УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ
DISPLAY DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройствам отображения, а более конкретно к устройству отображения, управляемому по току, такому как органический электролюминесцентный (EL) дисплей или дисплей с автоэлектронной эмиссией (FED), и к способу управления данным устройством отображения.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последние годы наблюдается все возрастающий спрос на тонкие, легкие и быстродействующие устройства отображения информации. В соответствии с этим были развернуты научные исследования и разработки по органическим электролюминесцентным (EL) дисплеям и по дисплеям с автоэлектронной эмиссией (FED).
Органические электролюминесцентные элементы, используемые в органическом электролюминесцентном дисплее, излучают свет более высокой яркости при повышенном напряжении, а следовательно, и при более высоком значении тока. Однако зависимость между яркостью и напряжением питания органических электролюминесцентных элементов легко варьируется под влиянием времени разгонки примеси, температуры окружающей среды и т.д. Благодаря этому, при использовании возбуждающей схемы по напряжению органическим электролюминесцентным дисплеем, очень трудно обеспечить стабильное значение яркости свечения органических электролюминесцентных элементов. В отличие от этого, яркость свечения органических электролюминесцентных элементов строго пропорциональна значению тока, и эта пропорциональная зависимость является менее восприимчивой к внешним факторам, таким как температура окружающей среды. Поэтому токовозбуждающая схема органическим электролюминесцентным дисплеем является предпочтительной.
При этом схемы пикселов и формирователей дисплея создаются с использованием тонкопленочных транзисторов (TFT), формируемых из аморфного кремния, низкотемпературного поликристаллического кремния, монозернистого (CG) кремния, и т.д. Однако возможны вариации характеристик тонкопленочных транзисторов (например, порогового напряжения и степени подвижности носителей). Поэтому в схеме пиксела органического электролюминесцентного дисплея предусмотрена схема компенсации вариаций характеристик тонкопленочных транзисторов. Благодаря действию такой схемы, вариации яркости свечения органического электролюминесцентного элемента оказываются скомпенсированными.
Схемы для компенсации вариаций характеристик TFT с управлением по току в возбуждающей схеме, в общем случае, подразделяются на схемы с программируемым значением тока, в которых осуществляется управление величиной тока, протекающего через матрицу TFT, посредством токового сигнала; и схемы с программируемым значением напряжения, в которых осуществляется управление значением тока посредством сигнала напряжения. При использовании схемы с программируемым значением тока возможна компенсация вариаций порогового напряжения и подвижности носителей, а при использовании схемы с программируемым значением напряжения возможна компенсация только вариаций порогового напряжения.
Однако схема с программируемым значением тока имеет следующие недостатки: во-первых, поскольку значение тока является малым, то это затрудняет разработку схем пикселов и возбуждающих схем. Во-вторых, при токовых сигналах возможно влияние паразитной емкости на переходный процесс, что ухудшает его динамику. С другой стороны, в схеме с программируемым напряжением влияние паразитной емкости и т.д. очень мало, и разработка схемы осуществляется сравнительно просто. Кроме того, влияние вариаций степени подвижности носителей, воздействующих на значение тока, меньше, чем влияние вариаций порогового напряжения, воздействующего на значение тока, и вариации подвижности носителей могут быть до некоторой степени нейтрализованы в процессе изготовления тонкопленочных транзисторов. Поэтому даже в случае устройства отображения информации, в котором используется схема с программируемым напряжением, может быть получено достаточно высокое качество изображения.
Известны различные конфигурации для органического электролюминесцентного дисплея, в котором используется токовозбуждающая схема. Например, в Патентном Документе 1 описывается, что управление схемой пиксела 100, показанной на Фиг.2 (подробности будут описаны позже), осуществляется в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.13. При способе управления, показанном на Фиг.13, до момента времени t1, потенциалы линии развертки Gi и управляющего вывода Wi имеют высокое значение, потенциал управляющего вывода Ri установлен на низком уровне, а потенциал линии данных Sj равен опорного потенциала Vpc. Когда в момент времени t1 потенциал линии развертки Gi изменяется на низкий уровень, переключающий тонкопленочный транзистор 111 изменяет свое состояние на проводящее. Затем, когда в момент времени t2 потенциал управляющего вывода Wi изменяется на низкий уровень, переключающий тонкопленочный транзистор 112 изменяет свое состояние на проводящее. Таким образом, затвор и сток управляющего тонкопленочного транзистора 110 оказываются закороченными, и их потенциал становится одинаковым.
Затем, когда в момент времени t3 потенциал управляющего вывода Ri изменяется на высокий уровень, переключающий тонкопленочный транзистор 113 изменяет свое состояние на запертое. В это время, электрический ток поступает на вывод затвора транзистора 110 по линии источника питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 110 и переключающий транзистор 112, и, таким образом, потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 повышается, в то время как управляющий тонкопленочный транзистор 110 находится в проводящем состоянии. Поскольку управляющий тонкопленочный транзистор 110 изменяет свое состояние на запертое, когда напряжение затвор-исток достигает порогового напряжения Vth (отрицательное значение), потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 возрастает до величины (VDD + Vth).
Затем, когда в момент времени t4 потенциал управляющего вывода Wi изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 112, изменяет свое состояние на запертое. В это время разность потенциалов (VDD + Vth - Vpc) между выводом затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 и линией данных Sj сохраняется на конденсаторе 121.
Затем, когда в момент времени t5 потенциал линии данных Sj изменяется с опорного потенциала Vpc на потенциал данных Vdata, потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 изменяется на ту же самую величину (Vdata - Vpc) и достигает значения (VDD + Vth + Vdata - Vpc). Затем, когда в момент времени t6 потенциал линии развертки Gi изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 111, изменяет свое состояние на запертое. В это время напряжение затвор-исток (Vth + Vdata - Vpc) управляющего тонкопленочного транзистора 110 сохраняется на конденсаторе 122.
Затем, в момент времени t7, значение потенциала линии данных Sj изменяется с потенциала данных Vdata на опорный потенциал Vpc. Затем, когда в момент времени t8 потенциал управляющего вывода Ri изменяется на низкий уровень, переключающий транзистор 113 изменяет свое состояние на проводящее. К этому времени ток течет через органический электролюминесцентный элемент 130 от линии электропитания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 110 и переключающий транзистор 113. Величина тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 110, возрастает и убывает в зависимости от значения потенциала на его затворе (VDD + Vth + Vdata - Vpc). Даже если пороговое напряжение Vth имеет различные значения, но если разность потенциалов (Vdata - Vpc) остается той же самой, то величина тока остается неизменной. Поэтому, независимо от значения порогового напряжения Vth, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 130, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и, таким образом, яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 130, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata.
Соответственно, при управлении схемой пиксела 100, показанной на Фиг.2, согласно временной диаграмме, показанной на Фиг.13, независимо от значения порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 110, через органический электролюминесцентный элемент 130 протекает ток заданной величины и, таким образом, органический электролюминесцентный элемент 130 излучает свет заданной яркости.
В Патентном Документе 2 описано, что управление схемой пиксела 900, показанной на Фиг.14, осуществляется согласно временной диаграмме, показанной на Фиг.15 (учтите, что в отличие от настоящего изобретения наименования сигнальных линий изменены). В способе управления, показанном на Фиг.15, до момента времени t1 потенциалы линий развертки, G1i и G2i установлены на высоком уровне, а потенциал управляющего вывода Ei - на низком уровне. Когда в момент времени t1 потенциал управляющего вывода Ei изменяется на высокий уровень, переключающие транзисторы 913 и 914 изменяют свое состояние на запертое. Затем, когда в момент времени t2 потенциалы линий разверток G1i и G2i изменяются на низкий уровень, переключающие транзисторы 911, 912 и 915 изменяют свое состояние на проводящее. В результате чего затвор и сток управляющего тонкопленочного транзистора 910 оказываются закороченными и достигают одинакового потенциала, а потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 910 становится равным потенциалу Vpc линии источника питания Vint. Кроме того, потенциал Vdata линии данных Sj приложен к точке соединения переключающего транзистора 911 с конденсатором 921 (далее именуется как точка соединения B).
Затем, когда в момент времени t3 потенциал линии развертки G2i изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 915 изменяет свое состояние на запертое. В это время, электрический ток поступает на затвор транзистора 910 по линии источника питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 910 и переключающий транзистор 912, и, таким образом, потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 910 повышается, в то время как управляющий тонкопленочный транзистор TFT 910 находится в проводящем состоянии. Поскольку управляющий тонкопленочный транзистор 910 изменяет свое состояние на запертое, когда напряжение затвор-исток достигает порогового напряжения Vth (отрицательное значение), потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 910 возрастает до величины (VDD + Vth).
Затем, когда в момент времени t4 потенциал линии развертки G1i изменяется на высокий уровень и потенциал управляющего вывода Ei изменяется на низкий уровень, переключающие транзисторы 911 и 912 запираются, а переключающие транзисторы 913 и 914 открываются. В это время потенциал точки соединения B изменяется с Vdata на Vpc, и потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 910 изменяется на ту же величину, что и потенциал точки соединения B и достигает величины (VDD + Vth + Vpc - Vdata). Разность потенциалов (VDD + Vth - Vdata) между электродом затвора управляющего тонкопленочного транзистора 910 и напряжением линии питания Vint сохраняется на конденсаторе 921.
После момента времени t4 ток течет через органический электролюминесцентный элемент 930 от линии питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 910 и переключающий транзистор 913. Величина тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 910, возрастает и убывает в зависимости от значения потенциала на его затворе (VDD + Vth + Vpc -Vdata). Даже если пороговое напряжение Vth имеет различные значения, но если разность потенциалов (Vpc -Vdata) остается той же самой, то величина тока остается неизменной. Поэтому, независимо от значения порогового напряжения Vth, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 930, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и, таким образом, яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 930, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata.
Соответственно, при управлении схемой пиксела 900, показанной на Фиг.14, согласно временной диаграмме, показанной на Фиг.15, независимо от значения порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 910, через органический электролюминесцентный элемент 930 протекает ток заданной величины и, таким образом, органический электролюминесцентный элемент 930 излучает свет заданной яркости.
Учтите, что примеры органического электролюминесцентного дисплея, в котором применена токовозбуждающая схема, также описаны в Патентном Документе 3 и в другом приложении (японская патентная заявка №2008-131568, зарегистрированная 20 мая 2008 г.) при едином заявителе и едином изобретателе с настоящей заявкой.
СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ДОКУМЕНТЫ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[Патентный документ 1] Международное издание брошюры № WO 98/48403
[Патентный документ 2] ознакомительная японская публикация патента №2007-133369
[Патентный документ 3] ознакомительная японская публикация патента №2004-341359
ДОКУМЕНТЫ, НЕ ЯВЛЯЮЩИЕСЯ ПАТЕНТНЫМИ
[Документ 1, не являющийся патентным] “4-х дюймовые дисплеи на тонкопленочных транзисторах и органических светодиодах и новый способ цифрового управления”. Сборник 2000 г. Общества по информационным дисплеям, стр.924-927, компания с ограниченной ответственностью Semiconductor Energy Laboratory.
[Документ 2, не являющийся патентным] «Технология монозернистого кремния и ее приложения для дисплея с активной матрицей», AM-LCD 2000 стр.25-28, компания с ограниченной ответственностью Semiconductor Energy Laboratory.
[Документ 3, не являющийся патентным] «Использование полимерных светодиодов в плоских дисплеях», AM-LCD' 01, стр.211-214, Кембриджский университет, кембриджская технология для дисплеев.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ДАННЫМ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
В схеме пиксела 100, показанной на Фиг.2, когда управляющий тонкопленочный транзистор 110 находится в режиме насыщения, величина тока Ids между стоком и истоком управляющего тонкопленочного транзистора 110 определяется следующим уравнением (1) и представляет собой функцию напряжения затвор-сток Vgs управляющего тонкопленочного транзистора 110:
Ids = (1/2)·(W/L)·µ·Cox(Vgs - Vth)<sup>2</sup>
(1)
Учтите, что в уравнении (1) W обозначает ширину канала управляющего тонкопленочного транзистора 110, L обозначает длину канала управляющего тонкопленочного транзистора 110, µ обозначает степень подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 110, Cox обозначает емкость оксидной пленки затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110, а Vth обозначает пороговое напряжение управляющего тонкопленочного транзистора 110.
Из значений, включенных в уравнение (1), наиболее вероятны вариации порогового напряжения Vth и степени подвижности носителей µ, определяемые технологическим процессом производства тонкопленочных транзисторов. Следовательно, при управлении схемой пиксела 100, показанной на Фиг.2, в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.13, поскольку величина тока, проходящего через органический электролюминесцентный элемент 130, флуктуирует под влиянием вариаций подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 110, то трудно обеспечить излучение света заданной яркости органическим электролюминесцентным элементом 130. Такая же проблема возникает при управлении схемой пиксела 900, показанной на Фиг.14, в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.15.
Целью настоящего изобретения является создание устройства отображения информации, в котором скомпенсированы вариации, как порогового напряжения элемента возбуждения, так и степени подвижности носителей элемента возбуждения, путем использования программной возбуждающей схемы по напряжению и способа управления устройством отображения информации.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, представлено устройство отображения токоуправляемого типа включающее в себя: множество схем пикселей, расположенных на соответствующих пересечениях множества линий развертки и множества линий данных; и возбуждающую схему, которая осуществляет выбор искомой записи схемы пиксела, используя соответствующую линию развертки, и обеспечивает передачу потенциала данных, в соответствии с отображаемыми данными, на соответствующую линию данных, причем каждая схема пиксела включает электрооптический элемент, включенный между первой линией источника питания и второй линией источника питания; элемент возбуждения, включенный последовательно с электрооптическим элементом и между линией источника питания и второй линией питания; компенсационный конденсатор, первый электрод которого соединен с управляющим терминалом элемента возбуждения; и переключающий элемент компенсации, включенный между управляющим терминалом и одним выводом устройства ввода-вывода тока элемента возбуждения, и для искомой записи схемы пиксела возбуждающая схема осуществляет управление переключающим элементом компенсации, устанавливая его в проводящее состояние, для того, чтобы обеспечить потенциал, соответствующий пороговому напряжению управляющего терминала элемента возбуждения, и затем переключает потенциал, приложенный ко второму электроду компенсационного конденсатора на другое значение, при этом переключающий элемент компенсации продолжает находиться в проводящем состоянии для того, чтобы обеспечить подачу потенциала записи, согласно отображаемым данным и пороговому напряжению, на управляющий терминал элемента возбуждения.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения каждая схема пиксела далее включает переключающий элемент записи, включенный между вторым электродом компенсационного конденсатора и соответствующей линией данных; переключающий элемент прерывания, включенный между управляющим элементом и электрооптическим элементом; и запоминающий конденсатор, включенный между управляющим терминалом и другим токовым выводом устройства ввода-вывода элемента возбуждения.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, во втором аспекте настоящего изобретения, для искомой записи схемы пиксела, возбуждающая схема переводит переключающего элемента записи и переключающего элемента компенсации в проводящее состояние и переводит переключающего элемента прерывания в непроводящее состояние, обеспечивая передачу предопределенного опорного потенциала на линию данных, и затем переключает значение потенциала, приложенного к линии данных, на потенциал данных, при сохранении состояний соответствующих переключающих элементов.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения каждая схема пиксела далее включает переключающий элемент прерывания, включенный между одним токовым выводом устройства ввода-вывода элемента возбуждения и первой линией источника питания; и переключающий элемент записи, включенный между другим токовым выводом устройства ввода-вывода элемента возбуждения и соответствующей линией данных, причем второй электрод компенсирующего конденсатора подсоединен к управляющего вывода, на которую подается потенциал, формируемый возбуждающей схемой.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения, в четвертом аспекте настоящего изобретения, для искомой записи схемы пиксела, возбуждающая схема переводит переключающего элемента записи и переключающего элемента компенсации в проводящее состояние и переводит переключающего элемента прерывания в непроводящее состояние, обеспечивая подачу потенциала данных на линию данных, и затем переключает потенциал, приложенный к управляющего вывода, на другую, при сохранении состояний соответствующих переключающих элементов для того, чтобы передать потенциал записи на управляющий терминал элемента возбуждения.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, в пятом аспекте настоящего изобретения, после того, как возбуждающая схема переключает потенциал, приложенный к управляющего вывода, на другую, для того, чтобы подать потенциал записи на управляющий терминал элемента возбуждения, возбуждающая схема переключает потенциал, подаваемый на линию данных, на опорный потенциал, который ближе к потенциалу на управляющем терминале элемента возбуждения, чем потенциал данных.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения, в пятом аспекте настоящего изобретения, для искомой записи схемы пиксела, управляющая схема формирует для линии данных потенциал, определяемый отображаемыми данными, и величина изменения потенциала подается на линию управления, в то время как переключающий элемент записи установлен в проводящее состояние.
Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения, в пятом аспекте настоящего изобретения, для искомой записи схемы пиксела, возбуждающая схема формирует для линии данных потенциал, при котором напряжение, приложенное к электрооптическому элементу, ниже или равно пороговому напряжению свечения, в то время как переключающий элемент записи установлен в проводящее состояние.
Согласно девятому аспекту настоящего изобретения, в первом аспекте настоящего изобретения каждая схема пиксела далее включает переключающий элемент записи, включенный между вторым электродом компенсационного конденсатора и соответствующей линией данных; переключающий элемент прерывания, включенный между управляющим элементом и электрооптическим элементом; первый переключающий элемент инициализации, включенный между вторым электродом компенсационного конденсатора и третьей линией источника питания; и второй переключающий элемент инициализации, включенный между одним токовым выводом устройства ввода-вывода элемента возбуждения и третьей линией источника питания.
Согласно десятому аспекту настоящего изобретения, в девятом аспекте настоящего изобретения, для искомой записи схемы пиксела, возбуждающая схема переводит переключающего элемента записи, переключающего элемента компенсации и второго переключающего элемента инициализации в проводящее состояние, и переводит переключающего элемента прерывания и первого переключающего элемента инициализации в непроводящее состояние, обеспечивая подачу потенциала данных на линию данных, и затем осуществляет перевод переключающего элемента записи в непроводящее состояние и осуществляет перевод первого переключающего элемента инициализации в проводящее состояние, с переключающим элементом компенсации, остающимся в проводящем состоянии.
Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения, в нем представлен способ управления по току устройством отображения информации, включающий множество схем пикселов, расположенных на соответствующих пересечениях множества линий развертки и множества линий данных, способ, включающий: каждая схема пиксела включает электрооптический элемент, находящийся между первой линией источника питания и второй линией источника питания; элемент возбуждения, включенный последовательно с электрооптическим элементом и между первой линией источника питания и второй линией источника питания; компенсационный конденсатор, первый электрод которого соединен с управляющим терминалом элемента возбуждения; и переключающий элемент компенсации, включенный между управляющим терминалом и одним токовым вводом/выводом терминала элемента возбуждения, этап выбора искомой записи схемы пиксела, с использованием соответствующей линии развертки; этап установки порогового состояния при управлении, для искомой записи схемы пиксела, осуществление установки переключающего элемента компенсации в проводящее состояние, для того, чтобы обеспечить потенциал, соответствующий пороговому напряжению управляющего терминала элемента возбуждения; и проводящее состояние при переключении для искомой записи схемы пиксела, после этапа установки порогового состояния, потенциал подводится ко второму электроду компенсационного конденсатора и к другому, при этом переключающий элемент компенсации продолжает находиться в проводящем состоянии для того, чтобы обеспечить потенциал записи, согласно отображаемым данным и пороговому напряжению управляющего терминала элемента возбуждения.
Согласно двенадцатому аспекту настоящего изобретения, в одиннадцатом аспекте настоящего изобретения каждая схема пиксела далее включает переключающий элемент записи, включенный между вторым электродом компенсационного конденсатора и соответствующей линией данных; переключающий элемент прерывания, включенный между управляющим элементом и электрооптическим элементом; и запоминающий конденсатор, включенный между управляющим терминалом и другим токовым вводом/выводом терминала элемента возбуждения, на этапе установки порогового состояния, для искомой записи схемы пиксела, переключающий элемент записи и переключающий элемент компенсации, установленные в проводящее состояние, и переключающий элемент прерывания установленный в непроводящее состояние, в то время как предопределенное опорный потенциал подано на соответствующую линию данных, и на этапе установки в проводящее состояние, потенциал, подаваемый на линию данных, переключается на потенциал данных, согласно отображаемым данным, с сохранением состояний соответствующих переключающих элементов.
Согласно тринадцатому аспекту настоящего изобретения, в одиннадцатом аспекте настоящего изобретения каждая схема пиксела далее включает переключающий элемент прерывания, включенный между одним токовым выводом устройства ввода-вывода элемента возбуждения и первой линией источника питания; и переключающий элемент записи, включенный между другим токовым вводом/выводом терминала элемента возбуждения и соответствующей линией данных и вторым электродом компенсационного конденсатора, подключенного к управляющего вывода, на этапе установки в пороговое состояние, для искомой записи схемы пиксела, переключающий элемент записи и переключающий элемент компенсации установлены в проводящее состояние, и переключающий элемент прерывания установлен в непроводящее состояние, в то время как потенциал данных, в соответствии с отображаемыми данными, установлен в соответствие с линией данных, и на этапе установки в проводящее состояние, потенциал, подаваемый на линию управления, переключается на другое значение, при сохранении состояний соответствующих переключающих элементов для того, чтобы передать потенциал записи на управляющий терминал элемента возбуждения.
