CN101154347A - 像素电路和显示设备 - Google Patents

Abstract

公开像素电路，包括：向其分配三基色的三个像素；电源线；在像素电路中，三个像素的每一个包括采样晶体管，配置来采样图像信号；保持电容器，配置来保持所采样的图像信号；驱动晶体管，配置来在预定的发光周期内输出与所保持的图像信号对应的驱动电流；和发光元件，配置来响应于驱动电流来分配给三个像素的色彩发光。像素电路包括公共地布置给所述三个像素的单个开关晶体管，用于在发光周期内将像素的驱动晶体管连接到电源线。

Description

像素电路和显示设备

相关申请的交叉引用

本发明包含与2006年9月25日在日本专利局提交的日本专利申请JP2006-259572相关的主题，通过引用将其全部内容合并在此。

技术领域

本发明涉及像素电路，该像素电路包括向其分配发射三基色光的发光元件的三个像素以及用于想发光元件提供电流的电源线，并且本发明还涉及以矩阵形式排列这样的像素电路的显示设备。更具体地说，本发明涉及用于减少组成像素电路的元件的数量以简化电路结构的技术。

背景技术

在诸如液晶显示单元之类的图像显示设备中，以矩阵形式排列大量液晶像素，并且根据要被显示的图像的信息控制每一像素的入射光的透射强度(transmission intensity of incoming light)或反射强度，以便显示图像。虽然所述的显示方法也类似地应用到有机EL(电致发光)元件被用作像素的有机EL显示单元或类似设备，但是与液晶像素不同，有机EL元件是自发光元件。因此，当与液晶显示单元相比较时，有机EL显示单元优势在于图像的可视度高，不需要提供背光，响应速度高等等。此外，有机EL显示单元是电流受控型的，其中可以通过提供给它的电流值控制每个发光元件的亮度级别(等级)。在这方面，有机EL显示单元与诸如液晶显示单元之类的电压受控型显示单元非常不同。

在有机EL显示单元中，与液晶显示单元类似，将简单矩阵系统和有源矩阵系统用作驱动系统。前者系统具有以下问题：虽然其结构简单，但是很难实现大尺寸和高分辨率显示单元。因此，目前主要的努力指向有源矩阵系统的有机EL显示单元的开发。根据有源矩阵系统，通过在像素电路内提供的有源元件(通常，薄膜晶体管，TFT)控制要提供到每个像素电路内的发光元件的电流。在日本专利公开No.2003-255856、日本专利公开No.2003-271095、日本专利公开No.2004-133240、日本专利公开No.2004-029791或日本专利公开No.2004-093682中公开了有源矩阵系统的有机EL显示单元。

发明内容

为了在上述这样的有机EL显示单元上实现色彩显示，以矩阵形式排列多个像素，其中向其分配发射三基色光(红(R)、绿(G)和蓝(B))的发光元件的每三个像素被排列为一个组(三个一组(trio))。在现有色彩显示设备中，在RGB像素间相互独立地形成像素电路。因此，根据简单的计算，组成像素电路的有源元件的总数量是单色显示器型的有机EL显示单元的有源元件的总数量的三倍那么多，并且这同样降低了组成有机EL显示单元的面板的生产。进一步，必须在面积有限的面板上集中形成大量有源元件(通常，薄膜晶体管，TFT)，并且这构成用于更高分辨率的像素的布置。此外，还存在制造成本随装置数量的增加而增加的问题。

因此，需要提供像素电路和色彩显示设备，其中简化了电路结构来减少元件的总数量，由此改善显示面板的生产、用于更高分辨率的像素的布置以及减少制造成本。

根据本发明的实施例，提供包括向其分配三基色的三个像素、电源线的像素电路。三个像素的每一个包括采样晶体管，配置来采样图像信号；保持电容器，配置来保持所采样的图像信号；驱动晶体管，配置来在预定的发光周期内输出与所保持的图像信号对应的驱动电流；和发光元件，配置来响应于驱动电流以分配给其的色彩发光。像素电路包括公共地布置给三个像素的单个开关晶体管，用于在发光周期内将像素的驱动晶体管连接到电源线。

最好，像素包括具有相互不同的电容值的不同的辅助电容器，用于辅助保持电容器，并且在包括具有最低电容值的辅助电容器的那个像素中布置开关晶体管。

最好，开关晶体管连接到具有多层布线的三个像素的三个驱动晶体管。

根据本发明的另一个实施例，提供面板形式的显示设备，包括以向其分配三基色的三个像素为单元以矩阵形式排列的多个像素，电源线配置来向像素供电。向其分配三基色的三个像素的每一个包括采样晶体管，配置来采样图像信号；保持电容器，配置来保持所采样的图像信号；驱动晶体管，配置来在预定的发光周期内响应于所保持的图像信号输出驱动电流；和发光元件，配置来响应于驱动电流以分配给其的色彩发光。显示设备包括公共地布置给三个像素，并且配置来在发光周期内将向其分配三基色的三个像素的驱动晶体管连接到电源线的的单个开关晶体管。

