显示设备和像素电路布图方法

专利名称：显示设备和像素电路布图方法
技术领域：
本发明涉及显示设备和对于像素电路的布图方法，更具体地，涉及平板 式显示设备和用于显示设备中的像素电路的布图方法。
背景技术：
近年来，在显示i殳备领域中，诸如液晶显示设备(LCD;液晶显示器)、 EL (电发光)显示设备、等离子显示设备(PDP;等离子显示板)等等的平 板式显示设备已经取代相关领域中的CRT (阴极射线管)成为主流，因为平 板式显示设备具有厚度小、重量轻、清晰度高等等的特性。在平板式显示设备中的通过在包括电光元件的像素电路中形状有源 (active)元件所形成的有源矩阵式显示设备中，可以用TFT (薄膜晶体管) 来形成电路，以便于像素电路的功能可由TFT电路改善。在使用TFT电路的有源矩阵式显示设备中，在诸如门限电压Vth、迁移 性等等的TFT特性中存在变化，因此通常通过在每个像素电路中提供校正 电路并由校正电路校正在TFT特性中的变化来实现高图像质量。当在像素电 路中提供校正电路时，用于向像素电路提供电源电压的电源线的数量趋于增 加。线的数量的增加挤占像素的布图面积，因此阻止采用增加显示设备的像 素数的而实现较高的清晰度。因此，在相关技术领域，电源线被布置在两个相邻的像素电路之间，在 两个像素电路之间共享该电源线，从而减少像素(像素电路)的布图面积， 实现了显示设备的较高清晰度(例如，见日本专利公开No.2005-108528 )。发明内容期望提供一 种显示设备和 一种对于显示设备中的像素电路的布图方法， 可能为更高的清晰度而进一步减少像素电路的布图面积。根据本发明的实施例，显示设备包括由以矩阵形式二维排列的像素电 路形成的像素阵列单元，每个像素电路包括确定显示亮度的电光元件和用于
驱动电光元件的驱动电路；以及用于向像素电路提供第一电源电位和第二电源电位的第一电源线和第二电源线。第一电源线和第二电源线是沿着像素阵 列单元中的像素列的像素排列方向而排列的。在像素阵列单元中彼此相邻的 两个像素电路被设为一对。所述两个像素电路形成为使所述电光元件和所述 驱动电路的布图形状关于所述第 一 电源线和所述第二电源线形成的方向所作为的对称轴来说是对称的。所述第一电源线和所述第二电源线被选路(route) 到所述两个像素电路中，以便于所述第 -一电源线和所述第二电源线的配线模 式关于所述对称轴是对称的。在具有上述形成的显示设备中，形成两个像素电路以便于电光元件和驱 动电路(电路元件)的布图形状是对称的。第一电源线和第二电源线被选路 到两个像素电路中，以便于第 一电源线和第二电源线的配线模式是对称的。 从而可以在两个像素电路之间共享电源线。当在两个像素电路之间共享电源 线时，每个像素列的电源线数量减少了，以便于像素电路的布图面积能被相 应地减少。根据本发明的实施例，能够减少像素电路的布图面积。因此，能够增加 像素的数量，最终获得高清晰度显示图像。另外，不会发生由于布图对称性 的丟失的影响而在图像质量中的降级，以便于可能实现高图像质量的有机EL 显示设备。


图1是显示根据本发明的实施例的有源矩阵式显示设备的形状示例的方 框图；图2是显示像素电路的基本形状的电路图； 图3是显示像素电路的具体示例的电路图；图4是显示第一到第四扫描脉冲和在驱动晶体管的栅极电位和源极电位 中的变化的时间关系的时序波形图；图5是显示构成一对的两个像素电路的布；图6是显示以条紋排列的各像素电路的布图形状图；图7是显示根据第 一 个实施例的两条电源线的布图形状图；图8是显示以delta排列的各像素电路的布图形状图；图9是显示才艮据第二个实施例的两条电源线的布图关系图IO是显示以delta排列的两条电源线的布图关系图； 图ll是显示像素电路的另一个具体示例的电路图； 图12是显示根据第三个实施例的两条电源线和像素电容的布图关系图； 图13是显示当以条紋排列的像素电容被连接于相同电源线时的布图关 系图；图14是显示根据第四个实施例的两条电源线和像素电容的布图关系图； 图15是显示当以delta排列的像素电容被连接于相同电源线时的布图关 系图；以及的方框图。
具体实施方式
随后将参考附图详细描述本发明的参考实施例， 图1是显示根据本发明的实施例的有源框图。如图1所示，根据本实施例的有源矩阵式显示设备包括像素阵列单元20、 垂直扫描电路30和数据写入电路40。像素阵列单元20是通过以矩阵形式二 维的排列像素电路10而形成的，每个像素电路10包括确定显示亮度的电光 元件。垂直扫描电路30是用于以行为单位选才奪和扫描像素阵列单元20的像 素电路10。数据写入电路40是用于向由垂直扫描电路30所选的像素行的像 素电路10写入数据信号(亮度数据)SIG。下面描述像素电路10的具体电路示例。由于图的简化，像素阵列单元 20具有三行x四列的像素排列。例如，四条扫描线21到24被排列用于像素 排列的每行。例如，数据线(信号线)25和用于提供电源电位VI和V2的两 条电源线26和27被排列用于像素排列的每个像素列。通常，在诸如玻璃基片等等的透明绝缘基片上形成^f象素阵列单元20，且 像素阵列单元20是平面式(平坦式)平板结构的。能用无定形硅TFT (薄膜 晶体管)或低温多晶硅TFT来形成像素阵列单元20的每个像素电路10。当 使用低温多晶硅TFT时，也能在形成像素阵列单元20的平板上整体地形成 垂直扫描电路30和数据写入电路40。由对应于四个扫描线21到24的第一到第四垂直(V)扫描器31到34
