KR100475526B1 - 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 EL소자에 의해 대표되는 전류제어형 발광소자에 의거한 표시장치의 계조와 화질을 개선시키는데 있다.
발광소자의 발광과 비발광의 상태를 제어하기 위해, 스위치수단은 발광소자에 병렬로 설치되고, 상기 스위치수단과 발광소자의 컨덕턴스의 변화에 의해 전류통로가 형성되는 회로 구성을 제공한다. 상기 회로 구성은 컨덕턴스의 아날로그 변화에 의한 계조 표시와, 발광시간의 제어에 의한 시간 계조를 가능하게 한다.

Description

액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로{DRIVE CIRCUIT FOR ACTIVE MATRIX LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 영상표시장치에 이용되는 발광소자의 구동회로에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 유기 또는 무기의 전계발광(electroluminescent)(이하 "EL"로 칭함)소자 또는 발광 다이오드(이하 "LED"로 칭함) 등의 발광소자와 이러한 구동회로를 이용한 액티브 매트릭스형 표시 패널을 구동하기 위한 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로에 관한 것이다.
유기 또는 무기 EL발광소자 또는 어레이 형상으로 배열된 LED 등의 발광소자를 이용하고 도트 매트릭스법에 의해 문자를 표시하는 디스플레이는, 텔레비젼, 휴대용 정보 단말기 등에 넓게 이용된다.
발광소자에 의거한 이러한 디스플레이는, 액정을 이용한 디스플레이와 비교하여, 후방으로부터의 조명에 대한 광원없이 넓은 시각의 특징 때문에 현재 주목을 끌고 있다. 특히, 트랜지스터와 상기 언급한 발광소자의 조합에 의해 스태틱 구동을 행하는 액티브 매트릭스형으로 칭하는 디스플레이는, 시분할 구동에 의거한 단순 매트릭스 구동의 디스플레이와 비교하여, 고휘도, 고콘트라스트 및 고정밀의 이점 때문에 현재 주목받고 있다.
또한, 유기 EL소자에 있어서 영상의 계조를 형성하기 위하여, 종래기술에서 이미 알려진 바와 같이 아날로그 계조 방식, 면적 계조 방식 및 시간 계조 방식을 들 수 있다.
(1) 아날로그 방식
종래 구성의 일례로서, 두 개의 박막 트랜지스터(이하 "TFT"로 칭함)를 이용하는 가장 간단한 디스플레이 소자는, 도 6과 도 7에 도시하였다. 도 6에서는, 유기 EL소자(101), TFT(102),(103), 주사선(107), 신호선(108), 전원선(109), 접지전위(110) 및 콘덴서를 이용한 메모리용량(111)을 도시한다.
도 6에 도시한 회로는 다음 방식으로 기능한다. 주사선(107)에 의해 TFT(102)가 온(on) 상태가 될 때, 신호선(108)으로부터의 영상 데이터 전압은 메모리용량(111)에 축적된다. 주사선(107)이 오프(off)하여 TFT(102)가 오프 상태가 될 때, 상기 언급한 전압이 TFT(103)의 게이트에 계속 인가되어 TFT(103)는 온 상태를 유지한다.
한편, TFT(103)의 소스 전극이 전원선(109)에 접속되고, 드레인 전극이 발광소자의 한 쪽의 전극에 접속되고 있어, 게이트 전극은 TFT(102)의 드레인 전극에 영상 데이터 전압이 입력되고, 이에 의해 소스 전극과 드레인 전극 간의 전류는 상기 언급한 영상 데이터 전압에 의해 제어된다. 전원선(109)과 접지전위 사이에 접속된 유기 EL소자는, 상기 언급한 전류에 대응하여 발광한다.
전류량은 TFT(103)의 게이트 전위에 좌우하기 때문에, 상기 게이트 전위의 함수(Vg-Is 특성)인 소스 전류가 업시프트를 도시하는 영역(포화영역)을 이용하여, 아날로그 방식으로 전류 특성을 변화시킴으로써 발광 휘도가 조절된다.
