KR100620976B1 - 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널 구동방법 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 패널은 한쌍의 전극을 갖고 상기 전극들 사이에 흐르는 전류에 따라서 광학 동작을 나타내는 광소자, 및 선택 주기동안 전류선에 소정의 전류값을 갖는 메모리 전류를 제공하고 비선택 주기동안 상기 전류선에 상기 메모리 전류의 공급을 중단하는 스위치 회로를 포함한다. 전류 메모리 회로는 상기 선택 주기동안 상기 전류선을 통하여 흐르는 상기 메모리 전류의 전류값에 따라서 전류 데이터를 저장하고, 상기 선택 주기동안 저장된 상기 전류 데이터에 따라서, 상기 비선택 주기동안 상기 메모리 전류와 실질적으로 동일한 전류값을 갖는 디스플레이 전류를 상기 광소자에 제공한다.
디스플레이, 패널, 스위치, 광소자, 선택주기, 발광, 주사, 트랜지스터

Description

디스플레이 패널 및 디스플레이 패널 구동방법{DISPLAY PANEL AND DISPLAY PANEL DRIVING METHOD}
본 발명은 능동 구동형 광소자를 갖는 디스플레이 패널 및 이를 구동하는 방법, 그리고 구동회로 등 예를 들면, 광소자와 같은 발광소자에 관한 것이다.
유기 EL(전계발광) 소자, 무기 EL 소자, 또는 발광 다이오드와 같은 발광소자가 광소자로서 매트릭스 형태로 배열된 발광소자 디스플레이 장치가 종래부터 알려져있고, 각각의 발광소자는 영상을 표시하기 위해 광을 방출한다. 특히, 능동 매트릭스 구동형 발광소자 디스플레이 장치는 고휘도, 높은 명암대비, 고해상도 및 저전력소모와 같은 장점을 갖는다. 따라서, 근래에는 이러한 디스플레이 장치들이 개발되었고, 특히 유기 EL 소자가 주의를 끌어왔다.
이런 형태의 몇몇 디스플레이 장치에서, 유기 EL 발광소자 및 스위칭에 의해 이 발광소자를 구동하기 위한 박막 트랜지스터는 하나의 픽셀에서 결합된다. 복수의 상호 평행한 선택주사선들이 투명기판에 형성된다. 이 선택주사선들에 수직한 복수의 신호선들이 또한 이 기판에 형성된다. 더욱 상세하게는, 비결정의 실리콘으로 만들어진(이하에서 "a-Si"라 함) 2개의 박막 트랜지스터들이 선택주사선들과 신호선들에 의해 둘러싸인 영역에 형성되고, 하나의 발광소자가 또한 이 영역에 형성 된다. 즉, 2개의 트랜지스터들이 하나의 픽셀에 형성된다. 유기 EL 소자의 방출 휘도(cd/㎡)는 그 소자를 통해 전류가 흐르는 단위면적당 값으로 결정된다.
도 11은 종래의 발광소자 디스플레이 장치의 하나의 픽셀의 등가 회로도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 2개의 트랜지스터들(103, 104)이 픽셀마다의 선택주사선(101) 및 신호선(102)에 연결된다. 트랜지스터(104)의 소스 및 드레인 전극들의 하나 그리고 다른 하나는 양의 정전압을 갖는 발광전압선(106) 및 발광소자(105)의 양극에 각각 연결된다.
이 구조에서, 선택주사선(101)이 선택되면(선택주사선(101)에 하이레벨 전압을 가하여 N-채널 트랜지스터인 그 트랜지스터(103)가 켜질때), 신호 전압은 신호선(102)으로부터 트랜지스터(103)를 경유하여 트랜지스터(104)의 게이트 전극으로 인가된다. 따라서, 트랜지스터(104)가 켜지고, 전류가 발광전압선(106)으로부터 트랜지스터(104)를 경유하여 발광소자(105)로 흐르고, 따라서 발광소자(105)가 광을 방출한다. 선택주사선(101)이 선택되지 않으면, 트랜지스터(103)는 꺼지고, 트랜지스터(104)의 게이트 전극의 전압은 유지된다. 발광전압선(106)으로부터 트랜지스터(104)를 경유하여 발광소자(105)로 전류가 흐르고, 발광소자(105)는 광을 방출한다.
상기 구조에서, 트랜지스터(104)의 드레인과 소스 사이에서 흐르는 전류의 크기는 트랜지스터(104)의 게이트-소스 전압, 즉 신호선(102)의 전압의 크기를 조정함에 의해 조정된다. 즉, 트랜지스터(104)의 드레인-소스 전류의 크기는 불포화된 게이트 전압을 트랜지스터(104)의 게이트에 가해지는 전압으로 사용하고, 이에 따라 트랜지스터(104)와 발광소자(105)를 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 조정된다. 결과적으로, 발광소자(105)의 휘도는 조정되고, 색조 디스플레이가 수행된다. 그후의 선택 및 비선택 사이에서 즉, 하나의 프레임 주기 동안에, 트랜지스터(104)의 게이트-소스 전압은 실질적으로 일정하게 유지되고, 발광소자(105)의 휘도도 또한 일정하게 유지된다. 이 구동방법은 휘도의 톤이 신호선(102)으로부터 트랜지스터(103)로 출력신호전압을 변조함에 의해 제어되는 전압구동방법으로 일컫어진다.
트랜지스터(103, 104)의 채널 저항은 주위 온도에 의존하고 장시간의 작동후에 변화한다. 따라서, 장시간의 주기동안 요구되는 휘도 톤으로 영상을 디스플레이하는 것은 어렵다. 트랜지스터(103, 104)의 채널층들이 폴리실리콘으로 만들어진다면, 채널 저항들은 이들 채널층들의 인접한 결정 그레인들 사이의 인터페이스로서 결정 경계들의 수에 의존한다. 이것은 단일 패널에 형성된 복수의 트랜지스터들(103) 및 복수의 트랜지스터들(104)의 채널층들에서의 결정 그레인의 수를 변화시킨다. 특히 높은 유동성을 얻기 위해 그레인의 크기가 감소할 때에, 채널층의 그레인 경계들의 수는 필연적으로 감소하고, 따라서 비록 채널 길이방향의 그레인 경계들의 수들 사이의 미소한 차이라도 채널 저항에 큰 영향을 준다. 이것은 각 픽셀들의 트랜지스터들(104)의 드레인-소스 전류들의 크기들을 변화시키고, 단일 패널에서의 각 픽셀들의 디스플레이 특성들의 변화를 가져온다. 결과적으로, 정확한 톤의 제어가 수행될 수 없다. 따라서, 각 픽셀의 트랜지스터(104)의 특성들의 변화는 각 픽셀의 톤의 제어에 요구되는 범위이내에 있게 된다. 그러나, EL 소 자의 해상도가 증가하면, 각 픽셀들의 트랜지스터들(104)의 특성들을 균일하게 만드는 것은 더욱 어려워진다.
