JP2005148579A

JP2005148579A - Ｔｆｔアレイの駆動電流測定方法および装置

Info

Publication number: JP2005148579A
Application number: JP2003388608A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kogure; 将之木暮; Yasuhiro Miyake; 泰弘三宅
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2005-06-09
Also published as: TW200530673A; US20050104830A1; KR20050048495A; CN1619322A

Abstract

【課題】高速・高精度でＴＦＴアレイの画素駆動電流を測定する。
【解決手段】上記課題は、アレイ駆動電流線に流れるアレイ駆動電流が、画素駆動電流成分とオフセット電流成分を有するＴＦＴアレイの画素駆動電流を測定する測定方法であって、複数の画素の一部または全部の測定画素について、各測定画素駆動時の前記アレイ駆動電流を所定の時間間隔で順次測定するアレイ駆動電流測定ステップと、アレイ駆動電流測定ステップの非実行時に、オフセット電流成分を測定するオフセット電流測定ステップと、複数のオフセット電流の測定結果から、測定画素のアレイ電流測定時のオフセット電流を算出するオフセット電流算出ステップと、アレイ電流測定ステップの測定結果とオフセット電流算出ステップの算出結果の差から、複数の画素の各画素毎の画素駆動電流を算出する画素駆動電流算出ステップとを含む測定方法により解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＴＦＴアレイの駆動電流測定方法および装置に関し、特に駆動電流がオフセット成分を有するＴＦＴアレイの駆動電流測定方法および装置に関する。

フラットテレビ、パソコン用のモニタ、携帯電話の表示装置等に使用されるフラット表示パネルには、早い動きの画像に対応可能で、鮮やかな色が再現できることが求められる。このような要求から、近年、応答速度の速い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイと、表示色域が広い有機EL素子などの自己発光素子を用いたアクティブ型の表示パネルが注目されている。

自己発光素子とは、素子に流れる電流量に応じて光を発生する発光素子である。従って、自己発光素子を利用した表示パネルに使用するＴＦＴアレイは、自己発光素子の駆動電流が制御できなければならない。このため、自己発光素子用のＴＦＴアレイの検査は、従来の液晶パネル用ＴＦＴアレイの測定においては、電流の有無の測定のみならず、電流量または電荷量の測定が必要となる。

ところで、有機ＥＬ材料をはじめとする自己発光材料は高価であるため、ＴＦＴアレイパネルの検査は、自己発光材料を封入する前に行って、検査にパスしたＴＦＴアレイのみに自己発光材料を封入することが一般的である。ところが、自己発光材料が封入されていない状態では、駆動する対象が存在しないため駆動電流が流れない。そこで、自己発光材料の代わりにダミーの負荷容量を設けておき、この負荷に流れる電流を測定して、電流制御を行うことができるかを検査する方法がある。

図７に、このような負荷容量を設けた代表的な自己発光材料用のＴＦＴパネル１１０を示す。ＴＦＴパネル１１０は、アレイ状に配列された画素１２０と、各画素に接続されたゲート線１１２およびデータ線１１１と、ゲート線１１２およびデータ線１１１にそれぞれ接続されたシフトレジスタ１１５、１１６と、輝度信号を伝送する輝度信号線１１３と、各画素に画素駆動電流を供給するアレイ駆動電流線１１４からなる。また、画素１２０は、ゲート線１１２およびデータ線１１１が接続された選択トランジスタ１２１と、選択トランジスタ１２１に接続されたコンデンサ１２２と、ゲート電極にコンデンサ１２２が接続された画素駆動トランジスタ１２３と、画素駆動トランジスタ１２３とアレイ駆動信号線１１４に接続され、自己発光材料の代替となる負荷容量１２４とからなる。この負荷容量１２４は、自己発光材料をＴＦＴアレイパネルに封入する際に除去してもよいし、そのまま残しておいてもよい。

次に、ＴＦＴパネル１１０の動作の概略を説明する。シフトレジスタ１１５、１１６が、それぞれ所定のゲート線１１２およびデータ線１１１に電圧を印加する。このとき、電圧が加えられたゲート線１１２およびデータ線１１１の交差する場所にある画素１２０が選択される。次に、輝度信号線１１３に選択画素１２０の画素駆動電流に応じた電圧を印加する。輝度信号は、画素選択回路１０４により選択されたデータ線１１１に伝送される。選択画素１２０では、選択トランジスタ１２１のゲートに電圧が印加されてＯＮ状態（ドレイン・ソース間が導通状態となる）となり、データ線１１１から供給された輝度信号によりコンデンサ１２２が所定電圧に充電される。すると、画素駆動トランジスタ１２３がＯＮ状態となり、コンデンサ１２２の電圧に応じて、アレイ駆動電流線１１４から負荷容量１２４に電流が流れる。