Согласно четырнадцатому аспекту настоящего изобретения, в одиннадцатом аспекте настоящего изобретения каждая схема пиксела далее включает переключающий элемент записи, подключенный между вторым электродом компенсационного конденсатора и соответствующей линией данных; переключающий элемент прерывания, подключенный между управляющим элементом и электрооптическим элементом; первый переключающий элемент инициализации, подключенный между вторым электродом компенсационного конденсатора и третьей линией источника питания; и второй переключающий элемент инициализации, подключенный между одним токовым выводом устройства ввода-вывода элемента возбуждения и третьей линией источника питания, этап установки в пороговое состояние, для искомой записи схемы пиксела, переключающий элемент записи, переключающий элемент компенсации, и второй переключающий элемент инициализации, установленные в проводящее состояние, и переключающий элемент прерывания и первый переключающий элемент инициализации, установленные в непроводящее состояние, в то время как потенциал данных, согласно отображаемым данным передается на соответствующую линию данных, и на этапе установки в проводящее состояние переключающий элемент записи устанавливается в непроводящее состояние, и первый переключающий элемент инициализации устанавливается в проводящее состояние, при переключающем элементе компенсации, сохраняющем проводящее состояние.
ЭФФЕКТ ОТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому или одиннадцатому аспекту настоящего изобретения, путем перевода переключающего элемента компенсации в проводящее состояние, элемент возбуждения установлен в состояние, при котором пороговое напряжение приложено к его управляющему терминалу. После этого, переключением потенциала, приложенного ко второму электроду конденсатора компенсации, на другое значение, с переключающим элементом компенсации, сохраняющим проводящее состояние, потенциал записи, согласно отображаемым данным и пороговому напряжению, подается на управляющий терминал элемента возбуждения. За исключением случая отображения черного, элемент возбуждения установлен в проводящее состояние, и поэтому величина тока, протекающего через переключающий элемент компенсации и элемент возбуждения, соответствует степени подвижности носителей элемента возбуждения, а потенциал на управляющем терминале элемента возбуждения изменяется согласно степени подвижности носителей элемента возбуждения. Благодаря этому, при свечении электрооптического элемента, на ток, протекающий через него, не оказывают воздействия ни вариации порогового напряжения элемента возбуждения, ни вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения. Соответственно, могут быть скомпенсированы, как вариации порогового напряжения элемента возбуждения, так и вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, и, таким образом, электрооптический элемент излучает свет заданной яркости.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, в дисплее, включающем схемы пикселей, каждая из которых включает электрооптический элемент, элемент возбуждения, три переключающих элемента (для компенсации, записи и прерывания), и два конденсатора (для компенсации и запоминания), на ток, протекающий через электрооптический элемент, не влияют ни вариации порогового напряжения элемента возбуждения, ни вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, вследствие чего вариации, как порогового напряжения элемента возбуждения, так и степени подвижности носителей элемента возбуждения, могут быть скомпенсированы.
Согласно третьему или двенадцатому аспекту настоящего изобретения, путем установки переключающего элемента записи и переключающего элемента компенсации в проводящее состояние и установки переключающего элемента прерывания в непроводящее состояние, при подаче опорного потенциала на линию данных, потенциал, в котором скорректированы вариации порогового напряжения элемента возбуждения, может быть подан на управляющий терминал элемента возбуждения. Затем, переключением потенциала, приложенного ко второму электроду компенсационного конденсатора, на другое значение, при сохранении состояний соответствующих переключающих элементов, потенциал записи, в соответствии с отображаемыми данными и пороговым напряжением, передается на управляющий терминал элемента возбуждения. После этого, потенциал управляющего терминала элемента возбуждения изменяется в соответствии со степенью подвижности носителей элемента возбуждения. При этом ток, на который не воздействуют ни вариации порогового напряжения элемента возбуждения, ни вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, течет через электрооптический элемент, благодаря чему вариации порогового напряжения элемента возбуждения, а также вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения могут быть скомпенсированы.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, в дисплее, включающем схемы пикселей, каждая из которых включает электрооптический элемент, элемент возбуждения, три переключающих элемента (для компенсации, записи и прерывания), и компенсационный конденсатор, на ток, протекающий через электрооптический элемент, не влияют ни вариации порогового напряжения элемента возбуждения, ни вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, вследствие чего вариации, как порогового напряжения элемента возбуждения, так и степени подвижности носителей элемента возбуждения, могут быть скомпенсированы.
Согласно пятому или тринадцатому аспекту настоящего изобретения, путем установки переключающего элемента записи и переключающего элемента компенсации в проводящее состояние и установки переключающего элемента прерывания в непроводящее состояние, при подаче потенциала данных на линию данных, потенциал, в котором скорректированы вариации порогового напряжения элемента возбуждения, может быть подан на управляющий терминал элемента возбуждения. Затем, переключением потенциала, приложенного к управляющему выводу, подсоединенному ко второму электроду компенсационного конденсатора, на соответствующее значение, при сохранении состояний соответствующих переключающих элементов, потенциал записи, в соответствии с отображаемыми данными и пороговым напряжением, может быть передано на управляющий терминал элемента возбуждения. После этого, потенциал управляющего терминала элемента возбуждения изменяется в соответствии со степенью подвижности носителей элемента возбуждения. При этом ток, на который не воздействуют ни вариации порогового напряжения элемента возбуждения, ни вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, течет через электрооптический элемент, благодаря чему вариации порогового напряжения элемента возбуждения, а также вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, могут быть скомпенсированы.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, путем подачи на линию данных опорного потенциала, величина которого ближе к потенциалу на управляющем терминале элемента возбуждения, чем потенциал данных, может быть уменьшено изменение потенциала управляющего терминала элемента возбуждения. Соответственно, даже если степень подвижности носителей элемента возбуждения высока, влияние ее, оказываемое на потенциал управляющего терминала элемента возбуждения, может быть уменьшено, и, таким образом, вариации порогового напряжения элемента возбуждения и вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения могут быть скомпенсированы.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения, когда потенциал данных подается на линию данных, путем подачи потенциала, соответствующего величине изменения потенциала управляющего вывода, электрооптический элемент излучает свет, яркость которого соответствует отображаемым данным.
Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения, при подаче потенциала данных на линию данных путем подачи потенциала, при котором величина приложенного к электрооптическому элементу напряжения ниже, либо равна пороговому напряжению свечения, происходит только запись потенциала линии данных в схему пиксела, а электрооптический элемент свет не излучает. Это позволяет лишь только привести схему искомой записи пиксела в неизлучающее свет состояние, при этом другим схемам пиксела разрешено излучать свет, при возможности увеличения коэффициента заполнения световых импульсов.
Согласно девятому аспекту настоящего изобретения, в дисплее, включающем схемы пикселей, каждая из которых включает электрооптический элемент, элемент возбуждения, пять переключающих элементов (для компенсации, записи и два для инициализации), и компенсационный конденсатор, на ток, протекающий через электрооптический элемент, не влияют ни вариации порогового напряжения элемента возбуждения, ни вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, вследствие чего вариации, как порогового напряжения элемента возбуждения, так и степени подвижности носителей элемента возбуждения, могут быть скомпенсированы.
Согласно десятому или четырнадцатому аспекту настоящего изобретения, путем установки переключающего элемента записи и переключающего элемента второй инициализации в проводящее состояние и установки переключающего элемента прерывания и первого переключающего элемента инициализации в непроводящее состояние, при подаче потенциала данных на линию данных, потенциал, в котором скорректированы вариации порогового напряжения элемента возбуждения, может быть подан на управляющий терминал элемента возбуждения. Затем, путем перевода переключающего элемента записи в непроводящее состояние и первого переключающего элемента инициализации в проводящее состояние, с переключающим элементом компенсации, сохраняющим проводящее состояние, величина потенциала, приложенного ко второму электроду компенсационного конденсатора, переключается на другое значение, вследствие чего потенциал записи, согласно отображаемым данным и пороговому напряжению, может быть приложено к управляющему терминалу элемента возбуждения. После этого, потенциал управляющего терминала элемента возбуждения изменяется в соответствии со степенью подвижности носителей элемента возбуждения. При этом ток, на который не воздействуют вариации порогового напряжения элемента возбуждения, ни вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения, проходит через электрооптический элемент, благодаря чему вариации порогового напряжения элемента возбуждения и вариации степени подвижности носителей элемента возбуждения могут быть скомпенсированы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
На Фиг.1 показана блок-схема, представляющая конфигурацию устройств дисплея, согласно вариантам реализации настоящего изобретения, с первого по четвертый.
На Фиг.2 показана принципиальная электрическая схема пиксела, включенная в устройство отображения информации, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет собой временную диаграмму, показывающую способ управления схемой пиксела, включенной в устройство отображения информации, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой временную диаграмму, показывающую состояние схемы пиксела в устройстве отображения информации, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения, сразу после начала периода компенсации подвижности носителей.
На Фиг.5 показана принципиальная электрическая схема пиксела, включенная в устройство отображения информации, согласно второму и третьему вариантам реализации настоящего изобретения.
Фиг.6 представляет собой временную диаграмму, показывающую способ управления схемой пиксела в устройстве отображения информации, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.7 представляет собой временную диаграмму, показывающую состояние схемы пиксела в устройстве отображения информации, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения, сразу после начала периода компенсации подвижности носителей.
Фиг.8 - принципиальная электрическая схема инвертора.
Фиг.9 представляет собой временную диаграмму, показывающую способ управления схемой пиксела, включенной в устройство отображения информации, согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.10 представляет собой временную диаграмму, показывающую состояние схемы пиксела в устройстве отображения информации, согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения, сразу после начала периода компенсации подвижности носителей.
На Фиг.11 показана принципиальная электрическая схема пиксела, включенная в устройство отображения информации, согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.12 представляет собой временную диаграмму, показывающую способ управления схемой пиксела в устройстве отображения информации, согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.13 - временная диаграмма, поясняющая способ управления схемой пиксела в обычном устройстве отображения информации.
Фиг.14 - принципиальная электрическая схема пиксела, описанная в документе.
Фиг.15 - временная диаграмма, поясняющая способ управления схемой пиксела, представленной на Фиг.14.
СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройства отображения информации, соответствующие вариантам реализации настоящего изобретения с первого по четвертый, будут описаны ниже со ссылкой на Фиг.1-12. Согласно вариантам реализации, дисплеи включают схемы пикселов, каждая из которых включает электрооптический элемент, элемент возбуждения, конденсатор(ы) и множество переключающих элементов. Переключающие элементы могут состоять из низкотемпературных поликристаллических кремниевых тонкопленочных транзисторов, кремниевых тонкопленочных транзисторов для компьютерной графики, тонкопленочных транзисторов из аморфного кремния и т.д. Структуры и технологические процессы изготовления этих тонкопленочных транзисторов (TFT) общеизвестны, а потому их описание здесь опущено. В качестве электрооптического элемента используется органический электролюминесцентный (EL) элемент. Структура органического электролюминесцентного элемента также общеизвестна, а потому ее описание здесь опущено.
На Фиг.1 показана блок-схема, представляющая конфигурацию устройств дисплея, согласно вариантам реализации настоящего изобретения, с первого по четвертый. Устройство отображения информации 10, представленное на Фиг.1, включает множество схем пикселов Aij (i - целое число от 1 до n включительно, и j - целое число от 1 до m включительно), возбуждающую схему дисплея 11, возбуждающую схему затворов 12, и возбуждающую схему истоков 13. В устройстве отображения информации 10 имеется множество линий развертки Gi, расположенных параллельно друг другу и множество линий данных Sj, расположенных параллельно друг другу, и перпендикулярно пересекающихся с линиями развертки Gi. Схемы пикселов Aij расположены в виде матрицы в соответствующих пересечениях линий развертки Gi и линий данных Sj.
В дополнение к ним, в устройстве отображения информации 10 параллельно линиям развертки Gi расположено множество управляющих линий (Ri, Ui, Wi и т.д.; не показаны). Кроме того, в зоне расположения схем пикселов Aij имеются токопроводящие дорожки электропитания Vp и общего катода Vcom, хотя на Фиг.1 они не показаны. Линии развертки Gi и управляющего вывода подсоедины к возбуждающей схеме затворов 12, и управление этими линиями осуществляется возбуждающей схемой затворов 12. Линии данных Sj подсоедины к возбуждающей схеме истоков 13, и управление этими линиями осуществляется возбуждающей схемой истоков 13.
Возбуждающая схема 11 устройства отображения информации выдает сигнал синхронизации OE, импульс запуска, и синхроимпульсы YCK на возбуждающую схему затворов 12, и выдает импульс запуска SP, синхроимпульсы CLK, отображаемые данные DA, и запирающий импульс LP на возбуждающую схему истоков 13.
Возбуждающая схема затворов 12 и возбуждающая схема истоков 13 являются возбуждающими схемами для схем пикселов Aij. Возбуждающая схема затворов 12 функционирует в качестве формирователя сигнала развертки, который осуществляет выбор искомой записи схем пикселов, используя соответствующую линию развертки Gi. Возбуждающая схема истоков 13 функционирует в качестве формирователя сигнала отображения, подающего потенциалы, соответствующие отображаемым данным (в дальнейшем называемые потенциалами данных), на соответствующие линии данных Sj.
Более конкретно, возбуждающая схема затворов 12 включает в себя схему сдвигающего регистра, схему логической операции и буферные регистры (не показаны). Схема сдвигающего регистра последовательно передает импульс запуска YI синхронно с тактовым сигналом YCK. Схема логической операции выполняет логическую операцию над импульсом, сформированным на каждом шаге работы схемы сдвигающего регистра, и над синхроимпульсом OE. Выходной сигнал схемы логической операции подается на соответствующую линию развертки Gi и на соответствующие управляющего вывода через буферный регистр.
Возбуждающая схема истоков 13 включает в себя m-разрядный сдвигающий регистр 21, регистр 22, запирающую схему 23, и m цифроаналоговых преобразователей 24. Сдвигающий регистр 21 включает m каскадно-соединенных однобитовых регистров. Сдвигающий регистр 21 осуществляет последовательную передачу импульса запуска SP, синхронно с синхроимпульсами CLK, и выдает тактовые импульсы DLP от регистров на соответствующих этапах. Отображаемые данные DA передаются на регистр 22, в соответствии с выходной циклограммой тактовых импульсов DLP. Регистр 22 накапливает отображаемые данные DA, в соответствии с тактовыми импульсами DLP. Когда отображаемые данные DA, соответствующие одному ряду, поступают на регистр 22, возбуждающая схема устройства отображения информации 11 выдает запирающий импульса LP на запирающую схему 23. Когда запирающая схема 23 принимает запирающий импульс, запирающая схема 23 сохраняет отображаемые данные, поступившие ранее на регистр 22. Один цифро-аналоговый преобразователь 24 назначен одной линии данных Sj. Цифро-аналоговые преобразователи 24 осуществляют преобразование отображаемых данных, находящихся в запирающей схеме 23, в напряжения аналоговых сигналов, и подачу напряжений аналоговых сигналов на соответствующие линии данных Sj.
Учтите, что хотя здесь возбуждающая схема истоков 13 выполняет последовательное сканирование линий, при котором потенциалы данных для одного ряда одновременно подаются на схемы пикселов, подсоединенные к одной линии развертки, при этом может быть выполнена точечная построчная развертка вместо того, чтобы на каждую схему пиксела поочередно подавать потенциал данных. Конфигурация возбуждающей схемы истоков, выполняющей точечное последовательное сканирование, общеизвестна, поэтому ее описание здесь опущено.
Ниже приведено подробное описание схем пикселов Aij, входящих в состав устройств отображения информации, согласно вариантам реализации данного изобретения. Управляющий тонкопленочный транзистор, переключающий тонкопленочный транзистор и органический электролюминесцентный элемент включены в состав каждой схемы пиксела Aij в качестве элемента возбуждения, переключающего элемента, и электрооптического элемента соответственно. Линия электропитания Vp соответствует первой линии электропитания, общий катод Vcom соответствует второй линии электропитания, и линия электропитания Vint соответствует третьей линии электропитания.
(Первый вариант реализации)
На Фиг.2 представлена принципиальная электрическая схема пиксела, входящая в состав устройства отображения информации, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения. Схема пиксела 100, показанная на Фиг.2, включает управляющий тонкопленочный транзистор 110, переключающие тонкопленочные транзисторы 111 - 113, конденсаторы 121 и 122, и органический электролюминесцентный элемент 130. Все тонкопленочные транзисторы, входящие в состав схемы пиксела 100, имеют канал проводимости p-типа. Схема пиксела 100 также описана в Патентном Документе 1 (Международная публикация брошюры № WO 98/48403).
Схема пиксела 100 подсоединена к линии электропитания Vp, общему катоду Vcom, линии развертки Gi, к линиям управления Wi и Ri, и к линии данных Sj. Из них, к линии электропитания Vp и к общему катоду Vcom приложены фиксированные потенциалы VDD и VSS соответственно (учтите, что VDD> VSS). Общий катод Vcom является катодом, общим для всех органических электролюминесцентных элементов 130, в устройстве отображения информации.
Выводы тонкопленочных транзисторов, обозначены на Фиг.2 буквами G, S, и D, означающими, соответственно, вывод затвора, вывод истока и вывод стока. Вообще, в тонкопленочном транзисторе с каналом электропроводности p-типа, из двух электродов ввода-вывода, тот, к которому приложено более низкое напряжение, считается выводом стока, а тот, к которому приложено более высокое напряжение, считается выводом истока. В тонкопленочном транзисторе с каналом электропроводности n-типа, из двух электродов ввода-вывода, тот, к которому приложено более низкое напряжение, считается выводом истока, а тот, к которому приложено более высокое напряжение, считается выводом стока. Однако, поскольку изменение наименований, в зависимости от количественного соотношения напряжений, усложняет описание, то даже в том случае, когда количественное соотношение напряжений меняется на обратное, и, следовательно, оба электрода ввода-вывода должны были бы взаимообразно поменять свои наименования, но ради удобства оба этих электрода именуются так, как обозначено на рисунке. Хотя в настоящем варианте реализации изобретения во всех тонкопленочных транзисторах используется канал p-типа электропроводности, в переключающих тонкопленочных транзисторах может использоваться канал n-типа электропроводности. Вышеприведенное описание наименований выводов тонкопленочных транзисторов и типов тонкопленочных транзисторов также относится к вариантам реализации изобретения, со второго по четвертый.
В схеме пиксела 100, между линией питания Vp и общим катодом Vcom находятся управляющий тонкопленочный транзистор 110, переключающий тонкопленочный транзистор 113, и органический электролюминесцентный элемент 130, соединенные последовательно в порядке, указанном со стороны линии питания Vp. Между выводом затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 и линией данных Sj находится конденсатор 121 и переключающий тонкопленочный транзистор 111, соединенные последовательно в порядке, указанном со стороны вывода затвора. Переключающий тонкопленочный транзистор 112 включен между выводами затвора и стока управляющего тонкопленочного транзистора 110, а конденсатор 122 включен между выводом затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 и линией питания Vp. Вывод затвора переключающего транзистора 111 подсоединен к линии развертки Gi, вывод затвора переключающего транзистора TFT 112 подсоединен к управляющего вывода Wi, и вывод затвора переключающего транзистора 113 подсоединен к управляющего вывода Ri.
Учтите, что в схеме пиксела 100 переключающий транзистор 111 функционирует в качестве переключающего элемента записи, переключающий транзистор 112 - в качестве переключающего элемента компенсации, переключающий транзистор 113 - в качестве переключающего элемента прерывания, конденсатор 121 - в качестве компенсационного конденсатора, и конденсатор 122 - в качестве запоминающего конденсатора.
Устройство отображения информации, описанное в Патентном Документе 1, осуществляет компенсацию вариаций порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 110, путем управления схемой пиксела 100 в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.13. С другой стороны, устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации, осуществляет управление схемой пиксела 100 согласно временной диаграмме (Фиг.3), отличающейся от обычной, для того, чтобы компенсировать вариации, как порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 110, так и подвижности носителей транзистора 110.
На Фиг.3 представлена временная диаграмма, показывающая способ управления схемой пиксела 100 в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения. На Фиг.3 показаны изменения во времени потенциалов линии данных Sj, линий управления Wi и Ri, линии развертки Gi, и изменение потенциала вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 110.
Как показано на Фиг.3, до момента времени t1, потенциалы линии развертки Gi и управляющего вывода Wi имеют высокое значение, потенциал управляющего вывода Ri установлен на низком уровне, а потенциал линии данных Sj равен опорному потенциалу Vpc. Когда в момент времени t1 потенциал линии развертки Gi изменяется на низкий уровень, переключающий транзистор 111 изменяет свое состояние на проводящее. В это время потенциал Vpc линии данных Sj приложен к выводу конденсатора 121 (вывод со стороны переключающего транзистора 111).
