显示装置和电子产品 【技术领域】
本发明涉及一种通过电流驱动设置在每个像素处的发光元件来显示图像的显示装置。本发明还涉及使用上述显示装置的电子产品。尤其是，本发明涉及所谓的有源矩阵显示装置的驱动系统，其通过设置在每个像素电路中的绝缘栅极场效应晶体管控制在例如有机EL元件的发光元件中流动的电流量。
背景技术
在显示装置中，例如，在液晶显示器中，以矩阵状设置大量的像素，并且通过根据将显示的图像信息控制每个像素中的入射光的透射强度或反射强度而显示图像。这与其中使用有机EL元件用于像素的有机EL显示器中是一样的，然而，有机EL元件是与液晶像素不同的自发光元件。因此，有机EL显示器是有利的，例如，图像的可见度较高，不需要背光(backlight)，并且与液晶显示器相比，响应速度较高。另外，每个发光元件的发光水平(灰度级)可以通过在每个元件中流动的电流值控制，并且，有机EL显示器与属于电压控制类型的液晶显示器的较大的不同之处是，有机EL显示器属于所谓的电流控制类型。
有机EL显示器与液晶显示器以相同的方式具有无源矩阵类型和有源矩阵类型作为其驱动系统。前者的问题是，尽管结构简单，但是难以实现大尺寸且高清晰度的显示器，从而，目前有源矩阵类型不断得到发展。在该类型中，如下述专利文献中所述，通过设置在每个像素电路中的有源元件(通常，薄膜晶体管，TFT)控制在该像素电路中的发光元件中流动的电流。
[专利文献1]JP-A-2003-255856
[专利文献2]JP-A-2003-271095
[专利文献3]JP-A-2004-133240
[专利文献4]JP-A-2004-029791
[专利文献5]JP-A-2004-093682
[专利文献5]JP-A-2006-215213
【发明内容】
现有技术中的显示装置主要包括屏单元(screen unit)和驱动单元。屏单元具有多行扫描线、多列信号线和矩阵状的像素，所述像素设置在各个扫描线和各个信号线相交的部分处。驱动单元设置在屏单元的周边，包括对各个扫描线顺序地提供控制信号的扫描器、以及对各个信号线提供视频信号的驱动器。屏单元中的每个像素当根据从相应的扫描线提供的控制信号选择相应的信号线时，从所选择的信号线取得视频信号，并且根据所取得的视频信号发光。
每个像素包括，例如，有机EL装置作为发光元件。在发光元件中，电流/亮度特性往往会随着时间而劣化。因此，存在的问题是，有机EL显示器中的每个像素的亮度随着时间的流逝而减少。亮度的减少程度依赖于每个像素的累积发光时间。当屏中的各个像素的累积发光时间不同时，可能会出现亮度不均匀，并且容易发生称为“老化(burn-in)”的图像质量故障。
鉴于上述问题，希望提供能够补偿像素中的亮度减少的显示装置。
根据本发明的实施例，提供一种显示装置，该显示装置包括屏单元、驱动单元、信号处理单元、以及选择器。屏单元包括多行扫描线、多列信号线、矩阵状的像素电路、以及光传感器。驱动单元包括对扫描线提供控制信号的扫描器和对信号线提供视频信号的驱动器。屏单元被分成多个区域，每个区域具有多个像素电路。像素电路根据视频信号发光。光传感器相对于每个区域设置并根据发光输出亮度信号。选择器通过切换多个亮度信号对信号处理单元提供所述信号。信号处理单元根据亮度信号校正视频信号并将该视频信号提供给驱动器。
优选的是，对应于多个区域设置的多个光传感器按给定数目的传感器被分组为块，并且信号处理单元按照每个块处理亮度信号。显示装置还包括转换器，其将从光传感器输出的模拟亮度信号转换成数字亮度信号，并将该信号提供到信号处理单元中，其中所述转换器被设置为对应于每个块。显示装置还包括放大器，用于放大从光传感器输出的亮度信号，并将该信号提供给信号处理单元，其中所述放大器被设置为对应于每个块。信号处理单元在显示期间提供用于显示的视频信号，在所述显示期间，在屏单元中显示视频，并且，信号处理单元在检测期间提供用于检测的视频信号，在所述检测期间，在屏单元中不显示视频。信号处理单元在每个帧中提供用于检测的视频信号，并且仅仅允许检测目标的像素电路发光。信号处理单元比较在第一期间从光传感器输出的第一亮度信号与在第一期间之后的第二期间从光传感器输出的第二亮度信号，根据比较结果校正视频信号，并将该信号提供给驱动器。
根据本发明的实施例，信号处理单元根据从光传感器输出地亮度信号校正视频信号，并将校正的视频信号提供给驱动单元的驱动器。根据该配置，可以通过校正视频信号来补偿像素的亮度劣化，从而，可以防止过去成为问题的例如“老化”的图像质量故障。
根据本发明的实施例，光传感器检测每个像素的发光亮度，并输出相应的亮度信号。由于相对于各个像素检测发光亮度，所以，即使在屏中出现局部不均匀时，也可以通过校正每个像素中的视频信号来校正局部亮度不均匀。
特别是，在本发明的实施例中，将屏单元划分，光传感器相对于每个部分被设置。每个部分包括在其中相应的光传感器可以检测发光亮度的范围中的多个像素。根据本发明的实施例，不需要提供光传感器对应于各个像素以便检测每个像素的发光亮度，因此可以大大减少所需的光传感器的数目，从而可以简化显示面板结构以及减少显示面板的成本。
另外，在根据实施例的显示装置中，在面板和信号处理单元(例如DSP)之间设置选择器。选择器通过切换信号来提供从对应于多个区域设置的多个光传感器输出的亮度信号。通过插入选择器可以减少在多个光传感器和信号处理单元之间连接的布线(wiring)的数目。当信号处理单元包括IC芯片(例如FPGA或ASIC)时，可以减少用于连接多个光传感器的引脚(pin)的数目。因此，即使光传感器的数目超过DSP的引脚的数目，也可以使用通用的IC芯片。
另外，根据本发明的实施例，多个光传感器按给定数目的传感器被分组为块。信号处理单元按照每个块接收亮度信号，并基于亮度信号对视频信号执行校正处理。为了处理从信号处理单元(例如DSP)中的光传感器输出的模拟亮度信号，需要放大器或者转换器，放大器用于放大模拟亮度信号，转换器将放大的亮度信号的模拟数据转换成数字数据。根据本发明的实施例，光传感器按给定数目的传感器被分组为块，因此通过分组为块的光传感器共同使用放大器和转换器，从而实现了部件数目的减小。
【附图说明】
图1是根据本发明第一实施例的显示装置的面板的框图；
图2是根据第一实施例的像素电路图；
图3是用于说明第一实施例的操作的时序图；
图4也是用于说明操作的时序图；
图5是示出第一实施例的整体配置的框图；
图6是示出整体配置的框图；
图7示出面板的示意平面图和截面图；
图8是面板的放大截面图；
图9示出从光传感器输出的亮度信号的分布的曲线图；
图10A是用于说明第一实施例的操作的示意图；
图10B也是用于说明操作的示意图；
图11是示出老化现象的示意图；
图12是示出对视频信号的校正处理的示意图；
图13A和13B是示出第一实施例的配置的示意图；
图14A和14B示出用于说明第一实施例的操作的时序图；
图15A和15B也示出用于说明第一实施例的示意图；
图16是示出第二实施例的框图；
图17是示出参考实例的框图；
图18是示出第三实施例的框图；
图19是示出第四实施例的框图；
图20是示出第五实施例的时序图；
图21是示出根据本发明第六实施例的显示装置的面板配置的框图；
图22是示出像素电路的配置的电路图；
图23是用于说明操作的时序图；
图24是示出根据本发明第七实施例的显示装置的面板配置的框图；
图25是根据第七实施例的像素电路图；
图26也是像素电路图；
图27是说明第七实施例的操作的时序图；
图28是示出根据本发明的应用实例的显示装置的装置结构的截面图；
图29是根据本发明的应用实例的显示装置的模块结构的平面图；
图30是示出包括根据本发明应用实例的显示装置的电视机的透视图；
图31是示出包括根据本发明应用实例的显示装置的数字静止照相机的透视图；
图32是示出包括根据本发明应用实例的显示装置的笔记本个人计算机的透视图；
图33是示出包括根据本发明应用实例的显示装置的便携式终端装置的示意图；以及
