JP4914177B2 - 有機発光ダイオード表示装置と、その駆動方法。 - Google Patents

有機発光ダイオード表示装置と、その駆動方法。 Download PDF

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Description

本発明は、有機発光ダイオード表示装置に関し、特に、駆動電圧供給配線による電圧降下と、薄膜トランジスタの臨界電圧の変動による悪影響を最少化し、表示輝度を均一にするようにした有機発光ダイオード表示装置と、その駆動方法に関する。
近年、陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）の短所である重量及び体積を減少させることが可能な各種平板表示装置が開発されている。このような平板表示装置としては、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ、以下、ＬＣＤとする。）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ、以下、ＦＥＤとする。）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ、以下、ＰＤＰとする。）及び電界発光素子（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）等がある。
このうち、ＰＤＰは構造と製造工程とが単純であるため、軽薄短小であると共に、大画面化に最も有利である表示装置として注目を浴びているが、発光効率と輝度が低くて、消費電力が大きいという問題点がある。スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が適用されたアクティブマトリクスＬＣＤは、半導体工程を用いるため、大画面化しにくいが、ノートブックコンピューターの表示素子として主に用いられることにより需要が増えている。反面、電界発光素子は、発光層の材料によって無機電界発光素子と有機発光ダイオード素子とに大別され、自ずから発光する自発光素子として、応答速度が速く、輝度及び視野角が広いという利点がある。
有機発光ダイオード素子は、図１に示すように、ガラス基板上に透明導電性物質からなるアノード電極を形成し、有機化合物層及び導電性金属からなるカソード電極が積層される。
有機化合物層は、正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、発光層（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）、及び、電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）を含む。
アノード電極とカソード電極に駆動電圧が印加されると、正孔注入層内の正孔と電子注入層内の電子のそれぞれは、発光層の方に進み、発光層を励起させ、その結果、発光層が可視光を発散するようになる。このように、発光層から発生される可視光で画像または映像を示すようになる。
このような有機発光ダイオード素子は、パッシブマトリクス（Ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式、または、スイッチング素子としてＴＦＴを用いるアクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式の表示素子として応用されている。パッシブマトリクス方式は、アノード電極とカソード電極とを直交し、その電極に印加される電流によって発光セルを選択する反面、アクティブマトリクス方式は、能動素子であるＴＦＴを選択的にターンオンさせて発光セルを選択し、ストレージキャパシタ（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）に維持される電圧で発光セルの発光を維持する。
図２は、アクティブマトリクス方式の有機発光ダイオード表示素子において、１つの画素を等価的に示す回路図である。
図２を参照すると、アクティブマトリクス方式の有機発光ダイオード表示素子は、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤ、相互交差するデータラインＤＬ及びゲートラインＧＬ、スイッチＴＦＴＴ２、駆動ＴＦＴＴ１、及びストレージキャパシタＣｓｔを備える。駆動ＴＦＴＴ１とスイッチＴＦＴＴ２は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで具現される。
スイッチＴＦＴＴ２は、ゲートラインＧＬからのゲートロー電圧（またはスキャン電圧）に応じてターンオンされることにより、スイッチＴＦＴＴ２のソース電極とドレイン電極との間の電流パスを導通させ、ゲートラインＧＬ上の電圧がスイッチＴＦＴＴ２の臨界電圧（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ：Ｖｔｈ）以下のゲートハイ電圧である場合、オフ状態を維持するようになる。そのスイッチＴＦＴＴ２のオンタイム期間の間、データラインＤＬからのデータ電圧はスイッチＴＦＴＴ２のソース電極とドレイン電極とを経由して駆動ＴＦＴＴ１のゲート電極とストレージキャパシタＣｓｔに印加される。それと反対に、スイッチＴＦＴＴ２のオフタイム期間の間、スイッチＴＦＴＴ２のソース電極とドレイン電極との間の電流パスが開放され、データ電圧ＶＤＬが駆動ＴＦＴＴ１とストレージキャパシタＣｓｔに印加されない。
駆動ＴＦＴＴ１のソース電極は、駆動電圧ラインＶＬ及びストレージキャパシタＣｓｔの一側電極に接続され、ドレイン電極は、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤのアノード電極に接続される。そして、駆動ＴＦＴＴ１のゲート電極は、スイッチＴＦＴＴ２のドレイン電極に接続される。この駆動ＴＦＴＴ１は、ゲート電極に供給されるゲート電圧、即ち、データ電圧によってソース電極とドレイン電極との間の電流量を調節し、データ電圧に対応する明るさで有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤを発光させる。
ストレージキャパシタＣｓｔは、データ電圧と高電位駆動電圧ＶＤＤとの間の差電圧を貯蔵し、駆動ＴＦＴＴ１のゲート電極に印加される電圧を一フレーム期間の間に一定に維持させる。
有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤは、図１のような構造に具現され、駆動ＴＦＴＴ１のドレイン電極に接続されたカソード電極と基底電圧源ＧＮＤが供給されるカソード電極を含む。この有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤは、駆動ＴＦＴＴ１のゲート電圧によって決定される駆動ＴＦＴＴ１のソース・ドレイン間電流により発光する。
図２のような有機発光ダイオード表示素子は、駆動ＴＦＴＴ１の特性によって有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに流れる電流が決定される。従って、駆動ＴＦＴＴ１の特性が各画素で均一になってこそ、均一な輝度特性で画像を示すことができるが、実際に製作されるパネルにおいて、駆動ＴＦＴＴ１の特性、例えば、臨界電圧特性が画面位置によって異なり、駆動電圧ラインＶＬによる高電位駆動電圧ＶＤＤの電圧降下により、同一データにおいて画面位置によって輝度が異なる。
図３は、アクティブマトリクス方式の有機発光ダイオード表示素子において、ＴＦＴ、特に、駆動ＴＦＴＴ１の臨界電圧の偏差と駆動電圧ラインＶＬによる電圧降下により、同一階調のデータから表れる実際の画面における縦ストライプ現象を示す図である。
例えば、図４のようなレーザ結晶化工程において、有機発光ダイオード表示素子のＴＦＴ基板に形成された非晶質シリコンａ−Ｓｉがポリシリコンｐ−Ｓｉに結晶化される際、レーザのパワーが時間によって不安定になることと共に、基板面に対して一定部分ずつスキャンしながらレーザを照射する際、時間差を置いてレーザが照射された部分の間の境界から表れるシリコン薄膜の膜質が不均一になることにより、ＴＦＴ基板の半導体特性が不均一になる。このようにＴＦＴ基板の半導体特性が位置によって偏差が表れる場合、図３のようなストライプ現象が表れ、また、同一な階調のデータにおいても輝度が不均一に表れる。
従って、本発明の目的は、駆動電圧供給配線による電圧降下と、ＴＦＴの臨界電圧の変動による悪影響を最少化し、表示輝度を均一にするようにした有機発光ダイオード表示装置と、その駆動方法を提供することにある。
