KR100564052B1 - 표시 장치, 표시 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 발광체를 발광시켜 화상을 표시하는 경우에서의 각 발광체의 휘도 편차를 양호한 정밀도로 저감시키고, 이것에 의해 화질을 향상시키는 것을 과제로 한다.
소정의 구동 회로와 상기 구동 회로에 의해 구동됨으로써 발광하는 발광체로 이루어지는 화소가 복수 배열되어 이루어지는 표시 장치로서, 각 화소는 발광체의 광량을 상기 발광체와 동일한 종류의 재료로 이루어지는 수광체에 의해 검출하는 동시에, 이 검출 결과에 의거하여 구동 회로에 피드백을 거는 보정 회로를 구비한다.
표시 장치, 콘덴서, 저항기, 유기 EL

Description

표시 장치, 표시 방법 및 표시 장치의 제조 방법{DISPLAY DEVICE, DISPLAY METHOD AND MANUFACTURING METHOD OF DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 EL 표시 장치의 요부(要部)(화소)의 전기적인 구성을 나타내는 회로도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 수광용(受光用) 유기 EL 소자(6)의 수광 특성을 나타내는 특성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 제 1 트랜지스터
2 : 콘덴서(데이터 전압 유지용 콘덴서)
3 : 제 2 트랜지스터
4 : 제 1 저항기(抵抗器)
5 : 발광용(發光用) 유기 EL 소자
6 : 수광용 유기 EL 소자
7 : 제 2 저항기
D : 구동 회로
H : 보정 회로
본 발명은 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 유기 EL 표시 장치는 차세대 표시 장치로서 유망시되어, 연구 개발이 왕성히 실행되고 있다. 이러한 유기 EL 표시 장치는 각 화소를 구성하는 발광체로서 유기 EL 재료를 사용하는 것이며, 이 유기 EL 재료의 구동 방식으로서는, 일반적으로 액티브 매트릭스 방식이 채용되고 있다.
그런데, 이러한 유기 EL 표시 장치를 대화면화한 경우에, 각 화소를 구성하는 발광체에 휘도의 편차가 발생하여 화질(畵質)을 저하시키는 것이 우려된다. 예를 들면, 대형 컬러 유기 EL 표시 장치의 경우에는, 표시 전체의 단순한 휘도 불균일뿐만 아니라 색상 불균일도 발생하기 때문에, 발광체의 휘도 편차를 저감시키는 것은 유기 EL 표시 장치의 대화면화를 도모하는데 해결해야만 하는 중요한 과제이다.
이러한 표시 장치의 기술분야에 있어서, 각 발광체의 휘도 편차를 저감시키는 기술에는, 예를 들어, 일본국 특개평5-94150호 공보가 있다. 이 기술에서는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 포토다이오드(26)(쇼트키 다이오드(Schottky diode))를 부가적으로 설치하여, 이 포토다이오드(26)에 의해 신호 유지용 커패시터(23)에 부가적 충전을 행함으로써, EL 발광 제어용 TFT(22)의 보정 제어, 즉, EL 소자(24)의 발광을 보정하고, 이것에 의해 패널면 내의 휘도 편차를 억제하는 것이다.
그러나, 이러한 기술에서의 포토다이오드(26)는 반도체 재료로 이루어지는 쇼트키 다이오드이며, 그 수광 특성은 EL 소자(24)의 발광 특성과는 당연히 다르다. 따라서, 이 수광 특성과 발광 특성의 차이가 원인으로 되어, EL 소자(24)의 발광을 정확히 보정할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 안출된 것이며, 복수의 발광체를 발광시켜 화상을 표시하는 경우에서의 각 발광체의 휘도 편차를 양호한 정밀도로 저감시키고, 이것에 의해 화질을 향상시키는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 표시 장치에 관계되는 수단으로서, 소정의 구동 회로와 상기 구동 회로에 의해 구동됨으로써 발광하는 발광체로 이루어지는 화소가 복수 배열되어 이루어지는 표시 장치로서, 각 화소는 발광체의 광량(光量)을 상기 발광체와 동일한 종류의 재료로 이루어지는 수광체에 의해 검출하는 동시에, 이 검출 결과에 의거하여 구동 회로에 피드백(feedback)을 거는 보정 회로를 구비한다는 구성을 채용한다.
또한, 본 발명에서는, 표시 방법에 관계되는 수단으로서, 복수 배열한 화소에 대응하여 설치된 발광체를 각각 개별적으로 구동함으로써 화상을 표시하는 방법에 있어서, 각 발광체의 광량을 상기 발광체와 동일한 종류의 재료로 이루어지는 수광체에 의해 각각 검출하고, 이 검출 결과에 의거하여 발광체의 구동에 피드백을 거는 구성을 채용한다.
