JP5473186B2 - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置及びその駆動方法に関し、特に有機発光表示装置及びその駆動方法に関する。
最近、パーソナルコンピュータやテレビなどの軽量化及び薄型化によって、表示装置も軽量化及び薄型化が要求され、このような要求に応じて陰極線管(CRT)が平板表示装置に代替されている。
一般に、能動型平板表示装置では、複数の画素が行列形態に配列され、受信された輝度情報に応じて各画素の光強度を制御することによって画像が表示される。
有機発光表示装置は、蛍光性有機物質を電気的に励起発光させて画像を表示する表示装置であり、自己発光型で消費電力が少なく、視野角が広くて画素の応答速度が速いため、高画質の動映像の表示が容易である。
有機発光表示装置は、有機発光ダイオード(OLED)とこれを駆動する薄膜トランジスタ(TFT)を備える。この薄膜トランジスタは、活性層の種類によって、多結晶シリコン薄膜トランジスタと非晶質シリコン薄膜トランジスタなどに区分される。多結晶シリコン薄膜トランジスタを採用した有機発光表示装置は、多様な長所があるため一般に広く使用されているが、薄膜トランジスタの製造工程が複雑であるため費用も増加する。また、このような有機発光表示装置では大画面の形成が難しい。
非晶質シリコン薄膜トランジスタを採用した有機発光表示装置は、大画面を得ることが容易であり、多結晶シリコン薄膜トランジスタを採用した有機発光表示装置より製造工程も単純である。しかし、非晶質シリコン薄膜トランジスタが有機発光ダイオードに持続的に電流を供給することによって、非晶質シリコン薄膜トランジスタ自体のしきい電圧が変動して劣化することがある。これは同一データ電圧が印加されても不均一な電流が有機発光ダイオードに流れ、結局これによって有機発光表示装置の画質劣化が生じる。
一方、薄膜トランジスタを通して有機発光ダイオードに電流を供給する駆動電圧が高いほど、有機発光表示装置の発熱量が多くなり、高熱によって有機発光表示装置内の素子は劣化し易い。
本発明の目的は、非晶質シリコン薄膜トランジスタを備え、かつ非晶質シリコン薄膜トランジスタのしきい電圧の変動(ドリフトなどの変化)を補償することができ、相対的に低い駆動電圧で映像を表示することができる表示装置及びその駆動方法を提供することである。
第1ノードに接続されている制御端子、第2ノードに接続されている出力端子、及び駆動電圧に接続されてい入力端子を有する駆動トランジスタと、
前記第2ノードに接続されている発光素子と、
前記第1ノードと第3ノードの間に接続されている第1蓄電器と、
前記第3ノードとデータ電圧の間に接続されており、第1走査信号に応じてデータ電圧を前記第1蓄電器に伝達する第1スイッチングトランジスタと、
を含み、
前記第2ノードに前記発光素子の発光を抑制する第1電圧を印加し、前記第1ノードに前記第1電圧より大きい第2電圧を印加する段階と、
前記第1電圧及び前記第2電圧をそれぞれ前記第2ノード及び前記第1ノードに印加した後、前記第1電圧を前記第2ノードから分離する段階と、
前記第1電圧を前記第2ノードから分離した後、前記第2電圧を前記第1ノードから分離する段階と、
前記第2電圧を前記第1ノードから分離した後、前記第3ノードにデータ電圧を印加する段階と、
が実行されることを特徴とする表示装置を提供する。
ここで、第2走査信号に応じて前記第1電圧を前記第1ノードに接続する第2スイッチングトランジスタと、前記第2走査信号に応じて前記第1蓄電器を前記第2ノードに接続する第3スイッチングトランジスタと、第3走査信号に応じて前記第2電圧を前記第2ノードに接続する第4スイッチングトランジスタと、前記第1電圧と前記第1蓄電器の間に接続されている第2蓄電器とをさらに含む。
ここで、前記第1電圧は前記第2電圧より大きく、前記第1電圧と前記第2電圧の差は前記駆動トランジスタのしきい電圧より大きく、前記第2電圧は前記共通電圧と前記発光素子のしきい電圧の合計より小さく、前記共通電圧と前記発光素子のしきい電圧の合計は前記第1電圧と前記駆動トランジスタのしきい電圧の差より大きい。
第1ノードに接続されている制御端子、第2ノードに接続されている出力端子、そして駆動電圧に接続されている入力端子を有する駆動トランジスタと、
前記第2ノードに接続されている発光素子と、
前記第1ノードと第3ノードの間に接続されている第1蓄電器と、
前記第3ノードとデータ電圧の間に接続されている第1スイッチングトランジスタと、
前記第1ノードと第1電圧の間に接続されている第2スイッチングトランジスタと、
前記第2ノードと前記第3ノードの間に接続されている第3スイッチングトランジスタと、
前記第2ノードと第2電圧の間に接続されている第4スイッチングトランジスタと、
を含み、
前記第2ノードに前記発光素子の発光を抑制する第1電圧を印加し、前記第1ノードに前記第1電圧より大きい第2電圧を印加する段階と、
前記第1電圧及び前記第2電圧をそれぞれ前記第2ノード及び前記第1ノードに印加した後、前記第1電圧を前記第2ノードから分離する段階と、
前記第1電圧を前記第2ノードから分離した後、前記第2電圧を前記第1ノードから分離する段階と、
前記第2電圧を前記第1ノードから分離した後、前記第3ノードにデータ電圧を印加する段階と、
が実行されることを特徴とする表示装置を提供する。
前記第1電圧と前記第3ノードの間に接続されている第2蓄電器をさらに含む。
前記第1スイッチングトランジスタは第1走査信号に応じて動作し、前記第2及び第3スイッチングトランジスタは第2走査信号に応じて動作し、前記第4スイッチングトランジスタは第3走査信号に応じて動作し、前記第3走査信号は前段の第2走査信号である。
第1ノードに接続されている制御端子、第2ノードに接続されている出力端子および駆動電圧に接続されている入力端子を有する駆動トランジスタと、前記第2ノードに接続されている発光素子と、前記第1ノードと第3ノードの間に接続されている蓄電器とを含む表示装置の駆動方法であって、