그 결과, 유기 EL소자의 발광 휘도는 제어될 수 있고 계조를 포함한 표시를 실현할 수 있다. 아날로그 영상 데이터 전압을 이용한, 그러한 계조 표현 방식을 아날로그 계조 방식이라고 칭한다. 이러한 방식에서, 영상 데이터 신호는 유기 EL소자의 전압휘도 특성에 의해 감마( ) 특성으로 조정되는 것이다.
액정 표시 소자나 CRT와 같은 발광소자는, 개인용 컴퓨터의 모니터나 텔레비젼의 동영상 표시를 행하고 또한 CRT와의 호환성을 보증하기 위하여, 각각의 화소의 발광 휘도를 다양하게 함으로써 계조 표시를 가능하게 하는 것이 또한 유리하다. 또한, 구동시스템에서의 간소화 때문에, 비용면에서도 유리할 것이다.
상기 언급한 TFT는, 현재 비결정 실리콘(a-Si)형과 다결정 실리콘(p-Si)형을 포함하지만, 후에 전하의 고이동도는 소자의 미세구성이 가능하고, 또한 저온에서 제조공정을 행할 수 있는 레이저 가공기술에서의 진보때문에 더욱 일반적으로 행하고 있다. 그러나, 다결정 실리콘 TFT는, 소자를 구성하는 결정립계에 의해 자주 영향을 받고, 상기 언급한 포화 영역에서 Vg-Is 전류 특성이 소자마다 상당한 변동을 보이는 경향이 있다. 따라서, 이러한 표시장치는 화소로 입력되는 비디오 신호전압이 균일해도, 표시에 불균일을 보이는 결점을 가진다.
또한, 현재의 TFT는 드레인 전압이 트랜지스터의 한계전압보다 상당히 높은 게이트 전위를 인가할 때, 소스 전압의 함수로서 일정하게 되는 영역(이러한 영역을 선형 영역으로 칭함)에서 스위칭소자로서 대부분 이용하므로, 포화 영역에서 상기 언급한 변동은 크게 없다.
(2) 면적 계조 방식
한편, 면적 계조 방식은 문헌「AM-LCD2000」, 「AM3-1」에 제안되어 있다. 상기 방식에서, 각각의 화소는 복수의 서브화소로 분할되고, 그 각각은 화소에서 온으로 된 서브화소의 면적에 의해 계조를 표현하도록 온-오프를 제어한다.
이러한 방법에서, TFT의 게이트 전압은 한계전압보다 훨씬 큰 전압을 인가할 때에, 드레인 전압이 소스 전압의 함수로서 일정하게 되는 상기 언급한 선형 영역에서 TFT가 이용될 수 있으므로, TFT는 특성의 안정한 영역 내에 사용될 수 있고, 발광소자의 발광 휘도는 또한 안정적이 된다. 이러한 면적 계조 방식에서, 각각의 소자는 온-오프 제어되고 계조 변화없이 일정한 휘도로 발광하며, 상기 계조는 발광하는 서브 화소의 면적에 의해 제어된다.
그러나, 이러한 방식에서, 서브화소의 분할 방법에 좌우한 디지털 계조 레벨만 얻을 수 있고, 계조 레벨의 수를 증가시키기 위해, 서브화소의 면적을 감소시켜 상기 서브화소의 수를 증가시키는 것이 요구된다. 그러나, 트랜지스터가 다결정 실리콘 TFT를 이용하여 미세화되어도, 각 화소의 트랜지스터 부분의 면적이 발광부의 면적을 침식하고, 이에 의해 각 화소의 개구율이 낮아지고, 표시 패턴의 발광 휘도가 감소한다. 따라서, 개구율을 증가시키는 것은 계조성을 감소시키는 트레이드 오프의 관계에 있고, 이에 의해 계조성을 개선하는 것이 곤란하다.