在像素电路和显示设备中，在现有像素电路和显示设备中的红像素(R像素)、绿像素(G像素)和蓝像素(B像素)中独立提供的用于发光周期控制的开关晶体管被减少为公共用于R像素、G像素和B像素的一个开关晶体管。因此，实现元件的总数量的减少。此外，通过开关晶体管的公共使用可以将针对在现有像素电路和显示设备中的R、G和B像素独立地布线的电源线的数量减少到一个。这使得可以实现用于更高分辨率的像素电路的布置、面板生产的改善和制造成本的减少。进一步，通过减少元件的数量和布线的数量，可以防止短路缺陷。此外，通过将开关晶体管公共用于R、G和B像素，消除了在现有像素电路和显示设备中的R、G和B像素中的特性发散(characteristic dispersion)。因此，可以抑制R、G和B像素间亮度的发散。

附图说明

图1是显示包括根据本发明实施例的像素电路的图像显示设备的一般结构的方框图；

图2是显示被用作根据本发明实施例的像素电路的基础(base)的像素电路的电路图；

图3是显示图2所示的像素电路的更详细配置的示意图；

图4是图解图2和图3所示的像素电路的操作的定时图；

图5是显示从每一个都包括图2所示的像素电路的三个R、G和B像素形成的三像素组(pixel trio)的电路图；

图6是根据本发明另一实施例的像素电路的电路图；

图7是显示用作参考的图5的像素电路的图案布局的示例的示意图；

图8是显示图6的像素电路的图案布局的示意图；

图9是显示图5和7的像素电路的剖面结构的示意图；

图10是显示图6和8的像素电路的剖面图；

图11是显示用作参考的像素电路的另一示例的示意图；

图12是显示对图8所示的像素电路的图案布局的改型的电容器布局的示意顶视图；

图13是图解图6的像素电路的操作的图示；

图14是图解图6的像素电路的操作的图示；

图15A到15G是显示电子设备的示例的示意图；和

图16是装置的示意图示；

具体实施方式

首先参照图1，显示了应用本发明的显示设备的一般结构。所示的显示设备基本上由像素阵列部件1和包括扫描器部件和信号部件的驱动部件。像素阵列部件1包括以行排列的扫描线WS、AZ1、AZ2和DS、以列排列的信号线SL，和以矩阵形式排列并连接到扫描线WS、AZ1、AZ2和DS以及信号线SL的多个像素2。像素阵列部件1还包括多个电源线，用于提供像素2的操作所需的第一电势Vss1、第二电势Vss2和第三电势Vcc。将三个RGB基色分配给像素2，并且有时分别将这样的像素2独立地称为R像素、G像素和B像素。像素2的操作所需的第一电势Vss1用于预定的电势设置，并且第二电势Vss2也用于预定的电势设置。与电势Vss1和Vss2不同，第三电势Vcc用作向像素2供电的电源。另一方面，信号部分包括水平选择器3，并且将图像信号提供到信号线SL。扫描器部件包括写扫描器4，驱动扫描器5，第一校正扫描器71和第二校正扫描器72，并且将控制信号提供到扫描线WS、扫描线DS、扫描线AZ1和扫描线AZ2，以针对每一行顺序驱动像素。

图2是显示形成在图1所示的图像显示设备上的像素2的配置的示例的电路图。应该注意的是，由于图2所示的像素电路的结构被用作本发明的基础，因此在下面对其进行详细描述。参照图2，像素电路2包括采样晶体管Tr1、驱动晶体管Trd、第一开关晶体管Tr2、第二开关晶体管Tr3、第三开关晶体管Tr4、像素电容器Cs和发光元件EL。采样晶体管Tr1在预定的采样周期内响应于从对应的扫描线WS提供给其的控制信号进行操作，并且将从对应的信号线SL提供给其的图像信号的信号电势采样到像素电容器CS。像素电容器CS响应于所采样的图像信号的信号电势将输入电压Vgs提供到驱动晶体管Trd的栅极G。驱动晶体管Trd将与其输入电压Vgs对应的输出电流Ids提供给发光元件EL。发光元件EL在预定的发光周期内根据从驱动晶体管Trd提供给其的输出电流Ids，响应于图像信号的信号电势来发出具有亮度的光。

第一开关晶体管Tr2响应于在采样周期之前从扫描线AZ1提供到其的控制信号进行操作，以将驱动晶体管Trd的栅极G设置到第一电势Vss1。第二开关晶体管Tr3响应于在采样周期之前从扫描线AZ2提供到其的控制信号进行操作，以将驱动晶体管Trd的源级S设置到第二电势Vss2。第三开关晶体管Tr4响应于在采样周期之前从扫描线DS提供到其的控制信号进行操作，以将驱动晶体管Trd连接到第三电势Vcc，以便将与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth对应的电压保持到像素电容器Cs中来消除阈值电压Vth的影响。进一步，第三开关晶体管Tr4在发光周期内再次响应于从扫描线DS提供给其的控制信号进行操作，以将驱动晶体管Trd连接到第三电势Vcc，以便将输出电流Ids提供给发光元件EL。