상기한 바와 같이, 몇몇의 능동 매트릭스 구동 EL 소자에 있어서, 복수의 트랜지스터들은 각 픽셀에 형성된 능동 소자들로서 결합된다. 어떤 경우에는 p-채널 트랜지스터와 n-채널 트랜지스터가 결합된다. 캐리어들의 특성들을 고려할 때에, 폴리실리콘 트랜지스터는 p-형 트랜지스터로서 기능한다. 비결정의 실리콘 트랜지스터가 사용될 때에, 그러나, 트랜지스터가 제대로 기능하는 양호한 물리적 특성들은 얻어질 수 없다. 이것은 상대적으로 저가로 제조될 수 있는 비결정의 실리콘 트랜지스터들을 적용하는 것을 불가능하게 한다.
상기한 몇몇의 능동 매트릭스 EL 디스플레이 장치는 전압구동되지 않는다. 몇몇의 이러한 디스플레이 장치들에서, 능동소자는 하나의 픽셀에서 4개 또는 그 이상의 트랜지스터들에 의해 만들어진다. 이들 트랜지스터들이 기판위에 형성된다면, 상부면은 이들 트랜지스터들의 두께들에 의해 평탄하지 않게 된다. 따라서, 유기 EL층은 바람직하게는 트랜지스터 형성영역이 아닌 평탄부에 형성된다. 이 경우에, 이 트랜지스터 형성영역에서는 광이 방출되지 않고, 따라서 픽셀에서 필연적으로 비발광부가 형성된다. 하나의 픽셀이 소정 톤의 휘도로 광을 방출할 때, 휘도는 대략적으로 (단위면적당 방출 휘도)×(한 픽셀의 방출면적)×(방출시간)으로 설정될 수 있다. 그러나, 많은 트랜지스터들이 형성될 때, 한 픽셀의 방출면적은 감소한다. 이 방출면적의 작음을 보상하기 위해, 단위 면적당 방출 휘도가 반드시 증가되어야 한다. 불행하게도, 이것은 유기 EL층에 더 높은 전압과 전류가 인가되기 때 문에 발광수명을 단축한다. 이에 더하여, 한 픽셀의 트랜지스터들의 수가 증가할 때, 제작 산출량은 기하급수적으로 감소한다.
또한, 너무 많은 트랜지스터들이 한 픽셀의 EL 소자와 직렬로 연결되면, 이 트랜지스터들의 전압 분할율은 증가한다. 결과적으로, 전력소비가 높아진다.
따라서, 본 발명의 하나의 장점은 픽셀들이 디스플레이 패널에서 요구된 휘도로 영상을 안정적으로 디스플레이하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 장점은 디스플레이 패널의 픽셀당 디스플레이 면적이 증가되는 것에 있다.
상기 장점을 획득하기 위해서, 본 발명의 일측면에 따른 디스플레이 패널은,
한 쌍의 전극들을 갖고 상기 한 쌍의 전극들 사이에서 흐르는 전류에 대응하는 광학 동작을 나타내는 하나 또는 그 이상의 광소자; 하나 또는 그 이상의 전류선들; 선택주기 동안에 소정의 전류값을 갖는 메모리 전류를 상기 전류선에 공급하고, 비선택주기 동안에 상기 전류선으로의 전류의 공급을 중단하는 하나 또는 그 이상의 스위치 회로들; 및 상기 선택주기 동안에 상기 전류선을 통해 흐르는 메모리 전류의 전류값에 대응하는 전류 데이터를 저장하고, 상기 선택주기 동안에 저장된 전류 데이터에 따라서, 비선택주기 동안에 상기 메모리 전류와 실질적으로 동일한 전류값을 갖는 디스플레이 전류를 상기 광소자로 공급하는 하나 또는 그 이상의 전류 메모리 회로들을 포함한다.
상기 배치를 갖는 디스플레이 패널에서, 전류 메모리 회로는 선택주기 동안 에 흐르는 메모리 전류의 전류값에 대응하는 전류 데이터를 저장한다. 따라서, 실질적으로 메모리 전류와 동일한 전류값을 갖는 디스플레이 전류가 광소자로 공급될 수 있다. 따라서 전류의 제어는 전압값이 아닌 전류값에 의해 수행된다. 이것은 제어시스템의 전압-전류 특성의 변화의 영향을 억제하고 광소자가 요구되는 휘도로 안정적으로 영상을 디스플레이하는 것을 허용한다.
각 픽셀에서, 전류 메모리 회로는 광소자와 직렬로 연결된 오직 하나의 전류제어 트랜지스터를 갖는다. 이러한 배열에서, 광소자와 전류 메모리 회로 사이의 전압은 오직 광소자 및 전류제어 트랜지스터에 의해 분할된다. 이것은 낮은 전압 그리고 결과적으로 저전력 소비 구동을 획득한다.
더욱이, 각 픽셀은 3개의 트랜지스터들, 즉 전류제어 트랜지스터, 전류데이터 기록제어 트랜지스터 및 전류 경로제어 트랜지스터를 사용함에 의해 작동한다. 이것은 하나의 픽셀에서 트랜지스터들의 수를 감소시키고 광소자에 의해 차지하는 면적을 증가시킨다. 한 픽셀의 트랜지스터들의 수를 감소시키는 것은 또한 제작산출량이 감소되는 것을 저하시킨다. 추가적으로, EL 소자를 광소자로 사용할 때, 픽셀의 발광면적의 비율은 증가하고, 따라서 눈에 띄게 휘도가 향상된다. 따라서, 단위면적을 흐르는 전류값은 상대적으로 작은 값으로 감소될 수 있다. 이것은 주입 전류에 의해 야기되는 EL 소자의 악화를 방지한다.