(3) 시간 계조 방식
시간 계조 방식에서 문헌「2000SID36.4L」에 보고된 바와 같이, 유기 EL소자의 발광 시간으로 계조를 제어한다.
도 7은, 시간 계조 방식을 행하는 종래의 표시패널의 한 화소 부분의 일례를 도시한 회로도이다. 도 7에서는, 유기 EL소자(101), TFT(102) 내지 TFT(104), 주사선(107), 신호선(108), 전원선(109), 접지전위(110), 메모리용량(111) 및 리셋선(112)을 도시한다.
이러한 회로 구성을 이용한 시간 계조 방식에서는, TFT(103)가 온 될 때, 유기 EL 소자(101)는 신호선으로부터의 전압에 의해 최대 휘도로 발광하고, TFT(104)에 의해 TFT(103)가 한 필드시간 내에 온과 오프를 반복하고 상기 계조는 이러한 발광시간에 의해 표현되는 방식이다.
또한 상기 방법에서, 복수의 발광기간 중의 하나를 선택함으로써 발광시간이 조절된다. 예를 들면, 8비트(256 레벨)계조 표시의 경우, 발광 시간은 1 : 2 : 4 : 8 : 16 : 32 : 64 : 128의 비율을 가지는 8개의 서브필드 기간으로부터 선택된다. 각각의 서브필드 기간 직전에, 상기 서브필드 기간에서의 발광 또는 비발광 상태를 선택하기 위하여, 모든 화소의 주사선에 대해 어드레싱 기간이 존재한다. 상기 어드레싱 기간 후, 전원선(109)의 전압을 동시에 변화시켜 표시패널 전체에 대해 발광시킨다.
따라서, 어드레싱 기간은 표시를 위해 기본적으로 이용되지 않기 때문에, N-비트 계조 표시의 경우, 필드 내의 유효 발광기간은,
유효 발광기간 = (1 필드기간)-(1 화면에서의 어드레싱 기간 ×N)
에 의해 주어진다.
따라서, 상대적으로 발광시간이 짧아져서, 관측자에게 있어서 표시 패널의 발광 휘도가 감소하게 된다.
각각의 서브 필드의 발광량이 증가함으로써 전체의 필드에서의 발광량을 보상하는 것이 필요하지만, 이러한 증가는 각 발광소자의 발광 휘도를 증가시키는 것이 필요하고, 결국 발광소자의 서비스수명의 감소를 가져온다. 또한, 필드당 어드레싱 동작만 필요한 종래의 액정 디스플레이(LCD)와 비교하여, 계조 레벨의 비트의 수에 대응하는 어드레싱 동작이 필요하고, 고속의 어드레싱 회로가 필요하여 소비전력의 증대를 피할 수 없다.
도 1은, 본 발명의 표시패널의 일 실시예의 화소부를 도시하는 회로도.
도 2는, 도 1에 도시한 화소구성을 가지는 표시패널의 매트릭스 구성을 도시하는 회로도.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시예의 화소부를 도시하는 회로도.
도 4는, 도 3에 도시한 화소구성을 가지는 표시패널의 매트릭스 구성을 도시하는 회로도.
도 5는, 본 발명의 구동회로를 가지는 표시패널에서 행하는 시간 계조 표시의 타이밍 차트.
도 6은, 종래의 액티브 매트릭스형 발광소자의 화소부를 도시하는 회로도.
도 7은, 종래의 액티브 매트릭스형 발광소자의 또 다른 실시예의 화소부를 도시하는 회로도.
본 발명의 목적은 상기 설명한 종래의 기술을 개선하고, 신규한 액티브 매트릭스형 발광소자를 위한 화소 트랜지스터의 신규한 회로 구성을 제공하고, 또한 종래기술의 것보다 우수한 표시 패널을 제공하는데 있다.
본 발명의 첫 번째 특징은 스위칭소자가 발광소자에 전기적으로 병렬로 배치된 액티브 매트릭스형 발광소자의 회로 구성에 있다.