이러한 수단에 의하면, 발광체의 광량을 상기 발광체와 동일한 종류의 재료로 이루어지는 수광체에 의해 검출하고, 이 검출 결과에 의거하여 발광체의 구동에 피드백을 걸기 때문에, 즉, 발광체의 발광 특성과 유사한 수광 특성을 갖는 수광체의 수광 결과에 의거하여 발광체의 구동에 피드백을 걸기 때문에, 복수 배열한 각 화소의 발광 휘도를 종래보다도 더 양호한 정밀도로 균일화할 수 있다.
또한, 상기 수단에 더하여, 외광(外光)을 검출하는 동시에, 이 검출 결과에 의거하여 구동 회로에 피드백을 거는 추가 수단을 채용함으로써, 외광에 따라 전체 화소의 휘도를 제어할 수 있다.
또한, 발광체를 유기 EL 재료로 형성하는, 즉, 유기 EL 재료를 발광체로 하는 화상 표시에 적용한다는 추가 구성을 이용한 경우에는, 이러한 유기 EL 재료를 사용한 화상 표시에서도 각 발광체의 발광 휘도를 균일화할 수 있다.
또한, 화소가 2차원적으로 복수 배열되어 화상을 표시할 경우에는, 2차원적인 각 발광체의 발광 휘도를 균일화할 수 있다.
또한, 컬러 표시를 행할 경우에는, 단순한 발광 휘도의 균일화뿐만 아니라 색상 불균일도 억제할 수 있다.
또한, 이들 발광체 및 수광체를 잉크젯 방식의 액체방울 토출 장치를 이용하여 기판 위에 토출함으로써 형성한다. 이것에 의해, 복잡한 공정의 추가를 행하지 않고 피드백 회로를 비교적 간단하게 형성할 수 있는 동시에, 발광 불균일로 되는 잉크젯의 토출 편차를 상쇄(相殺)하여 광량을 안정시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명을 유기 EL 표시 장치에 적용한 경우에 관한 것이다.
도 1은 본 유기 EL 표시 장치의 요부(화소)의 전기적인 구성을 나타내는 회로도이다. 도 1에 있어서, 부호 1은 제 1 트랜지스터, 2는 콘덴서(데이터 전압 유지용 콘덴서), 3은 제 2 트랜지스터, 4는 제 1 저항기, 5는 발광용 유기 EL 소자(발광체), 6은 수광용 유기 EL 소자(수광체), 7은 제 2 저항기이다. 이들 각 구성요소 중의 수광용 유기 EL 소자(6) 및 제 2 저항기(7)는 보정 회로(H)를 구성하고, 제 1 트랜지스터(1), 콘덴서(2), 제 2 트랜지스터(3) 및 제 1 저항기(4)는 구동 회로(D)를 구성하고 있다.
이들 각 구성요소는 본 유기 EL 표시 장치의 일 화소를 구성하고 있다. 본 유기 EL 표시 장치는 이러한 화소가 횡방향(수평 주사 방향)과 종방향(수직 주사 방향)으로 2차원적으로 규칙적으로 배열된 것이다. 또한, 본 유기 EL 표시 장치는 컬러 화상을 표시하기 위해, 서로 인접하는 3화소로 1개의 컬러 화소를 구성하고 있다. 즉, 이들 3화소는 각각에 광의 3원색 중 어느 하나를 발광하도록 서로 다른 종류의 발광용 유기 EL 소자(5)가 선정되어 있다.
제 1 트랜지스터(1)는 게이트 단자가 주사선에, 소스 단자가 신호선에, 또한, 드레인 단자가 콘덴서(2)의 한쪽 끝, 제 2 트랜지스터(3)의 게이트 단자 및 수광용 유기 EL 소자(6)의 한쪽 끝에 각각 접속되어 있다. 콘덴서(2)는 한쪽 끝이 제 1 트랜지스터(1)의 드레인 단자, 제 2 트랜지스터(3)의 게이트 단자 및 수광용 유기 EL 소자(6)의 한쪽 끝에 공통 접속되는 동시에, 다른쪽 끝이 전원선에 접속되어 있다. 제 2 트랜지스터(3)는 게이트 단자가 제 1 트랜지스터(1)의 드레인 단 자, 콘덴서(2)의 한쪽 끝 및 수광용 유기 EL 소자(6)의 한쪽 끝에 공통 접속되는 동시에, 소스 단자가 제 1 저항기(4)의 한쪽 끝에, 또한, 드레인 단자가 전원선에 접속되어 있다.