상기한 바와 같이 트랜지스터가 전류 메모리 회로에 형성될 때조차도, 트랜지스터가 전류제어에 의해 구동되기 때문에 이 트랜지스터의 악화에 의해 야기되는 전압특성의 변화는 큰 영향을 미치지 않는다. 결과적으로, 정확한 전류값을 갖는 디스플레이 전류가 공급될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 디스플레이 패널 구동방법은, 소정의 전류값을 갖는 메모리 전류를 전류 메모리 회로에 공급하고 선택주기 동안에 상기 전류값에 대응하는 전류 데이터를 저장하는 전류 저장단계; 및 상기 전류 저장단계에서 저장된 전류 데이터와 일치하는 메모리 전류와 실질적으로 동일한 전류값을 갖는 디스플레이 전류를 비선택주기 동안에 광소자로 공급하는 디스플레이 단계;를 포함한다.
상기한 본 발명에서, 종래의 장치와는 다르게, 트랜지스터에 미리 설정된 전압값이 기록되지 않고, 따라서 광소자로 전압값에 대응하는 전류값을 갖는 전류가 공급되지 않는다. 결과로서, 정확한 전류값을 갖는 디스플레이 전류가 공급될 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적이나 장점은 이하 따르는 기재에서 설명될 것이고, 부분적으로는 그 기재에 의해 자명할 것이며, 또는 본 발명의 실시예에 의해 이해되어질 것이다. 본 발명의 목적과 장점은 특히 이하에서 지적된 수단들 및 조합들에 의해 실현되고 획득될 것이다.
명세서에 합치되고 일부를 구성하는 첨부한 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 상기한 일반적 설명 및 이하 기술될 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 본질을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 발광소자 디스플레이 장치의 실용적 배치를 나타 내는 블록도,
도 2는 발광소자 디스플레이 장치의 하나의 픽셀을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면을 나타내는 단면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ선에 의해 둘러싸인 트랜지스터를 나타내는 단면도,
도 5a는 선택주기에서의 구동원리를 나타내는 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 등가 회로도,
도 5b는 비선택주기에서의 구동원리를 나타내는 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 등가 회로도,
도 6은 발광소자 디스플레이 장치의 발광소자에 직렬로 연결된 n-채널 MOSFET을 통해 흐르는 전류와 이 MOSFET에 가해지는 전압의 사이의 관계를 나타낸 그래프,
도 7은 구동회로의 작동을 나타내는 타이밍 도표,
도 8a는 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 선택주기에서의 구동원리를 나타내는 또 다른 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 등가 회로도,
도 8b는 비선택주기에서의 구동원리를 나타내는 이 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 등가 회로도,
도 9a는 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 선택주기에서의 구동원리를 나타내는 또 하나의 다른 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 등가 회로도,
도 9b는 비선택주기에서의 구동원리를 나타내는 이 발광소자 디스플레이 장 치의 픽셀의 등가 회로도,
도 10a는 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 선택주기에서의 구동원리를 나타내는 또 하나의 더 다른 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 등가 회로도,
도 10b는 비선택주기에서의 구동원리를 나타내는 이 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 등가 회로도,
도 11은 종래 발광소자 디스플레이 장치의 픽셀의 회로구성을 나타내는 등가 회로도이다.
본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 기술될 것이다. 그러나, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
[제 1 실시예]
도 1은 본 발명이 적용되는 발광소자 디스플레이 장치의 실용적 배치를 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 발광소자 디스플레이 장치(1)는, 그 기본 구성으로서, 능동 매트릭스형 발광패널(구동기)(2) 및 전체의 발광 디스플레이 장치(1)를 제어하는 제어기(6)를 포함한다. 그 발광소자 디스플레이 장치(1)는 소위 능동 매트릭스형 디스플레이 장치로 불리운다. 발광패널(2)은 예를 들면 붕규산 유리, 무수규산 유리 및 (이후 기술될)트랜지스터 제조공정 동안의 온도에 견디는 다른 유리로 이루어지는 투명기판(30)(도 3에 도시됨)을 포함한다. 발광유닛(7)은 투명기판(30)에 형성되고, 복수의 픽셀들을 가지며, 제어기(6)의 영상 데이터에 대응하는 영상을 디스플레이하기 위해 광을 방출한다. 선택주사 구동기(3), 발광전 압 주사 구동기(4) 및 데이터 구동기(5)는 투명기판(30)에 형성되고 발광유닛(7)의 각 픽셀들을 구동한다. 이들 선택주사 구동기(3), 발광전압 주사 구동기(4) 및 데이터 구동기(5)는 제어기(6)로부터 제어신호 φs, φe, 및 φd 각각과 데이터를 수신할 수 있도록 연결되어 있다. 다양한 선들과 소자들이 발광패널(2)을 구성하기 위해 투명기판(30)에 형성된다.
이 발광패널(2)에서, m개의 선택주사선들(X1, X2, …, Xm)이 투명기판(30)에 각각에 평행하게 형성된다. 게다가, m개의 발광전압 주사선들(Z1, Z2, …, Zm )은 선택주사선들(X1, X2, …, Xm) 각각과 교대하도록 투명기판(30)에 형성된다. 이들 발광전압 주사선들(Z1, Z2, …, Zm)은 선택주사선들(X1, X2 , …, Xm)과 평행하고 동시에 그로부터 분리되어 있다. 더욱이, 전류선들(Y1, Y2, …, Yn)은 발광전압 주사선들(Z1, Z2, …, Zm) 및 선택주사선들(X1, X2, …, Xm)과 실질적으로 수직하게 투명기판(30)에 형성된다. 선택주사선들(X1, X2, …, Xm), 발광전압 주사선들(Z 1, Z2, …, Zm) 및 전류선들(Y1, Y2, …, Yn)은 크롬, 크롬 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합급 또는 이 물질들의 적어도 하나로부터 선택된 저저항성 물질로 만들어진다. 선택주사선들(X1, X2, …, Xm) 및 발광전압 주사선들(Z 1, Z2, …, Zm)은 동일한 전도성 막에 패턴하여 형성할 수 있다. 전류선들(Y1, Y2, …, Yn)은 선택주사선들(X1, X2, …, Xm) 및 발광전압 주사선들(Z1, Z2, …, Zm)을 가로질러 형성된다. 선택주사선들(X1, X2, …, Xm) 및 발광전압 주사선들(Z1 , Z2, …, Zm)은 전류선들(Y1, Y2, …, Yn)로부터, 예를 들면 게이트 절연막(32) 또는 (이후 기술될)반도체층(33)에 의해 절연된다.
