KR100455558B1 - 전류구동소자를 구동하기 위한 회로 및 방법 - Google Patents

전류구동소자를 구동하기 위한 회로 및 방법 Download PDF

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Abstract

구동회로들이 능동매트릭스 영상표시장치에 통합되어 유기전계발광(EL)소자들과 같은 전류구동소자들을 구동한다. 구동회로들의 각각은, 전류구동소자를 구동하기 위한 구동트랜지스터와, 구동트랜지스터에 병렬로 연결되며 구동트랜지스터의 전류구동능력의 n배의 전류구동능력을 가진다. 선택기간의 일부(가속기간)에서는, 드레인전류는 보조트랜지스터에 흐르고 신호선을 통해 흐르며 전류구동소자에 흐르는 전류를 나타내는 신호전류는 통상적인 값의 (n+1)배이다. 그 결과, 신호선에 연결된 기생커패시터들의 영향이 감소되어, 신호전류들이 매우 작은 경우에도 전류구동소자들이 적절한 구동전류로써 구동될 수 있다.

Description

전류구동소자를 구동하기 위한 회로 및 방법{Circuit for and method of driving current-driven device}
본 발명은 유기EL(electroluminescent)소자와 같은 전류구동소자를 구동하기 위한 회로 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이러한 구동회로들을 통합하고 전류구동소자들을 발광소자들로서 채용한 영상표시장치에 관한 것이다.
근년에, 전류구동 발광기기 이를테면 유기EL소자를 컴퓨터출력기기 및 셀룰러폰에 사용하기 위해 채용하는 영상표시장치가 각광받고 있다. 유기발광다이오드라고도 하는 유기EL소자는 그것이 직류(dc)로 구동될 수 있다는 이점이 있다. 유기EL소자들이 영상표시장치에 사용된다면, 그것들은 일반적으로 기판 상에 개별 화소들을 매트릭스형태로 배치되어, 표시패널을 제공한다. 개별 화소들의 유기EL소자들이 기판 상에 형성된 금속산화물반도체(MOS)트랜지스터구조를 갖는 박막트랜지스터들(TFT들)에 의해 구동되는 능동매트릭스구성으로 영상표시장치를 구성하는 것이 시도되어왔다.
유기EL소자들은 전류구동소자들이므로, 그것들이 영상표시장치에서 TFT들에 의해 구동된다면, 영상표시장치는 동일한 회로배열을 전류구동소자들인 액정셀들을 채용하는 능동매트릭스 액정표시장치로서 사용할 수 없다. 지금까지, 유기EL소자들 및 TFT들이 서로 직렬로 연결되며 전원선 및 접지선 사이에 삽입되며 제어전압은 TFT들의 게이트들에 인가될 수 있으며 유지커패시터들이 제어전압을 유지하기 위해 TFT들의 게이트들에 연결되고 스위치소자들은 제어전압을 화소들에 인가하기 위한 신호선과 TFT들 사이에 배치된 능동매트릭스 구동회로가 제안되어 왔다. 제안된 능동매트릭스구동회로에서는, 화소들을 위한 제어전압이 시분할다중화방식으로 신호선 상에 출력되고 스위치소자들은 대응하는 화소들에 제어전압이 출력될 때에만 도통되도록 제어된다. 그 결과, 스위치소자가 도통되는 경우, 제어전압은 대응하는 TFT의 게이트에 인가되어, 제어전압에 의존하는 전류가 유기EL소자를 통해 흘러 유지커패시터는 제어전압으로 충전된다. 스위치소자가 비도통상태로 되는 경우, 유지커패시터는 제어전압을 TFT의 게이트에 인가하는 것을 유지하여, 계속해서 제어전압에 의존하는 전류가 유기EL소자를 통해 흐르게 한다.
WO 99/65011 공보는 유기EL소자들과 같은 전류구동소자들을 구동하기에 적합한 위의 회로배열을 갖는 구동회로를 개시한다. 도 1은 WO 99/65011 공보에 개시된 구동회로를 보여준다. n채널MOS전계효과트랜지스터(FET)들이 WO 99/65011 공보에서 공통캐소드구성으로 전류구동소자들(유기EL소자들)을 구동하기 위한 구동트랜지스터들로서 사용되지만, p채널MOSFET들은 도 1의 공통애노드구성의 전류구동소자들을 구동하기 위한 구동트랜지스터들로서 사용된다.
도 1에 보인 구동회로는 전원선(1)과 접지선(2), 전원선(1)에 연결된 소스를 갖는 p채널MOSFET으로서 구동트랜지스터(7)를 가진다. 유지커패시터(6)는 전원선(1)과 스위치소자(9)의 한 끝에 연결된 구동트랜지스터(7)의 게이트 사이에 연결된다. 구동트랜지스터(7)의 드레인은 스위치소자(9)의 다른 끝 및 스위치소자(10)의 한 끝에 연결되고 스위치소자(10)의 다른 끝은 전류구동회로(11)의 애노드에 연결된다. 전류구동회로(11)의 캐소드는 접지선(2)에 연결된다. 구동트랜지스터(7)로부터 전류구동소자(11)로 흐르는 전류, 즉, 구동전류는 Idrv로 표시된다.
신호선(3)은 전류구동소자(11)로 흐르는 구동전류(Idrv)를 표시하기 위하여 제공된다. 신호선(3)은 스위치소자(8)의 한 끝에 연결되고 스위치소자(8)의 다른 끝은 구동트랜지스터(7)의 드레인에 연결된다. 신호선(3)을 통해 흐르는 전류는 Iin으로 표시된다.
스위치소자들(8 내지 10)은 외부제어신호들에 의존하여 턴 온 및 오프되며,예를 들면, MOSFET들을 포함한다. 스위치소자들(8 내지 10)을 위한 제어신호들은 미도시의 제어신호발생회로에 의해 발생되며 제어신호발생회로의 출력단자들로부터 미도시의 제어선들을 통해 스위치소자들(8 내지 10)에 공급된다. 스위치소자들(8 내지 10)이 MOSFET들로 이루어진다면, 그 때문에 제어신호들은 전기적으로 전원전위 또는 접지전위를 나타내는 이진신호들이고 MOSFET들의 게이트들에 인가된다.
도 1에 보여진 구동회로는 한 화소, 즉 하나의 전류구동소자(1)를 구동하기 위한 회로이다. 영상표시장치가 전류구동소자들(11)로서 사용되는 유기EL소자들을 포함한다면, 전류구동소자들(11)은 전술한 바와 같이 매트릭스형태로 배치되고, 도 1에 보인 구동회로, 특히 점선으로 둘러싸인 회로는 전류구동소자들(11)의 각각에 관련된다. 전원선(1)과 접지선(2)은 각각의 구동회로에 대해 공통으로 제공되고, 신호선(3)은 각각의 세로방향어레이의 구동회로들, 즉, 한 열의 구동회로들에 대해 공통으로 제공된다. 제어선들은 각각의 가로방향어레이의 구동회로들, 즉 한 행의 구동회로들에 공통으로 제공된다.
이렇게 매트릭스형태로 배치된 전류구동소자들과 구동회로들은 능동매트릭스 영상표시장치를 구성한다. 구동회로들 및 영상표시장치의 구조적 특징들 때문에, 각 신호선(3)은 스위치소자들(8 내지 10)을 제어하기 위한 제어선들과 전원선(1) 및 접지선(2)과의 사이에 절연층을 개재하여 교차 연장하고, 기생커패시터들은 제어선들, 전원선들(1) 및 접지선들(2)을 신호선(3)이 횡단하는 교차지점들의 영역들에서 생성된다. 전류구동소자들(11)이 유기EL소자들이라면, 접지선(2)에 연결된 전류구동소자들(11)의 캐소드들이 신호선들(3)을 가로지르는 영역들은 큰 면적을 가지고, 그러한 영역들에서 생성된 기생커패시터들은 무시할 수 없다. 그 결과, 도 1에 보인 것처럼, 등가의 기생커패시터가 신호선(3) 및 전원선(3) 사이에 형성되고, 다른 등가의 기생커패시터가 신호선(3) 및 접지선(2) 사이에 형성된다. 이러한 등가기생커패시터들의 각각의 커패시턴스는 영상표시장치의 화소들의 수 및 구조에 의존하고, 예를 들면, 각 화소에서의 유지커패시터(6)의 커패시턴스의 적어도 10배가 될 수도 있다.
이하 도 1에 보인 기존의 구동회로의 동작을 설명할 것이다. 동작설명을 위해 복수의 전류구동소자들(11)이 매트릭스형태로 배치되고 개별 구동회로들과 조합되어 있다고 가정한다.