前記目的の達成のため、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置は、駆動電圧を発生する駆動電圧源；基準電圧を発生する基準電圧源；基準電流を発生する基準電流源；第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタ；第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子；第１スキャン信号が供給される第１スキャンライン；前記第１スキャン信号に対して、逆位相に発生される第２スキャン信号が供給される第２スキャンライン；前記スキャンラインと交差し、データ電圧が供給されるデータライン；第１期間の間にオフ状態を維持した後、第２期間の間に前記第１スキャン信号に応じて、前記第１ノードに前記基準電圧を供給する第１スイッチ素子；前記第１期間の間に前記第２スキャン信号に応じて、前記第１ノードに前記データ電圧を供給した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第２スイッチ素子；前記第２ノードの電圧により、前記有機発光ダイオード素子に供給される電流を調節する第３スイッチ素子；前記第１期間の間に前記第２スキャン信号に応じて、前記基準電流を前記第２ノードに供給した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第４スイッチ素子；前記第１期間の間に前記第２スキャン信号に応じて、前記第２ノードと前記第３ノードとの間の電流パスを形成した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第５スイッチ素子；及び前記第１期間の間、前記第３ノードを経由して前記有機発光ダイオード素子に流れる電流を遮断した後、前記第２期間の間、前記第２ノードの電圧に応じて、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間の電流パスを形成するように前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続される第６スイッチ素子を備え、前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有するＰタイプの薄膜トランジスタであり、前記第１スイッチ素子は、前記第１スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧源に接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第２スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第４スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；前記第５スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む。
また、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置は、駆動電圧を発生する駆動電圧源；基準電圧を発生する基準電圧源；基準電流を発生する基準電流源；第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタ；第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子；スキャン信号が供給されるスキャンライン；前記スキャンラインと交差し、データ電圧が供給されるデータライン；第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じてオフ状態を維持した後、第２期間の間、前記スキャン信号の第２電圧に応じて、前記第１ノードに前記基準電圧を供給する第１スイッチ素子；前記第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じて、前記第１ノードに前記データ電圧を供給した後、第２期間の間、オフ状態を維持する第２スイッチ素子；前記第２ノードの電圧により前記有機発光ダイオード素子に供給される電流を調節する第３スイッチ素子；前記第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じて、前記基準電流を前記第２ノードに供給した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第４スイッチ素子；前記第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じて、前記第２ノードと前記第３ノードとの間の電流パスを形成した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第５スイッチ素子；及び前記第１期間の間、前記第３ノードを経由して前記有機発光ダイオード素子に流れる電流を遮断した後、前記第２期間の間、前記第２ノードの電圧に応じて、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間の電流パスを形成するように前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続される第６スイッチ素子を備え、前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有し、前記第１スイッチ素子は、ＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第２ないし第５スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第６スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第１スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧源に接続されたドレイン電極、及び前記第１ノードに接続されたソース電極を含み；前記第２スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第４スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；前記第５スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む。
また、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の駆動方法は、相互交差する複数のデータラインと複数のスキャンラインとを含み、第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタと、第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子とを有する有機発光ダイオード表示装置の駆動方法において、駆動電圧、基準電圧及び基準電流を発生する段階；第１スキャン信号を第１スキャンラインに供給すると共に、前記第１スキャン信号に対して、逆位相に発生される第２スキャン信号を第２スキャンラインに供給する段階；前記データラインにデータ電圧を供給する段階；前記第１スキャン信号が第１論理電圧を維持し、前記第２スキャン信号が第２論理電圧を維持する第１期間の間、前記基準電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第１スイッチ素子と、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続された第６スイッチ素子とをターンオフさせる反面、前記データ電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第２スイッチ素子、前記基準電流が供給され、前記第２ノードに接続された第４スイッチ素子、及び前記第２ノードと前記第３ノードとの間に接続された第５スイッチ素子をターンオンさせ、前記第１ノードを前記データ電圧で充電させ、前記第２及び第３ノードを接続させ、前記駆動電圧が供給され、前記第３ノードに接続され、前記有機発光ダイオード素子を駆動するための第３スイッチ素子をダイオードに転換させる段階；及び前記第１スキャン信号が前記第２論理電圧を維持し、前記第２スキャン信号が前記第１論理電圧を維持する第２期間の間、前記第１及び第６スイッチ素子をターンオンさせ、前記第２、第４及び第５スイッチ素子をターンオフさせ、前記第１ノードに供給される前記データ電圧と、前記第２ノードに供給される前記基準電流とを遮る反面、前記基準電圧で前記第１ノード及び第２ノードを充電させ、前記第３及び第６スイッチ素子を通じて前記有機発光ダイオード素子に電流を流す段階を含み、前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有するＰタイプの薄膜トランジスタであり、前記第１スイッチ素子は、前記第１スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧を発生する基準電圧源に接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第２スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧を発生する駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第４スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流を発生する基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；前記第５スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む。
