JP2006039544A - 画素回路及びこれを用いた有機発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素スイッチング素子のオフ領域の漏洩電流によって駆動トランジスタのゲート電圧が変化して発生するクロストークを認識不可能な程度に減少させ、駆動トランジスタの閾値電圧を相殺して補償することによって、高階調を実現できる画素回路及びそれを用いた有機発光表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による画素回路は、ゲートに印加される電圧に相応して有機発光素子に電流を供給する第１トランジスタと、第１走査信号に応答して、前記第１トランジスタの第１電極にデータ電圧を伝達する第２トランジスタと、前記第１トランジスタの第２電極とゲートとを接続させる第３トランジスタと、前記第１走査信号が印加される期間に、前記データ電圧に相応する電圧を蓄積し、前記有機発光素子の発光期間に、前記第１トランジスタの前記ゲートに前記蓄積された電圧を印加するキャパシタとを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画素回路及び有機発光表示装置に関し、より詳細には、画素スイッチング素子のオフ領域の漏洩電流により発生するクロストークを認識不可能な程度に減少させ、閾値電圧を相殺して補償し、高階調が表現できる画素回路及びそれを用いた有機発光表示装置に関する。

近年、電気や電子、半導体技術などの発展に伴って、モニタ、テレビ、携帯端末などの電子機器に装着される平板ディスプレイ装置に関する多くの研究が進行されてきている。それらのうち、有機発光表示装置は、平板ディスプレイの一種であり、輝度と発光効率が高くて、鮮明度に優れており、かつ視野角が広いという長所がある。

図１は、従来の有機発光表示装置を示す構成図である。図１で、有機発光表示装置は、アクティブマトリックス駆動方式の有機発光表示装置で形成されている。

図１を参照すれば、有機発光表示装置１００は、複数の走査線（Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）１１２を介して画像表示部１３０に走査信号を伝達する走査駆動部１１０と、複数のデータ線（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・、Ｄｍ）１２２を介して画像表示部１３０にデータ信号を伝達するデータ駆動部１２０と、データ信号に相応して画像を表示する複数の有機発光素子１３２及び各々の有機発光素子１３２を制御するための複数の画素回路１３４を備える画像表示部１３０とを含む。有機発光素子１３２は、画素回路１３４に印加される走査信号とデータ信号によって所定輝度の白色、赤色、緑色又は青色などの色を表現する。

上述した画像表示部１３０は、例えば、半導体工程を用いた薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）アレイ上に形成される。この場合、画素回路１３４は、スイッチングトランジスタＭ１、ストレージキャパシタＣ、及び駆動トランジスタＭ２を含む。スイッチングトランジスタＭ１は、データをサンプリングし、この際、ストレージキャパシタＣには、データがプログラミングされ、駆動トランジスタＭ２は、電流源として動作する。

しかしながら、上述した従来の有機発光表示装置１００は、レーザアニリング工程によるＴＦＴアレイの製造工程上の限界に起因して、各画素回路１３４内の駆動トランジスタＭ２が互いに異なる特性を有し、電源電圧ＶDDを供給する所定の電圧源から各画素回路１３４に至る距離が異なるので、各画素回路１３４に印加される電源電圧ＶDDに所定の電圧差、すなわち電圧降下が発生するという問題点がある。このため、従来技術では、画素回路内に駆動トランジスタの閾値電圧や電源電圧の電圧降下を補償するための多様な構造の回路を提案している。

また、従来の有機発光表示装置１００は、図１に示すように、画素回路１３４内のスイッチングトランジスタＭ１がデータ線Ｄｍと駆動トランジスタＭ２のゲートとの間に接続されるように構成される。したがって、画素回路１３４に印加される所定レベルの電圧又は電流の画像データは、スイッチングトランジスタＭ１を介して駆動トランジスタＭ２のゲートに印加される。この場合、従来の有機発光表示装置の画素回路１３４では、スイッチングトランジスタＭ１のオフ領域電流又は漏洩電流によって、駆動トランジスタＭ２のゲート電圧が変わるようになる。したがって、従来の有機発光表示装置では、スイッチングトランジスタＭ１の漏洩電流によって、隣接した画素間にクロストークが発生するという問題点がある。
韓国特許公開第２００４−００２５３４４号 特開２００３−０９８９９７号公報 米国特許第６，２２９，５０６号

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、スイッチングトランジスタの漏洩電流によらず、駆動トランジスタのゲート電圧を維持することができる画素回路及びこれを用いた有機発光表示装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、製造工程の変数に関係なく、駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償できる画素回路及びこれを用いた有機発光表示装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の第１様態による有機発光表示装置の画素回路は、ゲートに印加される電圧に相応して有機発光素子に電流を供給する第１トランジスタと、第１走査信号に応答して、第１トランジスタの第１電極にデータ電圧を伝達する第２トランジスタと、第１トランジスタの第２電極とゲートとを接続させる第３トランジスタと、第１走査信号が印加される期間に、データ電圧に相応する電圧を蓄積し、有機発光素子の発光期間に、第１トランジスタのゲートに蓄積された電圧を印加するキャパシタとを含む。