来形成垂直扫描电路30。例如由移位寄存器形成第一到第四垂直扫描器31 到34。第一到第四垂直扫描器31到34分别在适当时刻输出第一到第四扫描 脉冲VSCAN1到VSCAN4。经由扫描线21到24,提供第一到第四扫描脉沖 VSCAN1到VSCAN4到像素阵列单元20的像素电路10的行单元。(像素电路)图2显示像素电路10的基本形状。像素电路10包括有机EL元件ll， 例如作为确定显示亮度的电光元件，其根据流经设备的电流值改变光线发射 亮度；驱动晶体管12和写入晶体管13，作为有源元件，用于驱动有机EL元 件11;以及例如校正电路14。驱动晶体管12、写入晶体管13,和校正电路 14形成用于驱动有机EL元件11的驱动电路。有机EL元件11具有连接于电源电位VSS (例如接地电位GND )的阴极 电极。例如，驱动晶体管12由N-沟道(channel)式TFT形成。驱动晶体管 12被连接在电源电位VDD (例如正电源电位)和有机EL元件11的阳极电 极之间。驱动晶体管12向有机EL元件11提供对应于由写入晶体管13写入 的数据信号SIG的信号电位的驱动电流。写入晶体管13由例如N-沟道(channel)型TFT形成。写入晶体管13 被连接于数据线25和校正电路14之间。当从图1中垂直扫描器31输出的扫 描脉冲VSCAN1施加到写入晶体管13的栅极，写入晶体管13对数据信号SIG 进行采样，并把数据信号SIG写入像素。校正电路14使用由上述的两个电源 线26和27提供的电源电位V1和V2作为工作功率。例如，校正电^各14校 正驱动晶体管12的门限电压Vth和在每个像素中的迁移性p中的变化。顺便提及，电源电位VI和V2不必是被提供给校正电路14的电源电位， 而可以是例如电源电位VDD和电源电位VSS。图3是显示像素电路10的具体示例的电路图。如图3所示，除了有机 EL元件ll、驱动晶体管12，和写入晶体管13，根据本具体示例的像素电路 IO还具有三个开关晶体管15到17和电容18。例如，该开关晶体管15由P-沟道型TFT形成。开关晶体管15具有连接 于电源电位VDD的源极以及与驱动晶体管12漏极相连的漏极。从图1中的 第二垂直扫描器32输出的扫描脉冲VSCAN2被施加在开关晶体管15的栅极 上。该开关晶体管16由N-沟道型TFT形成。开关晶体管16具有与在驱动晶 体管12的源极和有机EL元件11的阳极电极之间的连接节点连接的漏极，并 且具有连接于电源电位Vini的源极。从图1中的第三垂直扫描器33输出的 扫描脉冲VSCAN3被施加在开关晶体管16的栅极上。开关晶体管17由例如N-沟道型TFT形成。开关晶体管17具有连接于电 源电位Vofs的漏极，和连接于写入晶体管13漏极(驱动晶体管12的栅极) 的源极。从图1中的第四垂直扫描器34输出的扫描脉冲VSCAN4被施加在 开关晶体管17的栅极上。电容18具有一个终端连接于在驱动晶体管12的栅 极和写入晶体管13的漏极之间的连接节点，并且具有另一个终端连接于在驱 动晶体管12的源极和有机EL元件11的阳极电极之间的连接节点。在这种情况下，开关晶体管16和17以及电容18形成图3中的校正电路 14，即用于校正在驱动晶体管12的门限电压Vth和每个像素的迁移性m中的 变化。该才交正电路14由电源线26和27供给电源电位VI和V2。电源电位 V2 (或电源电位VI )被用作电源电位Vini。电源电位VI (或电源电位V2 ) 被用作电源电位Vofs。在图3所示的具体示例中，N-沟道型TFT被用作驱动晶体管12、写入晶 体管13,和开关晶体管16和17,而P-沟道型TFT被用作开关晶体管15。但 是这种情况下驱动晶体管12、写入晶体管13,和开关晶体管15到17的传导 型的组合仅仅是示例，本发明的实施例不局限于上述组合。在通过按照上述连接关系连接每个要素元件而形成的像素电路10中，每 个要素元件功能如下。写入晶体管13在被设置成导电(conducting)状态时， 对通过数据线25所提供的数据信号SIG的信号电压Vsig (=Vofs+Vdata; Vdata>0)进行采样。由电容18保留该采样的信号电压Vsig。开关晶体管15 在被设置成导电状态时，从电源电位VDD向驱动晶体管12^是供电流。当开关晶体管15在导电状态时，驱动晶体管12通过提供具有对应于由 电容18所保留的信号电压Vsig的值的电流，来驱动有机EL元件11 (电流 驱动)。开关晶体管16和17被适当地设置成导电状态，以便在有机EL元件 的电流驱动之前检测驱动晶体管12的门限电压Vth,并在电容18中保留所 -险测的门限电压Vth以预先消除门限电压Vth的影响。在该像素电路10中，作为用于保证正常运作的条件，第三电源电位Vini 被设成低于通过将第四电源电位Vofs减去驱动晶体管12的门限电压Vth所 得到的电位。即，存在电平关系，Vini<Vofs-Vth。另夕卜，将通过有机EL元件
11的门限电压Vthel加上阴极电位Vcat (这种情况下的接地电位GND )所得 到的电平被设置成高于通过将第四电源电位Vofs减去驱动晶体管12的门限 电压Vth所得到的电平。即，存在电平关系，Vcat+Vthel>Vofs-Vth ( >Vini )。接下来参考图4的时序波形图来描述通过以矩阵形式二维地排列而形成 的具有上述形状的像素电路10的有源矩阵式显示设备的电路运作。在图4的 时序波形图中，时刻tl到时刻t9的时段是一场的时段。在该一场时段中，顺 序地扫描像素阵列单元20的像素行，每个像素行扫描一次。图4显示当驱动第i行中的像素电路10时，经由第一到第四扫描线21 到24从第一到第四垂直扫描器31到34向像素电路10提供的扫描脉冲 VSCANl到VSCAN4的时序关系，以及驱动晶体管12的栅极电位Vg和源 才及电位Vs中的变化。在这种情况下，因为写入晶体管13和开关晶体管16和17是N-沟道型 的，因此第一扫描脉沖VSCANl 、第三扫描脉冲VSCAN3、和第四扫描脉沖 VSCAN4的高电平状态(在本示例中，电源电位VDD;此后描述为"H，，电 平)是有效状态。