CN1551086B

CN1551086B - 显示装置

Info

Publication number: CN1551086B
Application number: CN2004100456557A
Authority: CN
Inventors: 宫川惠介
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-05-17
Also published as: CN1551086A; JP2004341368A; US7365719B2; JP4623939B2; US20040252085A1

Abstract

通过使驱动TFT工作在饱和区，当EL元件退化时亮度不易降低。但会发生高电压、高功耗和发热等问题。在驱动TFT工作在饱和区的情况下，由于驱动TFT变化的缘故，亮度也会改变。考虑到上述问题，将高电流容量TFT用在高灰度级，低电流容量TFT用在低灰度级。高电流容量TFT用小Vgs就可以提供大电流，所以，它不易工作在线性区，即使当Vds降低时。这样，甚至当EL元件退化时亮度也不易下降，且可实现低电压工作。低电流容量TFT在加有高Vgs时提供电流。在高Vgs的情况下，TFT特性的改变，特别是Vth改变的影响可以得以改善。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及带有晶体管的显示装置。更具体地说，本发明涉及带有电致发光(EL)元件和在绝缘体上形成的薄膜晶体管(以下称为TFT)等的显示装置。此外，本发明还涉及具有这种显示装置的电子设备。

背景技术

近年来，带有诸如场致发光(EL)元件等发光元件的显示装置的研发十分活跃。发光元件靠自身发光，不用液晶显示器(LCD)等需要的后照光，所以视觉效果很好并适合于制造成薄形。而且，其视角几乎没有限制。

通常，EL元件在有电流提供时就发光。因此，提出了不同于LCD的像素配置。(参阅非专利文件1)

〔非专利文件1〕

“Material technology and fabrication of elements regarding an organic E1 display”(有关有机EL显示器的材料技术和元件制造)Technical Information Institute，January 2002，p.179-195

发明内容

在前述非专利文件1中，由于驱动TFT工作在饱和区，所以即使EL元件退化，亮度也不易降低。但是，还必需事先施加估计到退化的电压，所以就会发生因高压引起的高功耗和发热问题。而且，在驱动TFT工作在饱和区的情况下，亮度还会因驱动TFT的变化而改变。考虑到上述问题，本发明提供了一种显示装置，它不受EL元件退化的影响，能用低电压工作，并具有能改善因驱动TFT的改变而产生的影响的电路配置。

由于TFT的源极和漏极可具有相同的结构，在本说明书中称它们为第一电极和第二电极。将超过阈值电压的电压加到TFT的栅极和源极之间，在源极和漏极之间就有电流流过，这种状态称为ON(接通)。此外，将低于阈值电压的电压加到TFT的栅极和源极之间，在源极和漏极之间没有电流流过，这种状态称为OFF(断开)。应当指出，在此说明书中使用TFT作为形成显示装置的元件，但本发明并不仅限于此。例如，也可使用MOS晶体管、有机晶体管、双极晶体管、分子晶体管等等。还可以使用机械开关。

在本说明书中，使用EL元件作为发光元件，但本发明并不仅限于此。例如，也可使用发光二极管等。

在驱动TFT 101和EL元件102相连接的显示装置中，如图1所示，驱动TFT 101的栅极连接到信号端子103，第一端子连接到第一电源端子104，第二端子连接到EL元件102的第一端子，EL元件102的第二端子连接到电源端子105的第二端子。在上述显示装置中，驱动TFT 101控制流到EL元件102的电流并确定EL元件102的亮度。由于驱动TFT 101工作在饱和区，所以，驱动TFT 101的源极和漏极之间的电流Ids可以受其栅极和源极之间的电压Vgs控制。在图1中，驱动TFT 101可以是N沟道TFT，也可以是P沟道TFT。

应当指出，只要将布线电连接，则不必实际提供端子，此处称其为端子是为了说明的方便。此外，在本说明书中，TFT的栅极和源极之间的电压称为Vgs，TFT的源极和漏极之间的电压称为Vds，TFT的漏极和源极之间的电流称为Ids，TFT的阈值电压称为Vth。

在驱动TFT工作在饱和区的情况下，会发生以下两个问题。源端子和漏端子是根据加到驱动TFT 101上的电压来确定的，所以，图1中在第一电源端子104一侧的端子可能是源端子，也可能是漏端子。源端子和漏端子是根据加到驱动TFT 101的第一和第二电极上的电压及极性(即驱动TFT 101是为N沟道TFT还是P沟道TFT)来确定的。

第一个问题是驱动TFT通常工作在线性区域，特别是在大电流流入EL元件102的高灰度级情况时。图2示出在负载线中驱动TFT 101的Vds-Ids特性曲线201a和201b以及EL元件102的V-I特性曲线202a和202b。特性曲线201a示出高灰度级情况，此时Vgs高，Ids也大，而特性曲线201b示出低灰度级情况，此时Vgs低，Ids也小。另外，特性曲线202a示出EL元件102退化之前的情况，而特性曲线202b示出EL元件102退化之后的情况。特性曲线201a和201b与特性曲线202a和202b的交点对应于工作点203a和203b。当由于EL元件退化的缘故特性曲线202a转换到特性曲线202b时，工作点203a和203b就转换到工作点203c和203d。此时，驱动TFT 101的Vds下降。特别在高灰度级的特性曲线201a的情况下，当Vds下降时，随着饱和区的工作点203a转换到线性区的工作点203c，如图2所示，驱动状态就发生改变。这是因为由于Vgs较高，特性曲线201a的较高Vds包括在线性区内。应当指出，Vgs＝Vds是线性区和饱和区之间的边界，图2中以虚线204表示。在线性区，当Vds变化时，Ids显著变化，这就改变了流入EL元件102的电流。于是，亮度改变，且由于图像余辉等原因显示质量下降。为了避免这些问题，施加估计到退化的电压，以便不工作在线性区，但又会发生高功耗、发热、TFT元件更快退化等问题。