前記第2ノードに前記発光素子の発光を抑制する第1電圧を印加し、前記第1ノードに前記第1電圧より大きい第2電圧を印加する段階と、
前記第1電圧及び前記第2電圧をそれぞれ前記第2ノード及び前記第1ノードに印加した後、前記第1電圧を前記第2ノードから分離する段階と、
前記第1電圧を前記第2ノードから分離した後、前記第2電圧を前記第1ノードから分離する段階と、
前記第2電圧を前記第1ノードから分離した後、前記第3ノードにデータ電圧を印加する段階と、
を含むことを特徴とする表示装置の駆動方法を提供する。
前記第1ノードに前記第2電圧を印加する段階は、前記第2ノードと前記第3ノードを接続する段階を含み、前記第1ノードから前記第2電圧を分離する段階は、前記第2ノードと前記第3ノードを分離する段階を含む。
前記データ電圧を前記第3ノードに印加した後、前記データ電圧を前記第3ノードから分離する段階をさらに含む。
発光素子と、
第1ノードに接続されている制御端子、第2ノードに接続されている出力端子、及び駆動電圧が印加される入力端子を含む駆動トランジスタと、
前記第2ノードに接続されている発光素子と、
前記第1ノードと第3ノードの間に接続されている蓄電器と、
データ線と前記駆動トランジスタの出力端子の間に接続されており、ゲート線に接続されている制御端子を含むスイッチングトランジスタと、
を含み、
前記第2ノードに前記発光素子の発光を抑制する第1電圧を印加し、前記第1ノードに前記第1電圧より大きい第2電圧を印加する段階と、
前記第1電圧及び前記第2電圧をそれぞれ前記第2ノード及び前記第1ノードに印加した後、前記第1電圧を前記第2ノードから分離する段階と、
前記第1電圧を前記第2ノードから分離した後、前記第2電圧を前記第1ノードから分離する段階と、
前記第2電圧を前記第1ノードから分離した後、前記第3ノードにデータ電圧を印加する段階と、
が実行される
ことを特徴とする表示装置を提供する。
本発明によると、4つのスイッチングトランジスタ、1つの駆動トランジスタ、有機発光ダイオード及び蓄電器を備えて、この蓄電器に駆動トランジスタのしきい電圧に依存する電圧を貯蔵することによって、駆動トランジスタのしきい電圧がドリフトなどの変動を生じてもこれを補償して画質劣化を防止することができる。
また、駆動電流を提供する駆動電圧と異なる別の2つの電圧を補償電圧として利用することによって、駆動電圧の大きさを小さくすることができ、それにより有機発光表示装置の発熱量を減らして、熱による有機発光表示装置の劣化を防止することができる。
添付図を参照して本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
図面において、多様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。明細書全体にわたって類似する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”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その間に他の部分が存在する場合も含む。それとは別にある部分が他の部分の“直上”にあるという時にはその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と接続されているとする時、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”通して”接続されている場合も含む。
本発明の実施例による表示装置及びその駆動方法について添付図を参照して詳細に説明する。
図1及び図2を参照して本発明の1つ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1つ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1つの実施例による有機発光表示装置の1つの画素に対する等価回路図である。
図1に示したように、本発明の1つの実施例による有機発光表示装置は、表示板300及びこれに接続された走査駆動部400とデータ駆動部500、そしてこれらを制御する信号制御部600を含む。
表示板300は、等価回路で示したように、複数の信号線(GA1−GAn、GB1−GBn、GC1−GCn、D1−Dm)、複数の電圧線(図示せず)、そしてこれらに接続されて、ほぼ行列形態に配列された複数の画素(Px)を含む。
信号線は、走査信号を伝達する複数の走査信号線(GA1−GAn、GB1−GBn、GC1−GCn)及びデータ信号を伝達するデータ線(D1−Dm)を含む。走査信号線(GA1−GAn、GB1−GBn、GC1−GCn)は、ほぼ行方向にのびて互いにほぼ平行に分離され、データ線(D1−Dm)は、ほぼ列方向にのびて互いにほぼ平行である。
各電圧線は、第1及び第2電圧(V1、V2)、そして駆動電圧(Vdd)を伝達する。
図2に示したように、各画素(Px)、例えば、走査信号線(GAi、GBi、GCi)とデータ線(Dj)に接続されている画素は、有機発光ダイオード(LD)、駆動トランジスタ(Qd)、2つの蓄電器(C1、C2)及び4つのスイッチングトランジスタ(Qs1〜Qs4)を含む。
駆動トランジスタ(Qd)は制御端子、入力端子及び出力端子を有し、制御端子は蓄電器(C1)とスイッチングトランジスタ(Qs2)が接続されているノード(Na)に接続されており、入力端子は駆動電圧(Vdd)に接続されており、出力端子はスイッチングトランジスタ(Qs3、Qs4)及び有機発光ダイオード(LD)が接続されているノード(Nb)に接続されている。なお、制御端子、入力端子、出力端子などの用語は、単なる名称であって、具体的には、電界効果トランジスタのゲート・ソース・ドレイン、バイポーラトランジスタのベース・エミッタ・コレクタ、三極真空管のグリッド・カソード・プレートなどの各対応電極を共通的に記述するために用いている。
