專利名稱：顯示裝置、電光元件的驅動方法及電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有包括電光元件且呈矩陣式布置的像素的顯示裝置，以及電光元件的驅動方法和電子設備。
背景技術：
近些年，在顯示圖像的圖像顯示裝置領域中，已經開發(fā)出并在市場上銷售具有多個像素電路的有機EL顯示裝置，所述像素電路呈矩陣式布置并且包括電致發(fā)光元件(例如有機EL元件)，該電致發(fā)光元件是所謂的電流驅動型電光元件，其發(fā)光亮度隨流過元件的電 流值而變化。有機EL元件是自發(fā)光元件。如此,有機EL顯示裝置與借助包括液晶單元的像素控制來自光源(背光)的光強的液晶顯示裝置相比具有幾個優(yōu)點例如，高圖像可見度，不需要背光，以及元件的高響應速度。有機EL顯示裝置可以采用以類似液晶顯示裝置的方式驅動的簡單(無源)矩陣系統或者有源矩陣系統。然而，應當注意的是，簡單矩陣顯示裝置盡管結構簡單卻存在一些問題。這些問題包括例如難以實現大型高清晰度顯示裝置。因為這個原因，近些年，已經著重于開發(fā)有源矩陣顯示裝置。這樣的顯示裝置通過設置在與電光元件處于同一像素電路中的有源元件來控制流過電光元件的電流，該有源元件例如是絕緣柵場效應晶體管(通常為薄膜晶體管，TFT)。在有源矩陣有機EL顯示裝置中，除了有機EL元件外，像素(像素電路)至少包括驅動晶體管，適于驅動有機EL元件；寫入晶體管，適于對像素的輸入信號電壓進行取樣并向像素寫入電壓；以及保持電容，連接到驅動晶體管的柵極，以保持由寫入晶體管寫入的輸入信號電壓(例如，參照日本專利公開No. 2005-345722 )。

發(fā)明內容
在如上所述構造的有機EL顯示裝置中，驅動晶體管設計為在飽和區(qū)域工作。因此，驅動晶體管用作恒定電流源。如此，向有機EL元件提供由下面的公式(I)給出的恒定的漏-源電流Ids，所述有機EL元件的陽極連接到驅動晶體管的源極Ids= (1/2) · μ (ff/L) Cox (Vgs - Vth) 2...... (I)其中Vth是驅動晶體管的閾值電壓，μ是構成驅動晶體管的溝道的半導體薄膜的遷移率，W是溝道寬度，L是溝道長度，Cox是每單位面積的柵電容，而Vgs是相對于源施加給柵的柵-源電壓。另一方面，由于驅動晶體管的柵電位Vg隨著寫入晶體管通過采樣寫入輸入信號電壓Vsig而升高，因此驅動晶體管的源電位Vs將升高，這是由于保持電容與有機EL元件的電容的耦合所致。這里，保持電容的電容值由Ccs表示，有機EL元件的電容值由Coled表示，而驅動晶體管的柵電位Vg的增量由AVg表示，驅動晶體管的源電位Vs的增量AVs通過下面的公式(2)給出Δ Vs= Δ VgX {Ccs/ (Coled+Ccs) }...... (2)從公式(2)清楚可見，如果有機EL元件的電容值Coled充分地大于保持電容的電容值Ccs，則當驅動晶體管的柵電位Vg升高時，可以抑制驅動晶體管的源電位Vs的增量Λ Vs。即，當有機EL元件的電容值Coled充分大于保持電容的電容值Ccs時， 有利于提供很大的驅動晶體管的柵-源電位差。其理由如下。即，如果在寫入晶體管寫入輸入信號電壓Vsig時可以提供很大的驅動晶體管的柵-源電位差，則寫入到像素的輸入信號電壓Vsig的幅值可以減少到相同的程度。因此，可以減少適合通過信號線給每個像素提供輸入信號電壓Vsig的水平驅動系統的功率消耗。如此，顯示裝置總體上可以減少功率消耗。根據前述，本發(fā)明的目的是提供這樣的顯示裝置，其允許例如有機EL元件的電光元件的電容值任意設定而不改變像素的光取出效率，以及提供電光元件的驅動方法和電子設備。根據本發(fā)明的顯示裝置的特征如下。即，包括電光元件和遮光膜的像素呈矩陣形式布置。遮光膜形成光取出開口，其開口面積小于電光兀件的發(fā)光面積。電光兀件的電容值通過電光元件的發(fā)光面積設定。根據本發(fā)明的電光元件的驅動方法是適于根據電流而發(fā)光的電光元件的驅動方法。該電光元件的驅動方法的特征如下。即，該方法驅動多個電光元件，并且通過在各電光元件之間變化發(fā)光面積使得每個電光元件的驅動電流值處于近似相同的水平。根據本發(fā)明的電子設備的特征在于具有顯示裝置。在該顯示裝置中，包括電光元件和遮光膜的像素呈矩陣形式布置。遮光膜形成光取出開口，其開口面積小于電光元件的發(fā)光面積。電光兀件的電容值通過電光兀件的發(fā)光面積設定。在該顯示裝置中，電光元件的驅動方法和電子設備如上所述來構造，電光元件的電容值通過發(fā)光材料、發(fā)光層的膜厚度和發(fā)光面積來確定。因為這樣的理由，電光元件的電容值通過調整電光元件的發(fā)光面積來設定到最佳值。在此情況下，由遮光膜形成的光取出開口的開口面積小于電光元件的發(fā)光面積。因此，即使電光元件的發(fā)光面積改變，通過光取出開口的開口面積確定的像素的發(fā)光面積即光取出率也將保持不變。