Затем, когда в момент времени t2 потенциал управляющего вывода Wi изменяется на низкий уровень, переключающий транзистор 112 изменяет свое состояние на проводящее. Таким образом, затвор и сток управляющего тонкопленочного транзистора 110 оказываются закороченными, и потенциал их становится одинаковым.
Затем, когда в момент времени t3 потенциал управляющего вывода Ri изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 113 изменяет свое состояние на запертое. После момента времени t3, электрический ток поступает на вывод затвора транзистора 110 по линии источника питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 110 и переключающий транзистор 112, и, таким образом, потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 повышается, в то время как управляющий тонкопленочный транзистор 110 находится в проводящем состоянии. Управляющий тонкопленочный транзистор 110 изменяет свое состояние на запертое, когда напряжение затвор-исток достигает порогового напряжения Vth (отрицательное значение), (т.е. потенциал вывода затвора возрастает до величины (VDD + Vth)). Поэтому потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 повышается до величины (VDD + Vth). До сих пор способ управления является таким же, как обычный.
Затем, в момент времени t4, значение потенциала линии данных Sj изменяется с опорного потенциала Vpc на потенциал данных Vdata (Vdata < Vpc, за исключением случая отображения черного). Устройство отображения информации, в соответствии с настоящим вариантом реализации изобретения, осуществляет передачу потенциала данных Vdata на линию данных Sj при поддержании переключающего транзистора 112 в проводящем состоянии, что является отличительной особенностью от обычного устройства отображения информации, которое обеспечивает передачу потенциала данных Vdata на линию данных Sj после изменения состояния переключающего транзистора 112 на запертое.
Когда значение потенциала линии данных Sj изменено с Vpc на Vdata, то потенциал вывода конденсатора 121 (вывод со стороны переключающего транзистора 111) также изменяется аналогичным образом, и потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 изменяется на ту же самую величину (Vdata - Vpc). В результате чего, потенциал вывода затвора Vg и напряжение затвор-исток Vgs управляющего тонкопленочного транзистора 110 в момент времени t4 определяются следующими уравнениями (2) и (3), соответственно:
Vg = VDD + Vth +(Vdata - Vpc)
(2)
Vgs = Vth + (Vdata - Vpc)
(3)
На Фиг.4 показано состояние схемы пиксела 100 сразу после момента времени t4. После момента времени t4 управляющий тонкопленочный транзистор 110 изменяет свое состояние на проводящее, наряду с уменьшением величины напряжения затвор-исток Vgs (за исключением случая отображения черного). Переключающий транзистор 112 остается в проводящем состоянии, даже после момента времени t4. Следовательно, как показано на Фиг.4, сразу после момента времени t4, ток Ia поступает на вывод затвора транзистора 110 по линии источника питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 110 и переключающий транзистор 112, и, соответственно, потенциал вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 110 повышается (на Фиг.4 величина подъема обозначена α).
Затем, когда в момент времени t5 потенциал линии развертки Gi изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 111 изменяет свое состояние на запертое. В данный момент времени завершается период выбора схемы пиксела 100. Затем, в момент времени t6, потенциал линии данных Sj изменяется от значения потенциала данных Vdata до опорного потенциала Vpc. Поскольку переключающий транзистор 111 находится в запертом состоянии после момента времени t5, то вследствие этого, даже если потенциал линии данных Sj изменяется в момент времени t6, такое изменение не затронет схему пиксела 100.
Затем, когда в момент времени t7 потенциал управляющего вывода Wi изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 112 изменяет свое состояние на запертое. Следовательно, после момента времени t7, путь тока от линии питания Vp к выводу затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 прерывается, и поэтому потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 после этого не повышается. Когда величина изменения потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 в течение периода времени с момента t4 до момента времени t7 (в дальнейшем называемого периодом компенсации подвижности носителей), является ΔV (учтите, что ΔV > 0), потенциал вывода затвора Vg и напряжение затвор-исток Vgs управляющего тонкопленочного транзистора 110 в момент времени t7 определяются следующими уравнениями (4) и (5), соответственно:
Vg = VDD + Vth + (Vdata - Vpc) + ΔV
(4)
Vgs = Vth + (Vdata - Vpc) + ΔV
(5)
Кроме того, в момент времени t7 напряжение затвор-исток (Vth + Vdata - Vpc + ΔV) управляющего тонкопленочного транзистора 110 сохраняется на конденсаторе 122, со стороны управляющего тонкопленочного транзистора 110.
Затем, когда в момент времени t8 потенциал управляющего вывода Ri изменяется на низкий уровень, переключающий транзистор 113 изменяет свое состояние на проводящее. После момента времени t8, ток течет через органический электролюминесцентный элемент 130 от линии питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 110 и переключающий транзистор 113. Величина тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 110, изменяется согласно напряжению затвор-исток (Vth + Vdata - Vpc + ΔV) управляющего тонкопленочного транзистора 110. Органический электролюминесцентный элемент 130 излучает свет, яркость которого зависит от величины тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 110.
Сначала рассмотрим случай без учета ΔV. Даже если пороговое напряжение Vth имеет различные значения, но если разность потенциалов (Vdata - Vpc) остается той же самой, то величина тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 110 остается неизменной. Поэтому, независимо от значения порогового напряжения Vth, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 130, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и, таким образом, яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 130, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata. Соответственно, устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, может осуществить компенсацию вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 110.
Далее рассмотрим случай с учетом ΔV. В общем случае, когда тонкопленочный транзистор изготовлен, заданные значения его характеристик (пороговое напряжение Vth, степень подвижности носителей µ, и т.д.) предопределены, и тогда выполняются различные технологические процессы, для того, чтобы привести характеристики изготавливаемого тонкопленочного транзистора в соответствие с заданными значениями. Однако возможны два случая: степень подвижности носителей изготовленного тонкопленочного транзистора превышает заданное значение, либо она ниже заданного значения. В дальнейшем, в случае, если степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 110 равна заданному значению, то такой случай служит эталоном.
Ток, протекающий по выводу затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 в течение периода компенсации подвижности носителей (ток Ia, показанный на Фиг.4), определяется уравнениями (1) и (3), и увеличивается, либо уменьшается согласно степени подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора TFT 110. Когда степень подвижности µ управляющего тонкопленочного транзистора 110 выше заданного значения, ток Ia в течение периода компенсации подвижности больше, чем в эталонном случае. Благодаря этому, величина изменения ΔV потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 во время периода компенсации степени подвижности больше, чем в эталонном случае, и, таким образом, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 110 в момент времени t7 меньше, чем в эталонном случае. Соответственно, по сравнению со случаем компенсации только вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 110, значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 130, ближе к эталонному значению.
С другой стороны, когда степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 110 ниже заданного значения, ток Ia в течение периода компенсации подвижности носителей меньше, чем в эталонном случае. Благодаря этому, величина изменения ΔV потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 110 в течение периода компенсации степени подвижности носителей меньше, чем в эталонном случае, и таким образом абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 110 в момент времени t7 больше, чем в эталонном случае. Соответственно, по сравнению со случаем компенсации только вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 110, значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 130, ближе к эталонному значению.
Фактически, в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, когда степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 110 высокая, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 110 после периода компенсации степени подвижности становится малым, и поэтому значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 130 при излучении света, ближе к тому, которое наблюдается у управляющего тонкопленочного транзистора, имеющего эталонную степень подвижности носителей. Когда степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 110 низкая, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 110 после периода компенсации степени подвижности становится большим, и поэтому значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 130 при излучении света, становится ближе к тому, которое наблюдается у управляющего тонкопленочного транзистора, имеющего эталонную степень подвижности носителей. Поэтому, независимо от значения степени подвижности носителей µ, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 130, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и, таким образом, яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 130, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata. Поэтому устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, может осуществлять компенсацию вариаций степени подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 110 в дополнение к компенсации вариаций порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 110.
Учтите, что в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, момент времени, при котором значение потенциала линии данных Sj изменяется от уровня потенциала данных Vdata до опорного потенциала Vpc, может наступить в любое время после того, как значение потенциала линии развертки Gi изменяется на высокий уровень. А именно, момент времени t6 может наступить в любое время после момента времени t5. Учтите также, что момент времени, при котором потенциал управляющего вывода Wi изменяется на высокий уровень, находится в пределах диапазона, начиная с момента, когда потенциал линии данных Sj изменяется от опорного потенциала Vpc до потенциала данных Vdata, и заканчивая моментом, когда потенциал управляющего вывода Ri изменяется на низкий уровень. А именно момент времени t7 находится внутри интервала от момента времени t4 до момента времени t8. Момент времени t7 определяется на основании степени подвижности носителей µ, вариаций порогового напряжения Vth, вариаций подвижности носителей µ и тому подобных параметров управляющего тонкопленочного транзистора 110.
Как описано выше, согласно настоящему варианту реализации устройства отображения информации, при управлении схемой пиксела 100, показанной на Фиг.2, в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.3, обе вариации, как порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 110, так и степени подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 110 могут быть скомпенсированы, и, следовательно, органический электролюминесцентный элемент 130 будет излучать свет заданной яркости.
(Второй вариант реализации)
На Фиг.5 показана принципиальная электрическая схема пиксела, включенного в устройство отображения информации, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения. Схема пиксела 200, показанная на Фиг.5, включает управляющий тонкопленочный транзистор 210, переключающие тонкопленочные транзисторы 211-213, конденсатор 221 и органический электролюминесцентный элемент 230. Все тонкопленочные транзисторы, входящие в состав схемы пиксела 200, имеют каналы электропроводности n-типа. Схема пиксела 200 также описана в другой заявке (заявка на японский патент №2008-131568), заявитель и изобретатель тот же, что и в настоящей заявке на патент.
Схема пиксела 200 подсоединена к линии электропитания Vp, общему катоду Vcom, линии развертки Gi, к линиям управления Ri и Ui, и к линии данных Sj. Из них, к линии электропитания Vp и к общему катоду Vcom приложены фиксированные потенциалы VDD и VSS соответственно (учтите, что VDD > VSS). Общий катод Vcom является катодом, общим для всех органических электролюминесцентных элементов 230, в устройстве отображения информации.
В схеме пиксела 200, между линией питания Vp и общим катодом Vcom находятся переключающий тонкопленочный транзистор 213, управляющий тонкопленочный транзистор 210, и органический электролюминесцентный элемент 230, соединенные последовательно в порядке, указанном со стороны линии питания Vp. Переключающий транзистор 211 включен между выводом истока управляющего тонкопленочного транзистора 210 и линией данных Sj. Переключающий транзистор 212 включен между выводами затвора и стока управляющего тонкопленочного транзистора 210. Конденсатор 221 включен между выводом затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 и управляющим выводом Ui. Оба затвора переключающих тонкопленочных транзисторов 211 и 212 подключены к линии развертки Gi, а вывод затвора переключающего тонкопленочного транзистора 213 подключен к управляющего вывода Ri.