また、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の駆動方法は、相互交差する複数のデータラインと複数のスキャンラインとを含み、第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタと、第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子とを有する有機発光ダイオード表示装置の駆動方法において、駆動電圧、基準電圧及び基準電流を発生する段階；前記スキャンラインにスキャン信号を順次供給する段階；前記データラインにデータ電圧を供給する段階；前記スキャン信号が活性化論理電圧を維持する第１期間の間、前記基準電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第１スイッチ素子をターンオフさせる反面、前記データ電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第２スイッチ素子、前記基準電流が供給され、前記第２ノードに接続された第４スイッチ素子、及び前記第２ノードと前記第３ノードとの間に接続された第５スイッチ素子をターンオンさせ、前記第２ノードと前記第３ノードを接続して前記第１ノードを前記データ電圧で充電させ、前記第２及び第３ノードを接続させて、前記駆動電圧が供給され、前記第３ノードに接続され、前記有機発光ダイオード素子を駆動するための第３スイッチ素子を順方向ダイオードに転換させると共に、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続された第６スイッチ素子を逆方向ダイオードに転換させる段階；及び前記スキャン信号が非活性化論理電圧を維持する第２期間の間、前記第１スイッチ素子をターンオンさせ、前記第２、第４及び第５スイッチ素子をターンオフさせ、前記第１ノードに供給される前記データ電圧と前記第２ノードに供給される前記基準電流とを遮る反面、前記基準電圧で前記第１ノード及び第２ノードを充電させ、前記第３及び第６スイッチ素子を通じて前記有機発光ダイオード素子に電流を流す段階を含み、前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有し、前記第１スイッチ素子は、ＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第２ないし第５スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第６スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第１スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧を発生する基準電圧源に接続されたドレイン電極、及び前記第１ノードに接続されたソース電極を含み；前記第２スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧を発生する駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第４スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流を発生する基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；前記第５スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む。
本発明は、複数のスイッチ素子を用いて、駆動電圧供給配線による電圧降下と、ＴＦＴの臨界電圧の変動による悪影響を最少化し、表示輝度を均一にすることができる。
前記目的の外、本発明の他の目的、及び、本発明の特徴は、添付した図面を参照した実施の形態についての説明を通じて明らかに表れる。
以下、図５〜図１２を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図５〜図８を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る有機発光ダイオード表示素子は、ｍ×ｎ個の画素５４が形成される表示パネル５０と、データラインＤＬ１〜ＤＬｍにデータ電圧を供給するためのデータ駆動部５２と、ｍ個のスキャン電極対Ｅ１〜Ｅｎ、Ｓ１〜Ｓｎに相互逆位相のスキャンパルス対を順次供給するためのスキャン駆動部５３と、前記駆動部５２、５３を制御するためのタイミングコントローラ５１とを備える。
表示パネル５０において、それぞれｎ個の第１及び第２スキャンラインＥ１〜Ｅｎ、Ｓ１〜Ｓｎと、ｍ個のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍとの交差に定義された画素領域に画素５４が形成される。このような表示パネル５０には、正電圧の基準電圧Ｖｒｅｆ、正電流の基準電流Ｉｒｅｆ、及び、高電位駆動電圧ＶＤＤをそれぞれの画素５４に供給するための信号配線が形成される。
データ駆動部５２は、タイミングコントローラ５１からのディジタルビデオデータＲＧＢをアナログガンマ補償電圧に変換する。そして、データ駆動部５２は、各画素５４の有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤが発光される前に割り当てられたプログラミング期間ＰＰの間、タイミングコントローラ５１からの制御信号ＤＤＣに応じて、アナログガンマ補償電圧をデータ電圧ＶｄａｔａとしてデータラインＤＬ１〜ＤＬｍに供給する。
スキャン駆動部５３は、タイミングコントローラ５１からの制御信号ＳＤＣに応じて、図６のように、ハイ電圧の第１スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎを第１スキャンラインＥ１〜Ｅｎに順次供給すると共に、ロー電圧の第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎを第１スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎに対して逆位相に発生し、その第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎを第１スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎと同期されるように、第２スキャンラインＳ１〜Ｓｎに順次供給する。
タイミングコントローラ５１は、ディジタルビデオデータＲＧＢをデータ駆動部５２に供給し、垂直/水平同期信号とクロック信号等を用いて、スキャン駆動部５３とデータ駆動部５２との動作タイミングを制御するための制御信号ＤＤＣ、ＳＤＣを発生する。
一方、表示パネル５０には、基準電圧Ｖｒｅｆと高電位駆動電圧ＶＤＤを供給するための正電圧源と、基準電流Ｉｒｅｆを供給するための正電流源とが接続される。
画素５４のそれぞれは、図７及び図８のように、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤ、６つのＴＦＴ、及び１つのストレージキャパシタを含む。
図７は、本発明に係る有機発光ダイオード表示素子において、画素５４の第１の実施の形態を示す図面である。
図７を参照すると、第１ＴＦＴＭ１は、第１スキャンラインＥ１〜Ｅｎから供給される第２スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎにより、プログラミング期間ＰＰの間にオフ状態を維持する反面、光放出期間ＥＰの間、基準電圧源Ｖｒｅｆとａノードとの間の電流パスを形成する。この第１ＴＦＴＭ１のゲート電極は第１スキャンラインＥ１〜Ｅｎに接続され、ソース電極は基準電圧源Ｖｒｅｆに接続される。そして、第１ＴＦＴＭ１のドレイン電極はａノードに接続される。
第２ＴＦＴＭ２は、第２スキャンラインＳ１〜Ｓｎから供給される第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎによりターンオンされ、プログラミング期間ＰＰの間、データラインＤＬ１〜ＤＬｍとａノードとの間の電流パスを連結してストレージキャパシタＣｓにデータ電圧Ｖｄａｔａを充電させる反面、光放出期間ＥＰの間、データラインＤＬ１〜ＤＬｍとａノードとの間の電流パスを遮る。この第２ＴＦＴＭ２のゲート電極は第２スキャンラインＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎに接続され、ソース電極はデータラインＤＬ１〜ＤＬｍに接続される。そして、第２ＴＦＴＭ２のドレイン電極はａノードに接続される。
第３ＴＦＴＭ３は、駆動ＴＦＴとして、プログラミング期間ＰＰと光放出期間ＥＰの間、ゲート電圧であるｂノード電圧に応じてターンオンされ、高電位駆動電圧源ＶＤＤとｃノードとの間の電流パスを連結する。この第３ＴＦＴＭ３のゲート電極はｂノードに接続され、ソース電極は高電位駆動電圧源ＶＤＤに接続される。そして、第３ＴＦＴＭ３のドレイン電極はｃノードに接続される。
第４ＴＦＴＭ４は、第２スキャンラインＳ１〜Ｓｎから供給される第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎによりターンオンされ、プログラミング期間ＰＰの間、ｂノードと正電流源Ｉｒｅｆとの間の電流パスを連結する反面、光放出期間ＥＰの間、ｂノードと正電流源Ｉｒｅｆとの間の電流パスを遮る。この第４ＴＦＴＭ４のゲート電極は第２スキャンラインＳ１〜Ｓｎに接続され、ソース電極はｂノードに接続される。そして、第４ＴＦＴＭ４のドレイン電極は正電流源Ｉｒｅｆに接続される。