第一扫描脉冲VSCAN1、第三扫描脉沖VSCAN3,和第四 扫描脉沖VSCAN4的j氐电平状态(在本示例中，电源电位VSS ( GND电平)； 此后描述为"L"电平)是无效(inactive)状态。因为开关晶体管15是P-沟道型的，因此第二扫描脉冲VSCAN2的"L，，电平状态是有效状态，第二 扫描脉沖VSCAN2的"H"电平状态是无效状态。(光线发射时段)。首先，在正常光线发射时段(t7到t8)，从第一垂直扫描器31输出的第 一扫描脉冲VSCAN1、从第二垂直扫描器32输出的第二扫描脉冲VSCAN2、 从第三垂直扫描器33输出的第三扫描脉冲VSCAN3、和从第四垂直扫描器 34输出的第四扫描脉冲VSCAN4都是在"L"电平的。因此，写入晶体管13 和开关晶体管16和17是处于非导电(截止)状态，而开关晶体管15处于导 电(导通)状态。此时，因为驱动晶体管12被布图成在饱和区域中操作，因此驱动晶体管 12作为恒流源操作。因此，由以下公式(1)所给出的恒定漏极到源极电流 Ids流经开关晶体管15,且然后从驱动晶体管12被提供给有机EL元件11。Ids=(l/2)-ia (W/L)Cox(Vgs-Vth)2 ... (1) 其中，Vth是驱动晶体管12的门限电压，n是载流子迁移性，W是沟道宽度， L是沟道长度，Cox是每单位面积的栅极电容，Vgs是栅极到源极的电压。
然后，在时刻t8,第二扫描脉沖VSCAN2从"L，，电平过渡到"H"电 平，从而将开关晶体管15设为非导电状态，以中断从电源电位VDD到驱动 晶体管12的电流供应。因此，有机EL元件11的光线发射停止，然后非发射 时段开始。(门限值校正准备时段)在时刻tl (t9),由于开关晶体管15处于非导电状态，^v第三垂直扫描 器33输出的第三扫描脉沖VSCAN3和从第四垂直扫描器34输出的第四扫描 脉冲VSCAN4都从"L，，电平过渡到"H"电平。^v而将开关晶体管16和17 设为导电状态。因此门限值校正准备时段开始校正(消除)在驱动晶体管12 的门限电压Vth中的变化。开关晶体管16和17的任一个可以首先被设为导电状态。当开关晶体管 16和17被设为导电状态时，经由开关晶体管17向驱动晶体管12的栅极施 加电源电位Vofs,且经由开关晶体管16向驱动晶体管12的源极(有机EL 元4牛11的阳才及电4及)施力o电源电4立Vini。此时，因为存在上述电平关系Vini<Vcat+Vthel,因此有机EL元件11处 于反向偏压状态。因此，没有电流流经有机EL元件11,且有机EL元件ll 处于非发射状态。驱动晶体管12的栅极到源极电压Vgs假设为Vofs-Vini的 值。在这种情况下，如上述，满足电平关系Vofs-Vini>Vth。在时刻t2，从第三垂直扫描器33输出的第三扫描脉冲VSCAN3从"H" 电平过渡到"L"电平。从而，开关晶体管16被设为非导电状态，且门P艮值 校正准备时段终止。(门限值校正时段)然后，在时刻t3,从第二垂直扫描器32输出的第二扫描脉冲VSCAN2 从"H，，过渡到"L，，电平。从而，开关晶体管15 ^皮设为导电状态。当开关 晶体管15被设为导电状态时，电流流入以电源电位VDD、开关晶体管15、 电容18、开关晶体管17，和电源电位Vofs的顺序的^各径。此时，驱动晶体管12的栅极电位Vg保持在电源电位Vofs，电流持续流 入上述路径直到驱动晶体管12截止(从导电状态变化到非导电状态)。此时， 驱动晶体管12的源极电位Vs随着时间的流逝从电源电位Vini逐渐增加。 然后，当经过特定时间且驱动晶体管12的栅极到源极电压VgS已经变成驱动晶体管12的门限电压Vth时，驱动晶体管12截止。由电容18保留驱动 晶体管12的该栅极到源极电位差Vth作为用于^&正门限值的电位。此时， Vel=Vofs-Vth〈Vcat+Vthel 。因此，在时刻t4，从第二垂直扫描器32输出的第二扫描脉冲VSCAN2 从"L"电平过渡到"H"电平，且从第四垂直扫描器34输出的第四扫描脉 冲VSCAN4从"H"电平过渡到"L"电平。从而，开关晶体管15和17被 设为非导电状态。从时刻t3到时刻t4的时段是用于检测驱动晶体管12的门 限电压Vth的时段。在这种情况下，该检测时段t3-t4被称为门限值校正时段。当开关晶体管15和17被设为非导电状态(时刻t4 )，门限值校正时段终 止。此时，开关晶体管15在开关晶体管17之前被设为非导电状态，从而能 抑制驱动晶体管12的栅极电位Vg中的变化。(写入时段)然后，在时刻t5，从第一垂直扫描器31输出的第一扫描脉冲VSCAN1 从"L"电平过渡到"H"电平。从而写入晶体管13被设为导电状态，用于 写入输入信号电压Vsig的时段开始。在该写入时段中，输入信号电压Vsig 被写入晶体管13采样，然后被写入电容18。有机EL元件11具有电容性组件。设Coled是有机EL元件11的电容性 组件的电容值，Cs是电容18的电容值，Cp是驱动晶体管12的寄生电容的 电容值，在以下公式(2)中确定驱动晶体管12的栅极到源极电压Vgs:Vgs={Coled/(Coled+Cs+Cp)HVsig-Vofs)+Vth…(2)通常，有机EL元件11的电容性组件的电容值Coled在明显高于电容18 的电容值Cs和驱动晶体管12的寄生电容的电容值Cp。因此，驱动晶体管 12的栅极到源极电压Vgs实质上是(Vsig-Vofs)+Vth。另外，因为电容18的电 容值Cs明显低于有机EL元件11的电容性组件的电容值Coled,大部分信号 电压Vsgi被写入电容18。精确地，信号电压Vsig和驱动晶体管12的源极电 位Vs即电源电位Vini之间的差Vsig-Vini，被写入作为数据电压Vdata。此时，由电容18保留数据电压Vdata (=Vsig-Vini),使之处于与由电容 18保留的门限电压Vth相加的状态。即，由电容18保留的电压，即驱动晶 体管的栅极到源极电压Vgs是Vsig-Vini+Vth。为简化以下描述设Vini=0，栅
