成多個電容器,選擇一個或更多的電容器,並把電容器並聯地連接來實現。
此外,對使用根據本發明的EL顯示屏,EL顯示裝置,或顯示方法的實施例將參考附圖作描述。
圖58是根據本發明一實施例的取景器的剖面圖。為了易於解釋,它是示意地作圖示說明的。另外,某些部分被放大。被縮小,或被省略。例如,在圖58中省略了一目鏡。上面的項目也適用到其它附圖。
外殼573的內表面是暗的或黑色的。這是為防止來自EL顯示屏(EL顯示裝置)574發射的雜散光在外殼573內部被漫射地反射而降低顯示反差。在顯示屏的引出側上設置了相位片(λ/4)108,偏振片109,等。這種情況已參考圖10和11作過描述。
出射光瞳581裝有放大透鏡582,觀察者通過調節在外殼573中出射光瞳581的位置,把顯示圖象50聚焦在顯示屏574上。
如果把凸透鏡583按需要設置在顯示屏574的引出側,可把進入放大透鏡582的主光線會聚起來。這使減小放大透鏡1582的直徑,並因此減小取景器的尺寸成為可能。
圖59是攝像機的透視圖。攝像機具有拍攝(成像)鏡頭592和攝像機的外殼573。拍攝鏡頭592和外殼(取景器)573彼此背靠背地安裝。取景器573(也參看圖58)裝配著目鏡保護層。觀察者通過這目鏡保護層觀看在顯示屏574上的圖象50。
根據本發明的EL顯示屏也用作顯示監控器。顯示屏幕50可在支架591的一個點上自由地以樞軸為中心而旋轉。顯示屏幕50當不在使用時,可儲放儲藏室593中。
開關594是一種轉換開關即控制開關,並進行下列的功能。開關594是顯示模式的轉換開關。開關594用於諸如手機之類的裝置也是適合的。現在將對顯示模式的轉換開594作描述。
根據本發明的諸驅動方法,包括一種方法,這個方法將N倍較大的電流流經EL元件15來照亮它們等於1F的1/M時段。通過改變這照亮時段,有可能用數字方式地改變亮度。例如,指定N=4,則4倍大的電流流經EL元件15。如果照亮時段為1/M,通過在1,2,3和4之間切換M,有可能改變亮度從1倍到4倍。順便提一下,可能在1,1.5,2,3,4,5,6等之間切換M。
上面所描述的切換操作對手機是有用的,因為手機在通上電源時把顯示屏幕50顯示得非常亮,而在某一時段後就減少顯示亮度以節省電源。它也被用於讓用戶設定所需的亮度。例如,在戶外,屏幕的亮度要大為增加。這是因為由於明亮的周圍環境,根本不能看清這屏幕。但是,EL元件15在高亮度連續顯示的條件下迅速地退化。因此,屏幕50被設計成如果它被非常明亮地顯示後,就在短的時段中回復到正常的亮度。在用戶想要再次在高亮度下顯示這屏幕50,應裝一按鈕,在把它按下時增加顯示亮度。
因此,用戶可用開關594改變顯示亮度。可根據模式設置自動地改變顯示亮度,或可探測外來光的亮度自動地改變顯示亮度是較佳的。較佳的是,對用戶可得到諸如50%,60%,80%等的顯示亮度。
較佳的是,顯示屏幕50採用高斯(Gaussian)顯示。即,顯示屏幕50的中央是明亮的,而周圍則相對地暗。在視覺上,如果中央是明亮的,即使周圍是暗的,則顯示屏幕50看起來是明亮的。根據主觀上的評估,只要周圍至少有象中央的70%那樣亮,就不會有多少困難。即使周圍的亮度減少到50%,也幾乎沒有問題。根據本發明的自發光顯示屏,採用在上面所描述的N倍脈衝驅動(一種N倍的較大電流流經EL元件15來照亮它們等於1F的1/M時段的方法),從屏幕的頂部到底部產生高斯分布。
具體地說,M值在屏幕的上部和下部被提高而在屏幕的中央則被減少。這通過調節柵驅動器電路12的移位寄存器的操作速度來完成。屏幕左面和右面的亮度通過表格數據乘視頻數據來調節。經過上面的操作把周圍的亮度(在0.9的視角)減低到50%,與亮度的100%相比,有可能降低功耗達20%。通過把周圍的亮度(在0.9的視角)減低到70%,與亮度的100%相比,有可能降低功耗達15%。