Учтите, что в схеме пиксела 200 переключающий транзистор 211 функционирует в качестве переключающего элемента записи, переключающий транзистор 212 - в качестве переключающего элемента компенсации, переключающий транзистор 213 - в качестве переключающего элемента прерывания, а конденсатор 221 - в качестве компенсационного конденсатора.
На Фиг.6 представлена временная диаграмма, показывающая способ управления схемой пиксела 200 в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения. На Фиг.6 показаны изменения во времени потенциалов линии развертки Gi, линий управления Ri и Ui, линии данных развертки Sj, и изменение потенциала вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 210. На Фиг.6 значение Vg0 указывает величину потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210, полученную после записи потенциала данных в схему пиксела 200, в последний раз.
Как показано на Фиг.6, до момента времени t1, потенциал линии развертки Gi имеет низкий уровень, потенциал управляющего вывода Ri установлен на высоком уровне, а потенциал управляющего вывода Ui имеет сравнительно высокое значение V1. Следовательно, переключающие транзисторы 211 и 212 находятся в запертом состоянии, переключающий транзистор 213, находится в открытом состоянии. В это время, поскольку управляющий тонкопленочный транзистор 210 открыт, ток поступает на органический электролюминесцентный элемент 230 от линии питания Vp через переключающий транзистор 213 и управляющий тонкопленочный транзистор 210, и органический электролюминесцентный элемент 230 излучает свет определенной степени яркости.
Затем, в момент времени t1, потенциал линии развертки Gi изменяется на высокий уровень, и новый потенциал данных Vdata оказывается приложенным к линии данных Sj. Следовательно, переключающие транзисторы 211 и 212 устанавливаются в проводящее состояние, и потенциал данных Vdata оказывается приложенным к выводу истока управляющего тонкопленочного транзистора 210 от линии данных Sj через переключающий транзистор 211.
Учтите, что величина потенциала данных Vdata, приложенного в это время, имеет такое значение, что органический электролюминесцентный элемент 230 не излучает свет. А именно, когда значение потенциала общего катода, Vcom равно VSS и пороговое напряжение излучения света органического электролюминесцентного элемента 230 равно Vth_oled, значение потенциала данных Vdata определяется таким образом, что разность между потенциалом данных Vdata и потенциалом VSS меньше, либо равна пороговому напряжению излучения света Vth_oled. Это записывается следующим выражением (6):
Vth_oled ≥ Vdata - VSS
(6)
Кроме того, поскольку переключающий транзистор 212 находится в открытом состоянии, затвор и сток управляющего тонкопленочного транзистора 210 оказываются замкнутыми, и поэтому потенциал VDD приложен к выводам затвора и стока управляющего тонкопленочного транзистора 210 от линии питания Vp. Поэтому напряжение затвор-исток Vgs управляющего тонкопленочного транзистора 210 определяется следующим уравнением (7):
Vgs = VDD - Vdata
(7)
Затем, в момент времени t2, потенциал управляющего вывода Ui меняется на относительно низкий потенциал V2. Затем, в момент времени t3, потенциал управляющего вывода Ri меняется на низкий уровень. Следовательно, переключающий транзистор 213 запирается, и поэтому течет ток от вывода затвора (и от закороченного с ним вывода стока) к выводу истока управляющего тонкопленочного транзистора 210, и потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 постепенно снижается. Когда напряжение затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 210 становится равным пороговому напряжению Vth управляющего тонкопленочного транзистора 210 (то есть, когда потенциал вывода затвора достигает значения (Vdata + Vth)), управляющий тонкопленочный транзистор запирается, после чего потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 перестает снижаться. В этот момент времени, управляющий тонкопленочный транзистор 210 находится в состоянии, при котором пороговое напряжение Vth приложено между его затвором и истоком, независимо от величины порогового напряжения Vth.
После момента времени t3, величина тока, проходящего через органический электролюминесцентный элемент 230 и переключающий транзистор 211 на вывод истока управляющего тонкопленочного транзистора 210, определяется значением сопротивления органического электролюминесцентного элемента 230 и значением сопротивления переключающего транзистора 211 в открытом состоянии. В общем случае, чем больше величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент, тем короче срок службы органического электролюминесцентного элемента. Следовательно, для предотвращения прохождения тока через органический электролюминесцентный элемент 230, желательно использовать потенциал данных Vdata, удовлетворяющий выражению (6). При использовании такого потенциала данных Vdata, потенциалы анода и катода органического электролюминесцентного элемента 230 достигают одного и того же значения, либо к органическому электролюминесцентному элементу 230 приложено напряжение обратного смещения. Это предотвращает прохождение тока через органический электролюминесцентный элемент 230 после момента времени t3, что позволяет продлить срок службы органического электролюминесцентного элемента 230.
Затем, в момент времени t4, значение потенциала управляющего вывода Ui меняется с V2 на V1. Управляющий вывод Ui и вывод затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 связаны друг с другом через конденсатор 221. Следовательно, когда потенциал управляющего вывода Ui изменяется с V2 на V1, потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 изменяется на ту же величину (V1-V2), и значение его определяется следующим уравнением (8):
Vg = Vdata + Vth + V1 - V2
(8)
На Фиг.7 показано состояние схемы пиксела 200 сразу после момента времени t4. После момента времени t4 управляющий тонкопленочный транзистор 210 изменяет свое состояние на проводящее, наряду с увеличением напряжения затвор-исток Vgs (за исключением случая отображения черного). Переключающий транзистор 212 остается в проводящем состоянии, даже после момента времени t4. Следовательно, как показано на Фиг.7, сразу после момента времени t4, ток Ib поступает на линию данных с вывода затвора (и закороченного с ним вывода стока) управляющего тонкопленочного транзистора 210 через переключающий транзистор 212, управляющий тонкопленочный транзистор 210, и переключающий транзистор 211, и, соответственно, потенциал вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 210 уменьшается (на Фиг.7 величина уменьшения обозначена β).
Затем, когда в момент времени t5 потенциал линии развертки Gi изменяется на низкий уровень, переключающие тонкопленочные транзисторы 211 и 212 изменяют свое состояние на запертое. Когда величина изменения потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 в течение периода времени с момента t4 до момента времени t5 (в дальнейшем называемого периодом компенсации подвижности носителей), является -ΔV (учтите, что ΔV > 0), потенциал вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 210 в момент времени t5 определяется следующим уравнением (9):
Vg = Vdata + Vth + V1 - V2 - ΔV
(9)
Кроме того, в момент времени t5 разность потенциалов между выводами конденсатора 221 составляет величину (Vdata + Vth - V2 - ΔV). После момента времени t5, эта разность потенциалов сохраняется на конденсаторе 221. Учтите, что момент времени t5 определяется на основании степени подвижности носителей µ, вариаций порогового напряжения Vth, вариаций подвижности носителей µ и аналогичных параметров управляющего тонкопленочного транзистора 210.
Затем, когда в момент времени t6 потенциал управляющего вывода Ri изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 213 открывается, и потенциал VDD оказывается приложенным к выводу стока управляющего тонкопленочного транзистора 210 от линии источника питания Vp. Благодаря конденсатору 221, потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 сохраняет свое значение равным (Vdata + Vth + V1 - V2 - ΔV) даже после момента времени t6. Следовательно, после момента времени t6, ток, согласно потенциалу (Vdata + V1 - V2 - ΔV), полученному путем вычитания порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 210 из вышеописанного потенциала его затвора, поступает на органический электролюминесцентный элемент 230 от линии источника питания Vp через переключающий транзистор 213, и, таким образом, органический электролюминесцентный элемент 230 излучает свет, яркость которого зависит от величины тока.
Следовательно, значение потенциала данных Vdata, приложенного к линии данных, Sj в течение периода, когда потенциал линии развертки Gi находится на высоком уровне (с момента времени t1 до момента времени t5), устанавливается равным потенциалу, полученному путем вычитания значения амплитуды (V1-V2) потенциала управляющего вывода Ui из потенциала данных Vdata', который должен был быть первоначально приложен для того, чтобы органический электролюминесцентный элемент 230 излучал свет желаемой степени яркости. Это выражается следующим уравнением (10):
Vdata = Vdata' - (V1 - V2)
(10)
Сначала рассмотрим случай без учета ΔV.
Даже если пороговое напряжение Vth имеет различные значения, но если величина потенциала (Vdata + V1 - V2) остается той же самой, то величина тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 210, остается неизменной. Поэтому, независимо от значения порогового напряжения Vth, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 230, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и, таким образом, яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 230, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata. Фактически, устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, может осуществлять компенсацию вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 210.
Далее рассмотрим случай с учетом ΔV.
Ток, протекающий по выводу затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 в течение периода компенсации подвижности его носителей (ток Ib, показанный на Фиг.7), увеличивается и уменьшается согласно степени подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 210, и определяется уравнением (1). Когда степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 210 выше заданного значения, ток Ib в течение периода компенсации подвижности, больше чем в эталонном случае. Благодаря этому, величина изменения ΔV потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 в течение периода компенсации подвижности больше, чем в эталонном случае, и, таким образом, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 210 в момент времени t5 меньше, чем в эталонном случае. Соответственно, по сравнению со случаем компенсации только вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 210, значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 230, ближе к эталонному значению.
С другой стороны, когда степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 210 ниже заданного значения, ток Ib во время периода компенсации подвижности меньше, чем в эталонном случае. Благодаря этому, величина изменения ΔV потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 в течение периода компенсации подвижности меньше, чем в эталонном случае, и, таким образом, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 210 в момент времени t5 больше, чем в эталонном случае. Соответственно, по сравнению со случаем компенсации только вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 210, значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 230, ближе к эталонному значению.
Фактически, в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, также, как и при первом варианте реализации, когда степень мобильность µ управляющего тонкопленочного транзистора 210 высокая, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 210 после периода компенсации степени подвижности становится малым, и поэтому значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 230 при излучении света, становится ближе к тому, которое наблюдается у управляющего тонкопленочного транзистора, имеющего эталонную степень подвижности носителей. С другой стороны, когда степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 210 низкая, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 210 после периода компенсации подвижности становится большим, и поэтому значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 230 при излучении света, становится ближе к тому, которое наблюдается у управляющего тонкопленочного транзистора, имеющего эталонную степень подвижности носителей. Поэтому, независимо от значения степени подвижности носителей µ, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 230, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и, таким образом, яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 230, соответствует значению потенциала данных Vdata. Поэтому устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, может осуществлять компенсацию вариаций степени подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 210 в дополнение к компенсации вариаций порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 210.