在具有小Ids的低灰度级的特性曲线201b中，即使当工作点203b转换到203d时，驱动TFT也工作在饱和区。这是因为由于Vgs很低，特性曲线201b的较低的Vds被包括在饱和区内。

第二个问题是EL元件102容易受TFT特性变化的影响，特别是在小电流流入EL元件102的低灰度级情况下。图3示出在负载线中驱动TFT 101的Vds-Ids特性曲线301a和301b和EL元件102的V-I特性曲线302。特性曲线301a和301b示出驱动TFT 101的特性变化时的情况。特性曲线301a和301b与302的交点对应于工作点303a和303b。TFT 101的特性不均匀，例如Vth有变化。当由于驱动TFT 101的特性变化，特性曲线301a转换到特性曲线301b时，工作点303a转换到工作点303b，这就改变了Ids。但是，Ids与(Vgs-Vth)²成正比，由于在小Ids的低灰度级区中Vgs很低，Ids就容易受Vth变化的影响。这就引起显示装置的亮度变化而降低了显示质量。

在大Ids的高灰度级区，由于Vgs很高，Ids不易受Vth变化的影响。

在本发明中，在高灰度级(显示器)中使用高电流容量的TFT作为驱动TFT，而在低灰度级(显示器)中使用低电流容量的TFT作为驱动TFT。

在高灰度级(显示器)中使用高电流容量的TFT作为驱动TFT，因为即使Vgs较低，它也能提供大电流，所以，即使在Vds下降时它也不易工作在线性区。这样，当EL元件退化时亮度不会降低，并可以用低电压工作。于是，可以实现低功耗和低发热，防止了TFT元件的退化。

低电流容量的TFT在施加高Vgs时可提供电流。在低灰度级时使用低电流容量的TFT作为驱动TFT，因为用高Vgs工作可以改善TFT特性变化，特别是Vth变化的影响。使用这种TFT，特别是在低Vgs的低灰度级时，很有效，因而能提高显示质量。另外，通过将TFT的沟道长度设计得较长以便抑制电流容量，可以使特性的变化得以改善。

现说明本发明的配置。本发明的显示装置至少包括：输入模拟信号的信号线；扫描线；多个晶体管；以及发光元件。显示装置还包括：连接到第一信号线和扫描线的第一晶体管；连接到发光元件的第一驱动晶体管；连接到第二信号线和扫描线的第二晶体管；以及连接到发光元件的第二驱动晶体管。

本发明的显示装置至少包括：输入模拟信号的信号线；扫描线；多个晶体管；以及发光元件。显示装置还包括：连接到第一信号线和扫描线的第一晶体管；连接到第一晶体管和电源线的第一电容器；第一驱动晶体管(其栅极连接到第一电容器，一个电极连接到发光元件)；连接到第二信号线和扫描线的第二晶体管；连接到第二晶体管和电源线的第二电容器；以及第二驱动晶体管(其栅极连接到第二电容器，一个电极连接到发光元件)。

在上述配置中，第一和第二驱动晶体管可以有不同的电流容量。作为另一种配置，通过使第一驱动晶体管的电流容量高于第二驱动晶体管的电流容量来进行高灰度级显示。而且，通过使第二驱动晶体管的电流容量低于第一驱动晶体管的电流容量来进行低灰度级显示。

另外，在上述配置中，第一驱动晶体管的栅极和漏极之间的电压可以和第二晶体管不同。

本发明的显示装置可以包括用于按照其亮度选择连接到发光元件的多个驱动晶体管的单元。

按照本发明，使用具有不同特性的多个驱动TFT，因EL元件的退化以及驱动TFT特性的变化而产生的影响很小，并可实现低电压工作。

附图说明

图1是显示EL元件的发光的电路图。

图2是显示图1电路的特性的负载线图。

图3是显示图1电路的特性的负载线图。

图4是显示本发明显示装置的配置的示意图。

图5是显示驱动TFT的特性的示意图。

图6是说明本发明显示装置的工作的示意图。

图7A和7B是说明本发明显示装置的工作的负载线图。

图8A和8B是说明本发明显示装置的工作的示意图。

图9是说明本发明显示装置的工作的示意图。

图10是显示本发明实施例的示意图。

图11是显示本发明实施例的示意图。

图12是显示本发明实施例的示意图。

图13是显示本发明实施例的示意图。

图14是显示本发明实施例的示意图。

图15A至15F是本发明适用于其中的电子设备的实例。

具体实施方式

〔实施方式1〕

此申请基于2003年5月16日在日本专利局提交的日本公开特许公报No.2003-139665，，其内容作为参考包括在本文内。

虽然将参阅附图用实例充分说明本发明，但是显然，对于本专业的技术人员来说各种变化和修改是显而易见的。所以，除非这些变化和修改脱离了本发明的范围，否则应认为它们被包括在本发明的范围内。应当指出，在本发明的不同配置图中相同元件用相同的数字表示。