제어신호발생회로는 구동회로들의 행들을 한번에 하나씩 연속하여 선택하기 위한 제어신호들을 발생하고, 이 제어신호들을 제어선들을 통해 구동회로들의 스위치소자들(8 내지 10)에 공급한다. 제어신호들에 동기하여, 신호전류(Iin)는 선택된 행들에 속한 구동회로들을 위한 신호선들(3)에 공급된다. 그 결과, 신호전류(Iin)는 선택된 행들의 구동회로들의 구동트랜지스터들(7)로 흐르고, 대응하는 유지커패시터들(6)은 신호전류(Iin)에 의존하는 전위를 유지한다. 그러한 구동회로들은, 제어신호들이 다음 행의 구동회로들을 선택하기 때문에 선택되지 않은 경우, 개별 전류구동소자들(11)을 신호전류(Iin)와 동일한 구동전류(Idrv)로써 계속 구동한다.
도 2는 구동회로들의 동작의 타이밍도를 보여준다. 먼저, 선택된 기간에서의 구동회로들의 동작을 이하에서 상세히 설명할 것이다.
어떤 행의 구동회로들이 선택기간에 들어가는 경우, 스위치소자들(8, 9)은 도통상태(즉, 온상태)로 되고 스위치소자(10)는 비도통상태(즉, 오프상태)로 된다. 선택기간의 선두의 어떤 짧은 기간이 리셋기간으로 소용되고, 이 리셋기간 동안, 신호선(3)의 전위는 바람직하게는 전원전위로 유지되고, 신호선(3)의 전위와 구동트랜지스터(7)의 전위는 바람직하게는 전원전위로 리셋된다. 리셋기간의 경과 후, 전류구동회로(11)에 흐르는 전류와 동일한 신호전류(Iin)가 신호선(3)에 공급된다. 신호전류(Iin)는 리셋기간 동안 신호선(3)에 공급되어도 좋다.
도시된 예에서, 신호전류(Iin)는 구동트랜지스터(7)의 드레인으로부터 신호선(3)쪽으로 흐르는 드레인전류, 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)를 충전하도록 흐르는 전류, 및 기생커패시터(5)으로부터 방전되는 전류의 합으로 표현된다. 리셋기간이 끝나고 신호전류(Iin)가 흐르기 시작하는 경우, 신호전류(Iin)는 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)를 충전시키며, 기생커패시터(5)은 방전되고, 최종적으로는 신호전류(Iin)와 동일한 드레인전류에 대응하는 게이트-소스간 전위가 구동트랜지스터(7)에 나타날 때까지 구동트랜지스터(7)의 게이트전위는 점차 낮아진다.
신호전류(Iin)가 충분히 크다면, 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)가 신속히 충전되고 기생커패시터(5)은 신속히 방전되므로, 구동트랜지스터(7)로부터의 드레인전류는 선택기간 동안 신호전류(Iin)에 도달하고, 유지커패시터(6)에 걸리는 전압은 신호전류(Iin)와 동일한 드레인전류를 생성하는 값에 도달한다. 신호전류(Iin)가 작다면, 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)의 충전과 기생커패시터(5)의 방전은 선택기간 동안 완료되지 않는다. 그러므로, 구동트랜지스터(7)로부터의 드레인전류는 신호전류(Iin)에 도달하지 않고, 구동트랜지스터(7)의 게이트-소스간 전위는 신호전류(Iin)와 동일한 드레인전류에 대응하는 값에 도달하지 않는다.
선택기간이 끝나고 비선택기간이 되는 경우, 비선택기간의 개시시점에 스위치소자들(8, 9)은 비도통상태로 되고 스위치소자(10)는 도통상태로 된다. 그 결과, 구동트랜지스터(7)는 구동전류(Idrv)를 전류구동소자(11)에 공급한다. 구동트랜지스터(7)의 게이트가 신호선(3)으로부터 단절되므로, 구동트랜지스터(7)의 게이트전위는, 유지커패시터(6)의 작용에 의해, 비선택기간이 되기 바로 전에 정해진 값으로 유지된다.
선택기간의 신호전류(Iin)가 충분히 크다면, 구동트랜지스터(6)의 게이트전위는 신호전류(Iin)와 동일한 드레인전류에 대응하는 값으로 정해지므로, 신호전류(Iin)와 동일한 드레인전류가 계속해서 전류구동소자(11)로 흐른다. 그러므로, Iin= Idrv라는 관계가 만족된다. 역으로, 선택기간의 신호전류(Iin)가 작다면, 구동트랜지스터(6)의 게이트전위는 신호전류(Iin)와 동일한 드레인전류를 공급하는 값에 도달하지 않으므로, 신호전류(Iin)와는 다른 구동전류(Idrv)가 계속해서 전류구동소자(11)로 흐른다. 그러므로, Iin≠ Idrv라는 관계가 만족된다.
도 3은 도 1에 보인 구동회로에서의 신호전류(입력신호; Iin) 및 구동전류(Idrv) 사이의 관계를 보여준다. 전류구동소자들(11)이 유기EL소자들이라면, 이 그래프는 입력이 되는 신호전류(Iin) 및 휘도 간의 관계를 나타낸다. 도 3에서, 이상적인 관계는 점선곡선으로 표시되고, 신호전류 및 구동전류간의 실제 관계는 실선곡선으로 표시된다. 도 3으로부터 기존의 구동회로는 신호전류(Iin)가 작은 영역에서는 신호전류(Iin)에 대응하는 구동전류를 제공할 수 없다는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 기존의 구동회로는, 기생커패시터들 및 유지커패시터를 충전 및 방전하는데 요구된 시간들 때문에 입력신호(신호전류)가 작은 경우에는 소망의 구동전류를 제공할 수 없다. 기존의 구동회로가 영상표시장치에 통합된다면, 이 영상표시장치는 소망의 휘도레벨을 제공하는데 실패한다. 특히 기존의 구동회로가 유기EL소자들을 사용하는 영상표시장치에 통합된다면, 각 화소에 대응하는 유기EL소자로 흐르는 전류가 매우 작기 때문에, 영상표시장치에 의해 표시되는 영상들은 열화가 일어나기 쉽고, 그것의 휘도제어성이 떨어진다.
따라서, 본 발명의 목적은 능동매트릭스구동에 적합하고 신호전류(입력신호)가 매우 작은 경우에도 적절한 구동전류를 출력할 수 있는 구동회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 능동매트릭스구동프로세스에 적합하고 신호전류(입력신호)가 매우 작은 경우에도 적절한 구동전류를 출력할 수 있는 구동방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 입력신호가 매우 작은 경우에도 적절한 구동전류로써 전류구동발광기기들을 구동하는 능동매트릭스 액정표시장치를 제공함에 있다.
도 1은 기존의 구동회로의 일 예의 회로도,
도 2는 도 1에 보인 구동회로의 동작을 보여주는 타이밍도,
도 3은 도 1에 보인 구동회로에서 신호전류(Iin) 및 구동전류(Idrv)간의 관계를 보여주는 그래프,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 구동회로의 회로도,
도 5는 도 4에 보인 구동회로들을 통합한 영상표시장치의 회로도,
도 6은 도 4 및 5에 보인 회로의 동작을 보여주는 타이밍도,
도 7은 구동트랜지스터와 이 구동트랜지스터에 병렬로 연결된 보조트랜지스터의 동작특성들을 보여주는 그래프,
도 8은 도 4에 보인 구동회로에서 신호전류(Iin) 및 구동전류(Idrv)간의 관계를 보여주는 그래프,
도 9는 도 4 및 5에 보인 회로의 변형예의 회로도,
도 10은 도 9에 보인 회로의 동작을 보여주는 타이밍도,
도 11은 도 4에 보인 회로의 다른 변형예의 회로도,
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 구동회로의 회로도,
도 13은 도 12에 보인 구동회로들을 통합한 영상표시장치의 회로도,
도 14는 도 12 및 13에 보인 회로의 동작을 보여주는 타이밍도,
도 15는 도 12 및 13에 보인 회로의 변형예의 회로도,
도 16은 도 15에 보인 회로의 동작을 보여주는 타이밍도,
도 17은 도 12에 보인 회로의 다른 변형예의 회로도,
도 18은 본 발명의 제3실시예에 따른 구동회로의 회로도,
도 19는 도 18에 보인 구동회로들을 통합한 영상표시장치의 회로도,
도 20은 도 18 및 19에 보인 회로의 동작을 보여주는 타이밍도,
도 21은 도 18 및 19에 보인 회로의 변형예의 회로도,
도 22는 도 21에 보인 회로의 동작을 보여주는 타이밍도,
도 23은 도 18에 보인 회로의 다른 변형예의 회로도.