第三开关晶体管Tr4基本上提供来在发光周期内将驱动晶体管Trd连接到第三电势Vcc。换句话说，第三开关晶体管Tr4响应于从驱动扫描器5提供给其控制信号DS导通/截止，以控制发光元件EL发光的周期。随着包含在一个场内的发光周期增加，屏幕亮度相应增加。相反，如果发光周期降低，则屏幕亮度降低。以这种方式，第三开关晶体管Tr4具有控制在一个场内的发光周期的比例来调节屏幕亮度的主要功能。

可以从上述描述中明显认识到，本像素电路2由5个晶体管Tr1到Tr4和Trd、一个像素电容器Cs和一个发光元件EL形成。晶体管Tr1到Tr3和Trd是N沟道型多晶硅(polycrystalline silicon)TFT。只有第三开关晶体管Tr4是P沟道型多晶硅TFT。然而，应该注意的是，本发明不限于此，而是可以以合适的组合或混合形式使用N沟道型和P沟道型的TFT。例如，发光元件EL是具有阳极和阴极的二极管型的有机EL器件。然而，本发明不限于此，而是发光元件可以由通常由电流驱动来发光的任意器件形成。

图3示意地显示与一个像素电路2对应的、图2中所示的图像显示设备的部分。为了有助于理解，额外地显示了由采样晶体管Tr1提供的图像信号的信号电势Vsig，到和来自驱动晶体管Trd的输入电压Vgs和输出电流Ids以及发光元件EL具有的电容分量Coled。在下面，描述根据本发明的实施例的像素电路2的操作。

图4图解图3所示的像素电路2的操作，并且在下面特别参照图4描述图3所示的像素电路2的操作。在图4中，沿时间轴T图解施加到扫描线WS、AZ1、AZ2和DS的控制信号的波形。为了简化表达，由与对应的扫描线的附图标记相同的附图标记来标识控制信号。由于晶体管Tr1、Tr2和Tr3是N沟道型的，因此当扫描线WS、AZ1和AZ2具有高电平时它们展示导通状态，而在扫描线WS、AZ1和AZ2具有低电平时它们展示截止状态。另一方面，由于晶体管Tr4是P沟道型的，其在扫描线DS具有高电平时展示截止状态，而在扫描线DS具有低电平时展示导通状态。应该注意的是图4的定时图图解在驱动晶体管Trd的栅极G的电势变化和在源级S的电势变化以及控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形。

在图4的定时图中，由定时T1到T8定义一个场(1f)。在一场的周期内顺序扫描像素阵列的行一次。定时图图解施加到一行的像素的控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形。

在场开始之前的定时T0，所有的控制信号WS、AZ1、AZ2和DS具有低电平。因此，N沟道型晶体管Tr1、Tr2、Tr3展示截止状态，而只有P沟道型晶体管Tr4展示导通状态。因此，驱动晶体管Trd通过处于导通状态的晶体管Tr4连接到电源Vcc。因此，驱动晶体管Trd响应于预定的输入电压Vgs将输出电流Ids提供到发光元件EL。因此，发光元件EL在定时T0发光。此时，由栅极电势(G)和源级电势(S)之间的差表示施加到驱动晶体管Trd的输入电压Vgs。

在场开始的定时T1，控制信号DS从低电平变化为高电平。因此，晶体管Tr4被截止，并且驱动晶体管Trd从电源Vcc断开，结果，发光元件EL停止发光，并且进入非发光周期。因此，在定时T1，所有的晶体管Tr1到Tr4进入截止状态。

在定时T1之后的定时T21，控制信号AZ2升高，并且晶体管Tr3导通。因此，驱动晶体管Trd的源级(S)被初始化到预定的电势Vss2。然后，在定时T22，控制信号AZ1升高，并且晶体管Tr2导通。因此，驱动晶体管Trd的栅极电势(G)被初始化到电势Vss1。结果，驱动晶体管Trd的栅极G连接到参考电势Vss1，同时驱动晶体管Trd的源级S连接到参考电势Vss2。这里，参考电势Vss1和Vss2满足表达式Vss1-Vss2＞Vth，并且如果满足Vgs1-Vgs2＝Vgs＞Vth，则做出随后要在定时T3执行的Vth校正的准备。换句话说，定时T21和T3之间的周期对应于驱动晶体管Trd的重置周期。进一步，在由VthEL表示发光元件EL的阈值电压的情况下，设置参考电势Vss2以便满足VthEL＞Vss2。因此，将负偏压施加到发光元件EL以便发光二极管EL被置于反相偏置状态(reversely biased state)。该反相偏置状态是必要的，以便可以正常地执行要在随后执行的Vth校正操作和迁移率校正操作。