このようなＴＦＴアレイでは、アレイ駆動電流線１１４が電気的に全ての画素に接続されていることから、非選択画素における漏れ電流や、コンデンサ１２０の残留電位によって画素駆動トランジスタ１２３に流れ続ける残留電流などの影響により、全ての画素を選択していない状態でも、アレイ駆動電流線１１４にはゼロにならず、オフセット電流が流れる。加えて、このオフセット電流は、ＴＦＴアレイの状態によって変動する。このため、ＴＦＴアレイの画素駆動電流を測定するためには、測定されたアレイ駆動電流からオフセット成分を差し引く必要がある。

このようにアレイ駆動電流からオフセット成分を除去する測定方法として、各画素毎に駆動時および非駆動時のアレイ駆動電流を測定する方法がある（特許文献１参照）。図３に、この方法の代表的なシーケンスを示す。はじめに、ＴＦＴパネルの測定画素を選択する（ステップ２００）。次に、コンデンサ１２２を充電して画素駆動時のアレイ駆動電流を測定する（ステップ２０１）。測定画素の非駆動時、すなわちコンデンサ１２２が放電状態にあるときのアレイ駆動電流（オフセット成分）を測定する（ステップ２０２）。そして、駆動時のアレイ駆動電流から非駆動時のアレイ駆動電流（オフセット成分）の差分をとって画素駆動電流を求める（ステップ２０３）。このような画素非駆動時および駆動時の測定をＴＦＴパネル全ての画素について連続的に行う（ステップ２０４、２０５）。

図４は、上述した技術の測定ポイントを示した図である。図において、横軸は時間、縦軸はアレイ駆動電流である。最初の画素の画素駆動電流は、画素駆動時のアレイ駆動電流３１１と画素非駆動時のアレイ駆動電流３０１との差分となる。同様に、２番目〜４番目の画素の画素駆動電流は、画素駆動時の電流３１２、３１３、３１４の電流から、画素非駆動時の電流３０２、３０３、３０４の電流の差分である。このように各画素の測定直後のオフセット成分を測定しておくことにより、測定途中にオフセット電流が変化しても精密な測定が可能となる。

特開２００２−４００７４号公報

しかし、各画素ごとに画素駆動時と非駆動時のアレイ駆動電流を測定すると、各画素毎に２回の測定が必要となるため、測定時間がかかるという問題がある。非駆動時のアレイ駆動電流の測定を数回に１回に間引くことは可能であるが、オフセット電流の測定する間におきた変動は画素駆動電流の算出に反映されないため、測定結果の精度が劣化する。

加えて、複数の画素の駆動時アレイ駆動電流を順次測定している途中でオフセット電流を測定すると、各画素間の測定タイミングがずれしまう。図５は、同一画素を同時間間隔で連続測定したときの画素駆動電流の測定結果を示した図である。理想的なＴＦＴアレイでは、画素駆動電流は測定タイミングによらず一定となるはずであるが、図のようにＴＦＴアレイを駆動する電流には過渡特性があり、画素を測定する時間間隔が異なると測定結果に誤差が生ずる可能性があることがわかる。このような過渡特性は、同一画素を連続測定したときに限らず、同列または同行など直線状に配置された画素を連続的に測定したときも生じる現象である。ゆえに、正確な測定結果を得るためには、直線状に配列された画素は同時間間隔で連続して測定を行うことが好ましい。

本発明は、アレイ状に配置された複数の画素と、前記複数の画素の各画素に画素駆動電流を供給するアレイ駆動電流線とを有し、前記アレイ駆動電流線に流れるアレイ駆動電流が、前記画素駆動電流成分とオフセット電流成分を有するＴＦＴアレイの前記画素駆動電流を測定する測定方法であって、前記複数の画素の一部または全部の測定画素について、前記各測定画素駆動時の前記アレイ駆動電流を所定の時間間隔で順次測定するアレイ駆動電流測定ステップと、前記アレイ駆動電流測定ステップの非実行時に、前記オフセット電流成分を測定するオフセット電流測定ステップと、複数の前記オフセット電流の測定結果から、前記測定画素のアレイ電流測定時の前記オフセット電流を算出するオフセット電流算出ステップと、前記アレイ電流測定ステップの測定結果と前記オフセット電流算出ステップの算出結果の差から、前記複数の画素の各画素毎の前記画素駆動電流を算出する画素駆動電流算出ステップとを含むＴＦＴアレイの画素駆動電流測定方法により上記課題を解決する。

