JP5080733B2 - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
このような平板表示装置には、液晶表示装置(LCD)、電界放出表示装置(FED)、有機発光表示装置、プラズマ表示装置(PDP)などがある。
前記データ電圧は0ボルト以下の値を有することを特徴とする。
前記第1乃至第5スイッチングトランジスタ、及び前記駆動トランジスタは非晶質シリコン薄膜トランジスタであることを特徴とする。
前記第1乃至第5スイッチングトランジスタ及び前記駆動トランジスタはnMOS薄膜トランジスタであることを特徴とする。
前記発光素子は有機発光層を有することを特徴とする。
前記データ電圧は0以下の値を有することを特徴とする。
前記駆動トランジスタの前記出力端子が共通電圧に接続され、前記キャパシタの他方の電極がデータ電圧に接続され、前記キャパシタの一方の電極が前記駆動トランジスタの制御端子に接続され、前記キャパシタの他方の電極が前記駆動トランジスタの前記出力端子に接続され、前記駆動トランジスタの前記入力端子が駆動電圧に接続された表示装置において、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記入力端子が互いに接続された状態で、前記キャパシタの他方の電極にデータ電圧を印加する段階と、前記駆動トランジスタが、前記制御端子と前記入力端子とが互いに接続された状態を維持したままで前記駆動電圧から分離されて、前記出力端子が前記共通電圧に接続された状態を維持する段階と、互いに接続された前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記入力端子を開放する段階と、前記キャパシタと前記駆動トランジスタを前記データ電圧、前記共通電圧、前記駆動電圧と分離させる段階と、前記キャパシタが、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記出力端子との間に接続され、前記駆動トランジスタの前記入力端子に前記駆動電圧が接続され、前記駆動トランジスタの前記出力端子に有機発光素子が接続された状態となり、前記駆動トランジスタの前記制御端子の電圧と前記出力端子の間の電圧は前記キャパシタの保存されている電圧と同一になり、前記駆動トランジスタは前記キャパシタに保存されている電圧によって制御される出力電流を前記出力端子を通して前記有機発光素子に供給する段階と、を有することを特徴とする。
図面においては、いろいろな層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似の部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上にある”とすれば、これは他の部分の“直上にある”場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の“直上にある”とすれば、中間に他の部分がないことを意味する。また、ある部分が他の部分に接続されているとすれば、これは他の部分と“直接”接続されている場合だけでなく、他の部分を“介して”接続されている場合も含む。
まず、図1乃至図7を参照して、本発明の実施例による有機発光表示装置について説明する。
図1は、本発明の実施例による有機発光表示装置のブロック図であり、図2は、本発明の実施例による有機発光表示装置の一つの画素に対する等価回路図である。図3は、本発明の実施例による有機発光表示装置の一つの画素のスイッチングトランジスタと有機発光素子の断面を示した断面図であり、図4は、本発明の実施例による有機発光表示装置の有機発光素子の概略図である。
表示板300は、等価回路で見れば、複数の信号線(G1−Gn、D1−Dm、S1−Sn)、複数の駆動電圧線(図示せず)、及びこれらに接続されていてほぼ行列形態に配列された複数の画素(PX)を含む。
走査信号線(G1−Gn)と発光信号線(S1−Sn)はほぼ行方向に延びており、互いにほとんど並行しており、データ線(D1−Dm)はほぼ列方向に延びており、互いにほとんど並行している。
駆動電圧線は駆動電圧(Vdd)を伝達し、行又は列方向に延びている。
駆動トランジスタ(Qd)は、制御端子(Ng)、入力端子(Nd)、及び出力端子(Ns)を有し、入力端子(Nd)は駆動電圧(Vdd)に接続されている。キャパシタ(Cst)は、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子(Ng)と出力端子(Ns)との間に接続されており、有機発光素子(LD)のアノードとカソードは、各々駆動トランジスタ(Qd)の出力端子(Ns)と共通電圧(Vss)とに接続されている。
スイッチングトランジスタ(Qs1〜Qs3)は走査信号に応答して動作する。
スイッチングトランジスタ(Qs4、Qs5)は発光信号に応答して動作する。
スイッチングトランジスタ(Qs4)は、駆動トランジスタ(Qd)の入力端子(Nd)と駆動電圧(Vdd)との間に接続されており、スイッチングトランジスタ(Qs5)は、キャパシタ(Cst)と駆動トランジスタ(Qd)の出力端子(Ns)との間に接続されている。
図3に示すように、絶縁基板110上に制御端子電極124が形成されている。制御端子電極124の側面は基板110面に対して傾いており、その傾斜角は20〜80゜である。
制御端子電極124上には、窒化ケイ素(SiNx)などからなる絶縁膜140が形成されている。