在定时T3，将控制信号AZ2置于低电平，并且将控制信号DS置于低电平。因此，晶体管Tr3截止，而晶体管Tr4导通。结果，输出电流Ids流入像素电容器Cs，由此开始Vth校正操作。此时，驱动晶体管Trd的栅极G保持在参考电势Vss1，因此直到驱动晶体管Trd被截断(cut off)之后为止，电流Ids均流动。如果驱动晶体管Trd被切断，则驱动晶体管Trd的源级电势(S)变为Vss1-Vth。在漏级电流切断之后的定时T4，将控制信号DS返回高电平，由此截止晶体管Tr4。此外，将控制信号AZ1返回低电平以截止晶体管Tr2。结果，在像素电容器Cs中固定地保持阈值电压Vth。在定时T3和T4之间的稍后周期，检测驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。在下面将定时T3和T4之间的检测周期称为Vth校正周期。

在以上述方式执行Vth校正之后，在定时T5将控制信号WS改变为高电平，由此导通采样晶体管Tr1来将图像信号的信号电势Vsig写入像素电容器Cs。在与发光元件EL的等效电容Coled相比时，像素电容器Cs的电容足够低。结果，将图像信号的信号电势Vsig的几乎所有部分都写入像素电容器Cs。更精确地，将信号电势Vsig与参考电势Vss1的差Vsig-Vss1写入像素电容器Cs。因此，驱动晶体管Trd的栅极G和源级S之间的输入电压Vgs具有电平(Vsig-Vss1+Vth)，其为之前检测和保持的阈值电压Vth和在当前操作周期中采样的差Vsig-Vss1之和。如果假设参考电势Vss1是Vss1＝0V以便简化下面的描述，则如图4的定时图所示，通过Vsig+Vth给出栅极/源级电压Vgs。执行图像信号的信号电势Vsig的上述采样，直到控制信号WS返回低电平的定时T7为止。换句话说，通过定时T5和T7之间的周期给出采样周期。

在采样周期结束的定时T7之前的定时T6，控制信号DS改变为低电平，由此导通晶体管Tr4。因此，驱动晶体管Trd连接到电源Vcc，以便像素电路2从非发光周期前进到发光周期。在其中采样晶体管Tr1保持导通状态并且晶体管Tr4以这种方式处于导通状态的定时T6和T7之间的周期内，执行驱动晶体管的迁移率校正(mobility correction)。特别地，在本发明中，在其中采样周期的尾部和发光周期的前部相互重叠的定时T6和T7之间的周期内执行迁移率校正。应该注意的是，在执行迁移率校正的发光周期的开始，发光元件EL实际上处于反相偏置状态，因此不发光。在T6和T7之间的迁移率校正周期内，以其中驱动晶体管Trd的栅极G被固定到图像信号的信号电势Vsig的电平的状态，输出电流Ids流过驱动晶体管Trd。这里，如果设置电势Vss1、阈值电压Vth和阈值电压VthEL，以便满足Vss1-Vth＜VthEL，则将发光元件EL置于反相偏置状态，因此发光元件EL不展示二极管特性，而展示简单电容器特性。因此，将流过驱动晶体管Trd的输出电流Ids写入电容器C＝CS+Coled，其为发光元件EL的像素电容器Cs和等效电容Coled的组合。结果，驱动晶体管Trd的源级电势(S)逐渐升高。在图4的定时图中，由ΔV表示升高量。由于从在像素电容器Cs中保持的栅极/源级电压Vgs中减去升高量ΔV，这等效于施加负反馈。可以通过以这种方式将驱动晶体管Trd的输出电流Ids负反馈到驱动晶体管Trd的输入电压Vgs来校正迁移率μ。应该注意的是，通过调节在定时T6和T7之间的迁移率校正周期的时间宽度t可以优化负反馈量ΔV。为此，提供具有梯度的控制信号WS的下降沿。

在定时T7，控制信号WS改变为低电平，由此截止采样晶体管Tr1。结果，驱动晶体管Trd的栅极G与信号线SL断开。由于消除了图像信号的信号电势Vsig的施加，因此允许驱动晶体管Trd的栅极电势(G)升高，并且与源级电势(S)一起逐渐升高。同时，在像素电容器Cs中保持的栅极/源级电压Vgs保持Vsig-ΔV+Vth。随着源级电势(S)升高，不久将消除发光元件EL的反相偏置状态，因此在向其提供输出电流Ids时发光元件EL开始实际发光。由下面晶体管特性表达式(1)表示在该示例中漏级电流Ids和栅极电压Vgs之间的关系：

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2...(1)

其中Vgs是参照源级施加到栅极的栅极电压；Vth是晶体管的阈值电压；μ是晶体管的沟道的半导体薄膜的迁移率；W是沟道宽度；L是沟道长度；并且Cox是栅极电容。

通过将Vsig-ΔV+Vth代入晶体管特性表达式(1)的Vgs来获得下面的表达式(2)：

Ids＝kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vsig-ΔV)2…(2)