蓄電器(C1)は、ノード(Na)とスイッチングトランジスタ(Qs1、Qs3)及び蓄電器(C2)が接続されているノード(Nc)の間に接続されており、蓄電器(C2)は、第1電圧(V1)とノード(Nc)の間に接続されている。蓄電器(C2)は必要に応じて設ければよい。
有機発光ダイオード(LD)のアノード(anode)とカソード(cathode)は、各々ノード(Nc)と共通電圧(Vcom)に接続されている。有機発光ダイオード(LD)は、駆動トランジスタ(Qd)が供給する電流(ILD)の大きさに応じて強さを異ならせて発光することによって画像を表示する。電流(ILD)の大きさは、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子と出力端子の間の電圧(Vgs)の大きさによって決まる。
スイッチングトランジスタ(Qs1)は、走査信号線(GAi)、データ線(Dj)及びノード(Nc)に接続されており、走査信号(VAi)に応じて動作する。
スイッチングトランジスタ(Qs2)は、走査信号線(GBi)、第1電圧(V1)及びノード(Na)に接続されており、走査信号(VBi)に応じて動作する。
スイッチングトランジスタ(Qs3)は、走査信号線(GBi)とノード(Nb、Nc)に接続されており、走査信号(VBi)に応じて動作する。
スイッチングトランジスタ(Qs4)は、走査信号線(GCi)、第2電圧(V2)及びノード(Nb)に接続されており、走査信号(VCi)に応じて動作する。
このようなトランジスタ(Qd、Qs1〜Qs4)は、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンで構成されるn-チャンネル電界効果トランジスタ(FET)で構成することができる。しかし、トランジスタ(Qd、Qs1〜Qs4)は、p-チャンネル電界効果トランジスタ(FET)で構成することができ、この場合、p-チャンネル電界効果トランジスタ(FET)とn-チャンネル電界効果トランジスタ(FET)は互いに相補型であるため、p-チャンネル電界効果トランジスタ(FET)の動作と電圧及び電流は、n-チャンネル電界効果トランジスタ(FET)のそれと反対となる。
以下、図2に示した有機発光表示装置の駆動トランジスタ(Qd)と有機発光ダイオード(LD)の構造に対して図3及び図4を参照して詳細に説明する。
図3は、図2に示した有機発光表示装置の1つの画素の駆動トランジスタと有機発光ダイオードの断面の一例を示した断面図であり、図4は、本発明の1つの実施例による有機発光表示装置の有機発光ダイオードの概略図である。
ガラスなどの絶縁基板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は、アルミニウム(Al)とアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀(Ag)と銀合金など銀系の金属、銅(Cu)と銅合金など銅系の金属、モリブデン(Mo)とモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)などで形成されるのが好ましい。しかし、制御端子電極124は、物理的性質が他の2つの導電膜(図示せず)を含む多重膜構造とすることができる。このうち1つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように、低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで形成される。これとは異なって、他の導電膜は、他の物質、特にITO(インジウム錫酸化物)やIZO(インジウム亜鉛酸化物)との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、チタン、タンタルなどで形成することができる。このような組み合わせの良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム(合金)上部膜、及びアルミニウム(合金)下部膜とモリブデン(合金)上部膜がある。しかし、制御端子電極124は、多様な金属と導電体で形成することができる。制御端子電極124の側面は、基板110面に対し傾いて、その傾斜角は30゜−80゜である。
制御端子電極124上には、窒化ケイ素(SiNx)などで形成された絶縁膜140が形成されている。
絶縁膜140上には、水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンは略称a-Si)または多結晶シリコンなどで構成される半導体154が形成されている。半導体154の上にはシリサイドまたはn型不純物が高濃度にドーピングされているn+水素化非晶質シリコンなどの物質で形成された一対の抵抗性接触部材163、165が形成されている。半導体154と抵抗性接触部材163、165の側面は基板110面に対して傾いており、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、入力端子電極173と出力端子電極175が形成されている。入力端子電極173と出力端子電極175は、クロム、モリブデン系の金属、タンタル及びチタンなど耐火性高融点金属で形成されるのが好ましく、耐火性金属などの下部膜(図示せず)とその上に位置した低抵抗物質上部膜(図示せず)を含む多層膜構造を有することができる。多層膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン(合金)下部膜とアルミニウム上部膜の二重膜、モリブデン(合金)下部膜−アルミニウム(合金)中間膜−モリブデン(合金)上部膜の三重膜がある。入力端子電極173及び出力端子電極175も入力端子電極124などと同様にその側面が約30゜−80゜の角度に各々傾いている。