图4示出本发明的一种实施方式。显示装置包括：一个或多个像素406，且像素406包括EL元件402a和402b；驱动TFT 401a和401b，用于驱动EL元件402a和402b；信号端子403a和403b，它们分别连接到驱动TFT 401a和401b的栅极；第一电源端子404a和404b，它们分别连接到驱动TFT 401a和401b的第一端子；以及第二电源端子405a和405b，它们分别连接到EL元件402a和402b的第二端子。驱动TFT 401a和401b的第二端子分别连接到EL元件402a和402b的第一端子。

驱动TFT 401a和驱动TFT 401b具有不同的特性。使用不同特性的TFT，显示装置就可很好地在高灰度级和低灰度级工作。使TFT的大小或形状不同，使TFT的掺杂物种类或掺杂的数量不同，以及使串联或并联的TFT的数量不同，都可以使TFT的特性不同。

应当指出，在驱动TFT 401a和401b的栅极与信号端子403a和403b之间，在驱动TFT 401a和401b的第一端子与第一电源端子404a和404b之间，在EL元件402a和402b的第二端子与第二电源端子405a和405b之间，在驱动TFT 401a和401b的第二端子与EL元件402a和402b的第一端子之间，可以分别设置有其它元件。例如，可以通过在驱动TFT 401a和401b的第一端子与第一电源端子404a和404b之间分别设置开关来控制EL元件402a和402b的发光和不发光，而与信号端子403a和403b的状态无关。

驱动TFT 401a和401b可以是N沟道TFT，也可以是P沟道TFT。

EL元件402a和402b，第一电源端子404a和404b，第二电源端子405a和405b，可以分别是共用的，也可以是隔开的。可以通过将它们分隔开来单独地控制高灰度级和低灰度级的工作。例如，将EL元件402a的元件区设计成较宽以便显示高灰度级；而将EL元件402b的元件区设计成较窄以便显示低灰度级。窄区域的EL元件一般具有较高的电阻，在低灰度级时有较小的电流流动，所以，在高灰度级和低灰度级时EL元件的工作点电位相互接近。驱动TFT 401a和401b各自的Vds对应于从第一电源端子404a和404b与第二电源端子405a和405b之间的差中减去EL元件402a和402b的电压降的电压。当高灰度级和低灰度级时EL元件的工作点电位相互接近时，驱动TFT 401a和401b的Vds可相互接近。通常，在Vds升高时TFT的I ds也会略有升高，甚至进入饱和区，这对精确的亮度控制是个障碍。通过这样控制Vds以便使其在高灰度级和低灰度级时相互接近，就可进行更精确的亮度控制。

信号端子403a和403b是分隔开的，但它们也可以是一个共用的端子。

现参阅图5说明本发明显示面板的工作。

图5示出驱动TFT 401a和401b的Vgs和Ids之间的关系。作为实例，高电流容量的TFT用作驱动TFT 401a，低电流容量的TFT用作驱动TFT 401b。特性曲线501a对应于驱动TFT 401a的Vgs-Ids特性，而特性曲线501b对应于驱动TFT 401b的Vgs-Ids特性。应当指出，在图4中Ids流入EL元件402a和402b。

在EL元件中，电流和亮度一般成正比。因此，控制Ids，就可控制亮度。显示装置的亮度对应于流入EL元件402a和402b的电流总和。

对驱动TFT 401a和驱动401b的各Vgs单独加以控制。在此，TFT401a的Vgs称为Vgsa，而TFT 401b的Vgs称为Vgsb。分别受控的驱动TFT 401a和401b向EL元件402a和402b提供分别对应于Vgsa和Vgsb的电流Idsa和Idsb。电流Idsa+Idsb决定着显示装置的亮度。

在高亮度的高灰度级时，驱动TFT 401a的Ids高于驱动TFT 401b的Ids，而在低亮度的低灰度级时，驱动TFT 401b的Ids高于驱动TFT401a的Ids。

图6示出其中驱动TFT 401a和401b的栅极具有不同电压的实例。这样确定Vgsa和Vgsb，以便满足以下公式。

〔公式1〕

Vgsa＝Vgsb-Vdiff

特性曲线601a’示出Vgsa加到驱动TFT 401a的栅极上的情况，特性曲线601b示出Vgsb加到驱动TFT 401b的栅极上的情况。应当指出，特性曲线601a’对应于特性曲线601a，但此时加到驱动TFT 401a栅极上的Vgsb偏移了Vdiff。

当TFT 401a的漏极电流为Idsa’且TFT 401b的漏极电流为Idsb时，饱和区的电流Ids以下式表示。

〔公式2〕

{Idsa}^{'} = \frac{Wa}{La} μaCa \frac{{(Vgsa - Vtha)}^{2}}{2}

= \frac{Wa}{La} μaCa \frac{{(Vgsb - Vdiff - Vtha)}^{2}}{2}

Idsb = \frac{Wb}{Lb} μbCb \frac{{(Vgsb - Vthb)}^{2}}{2}

式中，Wa，Wb，La，Lb，μa，μb，Ca，Cb，Vtha，和Vthb分别为驱动TFT 401a和401b的栅极宽度、栅极长度、迁移率、氧化物薄膜的单位面积电容以及阈值电压。