其中k＝(1/2)(W/L)Cox。在特性表达式(2)中，消除Vth项，并且可以认识到提供到发光元件EL的输出电流Ids不依赖于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。基本上，漏级电流Ids依赖于图像信号的信号电势Vsig。换句话说，发光元件EL发出具有与图像信号的信号电势Vsig对应的亮度的光。因此，信号电势Vsig处于用负反馈量ΔV校正的状态中。校正量ΔV作用来消除刚好位于特性表达式(2)的系数部分上的迁移率μ的效应。因此，漏级电流Ids实际上仅依赖于图像信号的信号电势Vsig。

最后，在定时T8，扫描线DS改变为高电平，由此截止晶体管Tr4。因此，发光结束，并且场结束。其后，进入下一场，并且针对下一场重复Vth校正操作、信号电势采样操作、迁移率校正操作和发光操作。

图5显示其中并列布置R像素、G像素和B像素的三个像素的三像素组。在本发明所应用的电路结构中，每个R、G和B像素形成独立的像素电路，并且R、G和B像素具有相同的电路结构。特别地，参照图5，每个R、G和B像素的像素电路包括晶体管Tr1到Tr4和Trd、像素电容器(保持电容器)Cs和发光元件EL。发光元件EL发出分配给每个R、G和B像素的色彩的光。

此外，在每个像素中提供用于控制像素的发光周期的开关晶体管Tr4。开关晶体管Tr4响应于从扫描线DS提供给其的控制信号DS导通。在本发明所基于的电路结构中，针对三像素组的每个R、G和B像素布置晶体管Tr4。例如，在水平方向中包括480个三像素组并在垂直方向上包括320个三像素组的面板的情况下，480×320×3＝460800个开关晶体管Tr4是必要的。以这种方式，整个面板中的元件的总数量很大。因此与在水平方向上并列布置的开关晶体管Tr4的数量相同的数量的电源线Vcc也是必须的。因此，在元件数量大的情况下，引起面板成品率(yield)降级，很难实现高分辨率屏幕以及需要高制造成本等问题。

图6示意性显示根据本发明实施例的像素电路。参照图6，所示的像素电路2包括分别向其分配R、G和B三基色的三个R、G和B像素和电源线Vcc。应该注意的是，虽然图2和3所示的像素电路2用于一个像素，但是图6所示的像素电路2用于三个像素，即，R、G和B像素。每个R、G和B像素包括用于采样图像信号的采样晶体管Tr1、用于保持所采样的图像信号的保持电容器(像素电容器)、用于在预定的发光周期内输出与所保持的图像信号对应的驱动电流的驱动晶体管Trd和用于响应于驱动电流发出分配给其的色彩的光的发光元件EL。作为特性结构，像素电路2包括公共地布置给三个R、G和B像素的一个开关晶体管Tr4，以便在发光周期内将R、G和B像素的驱动晶体管Trd连接到电源线Vcc。换句话说，虽然在如图5所示的参考示例中，在R、G和B像素中独立地布置三个开关晶体管Tr4，但是根据本发明的实施例的像素电路包括R、G和B像素的公共单个开关晶体管Tr4。通过上述的结构，将开关晶体管Tr4的总数量降低到图5所示的参考示例的三分之一，因此，可以预见到成本的降低。进一步，由于每一个三像素组减少两个晶体管Tr4和两个电源线Vcc，因此，在每个像素中的布局提供有余度，因此可以防止不注意的短路。此外，由于一个开关晶体管Tr4公共用于R、G和B像素，还可以抑制R、G和B像素间亮度的发散。虽然如上所述，开关晶体管Tr4主要地限定发光周期，但是其还控制迁移率校正周期。如上所述，驱动晶体管Trd的迁移率校正周期在晶体管Tr4导通时开始，并且在采样晶体管Tr1截止时结束。开关晶体管Tr4限定迁移率校正周期的开始定时。通过将开关晶体管Tr4公共地布置给R、G和B像素，可以在像素之间使R、G和B像素的迁移率校正周期是公共的。因此，可以抑制R、G和B像素间的亮度的发散。进一步，由于开关晶体管Tr4的栅极耦合的影响等对于三个R、G和B像素成为公共的，因此亮度不会发散，并且可以确保亮度的均匀性。

图7显示与图5所示的参考示例对应的RGB三像素组的布线图案。如上所述，在图5的参考示例中，在R、G和B像素的每一个中形成驱动晶体管Trd和开关晶体管Tr4。因此，需要为R、G和B像素中的每一个提供电源线Vcc。在图7所示的示例中，首先形成驱动晶体管Trd和开关晶体管Tr4的栅极。一旦形成栅极，还执行扫描线DS的栅极布线。应该注意的是，由金属钼(Mo)形成晶体管Trd和Tr4的栅极以及DS栅极布线。在栅极和DS栅极布线上，形成用于形成驱动晶体管Trd和开关晶体管Tr4的元件区域的多硅层(poly-si layer)。进一步，在多硅层上，由铝(Al)形成用于合适地连接驱动晶体管Trd和开关晶体管Tr4的源级和漏级的布线。因此，同时由铝布线形成电源线Vcc。