제1목적은, 전류구동소자를 구동하기 위한 구동회로에 있어서, 전류구동소자의 구동전류에 대응하는 신호전류가 흐르는 신호선; 게이트, 드레인 및 전원선에 연결된 소스를 갖는 구동트랜지스터; 전원선 및 구동트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 유지커패시터; 신호선 및 구동트랜지스터의 드레인을 서로 연결시키기 위한 제1스위치소자; 구동트랜지스터의 게이트 및 드레인을 서로 연결시키기 위한 제2스위치소자; 구동트랜지스터의 드레인 및 전류구동소자의 한 끝단을 서로 연결시키기 위한 제3스위치소자; 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트, 구동트랜지스터의 소스에 연결된 소스, 및 구동트랜지스터의 드레인에 연결된 드레인을 갖는 보조트랜지스터; 및 보조트랜지스터의 소스-드레인간 전류를 턴 온 및 오프하기 위한 제4스위치소자를 포함하는 구동회로에 의해 달성된다.
제2목적은, 전류구동소자를 구동하는 방법에 있어서, 제1항에 따른 구동회로를 제공하는 단계; 전류구동소자가 선택되고 전류구동소자를 위한 신호전류는 신호선을 통해 흐르는 선택기간과, 전류구동소자가 선택되지 않는 비선택기간을 번갈아설정하는 단계; 비선택기간에 제1, 제2 및 제4스위치소자들을 비도통상태로 유지하고 제3스위치소자를 도통상태로 유지하는 단계; 비선택기간이 선택기간으로 바뀌는 경우 제1 및 제2스위치소자들을 도통상태로 하고 제3스위치소자를 비도통상태로 하는 단계; 구동트랜지스터의 전류구동능력에 대한 보조트랜지스터의 전류구동능력의 비를 n으로 하여, 선택기간 중에 가속기간을 설정하며, 가속기간에 제4스위치소자를 도통상태로 하고 신호선을 통해 흐르는 신호전류의 크기를 통상값(normal value)의 (n+1)배로 하는 단계; 및 가속기간의 종료 후, 선택기간이 종료될 때까지, 제4스위치소자를 비도통상태로 유지하고 신호전류의 크기를 통상값으로 되돌리는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다.
제3목적은, 전류에 의해 구동될 때 광을 방출하는 매트릭스형태의 발광소자들로서, 개별 화소들마다 마련된 발광소자들; 화소들의 개별 열들에 마련되어 구동전류들에 대응하는 신호전류들을 화소들 중 선택된 화소들에 관련된 발광소자들에게 공급하는 복수개의 신호선들; 및 화소들의 개별 행들에 마련되어 제어신호들을 전달하는 복수개의 제어선들을 포함하며, 화소들의 각각은, 게이트, 드레인, 및 전원선에 연결된 소스를 갖는 구동트랜지스터; 전원선 및 구동트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 유지커패시터; 신호선 및 구동트랜지스터의 드레인을 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제1스위치소자; 구동트랜지스터의 게이트 및 드레인을 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제2스위치소자; 구동트랜지스터의 드레인 및 발광소자의 한 끝단을 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제3스위치소자; 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트, 구동트랜지스터의 소스에 연결된 소스, 및구동트랜지스터의 드레인에 연결된 드레인을 갖는 보조트랜지스터; 및 보조트랜지스터의 소스-드레인간 전류를 제어신호에 따라 턴 온 및 오프하기 위한 제4스위치소자를 포함하는 영상표시장치에 의해 달성된다.
본 발명의 전술한 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 본 발명의 예들을 도시하는 첨부 도면들을 참조한 다음의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 구동회로를 보여주며, 이 구동회로는 보조트랜지스터(12)가 구동트랜지스터(7)에 병렬로 연결되고 스위치소자(13)는 보조트랜지스터(12)의 드레인전류의 턴 온 및 오프를 위해 보조트랜지스터(12)에 연결된다는 점에서 도 1에 보인 기존의 구동회로와는 다르다. 도 1에 보인 것들과 동일한 것들로서 도 4에 보여진 부분들은 동일한 참조문자들로 표시된다.
도 4에 보인 구동회로에서, p채널MOSFET인 구동트랜지스터(7)는 전원선(1)에 연결된 소스를 가진다. 유지커패시터(6)는, 전원선(1)과 스위치소자(9)의 한 끝단에 연결된 구동트랜지스터(7)의 게이트 사이에 연결된다. 구동트랜지스터(7)의 드레인은 스위치소자(9)의 다른 끝단 및 스위치소자(10)의 한 끝단에 연결되고, 스위치소자(10)의 다른 끝단은 전류구동소자(11)의 애노드에 연결된다. 전류구동소자(11)의 캐소드는 접지(2)에 연결된다. 구동트랜지스터(7)로부터 전류구동소자(11)로 흐르는 전류, 즉, 구동전류는 Idrv로 표현된다.
보조트랜지스터(12)는 구동트랜지스터(7)와 마찬가지로 p채널MOS트랜지스터로 구성되지만, 보조트랜지스터(12)는, 동일한 게이트-소스간 전압이 보조트랜지스터(12)에 인가되는 경우 보조트랜지스터(12)가 구동트랜지스터(7)의 드레인전류의 n배의 드레인전류를 생성하는 특성을 가진다. 따라서, 보조트랜지스터(12)는 구동트랜지스터(7)의 전류구동능력의 n배의 전류구동능력을가지며, 여기서 n은 상한은 없고, 신호전류(Iin)의 최소값, 유지커패시터(6) 및 기생커패시터들(4, 5)의 각각의 커패시턴스, 및 선택기간의 지속기간에 의존하여 결정된다. 전형적으로는, n은 바람직하게는 5 또는 그 이상이다. 그러나, 극히 큰 n의 값은 보조트랜지스터(12)가 점유하는 면적이 너무 커지게 되고 소비전력이 증가하게 하므로, 바람직하지 않다.
구동트랜지스터(7)와 보조트랜지스터(12)는 동일한 반도체제조공정에 따라 동일한 반도체기판 상에 보조트랜지스터(12)가 구동트랜지스터(7)와 동일한 채널길이 및 구동트랜지스터(7)의 n배의 채널폭을 갖도록 제조되어도 좋다. 다르게는, n이 정수이면, 각각이 구동트랜지스터(7)와 동일한 치수들을 갖는 n개의 트랜지스터들이 제조되어도 좋고, n개의 트랜지스터들의 드레인들, 게이트들 및 소스들은 서로 연결되어 가상적으로는 단일의 보조트랜지스터(12)를 제공하여도 좋다. 보조트랜지스터(12)는 전원선(1)에 연결된 소스, 구동트랜지스터(7)의 게이트에 연결된 게이트, 및 스위치소자(13)의 한 끝단에 연결된 드레인을 가지고, 스위치소자(13)의 다른 끝단은 구동트랜지스터(7)의 드레인에 연결된다.
스위치소자(13)는, 보조트랜지스터(12)의 드레인전류를 턴 온 및 오프하는데 소용되므로, 전원선(1) 및 보조트랜지스터(12)의 소스 사이에 연결되어도 좋다. 그러나, 스위치소자(13)가 MOS FET이라면, 스위치소자(13)의 온저항으로 인한 전압강하가 구동회로의 동작에 영향을 주므로, 스위치소자(13)를 보조트랜지스터(12)의 드레인 측, 즉 전원선(1)으로부터 멀리 위치시키는 것이 바람직하다.
신호선(3)은 전류구동소자(11)에 흐르는 구동전류(Idrv)를 표시하기 위하여 제공된다. 신호선(3)은 스위치소자(8)의 한 끝단에 연결되고 스위치소자(8)의 다른 끝단은 구동트랜지스터(7)의 드레인에 연결된다. 신호선(3)을 통해 흐르는 전류는 Iin으로 표시된다.