圖I是根據本發(fā)明的有源矩陣有機EL顯示裝置的構造要點的系統構造圖。圖2是像素(像素電路)的電路構造的實例的電路圖。圖3是驅動晶體管的漏-源電壓Vds相對于漏-源電流Ids的特性要素圖。圖4是用于描述根據本發(fā)明的有源矩陣有機EL顯示裝置的電路動作情況的定時波形圖。圖5是像素的截面結構的實例的截面圖。圖6 (A)和圖6 (B)是有機EL元件的發(fā)光面積的變化與其電容值Coled的變化之間的關系的示意圖。圖7是采用本發(fā)明的電視機的透視圖。圖8是采用本發(fā)明的數字相機的透視圖，并且A是前視透視圖，而B是后視透視圖。圖9是采用本發(fā)明的膝上個人電腦的透視圖。圖10是采用本發(fā)明的便攜式攝像機的透視圖。圖11是采用本發(fā)明的移動電話的透視圖，并且(A)是移動電話處于開啟位置時的正視圖，(B)是其側視圖，(C)是該移動電話在關閉放電(closed discharge)時的正視圖，(D)是左側視圖，(E)是右側視圖，(F)是俯視圖，而(G)是仰視圖。
具體實施方式
` 現在，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。圖I是根據本發(fā)明的有源矩陣顯示裝置(例如有源矩陣有機EL顯示裝置)的構造要點的系統構造圖。如圖I所示，根據本發(fā)明的有機顯示裝置10包括像素陣列部分30。像素陣列部分30具有像素(像素電路)20，其包括作為發(fā)光元件并且布置為二維矩陣形式的電致發(fā)光元件，即有機EL元件21 (參照圖2)。有機EL元件21是電流驅動電光元件，其發(fā)光亮度隨著流過裝置的電流值的改變而改變。像素陣列部分30典型地形成在例如玻璃基板這樣的透明絕緣基板上。像素陣列部分30具有掃描線31-1至31-m、驅動線32_1至32_m和第一糾正掃描線33_1至33_m以及第二糾正掃描線34-1至34-m，對應以m行Xn列布置的多個像素中的每一個。像素陣列部分30還具有對應每個像素列布置的信號線(數據線)35-1至35-n。幾個電路設置在像素陣列部分30的周圍。這些電路是寫入掃描電路40，適于掃描和驅動掃描線31-1至31-m ;驅動掃描電路50，適于掃描和驅動驅動線32_1至32_m ;第一與第二糾正掃描電路60和70,適于掃描和驅動第一與第二糾正掃描線33-1至33-m與34-1至34-m ;以及電平驅動電路80，適于向信號線35_1至35_n提供相應于亮度信息的視頻信號(數據信號，即輸入信號)。為了掃描和驅動掃描線31-1至31-m、驅動線32_1至32_m和第一與第二糾正掃描線33-1至33-m與34_1至34_m，寫入掃描電路40、驅動掃描電路50和第一與第二糾正掃描電路60與70適當輸出寫入信號WSl至WSm、驅動信號DSl至DSm和第一與第二糾正掃描信號 AZll 至 AZlm 與 AZ21 至 AZ2m。像素陣列部分30的每個像素20可以由非晶硅TFT (薄膜晶體管)或者低溫多晶硅TFT形成。這里，作為實例將描述像素20由低溫多晶硅TFT形成的情況。在采用低溫多晶硅TFT的情況下，寫入掃描電路40、驅動掃描電路50、第一與第二糾正掃描電路60與70和電平驅動電路80還可以整體形成在其上形成有像素陣列部分30的面板(基板)上。(像素電路)圖2是像素(像素電路)20的電路構造的實例的電路圖。如圖2所示，除了電流驅動電光元件(即有機EL元件21)外，像素20包括驅動晶體管22、寫入(采樣)晶體管23、開關晶體管24至26和保持電容27，作為其電路元件。
在如上所述構造的像素20中，N溝道TFT用作驅動晶體管22、寫入晶體管23和開關晶體管25與26。P溝道TFT用作開關晶體管24。然而，應當注意的是，這里給出的驅動晶體管22、寫入晶體管23和開關晶體管24和26的導電類型組合僅是實例，并且本發(fā)明不限于這樣的組合。有機EL元件21具有連接到源電位VSS (在本例為接地電位GND)的陰極電極。驅動晶體管22適于電流驅動有機EL元件21。驅動晶體管22具有連接到有機EL元件21的陽極電極的源極，因此形成源跟隨器電路(source follower circuit)。S卩，驅動晶體管22的源電位Vs由圖3所示的驅動晶體管22和有機EL元件21之間的動作點(operatingpoint)確定。源電位Vs根據柵電位Vg具有不同的電壓值。