极到源极电压Vgs是Vsig+Vth。如将稍后描述的，通过如此预先在电容18 中保留门限电压Vth,可能校正在门限电压Vth中的变化或长期改变。即，通过预先在电容18中保留门限电压Vth，在由信号电压Vsig驱动晶 体管12的驱动时刻，在电容18中保留的门限电压Vth消除了驱动晶体管12 的门限电压Vth，或换句话说，校正了门限电压Vth。因此，即使当在每个像 素中门限电压Vth中存在变化或长期(secular)改变时，也能保持有机EL元 件11的光线发射亮度为恒定，而不会^皮门限电压Vth中的改变或长期变化影 响。(迁移性校正时段)在时刻t6，由于第一扫描脉冲VSCAN1处于"H"电平，>^人第二垂直扫 描器32输出的第二扫描脉沖VSCAN2从"H，，电平过渡到"L"电平，且因 此将开关晶体管15设为导电状态。从而，数据写入时段终止，迁移性校正时 段开始校正驱动晶体管12的迁移性y中的变化。在该迁移性校正时段中，第 一扫描脉沖VSCAN1的有效时段("H"电平时段)和第二扫描脉冲VSCAN2 的有效时段("L，，电平时段)相互交叠。当开关晶体管15被设为导电状态，从电源电位VDD向驱动晶体管12 提供电流，因此像素电路10终止非发射时段，并进入发射时段。因此，在当 写入晶体管13仍然处于导电状态时的时段中，即在其中采样时段的后面部分 和发射时段的开始部分相互交叠的时段t6-t7中，进行迁移性校正以消除对驱 动晶体管12的漏极到源极电流Ids的迁移性jli的依赖。顺带提及，在进行迁移性校正的发射时段的开始部分t6-t7中，漏极到源 极电流Ids流经驱动晶体管12,使得驱动晶体管12的栅4 l电位Vg固定于信 号电压Vsig。在这种情况下，通过进行设置以便Vofs-VtlKVthel，将有机EL 元件11设为反向偏压状态。因此，即使当像素电路IO进入发射时段，有机 EL元件11不发射光线。在迁移性校正时段t6-t7中，因为有机EL元件11处于反向偏压状态，有 机EL元件11呈现筒单的电容特征而不是二极管特征。因此，流经驱动晶体 管12的漏极到源极电流Ids被写入通过合并电容18的电容值Cs和有机EL 元件11的电容性组件的电容值Coled而得到的电容C (=Cs+Coled )。该写入 增加了驱动晶体管12的源极电位Vs。在图4的时序图中，在源极电位Vs的
增加量被指定为AV。最后，从其电压净皮保留在电容18中的驱动晶体管12的栅极到源极电位 Vgs中减去在源极电位Vs中的增加量AV,或换句话说，在源极电位Vs中 的增加量AV起作用释放存储在电容18中的电荷，意味着实现了负反馈。即， 在源极电位Vs中的增加量AV是负反馈的量。此时，4册才及到源4及电压Vgs 是.Vsig-AV+Vth。因此对经驱动晶体管12的漏极流到栅极输入的源极电流 Ids,即对驱动晶体管12的栅极到源极电压Vgs进行负反馈，能校正驱动晶 体管12的迁移性M中的变化。(发射时段)然后，在时刻t7,从第一垂直扫描器31输出的第一扫描脉冲VSCAN1 被设为"L"电平。从而将写入晶体管13设为非导电状态。因此，迁移性校 正时段终止，发射时段开始。因此，驱动晶体管12的栅极从数据线25上断 开，且停止信号电压Vsig的施加。因此，驱动晶体管12的栅极电位Vg可以 增加，且由于源极电位Vs而增加。同时，由电容18保留的栅极到源极电压 Vgs保持值Vsig- △ V+Vth。随着驱动晶体管12的源极电位Vs增加，有机EL元件的反向偏压状态 被清除。因此，用从驱动晶体管12流入有机EL元件11的漏极到源极的电流 Ids，有才几EL元件11开始实际地发射光线。在这种情况下，由以下公式(3 )通过将Vsig- △ V+Vth替代上述公式(1) 中的Vgs得到漏极到源极电流Ids与栅极到源极电压Vgs的关系Ids=k ja (Vgs-Vth)2=k|u(Vsig-AV)2 …(3)在上述公式(3 )中，k=(l/2)(W/L)Cox。如乂人公式(3)明显看到，消除了驱动晶体管12的门限电压Vth术语。 因此理解，从驱动晶体管12向有机EL元件11提供的漏极到源极电流Ids不 依赖于驱动晶体管12的门限电压Vth。漏极到源极电流Ids基本由输入信号 电压Vsig确定。换句话说，有才几EL元件11发射光线，其亮度对应于l命入信 号电压Vsig,而没有被驱动晶体管12的门限电压Vth中的改变或长期变化所 影响。另外，如从公式(3)明显看到，由于到驱动晶体管12的栅极输入的漏
极到源极电流Ids的负反馈，通过反馈量AV来校正输入信号电压Vsig。该 反馈量AV进行消除在公式(3)的系数部分中的迁移性n的影响。因此，漏 极到源极电流Ids实际上是依赖于输入信号电压Vsig的。即，有机EL元件 11发射光线，其亮度对应于输入信号电压Vsig,不但没有被驱动晶体管12 的门限电压Vth影响，而且还没有被驱动晶体管12的迁移性|a中的改变或长 期变化影响。因此，能够得到没有亮度中的变化和条紋的均匀图像质量。最后，在时刻t8，从第二垂直扫描器32输出的第二扫描脉冲VSCAN2 从"L"电平过渡到"H"电平。因此开关晶体管15 一皮设为非导电状态。从 而，中断了从电源VDD到驱动晶体管12的电流供应，发射时段终止。然后， 在时刻t9(tl)，继续前进到下一场，重复一系列操作，包括门限值校正、迁 移性校正和光线发射4喿作。在通过以矩阵形式排列包括作为电流驱动式电光元件的有机EL元件11 的像素电路10而形成的有源矩阵式显示设备中，在有机EL元件11的光线发 射时间延长时，有机EL元件11的I-V特征改变。由于此，在有机EL元件 11的阳极电极和驱动晶体管12的源极之间的连接点的电位也改变。