入力端子電極173と出力端子電極175は、互いに分離されて制御端子電極124を基準として両側に位置する。制御端子電極124、入力端子電極173及び出力端子電極175は、半導体154と共に駆動トランジスタ(Qd)を構成し、そのチャンネルは入力端子電極173と出力端子電極175の間の半導体154に形成される。
抵抗性接触部材163、165は、その下部の半導体154とその上部の入力端子電極173及び出力端子電極175の間にだけ存在し、接触抵抗を低くする役割を果たす。半導体154には、入力端子電極173と出力端子電極175で覆われずに露出された部分があり、下側の制御端子電極124で制御される電流通路になっている。
入力端子電極173及び出力端子電極175と露出された半導体154部分及び絶縁膜140上には保護膜180が形成されている。保護膜180は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物、有機絶縁物、低誘電率絶縁物などで形成される。低誘電率絶縁物の誘電定数は、4.0以下であるのが好ましく、例えば、プラズマ化学気相蒸着(PECVD)で形成されるa-Si:C:O、a-Si:O:Fなどがある。有機絶縁物のうち、感光性を有する物で保護膜180を形成することができ、保護膜180の表面は平坦化可能である。また、保護膜180は、半導体154の露出された部分を保護しながらも有機膜の長所を生かすことができるように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造で構成することができる。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上には、画素電極190が形成されている。画素電極190は、接触孔185を通して出力端子電極175と物理的・電気的に接続されており、前記ITOまたはIZOなどの透明な導電物質やアルミニウムまたは銀合金の反射性が優れた金属で形成することができる。
保護膜180上には、また隔壁361が形成されている。隔壁361は、画素電極190周縁を堤防のように囲んで開口部を定義し、有機絶縁物質または無機絶縁物質で形成される。
画素電極190上には、有機発光部材370が形成されており、有機発光部材370は隔壁361で囲まれた開口部に閉じられている。
有機発光部材370は、図4に示したように、発光層(EML)の他に発光層(EML)の発光効率を向上するための付随層を含む多層構造を有する。付帯層には電子と正孔の均衡をとるための電子輸送層(ETL)及び正孔輸送層(HTL)と電子と正孔の注入を強化するための電子注入層(EIL)と正孔注入層(HIL)が形成されている。付随層は設けなくても良い。
隔壁361及び有機発光部材370上には、共通電圧(Vcom)が印加される共通電極270が形成されている。共通電極270は、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)などを含む反射性金属、またはITOまたはIZOなどの透明な導電物質で構成されている。
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。
画素電極190、有機発光部材370及び共通電極270は、図2に示した有機発光ダイオード(LD)を成し、画素電極190がアノード、共通電極270はカソード、または画素電極190がカソード、共通電極270はアノードとなる。有機発光ダイオード(LD)は、有機発光部材370の材料によって、基本色のうち、1つの色相の光を発光する。基本色の例としては、赤色、緑色、青色の三原色があり、これら三原色の空間的な合わせによって望む色相を表示する。
図1、図2を参照すると、走査駆動部400は、表示板300の走査信号線(GA1−GAn、GB1−GBn、GC1−GCn)に接続されて、NMOSスイッチングトランジスタ(Qs1〜Qs4)を導通させることができる高電圧状態(Von)と、遮断させることができる低電圧状態(Voff)の組み合わせで形成される走査信号(VA1−VAn、VB1−VBn、VC1−VCn)を走査信号線(GA1−GAn、GB1−GBn、GC1−GCn)に各々印加する。
データ駆動部500は、表示板300のデータ線(D1−Dm)に接続されて、画像信号を示すデータ電圧(Vdat)をデータ線(D1−Dm)に印加する。
走査駆動部400またはデータ駆動部500は、複数の駆動集積回路チップの形態で液晶表示板組立体300上に直接装着されたり、可撓性印刷回路膜(図示せず)上に装着されてTCPの形態で表示板300に付着することもできる。これとは異なって、走査駆動部400またはデータ駆動部500が、信号線(GA1−GAn、GB1−GBn、GC1−GCn、D1−Dm)及びトランジスタ(Qd、Qs1-Qs4)などと共に表示板300に集積することもできる。
信号制御部600は、走査駆動部400及びデータ駆動部500などの動作を制御する。
このような有機発光表示装置の動作について、図5〜図6Aを参照して詳細に説明する。
図5は、本発明の1つの実施例による有機発光表示装置の駆動信号の一例を示したタイミング図であり、図6A〜図6Dは、図5に示した各区間での1つの画素に対する等価回路図である。
信号制御部600は、外部のグラフィック制御器(図示せず)から入力映像信号(R、G、B)及びその表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号(Vsync)と水平同期信号(Hsync)、メインクロック(MCLK)、データイネーブル信号(DE)などの提供を受ける。信号制御部600は、入力映像信号(R、G、B)と入力制御信号に基づいて、映像信号(R、G、B)を表示板300の動作条件に合うように適切に処理し、走査制御信号(CONT1)及びデータ制御信号(CONT2)などを生成した後、走査制御信号(CONT1)を走査駆動部400に出力し、データ制御信号(CONT2)と処理した映像信号(DAT)はデータ駆動部500に出力する。