Кроме того, при подаче потенциала данных, удовлетворяющего выражению (6), на линию данных Sj, одна только запись потенциала линии данных Sj в схему пиксела 200 не позволяет органическому электролюминесцентному элементу 230 излучать свет. При этом возможно только приведение схемы искомой записи пиксела 200 в неизлучающее свет состояние, причем другим схемам пиксела 200 разрешено излучать свет при увеличении коэффициента заполнения световых импульсов.
Как показано на Фиг.6, возбуждающая схема затворов 12 изменяет потенциал управляющего вывода Ui по двум уровням (V1 и V2). Следовательно, инвертирующая схема, показанная в Фиг.8, используется в последнем каскаде возбуждающие схемы затворов 12 в качестве буферной схемы. Инвертирующая схема, показанная на Фиг.8, изменяет потенциал управляющего вывода Ui по двум уровням, в соответствии с входным сигналом IN (вход).
Для того чтобы изменять потенциал управляющего вывода Ui по трем или более уровням, потребуется более сложная схема, чем показанная на Фиг.8, что расширяет функциональные возможности возбуждающей схемы. Поэтому когда возбуждающая схема формируется на стеклянной подложке, то возникают проблемы увеличения размера экрана и снижения объема выпуска продукции, а когда возбуждающая схема включена в состав микросхемы, то это приводит удорожанию и снижению объема выпуска продукции, обусловленных усложнением микросхем и увеличением потребления энергии, вследствие такого усложнения. Устройство отображения информации, в соответствии с настоящим вариантом реализации изобретения, включает возбуждающую схему затворов 12, которая осуществляет изменение потенциала управляющего вывода Ui по двум уровням. Такая возбуждающая схема затворов может быть легко реализована.
Учтите, что в устройстве отображения информации, в соответствии с настоящим вариантом реализации изобретения, момент времени, при котором потенциал управляющего вывода Ui изменяется с V1 на V2, может наступить раньше, чем потенциал линии развертки Gi изменится на высокий уровень. А именно момент времени t2 может предшествовать моменту времени t1. При данном способе, даже при наличии большого количества линий развертки Gi, а следовательно, время, в течение которого потенциалы линий развертки Gi имеют высокий уровень, является коротким, вариации порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 210 и вариации степени подвижности его носителей могут быть скомпенсированы. Учтите, однако, что при использовании данного способа может быть подано напряжение прямого смещения на органический электролюминесцентный элемент 230, и, соответственно, органический электролюминесцентный элемент 230 может излучать свет избыточной яркости, что приводит к снижению контрастности изображения экрана. Поэтому желательно, чтобы потенциал управляющего вывода Ui изменялся с V1 на V2 после того, как потенциал линии развертки Gi изменяется на высокий уровень, как это показано на Фиг.6.
Кроме того, хотя в схеме пиксела 200 выводы затворов переключающих тонкопленочных транзисторов 211 и 212 связаны с одной и той же линией развертки Gi, переключающие тонкопленочные транзисторы 211 и 212 могут быть подключены к разным линиям управления, состояния которых изменяются в один и тот же момент времени.
Как описано выше, согласно настоящему варианту реализации устройства отображения информации, при управлении схемой пиксела 200, показанной на Фиг.5, в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.6, обе вариации, как порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 210, так и степени подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 210 могут быть скомпенсированы, и, следовательно, органический электролюминесцентный элемент 230 будет излучать свет заданной яркости.
(Третий вариант реализации)
Устройство отображения информации, согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения, включает схему пиксела 200, показанную на Фиг.5, как и устройство отображения информации, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения. Устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения осуществляет управление схемой пиксела 200 согласно временной диаграмме (Фиг.9), отличающейся от диаграммы во втором варианте реализации настоящего изобретения.
На Фиг.9 представлена временная диаграмма, показывающая способ управления схемой пиксела 200 в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения. Как показано на Фиг.9, в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, в течение периода с момента времени t4 до момента времени t5 (период компенсации подвижности носителей), потенциал линии данных Sj является опорным потенциалом Vpc, величина которого выше потенциала данных Vdata. За исключением данного обстоятельства, временная диаграмма, показанная на Фиг.9, аналогична диаграмме, показанной на Фиг.6.
Фактически, в устройстве отображения информации согласно настоящему варианту реализации, после того как потенциал управляющего вывода Ui изменяет свое значение с V2 на V1 (потенциал, при котором происходит отпирание управляющего тонкопленочного транзистора 210), потенциал линии данных Sj изменяет свое значение на то, которое ближе к потенциалу вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210, чем значение потенциала данных Vdata.
Значение опорного потенциала Vpc должно быть ниже, чем значение потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210, полученное тогда, когда потенциал данных Vdata является самым низким, для того чтобы предотвратить инверсию градации. А именно, когда потенциал данных Vdata при отображении самой низкой градации равен Vm, то опорный потенциал Vpc должно удовлетворять следующему выражению (11):
Vpc < Vm + Vth + V1 - V2
(11)
Согласно настоящему варианту реализации устройства отображения информации, при управлении схемой пиксела 200 в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.9, также, как во втором варианте реализации, на величину тока, походящего через органический электролюминесцентный элемент 230, не влияют вариации ни порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 210, ни степени подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 210, и, таким образом, обе вариации, как управляющего тонкопленочного транзистора TFT 210, так и степени подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 210 могут быть скомпенсированы.
Явления, характерные для устройства отображения информации, при реализации его согласно настоящему варианту изобретения, будут описаны ниже. На Фиг.10 показано состояние схемы пиксела 200 сразу после момента времени t4 в устройстве отображения информации, при реализации его согласно настоящему варианту изобретения. В устройстве отображения информации, при реализации его согласно настоящему варианту изобретения, также как и во втором варианте реализации, сразу после момента времени t4, ток Ic поступает на линию данных Sj с вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 и, таким образом, потенциал вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 210 уменьшается (на Фиг.10 величина уменьшения обозначена γ).
2
2
Однако некоторые тонкопленочные транзисторы имеют высокую степень подвижности носителей. Например, степень подвижности носителей тонкопленочных транзисторов из аморфного кремния менее 10 см/Vs, тогда как степень подвижности носителей тонкопленочных транзисторов из низкотемпературного поликристаллического кремния и кремниевых тонкопленочных транзисторов для знакогенераторов превышает 100 см/Vs.
Следовательно, при реализации устройства отображения информации согласно второму варианту с использованием тонкопленочных транзисторов с высокой степенью подвижности носителей, величина изменения ΔV потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 в течение периода компенсации подвижности возрастает, и поэтому вариации порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 210 могут оказаться нескомпенсированными.
С другой стороны, в устройстве отображения информации согласно настоящему варианту реализации изобретения, опорный потенциал Vpc, подаваемый на линию данных Sj после момента времени t4, по своей величине оказывается ближе к потенциалу вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210, чем потенциал данных Vdata. Следовательно, ток Ic, поступающий на линию данных Sj с вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210 после момента времени t4, имеет меньшую величину при втором варианте реализации данного изобретения (Ic < Ib), и величина изменения потенциала вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 210 также меньше, чем при втором варианте реализации данного изобретения (γ < β). В результате чего, величина изменения потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210, в течение периода компенсации подвижности носителей, меньше, чем ее величина при втором варианте реализации данного изобретения.
Поэтому при реализации устройства отображения информации согласно настоящему варианту исполнения изобретения, даже если степень подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 210 является высокой, то ее влияние, оказываемое на потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 210, может быть уменьшено, и, таким образом, вариации порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 210 и вариации подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 210 могут быть скомпенсированы.
(Четвертый вариант реализации)
На Фиг.11 показана принципиальная электрическая схема пиксела, включенная в устройство отображения информации, согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения. Схема пиксела 300, показанная на Фиг.11, включает управляющий тонкопленочный транзистор 310, переключающие тонкопленочные транзисторы 311-315, конденсатор 321, и органический электролюминесцентный элемент 330. Все тонкопленочные транзисторы, входящие в состав схемы пиксела 300, имеют каналы электропроводности p-типа. Схема пиксела 300 получена путем модификации схемы пиксела (Фиг.14), описанной в Патентном Документе 2 (выложенная японская патентная заявка №2007-133369), таким образом, что выводы затворов всех переключающих тонкопленочных транзисторов подсоединены к различным сигнальным линиям.
Схема пиксела 300 подсоединена к линиям электропитания Vp и Vint, к общему катоду Vcom, к линиям развертки Gi, G2i, и G3i, линиям управления E1i and E2i, и к линии данных Sj. Из них, к линии электропитания Vp и к общему катоду Vcom приложены фиксированные потенциалы VDD и VSS соответственно (учтите, что VDD > VSS), а к линии источника питания Vint приложен фиксированный потенциал Vpc. Общий катод Vcom является катодом, общим для всех органических электролюминесцентных элементов 330, в устройстве отображения информации.
В схеме пиксела 300, между линией питания Vp и общим катодом Vcom находятся управляющий тонкопленочный транзистор 310, переключающий тонкопленочный транзистор 313, и органический электролюминесцентный элемент 330, соединенные последовательно в порядке, указанном со стороны линии питания Vp. Между выводом затвора управляющего тонкопленочного транзистора 310 и линией данных Sj находится конденсатор 321 и переключающий транзистор 311, соединенные последовательно в порядке, указанном со стороны вывода затвора. Переключающий транзистор 312 включен между выводами затвора и стока управляющего тонкопленочного транзистора 310. Точка соединения между переключающим транзистором 311 и конденсатором 321 в дальнейшем именуется как точка соединения A. Переключающий транзистор 314 включен между точкой соединения A и линией питания Vint, а переключающий транзистор 315 включен между выводом стока управляющего тонкопленочного транзистора 310 и линией питания Vint.
Вывод затвора переключающего транзистора 311 подсоединен к линии развертки G1i, вывод затвора переключающего транзистора 312 подсоединен к линии развертки G3i, вывод затвора переключающего транзистора 313 подсоединен к управляющего вывода E2i, вывод затвора переключающего транзистора 314 подсоединен к управляющего вывода E1i, и вывод затвора переключающего транзистора 315 подсоединен к линии развертки G2i. Линии развертки G1i, G2i, и G3i соответствуют линии развертки Gi на Фиг.1.
Учтите, что в схеме пиксела 300 переключающий транзистор 311 функционирует в качестве переключающего элемента записи, переключающий транзистор 312 - в качестве переключающего элемента компенсации, переключающий транзистор 313 - в качестве переключающего элемента прерывания, переключающий транзистор 314 - в качестве первого переключающего элемента инициализации, переключающий транзистор 315 - в качестве второго переключающего элемента инициализации, и конденсатор 321 - в качестве компенсационного конденсатора.