本発明により、高速・高精度でＴＦＴアレイの画素駆動電流が測定できる。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適実施形態となるＴＦＴアレイの画素駆動電流測定方法について詳細に説明する。

図２に、本発明に係る画素駆動電流測定装置１００の概略構成図とＴＦＴアレイ１１０の回路図を示す。画素駆動電流測定装置１００は、画素選択を行うシフトレジスタ１１５、１１６に接続された画素選択回路１０４と、輝度信号線１１３に接続された輝度信号発生回路１０２と、アレイ駆動電流線１１４に接続された測定手段である電流計１０１と、電流計１０１に接続された駆動電流供給手段である電源１０３と、電流計１０１に接続されたデータ処理装置１０５からなる。データ処理装置１０５には、測定データを記録するためのメモリとデータ処理を行うプロセッサが内蔵されている。ＴＦＴアレイ１１０には、３０７２列７６８行の画素がマトリクス状に配置されている。ＴＦＴアレイ１１０の構成は背景技術で説明したものと同じであるため、説明を省略する。

次に、図１のフローチャート、図２の構成図および図６のアレイ駆動電流の波形図に基づいて、ＴＦＴアレイの第３列および第４列に属する画素の測定を例にとって、動作の概略を説明する。まず、画素選択装置１０４が、ＴＦＴアレイの第３列第１行の画素１２０を選択する（ステップ１０）。選択した画素は列の最初の画素であるため（ステップ１１）、この時点でアレイ駆動電流線１１４に流れているアレイ駆動電流を測定して、データ処理装置１０５のメモリに記録する（ステップ１２）。このときに流れている電流が、アレイ駆動電流のオフセット成分４０１となる。次に、輝度信号発生回路１０２が、輝度信号線１１３に輝度信号を出力する。この輝度信号により選択画素１２０のコンデンサ１２２が所定の電圧に充電され、画素駆動トランジスタ１２３がＯＮ状態となって輝度信号に応じた画素駆動電流がアレイ駆動電流線１１４に流れる。このときの電流４１０を電流計１０１により測定してデータ処理装置１０５のメモリに記録する（ステップ１３）。測定後、アレイ駆動電流線１１４の電流をゼロにして、コンデンサ１２２に充電された電荷を放電する。このようにして画素１２０の測定が終了する。

画素１２０は列の最後の画素ではないため（ステップ１４）、画素選択回路１０４は次の測定画素となる隣の画素１２５（第３列第２行）を選択する（ステップ１７）。画素１２５は、第３列の最初の画素ではないため（ステップ１１）、画素駆動トランジスタがＯＦＦ時のオフセット電流の測定（ステップ１２）は行わずに、駆動時のアレイ駆動電流４１１のみを測定する（ステップ１３）。測定のシーケンスは画素１２０と同じである。同様にして、第３列に属する画素を順次測定する。第３列の画素の測定を全て終了すると（ステップ１５）、第４列第１行の画素（図示せず）を選択する（ステップ１８）。そして、第４列の測定も、第３列の測定と同様に、最初の画素（第４列第１行）の測定前のみ画素非駆動時のアレイ駆動電流４０２（オフセット電流）と駆動時のアレイ駆動電流４２０の双方を測定する（ステップ１２、１３）。以降、第3列の測定と同様に、行方向に順次画素測定を行うが、第２行以降の画素の測定時には駆動時のアレイ駆動電流のみを測定する。このような測定を繰り返して、ＴＦＴアレイ上の全ての列に属する画素を測定し、測定結果をデータ処理装置１０５のメモリに記録する。

全ての画素の測定が終了すると、データ処理装置１０５が各画素のオフセット電流を算出する。上述した第３列に属する画素のオフセット電流は、次のように算出する。第３列第１行の画素１２０のオフセット電流は、ステップ１２で測定した画素非駆動時のアレイ駆動電流４０１そのものである。第３列第２行の画素１２５のオフセット電流は、第４列で測定したオフセット電流４０２と第３列で測定したオフセット電流４０１から直線補間して求める。すなわち、第４列で測定したオフセット電流４０２から第３列で測定したオフセット電流４０１の差分をとって、第３列に属する画素数（７６８）で除算した結果に、オフセット電流算出の対象となる画素の行数（２）を掛けて、オフセット電流４０１を加算したものをオフセット電流とする。同様にして、全ての画素のオフセット電流を求める（ステップ１６）。最後に、各画素の画素駆動時アレイ駆動電流の測定値から、ステップ１６で求めたオフセット成分を差し引いて、各画素の画素駆動電流を求める（ステップ１９）。