寫入晶體管23具有源極、漏極和柵極，源極連接到信號線35(35-1至35_n)，漏極連接到驅動晶體管22的柵極，而柵極連接到掃描線31 (31-1至31-m)。開關晶體管24具有源極、漏極和柵極，源極連接到第二源電位VDD (在此例中為正源電位)，漏極連接到驅動晶體管22的漏極，而柵極連接到驅動線32 (32-1至32-m)。開關晶體管25具有漏極、源極和柵極，漏極連接到第三源電位Vinil，源極連接到寫入晶體管23的漏極(驅動晶體管22 的柵極)，而柵極連接到第一糾正掃描線33 (33-1至33-m)。開關晶體管26具有漏極、源極和柵極,漏極連接到驅動晶體管22的源極和有機EL元件21的陽極電極之間的連接節(jié)點N11，源極連接到第四源電位Vini2(在此例中為負源電位)，而柵極連接到第二糾正掃描線34 (34-1至34-m)。保持電容(holding capacitance)27的一端連接到驅動晶體管22的柵極和寫入晶體管23的漏極之間的連接節(jié)點N12。保持電容27的另一端連接到驅動晶體管22的源極和有機EL元件21的陽極電極之間的連接節(jié)點 Nil。在各元件根據上述連接關系連接的像素20中，各元件分別執(zhí)行下面的功能。即，寫入晶體管23執(zhí)行對信號線35提供的輸入信號電壓Vsig進行采樣，并且向像素20寫入輸入信號電壓Vsig。寫入的輸入信號電壓Vsig由保持電容27保持。開關晶體管24執(zhí)行從源電位VDD向驅動晶體管22提供電流。當開關晶體管24導通時,驅動晶體管22向有機EL元件21提供相應于由保持電容27保持的輸入信號電壓Vsig的電流，因此而驅動該有機EL元件21 (電流驅動)。開關晶體管25和26導通，以適于檢測在電流驅動有機EL元件21之前的驅動晶體管22的閾值電壓Vth，并且將檢測的閾值電壓Vth保持在保持電容27中，以便預先消除電流驅動的影響。保持電容27在整個顯示周期保持驅動晶體管22的柵-源電位差。作為保證像素20適當動作的條件，第四源電位Vini2設定為低于第三源電位減去驅動晶體管22的閾值電壓Vth所獲得的電平。S卩，保持Vini2〈Vinil-Vth的電平關系。此夕卜，通過將有機EL元件21的閾值電壓Vthel加上有機EL元件21的陰極電位Vcat (在本例中為接地電位GND)獲得的電平設定為高于從第三源電位Vinil減去驅動晶體管22的閾值電壓Vth所獲得的電平。S卩，保持Vcat+Vthel>Vinil - Vth (>Vini2)的電平關系。[電路動作的描述]接下來，將參照圖4的定時波形來描述有源矩陣有機EL顯示裝置10的電路動作，該有源矩陣有機EL顯示裝置10具有如上所述地構造為呈二維矩陣形式布置的像素20。圖4圖示了在驅動一列像素20時，寫入掃描電路40提供給像素20的寫入信號WS(WSl至WSm)、驅動掃描電路50提供給像素20的驅動信號DS (DSl至DSm)以及第一和第二糾正掃描電路60和70提供給像素20的第一和第二糾正掃描信號AZl (AZl I至AZlm)和AZ2 (AZ21至AZ2m)與驅動晶體管22的柵電位Vg和源電位Ns的變化之間的定時關系。這里，寫入晶體管23和開關晶體管25與26是N溝道晶體管。因此，寫入信號WS和第一與第二糾正掃描信號AZl與AZ2是高位(在該實例中為源電位VDD ;在下文寫成“H”位)下的有源狀態(tài)和低位(在該實例中為源電位VSS (GND);在下文寫成“L”位)下的無源狀態(tài)。此外，開關晶體管24是P溝道晶體管。因此，驅動信號DS是在“L”位下的有源狀態(tài)和在“H”位下的無源狀態(tài)。在時間tl，驅動信號從“L”位變化到“H”位，使得開關晶體管24為不導通狀態(tài)。在時間t2，第二糾正掃描信號AZ2從“L”位變化到“H”位，使得開關晶體管26為導通狀態(tài)。如此，源電位Vini2通過開關晶體管26施加到驅動晶體管22的源極。此時，如前所述保持Vini2〈Vcat+Vthel的電平關系。因此，有機EL元件21為反偏壓狀態(tài)。這樣，由于沒有電流通過有機EL元件21，因此有機EL元件21不能發(fā)光。 接下來，在時間t3，第一糾正掃描信號AZl從“L”位變化到“H”位，使得開關晶體管25為導通狀態(tài)。因此，源電位Vinil通過開關晶體管25施加到驅動晶體管22的柵極。此時，驅動晶體管22的柵-源電壓Vgs取值為Vinil-Vini2。這里，滿足了 Vinil_Vini2>Vth的電平關系。(Vth糾正周期)接下來，在時間t4，第二糾正掃描信號AZ2從“H”位變化到“L”位，使得開關晶體管26處于不導通狀態(tài)。