絶縁膜140の上部には、水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンは略称としてa−Siを使う)又は多結晶シリコンなどからなる半導体154が形成されている。
半導体154と抵抗性接触部材163、165の側面は傾いており、傾斜角は30〜80゜である。
抵抗性接触部材163、165及び絶縁膜140上には、出力端子電極175と入力端子電極173が形成されている。
出力端子電極175及び入力端子電極173も半導体154などと同様に、その側面が約30〜80゜の角度で各々傾いている。
保護膜180には、出力端子電極175を露出する接触孔185が形成されている。
保護膜180の上部には、有機絶縁物質又は無機絶縁物質からなっており、有機発光セルを分離させるための隔壁361が形成されている。隔壁361は画素電極190の周縁を囲んで、有機発光層370が満たされる領域を限定している。
隔壁361に囲まれた画素電極190上の領域には有機発光層370が形成されている。
隔壁361上には、隔壁361と同一な模様のパターンからなり、金属のように低い比抵抗を有する導電物質からなる補助電極382が形成されている。補助電極382は、以降に形成される共通電極270と接触し、共通電極270に伝達される信号の歪曲現象を防止する機能をする。
不透明な画素電極190と透明な共通電極270は、表示板300の上部方向に画像を表示する前面発光方式の有機発光表示装置に適用し、透明な画素電極190と不透明な共通電極270は、表示板300の下部方向に画像を表示する背面発光方式の有機発光表示装置に適用する。
発光駆動部700は、表示板300の発光信号線(S1−Sn)に接続されて、スイッチングトランジスタ(Qs4、Qs5)をターンオンさせることができる高電圧(Von)とターンオフさせることができる低電圧(Voff)との組み合わせからなる発光信号(Vsi)を発光信号線(S1−Sn)に印加し、これらもまた複数の集積回路からなることができる。
走査駆動部400、データ駆動部500又は発光駆動部700は、複数の駆動集積回路チップの形態で表示板300上に装着されたり、可撓性印刷回路フィルム(図示せず)上に装着されてTCP(tape carrier package)の形態で表示板300に付着させることもできる。これとは異なって、走査駆動部400、データ駆動部500又は発光駆動部700は表示板300に集積させることもできる。一方、データ駆動部500と信号制御部600等は、ワン−チップ(one−chip)ともいう一つのIC内に集積されて実現することもできる。この時、走査駆動部400及び発光駆動部700は選択的にIC内に集積されることができる。
図5は、本発明の実施例による有機発光表示装置の駆動信号を示したタイミング図であり、図6乃至図9は、図5に示した各区間での一つの画素に対する等価回路図であり、図10は、本発明の実施例による有機発光表示装置の駆動トランジスタの各端子に現れる電圧波形図の例である。
データ制御信号(CONT2)は、一つの画素行のデータ伝送を知らせる水平同期開始信号(STH)と、データ線(D1−Dm)に当該データ電圧の印加を命令するロード信号(LOAD)、及びデータクロック信号(HCLK)などを含む。
走査駆動部400は、信号制御部600からの走査制御信号(CONT1)に応じて走査信号線(Gi)に印加される走査信号(Vgi)の電圧値を高電圧(Von)に形成して、走査信号線(Gi)に接続されたスイッチングトランジスタ(Qs1〜Qs3)をターンオンさせる。この時、駆動トランジスタ(Qd)はダイオード接続される。
このような状態にある画素の等価回路を図6に示しており、この区間を先充電区間(T1)という(図5参照)。図6に示すように、スイッチングトランジスタ(Qs4、Qs5)は各々抵抗(r1、r2)として示すことができる。
したがって、駆動トランジスタ(Qd)はターンオンされて出力端子(Ns)を介して任意の電流を流す。しかし、この電流は共通電圧(Vss)として流れ、有機発光素子(LD)には流れないので有機発光素子(LD)は発光しない。結局、この区間(T1)で有機発光素子を介した電流の流れを防止して表示品質を改善することができる。
そうなると、図7に示すように、駆動トランジスタ(Qd)は、その制御端子(Ng)と入力端子(Nd)とが互いに接続された状態を維持したままで駆動電圧(Vdd)から分離されて、出力端子(Ns)が共通電圧(Vss)に接続された状態を維持する。駆動トランジスタ(Qd)の制御端子電圧(Vng)が充分に高いので、駆動電圧(Vdd)から分離された駆動トランジスタ(Qd)はターンオンの状態を維持する。
(数1)
Vgs=Vth
一方、キャパシタ(Cst)の一つの端子(N2)にはデータ電圧(Vdata)が継続して印加され、キャパシタ(Cst)に充電される電圧(Vc)は、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子電圧(Vng)とデータ電圧(Vdata)の差であるので、次の数式2の通りとなる。
(数2)
Vc=Vss+Vth−Vdata
これより、キャパシタ(Cst)が、データ電圧(Vdata)と駆動トランジスタ(Qd)の敷居電圧(Vth)に依存する電圧とを保存することが分かる。