走査制御信号(CONT1)は、高電圧状態(Von)の走査開始を指示する垂直同期開始信号(STV)と高電圧状態(Von)の出力を制御する少なくとも1つのクロック信号などを含む。走査制御信号(CONT1)は、また高電圧状態(Von)の持続時間を限定する出力イネーブル信号(OE)を含むことができる。
データ制御信号(CONT2)は、1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)に当該データ電圧を印加させるロード信号及びデータクロック信号(HCLK)などを含む。
第1及び第2電圧(V1、V2)は、次の数式を満足する適切値に設定し、一例として第1電圧(V1)は、共通電圧(Vcom)と共にグラウンドレベルにし、第2電圧(V2)は、これら数式を満足する適切な負の電圧にすることができる。また、駆動電圧(Vdd)は、共通電圧(Vcom)より十分大きく設定する。下記の数式において、Vthdは駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧であり、Vthoは有機発光ダイオード(OLED)のしきい電圧である。
(数式1)
V1−V2>Vthd
(数式2)
Vcom+Vtho>V2
(数式3)
Vcom+Vtho>V1−Vthd
ここで特定画素行、例えば、i番目行に焦点を合せて説明する。
まず、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(GBi、GCi)に各々印加される走査信号(VBi、VCi)を高電圧状態(Von)に変えて、走査信号線(GBi)に接続されたスイッチングトランジスタ(Qs2、Qs3)及び走査信号線(GCi)に接続されたスイッチングトランジスタ(Qs4)を導通させる。この時、i番目の走査信号線(GAi)が伝達する走査信号(VAi)は、低電圧状態(Voff)であるため、i番目の画素行の他のスイッチングトランジスタ(Qs1)は遮断状態である。このような状態の画素の等価回路が図6Aに示されて、この区間を初期化区間(T1)とする。
そうすることにより、ノード(Na)には第1電圧(V1)が印加され、ノード(Nb)には第2電圧(V2)が印加される。数式1のように、第1電圧(V1)と第2電圧(V2)の差が駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)より大きいため、駆動トランジスタ(Qd)は導通して、差電圧(V1−V2)による電流を出力端子を通して流す。しかし、数式2のように、第2電圧(V2)が共通電圧(Vcom)と有機発光ダイオード(LD)のしきい電圧(Vtho)の合計より小さいため、有機発光ダイオード(LD)は遮断状態になり、この電流は有機発光ダイオード(LD)に流れずにスイッチングトランジスタ(Qs4)を通して第2電圧(V2)側に流れる。
この区間(T1)で、蓄電器(C1)は差電圧(V1−V2)を充電して維持する。
次に、走査駆動部400が走査信号(VCi)を低電圧状態(Voff)に変えてスイッチングトランジスタ(Qs4)を遮断することによって、プログラミング区間(T2)が始まる。この区間で(T2)、走査信号(VAi)は低電圧状態(Voff)を維持し続けるため、スイッチングトランジスタ(Qs1)は遮断状態を維持し、走査信号(VBi)は高電圧状態(Von)を維持し続けるため、スイッチングトランジスタ(Qs2、Qs3)は導通状態を維持する。また、蓄電器(C1)に充電された電圧によって、駆動トランジスタ(Qd)は導通状態を維持し、これによる電流を流す。
以下、図6Bに示したように、第2電圧(V2)はノード(Nb)から分離されるため、駆動トランジスタ(Qd)から流れる電流は経路がなくなる。従って、この電流による電荷は有機発光ダイオード(LD)のアノードに充電されてノード(Nb)の電圧が高まる。しかし、ノード(Na)には第1電圧(V1)が続けて印加されるので、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子と出力端子の間の電圧(Vgs)は小さくなり、この電圧(Vgs)によって駆動トランジスタ(Qd)が出力する電流は小さくなる。ノード(Nb)の電圧上昇は、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子と出力端子の間の電圧(Vgs)が駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)と同一になって、駆動トランジスタ(Qd)がそれ以上の電流を流さなくなる時まで続く。この時のノード(Nb)での電圧は、(V1−Vthd)に収斂するが、差電圧(V1−V2)が大きいほど、より安定的にこの値に収斂する。
一方、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子と出力端子の間に蓄電器(C1)が連結されているため、この間の電圧(Vgs)が蓄電器(C1)に充電される。従って、プログラミング区間(T2)の初期には、蓄電器(C1)に電圧(V1−V2)が充電され、この区間(T2)の後期には、蓄電器(C1)に駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)が充電される。
この区間(T2)において、ノード(Nb)での電圧のうち、最も大きい値は(V1−Vthd)であり、この電圧は数式3のように共通電圧(Vcom)と有機発光ダイオード(LD)のしきい電圧(Vtho)の合計より小さい。従って、有機発光ダイオード(LD)は、この区間(T2)で遮断状態を維持し、駆動トランジスタ(Qd)からの電流経路を形成しないため、蓄電器(C1)は効果的に駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)を貯蔵することができる。