제 1 저항기(4)는 한쪽 끝이 상기 제 2 트랜지스터(3)의 소스 단자에 접속되는 동시에, 다른쪽 끝이 발광용 유기 EL 소자(5)의 한쪽 끝에 접속되어 있다. 발광용 유기 EL 소자(5)는 포토다이오드로서 기능하는 것이며, 한쪽 끝이 상기 제 1 저항기(4)의 다른쪽 끝에 접속되는 동시에, 다른쪽 끝이 접지되어 있다. 수광용 유기 EL 소자(6)는 포토트랜지스터로서 기능하는 것이며, 한쪽 끝이 상기 제 1 트랜지스터(1)의 드레인 단자, 제 2 트랜지스터(3)의 게이트 단자 및 콘덴서(2)의 한쪽 끝에 공통 접속되는 동시에, 다른쪽 끝이 제 2 저항기(7)의 한쪽 끝에 접속되어 있다. 제 2 저항기(7)는 한쪽 끝이 상기 수광용 유기 EL 소자(6)의 다른쪽 끝에 접속되어 있는 동시에, 다른쪽 끝이 전원선에 접속되어 있다. 이 수광용 유기 EL 소자(6)와 제 2 저항기(7)로 구성된 직렬 회로는 보정 회로(H)를 구성하고 있다.
주사선 및 신호선은 구동용 집적 회로(도시 생략)의 출력단에 접속되어 있고, 표시해야 할 화상에 따라 구동용 집적 회로로부터 소정의 구동 전압이 인가되도록 되어 있다. 이러한 구동용 집적 회로, 주사선, 신호선, 전원선 및 상기 각 구성요소는 포토리소그래피 수법이나 잉크젯법 등을 이용함으로써 유리 기판 위에 형성되어 있다.
예를 들면, 제 1 트랜지스터(1), 콘덴서(2), 제 2 트랜지스터(3), 제 1 저항기(4), 제 2 저항기(7) 및 구동용 집적 회로는 포토리소그래피 수법에 의해 유리 기판 위에 형성되는 한편, 주사선, 신호선 및 전원선은 잉크젯법에 의해 액상(液狀)의 도전 재료나 유기 EL 재료를 유리 기판 위에 분사(噴射)함으로써 형성된 것이다.
또한, 발광용 유기 EL 소자(5) 및 수광용 유기 EL 소자(6)는 포토리소그래피 수법과 잉크젯법을 병용(倂用)함으로써 유리 기판 위에 형성되는 것이다. 즉, 발광용 유기 EL 소자(5) 및 수광용 유기 EL 소자(6)는, 포토리소그래피 수법 또는 잉크젯법에 의해 유리 기판 위에 형성된 투명 전극(양극) 위에 잉크젯법에 의해 액상의 유기 EL 재료를 분사하고, 고화(固化)된 유기 EL 재료 위에 금속으로 이루어지는 음극 등을 더 형성한 것이다.
이러한 발광용 유기 EL 소자(5) 및 수광용 유기 EL 소자(6)의 형성에서는, 유리 기판 위의 소정 영역을 둘러싸는 뱅크를 2개 인접하여 형성한다. 이 2개의 뱅크는 한쪽이 발광용 유기 EL 소자용이고, 다른쪽이 수광용 유기 EL 소자용이지만, 발광용 유기 EL 소자용의 뱅크는 수광용 유기 EL 소자용의 뱅크에 대하여 충분히 큰 영역을 갖는 것이며, 화소 영역의 대부분을 차지한다. 따라서, 수광용 유기 EL 소자용의 뱅크는 화소 영역의 비교적 작은 영역에 형성된다.
그리고, 이러한 2개의 뱅크 내에는 포토리소그래피 수법 또는 잉크젯법을 이용하여 투명 전극 재료가 부착되어, 박막(薄膜) 투명 전극이 형성된다.
그리고, 각 뱅크 내의 투명 전극 위에는 잉크젯법을 이용하여 유기 EL 재료가 동일한 토출 공정으로서 분사된다. 즉, 2개의 뱅크 내에는 완전히 동일한 조성(組成)을 갖는 유기 EL 재료가 부착되어 층을 형성한다. 그리고, 각 뱅크 내의 고 화된 유기 EL 재료 위에 잉크젯법을 이용하여 금속 미립자로 이루어지는 음극 재료를 분사함으로써 음극을 형성한다.