好ましくは、画素回路は、発光制御信号に応答して、第２トランジスタのターンオン期間に、電源電圧が第１トランジスタの第１電極に印加されることを遮断するための第４トランジスタをさらに含む。また、画素回路は、発光制御信号に応答して、第３トランジスタのターンオン期間に、第１トランジスタの第２電極と有機発光素子との電気的な接続を遮断する第５トランジスタをさらに含む。また、画素回路は、第２走査信号に応答して、キャパシタに蓄積された電圧を放電させる第６トランジスタをさらに含む。第６トランジスタは、ダイオード接続されることが好ましい。

また、本発明の第２様態による有機発光表示装置の画素回路は、電源電圧が印加される第１電極と、有機発光素子に電気的に接続される第２電極と、ゲートとを備える第１トランジスタと；データ電圧が印加される第１電極と、第１トランジスタの第１電極に接続される第２電極と、第１走査信号が印加されるゲートとを備える第２トランジスタと；第１トランジスタの第２電極とゲートとの間に接続され、第１トランジスタをダイオード接続させる第３トランジスタと、電源電圧が印加される第１電極と、第１トランジスタのゲートに接続される第２電極とを備えるキャパシタと、電源電圧が印加される第１電極と、第１トランジスタの第１電極に接続される第２電極と、発光制御信号が印加されるゲートとを備える第４トランジスタと、第１トランジスタの第２電極に接続される第１電極と、有機発光素子のアノードに接続される第２電極と、発光制御信号が印加されるゲートとを備える第５トランジスタとを含む。

好ましくは、画素回路は、キャパシタの第２電極に接続される第１電極と、第２電極と、第２電極に接続され、第２走査信号が印加されるゲートとを備える第６トランジスタをさらに含む。

また、本発明の第３様態による有機発光表示装置は、データ電圧を伝達する複数のデータ線と、第１走査信号を伝達する複数の走査線と、データ電圧に相応して、画像を表示する複数の有機発光素子と、データ線と、走査線及び有機発光素子に電気的に接続される複数の画素回路とを含み、画素回路は、有機発光素子に電流を供給する第１トランジスタと、第１走査信号に応答して、データ電圧を第１トランジスタの第１電極に伝達する第２トランジスタと、第１トランジスタの第２電極とゲートとを接続させる第３トランジスタと、第１走査信号が印加される期間に、データ電圧に相応する電圧を蓄積し、有機発光素子の発光期間に、第１トランジスタのゲートに蓄積された電圧を印加するキャパシタとを含む。

本発明によれば、スイッチングトランジスタの漏洩電流によって駆動トランジスタのゲート電圧が変化し、このために隣接した画素間に発生するクロストークの問題を解決できるという効果が得られる。

また、本発明によれば、薄膜トランジスタの閾値電圧を相殺して補償するように、画素回路を構成することによって、高階調を表現できるという効果が得られる。

また、本発明によれば、ダイオード接続されるトランジスタを用いて、データ電圧を蓄積するキャパシタを初期化することによって、別途の初期化ラインを使用する場合に比べて、開口率を高めることができるという利点がある。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。以下の説明で、ある部分が他の部分に接続されているとした時、これは、直接的に接続されている場合のみならず、その中間に他の素子を介在して電気的に接続されている場合をも含む。また、以下の説明では、トランジスタは、ソース、ドレイン、及びゲートを備えるか、ソース又はドレインを示す第１電極、ドレイン又はソースを示す第２電極、及びゲートを備えたもので説明する。また、図面において、本発明に関係ない部分は、本発明の説明を明確にするために省略し、明細書全般に亘って、類似な部分については、同じ参照符号を付けた。

図２は、本発明の第１実施例による有機発光表示装置の画素回路を示す回路図である。図２を参照すれば、画素回路は、第１〜第５トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５と、１つのキャパシタＣとで構成される。第１トランジスタＭ１は、第２電源電圧ＶSSにカソードが接続される有機発光素子OLEDに電流を供給する駆動トランジスタであり、第２〜第５トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５は、スイッチングトランジスタである。第１〜第５トランジスタＭ１〜Ｍ５は、Ｐ−タイプのトランジスタで形成されている。有機発光素子OLEDは、蛍光性又は燐光性有機化合物を含む多層構造の有機薄膜と、この有機薄膜の両端に接続されるアノード及びカソードで形成される。