图8显示根据本发明实施例的像素电路的图案布局。如上所述，在根据本发明实施例的像素电路2中，将开关晶体管Tr4公共地布置给R、G和B像素。在图8所示的示例中，仅在G像素上形成晶体管Tr4。例如，可以在消除了晶体管Tr4的R像素的部分上提供用于辅助恢复(regaining)电容器(像素电容器)Cs的辅助电容器Csub。类似地，按场合需要，可以在消除了晶体管Tr4的B像素的部分上形成辅助电容器Csub。

在G像素上形成的开关晶体管Tr4的源级连接到电源线Vcc。同时，开关晶体管Tr4的漏级连接到G像素的驱动晶体管Trd，并且还连接到在G像素的右侧上形成的B像素的驱动晶体管Trd。对于这样的连接，将开关晶体管Tr4的漏级区域照原样延长，以便用作用于连接的布线。同时，在第一层(Al)的铝布线上形成以便形成多层薄膜的第二层(2Al)的铝布线通过第一层(Al)的铝布线连接位于G像素左侧的R像素的驱动晶体管Trd。在以这种方式公共地使用开关晶体管Tr4的情况下，其必定延长跨越诸如VCC电源线之类的布线。为此，以多层形式形成布线，并且将额外地提供的第二层(2Al)用于将开关晶体管Tr4的漏级连接到R像素的驱动晶体管Trd。在本实施例的多层结构中，铝用于第二层布线。对于该示例中的处理，可以使用一般的TFT处理。按场合需要，可以将金属银用于额外提供的第二层的布线。在该示例中，形成发光元件EL的阳极的处理可以用于形成第二布线层。以这种方式，可以添加第二布线层，而不需要在该示例中对现有处理做出很大的改变。

图9示意性显示图5和7所示的像素的制造中共通使用的处理。根据共通使用的处理，在玻璃等基片(未示出)上由金属Mo形成晶体管的栅极电极和栅极布线(扫描线)。然后，使用栅极绝缘薄膜SiO₂/SiN覆盖栅极电极和栅极布线。通过图案形成(patterning)在两层栅极绝缘薄膜SiO₂/SiN上形成从中要形成晶体管的元件区域的多晶硅薄膜多硅。使用夹层绝缘薄膜覆盖多晶硅薄膜多硅，并且通过图案形成在夹层绝缘薄膜上由金属Al形成第一层的布线。金属布线用作信号线和电源线Vcc。使用第一夹层绝缘薄膜1PLNR覆盖布线，并且通过蒸镀或其它处理在第一夹层绝缘薄膜1PLNR上形成用于发光元件EL的阳极电极ANODE上。此外，要从中形成发光层的有机EL材料被蒸镀在阳极电极ANODE，然后形成阴极电极CATHOD。进一步，在阴极电极CATHOD上形成绝缘薄膜和保护膜。

图10示意性图解包括多层布线的图6和8所示的像素电路的制造的处理。基本上，将参照图9在上面描述的共通使用的处理应用到本制造处理。如图10所示，首先从金属Al形成第一层的信号线和电源线Vcc，然后用第一层的夹层绝缘薄膜1PLNR覆盖。进一步，例如，由在第一层的夹层绝缘薄膜1PLNR上的金属铝形成第二层的金属布线(2Al)。可以使用与第一层的铝布线的形成所使用的处理相同的处理来形成第二层的第二布线(2Al)。用第二夹层绝缘薄膜2PLNR覆盖第二层的铝布线2Al，并且例如在第二夹层绝缘薄膜2PLNR上通过Ag蒸镀等形成发光元件EL的阳极电极ANODE。按场合需要，可以由银而不是铝形成第二层的金属布线。在该示例中，使用发光元件EL的阳极电极的制造处理来形成第二层的金属布线。

图11显示对图2和5所示的像素电路的改进。参照图11，所示改进的像素电路包括与发光元件EL的等效电容Coled并行地形成的辅助电容器Csub。辅助电容器Csub在当将图像信号写入像素电容器Cs时要确保输入增益时并行地连接到等效电容Coled。

图12显示三像素组的示意图案布局，其中除了像素电容器Cs之外还形成辅助电容器Csub。用于R、G和B色彩的像素电路2分别包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件。在不同的发光元件间，在像素电路2中形成的辅助电容器Csub具有不同的电容值，由此调节R、G和B像素电路间的白平衡。在该示例中，根据布局在包括具有最低电容值的辅助电容器Csub的像素中布置由R、G和B像素公共使用的的开关晶体管Tr4是合适的。在图12的示例中，由于G像素的辅助电容器Csub的电容值最低，因此G像素具有剩余空是(room)。通过在与该剩余空间对应的部分上形成开关晶体管Tr4，可以改善安装效率。另一方面，由于公共地使用开关晶体管Tr4，在R像素和B像素二者中均提供空间。如图7所示，可以将这些部分用作用于辅助电容器Csub的空间。