第５ＴＦＴＭ５は、第４ＴＦＴＭ４と同様に、第２スキャンラインＳ１〜Ｓｎから供給される第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎによりターンオンされ、プログラミング期間ＰＰの間、ｂノードとｃノードとの間の電流パスを連結する反面、光放出期間ＥＰの間、ｂノードとｃノードとの間の電流パスを遮る。この第５ＴＦＴＭ５のゲート電極は第２スキャンラインＳ１〜Ｓｎに接続され、ソース電極はｃノードに接続される。そして、第５ＴＦＴＭ５のドレイン電極はｂノードに接続される。
第６ＴＦＴＭ６は、第１スキャンラインＥ１〜Ｅｎから供給される第２スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎにより、プログラミング期間ＰＰの間にオフ状態を維持する反面、光放出期間ＥＰの間、ｃノードと有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤとの間の電流パスを形成する。この第６ＴＦＴＭ６のゲート電極は第１スキャンラインＥ１〜Ｅｎに接続され、ソース電極はｃノードに接続される。そして、第６ＴＦＴＭ６のドレイン電極は有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤのアノード電極に接続される。
ストレージキャパシタＣｓは、プログラミング期間ＰＰの間、臨界電圧成分と駆動電圧ＶＤＤ成分とを充電した後、光放出期間ＥＰの間、充電された電圧を維持する。
有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤは、図１のような構造を有し、光放出期間ＥＰの間、図７の点線による矢印のように、第３ＴＦＴＭ３と第６ＴＦＴＭ６とを経由して流れる電流ＩＯＬＥＤにより発光する。
第１ＴＦＴＭ１は、プログラミング期間ＰＰの間、ストレージキャパシタＣｓの一側電極に基準電圧Ｖｄａｔａを充電させ、基準電圧Ｖｒｅｆを用いてストレージキャパシタＣｓの他側電極と第３ＴＦＴＭ３のゲート電極に第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧と高電位駆動電圧ＶＤＤ情報を有している駆動電圧とを充電させる。
第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５は、プログラミング期間ＰＰの間、ストレージキャパシタＣｓの一側電極にデータ電圧Ｖｄａｔａを充電させ、基準電流Ｉｒｅｆを用いてストレージキャパシタＣｓの他側電極に第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧を充電させ、データ電圧Ｖｄａｔａのスキャニングと臨界電圧のサンプリング動作とを施す。
このような画素５４の動作を段階的に説明すると、下記のようである。
プログラミング期間ＰＰの間、第１スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎはハイ電圧を維持して第１及び第６ＴＦＴＭ１、Ｍ６をターンオフさせ、第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎはロー電圧を維持して第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５をターンオンさせる。従って、データラインＤＬ１〜ＤＬｍからのデータ電圧Ｖｄａｔａは、第２ＴＦＴＭ２を経由してａノードに接続されたストレージキャパシタＣｓの一側電極に充電される。ｂノードに接続されたストレージキャパシタＣｓの他側電極には、第３ＴＦＴＭ３のソース電圧より臨界電圧以上に低いゲート電圧で充電される。これと同時に、第３ＴＦＴＭ３は、ターンオンされた第５ＴＦＴＭ５を通じてダイオード素子に結線される。従って、プログラミング期間ＰＰの間、ダイオードに動作する第３ＴＦＴＭ３により基準電流Ｉｒｅｆが、図７の実線による矢印のように、高電位駆動電圧源ＶＤＤ→第３ＴＦＴＭ３→第５ＴＦＴＭ５→第４ＴＦＴＭ４→正電流源Ｉｒｅｆに電流が流れるようになる。このプログラミング期間の間、第１ＴＦＴＭ１のドレイン電極とストレージキャパシタＣｓとの間のａノード電圧Ｖａ、ストレージキャパシタＣｓと第３ＴＦＴＭ３のゲート電極との間のｂノード電圧Ｖｂは、下記の数式（１）、（２）のようである。
Ｖａ＝Ｖｄａｔａ （１）
Ｖｂ＝ＶＤＤ−｜ＶＴ’｜ （２）
数式（１）において、「Ｖｄａｔａ」はデータ電圧であり、数式（２）において、「ＶＴ’」は下記の数式（３）のようである。
Figure 0004914177
数式（３）において、「Ｖｔｈ」は第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧、「ｋ’」は第３ＴＦＴＭ３の移動度及び寄生容量を関数とする常数値、「Ｌ」は第３ＴＦＴＭ３のチャネルの長さ、「Ｗ」は第３ＴＦＴＭ３のチャネルの幅をそれぞれ示す。
数式（３）において、基準電流Ｉｒｅｆは下記の数式（４）により定義される。
Figure 0004914177
ここで、基準電流Ｉｒｅｆは第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧ＶＴＨを感知するための電流として、その電流値が高いほど、第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧を感知するためのプログラミング期間を縮めることができるが、それほど消費電力が増加する可能性がある。従って、基準電流Ｉｒｅｆはパネル特性、駆動時間及び消費電力を考慮して実験的に決定される。例えば、基準電流Ｉｒｅｆはパネルに形成されたＴＦＴの半導体特性、駆動周波数規格及び消費電力の要求事項等によって異なる。
光放出期間ＥＰの間、第１スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎはロー電圧に反転され第１及び第６ＴＦＴＭ１、Ｍ６をターンオンさせ、第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎはハイ電圧に反転され、第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５をターンオフさせる。従って、画素５４に供給されるデータ電圧Ｖｄａｔａと基準電流Ｉｒｅｆは遮られ、基準電圧Ｖｒｅｆは第１ＴＦＴＭ１を経由してａノードに接続されたストレージキャパシタＣｓの一側電極に充電される、この際、ｂノードに接続されたストレージキャパシタＣｓの他側電極は基準電圧Ｖｒｅｆによりブートストラップ（ｂｏｏｔｓｔｒａｐ）され、その充電電位が変化する。従って、第３ＴＦＴＭ３はこのように変化したｂノードの電圧によって光を発光するようになる。この光放出期間ＥＰの間、発光ダイオード素子ＯＬＥＤは、図７の点線による矢印のように、高電位駆動電圧源ＶＤＤ→第３ＴＦＴＭ３→第６ＴＦＴＭ６→発光ダイオード素子ＯＬＥＤ→基底電圧源ＧＮＤに流れる電流ＩＯＬＥＤにより発光する。この光放出期間ＥＰの間、ａノード電圧Ｖａとｂノード電圧Ｖｂは、下記の数式（５）、（６）のようであり、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに流れる電流ＩＯＬＥＤは数式（７）のようである。
Ｖａ＝Ｖｒｅｆ （５）
Ｖｂ＝ＶＤＤ−｜ＶＴ’｜＋Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｔａ （６）
基準電圧Ｖｒｅｆは光放出期間ＥＰの間、ストレージキャパシタＣｓの一側電圧を維持させる電圧として、データ電圧と基準電流Ｉｒｅｆの値から決定される任意の正電圧に決定される。
Figure 0004914177
数式（７）から分かるように、本発明に係る有機発光ダイオード表示素子において、光放出期間ＥＰの間、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに流れる電流ＩＯＬＥＤを定義する数式には、高電位駆動電圧ＶＤＤと第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧Ｖｔｈの項がない。即ち、光放出期間ＥＰの間、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに流れる電流ＩＯＬＥＤは高電位駆動電圧ＶＤＤとＴＦＴの臨界電圧Ｖｔｈに全然影響を受けない。
図８は、本発明に係る有機発光ダイオード表示素子において、画素５４の第２の実施の形態を示す図面である。
図８を参照すると、画素５４のそれぞれは、第１〜第６ＴＦＴＭ１〜Ｍ６、ストレージキャパシタＣｓ及び有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤを備える。ＴＦＴＭ１〜Ｍ６は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで具現される。第１〜第５ＴＦＴＭ１〜Ｍ５、ストレージキャパシタＣｓ及び有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤは、前述の図７の実施の形態から説明されたものと実質的に同一であるため、それについての詳細な説明は省略する。図７の構成と図８の構成の主な違いは、第６ＴＦＴＭ６のゲート電極の接続先である。