另一方面，在根据本实施例的有源矩阵式显示设备中，流经有机EL元 件11的电流因为驱动晶体管12的栅极到源极电压Vgs保持在固定值而不改 变。因此，即使当有才几EL元件11的I-V特征下降，有机EL元件11的光线 发射亮度也不改变，因为恒定的漏极到源极电流Ids持续流经有机EL元件11 ( 一种补偿有机EL元件11的特征中的变化的功能)。另外，通过预先在写入信号电压Vsig之前在电容18中保留驱动晶体管 12的门限电压Vth,能消除(校正)驱动晶体管12的门限电压Vth,并提供 给有机EL元件11未受每个像素中门限电压Vth的变化或长期改变影响的恒 定的漏极到源极电流，以便于可以得到高图像质量的显示图像(一种补偿驱 动晶体管12的Vth中的变化的功能)。另外，通过进行漏极到源极电流Ids对驱动晶体管12的栅极输入的负反 馈，和通过迁移性校正时段t6-t7中的反馈量AV来校正输入信号电压Vsig, 能消除对驱动晶体管12的漏极到源极电流Ids的迁移性ju的依赖，且给有机 EL元件11提供依赖于输入信号电压的漏极到源极电流Ids，以便能够得到没 有由驱动晶体管12的迁移性ia中的像素接像素(pixel-by pixel)变化或长期 改变所导致的亮度中的条紋和变化的均匀图像质量的显示图像(补偿驱动晶
体管12的迁移性n的功能)。[像素电路的布图]以下将描述作为本发明的实施例的特性的像素电路10的布图。 (第一个实施例)首先，将在第一个实施例的情况下进行描述，其中，具有发射每种颜色R(红色)、G(绿色)，和B (蓝色)的光线的有机EL元件11的彩色显示设 备，包括发射每种颜色的有机EL元件11的像素电路10处于条紋排列，其中 相同颜色的^f象素电^各10以条紋形式排列。如图1所示，对于每个像素电路10来说，扫描线21到24沿着像素行的 像素排列方向而排列，数据线则沿着像素列的像素排列方向而安置。另外， 沿像素列的像素排列方向排列多个电源线诸如用于提供电源电位VDD的电 源线(未显示)、用于提供电源电位VI和V2的电源线26和27等等。如图1所示，由于在相同像素行中水平相邻的两个像素电路10和10作 为 一对，在两个像素电路10和10的两侧排列对应于相应的两个像素电路10 和10的两条数据线25和25。直接注意在第一行第一列和第一行第二列中的 像素电路10(1, l)和lO(l， 2),如图5所示，用于第一列的数据线25-l 被安置在像素电路10 ( 1， 1)和10 ( 1， 2)的一侧，而用于第二列的数据线 25-2被安置在像素电路10 ( 1， l)和lO(l, 2)的另一侧。通过如此在像素电路对10 (1, 1)和10 (1, 2)的两侧上排列数据线 25-1和25-2,如从图5明显看出，有机EL元件ll、驱动晶体管12、写入晶 体管13,和校正电路14从而形成相对于像素电路10 ( 1， 1 )和10 ( 1, 2) 之间的边界线0而两边对称的布图形状。因此，如图6所示具有三行和四列的条紋排列的像素阵列单元20中的像 素电路10的布图形状在相邻的两个像素列的每个单元(对)中具有两边对称 特性。顺带提及，在图6中，简单地由字母"F"来表示像素电路10的布图 形状以方i更理解。至于具有实质上彼此相等的电源电流容量的两条电源线，例如用于在多 个电源线之间提供电源电位VI和V2的电源线26和27，如图7所示，在4象 素电路10 ( 1， 1 )和10 (1， 3 )(奇数像素列)所属的每个像素列中安置一条电源线26。在像素电路10 ( 1， 2)和10 ( 1， 4)(偶数像素列)所属的每 个像素列中安置另一电源线27。此时，布图电源线26和电源线27的配线模 式，以便相对于奇数像素列和偶数像素列之间的边界线0而两边对称。由奇 数像素列和偶数像素列中的相应的像素电路10来共享电源线26和电源线27。在这种情况下，像素电路10和电源线2 6和2 7配线模式的布图形状的"两 边对称，'不仅包括完美的对称意思，即右侧和左侧上的布图形状和配线模式 完美地相互一致，也包括以下情况。像素电路10的像素系数等等可以依赖于驱动颜色(RGB)而不同，且相 应地，晶体管12到17的尺寸和电容18可以不同。因此，电路10的布图形 状，即由晶体管12到17的尺寸和电容18来确定的形状，可以不是完美地两 边对称的。另夕卜，至于电源线26和27的配线、伴随着配线的接触洞28和 29,等等，因为电源电位V1和V2被提供给不同的电路，因此配线模式可能 不是完美地两边对称。这种情况将被包含在"两边对称"的概念中。直接注意构成一对的像素电路10 ( 1, 1 )和10 (1, 2),如从图7明显 看出，在电源线26和27的配线中的接触洞28和29的部分中稍微打破了两 边对称，但是可以将像素电路10 ( 1, 1 )和10 ( 1， 2)视为具有对于以下理 由1)和2)实际上是电两边对称的布图形状的像素电路。1 )在电源线26和27之间打破对称，但相比于扫描线21到24和数据线 25，电压的突变(jumpingin)影响4交小。2)当布图电源线26和27的配线模式以便成为两边对称，且在一个像素 电路IO (1， 1)中存在寄生电容Cpl时，在另一像素电路IO (1， 2)中的电等于寄生电^cpi。日 、 ^ 、 ， "、 、r 々、顺带提及，已经对多个电源线之间的电源线26和27的布图进行了上述 描述。至于用于提供电源电位VDD的电源线，用于提供电源电位VDD的电 源线提供给驱动晶体管12用于驱动有机EL元件11的电流，因此，用于提供 电源电位VDD的电源线的配线比电源线26和27更厚。例如，用于提供电源 电位VDD的电源线的配线是被布图在奇数像素列和偶数像素列之间的边界 线0上的，从而可以保持作为一对的像素电路10 ( 1, l)和lO(l, 2)的布 图的对称性。如上所述，在用包括发射每种颜色R、 G、和B光线的有机EL元件11