图34是示出包括根据本发明应用实例的显示装置的摄像机的透视图。
【具体实施方式】
下文将描述优选实施例(指下文中描述的实施例)。将按以下顺序进行描述。
第一实施例
第二实施例
第三实施例
第四实施例
第五实施例
第六实施例
第七实施例
应用实例
第一实施例
(面板的整体配置)
图1是示出作为根据本发明实施例的显示装置的主单元的面板的整体配置图。如图中所示，显示装置包括像素阵列单元1(屏单元)和驱动像素阵列单元1的驱动单元。像素阵列单元1具有多行扫描线WS、多列信号线SL、设置在这两条线相交的部分处的矩阵状的像素2、以及供电线(电源线)VL，供电线被设置为对应于各个像素2的各个线。在实例中，对每个像素2分配RGB三原色的任一个，以实现彩色显示。然而，本发明不限于此，并且还包括单色显示装置。驱动单元包括：写扫描器，其通过对各个扫描线WS顺序地提供控制信号来逐行地对像素2进行线顺序扫描；电源扫描器6，其与线顺序扫描相对应地对各个供电线VL提供在第一电压和第二电压之间切换的电源电压；以及水平选择器(horizontal selector)(信号驱动器)3，其与线顺序扫描相对应地对多行信号线SL提供作为视频信号的信号电位和参考电位。
[像素的电路配置]
图2是示出在图1所示的显示装置中包括的像素2的具体配置和连接关系的电路图。如图所示，像素2包括：发光元件EL，其通常为有机EL装置等；采样晶体管(sampling transistor)Tr1；驱动晶体管Trd；以及像素电容器Cs。采样晶体管Tr1在其控制端(栅极)处连接到相应的扫描线WS，在一对电流端(源极/漏极)中的一个处连接到相应的信号线SL，以及在另一个电流端处连接到驱动晶体管Trd的控制端(栅极G)。驱动晶体管Trd在一对电流端(源极/漏极)中的一个处连接到发光元件EL，并在另一个电流端处连接到相应的供电线VL。在实例中，驱动晶体管Trd是N沟道型，其中，其漏极连接到供电线VL，源极S连接到发光元件EL的阳极作为输出节点。发光元件EL的阴极连接到给定阴极电位Vcath。像素电容器Cs连接在作为驱动晶体管Trd的一个电流端的源极S与作为控制端的栅极G之间。
在上述配置中，采样晶体管Tr1根据从扫描线WS提供的控制信号变为导通的(conductive)，对从信号线SL提供的信号电位进行采样，以将该电位存储在像素电容器Cs中。驱动晶体管Trd接收从供电线VL提供的第一电位(高电位Vdd)的电流，允许驱动电流根据存储在像素电容器Cs中的信号电位流入发光元件EL中。写扫描器4对控制线WS输出具有给定脉冲宽度的控制信号，以允许采样晶体管Tr1在信号线SL位于信号电位的时隙中成为导通的，从而将信号电位存储在像素电容器Cs中，并相对于驱动晶体管Trd的迁移率μ对该信号电位添加校正。然后，驱动晶体管Trd将与在像素电容器Cs中写的信号电位Vsig相对应的驱动电流提供给发光元件EL，从而前进到发光操作。
除了上述迁移率校正功能以外，像素电路2还包括阈值电压校正功能。具体是，电源扫描器6在采样晶体管Tr1对信号电位Vsig进行采样之前的第一定时(timing)将供电线VL从第一电位(高电位Vdd)切换到第二电位(低电位Vss)。写扫描器4允许采样晶体管Tr1在同样在采样晶体管Tr1对信号电位Vsig进行采样之前的第二定时成为导通的，以从信号线SL对驱动晶体管Trd的栅极G施加参考电位Vref，以及将驱动晶体管Trd的源极S设置到第二电位(Vss)。电源扫描器6在第二定时之后的第三定时将供电线VL从第二电位Vss切换到第一电位Vdd，以将与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth相对应的电压存储到像素电容器Cs中。根据上述阈值电压校正功能，显示装置可以消除根据像素变化的驱动晶体管Trd的阈值电压Vth的影响。
像素电路2还包括自举功能。也就是说，写扫描器4在信号电位Vsig存储在像素电容器Cs中的阶段解除对扫描线WS施加控制信号，以允许采样晶体管Tr1为不导电状态，并且从信号线SL电断开驱动晶体管Trd的栅极G，从而允许栅极G的电位随着驱动晶体管Trd的源极S的电位变化而变化，并保持栅极G和源极S之间的电压Vgs恒定。
[时序图1]
图3是说明图2所示的像素电路2的操作的时序图。在图中，扫描线WS的电位变化、供电线VL的电位变化以及信号线SL的电位变化在这些线共用的时间轴中被表示。另外，驱动晶体管的源极S和栅极G的电位变化也与这些电位变化并行地被表示。
对扫描线WS施加用于接通采样晶体管Tr1的控制信号脉冲。在一个帧(1f)周期对扫描线WS施加控制信号脉冲，以对应于像素阵列单元的线顺序扫描。控制信号脉冲在一个水平扫描周期(1H)期间包括两个脉冲。第一脉冲有时称为第一脉冲P1，后一脉冲称为第二脉冲P2。供电线VL也在一个帧周期(1f)期间在高电位Vdd和低电位Vss之间切换。在一个水平扫描周期(1H)期间在信号电位Vsig和参考信号Vref之间切换的视频信号被提供给信号线SL。
如图3的时序图所示，像素从前一帧的发光期间进入当前帧的不发光期间，然后进入当前帧的发光期间。在不发光期间，执行准备操作、阈值电压校正操作、信号写入操作、迁移率校正操作等。
在前一帧的发光期间，供电线VL处于高电位Vdd，驱动晶体管Trd将驱动电流Ids提供给发光元件EL。驱动电流Ids经由驱动晶体管Trd从高电位Vdd的供电线VL通过发光元件EL，流入阴极线。
然后，在当前帧的不发光期间，在定时T1将供电线VL从高电位Vdd切换到低电位Vss。据此，供电线VL被放电至Vss，而且，驱动晶体管Trd的源极S被降低至Vss。因此，发光元件EL的阳极电位(也就是驱动晶体管Trd的源极电位)处于反向偏置状态，从而，驱动电流不流动，并且切断了光。栅极G的电位随着驱动晶体管Trd的源极S的电位减少也减少。
然后，在定时T2，通过将扫描线WS从低电位切换到高电位，采样晶体管Tr1变为导通的。此时，信号线SL处于参考电位Vref。从而，驱动晶体管Trd的栅极G的电位通过导通采样晶体管Tr1处于信号线SL的参考电位Vref。此时，驱动晶体管Trd的源极S处于显著低于Vref的电位Vss。以上述方式，初始化驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电Vgs，使得该电压变为大于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。从定时T1至T3的期间T1-T3对应于准备期间，在该准备期间中，将驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电压Vgs预先设置为大于等于Vth。
然后，在定时T3，供电线VL从低电位Vss过渡到高电位Vdd，并且驱动晶体管Trd的源极S的电位开始升高。然后，当驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电压Vgs变为阈值电压Vth时断开电流。以这种方式，在像素电容器Cs中写入对应于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth的电压。这是阈值电压校正操作。此时，设置阴极电位Vcath，使得为了允许电流仅在像素电容器Cs侧流动而不流入发光元件EL的目的而断开发光元件EL。
在定时T4，扫描线WS从高电平回到低电平。换句话说，解除向扫描线WS施加第一脉冲P1，以允许断开采样晶体管。从上面的描述显然可知，将第一脉冲P1施加到采样晶体管Tr1的栅极，以执行阈值电压校正操作。