스위치소자들(8 내지 10, 13)은 외부제어신호들에 의존하여 턴 온 및 오프되고, 예를 들면 MOSFET들이다. 스위치소자들(8 내지 10, 13)을 위한 제어신호들은 도 4에서 보여지진 않은 제어신호발생회로에 의해 발생되고, 제어신호발생회로의 출력단자들로부터 도시되지 않은 제어선들을 통해 스위치소자들(8 내지 10, 13)에 공급된다. 스위치소자들(8 내지 10, 13)이 MOSFET들이라면, 그것들을 위한 제어신호들은 전기적으로 접지전위 또는 전원전위를 나타내는 이진신호들이고, MOSFET들의 게이트들에 인가된다. 스위치소자들(8 내지 10, 13)이 MOSFET들이라면, 스위치소자들(8 내지 10, 13)의 각각에 대해 개별적으로 p채널형 또는 n채널형인지가 결정된다.
도 4에 보인 구동회로는 하나의 화소, 즉, 하나의 전류구동소자(11)를 구동하기 위한 회로이다. 영상표시장치가 전류구동소자들(11)로서 사용되는 유기EL소자들을 포함한다면, 전류구동소자들(11)은 전술한 바와 같이 매트릭스형태로 배치되고, 도 1에 보인 구동회로, 특히 점선으로 둘러싸인 회로는 전류구동소자들(11)의각각에 관련된다. 도 5는 각 전류구동소자가 구동회로와 결합된 매트릭스형태의 전류구동소자들(11)을 포함하는 영상표시장치를 보여준다. 통상, 영상표시장치는 세로배열 및 가로배열 각각으로 수백 내지 수천 화소들을 가지며, 도시된 영상표시장치는 세로로 2개의 화소들×가로로 2개의 화소들을 가진다.
도 5에 보인 회로구성에서, 구동트랜지스터(7)와 보조트랜지스터(12)는 동일한 반도체기판 상에 동일 전도형의 박막트랜지스터들로서 제조된다. 스위치소자들(8, 9)은 p채널MOSFET들이고, 스위치소자들(10, 13)은 n채널MOSFET들이다. 스위치소자들(8, 9)은 바람직하게는 기판 상에 박막트랜지스터들로서 제조된다.
이 영상표시장치에서, 전원선(1)과 접지선(2)은 각 행의 구동회로들에 대해 공통으로 제공되고, 신호선(3)은 각 세로배열의 구동회로들, 즉 한 열의 구동회로들에 대해 공통으로 제공된다. 신호전류발생회로들(21)은 신호선(3)의 개별 끝단들에 연결된다. 도 5에서, 신호전류발생회로들(21)은 신호선들(3)의 개개의 하단들에 연결된다. 제어신호발생회로들(22)은 각각 각 행의 구동회로들에 연결되어 각 행의 구동회로들에 공급되는 제어신호를 발생한다.
신호전류발생회로들(21)의 각각은 접지선(2)에 연결되어 신호전류(Iin)를 발생하는 신호원(23), 접지선(2)에 연결되어 신호원(23)에 의해 발생된 신호전류(Iin)의 n배의 전류(n×Iin)를 발생하는 신호원(24), 및 n채널MOSFET 등이 되는 스위치소자(16)를 포함한다. 신호원(23)은 신호선(3)에 직접 연결되고, 신호원(24)은 신호선(3)에 스위치소자(16)를 통해 연결된다. 제어선(30)은 스위치소자(16)를 제어하기 위해 제공된다. 개별 신호전류발생회로들(21)의 스위치소자들(16)의 게이트들은 제어선(30)에 공통 접속된다. 스위치소자(16)가 턴 온되면, 신호전류 (n+1)×Iin이 신호선(3)을 통해 흐르고, 스위치소자(16)가 턴 오프되면, 신호전류(Iin)가 신호선(3)을 통해 흐른다. 도시되지 않은 제어회로는 스위치소자(16)를 도통상태로 만들기 위한 제어신호를 가속기간(나중에 설명됨) 중에 제어선(30)에 출력한다.
제어신호발생회로들(22)의 각각은 대응하는 행의 구동회로의 스위치소자들(8∼10)에 공급하려는 제어신호를 출력하는 신호구동기(25), 및 대응하는 행의 구동회로의 스위치소자(13)에 공급하려는 제어신호를 출력하는 신호구동기(26)를 포함한다. 제어선들(31, 32)은 영상표시장치의 행들에 제공된다. 제어선(31)은 신호구동기(25)의 한 끝단에 연결되어 신호구동기(25)로부터의 제어신호를 대응하는 행의 MOSFET들의 형태의 스위치소자들(8∼10)의 게이트들에 공급한다. 유사하게, 제어선(32)은 신호구동기(26)의 한 끝단에 연결되어 신호구동기(26)로부터의 제어신호를 대응하는 행의 스위치소자(13)의 게이트에 공급한다. 그러므로, 제어선들(31, 32)은 행방향(도 5에서의 가로방향)으로 연장된다. 신호구동기들(25, 26)의 다른 끝단들은 접지선(2)에 연결된다. 신호구동기(25)는 대응하는 행에 대하여 그 행의 선택기간 동안 스위치소자들(8, 9)을 도통상태로 하고 스위치소자(10)를 비도통상태로 하기 위한 제어신호를 발생한다. 신호구동기(26)는 대응하는 행에 대하여 그 행의 가속기간 동안 스위치소자(13)를 도통상태로 하기 위한 제어신호를발생한다.
매트릭스형태의 전류구동소자들 및 구동회로들을 포함한 능동매트릭스 영상표시장치에서는, 구동회로들 및 영상표시장치의 구조적인 특징들 때문에, 도 1에 보인 회로구성에서처럼, 등가의 기생커패시터(4)가 신호선(3) 및 전원선(1) 사이에 형성되고, 등가의 기생커패시터(5)가 신호선(3) 및 접지선(2) 사이에 형성된다.
이하 도 4에 보인 구동회로의 동작을 설명한다. 도 4에 보인 구동회로는 통상 도 5에 보인 영상표시장치에 통합된다. 따라서, 이하에서는 도 5에 보인 영상표시장치에 통합된 구동회로의 동작을 설명할 것이다.
제어신호발생회로들(22)의 각각은 미도시된 제어회로에 의해 제어되고, 제어선들(31, 32)에 영상표시장치의 행들을 순차적으로 선택하기 위한 제어신호를 출력한다. 영상표시장치에서 한 행이 제어신호들에 의해 선택된 기간은 '선택기간'이라 하고, 한 행이 제어신호들에 의해 선택되지 않은 기간은 '비선택기간'이라 한다.
영상표시장치의 행들이 순차 선택되므로, 어떤 행에 대한 선택기간은 주기적으로 발생하며, 영상표시장치에서 행들의 수가 N으로 표시된다면, 한 주기의 선택기간의 비는 약 1/N이다. 어떤 행의 선택기간 동안, 각 열에서 신호선(3)의 한 끝단에 연결된 신호전류발생회로(21)는 그 열에서 해당 행의 전류구동소자(11)에 흐르는 구동전류(Idrv)에 대응하는 신호전류(Iin)를 발생하고, 발생된 신호전류(Iin)는 신호선(3)을 통해 흐른다. 그 결과, 대응하는 신호전류들(Iin)은 선택된 행의 개별 구동회로들의 구동트랜지스터(7)에 흐르고 이 신호전류들에 대응하는 전압들은 유지커패시터들(6)에 유지된다. 이러한 구동회로들이 제어신호들에 의한 다음 행의 구동회로들의 선택 때문에 선택되지 않는 경우, 당해 구동회로들은, 그것들이 다시 선택될 때까지, 유지커패시터들(6)에 유지된 전압에 기초하여 신호전류들(Iin)과 동일한 구동전류들(Idrv)로써 개별 전류구동소자들(11)을 계속 구동시킨다.
본 실시예에 따른 회로에서는, 선택기간의 선두의 어떤 시간대에, 전류가 보조트랜지스터들(12)로도 흐르고, 전류 (1+n)×Iin이 신호선들(3)에 공급되어 신호선들(3)에 관련된 기생커패시터들(4, 5)을 빠르게 충전 및 방전시킨다. 그러므로, 선택기간의 끝까지, 구동트랜지스터들(7)로부터의 드레인전류는 신호전류(Iin)에 도달하고, 구동트랜지스터들(7)의 게이트-드레인간 전위도 신호전류(Iin)에 등가인 드레인전류에 대응하는 값에 도달한다.
이하 구동회로들의 전술한 동작을 구동회로들의 동작의 타이밍도인 도 6을 참조하여 더 상세히 설명한다.