第３ＴＦＴＭ３は、前述の実施の形態のように、プログラミング期間ＰＰの間、ダイオードに動作して基準電流Ｉｒｅｆを流す。
第６ＴＦＴＭ６は、プログラミング期間ＰＰの間、ターンオンされた第５ＴＦＴＭ５により逆方向ダイオードに結線され、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給される電流ＩＯＬＥＤを遮る反面、光放出期間ＥＰの間、ｃノードと有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤとの間の電流パスを形成し、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに電流ＩＯＬＥＤを供給する。この第６ＴＦＴＭ６のゲート電極は、前述の第１の実施の形態とは異なり、ｂノードに接続される。そして、第６ＴＦＴＭ６のソース電極はｃノードに接続され、ドレイン電極は有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤのアノード電極に接続される。
このような図８の画素５４は、前述の図７の実施の形態と実質的に同一に動作する。
プログラミング期間ＰＰの間、第１スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎにより第１ＴＦＴＭ１はターンオフされる反面、第２スキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎにより、第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５はターンオンされる。これと同時に、第３ＴＦＴＭ３はターンオンされた第５ＴＦＴＭ５により順方向ダイオードに動作して基準電流Ｉｒｅｆを流し、第６ＴＦＴＭ６は、逆方向ダイオードに動作して、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給される電流を遮る。このプログラミング期間ＰＰの間、ａノードにはデータ電圧Ｖｄａｔａが充電され、ｂノードには第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧がサンプリングされる。続いて、光放出期間ＥＰの間、第１スキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎの電圧が反転され、第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５はターンオフされ、第１ＴＦＴＭ１はターンオンされる。そして、光放出期間ＥＰの間、第３及び第６ＴＦＴＭ３、Ｍ６は、高電位駆動電圧ＶＤＤと臨界電圧Ｖｔｈに影響を受けない電流ＩＯＬＥＤを有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給する。
図９〜図１２は、ＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴとＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴとを同一な基板上に共に形成するＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）工程において適用できる有機発光ダイオード表示素子の実施の形態を示す図面である。
図９〜図１２を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る有機発光ダイオード表示素子は、ｍ×ｎ個の画素９４が形成される表示パネル９０と、データラインＤＬ１〜ＤＬｍにデータ電圧を供給するためのデータ駆動部９２と、ｎ個のスキャン電極Ｓ１〜Ｓｎにロー電圧のスキャンパルスを順次供給するためのスキャン駆動部９３と、前記駆動部９２、９３を制御するためのタイミングコントローラ９１とを備える。
表示パネル９０において、スキャンラインＳ１〜ＳｎとデータラインＤＬ１〜ＤＬｍとの交差に定義された画素領域に画素９４が形成される。このような表示パネル９０には、正電圧の基準電圧Ｖｒｅｆ、正電流の基準電流Ｉｒｅｆ、及び高電位駆動電圧ＶＤＤをそれぞれの画素９４に供給するための信号配線が形成される。図５の表示パネル５０と対比する際、図９の表示パネル９０にはハイ電圧のスキャン信号ＥＭ１〜ＥＭｎを供給するためのスキャンラインＥ１〜Ｅｎが除去されることにより、信号配線数が減少され、パネル構造が更に単純になる。また、図５の表示パネルには、画素アレイ領域にＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴのみでＴＦＴが形成されるが、図９の表示パネルには画素アレイ領域にＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴとＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴでＴＦＴが形成される。
データ駆動部９２は、図５に示すデータ駆動部５２と実質的に同一である。
スキャン駆動部５３は、タイミングコントローラ５１からの制御信号ＳＤＣに応じて、図１０のように、ロー電圧のスキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎをスキャンラインＳ１〜Ｓｎに順次供給する。
タイミングコントローラ９１は、ディジタルビデオデータＲＧＢをデータ駆動部９２に供給し、垂直/水平同期信号とクロック信号等を用いてスキャン駆動部９３とデータ駆動部９２との動作タイミングを制御するための制御信号ＤＤＣ、ＳＤＣを発生する。
一方、表示パネル９０には、基準電圧Ｖｒｅｆと高電位駆動電圧ＶＤＤを供給するための正電圧源と、基準電流Ｉｒｅｆを供給するための正電流源とが接続される。
画素９４のそれぞれは、図１１及び図１２に示すように、６つのＴＦＴＭ１〜Ｍ６、ストレージキャパシタＣｓ、及び有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤを備える。
図１１は、図９に示す有機発光ダイオード表示素子において、画素９４の第１の実施の形態を示す図面である。図１１において、第２〜第５ＴＦＴＭ２〜Ｍ５、ストレージキャパシタＣｓ及び有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤは、前述の図７、図８の実施の形態から説明されたものと実質的に同一であるため、それについての詳細な説明は省略する。図１１と図８との構成の違いは、第１ＴＦＴＭ１のゲート電極の接続先である。図１１と図１２との構成の違いは、第６ＴＦＴＭ６のゲート電極の接続先である。
図１１を参照すると、画素９４のそれぞれは、ＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで形成された第１ＴＦＴＭ１、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで形成された第２〜第６ＴＦＴＭ２〜Ｍ６、ストレージキャパシタＣｓ、及び有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤを備える。
第１ＴＦＴＭ１は、プログラミング期間ＰＰの間、スキャンラインＳ１〜Ｓｎからロー電圧に供給されるスキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎによりオフ状態を維持する反面、光放出期間ＥＰの間、スキャンラインＳ１〜Ｓｎから供給されるハイ電圧によりターンオンされ、基準電圧源Ｖｒｅｆとａノードとの間の電流パスを形成する。このために、第１ＴＦＴＭ１はＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで形成され、そのゲート電極はスキャンラインＳ１〜Ｓｎに接続され、ドレイン電極は基準電圧源Ｖｒｅｆに接続される。そして、第１ＴＦＴＭ１のソース電極はａノードに接続される。
第６ＴＦＴＭ６は、プログラミング期間ＰＰの間、ターンオンされた第５ＴＦＴＭ５により逆方向ダイオードに結線され、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給される電流ＩＯＬＥＤを遮る反面、光放出期間ＥＰの間、ｃノードと有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤとの間の電流パスを形成し、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに電流ＩＯＬＥＤを供給する。この第６ＴＦＴＭ６のゲート電極はｂノードに接続され、ソース電極はｃノードに接続される。そして、第６ＴＦＴＭ６のドレイン電極は有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤのアノード電極に接続される。
このような図１１の画素９４は、前述の実施の形態と実質的に同一に動作する。