然后，信号线SL从参考电位Vref切换至信号电位Vsig。随后，在定时T5，扫描线WS再次从低电平上升到高电平。换句话说，将第二脉冲P2施加到采样晶体管Tr1的栅极。因此，再次接通采样晶体管Tr1，并且从信号线SL对信号电位Vsig进行采样。从而，驱动晶体管Trd的栅极G的电位变为信号电位Vsig。这里，由于发光元件EL首先处于断开状态(高阻抗状态)，所以在驱动晶体管Trd的源极和漏极之间流动的电流仅仅流入像素电容器Cs和发光元件EL的等效电容器以开始充电。然后，驱动晶体管Trd的源极S的电位以ΔV增大直到采样晶体管Tr1断开时的T6。因此，视频信号的信号电位Vsig通过被增加到Vth而被写入像素电容器Cs，并且从存储在像素电容器Cs中的电压减去用于迁移率校正的电压ΔV。从而，从定时T5至定时T6的期间T5-T6对应于信号写入期间和迁移率校正期间。换句话说，当将第二脉冲P2施加到扫描线WS，执行信号写入操作和迁移率校正操作。信号写入操作和迁移率校正操作T5-T6等于第二脉冲P2的脉冲宽度。也就是说，第二脉冲P2的脉冲宽度规定迁移率校正期间。
如上所述，在信号写入期间T5-T6同时执行对信号电位Vsig的写入和对校正量ΔV的调节。Vsig越高，通过驱动晶体管Trd提供的电流Ids就变得越高，并且ΔV的绝对值变得越高。从而，对应于发光亮度水平执行迁移率校正。当Vsig固定时，驱动晶体管Trd的迁移率μ越高，ΔV的绝对值就越大。换句话说，迁移率μ越高，对像素电容器Cs的负反馈量ΔV就变得越高，从而，可以消除每个像素中的迁移率μ的变化。
最后，在定时T6，扫描线WS如上所述的那样过渡到低电平侧，并且断开采样晶体管Tr1。因此，驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。此时，漏电流Ids开始流入发光元件EL。因此，发光元件EL的阳极电位根据驱动电流Ids增加。发光元件EL的阳极电位的增加正好是驱动晶体管Trd的源极S的电位增加。当驱动晶体管Trd的源极S的电位增加时，驱动晶体管Trd的栅极G的电位也通过像素电容器Cs的自举步骤而增加。栅极电位的增加量将等于源极电位的增加量。从而，在发光期间，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的输入电压Vgs保持恒定。栅极电压Vgs的值已经接受对信号电压Vsig的阈值电压Vth和迁移率μ的校正。驱动晶体管Trd在饱和区域中操作。也就是说，驱动晶体管Trd输出与栅极G和源极S之间的输入电压Vgs相对应的驱动电流Ids。栅极电压Vgs的值已经接受了对信号电位Vsig的阈值电压Vth和迁移率μ的校正。
[时序图2]
图4是用于说明图2所示的像素电路2的操作的另一时序图。该图与图3所示的时序图基本相同，并且对对应的部分给予对应的附图标记。不同之处在于，以时间分割的方式，在多个水平周期上重复执行阈值电压校正操作。在图4的时序图的实例中，在每个1H周期中的Vth校正操作执行两次。当屏单元变为高清晰度单元时，像素数目增加，并且扫描线的数目也增加。通过增加扫描线的数目，1H周期变短。在高速地执行线顺序扫描时，存在其中在1H周期中未完成Vth校正操作的情况。因此，在图4的时序图中，以时间分割的方式将阈值校正操作执行两次，从而可靠地将驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电位Vgs初始化为Vth。重复Vth校正的次数不限于两次，如果需要，可以增加时间分割的数目。
[显示装置的整体配置]
图5是示出根据本发明实施例的显示装置的整体配置的示意框图。如图所示，显示装置主要包括屏单元1、驱动单元以及信号处理单元10。屏单元(像素阵列单元)1具有面板“0”，该面板包括多行扫描线、多列信号线、设置在各个扫描线与各个信号线相交的部分处的矩阵状的像素、和光传感器8。驱动单元包括对各个扫描线顺序地提供控制信号的扫描器和对各个信号线提供视频信号的驱动器。在实施例中，扫描器和驱动器安装在面板“0”上以围绕屏单元1。
屏单元1中包括的每个像素在根据从相应的扫描线提供的控制信号选择像素时，从相应的信号线取得视频信号，并且根据所取得的视频信号发光。光传感器8检测每个像素的发光亮度，并输出相应的亮度信号。在实施例中，光传感器8安装到面板“0”的背侧(与发光表面相对的一侧)。
信号处理单元(DSP)10根据从光传感器8输出的亮度信号校正视频信号，并将校正的视频信号提供给驱动单元中的驱动器。在实施例中，AD转换器(ADC)9插入在光传感器8和信号处理单元10之间。ADC转换器9将从光传感器8输出的模拟亮度信号转换成数字亮度信号(亮度数据)，并将该信号提供给数字信号处理单元(DSP)10。
作为本发明实施例的特征，在屏单元(像素阵列单元)1中，面板“0”被分为多个区域，并且光传感器8被设置为对应于各个区域。每个光传感器8检测属于对应区域的像素的发光亮度，并将相应的亮度信号提供给信号处理单元10。光传感器8优选设置在相应区域的中心处。
信号处理单元10在其中视频显示在屏单元1中的显示期间将正常的视频信号提供给驱动器，并在检测期间将用于亮度检测的视频信号提供给驱动器，所述检测期间被包含在不显示视频的不显示期间中。信号处理单元10在每个帧(或在每个场(field))中提供用于检测的视频信号。用于检测的视频信号允许在一个帧(或一个场)中仅仅检测目标的像素发光，并且允许其他像素为不发光状态。信号处理单元10通过比较在初始阶段(例如在工厂运输产品时)从光传感器8输出的第一亮度信号与在从初始阶段经过给定时间之后从光传感器8输出的第二亮度信号，校正视频信号以补偿所计算的发光亮度的减少量，而计算在每个像素中的发光亮度的减少量，并将该量输出给驱动单元中的驱动器。
从上述说明显然可知，在本发明的实施例中，光传感器8被设置在面板“0”处。通过使用光传感器8来测量每个像素的亮度劣化，并对应于劣化程度调节视频信号的电平。因此，可以在屏1中显示校正了“老化”的图像。尤其是，在该实施例中，相对于多个像素设置一个光传感器8。因此，可以大大减少光传感器的数目，从而可以降低用于老化校正系统的成本。
[变型实例]
图6是示出根据图5所示的第一实施例的显示装置的变型实例的框图。为了更容易地理解，对与图5中所示的元件相对应的部分给予对应的附图标记。不同处在于，光传感器8设置在表面侧，而不是在面板“0”的背侧。当光传感器8设置在表面侧时，有利的是，相比于背侧的情况，光接收量增加。然而，当光传感器8设置在面板“0”的表面侧时，不利的是，牺牲了从像素部分的发光。
[面板的配置]
图7是示出图5所示的显示装置中包括的面板的配置的示意平面图和截面图。如图所示，屏单元(像素矩阵单元)1设置在面板“0”的中心处。在围绕屏单元1的面板“0”的周边(框架部分)处安装包括驱动器和扫描器等的驱动单元(但是，未示出)。然而，本发明不限于此，驱动单元可以设置为与面板“0”分离。
屏单元1被分成多个区域1A。光传感器8被设置为对应于各个区域A。光传感器8检测属于对应区域A的像素2的发光亮度，并将对应的亮度信号提供给信号处理单元(未示出)。
在所示实例中，像素被设置为15行和20列的矩阵形式。像素阵列被分为12个区域。每个区域A包括5行和5列的二十五个像素2。一个光传感器1相对于25个像素2设置。相比于其中相对于1个像素2形成一个光传感器8的情况，可以大大减少所需的光传感器8的数目。
[面板的截面结构]
图8示出图7所示的面板的截面结构。面板“0”具有其中层叠下玻璃基底101和上玻璃基底108的结构。通过TFT工艺在玻璃基底101之上形成集成电路102。集成电路102是图2所示的像素电路的集合。在集成电路102上，发光元件EL的阳极103与每个像素分开地形成。还形成布线106，用于将各个阳极103连接到集成电路102侧。在阳极103之上形成由有机EL材料等形成的发光层104。另外在其整个表面之上形成阴极105。阴极105、阳极103以及在二者之间保持的发光层104构成发光元件。在阴极105之上，通过密封层107接合玻璃基底108。