어떤 행의 구동회로들이 선택기간에 들어가는 경우, 제어신호발생회로(22)로부터 제어선(31)을 통해 공급되는 제어신호에 의해, 선택기간 중에 선택된 행의 구동회로에서, p채널MOSFET들인 스위치소자들(8, 9)은 도통상태(즉, 온상태)로 되고 n채널MOSFET인 스위치소자(10)는 비도통상태(즉, 오프상태)로 된다. 스위치소자들(13, 16)은 비도통상태로 남아있다. 신호전류발생회로들(21)의 전류원들(23)만이 신호선들(3)에 연결되므로, 선택된 행을 위한 신호전류들(Iin)은 신호선들(3)을 통해 흐른다.
도 6에 보인 예에서, 선택기간의 선두의 어떤 짧은 기간이 리셋기간으로서 소용되고, 이 리셋기간 동안, 신호선(3)의 전위는 예를 들어 전원전위로 유지되어, 리셋기간이 경과한 후에 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)의 충전과 기생커패시터(5)의 방전이 서서히 일어나게 한다. 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)의 충전과 기생커패시터(5)의 방전을 고려하여, 신호선(3)을 통해 신호전류(Iin)가 흐르게 함으로써, 구동트랜지스터(7)의 게이트-소스간 전압이 신호전류(Iin)에 의존하는 값으로 설정될 수 있다면, 리셋기간은 설정될 수도 있다. 리셋기간 동안 신호선(3)을 통해 흐르는 신호전류는 없다.
리셋기간의 경과에 뒤따라, 스위치소자들(13, 16)은 가속기간이라고도 하는 주어진 기간 동안 도통상태로 된다. 스위치소자(16)가 도통상태로 된 결과로서, 신호전류발생회로(21) 내의 전류원(24)을 통해 전류가 흐르고, 전류 (n+1)×Iin즉, 전류구동소자(11)로 흐르는 전류의 (n+1)배의 전류가 신호선(3)을 통해 흐른다. 스위치소자(13)도 도통상태로 되므로, 전류 (n+1)×Iin은 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)를 통해 흐르도록 분할된다. 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 전술한 다른 특성들 때문에, 구동트랜지스터(7)를 통해 흐르는 드레인전류의 n배의 드레인전류가 보조트랜지스터(12)를 통해 흐른다.
이하에서는 본 실시예에 따른 구동회로 및 도 1에 보인 기존의 구동회로간의 비교에 대하여 설명한다. 가속기간 동안, 신호선(3)을 통해 흐르는 전류는 기존의구동회로의 신호선(3)을 통해 흐르는 전류의 (n+1)배이고, 기존의 구동회로의 신호전류의 (n+1)배의 신호전류 때문에 빠르게 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)는 충전되고 기생커패시터(5)는 방전된다. 따라서, 구동트랜지스터(7)의 드레인전류는 급속히 신호전류(Iin)에 도달하고, 보조트랜지스터(12)의 드레인전류는 n×Iin에 도달한다. 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위들은, 신호전류(Iin)가 구동트랜지스터(7)의 소스 및 드레인 간에 흐를 때에 발생된 전위에 충분히 가까워진다. 이 전위와 신호전류(Iin)가 구동트랜지스터(7)를 통해 흐를 때에 발생된 전위 간의 전위차는, 전술한 커패시터들의 충전 및 방전이 완전히 종료되지 않아 발생된 전위와, 구동트랜지스터(7)를 통해 흐르는 전류와 보조트랜지스터(12)를 통해 흐르는 전류간의 비(n)의 오차로 인해 야기된다.
가속기간은 선택기간 보다 먼저 종료된다. n의 값이 충분히 크다면, 신호전류(Iin)의 값이 작더라도 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)의 충전과 기생커패시터(5)의 방전은 가속기간의 말미에 완료되고, 전술한 전위차는 주로 구동트랜지스터(7)를 통해 흐르는 전류 및 보조트랜지스터(12)를 통해 흐르는 전류 간의 비(n)의 오차에 의해 야기된다. 이 때, 이 전위차는 기껏해야 수십 밀리볼트 내지 수백 밀리볼트의 범위에 있는 작은 값이다.
가속기간이 종료됨과 동시에, 두 스위치소자들(13, 16)은 턴 오프된다. 그 결과, 신호선(3)을 통해 흐르는 전류는 Iin이 되고, 보조트랜지스터(12)를 통해 흐르는 전류는 없다. 전술한 바와 같이, 전위차가 가속기간의 말미에 수십 밀리볼트 내지 수백 밀리볼트의 범위에 있는 작은 값인 한, 가속기간 후에 남아있는 선택기간 동안 신호선(3)을 통해 신호전류(Iin)가 흐르게 하는 것만으로 전위차를 없앨 수 있다. 구동트랜지스터(7)의 게이트전위는 선택기간의 말미까지 신호전류(Iin)에 대응하는 값을 가진다.
가속기간의 길이는 적절한 값으로 설정될 수 있고, 예를 들면, 선택기간의 길이의 약 10 내지 50%의 길이로 설정될 수 있다.
이하에서는 비선택기간에서의 구동회로들의 동작을 설명할 것이다.
선택기간이 비선택기간으로 변경되는 때에, 스위치소자들(8, 9)은 비도통상태로 되고 스위치(10)는 도통상태로 된다. 스위치소자들(8, 9)이 비도통상태로 되므로, 선택기간에 미리 결정되었던 구동트랜지스터(7)의 게이트전위는 유지커패시터(6)에 의해 유지된다. 그러므로, 스위치소자들(8, 9, 13)이 비도통상태로 유지되고 스위치소자(10)는 도통상태로 유지되는 비선택기간에서는, 구동트랜지스터(7)는 유지커패시터(6)에 의해 유지된 게이트전위에 대응하는 전류, 즉, 신호전류(Iin)에 등가인 전류를 구동전류(Idrv)로 하여 전류구동소자(11)에 계속 공급한다.
도 7은 이 실시예에서의 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트-소스간 전위 및 드레인전류(즉, 소스-드레인간 전류)간의 관계를 보여주는 특성도이다. 도 7로부터 구동트랜지스터(7)의 드레인전류가 I1이 되도록 하는 게이트-소스간 전압이 보조트랜지스터(12)에 인가되는 경우 보조트랜지스터(12)의 드레인전류는 n×I1이고, 마찬가지로 구동트랜지스터(7)의 드레인전류가 I2(I1>I2)이 되도록 하는 게이트-소스간 전압이 보조트랜지스터(12)에 인가되는 경우 보조트랜지스터(12)의 드레인전류는 n×I2임을 알 수 있다.
선택기간의 선두부분(리셋기간은 제외), 전형적으로는 선택기간의 앞쪽절반이 가속기간으로서 사용된다. 이 가속기간 동안, 신호선(3)을 통해 흐르는 전류는 원래의 신호전류(Iin)의 (n+1)배가 되고, 구동트랜지스터(7)의 구동능력의 n배의 구동능력을 갖는 보조트랜지스터는 가속기간 동안 도통상태로 된다. 따라서, 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)의 충전과 기생커패시터(5)의 방전은 급속히 진행되고, 구동트랜지스터(7)의 게이트전위는 신호전류(Iin)가 작은 경우에도 기존의 회로에서보다는 원래의 값에 먼저 도달한다. 그러므로, 전류구동소자(11)는 의도된 구동전류로써 구동될 수 있다. 게이트전위의 원래의 값은 신호전류(Iin)에 대응하는 게이트-소스간 전위에 해당하는 값이다. 그러므로, 구동전류(Idrv) 및 신호전류(Iin)간의 불일치로 인한 표시영상의 열화가 방지되고 휘도제어성의 저하도 방지된다.
도 8은 본 구동회로에서의 신호전류(입력신호; Iin) 및 구동전류(Idrv)간의 관계를 보여주는 그래프이다. 전류구동소자(11)가 유기EL소자이라면, 도 8에 보인 그래프에서 구동전류(Idrv)는 휘도로써 바로 대체된다. 도 8에 보인 그래프와 기존 회로의 신호전류(Iin) 및 구동전류(Idrv)간의 관계를 보여주는 그래프(도 3 참조)간의 비교를 통해, 신호전류(Iin)가 작은 경우에도 본 실시예에 따른 구동회로가 신호전류(Iin) 및 구동전류(Idrv)를 서로에 대해 선형적으로 유지함을 알 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 구동회로의 변형예들을 설명할 것이다.
위의 구동회로에서, 선택기간이 비선택기간으로 변경되는 경우, 스위치소자들(8 및)은 동시에 비도통상태로 된다. 그러나, 게이트전위를 유지커패시터(6)를 이용하여 더욱 확실히 유지하기 위해서는, 선택기간이 비선택기간으로 바뀌기 전에 스위치소자(9)가 비도통상태로 되어야 한다. 도 9는 이러한 구동회로들을 구비한 영상표시장치의 회로도이고, 도 10은 도 9에 보인 회로의 동작의 타이밍도이다.