복수의 유기 EL 소자들(ij)이 투명기판(30)에 매트릭스 형식으로 배열된다. 하나의 유기 EL 소자는 전류선들(Y1, Y2, …, Yn) 및 선택주사선들(X1 , X2, …, Xm)에 의해 둘러싸인 영역들의 각각에 형성된다. 소정의 전류를 각 유기 EL 소자에 공급하는 구동회로가 각 유기 EL 소자의 주위에 형성된다. 이 소자에 대응하는 하나의 유기 EL 소자 및 구동회로가 발광유닛(2)의 하나의 픽셀(Pij)을 형성한다. 즉, 하나의 유기 EL 소자가 (m×n)픽셀들의 각각에 형성된다.
발광유닛(2)의 세부사항들은 이하에서 설명될 것이다. 도 2는 이 발광유닛(2)의 하나의 픽셀의 주요 구성물들을 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ선을 따라 취해진 단면도이다. 도 4는 도 3의 Ⅳ선에 의해 둘러싸인 영역을 나타내는 확대단면도이다. 도 5a 및 도 5b는 2개의 인접한 픽셀들(Pi,j, Pi,j+1)의 구동을 나타내는 등가 회로도이다. 도 2의 더 나은 이해를 위해, 게이트 절연막(32), 제 1 불순물 도포층(34), 제 2 불순물 도포층(35), 블록 절연층(36), 음전극(43) 등이 적어도 부분적으로 생략된다. 도 3에서, 도면의 용이한 이해를 위해 해칭이 부분적으로 생략된다.
유기 EL 소자(Ei,j)는 선택주사선(Xi), 전류선(Yj), 선택주사선(Xi+1 )(즉, 선택 주사선(Xi)의 하부 스테이지 그리고 발광전압 주사선(Zi)의 아래에 위치하는 선택주사선; 미도시) 및 전류선(Yj+1)(즉, 전류선(Yj)의 우측의 신호선; 미도시)에 의해 둘러싸인 영역에 형성된다. 이 유기 EL 소자(Ei,j)의 주위에, 캐패시터(13) 및 3개의 트랜지스터들(10, 11, 12)이 n-채널 비결정 실리콘 박막 트랜지스터들로서 형성된다. 유기 EL 소자(Ei,j)를 구동하기 위한 픽셀 구동회로(Di,j)는 트랜지스터(10, 11, 12), 캐패시터(13) 등을 포함한다. 여기서, i는 1 부터 m까지의 정수 그리고 j는 1 부터 n까지의 정수이다. 즉, "선택주사선(Xi)은 i번째 행의 선택주사선을 의미하고, "발광전압 주사선(Zi)은 i번째 행의 발광전압 주사선을 의미하며, "전류선(Yj)은 j번째 열의 신호선을 의미한다. "픽셀 구동회로(Di,j)"는 i번째 행 그리고 j번째 열의 픽셀(Pi,j)의 구동회로를 의미하고, "유기 EL 소자(Ei,j)"는 i번째 행 그리고 j번째 열의 픽셀(Pi,j)의 유기 EL 소자를 의미한다. 도면부호 10, 11 및 12에 붙여진 G, S 및 D는 각각 트랜지스터의 게이트, 소스 및 드레인을 의미한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(12)는 게이트 전극(제어단자)(12G), 발광유닛(7)의 전체면에 형성되는 게이트 절연막(32), 전류 통로로서 단일 채널을 형성하는 반도체층(33), 제 1 불순물 도포층(34), 제 2 불순물 도포층(35), 블록절연막(36), 드레인 전극(12D), 소스 전극(12S) 및 보호 절연막(39)을 갖는다. 게이트 전극(12G)은 투명기판(30)에 형성된다. 게이트 전극(12G)은 크롬, 크롬 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 또는 이 물질들중의 적어도 하나 로부터 선택된 저저항성 물질로 만들어진다.
게이트 절연막(32)은 이들 게이트 전극(12G) 및 투명기판(30)을 덮기 위해 게이트 전극(12G) 및 투명기판(30)에 형성된다. 게이트 절연막(32)은, 예를 들면 광을 전송하고 절연성을 갖는 질화 실리콘 또는 산화 실리콘으로 만들어진다. 게이트 절연막(32)은 또한 다른 트랜지스터들(투명기판(30)에 형성된 모든 트랜지스터들)의 게이트 전극들, 선택주사선들(X1, X2, …, Xm) 및 발광전압 주사선들(Z 1, Z2, …, Zm)을 덮는다.
반도체층(33)은 게이트 절연막(32)의 일부분에 의해 게이트 전극(12G)과 대향한다(즉, 반도체층(33)은 게이트 전극(12G)의 바로 위에 형성된다). 이 반도체층(33)은 고유의 비결정 실리콘으로 만들어진다. 이 반도체층(33)에, 질화 실리콘으로 이루어진 블록 절연막(36)이 형성된다. 제 1 및 제 2 불순물 도포층들(34, 35)은 블록 절연막(36)의 일측 및 타측부에 각각 분리되어 형성된다. 제 1 불순물 도포층(34)은 반도체층(33)의 일측부와 블록 절연막(36)의 일측부를 덮는다. 제 2 불순물 도포층(35)은 반도체층(33)의 타측부와 블록 절연막(36)의 타측부를 덮는다. 이들 제 1 및 제 2 불순물 도포층들(34, 35)은 n-형 불순물 이온들로 도포된 비결정 실리콘으로 만들어진다.
드레인 전극(12D)은 제 1 불순물 도포층(34)에 형성되고, 소스 전극(12S)은 제 2 불순물 도포층(35)에 형성된다. 이들 드레인 전극(12D) 및 소스 전극(12S)은 크롬, 크롬 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 또는 이 물질들 중의 적어도 하나로부터 선택된 저저항성 물질로 만들어지고, 가시광선의 통과를 막는 기능을 한다. 이것은 빛이 외부 또는 유기 EL 소자(Ei,j)로부터 반도체층(33) 및 제 1 및 제 2 불순물 도포층(34, 35)으로 진입하는 것을 방지한다.
소스 전극(12S)과 드레인 전극(12D)은 상호간 전기적으로 절연된다. 소스 전극(12S)은 EL 소자의 (이후 기술될)양전극(41)과 전기적으로 연결된다. 보호 절연막(39)은 트랜지스터(10, 11, 12), 캐패시터(13), 선택주사선들(X1, X2, …, Xm ), 전류선들(Y1, Y2, …, Yn) 및 발광전압 주사선들(Z1, Z2 , …, Zm)을 덮고, 양전극(41)을 노출한다. 즉, 보호 절연막(39)은 매트릭스 형식의 양전극(41)의 주위들을 덮도록 형성된다.