然后，在時間t5，驅動信號DS從“H”位變化到“L”位，使得開關晶體管24為導通狀態(tài)。如此，相應于驅動晶體管22的柵-源電位差Vgs的電流流過驅動晶體管22。此時，有機EL元件21的陰極電位Vcat (源電位VSS)高于驅動晶體管22的源電位Ns。因此,有機EL元件21是在反偏壓狀態(tài)。如此,來自驅動晶體管22的電流順序流過節(jié)點NI I、保持電容27、節(jié)點N12、開關晶體管25和源電位Vini I。因此，相應于電流的電荷保持在保持電容27中。另一方面，隨著保持電容27被充電，驅動晶體管22的源電位Vs將隨時間逐漸從源電位Vini2升高。然后，在預定時間過去后，驅動晶體管22的柵-源(N11-N12)電位差Vgs等于該驅動晶體管22的閾值電壓Vth，該驅動晶體管22將被切斷。因此，電流停止流過驅動晶體管22。如此，驅動晶體管22的柵-源(Nil至N12)電位差Vgs (即閾值電壓Vth)由保持電容27保持，作為閾值糾正電位。然后，在時間t6，驅動信號DS從“L”位變化到“H”位，使得開關晶體管24處于不導通狀態(tài)。從時間t5到時間t6的這段周期是保持電容27檢測和保持驅動晶體管22的閾值電壓Vth的時間周期。這里，為了方便起見，該給定的周期t5至t6將被稱為Vth糾正周期。然后，在時間t7，第一糾正掃描信號AZl從“H”位變化到“L”位，使得開關晶體管25處于不導通狀態(tài)。(寫入周期)接下來，在時間t8，寫入信號WS從“L”位變化到“H”位，使得寫入晶體管23對輸入信號電壓Vsig進行取樣并且向像素寫入該信號。如此，驅動晶體管22的柵電位Vg等于輸入信號電壓Vsig。該輸入信號電壓Vsig由保持電容27保持。此時，驅動晶體管22的源電位Vs由于保持電容27與有機EL元件21之間的電容性耦合而相對于寫入晶體管23取樣時驅動晶體管22的柵電位Vg的幅值升高。驅動晶體管22的源電位Vs的增量AVs由前述的公式(2)表示。寫入晶體管23寫入的輸入信號電壓Vsig由保持電容27保持，從而輸入信號電壓Vsig與保持電容27保持的閾值電壓Vth相加。此時，保持電容27保持的電壓等于Vsig-ViniΙ+Vth。這里，為了易于理解，我們假定Vinil=OV。這樣，柵-源電壓Vgs等于Vsig+Vth。如上所述，驅動晶體管22的閾值電壓Vth在像素之間的變化以及閾值電壓Vth隨時間的改變可以通過預先在保持電容27中保持的閾值電壓Vth來糾正。S卩，當驅動晶體管 22通過輸入信號電壓Vsig驅動時，驅動晶體管22的閾值電壓Vth與保持電容27保持的閾值電壓Vth彼此抵消。換言之，糾正了閾值電壓Vth。即使像素之間的閾值電壓Vth存在變化或者閾值電壓Vth隨時間而改變，該閾值電壓Vth糾正操作也允許抵消閾值電壓Vth對驅動晶體管22驅動有機EL元件21的影響。如此，有機EL元件21的發(fā)光亮度可以保持恒定而不受閾值電壓Vth的變化或者其隨時間的改變的影響。(遷移率糾正周期)然后，在時間t9，驅動信號DS從“H”位變化到“L”位，而寫入晶體管23保持導通，使得開關晶體管24為導通狀態(tài)。如此，來自源電位VDD的電流開始提供向驅動晶體管22。應當注意的是，從時間t8到時間t9的這一周期是一個電平間隔(1H)。這里，有機EL元件21通過設定Vinil-Vth〈Vthel進入反偏壓狀態(tài)。當有機EL元件21進入反偏壓狀態(tài)時，有機EL元件21表現出簡單電容的特性而不是二極管的特性。因此，流過驅動晶體管22的漏-源電流Ids寫入到保持電容27的電容值Ccs和有機EL元件21的電容值Coled的組合電容C(=Ccs+Coled)。該寫入使得驅動晶體管22的源電位Vs升高。驅動晶體管22的源電位Vs的增量Λ Vs作用而使得其從保持電容27保持的驅動晶體管22的柵-源電位差Vgs減去，換言之，使得保持在保持電容27中的電荷放電。這意味著采用了負反饋。即，驅動晶體管22的源電位Vs的增量AVs是負反饋的反饋量。此時，驅動晶體管22的柵-源電位差Vgs是Vsig - Λ Vs+Vth。如上所述，如果流過驅動晶體管22的電流(漏-源電流Ids)負反饋到驅動晶體管22的柵輸入(柵-源電位差)，則可以抵消每個像素20中驅動晶體管20的漏-源電流Ids對遷移率μ的依賴。即，可以糾正驅動晶體管20的遷移率μ的變化。寫入信號WS的有源周期(“H”位周期)和驅動信號DS的有源周期(“L”位周期)重疊的周期T (t9至tlO)，S卩，寫入晶體管23和開關晶體管24 二者都導通的重疊周期，被稱為遷移率糾正周期。這里，考慮高遷移率μ的驅動晶體管和低遷移率μ的另一個驅動晶體管。在該遷移率糾正周期T中，高遷移率μ的驅動晶體管與低遷移率μ的驅動晶體管相比，其源電位Vs急劇升高。此外，源電位Vs越大，驅動晶體管22的柵-源電位差越小。如此，電流不能流動。