도 9에 보인 회로는 도 4 및 5에 보인회로의 변형예로서, 그것의 신호구동기(27)는 각각의 제어신호발생회로(22)에 추가되고 대응하는 행의 구동회로들의 스위치소자들(9)의 게이트들에 제어선(33)을 통해 제어신호를 공급한다. 스위치소자들(8, 9)의 게이트들만이 제어선(32)에 연결된다. 신호구동기(27)는, 비선택기간이 선택기간으로 바뀜과 동시에, 스위치소자(9)가 비도통상태에서 도통상태로 바뀌게 하는 제어신호를 발생하고, 가속기간이 종료된 후에는, 도 10에 보인 것처럼, 스위치소자(9)는 선택기간이 비선택기간으로 바뀌기 조금 전에 도통상태에서 비도통상태로 바뀐다. 이 구성으로, 유지커패시터(6)는 비선택기간에 도달하기 전에 신호선(3)으로부터 확실히 단절될 수 있어, 비선택기간이 종료되기 전까지 유지커패시터(6)로써 게이트전위를 확실히 유지할 수 있게 한다. 스위치소자(9)는 구동트랜지스터(7)의 게이트전위가 신호전류(Iin)에 일치하는 드레인전류를 발생하는 게이트-소스간 전압까지 강하한 후에는 어느 때라고 비도통상태로 될 수 있다.
도 11은 제1실시예에 따른 구동회로의 다른 변형예를 보여준다. 이 회로에서, 전류구동소자(11)가 유기EL소자라면, 유기EL소자는 공통캐소드구성으로 사용되고, p채널MOSFET들은 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)로서 사용된다. 도 11에 보인 회로에서, 유기EL소자는 공통캐소드구성 으로 사용된다. 즉, 전류구동소자(11)로서 사용되는 유기EL소자의 애노드는 전원선(1)에 직접 연결되고, 각각이 n채널MOSFET인 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)는 유기EL소자의 캐소드에 연결된다. 구체적으로는, 구성요소들의 레이아웃은 전원선(1) 및 접지선(2)간에 뒤바뀌고, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 도전형도 뒤바뀐다. 이 구성으로, 신호전류(Iin)는 신호선(3)으로부터 스위치소자(8) 및 구동트랜지스터(7)를 통해 접지선(2)으로 흐른다. 스위치소자들(8, 10, 13)이 MOSFET들이라면, 그것들의 도전형이 도 4 및 5에 보인 회로의 도전형의 역도전형인 것이 바람직하다.
도 11에 보인 회로의 동작은 극성이 반전된 것을 제외하면 도 4에 보인 회로의 동작과 유사하다.
이하 본 발명의 제2실시예를 설명할 것이다. 도 12는 제2실시예에 따른 구동회로의 회로구성을 보여주고, 도 13은 각각이 도 12에 보인 구동회로에 관련되는 매트릭스형태의 전류구동소자들(11)을 포함하는 영상표시장치를 보여준다. 도 12 및 13에 보인 것들 중에서 도 4 및 5에 보인 것들과 동일한 부분들은 동일한 참조문자들로써 표시된다.
도 12 및 13에 보인 회로는, 리셋기간에 신호선(3)의 전위를 강제로 전원선(1)의 전위로 설정하기 위해 스위치소자(14)가 추가된다는 점이 도 4 및 5에 보인 회로와는 다르다. 스위치소자(14)는 각 신호선(3)에 관련되고, 그래서 동일 열의 구동회로들은 하나의 스위치소자(14)를 공유한다. 도 13에 보인 것처럼, 스위치소자(14)는 소스가 전원선(1)에 연결되고 드레인이 신호선(3)에 연결된 p채널MOSFET이다. 스위치소자들(14)의 게이트들은 제어선(34)에 공통 접속된다. 미도시된 제어회로는 리셋기간 동안 스위치소자(14)를 도통상태로 하기 위한 제어신호를 제어선(34)에 출력한다.
도 14는 도 12 및 13에 보인 회로의 동작의 타이밍도이다. 이 타이밍도로부터 알 수 있는 바와 같이, 리셋기간 동안, 스위치소자(14)는 도통상태(즉, 온 상태)로 되어 신호선(3)의 전위를 전원선(1)의 전위로 설정하고, 또 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위들을 전원선(1)의 전위로 설정한다. 리셋기간이 종료된 후, 전류 (n+1)×Iin이 신호선(3)을 통해 접지선(2)으로 흘러, 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)를 충전시키고 기생커패시터(5)를 방전시킨다. 그러므로, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위들은 전원선(1)의 전위로부터 신호전류(Iin)에 거의 대응하는 전위로 강하한다. 도 12 및 13에 보인 회로의 동작의 다른 세부사항들은 도 6의 타이밍도에서 보인 것들과 동일하다.
본 발명에 의해 다루어진 구동회로들은 신호전류가 구동회로로부터 접지선(2)으로 흐르도록 구성된다. 그러므로, 구동트랜지스터(7)의 게이트전위가 선택기간 동안에 신호전류(Iin)에 대응하는 전위보다 낮다면, 게이트전위가 신호전류(Iin)에 대응하는 전위로 상승하기까지는 상당한 시간을 요한다고 예상된다. 본 실시예에 따르면, 구동트랜지스터(7)의 게이트전위는 리셋기간 동안에 회로에서 가장 높은 전위인 전원선(1)의 전위까지 풀업되고, 그래서 그 게이트전위는 빠르게 신호전류(Iin)에 대응하는 전위에 도달할 수 있다.
제2실시예에 따른 전술의 회로에서는, 제1실시예에 관하여 도 9 및 10을 참조하여 설명된 바와 같이, 선택기간이 비선택기간으로 바뀌기 조금 전에 스위치소자(9)가 비도통상태로 되고, 따라서 유지커패시터(6)로써 게이트전위를 확실히 유지한다. 도 15는 이러한 구동회로들을 갖는 영상표시장치의 회로도이고, 도 16은 도 15에 보인 회로의 동작의 타이밍도이다.
도 17은 제2실시예에 따른 구동회로의 다른 변형예를 보여준다. 이 회로에서, 전류구동소자(11)가 유기EL소자라면, 유기EL소자는 공통캐소드구성으로 사용되고, p채널MOSFET들은 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)로서 사용된다. 도 17에 보인 회로에서는, 도 11에 보인 회로에서처럼, 유기EL소자가 공통애노드구성, 즉, 전류구동소자(11)로서 사용되는 유기EL소자의 애노드는 전원선(1)에 직접 연결되고 각각이 n채널MOSFET인 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)는 유기EL소자의 캐소드에 연관되는 구성으로 사용된다. MOSFET들이 스위치소자(8∼10, 13) 등에 사용된다면, 그 도전형은 도 12 및 13에 보인 회로의 도전형의 역이 되는 것이 바람직하다. 스위치소자(14)는 리셋기간에 신호선(3)을 접지선(2)에 접속시켜, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위들을 접지전위로 설정한다. 도 17에 보인 회로의 동작은 극성이 반전된 것을 제외하면 도 12에 보인 회로의 동작과 유사하다.
이하 본 발명의 제3실시예가 설명될 것이다. 도 18은 제3실시예에 따른 구동회로의 회로구성을 보여주고, 도 19는 각각이 도 18에 보인 구동회로에 관련되는 매트릭스형태의 전류구동소자들(11)을 포함하는 영상표시장치를 보여준다. 도 12 및 13에 보인 것들과 동일한 도 18 및 19에 보인 부분들은 동일한 참조문자들로 표시된다.
제3실시예에 따른 구동회로는, 전원선(1)의 전위보다 낮은 전위를 갖는 전압선(15)을 가지며 스위치소자(14)는 리셋기간에 전압선(15) 및 신호선(3)을 서로 연결시켜 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위들이 전압선(15)의 전위와 등가가 되게 한다는 점이 제2실시예에 따른 회로와는 다르다.
전압선(15)의 전위는 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 특성변화들을 고려하여 Vcc-Vthmin보다 크거나 같게 되도록 선택되고, 여기서 Vthmin은 이러한 트랜지스터들의 최소문턱전압을 나타내며 Vcc는 전원선(1)의 전위를 나타낸다. 구체적으로는, 전압선(15)의 전위는 신호전류(Iin)의 생각할 수 있는 최소값에 대응하는 게이트전위보다 크거나 같도록 선택된다.