流入EL元件402a和402b的电流总和Iel可以以下式表示。

〔公式3〕

Iel - Ids a^{'} + Idsb

= \frac{Wa}{La} μaCa \frac{{(Vgsb - Vdiff - Vtha)}^{2}}{2}

+ \frac{Wb}{Lb} μbCb \frac{{(Vgsb - Vthb)}^{2}}{2}

另外，Iel可以用图6的特性曲线602表示。这个Iel决定了显示装置的亮度。

驱动TFT 401a具有高于驱动401b的电流容量。在消耗电流大的高灰度级时Idsa’比较大，而在消耗电流小的低灰度级时Idsb比较大并且驱动TFT特性变化的影响最好很小。按照灰度级选择性地使用驱动TFT，就可提供不大受EL元件退化和驱动TFT特性变化的影响且功耗小的显示装置。

当满足公式|Vgsb-Vdiff-Vtha|＝0时，Idsa’几乎等于零，因此，显示装置的亮度几乎全取决于驱动TFT 401b提供的电流。此外，当Vgsa和Vgsb升高时，驱动TFT 401a提供的电流会大于驱动TFT 401b提供的电流。如上述，在低灰度级时驱动TFT 401b提供的电流大，而在高灰度级时驱动TFT 401a提供的电流大。

图7A中通过负载线表示在高灰度级时使用高电流容量TFT的情况的优点。使用高电流容量TFT作为驱动TFT 401a时的Vds-Ids特性是特性曲线701a，而使用低电流容量TFT时的Vds-Ids特性是特性曲线701b。另外，EL元件退化前的V-I特性是特性曲线702a，而EL元件退化后的V-I特性是特性曲线702b。特性曲线701a和701b与特性曲线702a和702b的交点对应于工作点703a和703b。此时控制驱动TFT的Vgs，使特性曲线701a和701b的Ids在工作点703b处相同。在高电流容量TFT中，在线性区电流特性急剧上升。随着较低的Vds进入饱和区，高电流容量TFT不容易工作在线性区，即使当EL元件402a退化且Vds已下降时。在图7A中，工作点703b对应于使用高电流容量TFT的情况，而工作点703c对应于当EL元件退化时使用低电流容量TFT的情况。

图7B中通过负载线表示在低灰度级时使用低电流TFT的情况的优点。在使用高电流容量TFT作为驱动TFT 401a情况下当Vds-Ids特性在此区域中从特性曲线711a改变到特性曲线711d时，在使用低流容量TFT情况下Vds-Ids特性在此区域中从特性曲线711b改变到特性曲线711c，比使用高电流TFT的情况要窄一些。另外，EL元件402b的V-I特性对应于特性曲线712。特性曲线711a到711d与特性曲线712的交点对应于工作点713a到713d。使用高电流容量TFT的情况下在此区域中工作点从713a改变到713d，而在使用低电流容量TFT的情况下在此区域中工作点从713b改变到713c，比使用高电流TFT的情况要窄一些。

现说明为什么在使用低电流容量TFT的情况下变化较窄的原因。在饱和区TFT的Ids可用下式表示。

〔公式4〕

Ids = \frac{W}{L} μC \frac{{(Vgs - Vth)}^{2}}{2}

式中，W、L、μ、C和Vth分别对应于栅极宽度、栅极长度、迁移率、氧化物薄膜的单位面积电容以及阈值电压。当W/L小时，电流容量下降。利用上述公式，驱动TFT 401b的电流容量越低，施加的Vgs越高，即使Ids相同。施加较高的Vgs，Vth的变化对Ids的影响就较小，这使Ids的变化较小。

在高灰度级时Vgs高，所以Vth的影响就小。这样，可以使用高电流TFT作驱动TFT 401a。另外，在低灰度级时Vgs低，所以，驱动TFT容易工作在饱和区。于是，可以使用低电流容量TFT作驱动TFT 401b。

在该实施方式中，提供高电流容量的驱动TFT 401a用作高灰度级时的电源，而提供低电流容量的驱动TFT 401b用作低灰度级时的电源。通过按照灰度级选择性地使用驱动TFT来提供即使在EL元件402a和402b退化时亮度也不易下降且不易受TFT变化影响的显示装置。

在EL元件402a和402b退化的情况下，在第一电源端子404a和404b与第二电源端子405a和405b之间，除了EL元件402a和402b的驱动电压和驱动TFT 401a和401b的电压之外，还要事先施加一个与EL元件402a和402b增大的电阻引起的电压降有关的附加电压，以达到饱和区。这样，驱动TFT 401a和401b就不工作在线性区，即使驱动TFT 401a和401b的Vds因EL元件402a和402b增大的电阻而降低。这样，亮度不会下降。但是，采用与EL元件402a和402b增大的电阻引起的电压降有关地施加电压的方法，功耗可能会增加。在此实施例中，在高灰度级时主要使用高电流容量TFT，驱动TFT的较低Vds就包括在饱和区中。由于饱和区中较低的Vds的缘故，EL元件402a和402b的退化就没有太大的影响，即使第一电源端子404a和404b与第二电源端子405a和405b之间具有小电压时。如上述，就可提供功耗较小、发热较少、其TFT不易退化的显示装置。