蓄電器(C1)に駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)が充電されると、走査駆動部400は走査信号(VBi)を低電圧状態(Voff)に変えて、スイッチングトランジスタ(Qs2、Qs3)を遮断する。それにより、蓄電器(C1)は駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)を充電したまま孤立状態となる。
その後、所定時間が経過すると、データ駆動部500は、信号制御部600からのデータ制御信号(CONT2)に応じてi番目行の画素に対する映像データ(DAT)を受信し、アナログデータ電圧(Vdat)に変換してこれをデータ線(D1−Dm)に印加する。
走査駆動部400は、データ電圧(Vdat)が印加されると同時、または印加された後に、走査信号線(GAi)に印加される走査信号(VAi)を高電圧状態(Von)に変えて、走査信号線(GAi)に接続されたスイッチングトランジスタ(Qs1)を導通させることによって、データ入力区間(T3)が始まる。この区間(T3)で走査信号(VBi、VCi)は低電圧状態(Voff)を維持する。
図6Cに示したように、スイッチングトランジスタ(Qs1)はデータ電圧(Vdat)をノード(Nc)に印加する。そのためにブートストラッピング効果によって、蓄電器(C1)は、データ電圧(Vdat)を駆動トランジスタ(Qd)の制御端子に伝達し、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子電圧はVdat+Vthdになる。従って、有機発光表示装置が長時間駆動されて、駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)がドリフトなどの変化を生じても変化したしきい電圧(Vthd)がデータ入力区間(T3)で駆動トランジスタ(Qd)の制御端子に印加されるため、駆動トランジスタ(Qd)はデータ電圧(Vdat)に依存する一定の電流を有機発光ダイオード(LD)に供給することができる。
走査信号(VAi)を高電圧状態(Von)に変えた後、所定時間が経過すると、走査駆動部400は走査信号(VAi)を低電圧状態(Voff)に変えて、走査信号線(GAi)に接続されたスイッチングトランジスタ(Qs1)を遮断させることによって、発光区間(T4)が始まる。走査信号(VBi、VCi)は、この区間でも低電圧状態(Voff)を維持する。
駆動トランジスタ(Qd)は、駆動トランジスタ(Qd)の制御端子と出力端子の間の電圧差(Vgs)によって制御される駆動電流(ILD)を、出力端子を通して有機発光ダイオード(LD)に供給する。有機発光ダイオード(LD)は、駆動電流(ILD)の大きさに応じて強さを異ならせて発光することによって当該画像を表示する。
発光区間の間に、駆動トランジスタ(Qd)によって有機発光ダイオード(LD)に流れる駆動電流(ILD)は、駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)と関係なく次の通り決定される。
(数式4)
ILD=1/2×K×(Vgs−Vthd)2
=1/2×K×(Vdat+Vthd−Vns−Vthd)2
=1/2×K×(Vdat−Vns)2
ここで、Kは薄膜トランジスタの特性による定数であり、K=μ・Ci・W/Lであり、μは電界効果移動度、Ciは絶縁層の容量、Wは駆動トランジスタ(Qd)のチャンネル幅、Lは駆動トランジスタ(Qd)のチャンネル長さ、Vnsは駆動トランジスタ(Qd)の出力端子電圧を示す。
蓄電器(C2)は、発光区間(T4)の間に駆動トランジスタ(Qd)の制御端子電圧を安定的に維持するため必要であり、必ずしも必要な物ではない。
発光区間(T4)は、次のフレームでi番目行の画素(Px)に対する初期化区間(T1)が再び始まる時まで持続され、その次行の画素(Px)に対しても先に説明した各区間での動作を同一に繰り返す。ただし、例えば、(i+1)番目行のデータ入力区間(T3)は、i番目行のデータ入力区間(T3)が終了した後に開始するようにする。このような方式で、全ての走査信号線(GA1−GAn、GB1−GBn、GC1−GCn)に対して順次に区間制御を行って、全ての画素(Px)に当該画像を表示する。
各区間(T1−T4)の長さは必要に応じて調整することができる。
このように本実施例によると、駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)の変動を補償して画質劣化を防止することができる。
一方、駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)変動を補償するため、初期化電圧として駆動電圧(Vdd)を使用することもできるが、この場合にも安定な補償をするため、駆動電圧(Vdd)は十分に高くするべきである。しかし、駆動電圧(Vdd)が高い場合、前述したように、有機発光表示装置の発熱量が多くなり有機発光表示装置内の素子が劣化され易い。しかし、本発明の実施例のように、駆動電圧(Vdd)と異なる別途の第1及び第2電圧(V1、V2)を用いることによって、差電圧(V1−V2)の大きさを十分大きくすることができ、駆動電圧(Vdd)の電圧値は相対的に小さくすることができる。そのために有機発光表示装置の発熱量を少なくすることができ、熱による有機発光表示装置の劣化を防止することができる。
本発明の他の実施例による有機発光表示装置について図7〜図9を参照して説明する。本実施例による有機発光表示装置は、前記の実施例の有機発光表示装置と実質的に同一部分が多い。従って、同一な部分の説明を省略し、異なる部分にだけ詳細に説明する。