具体的に説明すれば、第１トランジスタＭ１のソースは、第２トランジスタのドレインに接続され、ドレインは、第５トランジスタのソースに接続され、ゲートは、キャパシタの第２電極に接続される。第２トランジスタＭ２のソースは、データ線Ｄｍに接続され、ゲートは、ｎ番目の走査信号を印加するｎ番目の走査線Ｓｎに接続される。ここで、ｎは、任意の自然数である。第３トランジスタのソースは、第１トランジスタのドレインに接続され、ドレインは、第１トランジスタのゲートに接続され、ゲートは、走査線Ｓｎに接続される。第４トランジスタのソースは、第１電源電圧ＶDDを印加する第１電源電圧線に接続され、ドレインは、第１トランジスタＭ１のソースに接続され、ゲートは、発光制御信号を伝達する発光制御線Ｅｎに接続される。第５トランジスタのソースは、第１トランジスタのドレインに接続され、ドレインは、有機発光素子OLEDのアノードに接続され、ゲートは、発光制御線Ｅｎに接続される。キャパシタＣの第１電極は、第１電源電圧ＶDDを印加する第１電源電圧線に接続される。有機発光素子OLEDのカソードは、第２電源電圧ＶSSを印加する第２電源電圧線に接続される。

上述したように、本実施例による画素回路において、第２トランジスタＭ２は、データ線Ｄｍ及び第１トランジスタＭ１のソースに接続される（３０１）。また、第１トランジスタＭ１のドレインとゲートが、第３トランジスタＭ３によりダイオード接続され、第１トランジスタＭ１のゲートにキャパシタＣの一端が接続される（３０３）。そして、第２及び第３トランジスタＭ２、Ｍ３のゲートは、ｎ番目の走査信号を印加するｎ番目の走査線Ｓｎに接続される。ここで、ｎは任意の自然数である。

このような構成は、例えば、データ線Ｄｍのデータ電圧が変化する時、第２トランジスタＭ２を介して第１トランジスタＭ１のソースに漏洩電流が流入又は流出される場合にも、実質的に第１トランジスタＭ１のゲート電圧は、ほとんど変化しないようにする。したがって、本発明の画素回路を利用すれば、有機発光表示装置において、駆動トランジスタのゲートにおける漏洩電流によるクロストークの問題が大きく減少する。例えば、従来の画素回路において、データ線と駆動トランジスタのゲートとの間にスイッチングトランジスタが接続されている場合、約２％程度の認識可能な程度のクロストークが発生するが、本発明の画素回路においては、約０.８％程度の認識不可能な程度のクロストークが発生し、実質的にクロストークの問題を解決する。

さらに、上述した構成は、第２トランジスタＭ２でサンプリングされたデータ信号が、ダイオード接続された第１トランジスタＭ１及び第３トランジスタＭ３を介してキャパシタＣに印加されるため、駆動トランジスタＭ１の閾値電圧が相殺して補償され、駆動トランジスタＭ１の閾値電圧に関係なく、キャパシタＣにデータ信号に相応する電圧を蓄積することができるようにする。したがって、本発明の画素回路を利用すれば、製造工程の変化に関係なく、駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償することができる。

また、上述した構成において、有機発光素子OLEDに流れる電流は、下記の（１）式及び（２）式のように示すことができる。

ＩOLED＝（β／２）（ＶGS−ＶTH）^２ ・・・（１）
ＩOLED＝（β／２）［（ＶDD−ＶDATA＋ＶTH）−ＶTH］^２
＝（β／２）（ＶDD−ＶDATA）^２ ・・・（２）
ここで、ＩOLEDは有機発光素子に流れる電流、ＶGSは第１トランジスタのゲートとソース間の電圧、ＶTHは第１トランジスタの閾値電圧、ＶDDは第１電源電圧、ＶDATAはデータ電圧、βは定数を各々示す。

（１）式及び（２）式を参照すれば、駆動トランジスタである第１トランジスタＭ１の閾値電圧に関係なく、データ線Ｄｍに印加されるデータ電圧に相応して、電流が有機発光素子OLEDに流れることが分かる。

また、上述したように、本発明による画素回路において、第１電源電圧ＶDDが印加される第１トランジスタＭ１のソースには、第２トランジスタＭ２のターンオン（ＯＮ）周期の間に第１電源電圧ＶDDを遮断するための手段が接続される。言い換えれば、本実施例で、第４トランジスタＭ４は、キャパシタＣにデータ信号に相応する電圧が蓄積される期間に、ターンオフ状態となり、キャパシタＣに蓄積された電圧に基づいて、第１トランジスタＭ１が所定の定電流源として動作する時、ターンオン状態となる。

また、本発明による画素回路では、第１トランジスタＭ１がダイオード接続される期間に、第１トランジスタＭ１のドレインと有機発光素子OLEDのアノード間の電気的な接続を遮断する手段を含む。例えば、本実施例で、第５トランジスタＭ５は、キャパシタＣにデータ電圧が蓄積される期間に、ターンオフ状態となり、キャパシタＣに蓄積された電圧に基づいて、第１トランジスタＭ１が所定の定電流源として動作する時、ターンオン状態となる。これにより、有機発光素子OLEDが所定の輝度で発光する。