现说明施加Vgsa和Vgsb之间电位差Vdiff的方法实例。驱动TFT401a和401b之一或二者的栅极与信号端子403a和403b之间设置每端具有电位差的电容器。结果，设置有电容器的驱动TFT 401a和401b的一个或两个栅极就施加有一个电压，该电压等于信号端子403a和403b的电压和电容器两端的电位差之和。在此实例中，可以利用电容器把电位差Vdiff加到驱动TFT 401a和401b的栅极上，即使当信号端子403a和403b是一个端子时。如果信号线403a和403b是共用的，那么，可以容易地对驱动TFT 401a和401b进行控制。

〔实施方式2〕

现参阅图8A和8B说明本发明的一种实施方式。为了将驱动TFT401a和401b的Vgs设定为不同的电压，驱动TFT 401a的电压在实施例1中作了偏移。驱动TFT 401a的Vgs和驱动TFT 401b的Vgs之间的关系示于图8A。此处，驱动TFT 401a的Vgs为Vgsa，而驱动TFT401b的Vgs为Vgsb。当特性曲线811示出施加相同的电压作Vgsa和Vgsb时，它对应于实施例1中的特性曲线812。在此实施例中，说明一种不同于实施例1的设定电压的方法。

这样设定Vgsa，以便在低灰度级时Vgsa相对于Vgsb较低，同时这样设定Vgsb，以便在较高灰度级时Vgsb接近Vgsa。此实施例中的电压设定示于特性曲线813。

图8B示出加有上述Vgs的驱动TFT 401a的Vgs-Ids特性曲线801a，驱动TFT 401b的Vgs-Ids特性曲线801b，以及驱动TFT 401a和401b的电流总和的特性曲线802。驱动TFT 401b的Ids在低灰度级时变得较大，而驱动TFT 401a的Ids在高灰度级时变得较大。于是就可提供即使在EL元件401a和401b退化时亮度也不易下降且不易受驱动TFT 401a和401b变化影响的显示装置。

最好驱动TFT 401a和401b以较低的Vds工作在饱和区，使得亮度不会因BL元件402a和402b的退化而变化。此时，饱和区从等于Vgs的Vds开始，所以，Vgs最好尽可能低，以避免EL元件402a和402b退化的影响。Vgs根据灰度级而改变，并且在最高灰度级时达最大值。这就是说，驱动TFT 401a和401b的Vgs在最高灰度级时尽可能低是有效的。为使Vgs最低同时使驱动TFT 401a和401b的电流在最高灰度级时最大，在最高灰度级时把Vgs设定为相同。

按照此实施方式，在低灰度级时TFT的变化的影响很小，且在高灰度级时EL元件退化的影响也小。另外，可以使Vgs在最受退化影响的灰度级时尽可能低，这样退化的影响甚至可以更小。

〔实施方式3〕

参阅图9说明本发明的一种实施方式。在实施方式1和2中，驱动TFT 401a和401b的Vgs设定为不同的电压。在此实施方式中，甚至当驱动TFT 401a和401b的Vgs相同时，驱动TFT 401a可以主要用于高灰度级，而驱动TFT 401b可以主要用于低灰度级。

假定从驱动TFT 401a提供的电流是Idsa，而从驱动TFT 401b提供的电流是Idsb。在此实施例中，将从Idsa中减去恒流Idiff的电流提供到EL元件402a。提供给EL元件402a和402b的电流Iel可用下式表示。

〔公式5〕

|Iel＝Idsa-Idiff+Idsb…(Idsa＞Idiff)

Iel＝Ids…(Idsa≤Idiff)

图9示出加有Vgs的驱动TFT 401a的Vgs-Ids特性曲线901a、特性曲线901a减去Idiff的特性曲线901a’、驱动TFT 401b的Vgs-Ids特性曲线901b以及特性曲线901a’和特性曲线901b之和的特性曲线902。此处，特性曲线901a对应于Idsa，特性曲线901b对应于Idsb，而特性曲线902对应于Iel。驱动TFT 401b的Ids在低灰度级时较大，而驱动TFT 401a的Ids在高灰度级时较大。这样，就可提供当EL元件401a和401b退化时亮度也不易下降且不易受驱动TFT 401a和401b特性变化影响的显示装置。

与其中将驱动TFT 401a的Vgs偏移的实施方式1和其中对驱动TFT 401a和401b的Vgs分别控制的实施方式2不同，在此实施方式中驱动TFT 401a和401b的Vgs相等。当Vgs相等时，信号端子403a和403b可以共用，且灰度级控制简单。

〔实施方式4〕

在实施方式1到3中，可以使用三个或更多个TFT。如果例如使用三个驱动TFT，灰度级就分成三个等级：低灰度级，中灰度级和高灰度级，然后对每个等级提供一个具有适当特性的驱动TFT。使用三个或三个以上驱动TFT，在极低亮度的发光和高亮度发光的情况下退化和变化的影响可以被抑制。

在显示装置既要用在暗处又要用在亮处的情况下，例如便携式装置，则在暗处要求有极低亮度的发光，而在亮处要求有高亮度的发光。如果例如使用三个驱动TFT，两个驱动TFT各用在极低亮度和高亮度。在极低亮度发光时，使用提供低电流容量的第一驱动TFT和提供中等电流容量的第二驱动TFT。第一驱动TFT用在极低亮度的较低灰度级，而第二驱动TFT用在其中的较高灰度级。另外，在高亮度发光时，使用提供中等电流容量的第二驱动TFT和提供高电流容量的第三驱动TFT。第二驱动TFT用在高灰度级的较低灰度级，而第三驱动TFT用在高亮度的较高灰度级。在极低亮度时，电源电压可以很低，以维持甚至在Vds很低时在饱和区的工作，于是功耗可以降低。如上述使用三个或三个以上驱动TFT，不论亮度如何都可以产生最佳的驱动。不用说，在单一亮度等级时可以同时使用三个或三个以上驱动TFT。