또한, 상기 발광용 유기 EL 소자(5)는 유리 기판을 통하여 자체가 발광한 광을 외부에 출사(出射)하도록 유리 기판 위에 형성되지만, 수광용 유기 EL 소자(6)는 발광용 유기 EL 소자(5)가 발광한 광만을 수광하도록 외광을 차폐(遮蔽)하는 상태에서 유리 기판 위에 형성되어 있다. 즉, 각 화소에서의 수광용 유기 EL 소자(6)는 자체 화소 내의 발광용 유기 EL 소자(5)의 광만을 수광하도록 구성되어 있다.
다음으로, 이렇게 구성된 본 유기 EL 표시 장치의 동작에 대해서 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
구동용 집적 회로로부터 주사선에 선택 전압이 일시적으로 인가되면, 제 1 트랜지스터(1)가 일정 시간만큼 온(on) 상태로 되고, 소스 단자와 드레인 단자가 단락(短絡)된다. 그 결과, 구동용 집적 회로로부터 신호선에 인가되어 있던 데이터 전압이 콘덴서(2)의 한쪽 끝에 인가되어, 상기 콘덴서(2)는 데이터 전압에 의해 충전되고, 제 1 트랜지스터(1)가 오프 상태로 복귀되어 데이터 전압을 유지한다. 즉, 제 1 트랜지스터(1)의 드레인 단자의 전압(즉, 제 2 트랜지스터(3)의 게이트 단자의 전압)은 콘덴서(2)가 데이터 전압을 유지함으로써 데이터 전압으로 된다.
이렇게 하여 제 2 트랜지스터(3)의 게이트 단자에 데이터 전압에 상당하는 전압이 인가되면, 제 2 트랜지스터(3)는 활성 상태로 되고, 게이트 단자 전압에 의해 제어되는 저전류원(低電流源)으로서 작용한다. 즉, 제 2 트랜지스터(3)의 드레 인 단자로부터 소스 단자를 향하여 흐르는 전류는 게이트 단자의 전압에 대응하는 값(발광 구동 전류)으로 된다. 그 결과, 발광용 유기 EL 소자(5)에는 제 1 저항기(4)를 통하여 상기 발광 구동 전류가 흐르기 때문에, 발광용 유기 EL 소자(5)는 이 발광 구동 전류에 따른 광량으로 발광하게 된다.
이상이 본 유기 EL 표시 장치의 발광 동작의 상세이지만, 한편, 상기 발광용 유기 EL 소자(5)와 동일한 화소 내에 형성된 수광용 유기 EL 소자(6)는 발광용 유기 EL 소자(5)가 발광하는 광을 수광한다. 그리고, 수광용 유기 EL 소자(6)의 단자간에 흐르는 전류의 크기는 수광량, 즉, 발광용 유기 EL 소자(5)의 발광량에 따른 값으로 된다.
도 2는 수광용 유기 EL 소자(6)의 수광 특성을 나타내는 특성도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 수광 특성은 S자 특성으로 되어 있어, 수광량에 대하여 단자간 전류가 대략 직선적으로 변화하는 영역(직선 영역)을 갖고 있다. 즉, pa∼pb 범위의 수광량에 대하여 단자간 전류는 ia∼ib 범위 내에서 대략 비례한다. 따라서, 이 직선 영역에서는, 수광용 유기 EL 소자(6)의 단자간 전류는 수광량에 따라 직선적으로 변화한다.
또한, 이 수광용 유기 EL 소자(6)를 구성하는 유기 EL 재료는 상술한 발광용 유기 EL 소자(5)를 구성하는 유기 EL 재료와 동일한 재료이다. 따라서, 수광용 유기 EL 소자(6)의 상기 수광 특성은 발광용 유기 EL 소자(5)의 발광 특성과의 유사성이 상당히 높다.
이러한 수광 특성을 갖는 수광용 유기 EL 소자(6)는 제 2 저항기(7)와 직렬 접속된 상태에서 콘덴서(2)에 병렬 접속되어 있다. 즉, 콘덴서(2)의 전하는 수광용 유기 EL 소자(6)와 제 2 저항기(7)의 직렬 회로를 통하여 누설(leak) 가능한 상태에 있다. 그리고, 이 누설 전류는 상술한 수광용 유기 EL 소자(6)의 단자간 전류로서 규정되는 것이다.
상기 수광 특성으로부터 용이하게 알 수 있듯이, 수광량이 커지면, 즉, 발광용 유기 EL 소자(5)의 발광량이 커지면, 수광용 유기 EL 소자(6)의 단자간 전류, 즉, 누설 전류가 커지기 때문에, 콘덴서(2)의 단자간 전압은 저하된다. 그 결과, 제 2 트랜지스터(3)의 게이트 단자 전압이 상승하여 전원선의 전압(전원 전압)에 보다 가까운 값으로 되고, 따라서, 발광용 유기 EL 소자(5)의 발광 구동 전류가 보다 작은 값으로 피드백 제어된다.