即，通過調整遷移率糾正周期T，能夠使得相同的漏-源電流Ids流過不同遷移率μ的驅動晶體管22。在遷移率糾正周期T內確定的驅動晶體管22的柵-源電位差Vgs通過保持電容27保持。相應于柵-源電位差Vgs的電流(漏-源電流Ids)從驅動晶體管22流到有機EL元件21。這使得有機EL元件21發(fā)光。(發(fā)光周期)在時間tlO，寫入信號WS下降到“L”位，使得寫入晶體管23處于不導通狀態(tài)。如此，遷移率糾正周期T結束，并且發(fā)光周期開始。在發(fā)光周期中，驅動晶體管22的源電位Vs升高到有機EL元件21的 驅動電壓。由于源電位Vs升高的結果，驅動晶體管22的柵極與信號線35 (35-1至35-n)斷開，并且處于浮置狀態(tài)。因此，柵極電位Vg也將通過保持電容27升聞。此時，用Cg表示驅動晶體管22的柵極的寄生電容，則柵極電位Vg的增量AVg由下面的公式(3)表示Δ Vg= Δ VsX {Ccs/ (Ccs+Cg) }...... (3)在該周期期間，保持電容27中保持的柵-源電位差Vgs保持Vsig - AVs+Vth的值。然后，由于驅動晶體管22的源電位Vs的升高，從有機EL元件21去除了反偏壓。因此，通過前述公式(I)給出的恒定的漏-源電流Ids從驅動晶體管22流到有機EL元件21，使得有機EL元件21實際上開始發(fā)光。通過用Vsig- AVs+Vth代替公式(I)中的Vgs，此時漏-源電流Ids與柵-源電位差Vgs之間的關系由公式(4 )給出。Ids=k μ (Vgs-Vth) 2=k μ (Vsig-AV)2...... (4)在上面的公式(4)中，k=(1/2) (ff/L) Coxο從公式(4)清楚可見，取消了驅動晶體管22的閾值電壓Vth項。從驅動晶體管22提供到有機EL元件21的漏-源電流Ids與驅動晶體管22的閾值電壓Vth無關。漏-源電流Ids基本上由輸入信號電壓Vsig確定。換言之,有機EL兀件21以相應于輸入信號電壓Vsig的亮度發(fā)光，而不受驅動晶體管22的閾值電壓Vth的變化或者其隨時間改變的影響。此外，從公式(4)清楚可見，通過將漏-源電流Ids負反饋到驅動晶體管22的柵輸入，用反饋量AVs來糾正輸入信號電壓Vsig。反饋量Λ Vs用于抵消在公式(4)的系數部分中遷移率μ的作用。因此，漏-源電流Ids基本上僅取決于輸入信號電壓Vsig。SP，有機EL兀件21以相應于輸入信號電壓Vsig的亮度發(fā)光,而不受驅動晶體管22的閾值電壓Vth或者驅動晶體管22的遷移率μ的變化或者其隨時間改變的影響。這里，在具有包括呈矩陣形式布置的電流驅動電光元件(即有機EL元件21)的像素20的有源矩陣顯示裝置中，如果有機EL元件21的發(fā)光時間很長，則有機EL元件21的I-V特性將發(fā)生變化。正因為如此，有機EL元件21的陽極電極與驅動晶體管22的源極之間的連接節(jié)點Nll的電位也將改變。相反，在如上述構造的有源矩陣有機EL顯示裝置10中，驅動晶體管22的柵-源電位差Vgs保持不變。正因為如此，流過有機EL元件的電流保持不變。因此，即使有機EL元件21的I-V特性變差，仍然有恒定的漏-源電流Ids繼續(xù)流過有機EL元件21。如此，有機EL元件21的發(fā)光亮度將保持不變(對有機EL元件21特性變化的補償功能)。此外，在寫入輸入信號電壓Vsig前，保持電容27保持驅動晶體管22的閾值電壓Vth0如此，驅動晶體管22的閾值電壓Vth可以被抵消(被糾正)，使得恒定的漏-源電流Ids流過有機EL元件21，而不受閾值電壓Vth的變化或者其隨時間改變的影響。這會提供高質量的顯示圖像(對驅動晶體管22的Vth變化的補償功能)。而且，在遷移率糾正周期t9至tlO中，漏-源電流Ids負反饋到驅動晶體管22的柵輸入，從而用反饋量AVs糾正了輸入信號電壓Vsig。如此，抵消 了驅動晶體管22的漏-源電流Ids對遷移率μ的依賴，因此使得僅取決于輸入信號電壓Vsig的漏-源電流Ids流過有機EL元件21。這保證了均勻的顯示圖像的質量，而避免產生由于驅動晶體管22的遷移率μ變化或者其隨時間改變所引起的條帶或者不均勻亮度(對驅動晶體管22的遷移率μ的補償功能)。另外，如果有機EL元件21的電容值Coled充分地大于保持晶體管27的電容值Ccs，則如上所述在驅動晶體管的柵電壓Vg升高時，可以抑制驅動晶體管的源電位Vs的增量AVs。