由在绝缘基片上形成的薄膜晶体管TFT形成采样晶体管Tr1、驱动晶体管Trd和开关晶体管的每一个，并且由在绝缘基片上形成的薄膜电容元件上形成像素电容器Cs和辅助电容器Csub的每一个。在图12所示的示例中，辅助电容器Csub的一端通过阳极接点(anode contact)连接到像素电容器Cs，而另一端连接到预定的固定电势。固定电势可以是发光元件EL的阴极侧上的地电势Vcath。图12所示的像素电路2具有层叠结构，并且在下层上形成薄膜晶体管TFT、像素电容器Cs、辅助电容器Csub等。发光元件EL连接到上层。为了帮助理解，在图12中省略上层的发光元件EL。实际上，发光元件EL通过阳极接点连接到像素电路2。

最后，附带描述根据本发明实施例的像素电路的迁移率校正操作，以供参考。图13图解定时T6和T7之间的迁移率校正周期内的像素电路2的状态。参照图13，在定时T6和T7之间的迁移率校正周期内，采样晶体管Tr1和开关晶体管Tr4展示导通状态，而剩余的开关晶体管Tr2和Tr3展示截止状态。在这种状态下，由Vss1-Vth给出开关晶体管Tr4的源级电势(S)。该源级电势“S”也是发光元件EL阳极电势。如上所述，其中设置电势Vss1、阈值电压Vth和阈值电压VthEL，使得满足Vss1-Vth＜VthEL，将发光元件EL置于反相偏置状态，并且展示简单的电容器特性而不是二极管特性。因此，流入驱动晶体管Trd的输出电流Ids流入像素电容器Cs和发光元件EL的等效电容Coled的组合电容器C＝Cs+Coled。换句话说，将漏级电流Ids的一部分负反馈回像素电容器Cs来执行迁移率的校正。

图14图解以上给出的晶体管特性表达式(2)，并且纵坐标轴是输出电流Ids，而横坐标轴是信号电势Vsig。此外，在图下指示了特性表达式(2)。图14的图示包括关于像素1和另一像素2的特性曲线，以进行比较。像素的驱动晶体管的迁移率μ相对高。相反，包含在像素2中的驱动晶体管的迁移率μ相对低。在以这种方式从多晶硅薄膜晶体管或其它部件形成驱动晶体管的情况下，不可能防止迁移率μ在像素间发散。例如，如果将具有相等电平的图像信号的信号电势Vsig写入像素1和2，则如果不执行某个迁移率校正，则流向具有高迁移率μ的像素1的输出电流Ids1展示与流向具有低迁移率μ的像素2的输出电流Ids2很大的差异。由于以这种方式通过迁移率μ的发散而在输出电流Ids中引起该很大的差异，因此，出现不规则的条纹，并且损害屏幕图像的均匀性。

因此，根据本发明实施例，将输出电流负反馈回到输入电压侧，由此消除迁移率的发散。如可以从晶体管特性表达式(1)明显看出，随着迁移率增加，漏级电流Ids增加。因此，负反馈量ΔV随着迁移率μ的增加而增加。如图14所示，具有较高迁移率μ的像素1的负反馈量ΔV1大于具有较低迁移率μ的像素2的负反馈量ΔV2。因此，随着迁移率μ的增加，负反馈量增加，并且可以较大量地抑制发散。如图14所示，如果将负反馈量ΔV1的校正施加到具有较高迁移率μ的像素1，则输出电流从Ids1降低很多，至Ids1。另一方面，由于具有较低迁移率μ的像素2的校正量ΔV2很小，因此输出电流Ids2没有降低很多，至Ids2。结果，输出电流Ids1和输出电流Ids2变为基本上相互相等，并且消除迁移率中的发散。由于在从黑电平到白电平的信号电势Vsig的整体范围上执行迁移率的发散的消除，屏幕图像的均匀性变得非常高。总之，在涉及迁移率相互不同的像素1和2的情况下，具有较高迁移率的像素1的校正量ΔV1小于具有较低迁移率的像素2的校正量ΔV2。换句话说，随着迁移率增加，校正量ΔV增加，并且输出电流Ids的值的减少也增加。因此，将迁移率相互不同的像素的电流值统一，并且可以校正迁移率的发散。

在下面，描述上述迁移率校正的数值分析，以供参考。如图13所示，在其中晶体管Tr1到Tr4处于导通状态的状态下，采用驱动晶体管Trd的源级电势作为变量V执行分析。在由V表示驱动晶体管Trd的源级电势(S)的情况下，通过下面的表达式(3)给出流过驱动晶体管Trd的漏级电流Ids：

I_ds＝kμ(V_gs-V_th)²＝kμ(V_sig-V-V_th)²…(3)

此外，如由下面的表达式(4)所示，从漏级电流Ids和电容C(＝Cs+Coled)之间的关系中，满足Ids＝dQ/dt＝CdV/dt：

来自于 $I_{\mathrm{ds}}=\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{dt}}=C\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}}$

$\∫\frac{1}{C}\mathrm{dt}=\∫\frac{1}{I_{\mathrm{ds}}}\mathrm{dV}...\left(4\right)$

$\⇔{\∫}_0^t\frac{1}{C}\mathrm{dt}={\∫}_{-\mathrm{Vth}}^V\frac{1}{\mathrm{k\μ}{(V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V)}^2}\mathrm{dV}$