상기와 같이 구성된 트랜지스터(12)는 채널 영역으로서 반도체층(33)을 갖는 MOS 전계-효과 트랜지스터이다. 트랜지스터들(10, 11)은 트랜지스터(12)와 실질적으로 동일한 구조를 갖기 때문에, 그것의 상세한 설명은 생략된다. 캐패시터(13)의 하나의 전극은 트랜지스터(12)의 게이트 전극(12G)이고, 캐패시터(13)의 다른 전극은 트랜지스터(12)의 소스 전극(12S)이다. 캐패시터(13)의 2개의 전극들 사이에 형성된 게이트 절연막(32)은 절연성 물질로 만들어지기 때문에, 이 캐패시터(13)는 트랜지스터의 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류값에 대응하는 전류 데이터가 기록되는 캐패시터로 기능한다. 즉, 캐패시터(13)는 트랜지스터(12)의 게이트-소스 경로에서 기생 용량으로 기능하고 기록된 전류 데이터를 저장한다. 트랜지스터(10)의 소스(10S)와 트랜지스터(12)의 게이트(12G)는 게이트 절연막(32)에 형성되는 복수 의 개구들(47)을 경유하여 연결된다. 트랜지스터(12)의 드레인(12D)은 게이트 절연막(32)에 형성된 복수의 개구들(48)을 경유하여 발광전압 주사선들(Z1, Z2, …, Zm )의 하나에 연결된다.
트랜지스터들(10, 11, 12), 캐패시터(13), 선택주사선들(X1, X2, …, Xm), 발광전압 주사선들(Z1, Z2, …, Zm) 및 전류선들(Y1, Y2 , …, Yn)을 형성하기 위해, 투명기판(30)에 부착된 금속막이 일차적으로 패턴되어 트랜지스터들(10, 11, 12)의 게이트 전극들, 선택주사선들(X1, X2, …, Xm), 발광전압 주사선들(Z1 , Z2, …, Zm)을 동일한 단계에서 형성한다. 결과적으로, 트랜지스터(10, 11, 12)의 게이트 절연막(32)이 전체면에 형성되고, 반도체층(33), 블록 절연층(36) 및 불순물 도포층(34, 35)이 그들의 각 형상들에 일치하도록 형성된다. 그 후, 이들 구성물에 부착된 금속막이 패턴되어 트랜지스터(10)의 소스 전극(10S)과 드레인 전극(10D), 트랜지스터(11)의 소스 전극(11S)과 드레인 전극(11D), 트랜지스터(12)의 소스 전극(12S)과 드레인 전극(12D), 및 전류선들(Y1, Y2, …, Yn)을 동일한 단계에서 형성한다. 선택주사선들(X1, X2, …, Xm)과 전류선들(Y1, Y2 , …, Yn)의 교차점들 그리고 전류선들(Y1, Y2, …, Yn)과 발광전압 주사선들(Z1, Z2 , …, Zm)의 교차점들에서, 게이트 절연막(32)에 더하여 블록 절연막(36)이 겹쳐진다. 그 후, 패턴함에 의해 보호 절연막(39)이 형성된다. 본 실시예에서, 3개의 트랜지스터들(10, 11, 12)의 각 반도체층(33)의 채널 폭(W) 및 채널 길이(L)는 그 트랜지스터의 트랜지스터 특 성에 일치하게 적절히 설정된다.
보호 절연막(39)은 예를 들면, 질화 실리콘(도 3)의 절연 구획벽(46)으로 덮여 있다. 구획벽(46)은, 세로방향으로 평행한 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yn)과, 가로방향으로 평행한 선택주사선(X1, X2, ‥‥, Xm) 및 발광전압 주사선(Z1 , Z2, ‥‥, Zm)에 둘러싸인 양전극(41)에 대응하는 위치에 있는 개구를 갖는다. 유기 EL 소자(Ei,j)는, 구획벽(46)에 의한 매트릭스 방식으로 구획되는 각 영역, 즉 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yn), 선택주사선(X1, X2, ‥‥, Xm) 및 발광전압 주사선(Z 1, Z2, ‥‥, Zm)에 둘러싸인 각 영역에 형성된다. 구획벽(46)은 트랜지스터(10, 11, 12), 캐패시터(13), 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yn), 선택주사선(X1, X2, ‥‥, Xm) 및 발광전압 주사선(Z1, Z2, ‥‥, Zm)의 형성 이후에 형성된다.
유기 EL 소자(Ei,j)는 다음에 설명될 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 유기 EL 소자(Ei,j)는 양전극(41), 유기 EL층(42) 및 음전극(43)을 포함한다. 유기 EL 소자(Ei,j)에서, 유기 EL층(42)과 음전극(43)은 양전극(41)으로부터 이러한 순서로 적층된다. 양전극(41)은 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yn)과 선택주사선(X 1, X2, ‥‥, Xm)에 둘러싸인 각 영역에서 게이트 절연막(32) 상에 형성된다. 이러한 양전극(41)은 유기 EL층(42)에 정공들을 바람직하게 효율적으로 주입한다. 이러한 양전극(41)을 이루는 물질의 주요한 구성요소의 예는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화인듐(In2O3), 산화주석(SnO2) 및 산화아연(ZnO)이다. 양전극(41)은 트랜지스터(12)의 소스 전극(12S)의 형성 이전에 형성된다. 이러한 양전극(41)이 형성된 이후에, 상기 트랜지스터(12)의 소스 전극(12S)이 형성되고, 보호 절연막(39)이 그 이후에 형성된다.
유기 EL층(42)은 양전극(41) 상에 형성된다. 이러한 유기 EL층(42)은 정공 운반층, 발광층, 그리고 전자 운반층이 양전극(41)으로부터 이러한 순서로 적층되는 3개의 층구조, 정공 운반층 및 발광층이 양전극(41)로부터 이러한 순서로 적층되는 2개의 층구조, 오직 하나의 발광층을 가진 단일의 층구조 및 어떤 다른 층 배열 중 어느 것을 가질 수 있다.
유기 EL층(42)은 정공과 전자를 주입하는 기능, 정공과 전자를 운반하는 기능, 그리고 정공과 전자의 재조합하여 여기자를 생성함에 의하여 빛을 방출하는 기능을 갖는다. 이러한 유기 EL층(42)은 전기적으로 중성인 유기적 화합물인 것이 바람직하다. 이와 같은 상기 유기 EL층(42)은 정공과 전자의 적절한 균형 주입과 전송을 수행한다.