有机EL发光元件是自发光装置。发射的光大部分被引导到面板“0”的表面方向(上玻璃基底108的方向)。然而，存在倾斜发射的光、以及在面板“0”内侧反复地反射和散射并透过面板“0”的背侧(下玻璃基底101的方向)的光。在图5所示的实例中，光传感器安装在面板“0”的背侧，其检测来自发光元件的透过面板“0”的背侧的发射光。在该情况下，不仅仅可以测量来自恰好位于光传感器之上的像素的发光、而且还可以测量来自与恰好位于传感器之上的位置偏移的周边像素的发光亮度。
[由光传感器接收的光量的分布]
图9是示出由光传感器接收的光量的分布的曲线图。(X)表示在行方向接收的光的分布。水平轴示出用像素的数目表示的距离光传感器的距离，垂直轴示出传感器输出电压。传感器输出电压与接收的光量成比例。从图中显然可知，光传感器不仅接收来自位于中心的像素(恰好位于传感器之上的像素)的发光，还在一定程度上接收来自偏离中心的像素的发光，并输出相应的亮度信号。
(Y)表示沿列方向由光传感器接收的光量的分布。发现，以与在(X)所示的行方向中接收的光量的分布相同的方式，光传感器不仅接收来自中心像素的发光，还在一定程度上接收在列方向上的来自周边像素的发光，并且可以输出相应的亮度信号。
在本发明的实施例中，利用由光传感器接收的光量的分布在区域中具有一定宽度的事实，相对于多个像素设置一个光传感器。因此，可以减少光传感器的数目，并大大降低老化校正系统的成本。考虑图9所示的由光传感器接收的光量的分布(接收的光强的分布)，通过一个光传感器测量的范围(区域)希望为在所有方向即上下左右方向上距离光传感器相等距离的范围。换句话说，希望光传感器设置在每一个分区域的中心处。
[发光亮度1的检测操作]
图10A是示出检测发光亮度的操作的顺序的示意图。如图中左上方所示，屏单元1包括10行和10列的像素2，其被分为区域A1至A4的四个区域。每个区域A包括5行和5列的像素。光传感器8设置在每个区域A的中心处。
在第一帧1中，属于各个区域的像素中的左上角的像素同时发光。所有其余像素处于不发光状态。换句话说，在位于各个区域的左上角的像素中写入用于检测的视频信号，以允许所述像素在帧1中发光，并且在其余像素中写入黑电平信号以允许所述像素处于不发光状态。因此，可以允许各个区域中的检测目标的像素发光。
由对应的光传感器8接收从发光像素发出的光。此时，将从在相邻区域同时发光的像素发出的光设置为没有混合在一起。在所示的实例中，从在区域A1的左上角的发光像素发出的光基本上不与从在区域A2的左上角的发光像素发出的光混合。类似地，在区域A1中的发光像素不干扰在区域A3中同时发光的像素。在区域A4中的发光像素不干扰在区域A1中的发光像素。
当前进到下一帧2时，通过对屏单元1的线顺序扫描重新写入显示图形。从各个区域A的左上角的第二位置中的像素发光。由对应的光传感器8分别接收在各个区域的像素同时发出的光，并输出对应的亮度信号。因此，在每个区域中以点顺序方式使各个像素发光，并且进行光接收操作。在帧5中，属于各个区域的像素中的右上角像素发光，并且其余像素被置于不发光状态。因此，在帧1-5中，以点顺序方式检测属于各个区域的第一行的五个像素的发光亮度。
当前进到下一帧6时，各个区域的第二线顶部的像素发光，其余像素处于不发光状态。然后，以相同的方式对帧7进行操作，并且在帧10中完成对各个区域的第二线的像素的检测操作。因此，可以在共25帧中检测被包括在一个屏中的像素的发光亮度。在显示器具有30Hz帧频率的情况下，在1秒或更少的时间内完成对全部像素的发光亮度的检测。
如上所述，根据本发明实施例的显示装置的信号处理单元在其中在屏单元1上显示视频的显示期间提供正常视频信号，而该信号处理单元在检测期间对屏单元1提供用于亮度检测的视频信号，所述检测期间被包括在其中不显示视频的不显示期间中。信号处理单元在每个帧中提供用于检测的视频信号。用于检测的视频信号仅仅允许检测目标的像素发光，并允许其余像素在一个帧中处于不发光状态。
根据本发明的实施例，允许在其中一个光传感器可接收光的范围中的像素2以点顺序方式逐个像素地发光。而且，相对于多个光传感器8，同时执行发光。因此，发光操作可以并行地执行，这大大减少了亮度检测时间。在检测操作中，在一个面板“0”中，与光传感器8的数目相同的数目的像素2同时发光，并且通过点顺序驱动来重复发光。
通过将输入面板的视频信号执行对多个像素中的同时发光的控制。以与正常显示期间相同的方式，通过由扫描器执行的线顺序扫描来控制像素的操作定时。为了防止出现测量误差，还将黑电平视频信号输入到除测量目标的像素以外的像素。根据上述操作，多个像素的发光亮度数据可以同时获得以及通过多个光传感器顺序获得，这可以大大降低光接收时间。希望的是，逐个像素地执行发光亮度的检测。在彩色显示器的情况下，每个像素包括发射绿光的像素、发射红光的像素、以及发射蓝光的像素。在该情况下，希望逐个像素地检测发光亮度，以防止不同颜色的光混合到一起。考虑到光传感器的光接收灵敏度，希望通过一个光传感器测量的区域为在所有方向即上下左右方向距离光传感器相等距离的范围。
[对发光亮度的检测操作2]
图10B是示出图10A所示的发光顺序的另一实例的示意图。在该实例中，以与在图10A所示的前一实例相同的方式在各个区域按点顺序使像素发光。然而，该实例与前一实例的不同之处是，在相邻区域之间的点顺序驱动的移动方向被颠倒。在帧1中，相邻区域的发光像素在最远的位置处彼此分隔开。在帧5中，在行方向中在相邻区域同时发光的像素再次彼此靠近。在该情况中，为了防止从相邻像素发出的光彼此混合在一起，可以沿着各个区域的部分提供遮光壁。随后，逐个帧地执行像素的点顺序发光。在最后一帧25中，在按正方形的形状设置的四个区域(未示出)处，最接近中心的四个像素同时发光，并且测量屏单元1中包括的所有像素的发光亮度。
[老化现象]
图11是说明作为本发明实施例的处理目标的“老化”的示意图。(A1)表示将导致老化的图形显示。例如，在屏单元1中显示图中所示的窗口。在白色窗口的部分中的像素以高亮度持续发光，而在周边黑框部分中的像素被置为不发光状态。当长时间显示该窗口图形时，白色部分的像素进行亮度劣化，而在黑框部分中的像素相对较慢地进行亮度劣化。
(A2)示出其中删除(A1)中所示的窗口图形而在屏单元1中执行全部栅格显示(raster display)的状态。如果没有局部劣化，则当在屏单元1中执行栅格显示时，可以获得整个屏中均匀的亮度分布。然而，实际上在之前显示为白色的中心部分处的像素进行亮度劣化，从而，中心部分的亮度变得低于周边部分的亮度，并且如图中所示，出现“老化”。
[老化校正处理]
图12是示出对图11所示的“老化”的校正操作的示意图。(O)表示从外部输入到显示装置的信号处理单元的视频信号。在该实例中，示出全部视频信号。
(A)表示在已经发生图11所示的“老化”的屏单元中显示(O)中所示的视频信号时的亮度分布。即使输入全部视频信号，在面板的屏单元中也存在局部老化，从而，中心处的窗口部分的亮度比周边框部分的亮度暗。
(B)表示通过根据对各个像素的发光亮度的检测结果校正从外部输入的视频信号(O)而获得的视频信号。在(B)所示的经过老化校正的视频信号中，将写入中心窗口部分的像素中的视频信号的电平被校正为较高，并且将写入周边框部分的像素中的视频信号的电平被校正为较低。如上所述，执行校正使得视频信号具有如(B)所示的正亮度分布，以便消除由于(A)中所示的老化导致的负亮度分布。
(C)示意地示出其中在屏单元中显示经过老化校正后的视频信号的状态。通过用于老化校正的视频信号来补偿面板的屏单元中保留的由于老化导致的不均匀亮度分布，并且可以获得具有均匀亮度分布的屏。
[第一实施例的具体配置]
图13A和13B是示出根据本发明第一实施例的显示装置的具体配置的示意图。图13A是表示并行驱动多个传感器的用于比较的参考实例。如图所示，在面板“0”中形成屏单元1(像素阵列单元)。屏单元1被分成多个区域。在面板“0”的背侧，设置多个光传感器8以对应于多个区域。在一个帧中并行驱动多个光传感器8。多个光传感器分别通过布线连接到信号处理单元(DSP)10。DSP 10包括，例如，ASIC芯片，其中对于多个光传感器8的数目需要连接引脚。然而，当光传感器8的数目增加时，在通用ASIC芯片中，引脚的数目实际上不够，从而难以响应所述连接。