このように、オフセット電流の測定を各画素の測定前に行わずに、所定画素数の駆動時電流を測定する毎に実施し、その間の測定時のオフセット電流を補間して算出することにより、測定回数が減り、高速な測定が可能となる。また、オフセット電流の測定タイミングを各列の最初または最後に設けることにより、当該列に属する画素の測定を等時間間隔で順次行うことができるため、ＴＦＴアレイの駆動電流の過渡特性による測定誤差を排除し、正確な測定が可能となる。

なお、本実施例では各列毎に測定を行っているが、各行毎に測定を行っても、同様な効果が得られる。また、オフセット成分が非線形に増加するようＴＦＴアレイにおいては、本実施例のような単純な線形補間ではなく、3点以上のオフセット電流測定結果から高次関数で補間を行って、各画素のオフセット電流を求めてもよい。さらに、同じ構造をもつＴＦＴアレイを同条件で複数回測定する場合などでは、予めオフセット電流の変動の傾向が把握できることから、ＴＦＴアレイの最初の画素の測定時のみオフセット電流を測定し、この測定値と把握している変動傾向によって各画素のオフセット電流を算出することによって、オフセット電流の測定回数をさらに減らすことができ、測定時間が短縮化できる。

本発明の実施例である画素駆動電流測定方法のフローチャートである。本発明の実施例の画素駆動電流測定装置とＴＦＴアレイの概略図である。背景技術のフローチャートである。背景技術のアレイ駆動電流の波形図である。画素駆動電流の過渡特性を示す図である。本発明の実施例のアレイ駆動電流の波形図である。代表的な自己発光材料用のＴＦＴパネルを示す図である。

符号の説明

１００測定装置
１０１電流計
１０３電源
１０４画素選択回路
１０５データ処理装置
１１０ＴＦＴアレイ
１１４アレイ駆動信号線
１２０画素

Claims

アレイ状に配置された複数の画素と、
前記複数の画素の各画素に画素駆動電流を供給するアレイ駆動電流線とを有し、
前記アレイ駆動電流線に流れるアレイ駆動電流が、前記画素駆動電流成分とオフセット電流成分を有するＴＦＴアレイの前記画素駆動電流を測定する測定方法であって、
前記複数の画素の一部または全部の測定画素について、前記各測定画素駆動時の前記アレイ駆動電流を所定の時間間隔で順次測定するアレイ駆動電流測定ステップと、
前記アレイ駆動電流測定ステップの非実行時に、前記オフセット電流成分を測定するオフセット電流測定ステップと、
複数の前記オフセット電流の測定結果から、前記測定画素のアレイ電流測定時の前記オフセット電流を算出するオフセット電流算出ステップと、
前記アレイ電流測定ステップの測定結果と前記オフセット電流算出ステップの算出結果の差から、前記複数の画素の各画素毎の前記画素駆動電流を算出する画素駆動電流算出ステップと、
を含むＴＦＴアレイの画素駆動電流測定方法。
前記測定画素の全てが、前記ＴＦＴアレイの所定の列または行に属することを特徴とする請求項１記載のＴＦＴアレイの画素駆動電流測定方法。
前記オフセット電流測定ステップと、前記アレイ駆動電流測定ステップの実行前に実行することを特徴とする請求項１または請求項２記載のＴＦＴアレイの画素駆動電流測定方法。
前記オフセット電流測定ステップを、前記アレイ駆動電流測定ステップ実行後に実行することを特徴とする請求項１または請求項２記載のＴＦＴアレイの画素駆動電流測定方法。
前記オフセット電流算出ステップにおいて、前記オフセット電流は、前記測定画素のアレイ電流測定の直前と直後に測定されたオフセット電流の測定結果から、線形補間を行うことにより算出することを特徴とする請求項１から請求項４いずれかに記載のＴＦＴアレイの画素駆動電流測定方法。
ＴＦＴアレイの所定の画素を選択する信号を発生する画素選択信号発生手段と、
前記ＴＦＴアレイの複数の画素に駆動電流を供給する駆動電流供給手段と、
前記画素の非駆動時に前記駆動電流を測定するとともに、所定時間間隔で複数の前記画素の駆動時の前記駆動電流を測定する測定手段と、
複数の前記非駆動時の前記駆動電流と、前記画素の駆動時の前記駆動電流とから、前記画素の駆動電流を算出するデータ処理手段とを有することを特徴とするＴＦＴアレイの駆動電流測定装置。
前記測定手段で駆動時の前記駆動電流を測定する前記複数の画素が、直線状に配置されていることを特徴とする請求項６記載のＴＦＴアレイの駆動電流測定装置。