較佳的是,提供轉換開關以允許和不允許高斯顯示。這是因為如果採用高斯顯示,在戶外根本不能看清屏幕。因此,用戶可用按鈕開關改變顯示亮度,可根據模式設定自動地改變顯示亮度,或可通過探測外來光的亮度自動地改變顯示亮度。較佳的是,對用戶可得到諸如50%,60%,80%等的顯示亮度設定。
液晶顯示屏幕採用背光產生固定的高斯分布。因此,它們不能允許和禁止高斯分布。允許和禁止高斯分布的能力為自發光顯示裝置所特有。
固定的幀速可能造成與室內諸如螢光燈之類的照明幹擾,導致閃爍。具體地說,如果EL元件15在60-Hz的交流電下工作,在60-Hz的交流電下照明的螢光燈可造成微弱的幹擾,使它看上去猶如屏幕在緩慢地閃爍。為避免這種情況,可改變幀速。本發明有改變幀速的本領。並且,它能使在N-倍的脈衝驅動(一種使N倍大的電流流經EL元件15來照亮它們等於1F的1/M時段的方法)中改變N或M的值。
通過開關594的方法實現上面的本領。開關594被按壓多於一次時,根據在屏幕50上的菜單,在上面的各個本領之間進行切換。
順便提一下,上面的項目並不限於手機,不用說,它們適用於電視機,監控器,等。並且,在顯示屏幕上提供圖標,使得用戶看一眼就知道他/她是在哪個顯示模式是較佳的。上面的項目類似地適用於下面的項目。
根據本發明的諸如EL顯示之類的裝置不但可應用到攝像機,而且還可應用到諸如在圖60所示的一種數字相機,普通相機等。這顯示裝置用作附裝在相機本體601上的屏幕50。相機本體601不僅裝配有快門603,而且還裝配開關594。
在上面描述的顯示屏具有相對小的顯示區。但是,隨著顯示區為30英寸或更大時,顯示屏50往往會繞曲。為對付這個情況,本發明把顯示屏放在框架611中,並附裝一連接件614,使得該框架可如圖61所示掛起來。顯示屏幕採用連接件614安裝在諸如牆之類的上面。
大尺寸屏幕增加了顯示屏的重量,作為對付這情況的措施,把顯示屏安裝在支架613上,在這支架附裝了多根支柱612來支撐這顯示屏的重量。可把支柱612從一側移到一側如由A所指出的。並且,它們可如B所指出的收縮起來。因此,即使在小的場地中也可裝置這顯示裝置。
在圖61中的電視機,在它的屏幕面上有一保護膜即保護層復蓋著。保護膜的一個目的是保護顯示屏的表面以免被某物敲擊而破裂。在保護膜的表面形成AIR鍍層。並且,該表面被壓模加工以減少由在顯示屏上外來光造成的眩光。
通過噴射小珠或其類似之物,在保護膜和顯示屏之間形成一空隙。在保護膜的背後面形成細的凸出物來保持保護膜和顯示屏之間的空隙。這空隙防止碰撞從保護膜傳輸到顯示屏。
並且,把光耦合試劑注入到保護膜和顯示屏之間的空隙中是有用的。這光耦合試劑可以是諸如乙醇或乙二醇的液體,諸如丙烯酸樹脂的膠體,或諸如環氧樹脂的固態樹脂。這光耦合試劑可防止界面上的反射,並起著緩衝材料的作用。
這保護膜可以是,例如,聚碳酸酯薄膜(片),聚丙烯薄膜(片),丙烯酸薄膜(片),聚酯薄膜(片),PVA薄膜(片)等。另外,很明顯,可採用工程樹脂薄膜(ABS等)。並且,它可由諸如退過火的玻璃的無機材料製成。顯示屏的表面可用厚為0.5mm到2.0mm的環氧樹脂、酚醛樹脂、和丙烯酸樹脂以產生相似的作用來代替採用保護薄膜。並且,對樹脂表面的模壓加工也是有用的。
對保護薄膜的表面鍍膜或帶有氟的鍍膜之類也是有用的。這將使它易於用洗滌劑從表面除去灰塵。並且,可把保護薄膜做成厚的,不僅可供屏幕表面之用,而且還可供正面光之用。
根據本發明該示例的顯示屏可與三面自由的結構結合起來使用。特別當象素用無定形矽技術構作時,這三面自由結構是有用的。並且,在採用無定形矽技術形成屏的場合下,由於在生產工藝過程期間控制在電晶體特性方面的變化有困難,所以採用根據本發明的N-脈衝驅動,復位驅動,無效象素驅動,或諸如此類的驅動是較佳的。即,根據本發明的電晶體並不限於由多晶矽技術生產的那些電晶體,而它們可以由無定形矽技術生產。