因此，當電容值Coled充分大于電容值Ccs時，有利于向驅動晶體管提供大的柵-源電位差Vgs。正因為如此，本發(fā)明的特征在于允許有機EL元件21的電容值Coled任意設定而不改變像素20的光取出效率，從而有機EL元件21的電容值Coled可以被設定為充分地大于保持晶體管27的電容值Ccs。(像素結構)圖5是像素20的截面結構的實例的截面圖。如圖5所示，像素20包括基板51，其上形成有驅動晶體管22、寫入晶體管23、開關晶體管24至26以及其它元件。像素20還包括形成在基板51上的絕緣膜52，并且構造為具有設置在絕緣膜52的凹入部分52A中的有機EL元件21。有機EL兀件21包括第一電極(例如，陽極電極)53,該第一電極53由金屬或者其它物質制造，形成在絕緣膜52的凹入部分52A的底部上。有機EL元件21還包括形成在第一電極53上的有機層54和第二電極(例如，陰極電極)55,該第二電極55對所有像素公共地形成在有機層54上，并且例如由透明導電膜制造。在有機EL兀件21中，通過在第一電極53上依次堆疊空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層來形成有機層54。然后，如圖2所示，電流通過第一電極(陽極電極)53從驅動晶體管22流到有機層54。這引起電子和空穴在有機層54的發(fā)光層中再結合，因此引起發(fā)光。在有機EL元件21的頂表面，即第二電極(透明電極)55的頂表面上形成遮光膜57，也即所謂的“黑矩陣”。根據像素鄰接像素(Pixel-by-pixel)進行構圖的遮光膜57形成光取出開口 56，其開口面積小于有機EL元件21的發(fā)光面積，即有機層54的表面面積。遮光膜57用作抑制相鄰像素之間的光學干擾，因此提供改善的對比度。S卩，當有機EL元件21發(fā)光時，可以取出光的面積是沒有設置遮光膜57的光取出開口 56的開口面積。即，即使有機EL元件21發(fā)光，從設置有遮光膜57的有機EL元件21上，換言之，在光取出開口 56的外面，也不能取出光。即，光取出開口 56的開口面積是像素20的發(fā)光面積。在如上所述構造的像素20中，有機EL元件21的電容值Coled與有機EL元件21的發(fā)光面積(有機層54的表面面積)成比例。因此，通過增加有機EL元件21的發(fā)光面積可以增加有機EL元件21的電容值Coled。更具體地講，如果有機EL元件21的發(fā)光面積從圖6A中的條件增加到圖6B中的條件，則有機EL元件21的電容值Coled將增加的量與發(fā)光面積的增加量一樣多(較高的EL電容)。即使有機EL元件21的發(fā)光面積增加，像素20的光取出效率也將保持與有機EL元件21的發(fā)光面積增加之前的情況相同。其原因如下。即，當有機EL元件21的發(fā)光面積增加時，有機層54的面積將在遮光膜57下擴展。擴展部分所發(fā)出的光由遮光膜57屏蔽。因此，像素20的光取出效率由光取出開口 56的開口面積決定，而與有機EL元件21的發(fā)光面積(有機層54的表面面積)無關。如上所述，有機EL顯示裝置具有呈矩陣形式布置的像素20。像素20中形成有光取出開口 56，其開口面積小于有機EL元件21的發(fā)光面積。取出開口 56通過遮光膜(黑矩·陣)57形成在像素的表面上。在該有機EL顯示裝置中，有機EL元件21的電容值Coled可以通過調整有機EL元件21的發(fā)光面積來任意設定。這允許有機EL元件21的電容值Coled設定為充分大于保持電容27的電容值Ccs，而不改變像素20的光取出效率。如果有機EL元件21的電容值Coled充分大于保持電容的電容值Ccs，則從公式
(2)清楚可見，當驅動晶體管22的柵電位Vg升高時，可以抑制源電位Vs的增量Λ Vs。這向驅動晶體管22提供很大的柵-源電位差Vgs。如上所述，如果在通過寫入晶體管22寫入輸入信號電壓Vsig時可以向驅動晶體管22提供很大的柵-源電位差Vgs，則寫入到像素20的輸入信號電壓Vsig的幅值可以減少到相同程度。因此，可以減少電平驅動電路80的功率消耗，該電平驅動電路80適于經由信號線35 (35-1至35-n)向被寫入掃描電路40選中的行上的每個像素20提供輸入信號電壓Vsig。如此，顯示裝置總體上可以減少功率消耗。另一方面，如果在彩色有機EL顯示裝置中，像素20設置為使得至少兩個顏色(例如三個顏色，即R (紅)、G (綠)和B (藍))分組為一個單元，則適于發(fā)出各種顏色的有機EL元件21具有不同的電容值Coled，這是因為它們由不同的材料制造，并且具有不同的膜厚度。