图13B示出第一实施例的具体实例，其示出对多个传感器的相移并行驱动系统。为了更容易理解，对与图13A所示的参考实例相对于的部分给予对应的附图标记。如图所示，面板“0”的屏单元1被分为多个区域，光传感器8被设置为对应于各个区域。每个光传感器8检测属于对应区域的像素的发光亮度，并输出对应的亮度信号。作为本发明实施例的特征，在光传感器8和DSP 10之间插入选择器50。选择器50通过切换信号将从对应于多个区域设置的多个光传感器8输出的亮度信号提供给信号处理单元(DSP)10。通过以这种方式插入选择器50，相比于参考实例，可以减少用于DSP 10的外部连接的终端的数目。因此，根据本发明的实施例，可使用通用ASIC芯片作为DSP 10。
在图13A所示的简单并行驱动系统中，从面板“0”侧输出的亮度信号的数目增加。从而，DSP 10的输入引脚的数目与传感器的数目成比例地增加。另一方面，在图13B所示的对多个传感器的相移并行驱动系统中，通过插入选择器50可以减少DSP 10的输入引脚的数目。因此，可以简化字面板“0”和DSP 10之间的连接处理。
如上所述，光传感器8在每帧中输出亮度信号。一个帧中的时间量级一般为“ms”。另一方面，DSP 10中包括的IC的操作速度为“ns”或“s”。DSP 10的处理操作比光传感器8的光接收操作快得多。在本发明的实施例中，通过使用实施例中的上述方式利用选择器50顺序采样信号，将在一个帧期间从多个光传感器8输出的亮度信号输入DSP 10侧。换句话说，选择器50通过执行对信号的并行/串行转换而减少了DSP 10的输入引脚的数目，并有效地使用DSP 10的处理能力。
[时序图]
图14A和14B示出用于说明图13A和13B所示的参考实例和实施例的操作的时序图。在图14A所示的多个传感器的并行驱动的参考实例中，属于多个区域1至N的像素在一个帧中同时发光。在表示发光操作的时序图中，一个像素的发光期间对应于一个帧。
另一方面，被设置为对应于各个区域1至N的光传感器1至N并行接收对应区域的像素的发光亮度，输出结果作为亮度信号。如输出信号的时序图所示，一个像素的亮度输出信号在一个帧中同时从全部传感器1至N输出并被提供至DSP侧。因此，在参考实例的多个传感器的并行驱动中，在每个帧中执行发光操作和信号输出操作。
另一方面，在图14B所示的对多个传感器的相移并行驱动中，多个区域1至N中的检测目标的像素在相移时执行发光操作。以与图14A所示的参考实例相同的方式，一个像素的发光期间对应于一个帧，然而，在区域1至N中发生移相。但是本发明不限于此，在区域1至N不需要使发光操作的相位偏移。同样优选的是，如图14A所示，在所有区域1至N中同时执行发光操作。另一方面，光传感器侧接收各个像素的发光，并输出对应的亮度信号。选择器顺序采样和串行化亮度信号，然后将其提供至DSP侧。在所示实例中，通过采样在一个帧期间中压缩N个像素的亮度输出信号，这可以增加信号处理的速度。
图15A和15B示出说明图13A和13B所示的实施例的更详细的配置和操作的示意图。如图13A所示，选择器50包括插入在各个传感器和DSP 10的共用输入引脚之间的开关晶体管(switchingtransistor)。从选择器50的控制单元(未示出)将选择信号SEL1、SEL2和SEL3顺序提供给所述开关晶体管。
如图15B所示，传感器1检测像素1的发光，并在帧F0中输出对应的亮度信号。在下一帧F1，传感器1输出像素2的亮度信号，传感器2输出像素4的亮度信号，并且传感器3输出像素7的亮度信号。在下一帧F2，传感器1输出像素3的亮度信号，传感器2输出像素5的亮度信号，并且传感器3输出像素8的亮度信号。在下一帧F3，传感器2输出像素6的亮度信号，并且传感器3输出像素9的亮度信号。
另一方面，选择器50在每个帧F中顺序输出选择信号SEL2、SEL3和SEL1，接通对应的开关晶体管，从对应的传感器采样亮度信号，并将信号输入DSP。在帧F0，采样像素1的亮度信号并将该亮度信号输入DSP 10。在下一帧F1，顺序采样像素4、像素7和像素2的亮度信号并将其输入DSP 10。因此，选择器50通过将信号转换为串行信号来输入从多个传感器输出的并行亮度信号。
第二实施例
[配置]
图16是示出第二实施例的示意框图。根据第二实施例的显示装置主要包括屏单元、驱动单元和信号处理单元(DSP)10。屏单元(未示出)具有面板，所述面板包括多行扫描线、多列信号线、设置在各个扫描线和各个信号线相交的部分处的矩阵状的像素、以及光传感器。驱动单元(未示出)包括对各个扫描线顺序提供控制信号的扫描器和对各个信号线提供视频信号的驱动器。像素(未示出)在根据从扫描线提供的控制信号选择时从信号线取得视频信号，并根据取得的视频信号发光。光传感器检测每个像素的发光亮度并输出对应的亮度信号。信号处理单元10根据从光传感器输出的亮度信号校正视频信号，并将校正的视频信号提供给驱动单元中的驱动器。
作为特征，在屏单元中，面板被分为多个区域，并且光传感器被设置为对应于各个区域。在所示实例中，在面板上设置六个光传感器，即传感器1至6。各个传感器1至6检测属于对应的区域的像素的发光亮度，并输出对应的亮度信号。多个传感器1至6按给定数目的传感器被分组为块。在实例中，三个传感器，即传感器1至3被示意分组为构成一个块。类似地，三个传感器，即传感器4-6被分组为一个块。信号处理单元10交替地从每个块接收亮度信号，并处理所述信号。
该实施例包括放大器60，该放大器放大从各个光传感器1至6输出的亮度信号，并将信号提供给信号处理单元10。放大器60被设置为对应于每个块。换句话说，放大器60被一个块中包括的三个传感器1至3共享。
而且，该实施例还包括转换器(ADC)9，该转换器将从光传感器输出的模拟亮度信号转换成数字亮度信号，并将该信号提供给信号处理单元10。转换器9被设置为对应于每个块。换句话说，转换器(ADC)9被属于一个块的三个传感器1至3共享。
其中可以接收光的范围包括，例如，几百个像素。当屏单元中的像素数目近似为一百万时，需要数千个传感器用于测量屏中包括的全部像素的发光亮度。这些传感器输出通过放大器放大，然后，经过数字转换并被输入到包括FPGA等的信号处理单元(DSP)10。因此，同样需要数千个放大器和数千个模拟/数字转换器，并且还需要数千个FPGA芯片的输入引脚。然而，通用FPGA难以满足使用这样大数目输入引脚。
在该实施例中，多个光传感器按给定数目的传感器被分组为块。信号处理单元按照每个块接收亮度信号。例如，数千个传感器被分为数打的每个具有近似一百个传感器的块。在每个块中顺序执行由信号处理单元进行的校正处理。因此，可以在每个块中共享放大器和模拟/数字转换器。放大器和转换器的数目可以与块的数目相同。同时，FPGA的输入引脚的数目可以与块的数目相同。
[参考实例]
图17示出与图16所示的第二实施例相比较的参考实例。为了更容易地理解，对与图16中所示的第二实施例相对应的部分给予对应的附图标记。在所示的参考实例中，放大器60和模拟/数字转换器(ADC)9被设置为对应于每个光传感器。从而，当如图所示具有六个光传感器，将需要6个放大器。另外，需要六个ADC 9。为了使图简单，图17中所示的参考实例被简化了，然而，当该实例应用到其中结合数千个光传感器的面板中时，将需要相同数目的放大器和ADC，这并不实用。
第三实施例
图18是示出根据本发明第三实施例的显示装置的示意框图。对与图16所示的第二实施例相对应的部分给予对应的附图标记。不同之处在于，选择器50插入在每个块中的多个传感器和放大器60之间。例如，当关注第一块时，从三个传感器1至3并行输出的亮度信号在选择器50中被串行化并被输入放大器60。以这种方式，可以由传感器1至3共享放大器60.