На Фиг.12 представлена временная диаграмма, показывающая способ управления схемой пиксела 300 в устройстве отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения. На Фиг.12 показаны изменения во времени потенциалов линий развертки G1i, G2i, и G3i, линий управления E1i и E2i, и линии данных Sj, и изменение во времени потенциала вывода затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 310.
Как показано на Фиг.12, до момента времени t1 потенциалы линий развертки G1i, G2i и G3i установлены на высоком уровне, а потенциалы линий управления E1i и E2i - на низком уровне. Затем, когда в момент времени t1 потенциалы линий управления E1i и E2i изменяются на высокий уровень, переключающие транзисторы 313 и 314 изменяют свое состояние на запертое.
Затем, когда в момент времени t2 потенциалы линий разверток G1i, G2i, и G3i изменяются на низкий уровень, переключающие транзисторы 311, 312 и 315 изменяют свое состояние на проводящее. В результате чего затвор и сток управляющего тонкопленочного транзистора 310 оказываются закороченными и достигают одинакового потенциала, а потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 310 становится равным потенциалу Vpc линии источника питания Vint. Кроме того, потенциал Vdata линии данных Sj приложен к точке соединения А.
Затем, когда в момент времени t3 потенциал линии развертки G2i изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 315 изменяет свое состояние на запертое. В это время, ток поступает на затвор транзистора 310 по линии источника питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 310 и переключающий транзистор 312, и, таким образом, потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 310 повышается, в то время как управляющий тонкопленочный транзистор 310 находится в проводящем состоянии. Поскольку управляющий тонкопленочный транзистор 310 изменяет свое состояние на запертое, когда напряжение затвор-исток достигает порогового напряжения Vth (отрицательное значение), потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 310 возрастает до величины (VDD + Vth).
Затем, когда в момент времени t4 потенциал линии развертки G1i изменяется на высокий уровень и потенциал управляющего вывода E1i изменяется на низкий уровень, переключающий транзистор 311 запирается, а переключающий транзистор 314 открывается. В это время потенциал точки соединения А изменяется с Vdata на Vpc, и потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 310 изменяется на ту же величину, что и потенциал точки соединения А. В результате чего, потенциал вывода затвора Vg и напряжение затвор-исток Vgs управляющего тонкопленочного транзистора 310 в момент времени t4 определяются следующими уравнениями (12) и (13), соответственно:
Vg = VDD + Vth + (Vpc - Vdata)
(12)
Vgs = Vth + (Vpc - Vdata)
(13)
Кроме того, в момент времени t4 напряжение затвор-исток (Vth + Vpc - Vdata) управляющего тонкопленочного транзистора 310 временно сохраняется на конденсаторе 321, со стороны управляющего тонкопленочного транзистора 310. После момента времени t4, электрический ток поступает на затвор управляющего тонкопленочного транзистора 310 по линии источника питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 310 и переключающий транзистор 312, и, таким образом, потенциал затвора Vg управляющего тонкопленочного транзистора 310 повышается.
Затем, когда в момент времени t5 потенциал линии развертки G3i изменяется на высокий уровень, переключающий транзистор 312 изменяет свое состояние на запертое. Следовательно, после момента времени t5 путь тока от линии питания Vp к выводу затвора управляющего тонкопленочного транзистора 310 прерывается, и поэтому потенциал вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 310 после этого не возрастает. Когда величина изменения потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 310 в течение периода времени с момента t4 до момента времени t5 (в дальнейшем называемого периодом компенсации подвижности носителей), является ΔV (учтите, что ΔV > 0), потенциал вывода затвора Vg и напряжение затвор-исток Vgs управляющего тонкопленочного транзистора 310 в момент времени t5 определяются следующими уравнениями (14) и (15) соответственно:
Vg = VDD + Vth + (Vpc - Vdata) + ΔV
(14)
Vgs = Vth + (Vpc - Vdata) + ΔV
(15)
Затем, когда в момент времени t6 потенциал управляющего вывода E2i изменяется на низкий уровень, переключающий транзистор 313 изменяет свое состояние на проводящее. После момента времени t6, ток течет через органический электролюминесцентный элемент 330 от линии питания Vp через управляющий тонкопленочный транзистор 310 и переключающий транзистор 313. Величина тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 310, изменяется согласно напряжению затвор-исток (Vth + Vpc - Vdata + ΔV) управляющего тонкопленочного транзистора 310. Органический электролюминесцентный элемент 330 излучает свет, яркость которого зависит от величины тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 310.
Сначала рассмотрим случай без учета ΔV. Даже если пороговое напряжение Vth имеет различные значения, но если разность потенциалов (Vpc - Vdata) остается той же самой, то величина тока, протекающего через управляющий тонкопленочный транзистор 310, остается неизменной. Поэтому, независимо от значения порогового напряжения Vth, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 330, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 330, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata. Фактически, устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, может осуществлять компенсацию вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 310.
Далее рассмотрим случай с учетом ΔV. Ток, протекающий по выводу затвора управляющего тонкопленочного транзистора 310 в течение периода компенсации подвижности носителей, определяется уравнениями (1) и (13), и увеличивается, либо уменьшается согласно степени подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 310. Когда степень подвижности µ управляющего тонкопленочного транзистора 310 выше заданного значения, величина тока в течение периода компенсации подвижности имеет большее значение, чем в случае эталонного транзистора. Благодаря этому, величина изменения ΔV потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 310 в течение периода компенсации подвижности больше, чем в случае эталонного транзистора, и, таким образом, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 310 в момент времени t5 меньше, чем в случае эталонного транзистора. Соответственно, по сравнению со случаем компенсации только вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 310, значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 330, ближе к эталонному значению.
С другой стороны, когда степень подвижности носителей µ управляющего тонкопленочного транзистора 310 ниже заданной величины, значение тока в течение периода компенсации подвижности носителей меньше, чем в случае эталонного транзистора. Благодаря этому, величина изменения ΔV потенциала вывода затвора управляющего тонкопленочного транзистора 310 в течение периода компенсации подвижности меньше, чем в случае эталонного транзистора, и, таким образом, абсолютное значение |Vgs| напряжения затвор-исток управляющего тонкопленочного транзистора 310 в момент времени t5 больше, чем в случае эталонного транзистора. Соответственно, по сравнению со случаем компенсации только вариаций порогового напряжения Vth управляющего тонкопленочного транзистора 310, значение тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 330, ближе к эталонному значению.
Поэтому, независимо от значения степени подвижности носителей µ, величина тока, протекающего через органический электролюминесцентный элемент 330, находится в соответствии с потенциалом данных Vdata, и, таким образом, яркость света, излучаемого органическим электролюминесцентным элементом 330, соответствует значению потенциала данных Vdata. Поэтому устройство отображения информации, согласно настоящему варианту реализации изобретения, может осуществлять компенсацию вариаций степени подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 310, в дополнение к компенсации вариаций порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 310.
Как описано выше, согласно настоящему варианту реализации устройства отображения информации, при управлении схемой пиксела 300, показанной на Фиг.11, в соответствии с временной диаграммой, показанной на Фиг.12, обе вариации, как порогового напряжения управляющего тонкопленочного транзистора 310, так и степени подвижности носителей управляющего тонкопленочного транзистора 310 могут быть скомпенсированы, и, следовательно, органический электролюминесцентный элемент 330 будет излучать свет заданной яркости.
Учтите, что хотя в вышеприведенном описании схема пиксела включает органический электролюминесцентный элемент в качестве электрооптического элемента, схема пиксела может включать в качестве электрооптического элемента, управляемого током, электрооптический элемент иного вида, помимо органического электролюминесцентного элемента, такой как полупроводниковый светодиод (светоизлучающий диод) LED или светоизлучающую часть дисплея с автоэлектронной эмиссией FED.
В вышеприведенном описании схема пиксела включает в качестве элемента возбуждения для электрооптического элемента тонкопленочный транзистор, представляющий собой полевой транзистор структуры металл - оксид - полупроводник (МОП) (здесь транзистор структуры МОП имеет кремниевый затвор), сформированный на изолирующей подложке из стекла. Данная конфигурация не является строго определенной, и схема пиксела может включать в качестве элемента возбуждения для электрооптического элемента любой элемент, управляемый напряжением, выходной ток которого изменяется в функции от управляющего напряжения, приложенного к его выводу, управляемому по току, и у которого имеется значение напряжения управления (пороговое напряжение), при котором выходной ток становится равным нулю. Таким образом, в качестве элемента, осуществляющего управление электрооптическим элементом, может быть использован, например, обычный полевой транзистор с изолированным затвором, в том числе и транзистор МОП, сформированный на полупроводниковой подложке, и т.д. Учтите также, что настоящее изобретение не ограничено вышеприведенными вариантами конструктивного исполнения, и допускает различные изменения. Варианты реализаций, полученные путем комбинирования технических средств, раскрытых в различных вариантах реализации изобретения, также включены в техническую область действия настоящего изобретения.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Устройство отображения информации, являющееся предметом настоящего изобретения, характеризуется возможностью компенсации, как вариаций порогового напряжения элемента возбуждения, так и вариаций степени подвижности носителей элемента возбуждения, и, следовательно, может быть использовано в различных системах отображения информации, включающих управляемые по току отображающие элементы, такие как органические электролюминесцентные дисплеи и дисплеи с автоэлектронной эмиссией.
ОПИСАНИЕ ПОЗИЦИОННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
10: УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
11: ВОЗБУЖДАЮЩАЯ СХЕМА ДИСПЛЕЯ
12: ВОЗБУЖДАЮЩАЯ СХЕМА ЗАТВОРОВ
13: ВОЗБУЖДАЮЩАЯ СХЕМА ИСТОКОВ
21: СДВИГАЮЩИЙ РЕГИСТР
22: РЕГИСТР
23: ЗАПИРАЮЩАЯ СХЕМА
24: ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
100, 200, 300, и Aij: СХЕМА ПИКСЕЛА
110, 210, и 310: УПРАВЛЯЮЩИЙ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР
111-113, 211-213, и 311-315: ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР
121, 122, 221, и 321: КОНДЕНСАТОР
130, 230, и 330: ОРГАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Gi, G1i, G2i, и G3i: ЛИНИЯ РАЗВЕРТКИ
Ri, Ui, Wi, E1i, и E2i: УПРАВЛЯЮЩИЙ ВЫВОД
Sj: ЛИНИЯ ДАННЫХ
Vp: ЛИНИЯ ПИТАНИЯ
Vcom: ОБЩИЙ КАТОД