본 발명의 두 번째 특징은 상기 언급한 발광소자의 제 2스위칭소자가 정전류원측에 근접하여 설치되는 액티브 매트릭스형 발광소자의 회로 구성에 있다.
본 발명에 의하면 상기 언급한 목적은, 기판 위에 매트릭스 구성에서 주사선과 신호선을 가지고 또한 상기 주사선과 부호선의 교차점의 근방에 적어도 하나의 발광소자를 가지는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로로서, 구동 전원에 접속된 정전류원과, 정전류원에 직렬로 배치된 발광소자 및 상기 정전류원에 직렬로 배치되고 발광소자에 전기적으로 병렬로 배치된 제 1스위칭소자를 포함하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 구동회로의 바람직한 실시예에서, 상기 언급한 제 1스위칭소자는 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극의 세 전극으로 구성된 제 1박막 트랜지스터이다.
또한, 본 발명의 구동회로는 영상 데이터 신호를 축적할 수 있는 메모리 회로의 바람직한 실시예를 포함한다. 더욱 상세하게는, 바람직한 실시예로서 본 발명의 구동회로는 주사선에 접속된 게이트 전극, 신호선에 접속된 소스 전극 및 드레인 전극을 가지는 제 2박막 트랜지스터와 제 1메모리용량으로 구성된 메모리 회로를 포함한다.
또한, 본 발명의 구동회로의 바람직한 실시예는 구동회로의 상기 구성을 이용하여 온-오프 제어를 행하는 것이다. 더욱 상세하게는, 바람직한 실시예에서의 본 발명의 상기 구동회로는, 상기 언급한 제 1스위칭소자의 전류 및 주사선과 신호선으로부터의 정보에 의해 상기 언급한 발광소자의 전류량를 제어함으로써 발광소자의 온-오프 제어를 행하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 언급한 구동회로의 구성이 계조 표시를 위해 이용되는 바람직한 실시예를 포함한다. 이런 목적으로, 시간 계조 방식과 아날로그 계조 방식을 행하게 된다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 구동회로의 바람직한 실시예에서, 발광시간을 제어함으로써 계조표시를 행하고, 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 언급한 제 1스위칭소자의 전류량 및 주사선과 신호선으로부터의 정보에 의해 발광소자의 전류량을 제어함으로써 상기 언급한 발광소자의 발광 휘도를 제어한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예는 상기 언급한 구동회로의 구성에 대한 개선을 포함한다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 구동회로는 상기 언급한 발광소자의 제 2전극과 상기 언급한 정전류원 사이의 제 2스위칭소자를 배치하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 제 2스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 발광소자의 온-오프 제어를 행하는 것이 적합하다. 또한, 제 2스위칭소자가 세 개의 전극, 즉, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극으로 구성된 제 3박막 트랜지스터가 바람직한 구성이다. 또한, 상기 언급한 제 2스위칭소자가 배치된 본 발명의 구동회로는, 제 4박막 트랜지스터와 제 2메모리용량으로 구성된 제 2메모리 회로를 배치하는 것이 바람직하고, 이러한 메모리 회로의 출력은 상기 언급한 제 3박막 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된다.
본 발명의 주요 특징은 스위칭소자가 발광소자에 전기적으로 병렬로 접속된 액티브 매트릭스형 발광소자의 신규한 구동회로 구성에 있다.
이러한 구성에서, 제 1스위칭소자의 온-오프 상태는 주사선과 신호선으로부터의 정보에 의해 제어되고, 상기 발광소자는 제 1스위칭수단이 오프 상태에 있거나 전류가 전류분배에 의해 발광소자에 또한 주어지는 동안 발광할 수 있다. 다음에서, 본 발명은 특정한 실시예에 의해 한층 더 자명하게 될 것이나, 본 발명은 그러한 실시예에 의해 결코 제한되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 발광소자의 화소 부분의 회로도이다.