第四实施例
图19是示出根据本发明第四实施例的显示装置的框图。为了更容易理解，对与图18所示的第三实施例对应的部分给予对应的附图标记。在该实施例中，选择器50插入在对应于每个光传感器设置的放大器60和ADC 9之间。因此，ADC 9可以由每个块中的多个光传感器共享。然而，放大器60被设置为对应于每个传感器。
第五实施例
图20是根据本发明第五实施例的显示装置的示意时序图。信号处理单元在其中在屏单元上显示视频的显示期间提供正常的视频信号，并在检测期间提供用于亮度检测的视频信号，所述检测期间被包括在其中不显示视频的不显示期间中。在用于亮度检测的视频信号中，在每个帧中，将给定电平的视频信号仅仅提供给测量目标中的像素，而将黑电平视频信号提供给其余像素。因此，多个传感器1至6可以在不显示期间检测屏单元包括的所有像素的发光亮度并可以将相应的亮度信号提供给信号处理单元侧。信号处理单元通过比较从在初始阶段从光传感器输出的第一亮度信号与在经过给定时间之后从光传感器输出的亮度信号来计算发光亮度的减少量。另外，校正视频信号以补偿计算的发光亮度的减少量以改善“老化”。
如上所述，在开始使用面板之后经过特定时间段的阶段执行老化校正。当正常视频信号未被输入面板时，通过利用时隙来执行在经过该特定时间段之后的校正操作。例如，时隙是在装置不作为监视器操作时的时间段。在笔记本个人计算机或便携式电话的情况下，其中盖被闭合的时隙可能是优选的。
第六实施例
[面板配置]
图21是示出根据本发明第六实施例的显示装置的面板配置的框图。为了更容易理解，使用与图1所示的第一实施例的面板框图相同的附图标记。显示装置主要包括像素阵列单元(屏单元)1和驱动像素阵列单元1的驱动单元。类似地，像素阵列单元1包括多行第一扫描线WS、多行第二扫描线WS、多列信号线SL、以及设置在其中各个第一扫描线WS和各个信号线SL相交的部分处的矩阵状的像素2。另一方面，驱动单元包括写扫描器4、驱动扫描器5和水平选择器3。写扫描器4通过对各个第一扫描线WS输出控制信号来对像素2逐行地执行线顺序扫描。驱动扫描器5也通过对各个第二扫描线DS输出控制信号来对像素2逐行地执行线顺序扫描。在写扫描器4和驱动扫描器5中输出控制信号的定时不同。驱动扫描器5设置在驱动单元中，代替第一实施例中使用的电源扫描器6。由于除去了电源扫描器6，所以供电线也从像素阵列单元1中被除去。与此不同的是，在像素阵列单元1中设置提供固定电源电位Vdd的电源线。水平选择器(信号驱动器)3将视频信号的信号电压和参考电压提供给多列信号线SL，以对应于扫描器4和5中的线顺序扫描。
[像素电路的配置]
图22示出图21所示的第六实施例的显示面板中包括的像素配置的配置。第一实施例的像素电路具有两个晶体管，而本实施例的像素包括三个晶体管。如图所示，这里的像素2主要包括发光元件EL、采样晶体管Tr1、驱动晶体管Trd、开关晶体管Tr3以及像素电容器Cs。采样晶体管Tr1在其控制端(栅极)处连接到扫描线WS，在一对电流端(源极/漏极)中的一个处连接到信号线SL，并且在另一个电流端处连接到驱动晶体管Trd的控制端(栅极G)。驱动晶体管Trd在一对电流端(源极/漏极)中的一个(漏极)处连接到电源线Vdd，并在另一个电流端(源极S)处连接到发光元件EL的阳极。发光元件EL的阴极连接到给定的阴极电位Vcath。开关晶体管Tr3在其控制端(栅极)处连接到扫描线DS，在一对电流端(源极/漏极)中的一个处连接到固定电位Vss，并在另一个电流端处连接到驱动晶体管Trd的源极S。像素电容器C在一端处连接到驱动晶体管Trd的控制端(栅极G)，并在其另一端处连接到驱动晶体管Trd的另一电流端(源极S)。驱动晶体管Trd的另一电流端是相对于发光元件EL和像素电容器Cs的输出电流端。在该像素电路2中，为了辅助像素电容器Cs，辅助电容器Csub连接在驱动晶体管Trd的源极S和电源线Vdd之间。
在上述配置中，驱动单元侧的写扫描器4对第一扫描线WS提供用于对采样晶体管Tr1执行切换控制的控制信号。驱动扫描器5对第二扫描线DS输出用于对开关晶体管Tr3执行切换控制的控制信号。水平选择器3对信号线SL提供在信号电位Vsig和参考电位Vref之间切换的视频信号(输入信号)。扫描线WS、DS和信号线SL的电位根据上述线顺序扫描而变化，然而，电源线固定在Vdd。阴极电位Vcath和固定电位Vss也是固定的。
[像素电路的操作]
图23是说明图22所示的像素电路的操作的时序图。如图所示，扫描线WS、扫描线DS以及信号线SL中的电位变化在这些线共用的时间轴中示出。采样晶体管Tr1是N沟道型，其在扫描线WS处于高电位时接通。开关晶体管Tr3也是N沟道型，其在扫描线DS处于高电位时接通。另一方面，提供给信号线SL的视频信号在一个水平周期(1H)中在信号电位Vsig和参考电位Vref之间切换。时序图表示驱动晶体管Trd的栅极G和源极S的电位变化，从而时间轴对应于第一扫描线WS、第二扫描线DS和信号线SL的电位变化。根据栅极G和源极S之间的电位差Vgs，控制驱动晶体管Trd的操作状态。
首先，当像素从前一帧的发光期间进入不发光期间，扫描线DS在定时T1切换到高电位，并且开关晶体管Tr3接通。从而，驱动晶体管Trd的源极S的电位被设置为固定电位Vss。此时，固定电位Vss被设置为低于发光元件EL的阈值电压Vthel与阴极电位Vcath的和。也就是说，固定电位Vss被设置为Vss＜Vthel+Vcath，发光元件EL处于反向偏置状态，驱动电压Ids不流入发光元件EL。然而，从驱动晶体管Trd提供的输出电流Ids通过源极S流到固定电位Vss。
随后，在定时T2，采样晶体管Tr1在其中信号线SL的电位为Vref的状态中被接通。因此，驱动晶体管Trd的栅极G被设置为参考电位Vref。因此，驱动晶体管Vrd的栅极G和源极S之间的电压Vgs将为值Vref-Vss。这里，Vgs被设置为Vref-Vss＞Vth。如果Vref-Vss不高于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth，通常难以执行随后的阈值校正操作。然而，Vgs为Vref-Vss＞Vth，从而，驱动晶体管Trd处于接通状态，漏电流从电源电位Vdd流到固定电位Vss。
然后，在定时T3，操作进入阈值电压校正期间，其中，断开开关晶体管Tr3，并从固定电位Vss切断驱动晶体管Trd的源极S。这里，只要源极S的电位(即，发光元件的阳极电位)低于通过将发光元件EL的阈值电压Vthel加到阴极电位Vcath而获得的值，发光元件EL仍处于反向偏置状态，并且仅有微弱的漏电流流动。从而，通过驱动晶体管Trd从电源线Vdd提供的电流的大部分用于对像素电容器Cs和辅助电容器Csub充电。由于以这种方式对像素电容器Cs充电，所以驱动晶体管Trd的源电位随着时间从Vss增加。经过固定时间段之后，驱动晶体管Trd的源极电位达到电平Vref-Vth，Vss恰好变为Vth。此时，驱动晶体管Trd被断开，并在设置在驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的像素电容器Cs中写入对应于Vth的电压。源电压Vref-Vth低于通过对阴极电位Vcath加上发光元件EL的阈值电压Vthel而获得的值。
随后，在定时T4，处理前进到写入期间/迁移率校正期间。在定时T4，将信号线SL从参考电位Vref切换到信号电位Vsig。信号电位Vsig是对应于灰度级的电压。由于采样晶体管Tr1在该点处于接通状态，所以驱动晶体管Trd的栅极G的电位将为Vsig。因此，驱动晶体管Trd被接通，并且电流从电源线Vdd流动，从而，源极S的电位随着时间增加。由于源极S的电位仍没有超过发光元件EL的阈值电压Vthel与阴极电压Vcath的和，所以仅有微弱的漏电流在发光元件EL中流动，并且从驱动晶体管Trd提供的电流的大部分用于对像素电容器Cs和辅助电容器Csub充电。源极S的电位如上所述在充电过程中增加。