제2실시예에 따른 회로에서, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위는 리셋기간 동안 스위치소자(14)에 의해 전원선(1)의 전위(Vcc)로 설정된다. 제3실시예에 따른 회로에서는, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위는 전원선(1)의 전위보다 낮은 전압선(15)의 전위로 설정된다. 그 결과, 제3실시예에 의하면, 기생커패시터(4) 및 유지커패시터(6)의 충전에 관한 전하량과 기생커패시터(5)의 방전에 관한 전하량은 전원선(1)의 전위 및 전압선(15)의 전위간의 차이에 해당하는 양만큼 감소된다. 그 결과로서, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위를 구동트랜지스터(7)의 드레인전류가 신호전류(Iin)가 되게 하는 전위에 도달하는 데 요구되는 시간은 제2실시예에 따른 회로에서보다 짧아진다. 이는 리셋기간 및 선택기간이 단축되고 매트릭스식의 동작에 기초한 영상표시장치의 프레임율이 증가될 수 있다는 것을 의미한다.
도 20은 제3실시예에 따른 회로의 동작의 타이밍도이다.
제3실시예에 따른 회로에서는, 제1실시예에 관하여 도 9 및 10을 참조하여 설명한 것처럼, 선택기간이 비선택기간으로 바뀌기 전에 스위치소자(9)가 비도통상태로 되고, 따라서 유지커패시터(6)로써 게이트전위를 확실히 유지한다. 도 21은 이러한 구동회로들을 갖는 영상표시장치의 회로도이고, 도 22는 도 21에 보인 회로의 동작의 타이밍도이다.
도 23은 제3실시예에 따른 구동회로의 다른 변형예를 보여준다. 이 회로에서, 전류구동소자(11)가 유기EL소자라면, 이 유기EL소자는 공통캐소드구성으로 사용되고, p채널MOSFET들은 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)로서 사용된다. 도 23에 보인 회로에서는, 도 11에 보인 회로에서처럼, 유기EL소자가 공통애노드구성, 즉, 전류구동소자(11)로서 사용되는 유기EL소자의 애노드는 전원선(1)에 직접 연결되고 각각이 n채널MOSFET인 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)는 유기EL소자의 캐소드에 연관되는 구성으로 사용된다. MOSFET들이 스위치소자(8∼10, 13) 등에 사용된다면, 그 도전형은 도 18 및 19에 보인 회로의 도전형의 역이 되는 것이 좋다. 접지선(2)의 전위보다 약간 높은 전위가 전압선(15)에 인가된다. 구체적으로는, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 특성변화들을 고려하여, 전압선(15)의 전위는 이러한 트랜지스터들의 최소문턱전압을 나타내는 Vthmin보다 작거나 같게 되도록 선택된다. 스위치소자(14)는 리셋기간에 신호선(3)을 전압선(15)에 연결시켜, 구동트랜지스터(7) 및 보조트랜지스터(12)의 게이트전위를 접지전위보다 약간 높은 전압으로 설정한다. 도 23에 보인 회로의 동작은 극성이 반전된 것을 제외하면 도 18에 보인 회로의 동작과 유사하다.
구동트랜지스터(7)와 보조트랜지스터(12)는 위의 바람직한 실시예들에서 박막트랜지스터들로서 제공된 MOSFET들로서 설명되었지만, 본 발명은 그러한 트랜지스터들로 한정되지는 않는다. 그 대신, 구동트랜지스터(7)와 보조트랜지스터(12)는 동일 도전형의 절연게이트트랜지스터들인 것도 바람직하다. 각각의 스위치소자는 MOSFET인 것으로 하여 설명되었지만, 본 발명은 그러한 MOSFET으로 한정되진 않고,전송게이트와 같은 다른 종류들의 스위치소자들 중의 어느 것이나 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 특정 용어들로 설명되었지만, 그러한 설명은 예시적인 목적을 위한 것이고, 변경들 및 변형들이 다음의 청구범위의 정신 또는 범위를 벗어남 없이 만들어질 수 있음이 이해될 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 구동회로는 전류구동소자를 구동하는 구동트랜지스터, 및 이 구동트랜지스터에 병렬로 연결되고 구동트랜지스터의 전류구동능력의 n배의 전류구동능력을 갖는 보조트랜지스터를 구비한다. 선택기간의 일부(가속기간)에, 드레인전류는 보조트랜지스터로 흐르고, 신호선을 통해 흐르는 신호전류는, 전류구동소자에 흐르는 전류를 나타내는 것으로, 정상적인 값의 (n+1)배이다. 그 결과, 유지커패시터와 기생커패시터들은 신속히 충전 및 방전되어, 구동트랜지스터의 게이트전위가 선택기간 내에 소정의 전위에 확실하게 도달 할 수 있게 한다. 따라서 전류구동소자는 신호전류(입력신호)가 매우 작은 경우에도 적절한 구동전류에 의해 구동될 수 있다. 전류구동소자가 유기EL소자이라면, 유기EL소자가 의도된 구동전류에 의해 구동될 수 있기 때문에, 표시되는 영상의 품질은 열화되는 것이 방지된다.

Claims (22)

  1. 전류구동소자를 구동하기 위한 구동회로에 있어서,
    전류구동소자의 구동전류에 대응하는 신호전류가 흐르는 신호선;
    게이트, 드레인 및 전원선에 연결된 소스를 갖는 구동트랜지스터;
    상기 전원선 및 상기 구동트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 유지커패시터;
    상기 신호선 및 상기 구동트랜지스터의 드레인을 서로 연결시키기 위한 제1스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 게이트 및 드레인을 서로 연결시키기 위한 제2스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 드레인 및 상기 전류구동소자의 한 끝단을 서로 연결시키기 위한 제3스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트, 상기 구동트랜지스터의 소스에 연결된 소스, 및 상기 구동트랜지스터의 드레인에 연결된 드레인을 갖는 보조트랜지스터; 및
    상기 보조트랜지스터의 소스-드레인간 전류를 턴 온 및 오프하기 위한 제4스위치소자를 포함하는 구동회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제4스위치소자는 상기 구동트랜지스터의 드레인 및 상기 보조트랜지스터들의 드레인 사이에 삽입된 구동회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전원선 및 상기 신호선을 서로 연결시키기 위한 제5스위치소자를 더 포함하는 구동회로.
  4. 제1항에 있어서, 소정의 전압이 인가될 수 있는 전압선; 및
    상기 전압선 및 상기 신호선을 서로 연결시키는 제5스위치소자를 더 포함하며,
    접지전위에서부터 본 상기 소정의 전압은 상기 전원선의 전압의 절대값보다 작은 절대값을 갖는 구동회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보조트랜지스터는 상기 구동트랜지스터의 전류구동능력의 n배의 전류구동능력을 가지며,
    상기 신호선에 연결되어 신호전류를 발생하는 제1전류원;
    상기 제1전류원에 의해 발생된 신호전류의 n배의 전류를 발생하는 제2전류원; 및
    상기 제2전류원을 상기 신호선에 연결시키는 신호선스위치소자를 더 포함하는 구동회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동트랜지스터와 상기 보조트랜지스터는 개개의 절연게이트들을 갖는 동일 도전형의 박막트랜지스터들인 구동회로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4스위치소자들의 각각은 MOS전계효과트랜지스터인 구동회로.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전류구동소자는 유기EL소자인 구동회로.
  9. 전류구동소자를 구동하는 방법에 있어서,
    제1항에 따른 구동회로를 제공하는 단계;
    상기 전류구동소자가 선택되고 전류구동소자를 위한 신호전류는 상기 신호선을 통해 흐르는 선택기간과, 상기 전류구동소자가 선택되지 않는 비선택기간을 번갈아 설정하는 단계;
    상기 비선택기간에 상기 제1, 제2 및 제4스위치소자들을 비도통상태로 유지하고 상기 제3스위치소자를 도통상태로 유지하는 단계;
    상기 비선택기간이 상기 선택기간으로 바뀌는 경우 상기 제1 및 제2스위치소자들을 도통상태로 하고 상기 제3스위치소자를 비도통상태로 하는 단계;
    상기 구동트랜지스터의 전류구동능력에 대한 상기 보조트랜지스터의 전류구동능력의 비를 n으로 하여, 상기 선택기간 중에 가속기간을 설정하며, 상기 가속기간에 상기 제4스위치소자를 도통상태로 하고 상기 신호선을 통해 흐르는 신호전류의 크기를 통상값(normal value)의 (n+1)배로 하는 단계; 및
    상기 가속기간의 종료 후, 상기 선택기간이 종료될 때까지, 상기 제4스위치소자를 비도통상태로 유지하고 상기 신호전류의 크기를 통상값으로 되돌리는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2스위치소자는 상기 가속기간이 종료된 후 상기 선택기간이 종료되기 전에 비도통상태로 되는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전류구동소자는 유기EL소자인 방법.