발광층내에 전자 운반 물질, 정공 운반 물질, 또는 전자 운반 물질과 정공 운반 물질 둘 다를 적정하게 혼합하는 것이 가능하다.
유기 EL층(42)의 이러한 발광층은 발광 물질을 포함한다. 고분자 물질은 이러한 발광 물질로서 사용된다. 고분자 물질의 예는 폴리카바졸(polycarbazole)에 기초한, 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene)에 기초한, 폴리아리레네비닐렌(polyarylenevinylene)에 기초한, 폴리디오펜(polythiophene)에 기초한, 폴리플루렌(polyfluorene)에 기초한, 폴리사이랜(polysilane)에 기초한, 폴리아세틸렌(polyacetylene)에 기초한, 폴리애닐린(polyaniline)에 기초한, 폴리피리딘(polypyridine)에 기초한, 폴리피리딘비닐렌(polypyridinevinylene)에 기초한, 그리고 폴리피롤(polypyrrol)에 기초한 물질이다. 고분자 물질의 예는 상기에서 언급한 고분자 물질(중합체)을 형성하는 단량체 또는 올리고머의 중합체 또는 공중합체, 상기 단량체 또는 올리고머의 유도체의 중합체 또는 공중합체, 그리고 옥사졸(옥시안디아졸, 트리아졸 또는 다이아졸) 또는 트라이페닐라민 조직을 가진 단량체의 중합에 의해 얻어지는 중합체 또는 공중합체이다. 이러한 중합체의 단량체는 열, 압력, UV 또는 전자빔을 받을 때 상기에서 언급한 합성물을 형성하는 단량체와 선구체(precursor) 중합체를 포함한다. 또한 이러한 단량체를 조합한 결합되지 않은 유닛을 도입하는 것도 가능하다.
이러한 고분자 물질의 실제적인 예는 폴리플루렌(polyfluorene), 폴리비닐가바졸(polyvinylcarbazole), 폴리투덱실티오펜(polytodecylthiophene), 폴리에틸렌다이옥시티오펜(polyethylenedioxythiophene), 폴리스틸렌설포닉(polystyrenesulfonic) 산이 분산 변형된 생산물, poly9,9-dialkylflourene, poly(thienylene-9,9-dialkylflourene), poly(2,5-dialkylparaphenylene-thienylene), (dialkyl: R = C1에서 C20까지), polyparaphenylenevinylene, poly(2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-paraphenylenevinylene), poly(2-methoxy-5-(2'-ethyl-pentyloxy)- paraphenylenevinylene), poly(2,5-dimethyl-paraphenylenevinylene), poly(2,5-thienylenevinylene), poly(2,5-dimethoxyparaphenylenevinylene) 및 poly(1,4-paraphenylenecyanovinylene)이다.
고분자 물질 대신에, 저분자 물질의 막은 또한 증발에 의하여 형성될 수 있다. 저분자 물질의 특성에 의해, 저분자 물질은 용매에 용해될 수 있고 코팅하는데 사용될 수 있다. 더구나, 저분자 물질은 중합체에서 불순물로서 분산될 수 있다. 저분자 물질이 중합체에서 분해될 때, 잘 알려진, 일반적인 목적의 중합체를 포함하는 다양한 유형의 중합체를 사용하는 것이 가능하다.
저분자 발광 물질(발광 물질 또는 불순물)의 예는 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 페난트렌(phenanthrene), 피렌(pyrene), 테트라센(tethracene), 코로넨(coronene), 크리센(chrysene), 플루오레세인(flouresceine), 페리렌(perylene), 프탈로페리렌(phthaloperylene), 나프탈로페리렌(naphthaloperylene), 페리논(perinone), 프탈로페리논(phthaloperinone), 나프탈로페리렌(naphthaloperylene), 디페닐뷰타딘(diphenylbutadiene), 테트라페닐뷰타딘(tetraphenylbutadiene), 쿠머린(coumarin), 옥사디아졸(oxadiazole), 알다진(aldazine), 비스벤조퀴졸린(bisbenzoquizoline), 비스스틸릴(bisstyryl), 파라진(parazine), 옥사인(oxine), 아미노퀴놀린(aminoquinoline), 이민(imine), 디페닐에틸렌(diphenylethylene), 비닐안트라센(vinylanthracene), 디아미노카바졸(diaminocarbazole), 피란(pyran), 티오피란(thiopyran), 폴리메틴(polymethine), 메로피아민(merocyanine), 아미다졸(imidazole) 킬레이트화된 옥시노이드 화합물, 4-dicyanomethylene-4H-pyran, 4-dicyanomethylene-4H-thiopyran, 디케톤(diketone), 염소(chlorine)-기초의 화합물, 그리고 그들의 유도체이다. 저분자 발광 물질의 실제적인 예는 Alq3과 퀴나크리돈(quinacridone)이다.
발광 물질은 상기에서 열거된 물질들에 제한되지 않는다.
발광층 또는 전자 운반층에 포함된 상기 전자 운반 물질의 예는 퀴놀린(quinoline) 유도체, 예를 들면, 트리스(8-quinolinolato) 알루미늄(Alq3) 같은 8-quinolinol 또는 리간드로서 이러한 8-quinolinol의 유도체를 가진 유기 금속 복합체, 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체, 페리렌(perylene) 유도체, 피리딘(pyridine) 유도체, 피리미딘(pyrimidine) 유도체, 퀴노잘린(quinoxaline) 유도체, 디페닐퀴논(diphenylquinone) 유도체 및 니트로 대체된 프루렌 유도체이다.
발광층 또는 정공 운반층에 포함된 상기 정공 운반 물질의 예는 테트라아릴벤지신(tetraarylbenzicine) 화합물(triaryldiamine 또는 triphenyldiamine: TPD), aromatic tertiary amine, 히드라존(hydrazone) 유도체, 이미다졸(imidazole) 유도체, 아미노계(amino group)를 가진 옥사디아졸 유도체 및 폴리티오펜(polythiophene)이다.