도 1에서, 발광소자(11)를 구성하는 유기 EL소자, 본 발명의 제 1스위칭소자와 제 2스위칭소자를 각각 구성하는 TFT(12),(13), 정전류원(16), 주사선(15), 영상 데이타 신호선(14), 전원선(17), 제 1전원(18)(도면에서는 접지전위), 메모리용량(19) 및 제 2전원(20)(도면에서는 접지전위 GND)을 도시한다.
본 회로에서, 발광소자(11)는, 전원선(17)에 일정하게 접속되고, 구동전원(도시하지 않음)에 접속된 정전류원(16) 및 제 1전원(18)에 접속된다. 정전류원과 접지 전위 사이의 전류는 발광소자와 제 1스위칭수단을 구성하는 TFT(13)의 컨덕턴스에 좌우하여 분배되고, 이에 의해 발광소자는 그 전류량에 의한 소정의 휘도로 발광한다.
영상 데이터 신호가 TFT(12)의 게이트 전극에 입력될 때, TFT(13)는 온 되고, 동시에 TFT(13)의 전류를 유도하도록 메모리용량(19)에 전하가 축적된다. 이에 의해, 정전류원으로부터의 전류는 TFT(13)를 통해 흐르지만, 발광소자를 통해 흐르지 않고, 따라서 비발광 상태로 된다.
상기에서, 제 1전원(18)과 제 2전원(20)은 모두 접지전위로 되어 있지만, 또한 이들 전원은 별도의 다른 전위로 가정하여도 된다.
이와 같이, 발광소자와 스위칭소자의 전류의 컨덕턴스를 조정함으로써 발광소자를 온-오프시킬 수 있다. 영상 데이터 신호의 크기가 선택되어 발광소자가 온 되기 위해 TFT(13)를 오프하고 발광소자의 비발광 상태를 얻도록 TFT(13)를 오프한다.
따라서, 영상 데이터 신호의 크기는 발광소자의 발광 휘도에 역이 되고, 영상 데이터 신호를 생성하는 보정회로에 의해 역감마( )보정을 행한다.
따라서, 영상 데이터 신호의 보정 회로는 신규하게 제공되는 것이 요구된다. 또한, 정전류원으로부터의 전류는 발광소자(11) 또는 TFT(13) 중의 어느 하나를 항상 흐르므로, 비발광 상태의 광에서의 전력소비가 필요하지 않은 종래의 발광소자와 비교하여, 항상 정전류원으로부터 필요하게 되어 소비전류가 증가하는 결점이 있다.
한편, 온-오프 동작이 빠르게 반복하는 경우, 전류가 정전류원에 안정될 때까지 특정한 과도기적인 시간이 필요하고, 이러한 과도기적인 시간동안 소망한 발광 휘도를 얻을 수 없기 때문에, 본 발명의 구동회로는 영상 데이터 신호에 대한 발광소자의 응답속도가 우수하다. 또한, 본 발명의 구동회로는 정전류원이 정전류를 연속적으로 제공하므로 전류의 안정성이라는 점에서 우수하다.
한편, 발광소자가 온 되는 경우, 발광소자의 컨덕턴스와 비교하여, TFT(13)는 가능한 한 고저항을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 발광소자를 오프시키는 경우, TFT(13)에서 전류를 집중할 필요가 있어, 이상적으로는 발광소자의 전류는 0이고, 실제적으로 TFT(13)는 발광한계값 미만의 전류를 발광소자에 제공하는 정도로 저저항을 가지는 것이 필요하다.
지금, 컴퓨터 등을 현재 이용하는 디지털 계조 방식의 일례로서, 각 발광소자에서 256계조의 농담 계조 표시를 행하는 것을 고려할 수 있다. 발광 시간이 일정한 경우, 발광 휘도는 상기 소자의 전류와 비례하고, 즉, 최대 발광 휘도에 대응한 전류를 1로 가정하면, 최소 발광 휘도에 대응한 전류는 1/256이다. 따라서, 비발광 상태에서 상기 소자에 흐르는 상기 언급한 값보다 적은 전류만 흐르도록 TFT의 컨덕턴스를 제어하는 것이 필요하다. 비발광 상태의 전류가 최소 발광 휘도에 대응한 전류의 1/5에 선택된 경우라도, 약 1:1000 또는 약 3자리수만으로 TFT(13)의 온-오프비를 달성하기에 충분하다.