プログラミング期間ＰＰの間、ロー電圧のスキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎが発生されると、第１ＴＦＴＭ１はターンオフされる反面、第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５はターンオンされる。これと同時に、第３ＴＦＴＭ３は、ターンオンされた第５ＴＦＴＭ５により順方向ダイオードに動作して基準電流Ｉｒｅｆを流し、第６ＴＦＴＭ６は、逆方向ダイオードに動作して有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給される電流を遮る。このプログラミング期間ＰＰの間、ａノードにはデータ電圧Ｖｄａｔａが充電され、ｂノードには第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧がサンプリングされる。続いて、光放出期間ＥＰの間、スキャンラインＳ１〜Ｓｎの電圧がハイ電圧に上昇して、第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５はターンオフされ、第１ＴＦＴＭ１はターンオンされる。この光放出期間ＥＰの間、第３ＴＦＴＭ３は第６ＴＦＴＭ６のゲート電圧がストレージキャパシタＣｓによりブートストラップされ、高電位駆動電圧ＶＤＤと臨界電圧Ｖｔｈに影響を受けない電流ＩＯＬＥＤを有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給する。
図１２を参照すると、画素９４のそれぞれは、ＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで形成された第１及び第６ＴＦＴＭ１、Ｍ６、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで形成された第２〜第５ＴＦＴＭ２〜Ｍ５、ストレージキャパシタＣｓ、及び有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤを備える。
第１ＴＦＴＭ１は、機能及び接続関係からみると、図１１に示すものと実質的に同一である。
第６ＴＦＴＭ６は、プログラミング期間ＰＰの間、スキャンラインＳ１〜Ｓｎからロー電圧に供給されるスキャンパルスＳＣＡＮ１〜ＳＣＡＮｎによりターンオフされ、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給される電流ＩＯＬＥＤを遮る反面、光放出期間ＥＰの間、スキャンラインＳ１〜Ｓｎ上のハイ電圧によりターンオンされ、ｃノードと有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤとの間の電流パスを形成し、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに電流ＩＯＬＥＤを供給する。このために、第６ＴＦＴＭ６はＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで形成され、そのゲート電極はスキャンラインＳ１〜Ｓｎに接続される。そして、第６ＴＦＴＭ６のドレイン電極はｃノードに接続され、ソース電極は有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤのアノード電極に接続される。
このような図１２の画素９４は、前述の実施の形態と実質的に同一に動作する。
プログラミング期間ＰＰの間、ロー電圧のスキャンパルスＥＭ１〜ＥＭｎが発生されると、第１及び第６ＴＦＴＭ１、Ｍ６はターンオフされる反面、第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５はターンオンされる。これと同時に、第３ＴＦＴＭ３は、ターンオンされた第５ＴＦＴＭ５により順方向ダイオードに動作して基準電流Ｉｒｅｆを流し、第６ＴＦＴＭ６は、有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給される電流を遮る。このプログラミング期間ＰＰの間、ａノードにはデータ電圧Ｖｄａｔａが充電され、ｂノードには第３ＴＦＴＭ３の臨界電圧がサンプリングされる。続いて、光放出期間ＥＰの間、スキャンラインＳ１〜Ｓｎの電圧がハイ電圧に上昇して第２、第４及び第５ＴＦＴＭ２、Ｍ４、Ｍ５はターンオフされ、第１及び第６ＴＦＴＭ１、Ｍ６はターンオンされる。この光放出期間ＥＰの間、第３ＴＦＴＭ３のゲート電圧がストレージキャパシタＣｓによりブートストラップされ、高電位駆動電圧ＶＤＤと臨界電圧Ｖｔｈに影響を受けない電流ＩＯＬＥＤを有機発光ダイオード素子ＯＬＥＤに供給する。
一方、図７及び図８において、スイッチ素子がＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで具現された例を説明したが、そのスイッチはＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで具現され得る。図７及び図８のスイッチ素子がＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴで選択されると、図６に示すスキャンパルスの論理値または電圧の極性が反転される。それと同様に、図１１及び図１２においても、スイッチ素子のタイプが変わり、スキャンパルスの論理値や極性が変わり得る。
前述のように、本発明に係る有機発光ダイオード表示素子とその駆動方法は、６つのスイッチ素子と１つのストレージキャパシタとを用いて、駆動電圧供給配線による電圧降下とＴＦＴの臨界値電圧変動による悪影響を最小化し、表示輝度を均一にすることができる。
以上、説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で種々なる変更および修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により定めなければならない。
通常の有機発光ダイオード表示素子の構造を概略的に示す図面である。 通常のアクティブマトリクス方式の有機発光ダイオード表示素子において、一画素を等価的に示す回路図である。 薄膜トランジスタの特性偏差により齎される表示画像の縦ストライプ現象を示す図面である。 非晶質シリコンをポリシリコンに変換するためのレーザ結晶化工程を概略的に示す図面である。 本発明の第１実施の形態に係る有機発光ダイオード表示素子を示すブロック図である。 図５に示す駆動部の出力波形を示す波形図である。 図５に示す画素の第１の実施の形態を示す等価回路図である。 図５に示す画素の第２の実施の形態を示す等価回路図である。 本発明の第２実施の形態に係る有機発光ダイオード表示素子を示すブロック図である。 図９に示す駆動部の出力波形を示す波形図である。 図９に示す画素の第１の実施の形態を示す等価回路図である。 図９に示す画素の第２の実施の形態を示す等価回路図である。
符号の説明
５０，９０ 表示パネル、５１，９１ タイミングコントローラ、５２，９２ データ駆動部、５３，９３ ゲート駆動部、５４，９４ 画素、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６ 薄膜トランジスタ、Ｃｓ ストレージキャパシタ、ＰＰ プログラミング期間、ＥＰ 光放出期間。

Claims (16)

  1. 駆動電圧を発生する駆動電圧源；
    基準電圧を発生する基準電圧源；
    基準電流を発生する基準電流源；
    第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタ；
    第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子；
    第１スキャン信号が供給される第１スキャンライン；
    前記第１スキャン信号に対して、逆位相に発生される第２スキャン信号が供給される第２スキャンライン；
    前記第１および第２スキャンラインと交差し、データ電圧が供給されるデータライン；
    第１期間の間にオフ状態を維持した後、第２期間の間に前記第１スキャン信号に応じて、前記第１ノードに前記基準電圧を供給する第１スイッチ素子；
    前記第１期間の間に前記第２スキャン信号に応じて、前記第１ノードに前記データ電圧を供給した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第２スイッチ素子；
    前記第２ノードの電圧により、前記有機発光ダイオード素子に供給される電流を調節する第３スイッチ素子；
    前記第１期間の間に前記第２スキャン信号に応じて、前記基準電流を前記第２ノードに供給した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第４スイッチ素子；
    前記第１期間の間に前記第２スキャン信号に応じて、前記第２ノードと前記第３ノードとの間の電流パスを形成した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第５スイッチ素子；及び
    前記第１期間の間、前記第３ノードを経由して前記有機発光ダイオード素子に流れる電流を遮断した後、前記第２期間の間、前記第２ノードの電圧に応じて、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間の電流パスを形成するように前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続される第６スイッチ素子
    を備え、
    前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有するＰタイプの薄膜トランジスタであり、