〔实施例〕

现说明本发明的实施例。

〔实施例1〕

在此实施例中，将说明在实施方式1中所述的显示装置的结构。图10为显示装置的结构。所述显示装置包括：像素部分1012，其中多个像素1006排列成m行n列的矩阵；以及像素部分1012周边的信号驱动电路1013和行选择驱动电路1014。以S1到Sn表示的每条信号线1023按列连接到多个像素1006，同时也连接到信号驱动电路1013。以G1到Gm表示的行选择线1024按行连接到多个像素1006，同时也连接到行选择驱动电路1014。除上述组成部分外，显示装置还包括电源线等，但图10中未示出。

图11示出像素1006的配置。像素1006包括：驱动TFT 1101a和1101b；EL元件1102；写入开关1103；第一电容器(像素电容器)1104；电压偏移电容器开关1105a和1105b；以及第二电容器(电压偏移电容器)1106。EL元件1102的第二端子连接到负极1126，驱动TFT 1101a和1101b的漏极连接到EL元件的第一端子，而驱动TFT1101a和1101b的源极连接到正极1125。驱动TFT1101a的栅极连接到电压偏移电容器1106的第二端子，同时也通过电压偏移电容器开关1105a连接到写入(像素电容器)线1122。驱动TFT1101b的栅极和电压偏移电容器1106的第一端子通过写入开关1103连接到信号线1023，同时通过电压偏移电容器开关1105b连接到正极1125，再连接到像素1104的第一端子。像素电容器1104的第二端子连接到像素电容器线1122。写入开关1103由扫描线1024控制，电压偏移电容器开关1105a和1106b由布线(电压偏移电容器控制信号线)1121控制。

现说明此实施例中像素1006的工作。

将任意电压Vdiff加到电压偏移电容器1106上。应当指出，电压Vdiff是驱动TFT 1101a的Vgs与驱动TFT1101b的Vgs之差。将电位差Vdiff加到正极1125和像素电容器线1122上，电压偏移电容器开关1105a和1106b就被电压偏移电容器控制信号线1121接通。在将对应于电压Vdiff的电荷充电到电压偏移电容器1106中之后，电压偏移电容器开关1105a和1105b就被电压偏移电容器控制信号线1121断开。经过上述工作，电压差Vdiff可被加到电压偏移电容器1106的两端。应当指出，在上述工作中写入开关最好是OFF(断开)，但本发明不限于此。

当电压差Vdiff被加到电压偏移电容器1106的两端时，写入开关1103被行选择线1024接通。此时，将对应于EL元件1102某一亮度的电压Vsignal加到信号线1023上。在像素电容器1104的第一端子达到Vsignal之后，写入开关1103被行选择线1024断开。经过上述工作，驱动TFT1101b的栅极加上Vsignal，而驱动TFT 1101a的栅极加上Vsignal-Vdiff。

经过上述工作，EL元件1102发光。由于驱动TFT 1101a和驱动TFT1101b的特性不同且驱动TFT1101a的Vgs和驱动TFT 1101b的Vgs也不同，于是就可提供具有在实施方式1中所述特性的显示装置。

而且，将不同的Vgs加到驱动TFT1101a和TFT 1101b上也相当简单。

现说明使用正极1125和像素电容器线1122之间的电位差来使电压偏移电容器1106具有电位差的原因。正极1125需要按照EL元件1102的特性加以控制。而且，Vdiff也需要按照驱动TFT 1101a和1101b的特性以及EL元件1102的特性加以控制。但像素电容器线1122的电位通常是任意的，可以设定在适合的电位，并可根据正极1125和Vdiff来确定。

〔实施例2〕

在此实施例中，将说明在实施方式2中所述的显示装置的结构。图12为显示装置的结构。所述显示装置包括：像素部分1212，其中多个像素1206排列成m行n列的矩阵；以及像素部分1212周边的信号驱动电路1213和行选择驱动电路1214。以S1到Sn表示的信号线1223a和1223b按列连接到多个像素1206，同时也连接到信号驱动电路1213。以G1到Gm表示的行选择线1224按行连接到像素1206，同时也连接到行选择驱动电路1214。除上述组成部分外，显示装置还包括电源线等，但图12中未示出。

图13示出像素1206的配置实例。像素1206包括：驱动TFT 1301a和1301b；EL元件1302；写入开关1303a和1303b；以及像素电容器1304a和1304b。EL元件1102的第二端子连接到负极1326，驱动TFT1301a和1301b的漏极连接到EL元件1302的第一端子，而驱动TFT1301a和1301b的源极连接到正极1325。驱动TFT 1301a和1301b的栅极分别连接到像素电容器1304a和1304b的第一端子，同时还通过写入开关1303a和1303b连接到信号线1223a和1223b。像素电容器1304a和1304b的第二端子连接到像素电容器线1322。写入开关1303a和1303b由行选择线1224控制。