상기 온-오프비만의 관점에서, TFT(13)의 특성에서의 온-오프비에 대한 상기 필요성은, 4 내지 6자리수의 온-오프비와 고려하여, 유기 다결정 실리콘 TFT에서 필요하다. 이러한 필요성은 유기 반도체에 의거한 최근에 개발된 TFT에 의해 요구될 수 있고, 본 구동회로의 구성은 이 점에서 유리하다고 고려할 수 있다.
도 2는, 도 1에 도시한 구성의 발광소자가 매트릭스 형상으로 배치된 발광패널의 회로도에 있어서, 도 1에서의 것과 동일한 구성요소는 동일한 번호로 표현한다.
주사제어회로(21)는 주사선 선택신호를 주사선(15)에 배치할 때, 주사선 선택전압은 TFT(12)의 게이트 전극에 인가되고, 이에 의해 TFT(12)가 온 된다. 동시에, 상기 언급한 역보정을 한 영상 데이터 신호는, 영상 데이터 제어회로(22)부터 신호선(14)을 통해 TFT(12)의 소스 전극으로 인가되고, 이에 의해 영상 데이터 신호는 TFT(12)의 드레인 전극와 제 2전원(접지전위)(20) 사이에 배치된 콘덴서로 형성된 메모리 용량(19)에 축적된다. 이러한 전압이 유지되는 동안, TFT(13)의 게이트 전극에 영상 데이터 신호 전압이 인가되고, 이에 의해 발광소자(11)가 발광한다.
상기에서 제 1전원(18)과 제 2전원 모두 접지전위에 있는 일반적인 경우가 설명되었지만, 물론 다른 전위에 있을 수 있다. 그러나, 이러한 다른 전위를 행하는 경우, 분리된 전원선은 매트릭스 배선에 필요하므로 발광패널의 작성을 복잡하게 한다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시예의 구성을 도시함에 있어서, 도 1의 것과 유사한 구성요소를 동일한 번호로 표현한다.
도면에 도시한 구성은 도 1의 것과 구별되어, 제 3의 TFT(26)는 정전류원(16)과 발광소자(11) 사이에 배치되고, 제 4의 TFT(24)와 제 2메모리용량(25)으로 구성된 메모리 회로에 부가된다. 본 회로 구성의 기능은 다음에 설명한다.
먼저, 주사선 선택신호는 주사선(15)으로부터 제 2의 TFT(12)와 제 4의 TFT(24)에 입력된다. 이 상태에서, 발광소자의 발광신호를 구성하는 로레벨 전압은 신호선(14)에 인가되고, 메모리용량(19)에 축적되어 TFT(13)를 오프한다. 따라서, 병렬로 접속된 발광소자의 컨덕턴스는 더욱 작아진다.
한편, 하이레벨 신호전압은 제 3의 TFT(26)를 온 하도록 리셋선(23)에 인가되고, 메모리용량(25)에 축적되어 유지된다.
상기 조건하에, 정전류원으로부터의 전류는 발광소자에 흐르고, 이에 의해 TFT(13)와 발광소자의 컨덕턴스에 의해 소정의 발광 휘도가 제공된다.
한편, TFT(13)가 저저항 상태로 시프트하도록 하이레벨 신호전압이 신호선에 인가될 때, 발광소자에 전류가 흐르지 않아서 TFT(26)가 온 또는 오프되는지의 여부에 관계없이 발광하지 않는다. 또한, 정전류원으로부터의 전류는 TFT(26)를 오프시키는 것만으로써 차단할 수 있기 때문에, 발광소자는 TFT(13)의 상태에 관계없이 오프될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 설명한 회로 구성은 또한 발광소자의 온-오프 제어를 할 수 있다. 또한, 도 1의 경우와 동일한 방식으로, TFT(13)와 발광소자의 컨덕턴스를 제어함으로써 계조표시를 행할 수 있다.