図7は、本発明の他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8は、本発明の他の実施例による有機発光表示装置の1つの画素に対する等価回路図であり、図9は、本発明の他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の例である。
図7に示したように、本発明の他の実施例による有機発光表示装置は、表示板301及びこれに接続された走査駆動部401とデータ駆動部501、これらを制御する信号制御部601を含む。
表示板301は、等価回路で示したように、複数の信号線(GA1−GAn、GB0−GBn、D1−Dm)、複数の電圧線(図示せず)、そして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。
信号線は、走査信号を伝達する複数の走査信号線(GA1−GAn、GB0−GBn)及びデータ信号を伝達するデータ線(D1−Dm)を含む。走査信号線(GA1−GAn、GB0−GBn)は、ほぼ行方向にのびて互いにほぼ平行して分離されて、データ線(D1−Dm)は、ほぼ列方向にのびて互いにほぼ平行である。
各電圧線は、第1及び第2電圧(V1、V2)、そして駆動電圧(Vdd)を伝達する。
図8に図示したように、各画素(Px)、例えば、i番目の画素行とj番目の画素列の画素(Px)は、i番目行の走査信号線(GAi、GBi)と(i−1)番目行の走査信号線(GBi-1)(以下、“前段走査信号線”という)及びデータ線(Dj)に接続されており、有機発光ダイオード(LD)、駆動トランジスタ(Qd)、2つの蓄電器(C1、C2)及び4つのスイッチングトランジスタ(Qs1〜Qs4)を含む。
スイッチングトランジスタ(Qs4)は、前段走査信号線(GBi-1)、第2電圧(V2)及びノード(Nb)に接続されており、(i-1)番目行の走査信号(VBi-1)(以下、“前段走査信号”という)に応じて動作する。
走査駆動部401は、表示板301の走査信号線(GA1−GAn、GB0−GBn)に連結されてスイッチングトランジスタ(Qs1〜Qs4)を導通させることができる高電圧状態(Von)と、遮断させることができる低電圧状態(Voff)の組み合わせで構成される走査信号(VA1−VAn、VB0−VBn)を走査信号線(GA1−GAn、GB0−GBn)に各々印加する。
図9を参照して特定画素行、例えば、i番目行の画素(Px)の区間制御について説明する。
前段走査信号(VBi-1)が高電圧(Von)状態で走査信号(VBi)が高電圧状態(Von)になると初期化区間(T1)が始まる。次に走査信号(VBi)が高電圧状態(Von)の状態で前段走査信号(VBi-1)が低電圧状態(Voff)になるとプログラミング区間(T2)が始まる。その後、走査信号(VBi)が低電圧状態(Voff)になり、データ電圧(Vdat)がデータ線(D1−Dm)に印加される。所定時間が経過した後、走査信号(VAi)が高電圧状態(Von)になるとデータ入力区間(T3)が始まって、再び所定時間が経過した後、走査信号(VAi)が低電圧状態(Voff)になると発光区間(T4)が始まる。
各区間(T1−T4)での画素(Px)の動作は、図6A〜図6Dに示したのと実質的に同一であるため、これに対する詳細な説明は省略する。
ここで走査信号線(GB0)及び走査信号(VB0)は、各々第1行の画素(Px)に対する前段走査信号線及び前段走査信号として役割を果たす。
前記の説明のように、図1〜図6Dの有機発光表示装置に対する多くの特徴が図7〜図9の有機発光表示装置にも適用できる。
本実施例によっても前記で説明したように、駆動トランジスタ(Qd)のしきい電圧(Vthd)の変動を補償して画質劣化を防止することができ、相対的に低い駆動電圧(Vdd)を印加することによって熱による有機発光表示装置の劣化を防止することができる。また、本実施例による有機発光表示装置は、走査信号線(GC1−GCn)を省略することができるため、前記の実施例による有機発光表示装置の画素より開口率を高めることができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることなく、特許請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
本発明の1つの実施例による有機発光表示装置のブロック図である。 本発明の1つの実施例による有機発光表示装置の1つの画素に対する等価回路図である。 図2に示した有機発光表示装置の1つの画素の駆動トランジスタと有機発光ダイオードの断面の一例を示した断面図である。 本発明の1つの実施例による有機発光表示装置の有機発光ダイオードの概略図である。 本発明の1つの実施例による有機発光表示装置の駆動信号の一例を示したタイミング図である。 図5に示した各区間での1つの画素に対する等価回路図である。 図5に示した各区間での1つの画素に対する等価回路図である。 図5に示した各区間での1つの画素に対する等価回路図である。 図5に示した各区間での1つの画素に対する等価回路図である。 本発明の他の実施例による有機発光表示装置のブロック図である。 本発明の他の実施例による有機発光表示装置の1つの画素に対する等価回路図である。 本発明の他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る。
符号の説明
110 基板
124 制御端子電極
140 絶縁膜
154 半導体、
163、165 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、301 表示板
361 隔壁
370 有機発光部材
400、401 走査駆動部
500、501 データ駆動部
600、601 信号制御部

Claims (8)

  1. 第1ノードに接続されている制御端子、第2ノードに接続されている出力端子、及び駆動電圧に接続されている入力端子を有する駆動トランジスタと、