在結構如圖5所示的有機EL元件21中，發(fā)光顏色例如由用來形成有機層54的發(fā)光層的材料和有機層54的厚度t來確定。換言之，適于發(fā)出R、G和B各種顏色的有機EL元件在有機EL元件的材料或者膜厚度t方面彼此不同。有機EL元件的材料或者膜厚度t上的差別改變了有機EL元件的電容值Coled。即，適于發(fā)出各自顏色的有機EL元件之間材料或者膜厚度t上的差別導致其電容值Coled不同。作為實例，由于三個顏色R、G和B之間的波長的幅值關系(R>G>B)，因此有機EL元件的膜厚度t的幅值保持R>G>B的關系。因此，有機EL元件的電容Coled的幅值關系保持B>G>R，其中B具有最大的電容Coled，這與膜厚度相反。電容的比值例如為R:G:B=1:1. 2:1. 5。正因為如此，對于適于發(fā)出R、G和B顏色的每一個有機EL元件調整發(fā)光面積。例如，G和B的發(fā)光面積相對于B的發(fā)光面積依次增加，從而有機EL兀件的電容Coled對于所有的顏色都相同。如此，當驅動晶體管22的柵電位Vg由于寫入晶體管23通過取樣寫入信號電壓Vsig而增加時，保持電容27與有機EL元件21的電容的耦合所產生的驅動晶體管22的源電位Vs的增量AVs在每個R、G和B像素之間相同。此外，如果有機EL元件21的電容Coled根據發(fā)光顏色而不同，則即使在驅動晶體管22的柵電位Vg的增量AVg對于R、G和B均相同時，驅動晶體管22的源電位Vs的增量Λ Vs在R、G和B之間也不同，如從前述公式(2)清楚可見。如此，即使相同電平(電壓值)的輸入信號電壓Vsig反饋給每個R、G和B像素，每個R、G和B有機EL元件的驅動電壓也沒有達到相應于信號電壓Vsig的電壓值，因此導致不合適的白色平衡。術語“不合適的白色平衡”是指，即使適于顯示白色的輸入信號電壓Vsig反饋給每個R、G和B像素，每個R、G和B像素的顯示顏色也不能結合成完全的白色。不適當的白色平衡使其不能產生看似自然顏色的圖像。在此情況下，適于發(fā)出R、G和B每一個顏色的有機EL元件之間(發(fā)出不同顏色的 像素之間)的發(fā)光面積也發(fā)生變化。通過這樣做，調整了寫入輸入信號時的柵-源電位差Vgs與有機EL元件21發(fā)光時的柵-源電位差Vgs之間的改變。如此，各顏色的有機EL元件21的驅動電壓將是根據輸入相同電平的輸入信號電壓Vsig而相應于輸入信號電壓Vsig的電壓值。這保證了各顏色的有機EL元件21的驅動電流值近似相同，因此允許保持合適的白色平衡。如此，可以產生更加看似自然顏色的圖像。這里，紅、綠和藍用作成為圖像顯示的單元的多個三原色。然而，本發(fā)明不限于這三種顏色的結合，而是其它顏色例如白色也可以加入到三色來產生四色的結合。作為選擇，其它顏色可以結合在一起。應當注意的是，本發(fā)明可應用的有機EL顯示裝置的像素電路(像素)不限于圖2所示的像素電路的實例。作為替代，本發(fā)明可應用于各種這樣的電路其中驅動晶體管22的源電位Vs在向驅動晶體管22寫入信號時由于保持電容22和有機EL元件21的電容耦合而升聞。此外，盡管上述實施例以采用有機EL元件21作為像素20的電光元件的有機EL顯示裝置這種情況的實例進行了描述，但是本發(fā)明不限于該應用實例。作為替代，本發(fā)明可應用于通常采用發(fā)光亮度隨著流過裝置的電流值的變化而變化的電流驅動電光元件(發(fā)光元件)的所有顯示裝置。[應用實例]根據本發(fā)明上述的顯示裝置可用作包括圖7至11所示的所有領域的電子設備的顯示裝置，即數字相機、膝上個人電腦、例如移動電話的移動終端和便攜式攝像機。這些設備設計為顯示饋送給電子設備或者在電子設備內產生的視頻信號的圖像或者視頻。下面，將描述采用本發(fā)明的電子設備的實例。應當注意的是，根據本發(fā)明的顯示裝置包括具有密封構造的模塊形式。例如，這樣的顯示裝置對應于通過將例如透明玻璃制造的相對部分粘合到像素陣列部分30所形成的顯示模塊。除了例如彩色濾光片和保護膜這些膜之外，前述的遮光膜可以提供在透明的相對部分上。應當注意的是，在顯示模塊上可以提供適合允許外部設備和像素陣列部分之間信號或者其它信息轉換的電路部分、FPC (柔性印刷電路)或者其它電路。圖7是采用本發(fā)明的電視機的透視圖。根據本應用實例的電視機包括例如由前面板102、濾光玻璃103和其它部件制造的視頻顯示屏部分101。該電視機通過采用根據本發(fā)明的顯示裝置作為視頻顯示屏部分101來制造。圖8是采用本發(fā)明的數字相機的透視圖。(A)是從前側看數字相機的透視圖，而(B)是從后側看的透視圖。根據本應用實例的數字相機包括用于閃光的發(fā)光部分111、顯示部分112、菜單開關113、快門按鈕114和其它部件。該數字相機通過采用根據本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分112來制造。圖9是采用本發(fā)明的膝上個人電腦的透視圖。根據本應用實例的膝上個人電腦包括在主體121中的適于文本或者其它信息輸入操作的鍵盤122、適于顯示圖像的顯示部分123和其它部件。該膝上個人電腦通過采用根據本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分123來制