现说明像素1206的工作。

写入开关1303a和1303b被行选择线1224接通。此时，信号线1223a和1223b上加有对应于EL元件1302某一亮度的电压Vsignala和Vsignalb。此处Vsignala和Vsignalb设定为不同的电压。在像素电容器1304a和1304b的第一端子达到Vsignala和Vsignalb后，写入开关1303a和1303b被行选择线1224断开。通过上述工作，驱动TFT 1301a和1301b的栅极加上了Vsignala和Vsignalb。

经过上述工作，EL元件1302发光。由于驱动TFT 1301a和驱动TFT 1301b的特性不同且驱动TFT 1301a的Vgs和驱动TFT 1301b的Vgs也不同，于是就可提供具有在实施方式2中所述特性的显示装置。

另外，可以按照灰度级分别设定驱动TFT 1301a的Vgs和驱动TFT1301b的Vgs，所以可以灵活地控制。此外，由于配置简单，可靠性得以增强。

〔实施例3〕

在此实施例中，将说明在实施方式3中所述的显示装置的结构。在实施例1中参阅图10说明了显示装置的结构。应当指出，此处的像素1006的配置与实施例1不同。

图14示出像素1006的配置。像素1006包括：驱动TFT 1401a和1401b；EL元件1402a和1402b；写入开关1403；以及像素电容器1404。EL元件1402a和1402b的第二端子连接到负极1426，驱动TFT1401a和1401b的漏极分别连接到EL元件1402a和1402b的第一端子，而驱动TFT 1401a和1401b的源极连接到正极1425。电流源1409连接到像素电容器线1422，但本发明不限于此。驱动TFT 1401a和1401b的栅极连接到像素电容器1404的第一端子，同时通过写入开关1403连接到信号线1023。像素电容器1404的第二端子连接到像素电容器线1400。写入开关1403由行选择线1024控制。

现说明所述实施例中像素1206的工作。

写入开关1403被行选择线1024接通。此时，将对应于EL元件1402a和1402b某一亮度的电压Vsignal加到信号线1023上。在像素电容器1404的第一端子达到Vsignal后，写入开关1403被行选择线1024断开。经过上述工作，驱动TFT 1401a和1401b的栅极加上了Vsignal。

经过上述工作，EL元件1402a和1402b发光。由于驱动TFT 1401a和1401b的特性不同，且由于连接到驱动TFT 1401a的漏极的电流源1409的缘故，提供到EL元件1402a的电流减小，于是就可提供具有在实施方式3中所述特性的显示装置。

此外，驱动TFT 1401a和1401b可以相当简单地分别使用在高灰度级和低灰度级。

可以利用TFT很容易地实现电流源1409。可以通过这样设定TFT的Vgs使得其工作在饱和区来降低电流而与驱动TFT 1401a的漏极电压无关。此外，当提供到驱动TFT 1401a的电流很小时，漏极电压就减小，且电流源1409的TFT工作在线性区，因此，待降低的电流本身就很小。

在实施例2和3中电容器线和正极可以是共用的。而且，在实施例1到3中，可以使用三个或三个以上驱动TFT。

〔实施例4〕

本发明的显示装置可以用于各种应用中。在此实施例中，将说明本发明用于其中的电子设备的实例。

这些电子设备包括便携式信息终端(电子图书、移动式计算机、便携式电话等)、摄像机、数码相机、个人计算机、电视机等。上述电子设备的实例示于图15A到15F。

图15A示出一台EL显示器，包括外壳3301，支座3302，显示部分3303等。本发明的显示装置可以用在显示部分3303中。

图15B示出一台摄像机，包括机身3311，显示部分3312，声频输入部分3313，操作开关3314，电池3315，图像接收部分3316等。本发明的显示装置可以用在显示部分3312中。

图15C示出一台个人计算机，包括机身3321，机壳3322，显示部分3323，键盘3324等。本发明的显示装置可以用在显示部分3323中。

图15D示出一台便携式信息终端，包括机身3331，记录笔3332，显示部分3333。操作按钮3334，外部接口3335等。本发明的显示装置可以用在显示部分3333中。

图15E示出一个便携式电话，包括机身3401，声频输出端口3402，声频输入端口3403，显示部分3403，操作开关3405，天线3406等。本发明的显示装置可以用在显示部分3404中。

图15F示出一台数码相机，包括机身3501，显示部分3502，目镜部分3503，操作开关3504，显示部分3505，电池3506等。本发明的显示装置可以用在显示部分3502和3505中。

如上所述，本发明的应用范围相当宽，且本发明可应用于各种领域的电子设备。

Claims

1.一种显示装置，它包括：

第一信号线；

第二信号线；

扫描线；

发光元件；

像素电容器线；

电源线；

连接到所述第一信号线和所述扫描线的第一晶体管；

源极和漏极中的一个连接到所述发光元件并且源极和漏极中的另一个连接到所述电源线的第一驱动晶体管；

连接到所述第二信号线和所述扫描线的第二晶体管；

源极和漏极中的一个连接到所述发光元件并且源极和漏极中的另一个连接到所述电源线的第二驱动晶体管；

连接到所述像素电容器线和所述第一晶体管的第一电容器；以及

连接到所述像素电容器线和所述第二晶体管的第二电容器；

其中所述第一晶体管电连接到所述第一驱动晶体管的栅极，

其中所述第二晶体管电连接到所述第二驱动晶体管的栅极，

其中所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管与所述发光元件以串联方式电连接，以及

其中所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管具有不同的电流容量。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：按照所述发光元件的亮度选择连接到所述发光元件的第一或第二驱动晶体管。