즉, 발광용 유기 EL 소자(5)의 발광 특성에 대하여 상당히 유사성이 높은 수광 특성을 갖는 수광용 유기 EL 소자(6)의 수광량에 의거하여 제 2 트랜지스터(3)에 피드백이 걸림으로써, 발광용 유기 EL 소자(5)의 발광량은 미리 정해진 규정값으로 되도록 상당히 양호한 정밀도로 보정된다. 본 유기 EL 표시 장치에서는, 모든 화소에 대해서 보정 회로(H)가 설치되어 있기 때문에, 화소간의 발광 휘도 편차를 억제하여 휘도 불균일이나 색상 불균일을 종래 기술보다도 양호한 정밀도로 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않아, 예를 들어, 이하와 같은 변형을 생각할 수 있다.
(1) 본 유기 EL 표시 장치에서는, 수광용 유기 EL 소자(6)를 발광용 유기 EL 소자(5)가 발광한 광만을 수광하도록 구성했지만, 이것에 더하여 또는 이것 대신에, 외광을 수광하도록 수광용 유기 EL 소자(6)를 구성할 수도 있다.
예를 들면, 외광만을 수광하도록 수광용 유기 EL 소자(6)를 구성한 경우, 외광의 강도(强度), 즉, 유기 EL 표시 장치 주위의 밝기에 따라 화면 전체의 휘도를 제어할 수 있다. 한편, 발광용 유기 EL 소자(5)의 광과 외광을 모두 수광하도록 수광용 유기 EL 소자(6)를 구성한 경우에는, 발광용 유기 EL 소자(5)의 발광량 편차를 저감시키는 동시에, 주위의 밝기에 따라 화면 전체의 휘도를 제어할 수 있다.
(2) 상기 실시예는 유기 EL 표시 장치에 관한 것이지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않는다. 유기 EL 재료 이외의 다른 발광 재료를 사용한 표시 장치에 적용할 수도 있다.
(3) 상기 실시예는 화소가 2차원적으로 배치된 유기 EL 표시 장치에 관한 것이지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않는다. 화소가 1차원적으로 배열된 표시 장치에 적용하는 것도 가능하여, 화소의 배열은 2차원 배열에 한정되지 않는다.
(4) 또한, 상기 실시예는 컬러 표시를 행하는 유기 EL 표시 장치에 관한 것이지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않는다. 흑백 표시의 표시 장치에 적용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각 화소 내에서 발광체의 광량을 각각 검출하고, 이 검출 결과에 의거하여 발광체의 구동에 피드백을 걸기 때문에, 복수의 발광체를 발광시켜 화상을 표시하는 경우에서의 각 화소의 휘도 편차를 저감시 킬 수 있고, 따라서, 화질을 향상시키는 것이 가능하다.

Claims (13)

  1. 소정의 구동 회로와 상기 구동 회로에 의해 구동됨으로써 발광(發光)하는 발광체로 이루어지는 화소가 복수 배열되어 이루어지는 표시 장치로서,
    각 화소는,
    발광체의 광량(光量)을 상기 발광체와 동일한 종류의 재료로 이루어지는 수광체에 의해 검출하는 동시에, 이 검출 결과에 의거하여 구동 회로에 피드백(feedback)을 거는 보정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    보정 회로는 외광(外光)을 검출하는 동시에, 이 검출 결과에 의거하여 구동 회로에 피드백을 거는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    보정 회로는 저항기(抵抗器)와 수광한 광량(光量)에 따라 저항값이 가변(可變)하는 포토다이오드로 이루어지고, 구동 회로의 일 구성요소인 데이터 전압 유지용 콘덴서에 병렬 접속되는 직렬 회로인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    수광체는 유기 EL 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    발광체는 유기 EL 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    화소가 2차원적으로 복수 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    컬러 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 복수 배열한 화소에 대응하여 설치된 발광체를 각각 개별적으로 구동함으로써 화상을 표시하는 방법으로서,
    각 발광체의 광량을 상기 발광체와 동일한 종류의 재료로 이루어지는 수광체에 의해 각각 검출하고, 이 검출 결과에 의거하여 발광체의 구동에 피드백을 거는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    외광을 검출하는 동시에, 이 검출 결과에 의거하여 구동 회로에 피드백을 거는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    발광체는 유기 EL 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    화소가 2차원적으로 복수 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    컬러 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 표시 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    발광체 및 수광체를 잉크젯법에 의해 형성하는 표시 방법.
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