    前記第2ノードに接続されている発光素子と、
    前記第1ノードと第3ノードの間に接続されている第1蓄電器と、
    前記第3ノードとデータ電圧の間に接続されており、第1走査信号に応じてデータ電圧を前記第1蓄電器に伝達する第1スイッチングトランジスタと、
    第2走査信号に応じて前記第1蓄電器の第3ノードと第2ノードとを接続する第3スイッチングトランジスタと、
    を含み、
    前記第2ノードに前記発光素子の発光を抑制する第2電圧を印加し、前記第1ノードに前記第2電圧より大きい第1電圧を印加する段階と、
    前記第1電圧を前記第1ノードに印加し及び前記第2電圧を前記第2ノードに印加した後、前記第2電圧を前記第2ノードから分離する段階と、
    前記第2電圧を前記第2ノードから分離した後、前記第1電圧を前記第1ノードから分離する段階と、
    前記第1電圧を前記第1ノードから分離した後、前記第3ノードにデータ電圧を印加する段階と、
    が実行され、
    前記第2電圧と前記第1電圧との差は前記駆動電圧よりも大きいことを特徴とする表示装置。
  2. 前記第2走査信号に応じて前記第1電圧を前記第1ノードに接続する第2スイッチングトランジスタと、第3走査信号に応じて前記第2電圧を前記第2ノードに接続する第4スイッチングトランジスタと、前記第1電圧と前記第1蓄電器の第3ノードとの間に接続されている第2蓄電器とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1電圧は前記第2電圧より大きく、前記第1電圧と前記第2電圧の差は前記駆動トランジスタのしきい電圧より大きく、前記第2電圧は前記共通電圧と前記発光素子のしきい電圧の合計より小さく、前記共通電圧と前記発光素子のしきい電圧の合計は前記第1電圧と前記駆動トランジスタのしきい電圧の差より大きいことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  4. 第1ノードに接続されている制御端子、第2ノードに接続されている出力端子、そして駆動電圧に接続されている入力端子を有する駆動トランジスタと、
    前記第2ノードに接続されている発光素子と、
    前記第1ノードと第3ノードの間に接続されている第1蓄電器と、
    前記第3ノードとデータ電圧の間に接続されている第1スイッチングトランジスタと、
    前記第1ノードと第1電圧の間に接続されている第2スイッチングトランジスタと、
    前記第2ノードと前記第3ノードの間に接続されている第3スイッチングトランジスタと、
    前記第2ノードと第2電圧の間に接続されている第4スイッチングトランジスタと、
    を含み、
    前記第2ノードに前記発光素子の発光を抑制する第2電圧を印加し、前記第1ノードに前記第2電圧より大きい第1電圧を印加する段階と、
    前記第1電圧を前記第1ノードに印加し及び前記第2電圧を前記第2ノードに印加した後、前記第2電圧を前記第2ノードから分離する段階と、
    前記第2電圧を前記第2ノードから分離した後、前記第1電圧を前記第1ノードから分離する段階と、
    前記第1電圧を前記第1ノードから分離した後、前記第3ノードにデータ電圧を印加する段階と、
    が実行され、
    前記第2電圧と前記第1電圧との差は前記駆動電圧よりも大きいことを特徴とする表示装置。
  5. 前記第1電圧と前記第3ノードの間に接続されている第2蓄電器をさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記第1スイッチングトランジスタは第1走査信号に応じて動作し、前記第2及び第3スイッチングトランジスタは第2走査信号に応じて動作し、前記第4スイッチングトランジスタは第3走査信号に応じて動作し、前記第3走査信号は前段の第2走査信号であることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  7. 第1ノードに接続されている制御端子、第2ノードに接続されている出力端子および駆動電圧に接続されている入力端子を有する駆動トランジスタと、前記第2ノードに接続されている発光素子と、前記第1ノードと第3ノードの間に接続されている蓄電器と、第2走査信号に応じて前記蓄電器の第3ノードと第2ノードとを接続する第3スイッチングトランジスタと、を含む表示装置の駆動方法であって、
    前記第2ノードに前記発光素子の発光を抑制する第2電圧を印加し、前記第1ノードに前記第2電圧より大きい第1電圧を印加する段階と、
    前記第1電圧を前記第1ノードに印加し及び前記第2電圧を前記第2ノードに印加した後、前記第2電圧を前記第2ノードから分離する段階と、
    前記第2電圧を前記第2ノードから分離した後、前記第1電圧を前記第1ノードから分離する段階と、
    前記第1電圧を前記第1ノードから分離した後、前記第3ノードにデータ電圧を印加する段階と、
    を含み、
    前記第2電圧と前記第1電圧との差は前記駆動電圧よりも大きく、
    前記第1ノードに前記第1電圧を印加する段階は、前記第2ノードと前記第3ノードを接続する段階を含み、
    前記第1ノードから前記第1電圧を分離する段階は、前記第2ノードと前記第3ノードを分離する段階を含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
  8. 前記データ電圧を前記第3ノードに印加した後、前記データ電圧を前記第3ノードから分離する段階をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の表示装置の駆動方法。
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