3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

5.一种显示装置，它包括：

第一信号线；

第二信号线；

扫描线；

发光元件；

电源线；

像素电容器线；

连接到所述第一信号线和所述扫描线的第一晶体管；

连接到所述第一晶体管和所述像素电容器线的第一电容器；

第一驱动晶体管，其栅极连接到所述第一电容器，源极和漏极中的一个连接到所述发光元件，而所述源极和所述漏极中的另一个连接到所述电源线；

连接到所述第二信号线和所述扫描线的第二晶体管；

连接到所述第二晶体管和所述像素电容器线的第二电容器；以及

第二驱动晶体管，其栅极连接到所述第二电容器，源极和漏极中的一个连接到所述发光元件，而所述源极和所述漏极中的另一个连接到所述电源线；

6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，按照所述发光元件的亮度选择连接到所述发光元件的第一或第二驱动晶体管。

7.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

8.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

9.一种显示装置，它包括：

第一信号线；

第二信号线；

扫描线；

发光元件；

连接到所述第一信号线和所述扫描线的第一晶体管；

连接到所述发光元件的第一驱动晶体管；

连接到所述第二信号线和所述扫描线的第二晶体管；以及

连接到所述发光元件的第二驱动晶体管；

10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管具有比所述第二驱动晶体管高的电流容量并且用于高灰度级显示。

11.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于：所述第二驱动晶体管具有比所述第一驱动晶体管低的电流容量并且用于低灰度级显示。

12.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，按照所述发光元件的亮度选择连接到所述发光元件的第一或第二驱动晶体管。

13.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

14.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

15.一种显示装置，它包括：

第一信号线；

第二信号线；

扫描线；

发光元件；

电源线；

像素电容器线；

连接到所述第一信号线和所述扫描线的第一晶体管；

连接到所述第一晶体管和所述像素电容器线的第一电容器；

连接到所述第二信号线和所述扫描线的第二晶体管；

16.如权利要求15所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管具有比所述第二驱动晶体管高的电流容量并且用于高灰度级显示。

17.如权利要求15所述的显示装置，其特征在于：所述第二驱动晶体管具有比所述第一驱动晶体管低的电流容量并且用于低灰度级显示。

18.如权利要求15所述的显示装置，其特征在于，按照所述发光元件的亮度选择连接到所述发光元件的第一或第二驱动晶体管。

19.如权利要求15所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

20.如权利要求15所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

21.一种显示装置，它包括：

第一信号线；

第二信号线；

扫描线；

发光元件；

连接到所述第一信号线和所述扫描线的第一晶体管；

连接到所述发光元件的第一驱动晶体管；

连接到所述第二信号线和所述扫描线的第二晶体管；

连接到所述发光元件的第二驱动晶体管；以及

其中所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管与所述发光元件以串联方式电连接，

其中所述第一驱动晶体管的栅极和漏极之间的电压与所述第二驱动晶体管的栅极和漏极之间的电压不同，以及

22.如权利要求21所述的显示装置，其特征在于：按照所述发光元件的亮度选择连接到所述发光元件的第一或第二驱动晶体管。

23.如权利要求21所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

24.如权利要求21所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

25.一种显示装置，它包括：

第一信号线；

第二信号线；

扫描线；

发光元件；

电源线；

像素电容器线；

连接到所述第一信号线和所述扫描线的第一晶体管；

连接到所述第一晶体管和所述像素电容器线的第一电容器；

连接到所述第二信号线和所述扫描线的第二晶体管；

连接到所述第二晶体管和所述像素电容器线的第二电容器；

第二驱动晶体管，其栅极连接到所述第二电容器，源极和漏极中的一个连接到所述发光元件，而所述源极和所述漏极中的另一个连接到所述电源线；以及

26.如权利要求25所述的显示装置，其特征在于，按照所述发光元件的亮度选择连接到所述发光元件的第一或第二驱动晶体管。

27.如权利要求25所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

28.如权利要求25所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

29.一种显示装置，它包括：

信号线；

扫描线；

第一发光元件；

第二发光元件；

连接到所述信号线和所述扫描线的晶体管；

连接到所述第一发光元件的第一驱动晶体管；

连接到所述第一驱动晶体管的电流源；以及

连接到所述第二发光元件的第二驱动晶体管，

其中所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的栅极经由同一个所述晶体管连接到所述信号线，以及

30.如权利要求29所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

31.如权利要求29所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

32.一种显示装置，它包括：

信号线；

扫描线；

第一发光元件；

第二发光元件；

连接到所述信号线和所述扫描线的晶体管；

连接到所述第一发光元件的第一驱动晶体管；

连接到所述第一驱动晶体管的电流源；以及

连接到所述第二发光元件的第二驱动晶体管，

其中，所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管具有不同的电流容量。

33.如权利要求32所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置用于从由以下电子设备构成的组中选择的电子设备：电致发光显示器、摄像机、个人计算机、便携式信息终端以及数码相机。

34.如权利要求32所述的显示装置，其特征在于：所述第一驱动晶体管和所述第二驱动晶体管的特性不同。

35.如权利要求3、7、13、19、23、27、30和33中的任一个所述的显示装置，其特征在于：所述便携式信息终端是便携式电话。