的像素电路10的条紋排列而形成的有机EL显示设备中，在相同像素中水平 相邻的两个像素电路10和10被设为一对。当两个像素电路10和10从像素 行的像素排列方向(图的水平方向)的反方向(对于左侧的像素电路来说是 右方向，对于右侧的像素电路来说是左方向)看到彼此时，形成两个像素电 路10和10以便于有机EL元件11和电路元件(12到18 )的布图形状是对称 的。电源线26和27被选路到两个像素电路10和10中,以便于电源线26和 27的配线模式是对称的，从而可以在作为一对的两个像素电路10和IO之间 共享电源线26和27。在两个像素电路10和10之间共享电源线26和27,或具体地电源线26 被选路到一个像素电路中，而电源线27被选路到另一像素电路中，在两个像 素电路10和IO之间共享电源线26和27。因此，每个像素列(每个像素电 路10)的电源线数量可以减少一个。因此，像素电路10的布图面积可以相 应地减少。从而可能增加像素的数量，且因此得到高清晰度显示图像。另夕卜， 因为有机EL元件11和电路元件(12到18)的布图形状在两个像素电路10 和IO之间对称，不会由于缺乏布图对称性的影响而发生像素质量中的降级。 因此可实现高图像质量的有机EL显示设备。(第二个实施例)下面将对第二个实施例进行描述，其中彩色显示设备具有delta排列，其 中包括发射每种颜色R、 G和B光线的有机EL元件11的像素电路10的相 邻像素行彼此移动1/2的像素字符间距(pitch),且以三角形式排列颜色R、 G和B。在这种情况下，其中像素阵列单元20的像素电路10处于delta排列，如 图8所示在垂直相邻的两个像素行中的像素电路的布图形状被设为相反方 向。顺带提及，在图8中，如在图6中一样，简单地由字母"F"来表示像素 电3各10的布图形状，以方^f更理解。当在垂直相邻的两个像素行中斜线相邻的两个像素电路被设为一对，或 具体地R的像素电路和B的像素电路被设为一对，G的像素电路和R的像素 电路被设为一对，B的像素电路和G的像素电路被设为一对，用于提供电源 电位VI和V2的电源线26和27被选路到两个像素电路上。当两个像素电路 能从像素行的像素排列方向(图的水平方向)的反方向看到彼此时，电源线
26和27的配线模式的位置是相反的。具体地，如图9所示，当在彼此垂直相邻的两个像素行中的彼此斜线相 邻的两个像素电路10A和IOB被设为一对时，电源线26和27被选路到像素 电路10A上。当从图的右方向看到像素电路IOA时，电源线26和27的配线 才莫式的位置以电源线27和电源线26的顺序排列，而电源线26和27 一皮选^各 到像素电路IOB。当从图的左方向看到像素电路10B时，电源线26和27的 配线模式的位置以电源线26和电源线27的顺序排列。因此，在用包括发射每种颜色R、 G、和B光线的有机EL元件11的像 素电路10的delta排列而形成的有机EL显示设备中，在垂直相邻的两个像素 行中斜线相邻的两个像素电路IOA.和IOA被设为一对。当两个像素电路10A 和10B能从像素行的像素排列方向(图的水平方向)的反方向(对于较高像 素行中的像素电路10A来说是右方向，对于较低像素行的像素电路10B来说 是左方向)看到彼此时，形成两个像素电路IOA和IOB。有机EL元件11和 电路元件(12到18 )的布图形状是对称的，电源线26和27被选路到两个像 素电路10A和10B上。电源线IOA和10B的配线模式是对称的。因此，电 源线26和27的相应的配线^^式不需要在两个^^素电路10A和10B之间互换， 以便于可以用较少量的接触洞和较少量的线来形成像素电路10。顺带提及，当可以从像素行的像素排列的方向(图的水平方向)的反方 向看到两个像素电路IOA和10B时，有机EL元件11和电路元件的布图形状 可以是对称的，电源线26和27的配线模式可以使对称的。在其中当从上述 相反方向所看到的电源线26和27的配线模式的位置与图10中所示的相同的 情况下，电源线26和27的相应的配线模式需要在两个像素电路10A和10B 之间互换。因此，接触洞51和52和配线53是每个^象素电路10中的互换所 必须的，因此相应地增加了像素电路10的布图面积。另一方面，将电源线26和27选路到两个像素电路IOA和10B上以便于 从上述反方向看到的电源线26和27的配线模式的位置彼此相反，这消除了 对于用于互换配线模式的接触洞51和52以及配线53的需要。可以相应地减 少像素电路10的布图面积。因此，如在条紋排列的情况下，可以得到高清晰 度的显示图像，且不会发生由于缺乏布图对称性的影响而产生的图像质量中 的降级，以便于能实现高图像质量的有机EL显示设备。 [像素电容的布图]下面将对像素电路10中所提供的像素电容的布图进行描述。如图11所示，通过作为像素电容Cpix的例子的电容Csub，来进行以下描述，其中电 容Csub其一个终端连接于像素电路10中的信号线的部分(该部分被描述为 "节点A"),例如有机EL元件11的阳极电极，其另一个终端连接于直流电 源的电源电位Vdc。如上所述，有机EL元件11具有电容Coled。电容Coled的电容值由设 备结构来确定，并在R、 G和B之间不同。对于每个像素电路10中有机EL 元件11的相同的驱动条件来说，在相应的像素电路10中的电容Coled的电 容值需要彼此相等。由于此目的而提供电容Csub。具体地，电容Csub的一个终端被连接于有机EL元件11的阳极电极， 而有机EL元件11的阴极电极被连接于直流电源的电源电位VSS，电容Csub 的另 一个终端被连接于电源电位Vdc。从而电容Csub和有机EL元件11的电 容Coled并联。通过将电容Csub设置为对于R、 G和B适当的电容值，相应 的像素电路10中的电容Coled的电容值可以彼此相等。