도 4는, 도 3에 도시한 회로 구성을 매트릭스패널에 적용한 회로도이다.
TFT(26)의 온-오프 제어에 의해 시간 계조 표시를 행하는 것도 가능하다. 이러한 기능은 도 3, 도 4 및 도 5를 참고하여 다음에 설명한다.
도 5는, 본 발명의 구동회로를 가지는 발광소자의 수단에 의해 1 프레임 기간 내에 발광시간을 제어함으로써 표시된 시간 계조의 타이밍 차트이다.
도 5를 참조하여, A1 내지 A4는 각각 서브필드의 어드레싱 기간을 나타낸다. A1 기간에서, 매트릭스 형상의 주사선 X = 1 내지 X = n에 연속하여 주사신호가 인가된다. 이러한 각각의 주사기간 동안, 화소 Y = 1 내지 Y = m에 대한 온-오프 신호는 신호선으로부터 연속하여 인가되고, 이에 의해 각 화소가 발광을 시작한다. E1 내지 E4는 각각의 서브필드의 발광기간을 나타내고, PWM 제어 발광 기간이라고 칭한다.
예시한 예에서, 1 프레임 기간 내의 온 되는 시간은 1/2, 1/4, 1/8 및 1/16의 서브필드 기간의 길이로 나누어, 상기 소자가 특정한 기간에서 온 되는지의 여부를 제어한다. 예를 들면, 화소에서 1/2의 발광 휘도를 얻는 경우, 8의 길이의 선택 시간(어드레스 기간)을 가지는 서브필드 기간만이 온 된다.
도 5에 도시한 어드레스 기간동안 도 3의 주사선(25)에 주사선택신호가 입력될 때, TFT(12)와 TFT(24)는 온 되고, 특정한 기간동안 메모리용량(19)과 메모리용량(25)에 의해 상기 상태가 유지된다. TFT(24)의 온 하는 기간은 어드레스 기간에 대응되고, 서브필드의 정보를 결정한다. 이러한 상태에서, 영상 데이터 제어회로(22)는 발광패널의 좌단측에서 시작하여 각각의 신호선(14)에 로레벨 전압(발광신호) 또는 하이레젤 전압(비발광신호)을 인가하고, 예를 들면, 이에 의해 결정된 각각의 화소의 TFT(13)의 상태가 결정된다. 직후에, 발광 신호를 수신한 발광소자는 발광하기 시작한다.
다음에, 다음 서브필드 기간에서, 다음 리셋전압은 리셋선에 의해 TFT(24)에 인가되고, 발광신호 또는 비발광신호는 상기의 서브필드 기간에서와 같은 동일한 방식으로 각각의 신호선에 동시에 인가되고, 이에 의해 상기 상태는 다음의 서브 필드 기간동안 유지된다.
상기 언급한 예의 주사선의 선택에 대응한 1 프레임 내에 제 1어드레스 기간동안, 영상 데이터 제어회로(22)에서 신호선(14)까지 온(ON) 신호가 출력되어 1 프레임의 시간의 1/2에 대응한 1/2의 길이의 기간에 대한 발광소자가 온 된다. 발광소자는 남은 기간에 대응한 어드레스 기간동안 오프됨으로써, 관측자는 50%의 발광 휘도를 관찰할 수 있다.
상기에서, 온-오프 제어는 도 3에 도시한 구동회로에서 설명되었다. 마찬가지의 제어는 TFT(13)의 온-오프 제어에 의해 도 1에 도시한 구동회로에서 또한 행할 수 있다. 상기에서 이미 설명한 바와 같이, 시간 계조 표시는 하나의 필드 기간을 복수의 서브필드로 나누고 각각의 서브필드 기간 내에 온-오프 제어를 행함으로써 얻을 수 있다.