    前記第１スイッチ素子は、前記第１スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧源に接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第２スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第４スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；
    前記第５スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む
    ことを特徴とする有機発光ダイオード表示装置。
  2. 駆動電圧を発生する駆動電圧源；
    基準電圧を発生する基準電圧源；
    基準電流を発生する基準電流源；
    第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタ；
    第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子；
    スキャン信号が供給されるスキャンライン；
    前記スキャンラインと交差し、データ電圧が供給されるデータライン；
    第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じてオフ状態を維持した後、第２期間の間、前記スキャン信号の第２電圧に応じて、前記第１ノードに前記基準電圧を供給する第１スイッチ素子；
    前記第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じて、前記第１ノードに前記データ電圧を供給した後、第２期間の間、オフ状態を維持する第２スイッチ素子；
    前記第２ノードの電圧により前記有機発光ダイオード素子に供給される電流を調節する第３スイッチ素子；
    前記第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じて、前記基準電流を前記第２ノードに供給した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第４スイッチ素子；
    前記第１期間の間、前記スキャン信号の第１電圧に応じて、前記第２ノードと前記第３ノードとの間の電流パスを形成した後、前記第２期間の間にオフ状態を維持する第５スイッチ素子；及び
    前記第１期間の間、前記第３ノードを経由して前記有機発光ダイオード素子に流れる電流を遮断した後、前記第２期間の間、前記第２ノードの電圧に応じて、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間の電流パスを形成するように前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続される第６スイッチ素子
    を備え、
    前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有し、前記第１スイッチ素子は、ＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第２ないし第５スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第６スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、
    前記第１スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧源に接続されたドレイン電極、及び前記第１ノードに接続されたソース電極を含み；
    前記第２スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第４スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；
    前記第５スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む
    ことを特徴とする有機発光ダイオード表示装置。
  3. 相互交差する複数のデータラインと複数のスキャンラインとを含み、第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタと、第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子とを有する有機発光ダイオード表示装置の駆動方法において、
    駆動電圧、基準電圧及び基準電流を発生する段階；
    第１スキャン信号を第１スキャンラインに供給すると共に、前記第１スキャン信号に対して、逆位相に発生される第２スキャン信号を第２スキャンラインに供給する段階；
    前記データラインにデータ電圧を供給する段階；
    前記第１スキャン信号が第１論理電圧を維持し、前記第２スキャン信号が第２論理電圧を維持する第１期間の間、前記基準電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第１スイッチ素子と、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続された第６スイッチ素子とをターンオフさせる反面、前記データ電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第２スイッチ素子、前記基準電流が供給され、前記第２ノードに接続された第４スイッチ素子、及び前記第２ノードと前記第３ノードとの間に接続された第５スイッチ素子をターンオンさせ、前記第１ノードを前記データ電圧で充電させ、前記第２及び第３ノードを接続させ、前記駆動電圧が供給され、前記第３ノードに接続され、前記有機発光ダイオード素子を駆動するための第３スイッチ素子をダイオードに転換させる段階；及び
    前記第１スキャン信号が前記第２論理電圧を維持し、前記第２スキャン信号が前記第１論理電圧を維持する第２期間の間、前記第１及び第６スイッチ素子をターンオンさせ、前記第２、第４及び第５スイッチ素子をターンオフさせ、前記第１ノードに供給される前記データ電圧と、前記第２ノードに供給される前記基準電流とを遮る反面、前記基準電圧で前記第１ノード及び第２ノードを充電させ、前記第３及び第６スイッチ素子を通じて前記有機発光ダイオード素子に電流を流す段階
    を含み、
    前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有するＰタイプの薄膜トランジスタであり、
    前記第１スイッチ素子は、前記第１スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧を発生する基準電圧源に接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第２スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧を発生する駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第４スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流を発生する基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；
    前記第５スイッチ素子は、前記第２スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む
    ことを特徴とする有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  4. 前記第１期間の間、前記第１ノード電圧「Ｖａ」と、前記第２ノード電圧「Ｖｂ」は、下記であり；
    Ｖａ＝Ｖｄａｔａ
    Ｖｂ＝ＶＤＤ−｜ＶT’｜、
    ここで、「ＶＤＤ」は前記駆動電圧、「Ｖｄａｔａ」は前記データ電圧、「ＶT’」は下記のように定義され；
    Figure 0004914177
     ここで、「Ｖｔｈ」は前記第３スイッチ素子の臨界電圧、「ｋ’」は前記第３スイッチ素子の移動度及び寄生容量を関数とする常数値、「Ｌ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの長さ、「Ｗ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの幅、「Ｉｒｅｆ」は前記基準電流をそれぞれ示す、
    ことを特徴とする請求項３に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  5. 前記第１期間の間、前記基準電流「Ｉｒｅｆ」は、下記である；
    Figure 0004914177
     ことを特徴とする請求項４に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  6. 前記第１期間の間、前記第３スイッチ素子、前記第５スイッチ素子、前記第４スイッチ素子を連結する電流パスに沿って前記基準電流が流れることを特徴とする請求項５に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  7. 前記第２期間の間、前記第１ノード電圧の電圧Ｖａと、前記第２ノード電圧の電圧Ｖｂは、下記であり；