由于驱动晶体管Trd的阈值电压校正操作已经在写入期间中完成，所以从驱动晶体管Trd提供的电流反映迁移率μ。具体是，当驱动晶体管Trd的迁移率μ高时，通过驱动晶体管提供的电流量变高，源极S的电位快速地增加。另一方面，当迁移率μ低时，驱动晶体管Trd的电流供给量低，源极S的电位缓慢地增加。驱动晶体管Trd的输出电流以这种方式负反馈到像素电容器Cs，结果，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S的电压Vgs将为反映迁移率μ的值，并且经过固定时间后，电压Vgs将变为其中迁移率μ已经被完全校正的值。也就是说，在写入期间，通过将从驱动晶体管Trd流出到像素电容器Cs的电流负反馈返回，来同时对驱动晶体管的迁移率μ执行校正。
最后，当处理在定时T5进入当前帧的发光期间时，采样晶体管Tr1被断开，驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。因此，在将像素电容器Cs中保持的值Vgs保持恒定的同时，栅极G的电位可以增加，并且源极S的电位也随着栅极G的电位增加而增加。因此，发光元件EL的反向偏置状态消除，并且驱动晶体管Trd将对应于Vgs的漏电流Ids流入发光元件EL。源极S的电位增加直到电流流入发光元件EL，并且发光元件EL发光。这里，发光元件的电流/电压特性在发光时间变长时将改变。从而，源极S的电位也改变。然而，驱动晶体管Trd的栅极和源极之间的电压Vgs通过自举操作而保持为固定值，从而，流入发光元件的电流不改变。因此，即使在发光元件EL的电流/电压特性劣化的情况下，固定电流Ids也保持恒定地流动，并且发光元件EL的亮度不改变。根据本发明的实施例，通过进一步结合老化抑制系统来补偿发光元件的亮度劣化。
第七实施例
[显示面板的框配置]
图24是示出根据本发明第七实施例的显示装置的显示面板的框图。显示装置主要包括像素阵列单元1、扫描器单元和信号单元。由扫描器单元和信号单元构成驱动单元。像素阵列单元1包括按行设置的第一扫描线WS、第二扫描线DS、第三扫描线AZ1和第四扫描线AZ2，按列设置的信号线SL，连接到这些扫描线WS、DS、AZ1、AZ2以及信号线SL的矩阵状的像素电路2，以及多个电源线，所述多个电源线提供各个像素电路2的操作所需的第一电位Vss1、第二电位Vss2以及第三电位Vdd。信号单元包括水平选择器3，该水平选择器将视频信号提供给信号线SL。扫描器单元包括写扫描器4、驱动扫描器5、第一校正扫描器71和第二校正扫描器72，这些扫描器通过将控制信号提供给第一扫描线WS、第二扫描线DS、第三扫描线AZ1和第四扫描线AZ2，逐行地顺序扫描像素电路2。
[像素电路的配置]
图25是示出图24所示的显示装置中包括的像素配置的电路图。本实施例的像素的特征在于包括五个晶体管。如图所示，像素电路2包括采样晶体管Tr1、驱动晶体管Trd、第一开关晶体管Tr2、第二开关晶体管Tr3、第三开关晶体管Tr4、像素电容器Cs以及发光元件EL。在给定的采样期间，采样晶体管Tr1根据从扫描线WS提供的信号变为导通的，在像素电容器Cs中对从信号线SL提供的视频信号的信号电位执行采样。像素电容器Cs根据采样的视频信号的信号电位将输入电压Vgs施加到驱动晶体管Trd的栅极G。驱动晶体管Trd将对应于输出电压Vgs的输出电流Ids提供给发光元件EL。发光元件EL在给定发光期间通过从驱动晶体管Trd提供的输出电流Ids以对应于视频信号的信号电位的亮度发光。
第一开关晶体管Tr2根据从扫描线AZ1提供的控制信号变为导通的，并在采样期间之前(视频信号写入期间)将作为驱动晶体管Trd的控制端的栅极G设置为第一电位Vss1。第二开关晶体管Tr3根据从扫描线AZ2提供的控制信号变为导通的，并在采样期间之前将作为驱动晶体管Trd的电流端之一的源极S设置为第二电位Vss2。第三开关晶体管Tr4根据从扫描线DS提供的控制信号变为导通的，并在采样期间之前将作为驱动晶体管Trd的另一个电流端的漏极连接到第三电位Vdd，从而，在像素电容器Cs中存储与驱动晶体管Trd的阈值电压Vth相对应的电压以校正阈值电压Vth的影响。第三开关晶体管Tr4根据在发光期间从扫描线DS再次提供的控制信号变为导通的，并将驱动晶体管Trd连接到第三电位Vdd，以允许输出电流Ids流入发光元件EL。
从上述说明显然可知，像素电路2包括五个晶体管Tr1至Tr4和Trd、一个像素电容器和一个发光元件EL。晶体管Tr1至Tr3和Trd是N沟道型多晶硅TFT。仅仅晶体管Tr4是P沟道型多晶硅TFT。然而，本发明不限于此，可以适当地混合N沟道型和沟道型TFT。例如，发光元件EL是包括阳极和阴极的二极管型有机EL装置。然而，本发明不限于此，并且发光元件包括所有类型的通常通过电流驱动发光的装置。
图26是通过从图25所示的显示面板中仅仅提取像素电路2的一部分而显示的示意图。为了更容易理解，写入通过采样晶体管Tr1采样的视频信号的信号电位Vsig、驱动晶体管Trd的输入电压Vgs和输出电流Ids、以及包括在发光元件EL中的容量成分(capacitivecomponent)Coled等。下面将参考图27说明根据实施例的像素电路2的操作。
[第七实施例的操作]
图27是示出图26所示的像素电路的时序图。图27表示施加到各个扫描线WS、AZ1、AZ2和DS的控制信号沿时间轴T的波形。为了简化附图标记，用与对应的扫描线的附图标记相同的附图标记表示控制信号。由于晶体管Tr1、Tr2和Tr3是N沟道型的，所以它们在扫描线WS、AZ1、AZ2分别处于高电位时被接通，而在低电位时被断开。另一方面，晶体管Tr4为P沟道型的，从而其在扫描线DS处于高电位时被断开，而在低电位是被接通。除了各个控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形以外，时序图还表示驱动晶体管Trd的栅极G和源极S的电位变化。
在图27所示的时序图中，定时T1至T8被计数为一帧(1f)。像素阵列中的各行在一个帧中被一次顺序扫描。时序图表示施加到一行像素的各个控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形。
在当前帧开始之前的定时T0，所有的控制信号WS、AZ1、AZ2和DS处于低电位。从而，N沟道型晶体管Tr1、Tr2和Tr3处于断开状态，而只有p沟道型晶体管Tr4处于接通状态。由于驱动晶体管Trd通过处于接通状态的晶体管Tr4连接到电源Vdd，所以驱动晶体管Trd根据给定的输入电压Vgs将输出电流Ids提供给发光元件EL。从而，发光元件EL在定时T0发光。此时，施加到驱动晶体管Trd的输入电压Vgs由栅极电位(G)和源极电位(S)之差表示。
在当前帧开始的定时T1，控制信号DS从低电位切换到高电位。因此，开关晶体管Tr4被断开，驱动晶体管Trd从电源Vdd断开，从而发光停止，装置进入不发光期间。从而，在定时T1断开所有的晶体管Tr1至Tr4。
随后，当前进到定时T2时，控制信号AZ1和AZ2处于高电位，从而，开关晶体管Tr2和Tr3被接通。结果，驱动晶体管Trd的栅极G连接到参考电位Vss1，并且源极S连接到参考电位Vss2。这里，满足Vss1-Vss2＞Vth，并且通过允许Vss1-Vss2为Vgs＞Vth准备将在后面的定时T3执行的Vth校正。换句话说，期间T2至T3对应于驱动晶体管Trd的重置期间。当发光元件EL的阈值电压是VthEL时，设置VthEL＞Vss2。因此，对发光元件EL施加负偏置，并且所述元件变成处于所谓的反向偏置状态。通常执行将在后面执行的Vth校正操作和迁移率校正操作需要反向偏置状态。
在定时T3，控制信号AZ2处于低电位，并且紧接其后，控制信号DS也处于低电位。因此，晶体管Tr3被断开，而晶体管Tr4被接通。结果，漏电流Ids流入像素电容器Cs，并且开始Vth校正操作。此时，驱动晶体管Trd的栅极G保持在Vss1，电流Ids流动直到驱动晶体管Trd被断开。当驱动晶体管Trd被断开时，驱动晶体管Trd的源极电位(S)将为Vss1-Vth。控制信号DS在漏电流断开的定时T4返回处于高电位，以允许断开开关晶体管Tr4。另外，控制信号AZ1也返回处于低电位，以允许开关晶体管Tr2被断开。结果，在像素电容器Cs中保持并固定Vth。如上所述，从定时T3到T4的期间是检测驱动晶体管Trd的阈值电压Vth的期间。这里，检测期间T3至T4称为Vth检测期间。