順便提一下,根據本發明的諸如N-倍脈衝驅動(圖13,16,19,20,22,24,30等)之類的驅動對包含由低溫多晶矽技術形成的電晶體11的顯示屏比包含由無定形矽技術形成的電晶體11的顯示屏更有效。這是因為當由無定形矽技術形成時,相鄰的電晶體具有幾乎相等的特性。因此,即使這電晶體由附加所得的電流驅動,用於各單個電晶體的驅動電流,也接近於目標值,(特別是在圖22,24和30中的N-倍脈衝驅動,對包含無定形矽電晶體的象素結構是有效的)。
在本文描述的根據本發明的佔空因子控制驅動,參考電流控制,N-倍脈衝驅動,和其它驅動方法和驅動電路並不限於用於有機的EL顯示屏。不用說,它們也適用於諸如場發射顯示器(FED)之類的其它顯示器,如圖221所示。
在示於圖221的FED中,一個在矩陣中發射電子的突起物2213(相當於在圖10中的象素電極)形成在基板71上。一象素包含保持電路2214(相當於在圖1中的電容器),它保持從視頻信號電路2212(相當於在圖1中的源驅動器電路14)接收到的圖象數據。並且,把控制電極2211設置在電子發射突起物2213的前面。通過開通/斷開控制電路2215(相當於圖1中的柵驅動器電路12)把電壓信號加到控制電極2211。
如果添加示於圖222的周邊電路,則在圖221中的象素結構可進行N-倍脈衝驅動,佔空因子控制驅動等。把來自視頻信號電路2212的圖象數據信號加到源信號線18。通過開通/斷開控制電路2215a把象素16的選擇信號加到選擇信號線2221,因此,象素16被逐個選定,而圖象數據就被寫入它們中。並且,通過開通/斷開控制電路2215b把開通/斷開信號加到開通/斷開信號線2222,因此,象素的FED受到開通/斷開的控制(佔空因子控制)。
可把在本發明的這示例中描述的技術概念應用到攝像機,投影儀,3D電視機,投影電視機等。也可應用到取景器,手機監視器,PHS,個人數字輔助裝置和它們的監視器,以及數字相機和它們的監視器。
並且,這技術概念也適用於靜電複印機系統,安裝在頂部的顯示器,直接觀察監視器,筆記本個人電腦,攝像機,電子普通相機。並且,適用於ATM監視器,公用電話,視頻電話,個人電腦,和手錶及它的顯示屏。
而且,很明顯,這技術概念可應用到家用電器的顯示監視器,袖珍遊戲機和它們的監視器,用於顯示屏的背光板,或家用或商業用的照明裝置。較佳的是,把照明裝置構築成使得可改變色溫。可通過在條紋中或在點矩陣中形成RGB象素,並調節流經它們的電流來改變色溫。並且,這技術概念可應用到用於廣告或廣告宣傳畫的顯示裝置,RGB交通燈,警燈,等。
並且,有機的EL顯示板作為用於掃描器的光源是有用的。採用RGB點矩陣作為光源,隨著指向物體的光讀出圖象。不用說,這光可以是單色的。另外,這矩陣並不限於有源矩陣,且可以是簡單的矩陣。可調節色溫的採用將改進成象的準確性。
並且,有機的EL顯示板作為液晶顯示板的背光板是有用的。通過在條紋中或在點矩陣中形成EL顯示屏(背光)的RGB象素,並調節流經它們的電流可容易地改變色溫和調節亮度。另外,提供面光源的有機的EL顯示屏,使得它易於產生高斯分布,這種分布使屏幕中央處的亮度較亮,而屏幕周圍處較暗。並且,有機的EL顯示屏作為場順序的液晶顯示屏的背光屏是有用的,這背光屏用R,G和B光順序地掃描。並且,即使這些背光屏被開通和斷開,通過插入黑色,它們可被用作用於影片顯示的液晶顯示屏的背光屏。
工業上的適用性本發明的源驅動器電路可減少由在閾值上的偏離而造成的輸出電流中的變化,在這電路中構成電流反映的電晶體彼此相鄰地被形成。因此,它能減少EL顯示屏的亮度不規則性,並具有大的實用效果。
並且,本發明的顯示屏,顯示裝置等根據它們各自的結構提供各不相同的效果,包括高質量,高的影片顯示性能,低能耗,低成本,高亮度,等,順便提一下,因為本發明能提供節省電能的信息顯示裝置,所以它不消耗較多的電能。並且,因為它可減小尺寸和降低重量,所以它不浪費資源。而且,它能合適地保障高解析度的顯示屏。因此,本發明對全球的環境和空間的環境這兩者都是友善的。
權利要求
1.一種EL顯示裝置,具有將設有EL元件的像素在基板上配置成矩陣狀的顯示畫面,其特徵在於,包括配置在所述基板上的、具備對所述像素輸出程控電流或者程控電壓的源驅動器電路的驅動IC晶片;在所述基板與所述驅動IC晶片之間配置其全部或者一部分向所述像素供給電流或者電壓的供給線;分支於所述供給線、延伸至所述像素的配線。