$\⇔\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t={\left[\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V}\right]}_{-\mathrm{Vth}}^V=\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V}-\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}}$

$\⇔V_{\mathrm{sig}}-V_{\mathrm{th}}-V=\frac{1}{\frac{1}{V_{\mathrm{sig}}}+\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}=\frac{V_{\mathrm{sig}}}{1+V_{\mathrm{sig}}\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}$

表达式(3)被代入表达式(4)，然后在两边求导。这里变量V的初始状态是-Vth，并且由t表示迁移率发散校正周期(T6到T7)。通过求解该微分方程，通过下面的表达式(5)给出关于校正时间t的像素电流：

$I_{\mathrm{ds}}=\mathrm{k\μ}{\left(\frac{V_{\mathrm{sig}}}{1+V_{\mathrm{sig}}\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}\right)}^2...\left(5\right)$

如图15A到15G所示，可以应用上述根据本发明实施例的显示设备来作为各种电子设备的显示设备。特别地，可以将显示设备应用到其中将输入到电子设备或在电子设备中产生的图像信号显示为图像或视频的各种领域中的各种电子设备，诸如数字照相机、笔记本型个人计算机、便携电话和视频摄像机。

应该注意的是，可以将根据本发明实施例的显示设备形成为如图16所示的模块型设备。例如，在该示例中，显示设备可以是像素阵列部件附连到玻璃基片的相对部分的显示模块。可以在透明的相对部分上提供滤色器、保护膜、光截取膜或其它。应该注意的是，显示模块可以包括用于从外部向像素阵列部件输入和输出信号等和反之的柔性印刷电路(FPC)。

在下面，描述应用显示设备的电子设备的示例。

图15A显示应用本发明的电视接收机。参照图15A，电视接收机包括前面板2形成的图像显示屏幕1，并且使用本发明的显示设备作为图像显示屏幕1而进行制造。

图15B和15C是应用本发明的数字摄像机。参照图15B和15C，所示的数字照相机包括图像拾取镜头1、闪光发射部件2和显示部件3，使用本发明的显示设备作为显示部件3制造数字照相机。

图15D是应用本发明的视频照相机。参照图15D，所示的视频照相机包括主体部件1和显示部件2，并且使用本发明的显示设备作为显示部件2进行制造。

图15E和15F显示应用本发明的便携终端设备。参照15E和15F，便携终端设备包括显示部件1和子显示部件2。使用本发明的显示设备作为显示部件1或子显示部件2制造便携终端设备。

图15G显示应用本发明的笔记本型个人计算机。参照图15G，所示的笔记本型个人计算机包括主体1、进行操作以便输入字符等的键盘2和用于显示图像的显示部件3。使用本发明的显示设备作为显示部件3制造笔记本型个人计算机。

虽然已经使用特定术语描述了本发明的优选实施例，但是这样的描述仅用于说明目的，应该理解，可以对其进行改变和变型，而不背离所附权利要求的宗旨和范围。

Claims (6)

1.一种像素电路，包括：

向其分配三基色的三个像素；

电源线；

其中所述三个像素的每一个包括

采样晶体管，配置来采样图像信号；

保持电容器，配置来保持所采样的图像信号；

驱动晶体管，配置来在预定的发光周期内输出与所保持的图像信号对应的驱动电流；和

发光元件，配置来响应于该驱动电流以分配给所述三个像素的色彩发光，

该像素电路包括公共地布置给所述三个像素的单个开关晶体管，用于在发光周期内将所述像素的驱动晶体管连接到所述电源线。

2.如权利要求1所述的像素电路，其中所述像素包括具有相互不同的电容值的不同的辅助电容器，用于辅助保持电容器；和

在所述像素中包括具有最低一个电容值的辅助电容器的那一个中布置所述开关晶体管。

3.如权利要求1所述的像素电路，其中所述开关晶体管以多层布线连接到三个像素的三个驱动晶体管。

4.一种面板形式的显示设备，包括：

多个像素，以向其分配三基色的三个像素为单元以矩阵形式排列；

电源线，配置来向像素供电；

其中向其分配三基色的三个像素的每一个包括

采样晶体管，配置来采样图像信号；

保持电容器，配置来保持所采样的图像信号；

驱动晶体管，配置来在预定的发光周期内响应于所保持的图像信号输出驱动电流；和

发光元件，配置来响应于该驱动电流以分配给所述三个像素的色彩发光，和

该显示设备包括公共地布置给三个像素，并且配置来在发光周期内将向其分配三基色的三个像素的驱动晶体管连接到所述电源线的单个开关晶体管。

5.如权利要求4所述的显示设备，其中向其分配三基色的三个像素包括具有相互不同的电容值的不同的辅助电容器，用于辅助保持电容器；和

在所述三个像素中包括具有最低一个电容值的辅助电容器的那一个中布置开关晶体管。

6.如权利要求4所述的显示设备，其中所述开关晶体管以多层布线连接到三个像素的三个晶体管。

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