    Ｖａ＝Ｖｒｅｆ
    Ｖｂ＝ＶＤＤ−｜ＶT’｜＋Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｔａ、
    ここで、「ＶＤＤ」は前記駆動電圧、「Ｖｒｅｆ」は前記基準電圧、「Ｖｄａｔａ」は前記データ電圧をそれぞれ示し、「ＶT’」は下記のように定義され；
    Figure 0004914177
     ここで、「Ｖｔｈ」は前記第３スイッチ素子の臨界電圧、「ｋ’」は前記第３スイッチ素子の移動度及び寄生容量を関数とする常数値、「Ｌ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの長さ、「Ｗ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの幅、「Ｉｒｅｆ」は前記基準電流をそれぞれ示す、
    ことを特徴とする請求項３に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  8. 前記第２期間の間、前記有機発光ダイオード素子に流れるＩOLEDは、下記であり；
    Figure 0004914177
     ここで、「Ｖｄａｔａ」は前記データ電圧であり、「Ｖｒｅｆ」は前記基準電圧である
    ことを特徴とする請求項７に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  9. 前記第２期間の間、前記データ電圧に相応して、前記有機発光ダイオード素子に流れる電流は、前記第３スイッチ素子、前記第６スイッチ素子、前記有機発光ダイオード素子及び前記基底電圧源を連結する電流パスに沿って流れることを特徴とする請求項８に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  10. 相互交差する複数のデータラインと複数のスキャンラインとを含み、第１ノードと第２ノードとの間に接続されたストレージキャパシタと、第３ノードと基底電圧源との間に接続された有機発光ダイオード素子とを有する有機発光ダイオード表示装置の駆動方法において、
    駆動電圧、基準電圧及び基準電流を発生する段階；
    前記スキャンラインにスキャン信号を順次供給する段階；
    前記データラインにデータ電圧を供給する段階；
    前記スキャン信号が活性化論理電圧を維持する第１期間の間、前記基準電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第１スイッチ素子をターンオフさせる反面、前記データ電圧が供給され、前記第１ノードに接続された第２スイッチ素子、前記基準電流が供給され、前記第２ノードに接続された第４スイッチ素子、及び前記第２ノードと前記第３ノードとの間に接続された第５スイッチ素子をターンオンさせ、前記第２ノードと前記第３ノードを接続して前記第１ノードを前記データ電圧で充電させ、前記第２及び第３ノードを接続させて、前記駆動電圧が供給され、前記第３ノードに接続され、前記有機発光ダイオード素子を駆動するための第３スイッチ素子を順方向ダイオードに転換させると共に、前記第３ノードと前記有機発光ダイオード素子との間に接続された第６スイッチ素子を逆方向ダイオードに転換させる段階；及び
    前記スキャン信号が非活性化論理電圧を維持する第２期間の間、前記第１スイッチ素子をターンオンさせ、前記第２、第４及び第５スイッチ素子をターンオフさせ、前記第１ノードに供給される前記データ電圧と前記第２ノードに供給される前記基準電流とを遮る反面、前記基準電圧で前記第１ノード及び第２ノードを充電させ、前記第３及び第６スイッチ素子を通じて前記有機発光ダイオード素子に電流を流す段階
    を含み、
    前記第１ないし第６スイッチ素子は、非晶質シリコンまたはポリシリコンを主成分とする半導体層を有し、前記第１スイッチ素子は、ＮタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第２ないし第５スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記第６スイッチ素子は、ＰタイプのＭＯＳ−ＦＥＴであり、
    前記第１スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記基準電圧を発生する基準電圧源に接続されたドレイン電極、及び前記第１ノードに接続されたソース電極を含み；
    前記第２スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記データラインに接続されたソース電極、及び前記第１ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第３スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記駆動電圧を発生する駆動電圧源に接続されたソース電極、及び前記第３ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第４スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第２ノードに接続されたソース電極、及び前記基準電流を発生する基準電流源に接続されたドレイン電極を含み；
    前記第５スイッチ素子は、前記スキャンラインに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記第２ノードに接続されたドレイン電極を含み；
    前記第６スイッチ素子は、前記第２ノードに接続されたゲート電極、前記第３ノードに接続されたソース電極、及び前記有機発光ダイオード素子のアノード電極に接続されたドレイン電極を含む
    ことを特徴とする有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  11. 前記第１期間の間、前記第１ノード電圧「Ｖａ」と、前記第２ノード電圧「Ｖｂ」は、下記であり；
    Ｖａ＝Ｖｄａｔａ
    Ｖｂ＝ＶＤＤ−｜ＶT’｜、
    ここで、「ＶＤＤ」は前記駆動電圧、「Ｖｄａｔａ」は前記データ電圧、「ＶT’」は下記のように定義され；
    Figure 0004914177
     ここで、「Ｖｔｈ」は前記第３スイッチ素子の臨界電圧、「ｋ’」は前記第３スイッチ素子の移動度及び寄生容量を関数とする常数値、「Ｌ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの長さ、「Ｗ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの幅、「Ｉｒｅｆ」は前記基準電流をそれぞれ示す、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  12. 前記第１期間の間、前記基準電流「Ｉｒｅｆ」は、下記である；
    Figure 0004914177
     ことを特徴とする請求項１１に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  13. 前記第１期間の間、前記第３スイッチ素子、前記第５スイッチ素子、前記第４スイッチ素子を連結する電流パスに沿って前記基準電流が流れることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  14. 前記第２期間の間、前記第１ノード電圧の電圧Ｖａと、前記第２ノード電圧の電圧Ｖｂは、下記であり；
    Ｖａ＝Ｖｒｅｆ
    Ｖｂ＝ＶＤＤ−｜ＶT’｜＋Ｖｒｅｆ−Ｖｄａｔａ、
    ここで、「ＶＤＤ」は前記駆動電圧、「Ｖｒｅｆ」は前記基準電圧、「Ｖｄａｔａ」は前記データ電圧をそれぞれ示し、「ＶT’」は下記のように定義され；
    Figure 0004914177
     ここで、「Ｖｔｈ」は前記第３スイッチ素子の臨界電圧、「ｋ’」は前記第３スイッチ素子の移動度及び寄生容量を関数とする常数値、「Ｌ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの長さ、「Ｗ」は前記第３スイッチ素子のチャネルの幅、「Ｉｒｅｆ」は前記基準電流をそれぞれ示す、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  15. 前記第２期間の間、前記有機発光ダイオード素子に流れるＩOLEDは、下記であり；
    Figure 0004914177
     ここで、「Ｖｄａｔａ」は前記データ電圧であり、「Ｖｒｅｆ」は前記基準電圧である ことを特徴とする請求項１４に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
  16. 前記第２期間の間、前記データ電圧に相応して、前記有機発光ダイオード素子に流れる電流は、前記第３スイッチ素子、前記第６スイッチ素子、前記有機発光ダイオード素子及び前記基底電圧源を連結する電流パスに沿って流れることを特徴とする請求項１５に記載の有機発光ダイオード表示装置の駆動方法。
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