下面将描述布图由电容Csub为代表的像素电容Cpix的布图方法，作为 第三个实施例和第四个实施例。(第三个实施例)第三个实施例假设在上述第一个实施例的条紋排列中的布图结构，其中， 在相同像素行中彼此水平相邻的两个像素电路10和IO被设为一对，且当两 个像素电路10和10可以从像素行的像素排列方向的反方向看到彼此时，形 成两个像素电路10和10以便于有机EL元件11和电路元件的布图形状是对 称的，且将电源线26和27选路到两个像素电路10和10，以便于电源线26 和27的配线模式是对称的。如图12所示，在布图例如在每个像素电路10中的电容Csub的像素电容 Cpix时，形成以下布图结构，其中电容Csub的一个终端被连接于每个像素 电路10中的节点A。电容Csub的另一个终端被连接于其电路构成一对的右 侧和左侧上的两个像素电路之一中的电源线26,电容Csub的另一个终端被 连接于另 一像素电路中的电源线27。在这种情况下，电源线26和27都是提供直流电源的电源电位VI和V2
的电源线。因此，当从每个电容Csub的一个终端观察各自具有连接于电源线 26或27的另一终端的电容Csub时，电容Csub显得彼此相等。即，即使当 一个像素电路的电容Csub被连接在节点A和电源线26之间，且另 一像素电 路的电容Csub被连接在节点A和电源线27之间时，电容Csub与有机EL元 件11的电容Coled都并联。通过例如改变形成适合于R、 G和B的电容Csub的电极尺寸，并因此设 置电容Csub的电容值，在构成一对的两个像素电路10和10中的有机EL元 件11的电容(电容值)Coled可以彼此相等。顺带提及，如上所述，由于电 容Csub的不同电容值而导致的不同尺寸(形状)被包括在布图形状的"两边 对称"的概念中。
顺带提及，在第一个实施例的条紋排列的布图结构中，当在两个像素电 路10和10之一的电容Csub的另一终端被连接于相同的电源线26 (或电源 线27)时，电源线26 (或电源线27)的配线模式需要在两个像素电路10和 IO之间互换，如图13所示。因此，对于每个像素电路10中的互换来说，接 触洞61到63和配线64是必要的。
另一方面，两个像素电路10和10之一中的电容Csub的另一终端^皮连接 于电源线26，且在另一像素电路IO中的电容Csub的另一终端被连接于电源 线27,这种布图结构消除了对于用于互换配线模式的接触洞61到63以及配 线64的需要。像素电路10的布图面积可以相应地减少。因此，如在第一个 实施例中，能得到高清晰度的显示图像，且不会发生由于缺乏布图对称性的 影响而产生的图像质量中的降级，以便于能实现高图像质量的有机EL显示 设备。
(第四个实施例)
第四个实施例假-没如上所述的第二个实施例的delta排列中的布图结构。 在垂直相邻的像素行中斜线相邻的两个像素电路10A和10B被设为 一对。当 两个像素电路10A和10B可以从像素行的像素排列方向的反方向看到彼此 时，形成两个像素电路10A和10B以便于有机EL元件11和电路元件的布图 形状是对称的。将电源线26和27选路到两个像素电路10A和IOB，以便于 电源线26和27的配线模式是对称的，且以便于配线模式的位置彼此相反。
如图14所示，在布图例如在像素电路10中的电容Csub的像素电容Cpix
时，形成以下布图结构，其中电容Csub的一个终端被连接于每个像素电路IOA和10B中的节点A。电容Csub的另一个终端被连接于斜线构成一对的两 个像素电路的一个像素电路10A中的电源线26,电容Csub的另一个终端被 连接于另一像素电路10B中的电源线27。电容Csub的作用和在第三个实施 例中的一样。顺带提及，在第二个实施例的delta排列的布图结构中，当两个像素电路 IOA和10B之一中的电容Csub的另一终端被连接于相同电源线26 (或电源 线27 )时，电源线26和27的配线模式需要在两个像素电路10A和10B之间 互换，如图15所示。因此，对于每个像素电路IO中的互换来说，接触洞51 和52以及配线53是必要的，相应地增加了像素电路10的布图面积。另 一方面，将电源线26和27都选路到两个像素电路10A和IOB，以便 于从上述反方向所看到的电源线26和27的配线模式彼此相反。 一个像素电 路10A中的电容Csub的另 一终端被连接于电源线26，另 一像素电路10B中 的电容Csub的另一终端被连接于电源线27。消除了对于用于互换配线模式 的接触洞51和52以及配线53的需要，以便于相应地减少像素电路10的布 图面积。因此，如在第二个实施例中，能得到高清晰度显示图像，且不会发 射由于缺乏布图对称性的影响而产生的图像质量的降级，以便于能实现高图 像质量的有机EL显示设备。要注意，已经通过将本发明的实施例应用到像素阵列单元20的举例来描 述了前述实施例。如图1所示，对于相同像素行中彼此相邻的两个像素电路 IO和IO来说，用于电源电位VI的电源线26被选路到左侧上的像素列，而 用于电源电位V2的电源线27被选路到右侧上的像素列。本发明的实施例类 似地可用于如图16所示所形成的像素阵列单元20。对于左像素列和右像素 列的电源线26和27的配线在每两个像素列中交替互换。另外，在前述实施例中所示的像素电路10仅仅是示例，本发明的实施例 不局限于该示例。即，本发明的实施例可用于通常的显示设备，其中由至少 两条电源线提供电源电位给包括电光元件和用于驱动该电光元件的驱动电路 的像素电路，即以矩阵形式排列第 一 电源线和第二电源线。另外，虽然已经通过将本发明的实施例应用于具有三原色(R、 G和B) 的颜色形状的彩色显示设备的举例来描述前述实施例，但是本发明的实施例 布图像素电路的布图，且可以使用任何颜色形状；本发明的实施例可类似地