在以上述方式执行Vth校正之后，在定时T5将控制信号WS切换到高电位，以接通采样晶体管Tr1，并在像素电容器Cs中写入视频信号Vsig。相比于发光元件EL的等效电容器Coled，像素电容器Cs足够小。结果，大部分视频信号Vsig写入像素电容器Cs中。精确地说，在像素电容器Cs中写入Vss1和Vsig之差Vsig-Vss1。从而，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电Vgs将为通过将在此时采样的Vsig-Vss1加到预先检测和保持的Vth而获得的电平(Vsig-Vss1+Vth)。当将Vss1设为0以使下面的说明更容易时，如图27所示的时序图，栅极和源极之间的电压Vgs将为Vsig+Vth。对视频信号Vsig执行采样直到控制信号WS返回处于低电位的定时T7。也就是说，从定时T5至T7的期间对应于采样期间(视频信号写入期间)。
在采样期间结束时的定时T7之前的定时T6，控制信号DS处于低电位，并且开关晶体管Tr4被接通。因此，驱动晶体管Trd连接到电源Vdd，从而，像素电路从不发光期间前进到发光期间。在采样晶体管Tr1仍处于接通状态并且开关晶体管Tr4被接通时的T6至T7的期间，对驱动晶体管Trd的迁移率执行校正。也就是说，在该实例中，在采样期间的后面部分与发光期间的开始部分重叠时的T6至T7的期间中，执行迁移率校正。在执行迁移率校正时的发光期间的开始部分，发光元件EL处于反向偏置状态，从而，该元件不发光。在迁移率校正期间T6至T7，漏电流Ids以其中驱动晶体管Trd的栅极G固定于视频信号的电位Vsig的状态在驱动晶体管Trd中流动。这里，由于通过预先设置Vss1-Vth＜VthEL来使发光元件EL处于反向偏置状态，所以发光元件EL表现简单的电容器特性，而不是二极管特性。从而，在通过将像素电容器Cs与发光元件EL的等效电容器Coled一起耦合而获得的电容器C＝Cs+Coled中写入在驱动晶体管Trd中流动的电流Ids。因此，驱动晶体管Trd的源极电位(S)增加。在图27的时序图中，增加量由ΔV表示。从在像素电容器Cs中保存的栅极和源极之间的电压Vgs中减去增加量ΔV，从而，意味着已经执行负反馈。通过以上述方式将驱动晶体管Trd的输出电流Ids负反馈返回到同一驱动晶体管Trd的输入电压Vgs，可以校正迁移率μ。通过调节迁移率校正期间T6至T7的时间宽度“t”，可以优化负反馈量ΔV。
在定时T7，控制信号WS处于低电位，以允许断开采样晶体管Tr1。从而，驱动晶体管Trd的栅极G从信号线SL断开。由于视频信号Vsig的施加被解除，所以，驱动晶体管Trd的栅极电位(G)可以随着源极电位(S)增加。在该期间，在像素电容器Cs中保持的栅极和源极之间的电压Vgs保持为值(Vsig-ΔV+Vth)。随着源极电位(S)的增加，发光元件EL的反向偏置状态被消除，从而，通过流入输出电流Ids，发光元件EL实际上开始发光。通过在特征公式1的Vgs中减去Vsig-ΔV+Vth，可以由下面的公式给出此时的漏电流Ids和栅极电压Vgs之间的关系。
Ids＝kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vsig-ΔV)2
在上述公式中，k＝(1/2)(W/L)Cox。根据该特征公式，可以想到，Vth项被消除，提供给发光元件EL的输出电流Ids不依赖于驱动晶体管Trd的阈值Vth。漏电流Ids主要由视频信号的信号电压Vsig确定。换句话说，发光元件EL以对应于视频信号Vsig的亮度发光。此时，通过负反馈量ΔV校正Vsig。校正量ΔV用于除去正好位于特征公式中的系数位置的迁移率μ的影响。从而，漏电流Ids基本上仅取决于视频信号Vsig。
最后，在定时T8，控制信号DS处于高电位，开关晶体管Tr4被断开，然后，发光结束，并且当前帧结束。然后，处理前进到下一帧，其中将重复Vth校正操作、迁移率校正操作、以及发光操作。
应用实例
根据本发明实施例的显示装置具有如图28所示的薄膜装置配置。在图28中，TFT部分具有底部栅极配置(栅电极位于沟道PS层的下方)。关于TFT部分，存在诸如夹层栅极配置(沟道PS层被夹在上栅电极和下栅电极之间)和顶部栅极配置(栅电极位于沟道PS层的上方)的变型。附图示出形成在绝缘基底上的像素的示意截面结构。如图所示，像素具有包括多个晶体管的晶体管单元(在图中示出一个TFT作为实例)、包括像素电容器等的电容器单元、以及包括有机EL元件等的发光元件。在基底上，通过TFT工艺形成晶体管单元和电容器单元，然后，在其上层叠例如有机EL元件的发光单元。另外，通过粘合剂在其上接合透明对向基底(countersubstate)，以获得平面板。
根据本发明实施例的显示装置包括如图29所示的平模块形状的装置。例如，提供一种像素阵列单元，其中以矩阵形式一体地形成每个具有有机EL元件的多个像素、薄膜晶体管、薄膜电容器等，并且通过围绕像素阵列单元(像素矩阵单元)设置粘合剂来接合由玻璃等形成的对向基底，以获得显示模块。如果需要，在透明对向基底中提供滤色器、保护膜、遮蔽膜等。还优选的是，例如，显示模块从外部相对于像素矩阵电路设置有FPC(柔性印刷电路)作为用于输入和输出信号的连接器，等等。
根据上面说明的本发明实施例的显示装置包括平面板形状，其可以应用于各种电子产品，例如数字照相机、笔记本个人计算机、便携式电话、摄像机等。显示装置可以应用于各领域的电子产品的显示器，该电子产品可以将输入到电子产品或在电子产品中产生的驱动信号显示为图像或视频。应用上述显示装置的电子产品的实例将在下文中示出。电子产品主要包括处理信息的主体和显示输入主体或从主体输出的信息的显示器。
图30示出应用本发明的电视机，该电视机包括视频显示屏11，所述显示屏11具有前面板12、滤波器玻璃13等，所述电视机是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为视频显示屏11而制成的。
图31示出应用本发明的数字照相机，上部的图是正视图，而下部的图是后视图。数字照相机包括成像透镜、用于闪光的发光单元15、显示单元16、控制开关、菜单开关、快门19等，该数字照相机是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示单元16而制造的。
图32示出应用本发明的笔记本个人计算机，其是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示单元22而制造的，其中，主体20包括在输入字符等时操作的键盘21，其中主体盖包括显示图像的显示单元22。
图33示出应用本发明的便携式终端装置。左部的图表示打开状态，右部的图表示闭合的状态。便携式终端装置包括上部壳体23、下部壳体24、连接单元(在该情况中为铰链单元)25、显示器26、子显示器27、图形光28、照相机29等。该便携式终端设备是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为显示器26或子显示器27而制造的。
图34示出应用本发明的摄像机，其是通过使用根据本发明实施例的显示装置作为监视器36而制造的，该摄像机包括主体30、用于在面对前方的侧表面处使被摄体成像的透镜34、在成像时开始/停止开关35、监视器36等。
本申请包含与在2008年11月7日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-286781所公开的主题相关的主题，该专利申请的全部内容在此引入作为参考。
本领域技术人员应该明白，可以根据设计要求和其它因素想到各种变型、组合、子组合和替换，只要它们在本发明的范围内即可。