このように、本発明による画素回路では、第２トランジスタＭ２のような画素スイッチング素子のオフ領域での漏洩電流によって、駆動トランジスタのゲート電圧が変わることを実質的に防止する。このような構成により、本発明による画素回路を用いた有機発光表示装置では、クロストークが認識不可能な程度に減少する。

また、本発明では、第２トランジスタＭ２のような画素スイッチング素子を駆動トランジスタ（Ｐ−タイプまたはＮ−タイプトランジスタ）のソースまたはドレインに接続するだけでなく、駆動トランジスタをダイオード接続させて、キャパシタにデータ電圧を蓄積する。このような構成により、駆動トランジスタの閾値電圧は、相殺して補償される。これにより、本発明による画素回路を用いた有機発光表示装置では、駆動トランジスタの閾値電圧に関係なく、高階調の表現が可能になる。

図３は、本発明の第２実施例による有機発光表示装置の画素回路を示す回路図である。本実施例による画素回路は、キャパシタＣを初期化するための手段３０５を除いて、実質的に第１実施例の画素回路と同様である。したがって、本実施例による画素回路において、第１実施例の画素回路の構成要素及びこれらの接続関係と重複する説明については省略する。

図３を参照すれば、画素回路は、第１〜第６トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６と、１つのキャパシタＣとで構成される。第１トランジスタＭ１は、第２電源電圧ＶSSにカソードが接続される有機発光素子OLEDに電流を供給する駆動トランジスタであり、第２〜第６トランジスタＭ２〜Ｍ６は、スイッチングトランジスタである。第１〜第６トランジスタＭ１〜Ｍ６は、Ｐ−タイプのトランジスタで形成されている。

第６トランジスタＭ６のソースは、第１トランジスタＭ１のゲートに接続されているキャパシタＣの一方の電極に接続される。また、第６トランジスタＭ６のドレインとゲートは、互いに接続され、第６トランジスタＭ６をダイオード接続させる。また、第６トランジスタＭ６のゲートは、第２走査線Ｓｎ−１に接続される。ここで、第２走査線Ｓｎ−１は、ラインアドレッシング（line addressing）方式で駆動される有機発光表示装置において、第２トランジスタＭ２のゲートに走査信号を印加する現在の画素回路の走査線Ｓｎを第１走査線であるとする時、第１走査線の直前画素回路に走査信号を印加する直前走査線を示す。

ここで、第６トランジスタのゲートは、別途の制御信号又は走査信号を伝達する他の制御線又は他の走査線に接続されても良い。しかし、このような構成は、画素回路内にさらに他のラインを追加させることによって、開口率を減少させる（表示する面積を減少させる）という問題がある。したがって、本実施例では、開口率を減少させない効率的なレイアウト配線のために、第６トランジスタＭ６のゲートを、第２走査線に接続する構成としている。

また、本実施例で、第４及び第５トランジスタは、Ｐ−タイプのトランジスタ以外に、Ｎ−タイプのトランジスタで形成することができる。この場合、Ｎ−タイプの第４及び第５トランジスタは、Ｐ−タイプの第４及び第５トランジスタに印加された発光制御信号に対して反転された発光制御信号によって動作する。

このように、本実施例による画素回路では、キャパシタＣに画像データをプログラミングする前に、キャパシタＣにダイオード接続されるトランジスタＭ６を介してキャパシタ内に蓄積された電圧を放電させて初期化することによって、次のフレームのデータ信号に相応する電圧が蓄積される時に、先にキャパシタに蓄積された電圧により、次のフレームのデータ電圧がキャパシタに蓄積されにくくなるという問題を解決することができ、且つ、そのための別途の制御線と初期化ラインを形成する必要がなく、したがって、開口率を高めることができるという利点がある。

図４は、図３の画素回路の動作を説明するための波形図である。本実施例で、現在の走査線Ｓｎに印加される走査信号を第１走査信号、以前の走査線Ｓｎ−１に印加される走査信号を第２走査信号、そして発光制御線Ｅｎに印加される信号を発光制御信号という。

図４を参照すれば、画素回路は、キャパシタＣを初期化するための初期化期間又は第１期間と、キャパシタＣにデータ信号に相応する電圧を蓄積するためのプログラミング期間又は第２期間、そしてキャパシタＣに蓄積された電圧に基づいて駆動トランジスタＭ１が所定の定電流源として機能して、有機発光素子OLEDに電流を供給し、この電流により有機発光素子OLEDが所定の輝度で発光する発光期間又は第３期間で動作する。ここで、第２走査信号及び第１走査信号は、互いに重畳されずに、順次に印加され、発光制御信号は、第２及び第１走査信号の非駆動レベルの期間に、駆動レベルに印加される。そして、第１及び第２走査信号は、互いにシフトされた形態を有し、実質的に同じ信号で形成される。