造。 圖10是采用本發(fā)明的便攜式攝像機的透視圖。根據本應用實例的便攜式攝像機包括主體部分131、提供在前側表面上以成像目標物的鏡頭132、成像開始/停止開關133、顯示部分134和其它部件。該便攜式攝像機通過采用根據本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部分134來制造。圖11是采用本發(fā)明的例如移動電話的移動終端的透視圖。(A)是在開啟位置上該移動電話的正視圖。(B)是其側視圖。(C)是該移動電話在關閉放電下的正視圖。(D)是左側視圖。(E)是右側視圖。(F)是俯視圖。(G)是仰視圖。根據本應用實例的移動電話包括上罩141、下罩142、連接部分(在該實例中的鉸鏈部分)143、顯示部144、子顯示部145、圖片光(picture light) 146、攝像頭147和其它部件。該移動電話通過采用根據本發(fā)明的顯示裝置作為顯示部144和子顯示部145來制造。本發(fā)明通過調整電光元件的發(fā)光面積允許電光元件的電容值任意設定而不改變像素的光取出效率。
權利要求
1.一種具有呈矩陣形式布置的像素的顯示裝置，所述像素包括 電光兀件；和 遮光膜，形成光取出開口，所述光取出開口的開口面積小于所述電光元件的發(fā)光面積，其特征在于， 所述電光兀件的電容值通過電光兀件的發(fā)光面積設定。
2.如權利要求I所述的顯示裝置，其特征在于， 所述像素設置為使得對應于發(fā)出顏色具有不同發(fā)光面積的至少兩個或者多個電光元件分組為一個單元。
3.如權利要求2所述的顯示裝置，其特征在于， 適于發(fā)出各種顏色的電光元件的發(fā)光面積被設定為使得所述適于發(fā)出各種顏色的電光元件的電容值在像素的各單元之間彼此相等。
4.一種具有像素的顯示裝置，所述像素至少包括 電光兀件；和 遮光膜，形成光取出開口，所述光取出開口的開口面積小于所述電光元件的發(fā)光面積，其特征在于， 各像素呈矩陣形式布置，從而具有不同發(fā)光面積的兩個或者多個電光元件分組為一個單元，并且 各像素的電光元件的電容值通過發(fā)光面積被設定為彼此相等。
5.一種用于驅動適于根據電流發(fā)光的電光元件的電光元件驅動方法，其特征在于 該驅動方法驅動多個電光元件并且通過在各電光元件之間變化發(fā)光面積來使得各電光元件的驅動電流值處于近似相同的水平。
6.一種用于驅動適于根據電流發(fā)光的電光元件的電光元件驅動方法，其特征在于 該驅動方法通過將適于發(fā)出不同顏色的兩個或者多個電光元件分組為一個單元來驅動適合發(fā)出不同顏色的多個電光元件；并且 通過在適于發(fā)出各種顏色的電光元件之間變化發(fā)光面積，使得適于發(fā)出各種顏色的電光元件的驅動電流值處于近似相同的水平。
7.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備具有顯示裝置，所述顯示裝置具有呈矩陣形式布置的像素，所述像素包括 電光兀件；和 遮光膜，形成光取出開口，所述光取出開口的開口面積小于所述電光元件的發(fā)光面積，其中， 所述電光元件的電容值通過所述電光元件的發(fā)光面積設定。
全文摘要
在有機EL顯示裝置中，將像素(20)呈矩陣形式布置。在像素中，開口面積小于有機EL元件(21)的發(fā)光面積的光取出開口(56)通過遮光膜(黑矩陣)(57)形成在像素的表面上。通過調整有機EL元件(21)的發(fā)光面積允許有機EL元件(21)的電容值(Coled)任意設定，而不改變像素(20)的光取出效率。因此，可以任意設定例如有機EL元件等電光元件的電容值而不改變像素的光取出效率。
文檔編號H01L51/52GK102881840SQ20121038105
公開日2013年1月16日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權日2006年11月13日
發(fā)明者富田昌嗣 申請人:索尼株式會社