電圧(Vc)がキャパシタ(Cst)に充電された後、走査駆動部400が信号制御部600からの走査制御信号(CONT1)に応じて走査信号(Vgi)を低電圧(Voff)に変え、スイッチングトランジスタ(Qs1〜Qs3)をターンオフさせることによって遮断区間(T3)が開始される(図5参照)。発光信号(Vsi)はこの区間(T3)でも低電圧(Voff)を維持し続けるので、スイッチングトランジスタ(Qs4、Qs5)はオフの状態を維持する。
したがって、図10に示すように、キャパシタ(Cst)の端子(N1)が孤立されているので、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子電圧(Vng)と出力端子電圧(Vns)との間の電圧(Vgs)はキャパシタ(Cst)に保存されている電圧(Vc)と同一になり(Vgs=Vc)、駆動トランジスタ(Qd)は、電圧(Vgs)によって制御される出力電流(ILD)を出力端子(Ns)を通して有機発光素子(LD)に供給する。これにより有機発光素子(LD)は、出力電流(ILD)の大きさによって発光強さを異にして発光を行うことにより当該画像を表示する。
一方、万一、本充電区間(T2)が終了した後で直ちに発光区間(T4)が連続されると、スイッチングトランジスタ(Qs1)がターンオフされる前にスイッチングトランジスタ(Qs4)がターンオンされることがあり得る。そうすると、駆動電圧(Vdd)から電荷が流入してキャパシタ(Cst)に充電された電圧値が変わることが起こりうる。
従って、本充電区間(T2)と発光区間(T4)との間に遮断区間(T3)を設けてスイッチングトランジスタ(Qs1)を確実にターンオフさせた後、スイッチングトランジスタ(Qs4)をターンオンさせる必要がある。
さらに、共通電圧(Vss)は、例えば、0Vに設定することができる。駆動電圧(Vdd)はキャパシタ(Cst)に電荷を充分に供給し、駆動トランジスタ(Qd)が出力電流(ILD)を流すことができるように充分に高い電圧に設定するのが好ましく、例えば、15Vである。データ電圧(Vdata)は先に説明したように負の符号(0以下の値)を有し、その絶対値が大きいほどこれに対応する出力電流(ILD)が大きい。
図11は、本発明の実施例による有機発光表示装置の駆動トランジスタの敷居電圧変化による出力電流を示す波形図であり、図12は、本発明の実施例による有機発光表示装置の有機発光素子の敷居電圧変化による出力電流を示す波形図である。
このような模擬実験結果は、駆動トランジスタ(Qd)の敷居電圧(Vth)及び有機発光素子(LD)の敷居電圧(Vth_LD)が劣化しても、本実施例による有機発光表示装置がこれを補償することができるということを示す。
124 制御端子電極
140 絶縁膜
154 半導体
163、165 抵抗性接触部材
173 入力端子電極
175 出力端子電極
180 保護膜
185 接触孔
190 画素電極
270 共通電極
300 表示板
361 隔壁
370 有機発光層
382 補助電極
400 走査駆動部
500 データ駆動部
600 信号制御部
700 発光駆動部
Claims (11)
- 発光素子と、
キャパシタと、
制御端子、入力端子、及び出力端子を有し、前記発光素子が発光するように発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、
第1スイッチング部と、第2スイッチング部と、を各々含む複数の画素を有し、
前記第1スイッチング部と第2スイッチング部とは、それぞれ複数のスイッチングトランジスタを含み、
前記キャパシタは、前記駆動トランジスタの制御端子に一方の電極が接続されて、データ電圧と前記駆動トランジスタのしきい電圧に依存する制御電圧とを保存し、
前記第1スイッチング部は、走査信号に応じて前記キャパシタの一方の電極と入力端子とを接続する第1スイッチングトランジスタと、
前記走査信号に応じて前記キャパシタの他方の電極をデータ線に接続する第2スイッチングトランジスタと、を含み、
前記第1スイッチング部は、前記走査信号に応じて発光素子のアノード側の電圧である共通電圧を前記駆動トランジスタの出力端子に接続する第3スイッチングトランジスタをさらに含み、
前記第2スイッチング部は、前記発光信号に応じて前記駆動トランジスタの入力端子を前記駆動電圧に接続する第4スイッチングトランジスタと、
前記発光信号に応じて前記キャパシタの他方の電極と前記駆動トランジスタの出力端子とを接続する第5スイッチングトランジスタとを含むことを特徴とする表示装置。 - 前記制御電圧は、前記共通電圧と前記しきい電圧の合計から前記データ電圧を引いた電圧であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記データ電圧は0ボルト以下の値を有することを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記第1及び第2スイッチング部、及び前記駆動トランジスタは非晶質シリコン薄膜トランジスタを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記第1及び第2スイッチング部、及び前記駆動トランジスタはnMOS薄膜トランジスタを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記発光素子は有機発光層を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 発光素子と、
駆動電圧に接続されている入力端子、前記発光素子に接続されている出力端子、及び制御端子を有する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタの出力端子に他方の電極が接続され、前記駆動トランジスタの制御端子に一方の電極が接続されているキャパシタと、