具体的に説明すれば、第１期間で、第１走査線Ｓｎにハイレベルの第１走査信号が印加され、発光制御線Ｅｎにハイレベルの発光制御信号が印加され、第２走査線Ｓｎ−１にローレベルの第２走査信号が印加されると、第１走査信号により第２及び第３トランジスタＭ２、Ｍ３はターンオフとなり、発光制御信号により第４及び第５トランジスタＭ４、Ｍ５はターンオフとなる。そして、第２走査信号に応答して第６トランジスタＭ６はターンオンとなる。

この時、キャパシタＣに蓄積された電圧は、第２走査線Ｓｎ−１を介して放電され、キャパシタＣは初期化される。したがって、キャパシタＣの一端に接続されている第１トランジスタＭ１のゲート電圧も初期化される。

次に、第２期間で、第１走査線Ｓｎにローレベルの第１走査信号が印加され、第１期間で、ローレベルの第２走査信号が印加された第２走査線Ｓｎ−１にハイレベルの第２走査信号が印加され、発光制御線Ｅｎにハイレベルの発光制御信号が印加されると、第１走査信号に応答して第２及び第３トランジスタＭ２、Ｍ３はターンオンとなり、第２走査信号により第６トランジスタＭ６はターンオフとなり、発光制御信号により第４及び第５トランジスタＭ４、Ｍ５はターンオフとなる。

この時、データ線Ｄｍに印加されるデータ電圧は、第２トランジスタＭ２、第１トランジスタＭ１、及び第３トランジスタＭ３を介してキャパシタＣの一方の電極に印加される。したがって、キャパシタＣは、第２期間に、第１電源電圧ＶDDとデータ電圧の電圧差に相応する電圧を蓄積する。このような構成によれば、キャパシタＣは、駆動トランジスタＭ１の閾値電圧に関係なく、データ電圧に相応する電圧を蓄積するようになる。

次に、第３期間で、第２期間でローレベルの第１走査信号が印加された第１走査線Ｓｎに、ハイレベルの第１走査信号が印加され、第２走査線Ｓｎ−１にハイレベルの第２走査信号が印加され、第１及び第２期間でハイレベルの発光制御信号が印加された発光制御線Ｅｎに、ローレベルの発光制御信号が印加されると、第１走査信号により第２及び第３トランジスタＭ２、Ｍ３はターンオフとなり、第２走査信号により第６トランジスタＭ６はターンオフとなり、発光制御信号に応答して第４及び第５トランジスタＭ４、Ｍ５はターンオンとなる。

この時、第１トランジスタＭ１は、第１トランジスタＭ１のゲートとソースとの間に接続され、画像データに相応する電圧を蓄積するキャパシタＣにより、第１電源電圧ＶDDから有機発光素子OLEDに所定強さの電流を供給する定電流源として動作する。このような構成により、有機発光素子OLEDは、画像データを高階調で表現する。言い換えれば、本発明による有機発光素子OLEDは、所定のグレイレベルの階調を有する赤色、緑色、青色、白色のうちいずれか１つの色を一層明確に表現できる。

図５は、本発明の第２実施例による画素回路の変形例を示す回路図である。また、図６は、図５の画素回路の動作を説明するための波形図である。

図５を参照すれば、本発明による画素回路は、第１〜第６トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６と、１つのキャパシタＣとで構成される。第１トランジスタＭ１は、有機発光素子OLEDに電流を供給する駆動トランジスタであり、第２〜第６トランジスタＭ２〜Ｍ６は、スイッチングトランジスタである。第１、第４、及び第５トランジスタＭ１、Ｍ４、Ｍ５は、Ｎ−タイプのトランジスタで形成され、第２、第３、及び第６トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ６は、Ｐ−タイプのトランジスタで形成されている。有機発光素子OLEDは、蛍光性又は燐光性有機化合物を含む多層構造の有機薄膜と、この有機薄膜の両端に接続されるアノード及びカソードで形成される。

具体的に説明すれば、第１トランジスタＭ１のソースは、第２トランジスタのドレインに接続され、ドレインは、第５トランジスタのソースに接続され、ゲートは、キャパシタの第１電極に接続される。第２トランジスタＭ２のソースは、データ線Ｄｍに接続され、ゲートは、ｎ番目の走査信号を印加するｎ番目の走査線Ｓｎに接続される。ここで、ｎは、任意の自然数である。第３トランジスタＭ３のソースは、第１トランジスタのドレインに接続され、ドレインは、第１トランジスタのゲートに接続され、ゲートは、走査線Ｓｎに接続される。第４トランジスタＭ４のドレインは、第１トランジスタＭ１のソースに接続され、ドレインは、第２電源電圧ＶSSを印加する第２電源電圧線に接続され、ゲートは、発光制御信号を伝達する発光制御線Ｅｎに接続される。第５トランジスタＭ５のドレインは、有機発光素子OLEDのアノードに接続され、ソースは、第１トランジスタのドレインに接続され、ゲートは、発光制御線Ｅｎに接続される。キャパシタＣの第２電極は、第２電源電圧線に接続される。有機発光素子OLEDのアノードは、第１電源電圧ＶDDを印加する第１電源電圧線に接続される。