음전극(43)은 유기 EL층(42) 상에 형성된다. 이러한 유기 EL층(42)은 구획벽(46) 상에 연장되도록 형성되고, 음전극(43)은 상기 발광 유닛(2)에 형성되 는 모든 상기 유기 EL 소자(E1,1 내지 Em,n)로 분화되는 층이다. 이러한 음전극(43)은 우수한 전극 주입 특성 및 작은 일함수를 가진 물질로 만들어 진다. 보다 상세하게는, 이것은 리듐, 인듐, 마그네슘, 칼슘, 바륨으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속과 금, 은, 구리, 알루미늄 및 크롬같은 지구상에 희귀하고 저저항인 물질을 조합하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 저저항 물질은 일함수가 낮은 물질상에 형성된다.
전기장이 상기에서 언급한 적층된 구조를 가진 유기 EL 소자(Ei,j)에서 양전극(41)과 음전극(43) 사이에서 발생할 때, 정공은 양전극(41)으로부터 유기 EL층(42)으로 주입되고, 전자는 음전극(43)으로부터 유기 EL층(42)으로 주입된다. 이러한 정공 및 전자는 상기 유기 EL층(42)의 상기 발광층으로 운반되고, 여기자를 발생시키는 발광층내에서 재조합하고, 그에 따라 빛을 방출한다.
상기에서 언급된 발광 패널(2)에서, 물과 산소를 차단하는 실리콘 오일 또는 유기 절연 물질과 같은 차폐층(44)은 상기 전체 패널 표면상에서 상기 음전극(43)위에 형성된다. 또한, 실리카 유리 또는 다른 유리같은 투명한 물질 또는 수지같은 투명한 물질로 만들어 지는 밀폐층(45)은 상기 차폐층(44) 위에 형성된다. 상기 차폐층(44)과 밀폐층(45)은 유기 EL 소자(Ei,j), 픽셀 구동회로(Di,j), 선택주사선( X 1, X2, ‥‥, Xm), 발광전압 주사선(Z1, Z2, ‥‥, Zm) 및 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yn)을 보호한다.
픽셀 구동회로(Di,j)의 회로 형성은 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 도 2, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(10)의 게이트 전극(10G)은 선택주사선(Xi)에 연결된다. 트랜지스터(10)의 드레인 전극(10D)은 트랜지스터(12)의 드레인 전극(12D)에 그리고 발광전압 주사선(Zi)에 연결된다. 트랜지스터(10)의 소스 전극(10S)은 트랜지스터(12)의 게이트 전극(12G)에 그리고 캐패시터(13)의 하나의 단자에 연결된다. 트랜지스터(12)의 소스 전극(10S)은 캐패시터(13)의 다른 단자와 트랜지스터(11)의 드레인 전극(11D)에, 그리고 유기 EL 소자(Ei,j)의 양전극(41)에 연결된다. 트랜지스터(11)의 게이트 전극(11G)은 선택주사선(Xi)에 연결된다. 트랜지스터(11)의 소스 전극(11S)은 전류선(Yj)에 연결된다. 기준전위(VSS)는 유기 EL 소자(Ei,j)의 음전극에 공급된다. (후에 상세하게 설명될) 비선택주기 동안 상기 발광전압 주사선(Zi)에 인가되는 전압(VNSE)은 기준전위(VSS)와 같거나 더 높다. (후에 상세하게 설명될) 선택주기 동안 발광전압 주사선(Zi)에 가해지는 전압(VSE)은 기준전위(VSS)와 같거나 더 낮다. 예를 들면, 이러한 기준전위(VSS)는 접지 전위이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선택주사 구동기(3)는 발광 유닛(2)의 선택주사선(X1 내지 Xm)에 연결된다. 이러한 선택주사 구동기(3)는 소위 시프트 레지스터이다. 제어기(6)로부터의 제어 신호(φs) 출력에 대하여, 선택주사 구동기(3)는 선택주사선(X1)으로부터 선택주사선(Xm)까지(이러한 선택주사선 Xm이후에는, 선택 주사선 X1까지) 교대로 선택주사선에 주사신호를 연속적으로 출력하고, 그에 따라 이러한 선택주사선(X1 내지 Xm)에 연결되는 트랜지스터(10, 11)를 연속적으로 선택한다. 보다 상세하게는, 트랜지스터(10, 11)가 n-채널 트랜지스터일 때, 선택주사 구동기(3)는 선택주사선(X1 내지 Xm)에 하이레벨 ON 전압 VON(기준전위 V SS보다 상당히 높다) 또는 로우레벨 OFF 전압 VOFF(기준전위 VSS과 같거나 낮다)에서 선택주사신호를 선택적으로 가한다. 즉, 선택주사선(X1 내지 Xm)중 하나의 선택주사선(Xi)이 선택되어지는 동안인 선택주기에서, 선택주사 구동기(3)는 이러한 선택주사선(Xi)에 ON 전압 VON의 펄스를 출력하고, 그에 따라 선택주사선(Xi)에 연결된 트랜지스터(11, 12)(픽셀 구동회로 Di,1 내지 Di,n중 모두의 트랜지스터(11, 12))를 켠다. 이러한 선택주기와 다른 비선택주기에서, 선택주사 구동기(3)는 트랜지스터(11, 12)를 끄기 위해 선택주사선(Xi)에 OFF 전압 VOFF을 가한다. 바람직하게는, 선택주사선(X1 내지 Xm)의 선택주기는 서로 겹쳐지지 않는 것이다. 그러나, 동일 열에 있는 전류선(Yj)에 연결되는 복수의 픽셀(P)이 같은 색조를 방출할 때, 또한 선택주사선(X1 내지 Xm)의 선택주기들이 동시에 일어나게 하는 것과 발광전압 주사선(Z1 내지 Zm)의 선택주기들이 동시에 일어나게 하는 것이 가능하다.