상기 구성은 각각에 대해 두 개의 주사선이 필요하고 도 1에 도시한 것보다 더욱 복잡하지만, 다음 이점을 제공한다. 상기 설명한 예에서, 영상 데이터 신호선(14)과 영상 데이터 신호선(23)에 인가된 신호는 하이레벨과 로레벨에서 선택될 수 있고, 이에 의해 발광패널에서의 신호전송은 노이즈에 덜 민감하고 안정한 동작을 할 수 있다. 또한, 빠른 신호전송은, 상기 장치가 배선에서 일반적으로 저전압에서 저전압레벨로 동작할 수 있기 때문에, 전송이 가능하게 된다.
본 발명의 구동회로는 아날로그 방식으로 발광 휘도를 조절함으로써, 농담계조를 얻기 위해 또한 이용될 수 있다. 온 상태와 오프 상태 사이에 발광소자의 컨덕턴스의 비가 세 자리수 정도로만 되기 때문에, 정전류원(16)으로부터의 전류량의 분배를 조절하기 위해, TFT(13)를 컨덕턴스의 동일한 범위로 만들어, 도 1에서의 발광소자와 TFT(13)의 컨덕턴스를 동일하게 제어함으로써 발광 휘도를 임의로 제어할 수 있다. 예를 들면, 동일한 분배는 발광소자가 1/2전류를 수신하도록 하여 50% 계조 레벨에 대응한 광 휘도를 제공한다.
상기 언급한 특성은 비결정 또는 다결정 실리콘 TFT뿐만 아니라 유기 반도체를 이용한 최근에 개발된 유기 TFT에 의해 상당히 필요하고, 따라서 TFT의 구성 재료에 좌우되지 않는다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명은 화소 내의 소수의 트랜지스터를 이용한 유기 EL소자용 신규한 화소 회로를 구성할 수 있다. 또한, 시간 계조 표시에서 발광시간이 길어지도록 하고, 이에 의해 발광패널의 휘도를 개선시키는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 기판 위에 주사선과 신호선이 매트릭스 형상으로 형성되고 상기 주사선과 상기 신호선의 교차점의 근방에 적어도 하나의 발광소자를 가지는 액티브 패트릭스형 발광소자의 구동회로에 있어서,
    구동 전원에 접속된 정전류원과;
    상기 정전류원에 직렬로 배치된 제 2스위칭소자와;
    상기 제 2스위칭소자에 직렬로 배치된 발광소자와;
    상기 정전류원에 직렬로 배치되고 발광소자에 전기적으로 병렬로 배치된 제 1스위칭소자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1스위칭소자는 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극의 세 개의 전극으로 구성된 제 1박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  3. 제 1항에 있어서, 주사선에 접속된 게이트 전극, 신호선에 접속된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 제 2박막 트랜지스터와, 제 1메모리용량으로 구성되는 메모리 회로를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  4. 제 1항에 있어서, 주사선과 신호선으로부터의 정보에 의해 상기 제 1스위칭소자에 흐르는 전류와 상기 발광소자에 흐르는 전류량을 제어함으로써, 상기 발광소자의 온-오프 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 발광소자의 온-오프 제어에 의해 발광시간을 제어함으로써, 계조 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  6. 제 1항에 있어서, 주사선과 신호선으로부터의 정보에 의해 상기 제 1스위칭소자에 흐르는 전류량과 상기 발광소자에 흐르는 전류량을 제어함으로써, 상기 발광소자의 발광 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 2스위칭소자를 절환해서, 발광소자의 온-오프 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 2스위칭소자는 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극의 세 개의 전극으로 구성된 제 3박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
  10. 제 9항에 있어서, 제 4박막 트랜지스터와 제 2메모리용량을 포함하는 제 2메모리 회로를 부가하여 포함하고, 상기 메모리 회로의 출력은 상기 제 3박막 트랜지스터의 게이트 전극에 접속된 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 발광소자의 구동회로.
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