用于具有另一原色的颜色形状或用补色(例如四种颜色，黄色、青色、品红， 和绿色)的颜色形状的彩色显示设备和单色显示设备。另外，已经通过用有机EL元件作为像素电路10中的电光元件而将本发明的实施例应用到有机EL显示设备的举例来描述了前述实施例。本发明的 实施例不局限于该应用示例，且可用于使用根据流经设备的电流值而在光线 发射亮度中变化的电流驱动式电光元件(光线发射元件)的普通显示设备。本领域技术人员应该理解，可以依赖于布图需求和另一因素，在其所附 权利要求或其等同物的范围内，进行各种修改、合并、子合并和替换。相关申请的交叉引用本发明包含2006年7月31日在日本专利局提交的日本专利申请 JP2006-207664的相关主题，其全部内容被引用合并于此。
权利要求
1.一种显示设备，包括通过以矩阵形式二维地排列像素电路而形成的像素阵列单元，每个像素电路包括确定显示亮度的电光元件和用于驱动所述电光元件的驱动电路；用于向所述像素电路提供第一电源电位的第一电源线，所述第一电源线沿着所述像素阵列单元中的像素列的像素排列方向排列；以及用于向所述像素电路提供第二电源电位的第二电源线，所述第二电源线沿着所述像素阵列单元中的像素列的像素排列方向排列；其中，在所述像素阵列单元中彼此相邻的两个像素电路被设为一对，所述两个像素电路形成为使所述电光元件和所述驱动电路的布图形状关于所述第一电源线和所述第二电源线形成的方向所作为的对称轴来说是对称的，以及所述第一电源线和所述第二电源线被选路到所述两个像素电路中，以便于所述第一电源线和所述第二电源线的配线模式关于所述对称轴是对称的。
2. 根据权利要求1所述的显示设备， 其中所述像素电路的排列是条紋排列，所述两个像素电路在所述像素阵列单元中相同的像素行中彼此水平相 ^卩，以及所述第一电源线被选路到所述两个像素电路之一，以及 所述第二电源线被选路到所述两个像素电路的另 一个。
3. 根据权利要求1所述的显示设备， 其中所述像素电路的排列是delta排列，所述两个像素电路在所述像素阵列单元中两个相邻的像素行中彼此斜线 相邻，所述第一电源线和所述第二电源线都被选路到所述两个像素电路，以便 于所述第一电源线和所述第二电源线关于所述对称轴是对称的。
4. 根据权利要求1所述的显示设备， 其中所述像素电路每个包括连接在驱动晶体管的源极和第 一电源电位之间的第 一开关晶体管， 连接在所述驱动晶体管的栅极和第二电源电位之间的第二开关晶体管， 以及连接在所述驱动晶体管的栅极和源极之间的电容，以及所述第 一 电源线和所述第二电源线是用于向所述像素电路提供所述第一 电源电位和所述第二电源电位的电源线。
5. 根据权利要求1所述的显示设备，其中每个所述像素电路具有像素电容，所述像素电容的一个终端被连接 到像素电路内的信号线的部分，以及在所述两个像素电路中的所述像素电容的每个终端被连接到所述第一电 源线和所述第二电源线。
6. 根据权利要求5所迷的显示设备， 其中所述像素电路的排列是条紋排列，所述两个像素电路在所述像素阵列单元中相同的像素行中彼此水平相邻，所述第一电源线被选路到所述两个像素电路之一，以及 所述第二电源线被选路到所述两个像素电路的另 一个。
7. 根据权利要求5所述的显示设备， 其中所述像素电路的排列是delta排列，所述两个像素电路在所述像素阵列单元中两个相邻的像素行中彼此斜线 相邻，以及所述第一电源线和所述第二电源线都被选路到所述两个像素电路，以便 所述第 一 电源线和所述第二电源线关于所述对称轴是对称的。
8. —种用于显示设备中的像素电路的布图方法，所述显示设备包括 通过以矩阵形式二维地排列像素电路而形成的像素阵列单元，每个像素电路包括确定显示亮度的电光元件和用于驱动所述电光元件的驱动电路； 用于向所述像素电路提供第一电源电位的第一电源线，所述第一电源线沿着所述像素阵列单元中的像素列的像素排列方向排列；以及用于向所述像素电路提供第二电源电位的第二电源线，所述第二电源线沿着所述像素阵列单元中的像素列的像素排列方向排列；其中，在所述像素阵列单元中彼此相邻的两个像素电路被设为 一对， 所述两个像素电路形成为使所述电光元件和所述驱动电路的布图形状关于所述第 一 电源线和所述第二电源线形成的方向所作为的对称轴的方向来i兌 是对称的，以及所述第一电源线和所述第二电源线#皮选路到所述两个像素电路中，以便 于所述第一电源线和所述第二电源线的配线模式关于所述对称轴是对称的。
9. 一种显示设备包括通过以矩阵形式二维地排列像素电路而形成的像素阵列单元，每个像素 电路包括确定显示亮度的电光元件和用于驱动所述电光元件的驱动电路；用于向所述像素电路提供第一电源电位的第一电源线，所述第一电源线 沿着所述像素阵列单元中的像素列的像素排列方向排列；以及用于向所述像素电路提供第二电源电位的第二电源线，所述第二电源线 沿着所述像素阵列单元中的像素列的像素排列方向排列；其中，在所述像素阵列单元中;f皮此相邻的两个〗象素电^各,皮设为 一对，所述两个像素电路形成为使得所述电光元件和所述驱动电路的布图形状 关于所述第 一 电源线和所述第二电源线形成的方向所作为的对称轴的方向来 说是对称的。
全文摘要
本发明提供一种显示设备包括像素阵列单元、第一电源线和第二电源线。像素阵列单元是由以矩阵形式二维排列的像素电路形成的，每个像素电路包括确定显示亮度的电光元件和用于驱动电光元件的驱动电路。第一电源线是用于向像素电路提供第一电源电位的，第一电源线是沿着像素阵列单元中的像素列的像素排列方向而排列的。第二电源线是用于向像素电路提供第一电源电位的，第二电源线是沿着像素阵列单元中的像素列的像素排列方向而排列的。
文档编号H01L23/528GK101118720SQ20071013821
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者富田昌嗣, 浅野慎, 甚田诚一郎, 藤村宽 申请人:索尼株式会社