また、上述した構成において、有機発光素子OLEDに流れる電流は、（１）式から次の（３）式で示されることができる。

ＩOLED＝（β／２）［（ＶDD＋ＶTH−ＶSS）−ＶTH］^２
＝（β／２）（ＶDATA−ＶSS）^２ ・・・（３）
ここで、ＩOLEDは有機発光素子に流れる電流、ＶGSは第１トランジスタのゲートとソース間の電圧、ＶTHは第１トランジスタの閾値電圧、ＶDATAはデータ電圧、ＶSSは第２電源電圧、βは定数を各々示す。

（１）式及び（３）式を参照すれば、駆動トランジスタである第１トランジスタＭ１の閾値電圧に関係なく、データ線Ｄｍに印加されるデータ電圧に相応して、電流が有機発光素子OLEDに流れることが分かる。

また、図６に示すように、本実施例による画素回路は、キャパシタＣを初期化するための初期化期間又は第１期間と、キャパシタＣにデータ信号に相応する電圧を蓄積するためのプログラミング期間又は第２期間、及び、キャパシタＣに蓄積された電圧に基づいて駆動トランジスタＭ１が所定の定電流源として機能して、有機発光素子OLEDに電流を供給し、この電流により有機発光素子OLEDが所定の輝度で発光する発光期間又は第３期間で動作する。ここで、第２走査信号及び第１走査信号は、互いに重畳されずに、順次に印加され、発光制御信号は、第２及び第１走査信号の非駆動レベルの期間に、駆動レベルに印加される。そして、第１及び第２走査信号は、互いにシフトされた形態を有し、実質的に同じ信号で形成される。

上述した初期化期間、プログラミング期間、及び発光期間については、画素回路に印加される発光制御信号が反転されることを除いて、図３及び図４を参照した第２実施例の画素回路と実質的に同様なので、これについての具体的な説明は省略する。

一方、図５を参照した本実施例で、第２及び第３トランジスタＭ２、Ｍ３は、第６トランジスタＭ６のゲートに印加される走査信号と実質的に同様のシフトされた走査信号を使用するために、Ｐ−タイプのトランジスタで形成されている。したがって、第２、第３及び第６トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ６に、互いに異なる走査線による走査信号が印加される場合、第２、第３及び第６トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ６は、Ｎ−タイプやＰ−タイプのトランジスタの中で選択されて形成されうる。ここで、第６トランジスタＭ６は、以前の走査線を用いて、キャパシタＣに蓄積された電圧を放電させる場合、Ｐ−タイプのトランジスタで形成することが望ましい。

また、本実施例で、第４及び第５トランジスタは、Ｎ−タイプのトランジスタ以外に、Ｐ−タイプのトランジスタで形成することができる。この場合、Ｐ−タイプの第４及び第５トランジスタは、Ｎ−タイプの第４及び第５トランジスタに印加された発光制御信号に対して反転された発光制御信号によって動作する。

図７は、本発明の第２実施例による画素回路を用いた有機発光表示装置を示す構成図である。

図７を参照すれば、有機発光表示装置は、データ駆動部７０１に接続され、データ信号を各画素回路に伝達する複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｍと、走査駆動部７０３に接続され、第１走査信号、第２走査信号及び発光制御信号を各画素回路に伝達する第１及び第２走査線Ｓ１、…、Ｓｎ−１、Ｓｎ及び発光制御線Ｅ１、…、Ｅｎと、Ｎ×Ｍ個の画素回路とを含む。ここで、Ｄｍは、ｍ（ｍは任意の自然数）番目のデータ線を示し、Ｓｎは、ｎ（ｎは任意の自然数）番目の走査線を示す。そして、第１及び第２走査線は、ラインアドレッシング駆動方式で現在の画素回路に接続される走査線を第１走査線であるとする時、現在の画素回路に印加される走査信号より先の走査信号が印加される以前の画素回路に接続される走査線を第２走査線であるとする。また、有機発光表示装置の各画素回路は、第１電源電圧ＶDD及び第２電源電圧ＶSSに各々電気的に接続される。

画素回路は、第１〜第６トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６及びキャパシタＣを含む。第１〜第６トランジスタＭ１〜Ｍ６は、Ｐ−タイプのトランジスタで形成されている。以下では、ｎ番目の走査線Ｓｎと、ｍ番目のデータ線Ｄｍにより定義される画素領域に形成されている画素回路を中心に説明する。