走査信号に応答して動作し、前記駆動トランジスタの入力端子と制御端子との間に接続されている第1スイッチング素子と、
前記走査信号に応答して動作し、前記キャパシタの他方の電極とデータ線との間に接続されている第2スイッチング素子と、
前記走査信号に応答して動作し、前記駆動トランジスタの出力端子と共通電圧との間に接続されている第3スイッチング素子と、
発光信号に応答して動作し、前記駆動電圧と前記駆動トランジスタの入力端子との間に接続されている第4スイッチング素子と、
前記発光信号に応答して動作し、前記キャパシタの他方の電極と前記駆動トランジスタの出力端子との間に接続されている第5スイッチング素子とを有することを特徴とする表示装置。 - 前記表示装置の表示動作を区分する、順次に連続する第1乃至第4区間において、
前記第1区間の間で前記第1乃至第5スイッチング素子がターンオンされており、
前記第2区間の間で前記第1乃至第3スイッチング素子がターンオンされ、前記第4及び第5スイッチング素子がターンオフされており、
前記第3区間の間で前記第1乃至第5スイッチング素子がターンオフされており、
前記第4区間の間で前記第1乃至第3スイッチング素子がターンオフされ、前記第4及び第5スイッチング素子がターンオンされていることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。 - データ電圧は0ボルト以下の値を有することを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 制御端子と入力及び出力端子とを有する駆動トランジスタと、該駆動トランジスタの出力端子に接続されている発光素子と、前記駆動トランジスタの制御端子に一方の電極が接続されているキャパシタと、
走査信号に応じてターンオンして、データ電圧を前記キャパシタに供給する第1スイッチング部と、
発光信号に応じてターンオンする第2スイッチング部と、を各々含む複数の画素を有し、
前記駆動トランジスタの制御端子と前記入力端子とが接続され、
前記駆動トランジスタの前記出力端子が共通電圧に接続され、
前記キャパシタの他方の電極がデータ電圧に接続され、
前記キャパシタの一方の電極が前記駆動トランジスタの制御端子に接続され、前記キャパシタの他方の電極が前記駆動トランジスタの前記出力端子に接続され、
前記駆動トランジスタの前記入力端子が駆動電圧に接続された表示装置において、
前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記入力端子が互いに接続された状態で、前記キャパシタの他方の電極にデータ電圧を印加する段階と、
前記駆動トランジスタが、前記制御端子と前記入力端子とが互いに接続された状態を維持したままで前記駆動電圧から分離されて、前記出力端子が前記共通電圧に接続された状態を維持する段階と、
互いに接続された前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記入力端子を開放する段階と、
前記キャパシタと前記駆動トランジスタを前記データ電圧、前記共通電圧、前記駆動電圧と分離させる段階と、
前記キャパシタが、前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記出力端子との間に接続され、前記駆動トランジスタの前記入力端子に前記駆動電圧が接続され、前記駆動トランジスタの前記出力端子に有機発光素子が接続された状態となり、
前記駆動トランジスタの前記制御端子の電圧と前記出力端子の間の電圧は前記キャパシタの保存されている電圧と同一になり、前記駆動トランジスタは前記キャパシタに保存されている電圧によって制御される出力電流を前記出力端子を通して前記有機発光素子に供給する段階と、を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 発光素子と、駆動電圧に接続されている入力端子、前記発光素子に接続されている出力端子、及び制御端子を含む駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの出力端子に他方の電極が接続され、前記駆動トランジスタの制御端子に一方の電極が接続されているキャパシタと、を有する表示装置の駆動方法において、
前記駆動トランジスタの前記制御端子に接続された前記キャパシタの一方の電極に前記駆動電圧を、スイッチングトランジスタ経由で前記駆動トランジスタの前記出力端子に接続されている前記キャパシタの他方の電極にデータ電圧を印加して充電し、前記駆動トランジスタの前記出力端子を共通電圧に接続する段階と、
前記キャパシタの一方の電極に充電された電荷を、前記駆動トランジスタの入力端子を通して前記駆動トランジスタの出力端子側に放電する段階と、
前記キャパシタの放電後の電圧を前記駆動トランジスタの前記制御端子と前記出力端子との間に印加して前記駆動トランジスタをターンオンさせる段階と、
前記駆動トランジスタの前記入力端子を前記駆動電圧に接続し、前記駆動トランジスタを通して前記発光素子に駆動電流を供給して発光させる段階と、を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。
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