2.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,所述供給線是陽極供給線,所述陽極供給線具有在所述基板和所述驅動IC晶片之間的空隙間配置其一部分或者全部的基本陽極線、在所述驅動IC晶片和所述像素顯示區域之間配置的共用陽極線、連接所述基本陽極線和所述共用陽極線的至少一根連接陽極線,所述陽極配線分支於所述基本陽極線、配置在所述連接端子之間、延伸至所述像素。
3.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,所述供給線被配置成對所述驅動IC晶片的電路形成部進行遮光。
4.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,還具備配置在所述源驅動器電路的輸出段、並使所述程控電流或者所述程控電壓的輸出開啟關斷的開關電路。
5.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,在所述像素中形成向所述EL元件供給電流的驅動用電晶體,向所述驅動用電晶體供給施加到源信號線的信號的開關用電晶體,配置在所述驅動用電晶體的柵極端子和所述開關用電晶體的輸出端子間的電容器。
6.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,在所述像素中形成向所述EL元件供給電流的驅動用電晶體、形成在所述電流路徑中的開關用電晶體,使所述開關用電晶體開啟關斷,控制所述電流,能夠在所述EL顯示裝置的顯示畫面上產生帶狀的非顯示區域和顯示區域。
7.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,在所述EL顯示裝置的顯示畫面中,矩陣狀地配置紅色像素、綠色像素、藍色像素以及白色像素。
8.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,在所述EL顯示裝置的顯示畫面中,矩陣狀地配置第1色像素和第2色像素,所述第1色像素的大小於所述第2色像素的大小不同。
9.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,在所述顯示畫面上產生帶狀的非顯示區域和顯示區域,能夠使所述非顯示區域和顯示區域在顯示畫面的上下方向上移動地顯示圖像。
10.如權利要求1所述的EL顯示裝置,其特徵在於,還具備檢測外光的亮度的檢測手段,在所述顯示畫面上產生帶狀的非顯示區域和顯示區域,根據所述檢測手段的輸出值或控制,改變所述非顯示區域和顯示區域的比例。
全文摘要
提供一種用於EL顯示屏的具有在輸出電流中減少了變化的源驅動器電路。源驅動器電路包含若干單元電晶體634,其中每一個構成一個單一的單元。第0畢特由一個單元電晶體634構成,第一畢特由二個單元電晶體634構成,第二畢特由四個單元單元電晶體634構成,第三畢特由八個單元電晶體634構成,第四畢特由16個單元電晶體634構成,以及第五畢特由32個單元電晶體634構成。各單元電晶體634與電晶體633a一起組成一電流反映電路。調節流經電晶體633a的電流Ib,可讓流經諸單元電晶體634的電流改變。通過用單元電晶體構作輸出電流電路,並調節參考電流,使得可調節單元電晶體的輸出電流來提供具有很小變化的準確源驅動器IC。
文檔編號H05B33/08GK1983365SQ20071000448
公開日2007年6月20日 申請日期2003年3月5日 優先權日2002年4月26日
發明者高原博司, 柘植仁志 申請人:東芝松下顯示技術有限公司

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