第１トランジスタＭ１は、有機発光素子OLEDに駆動電流を供給する。第２トランジスタＭ２は、第１走査線Ｓｎ上のローレベルの第１走査信号に応答して、データ電圧を第１トランジスタＭ１のソースに伝達する。第３トランジスタＭ３は、第１走査線Ｓｎ上のローレベルの第１走査信号に応答して、第１トランジスタＭ１をダイオード接続させるように、第１トランジスタＭ１のドレインとゲートとの間に接続される。

キャパシタＣは、第１電源電圧ＶDDと第１トランジスタＭ１のゲートとの間に接続される。また、キャパシタＣは、第２トランジスタＭ２と、第１トランジスタＭ１及び第３トランジスタＭ３を介して印加されるデータ電圧に相応する電圧、すなわち第１電源電圧ＶDDとデータ電圧間の電位差に相応する電圧を蓄積する。

第４トランジスタＭ４は、第１トランジスタＭ１のソースと第１電源電圧ＶDDとの間に接続され、発光制御線Ｅｎ上のハイレベルの発光制御信号に応答して、第２トランジスタＭ２のオン期間でターンオフとなる。このような構成により、第４トランジスタＭ４は、第２トランジスタＭ２のターンオン期間に、第１トランジスタＭ１のソースに第１電源電圧ＶDDが印加されることを遮断する。

第５トランジスタＭ５は、第１トランジスタＭ１のドレインと有機発光素子OLEDのアノードとの間に接続され、発光制御線Ｅｎ上のハイレベルの発光制御信号に応答して、第２及び第３トランジスタＭ２、Ｍ３のターンオン期間に、ターンオフとなる。このような構成により、第５トランジスタＭ５は、第２及び第３トランジスタＭ２、Ｍ３のターンオン期間に、第２及び第１トランジスタＭ２、Ｍ１を介して流れる電流が有機発光素子OLEDに流れることを防止する。また、第５トランジスタＭ５は、外部から有機発光素子OLEDを介して第１トランジスタＭ１のドレインに異常電圧が印加されることを防止する。上述した構成により、本発明の第１実施例による画素回路を用いた有機発光表示装置が形成される。

第６トランジスタＭ６は、キャパシタＣの一方の電極に接続されるソースと、ダイオード接続されるドレイン及びゲートを備える。第６トランジスタＭ６のゲートは、第２走査線Ｓｎ−１に接続される。また、第６トランジスタＭ６は、キャパシタＣに蓄積されている電圧を、第２走査線Ｓｎ−１を介して放電させ、且つ、第１トランジスタＭ１のゲート電圧を初期化させるために、第２走査線Ｓｎ−１上に印加される第２走査信号に応答してダイオード接続される。このような構成により、本発明の第２実施例による画素回路を用いた有機発光表示装置が形成される。

このように、本発明による有機発光表示装置は、漏洩電流により駆動トランジスタのゲート電圧が変わってクロストークが発生することを防止し、駆動トランジスタの閾値電圧に関係なく、画像データに相応する電流を発光素子に供給することによって、高い階調の実現が可能である。

一方、本発明の画素回路において、ＭＯＳトランジスタは、一例として言及されたものである。したがって、本発明の画素回路は、ＭＯＳトランジスタの以外に、他の種類のトランジスタで形成されることができる。例えば、第１電極、第２電極、及び第３電極を具備し、第１電極と第２電極との間に印加される電圧によって、第２電極から第３電極に流れる電流の量を制御できるアクティブ素子で実現することができる。

また、上述した第２〜第６トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、走査信号に応答して、両側の電極をスイッチングするための素子であって、これと同じ機能を行うことが可能な各種のスイッチング素子を用いて実現することができる。

以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。

高階調を実現できる画素回路及びそれを用いた有機発光表示装置を提供する上で極めて有用である。

従来の有機発光表示装置を示す構成図である。 本発明の第１実施例による有機発光表示装置の画素回路を示す回路図である。 本発明の第２実施例による有機発光表示装置の画素回路を示す回路図である。 図３の画素回路の動作を説明するための波形図である。 本発明の第２実施例による画素回路の変形例を示す回路図である。 図５の画素回路の動作を説明するための波形図である。 本発明の第２実施例による画素回路を用いた有機発光表示装置を示す説明図である。

符号の説明

７０１ データ駆動部
７０３ 走査駆動部

Claims (18)