  12. 전류구동소자를 구동하는 방법에 있어서,
    제3항에 따른 구동회로를 제공하는 단계;
    상기 전류구동소자가 선택되고 전류구동소자를 위한 신호전류는 상기 신호선을 통해 흐르는 선택기간과, 상기 전류구동소자가 선택되지 않는 비선택기간을 번갈아 설정하는 단계;
    상기 비선택기간에 상기 제1, 제2 및 제4스위치소자들을 비도통상태로 유지하고 상기 제3스위치소자를 도통상태로 유지하는 단계;
    상기 비선택기간이 상기 선택기간으로 바뀌는 경우 상기 제1 및 제2스위치소자들을 도통상태로 하고 상기 제3스위치소자를 비도통상태로 하는 단계;
    상기 비선택기간이 상기 선택기간으로 바뀌는 시간부터의 소정 기간을 리셋기간으로 하여, 이 리셋기간 동안 상기 제5스위치소자를 도통상태로 하는 단계;
    상기 구동트랜지스터의 전류구동능력에 대한 상기 보조트랜지스터의 전류구동능력의 비를 n으로 하여, 상기 선택기간 내에는 상기 리셋기간이 경과한 후에 가속기간을 설정하고, 상기 가속기간에 상기 제4스위치소자를 도통상태로 하고 상기 신호선을 통해 흐르는 신호전류의 크기를 통상값의 (n+1)배로 하는 단계;
    상기 가속기간의 종료 후, 상기 선택기간이 종료될 때까지, 상기 제4스위치소자를 비도통상태로 유지하고 상기 신호전류의 크기를 통상값으로 되돌리는 단계; 및
    상기 선택기간 내에서 상기 리셋기간과는 다른 기간 동안 상기 제5스위치소자를 비도통상태로 하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2스위치소자는 상기 가속기간이 종료된 후 상기 선택기간이 종료되기 전에 비도통상태로 되는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전류구동소자는 유기EL소자인 방법.
  15. 전류에 의해 구동될 때 광을 방출하는 매트릭스형태의 발광소자들로서, 개별 화소들마다 마련된 발광소자들;
    상기 화소들의 개별 열들에 마련되어 구동전류들에 대응하는 신호전류들을 상기 화소들 중 선택된 화소들에 관련된 발광소자들에게 공급하는 복수개의 신호선들; 및
    상기 화소들의 개별 행들에 마련되어 제어신호들을 전달하는 복수개의 제어선들을 포함하며,
    상기 화소들의 각각은,
    게이트, 드레인, 및 전원선에 연결된 소스를 갖는 구동트랜지스터;
    상기 전원선 및 상기 구동트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 유지커패시터;
    상기 신호선 및 상기 구동트랜지스터의 드레인을 상기 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제1스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 게이트 및 드레인을 상기 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제2스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 드레인 및 상기 발광소자의 한 끝단을 상기 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제3스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트, 상기 구동트랜지스터의 소스에 연결된 소스, 및 상기 구동트랜지스터의 드레인에 연결된 드레인을 갖는 보조트랜지스터; 및
    상기 보조트랜지스터의 소스-드레인간 전류를 상기 제어신호에 따라 턴 온 및 오프하기 위한 제4스위치소자를 포함하는 영상표시장치.
  16. 제15항에 있어서, 한 행의 화소들이 선택되고 선택된 행에 속한 발광소자들을 위한 신호전류는 상기 신호선을 통해 흐르는 선택기간과, 상기 행이 선택되지 않는 비선택기간을 번갈아 설정하는 단계;
    상기 비선택기간에는 상기 제1, 제2 및 제4스위치소자들을 비도통상태로 유지하고 상기 제3스위치소자를 도통상태로 유지하는 단계;
    상기 비선택기간이 상기 선택기간으로 바뀌는 경우 상기 제1 및 제2스위치소자들을 도통상태로 하고 상기 제3스위치소자를 비도통상태로 하는 단계;
    상기 구동트랜지스터의 전류구동능력에 대한 상기 보조트랜지스터의 전류구동능력의 비를 n으로 하여, 상기 선택기간 중에 가속기간을 설정하며, 상기 가속기간에 상기 제4스위치소자를 도통상태로 하고 상기 신호선을 통해 흐르는 신호전류의 크기를 통상값의 (n+1)배로 하는 단계; 및
    상기 가속기간의 종료 후, 상기 선택기간이 종료될 때까지, 상기 제4스위치소자를 비도통상태로 유지하고 상기 신호전류의 크기를 통상값으로 되돌리는 단계에 의해 구동되는 영상표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2스위치소자는 상기 가속기간이 종료된 후 상기 선택기간이 종료되기 전에 비도통상태로 되는 영상표시장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 발광소자는 유기EL소자인 영상표시장치.
  19. 영상표시장치에 있어서,
    전류에 의해 구동될 때 광을 방출하는 매트릭스형태의 발광소자들로서, 개별 화소들마다 마련된 발광소자들;
    상기 화소들의 개별 열들에 마련되어 구동전류들에 대응하는 신호전류들을상기 화소들 중 선택된 화소들에 관련된 발광소자들에게 공급하는 복수개의 신호선들; 및
    상기 화소들의 개별 행들에 마련되어 제어신호들을 전달하는 복수개의 제어선들을 포함하며,
    상기 화소들의 각각은,
    게이트, 드레인, 및 전원선에 연결된 소스를 갖는 구동트랜지스터;
    상기 전원선 및 상기 구동트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 유지커패시터;
    상기 신호선 및 상기 구동트랜지스터의 드레인을 상기 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제1스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 게이트 및 드레인을 상기 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제2스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 드레인 및 상기 발광소자의 한 끝단을 상기 제어신호에 따라 서로 연결시키기 위한 제3스위치소자;
    상기 구동트랜지스터의 게이트에 연결된 게이트, 상기 구동트랜지스터의 소스에 연결된 소스, 및 상기 구동트랜지스터의 드레인에 연결된 드레인을 갖는 보조트랜지스터; 및
    상기 보조트랜지스터의 소스-드레인간 전류를 상기 제어신호에 따라 턴 온 및 오프하기 위한 제4스위치소자를 포함하며,
    상기 신호선들의 각각에 관련되어 신호선을 소정의 전위에 연결시키기 위한 제5스위치소자를 더 포함하는 영상표시장치.
  20. 제19항에 있어서, 한 행의 화소들이 선택되고 선택된 행에 속한 발광소자들을 위한 신호전류는 상기 신호선을 통해 흐르는 선택기간과, 상기 행이 선택되지 않는 비선택기간을 번갈아 설정하는 단계;
    상기 비선택기간에는 상기 제1, 제2 및 제4스위치소자들을 비도통상태로 유지하고 상기 제3스위치소자를 도통상태로 유지하는 단계;
    상기 비선택기간이 상기 선택기간으로 바뀌는 경우 상기 제1 및 제2스위치소자들을 도통상태로 하고 상기 제3스위치소자를 비도통상태로 하는 단계;
    상기 비선택기간이 상기 선택기간으로 바뀔 때로부터 소정의 기간을 리셋기간으로 하여, 리셋기간 동안 상기 제5스위치소자를 도통상태로 하는 단계;
    상기 구동트랜지스터의 전류구동능력에 대한 상기 보조트랜지스터의 전류구동능력의 비를 n으로 하여, 상기 선택기간 내에서 상기 리셋기간이 경과한 뒤에 설정되는 가속기간에, 상기 제4스위치소자를 도통상태로 하고 상기 신호선을 통해 흐르는 신호전류의 크기를 통상값의 (n+1)배로 하는 단계;
    상기 가속기간의 종료 후, 상기 선택기간이 종료될 때까지, 상기 제4스위치소자를 비도통상태로 유지하고 상기 신호전류의 크기를 통상값으로 되돌리는 단계; 및
    상기 선택기간 내에서 상기 리셋기간 이외의 기간 동안 상기 제5스위치소자를 비도통상태로 유지하는 단계에 의해 구동되는 영상표시장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2스위치소자는 상기 가속기간이 종료된 후 상기 선택기간이 종료되기 전에 비도통상태로 되는 영상표시장치.
  22. 제19항에 있어서, 상기 발광소자는 유기EL소자인 영상표시장치.
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