1. ゲートに印加される電圧に相応して有機発光素子に電流を供給する第１トランジスタと、
   第１走査信号に応答して、前記第１トランジスタの第１電極にデータ電圧を伝達する第２トランジスタと、
   前記第１トランジスタの第２電極及びゲートとを接続させる第３トランジスタと、
   前記第１走査信号が印加される期間に、前記データ電圧に相応する電圧を蓄積し、前記有機発光素子の発光期間に、前記第１トランジスタのゲートに前記蓄積された電圧を印加するキャパシタとを含むことを特徴とする有機発光表示装置の画素回路。
2. 発光制御信号に応答して、電源電圧が前記第１トランジスタの前記第１電極に印加されることを遮断するための第４トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置の画素回路。
3. 前記発光制御信号に応答して、前記第１トランジスタの第２電極と前記有機発光素子との電気的な接続を遮断する第５トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の有機発光表示装置の画素回路。
4. 第２走査信号に応答して、前記キャパシタに蓄積された前記電圧を放電させる第６トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の有機発光表示装置の画素回路。
5. 前記第６トランジスタは、前記キャパシタに接続される第１電極と、前記第２走査信号が印加されるゲートと、前記第２走査信号を伝達する走査線に接続される第２電極とを備えることを特徴とする請求項４に記載の有機発光表示装置の画素回路。
6. 前記第１〜第６トランジスタは、互いに同じタイプのチャンネルを有するトランジスタよりなることを特徴とする請求項５に記載の有機発光表示装置の画素回路。
7. 前記第１〜第６トランジスタの少なくともいずれか１つは、残りのトランジスタと異なるタイプのチャンネルを有するトランジスタよりなることを特徴とする請求項５に記載の有機発光表示装置の画素回路。
8. 前記第２走査信号及び前記第１走査信号は、互いに重畳されずに、順次に印加され、前記発光制御信号は、前記第２及び第１走査信号の非駆動レベルの期間に、駆動レベルに印加されることを特徴とする請求項４に記載の有機発光表示装置の画素回路。
9. 電源電圧が印加される第１電極と、有機発光素子に電気的に接続される第２電極と、ゲートとを備える第１トランジスタと、
   データ電圧が印加される第１電極と、前記第１トランジスタの前記第１電極に接続される第２電極と、第１走査信号が印加されるゲートとを備える第２トランジスタと、
   前記第１トランジスタの前記第２電極と前記ゲートとの間に接続され、前記第１トランジスタをダイオード接続させる第３トランジスタと、
   前記電源電圧が印加される第１電極と、前記第１トランジスタの前記ゲートに接続される第２電極とを備えるキャパシタと、
   前記電源電圧が印加される第１電極と、前記第１トランジスタの前記第１電極に接続される第２電極と、発光制御信号が印加されるゲートとを備える第４トランジスタと、
   前記第１トランジスタの前記第２電極に接続される第１電極と、前記有機発光素子のアノードに接続される第２電極と、前記発光制御信号が印加されるゲートとを備える第５トランジスタとを含むことを特徴とする有機発光表示装置の画素回路。
10. 前記キャパシタの前記第２電極に接続される第１電極と、第２電極と、前記第２電極に接続され、第２走査信号が印加されるゲートとを備える第６トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の有機発光表示装置の画素回路。
11. データ電圧を伝達する複数のデータ線と、
    第１走査信号を伝達する複数の走査線と、
    前記データ電圧に相応して、画像を表示する複数の有機発光素子と、
    前記データ線と、前記走査線及び前記有機発光素子に電気的に接続される複数の画素回路とを含み、
    前記画素回路は、前記有機発光素子に電流を供給する第１トランジスタと、
    前記第１走査信号に応答して、前記データ電圧を前記第１トランジスタの第１電極に伝達する第２トランジスタと、
    前記第１トランジスタの第２電極とゲートとを接続させる第３トランジスタと、
    前記第１走査信号が印加される期間に、前記データ電圧に相応する電圧を蓄積し、前記有機発光素子の発光期間に、前記第１トランジスタのゲートに前記蓄積された電圧を印加するキャパシタとを含むことを特徴とする有機発光表示装置。
12. 発光制御線により伝達される発光制御信号に応答して、電源電圧が前記第１トランジスタの前記第１電極に印加されることを遮断するための第４トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の有機発光表示装置。
13. 前記発光制御信号に応答して、前記第１トランジスタの前記第２電極と前記有機発光素子との電気的な接続を遮断する第５トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光表示装置。
14. 第２走査信号に応答して、前記キャパシタに蓄積された前記電圧を放電させる第６トランジスタをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機発光表示装置。
15. 前記第６トランジスタは、前記キャパシタに接続される第１電極と、前記第２走査信号が印加されるゲートと、前記第２走査信号を伝達する第２走査線に接続される第２電極とを備えることを特徴とする請求項１４に記載の有機発光表示装置。
16. 前記第２走査信号及び前記第１走査信号は、互いに重畳されずに、順次に印加され、前記発光制御信号は、前記第２及び第１走査信号の非駆動レベルの期間に、駆動レベルに印加されることを特徴とする請求項１５に記載の有機発光表示装置。
17. 前記複数の走査線に前記第１及び第２走査信号を供給し、前記発光制御線に前記発光制御信号を供給する走査駆動部を含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機発光表示装置。
18. 前記複数のデータ線に前記データ電圧を供給するデータ駆動部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の有機発光表示装置。

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