발광전압 주사 구동기(4)는 발광 유닛(2)의 발광전압 주사선(Z1 내지 Zm)에 연결된다. 이러한 발광전압 주사 구동기(4)는 소위 시프트 레지스터이다. 즉, 제어기(6)로부터의 제어 신호(φe) 출력에 따라, 발광전압 주사 구동기(4)는 발광전압 주사선(Z1)에서 발광전압 주사선(Zm)까지(이러한 발광전압 주사선 Zm이후에는, 상기 발광전압 주사선 Z1까지) 교대로 발광전압 주사선에 펄스 신호를 연속적으로 출력한다. 보다 상세하게는, 발광전압 주사 구동기(4)는 소정의 사이클에서 발광전압 주사선(Z1 내지 Zm)에 기준전위(VSS)와 같은 또는 보다 작은 선택전압(예를 들면, 기준전위가 접지 전위라면 0[V])을 인가한다. 즉, 선택주사선(X1 내지 Xm)중 하나의 선택주사선(Xi)이 선택되는 동안인 선택주기에서, 발광전압 주사 구동기(4)는 발광전압 주사선(Z1)에 로우레벨 선택전압을 가한다. 반면에, 비선택주기에는, 발광전압 주사 구동기(4)는 발광전압 주사선(Zi)에 기준전위(VSS)보다 높은 하이레벨의 비선택전압(VNSE)을 가한다. 이러한 비선택전압(VNSE)은 이것이 기준전위(VSS )보다 높은 음전압일 수 있으나, 트랜지스터(12)의 소스-드레인 전압(VDS)이 포화영역에 도달함에 의해 충분하게 큰 값을 갖는다. 상기 포화 전압은 후에 상세하게 설명될 것이다.
입력 이미지 데이터에 따라, 제어기(6)는 상기 선택 구동기(3), 발광 주사 구동기(4), 그리고 데이터 구동기(5)에 각각 상기 제어 신호(φs, φe, 및 φd )를 출력한다.
데이터 구동기(5)는 제어기(6)로부터 제어신호를 수신하고, 전류선(Y1 내지 Yn)으로부터 데이터 구동기(5)로 흐르는 메모리 전류를 끌어 들이는 전류 싱크형 구동기이다. 즉, 이러한 데이터 구동기(5)는 전류 싱크 회로를 갖고, 도 5a에 도시된 화살표에 의해 지시된 바와 같이, 전류선(Y1 내지 Yn)에 있는 메모리 전류를 일으킨다. 유기 EL 소자(E1,1 내지 Em,n)가 비선택주기에 빛을 방출할 때 디스플레이 전류 흐름의 전류값은 메모리 전류의 전류값과 같다. 선택주기동안, 데이터 구동기(5)는 전류 데이터로서, 각 캐패시터(13)에서, 이러한 메모리 전류의 전류값에 대응하는 크기를 갖는 전하를 저장한다.
데이터 구동기(5)가 회로선(Y1 내지 Yn)에 소정의 전류값을 갖는 저장 전류를 공급할 때 픽셀(P1,1 내지 Pm,n)의 동작 원리가 이하에서 설명될 것이다.
도 6은 n-채널 MOSFET로서의 트랜지스터(12)의 전류-전압 특성으로 보여주는 그래프이다. 도 6을 참고하면, 가로좌표는 드레인-소스 전압값을 나타내고, 세로좌표는 드레인-소스 전류값을 나타낸다. 이러한 FET의 불포화영역에서, 즉, 소스-드레인 전압값(VDS)이 게이트-소스 전압값(VGS)에 대응하여 드레인이 포화되는 임계 전압(VTH)보다 작은 영역에서, 게이트-소스 전압값(VGS)이 일정하다면, 소스-드레인 전류값(IDS)은 소스-드레인 전압값(VDS)이 증가함에 따라 증가한다. 도 6의 포화영역에서, 즉, 소스-드레인 전압값(VDS)이 상기 게이트-소스 전압값(VGS)에 대응하여 드레 인이 포화되는 임계 전압(VTH)과 같거나 큰 영역에서, 게이트-소스 전압값(VGS)이 일정하다면, 소스-드레인 전류값(IDS)은 실질적으로 일정하다.
포화영역에서, 게이트-소스 전류값(IDS)은 다음의 식으로 표시된다.
Figure 112003035930018-pct00001
‥‥‥ (1)
여기서, μ는 캐리어(전자)의 유동성이고, C0는 유전체로서 MOS 구조 게이트 절연필름을 가진 커패시턴스이며, Z는 채널 폭이다.
도 6을 참고하면, 게이트-소스 전압값(VGS0)에서 VGSMAX는 VGS1 = 0 < VGS1 < VGS2 < VGS3 < VGS4 < VGSMAX의 관계를 갖는다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 만일 드레인-소스 전압값(VDS)이 일정하다면, 게이트-소스 전압값(VGS)이 상기 불포화 및 포화영역에서 증가할 때 드레인-소스 전류값(IDS)은 증가한다. 또한, 게이트-소스 전압값( VGS)이 증가할 때, 드레인이 포화되는 임계 전압(VTH)도 증가한다.
전술한 것으로부터, 불포화영역에서, 소스-드레인 전압값(VDS)이 약간 변화할 때 소스-드레인 전류값(IDS)은 변화한다. 그러나, 포화영역에서, 만일 게이트-소스 전압값(VGS)이 결정되면 드레인-소스 전류값(IDS)은 무조건적으로 결정된다. 트랜지스터(12)가 게이트-소스 전압 레벨(VGSMAX)에 있을 때, 드레인-소스 전류 레벨(IDS)은 최대 휘도에서 빛을 발하는 유기 EL 소자(Ei,j)의 양전극(41)과 음전극(43) 사이에서 흐르는 전류의 레벨로 설정된다.
상기와 같이 형성되는 픽셀 구동회로(Di,j)의 동작, 이러한 픽셀 구동회로( Di,j)의 구동방법, 및 발광소자 디스플레이(1)의 동작은 도 7에 도시된 타이밍 차트와 관련하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 도 7을 참고하면, TSE의 기간은 상기 선택기간이고, TNSE의 기간은 비선택주기이며, 그리고 TSC의 기간은 하나의 주사 기간이다. TSC = TSE + TNSE임을 주목하라.
제어기(6)로부터의 제어 신호(φS) 출력에 따라, 선택주사 구동기(3)는 제 1행의 선택주사선(X1)에서 m번째 행의 선택주사선(Xm)까지 교대로 선택주사선에 하이레벨(ON-레벨) 펄스를 연속적으로 출력한다. 또한, 제어기(6)로부터의 제어 신호(φe) 출력에 따라, 발광전압 주사 구동기(4)는 제 1행의 발광전압 주사선(Z1)에서 m번째 행의 발광전압 주사선(Zm)까지 교대로 발광전압 주사선에 로우레벨 펄스를 연속적으로 출력한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 행에서 선택주사선(Xi)의 하이레벨 전압 출력 타이밍은 발광전압 주사선(Zi)의 로우레벨 펄스 출력 타이밍과 실질적으로 동일하다. 선택주사선(Xi)의 하이레벨 전압의 지속시간은 발광전압 주사선(Zi)의 로우레벨 전압의 지속시간과 실질적으로 동일하다. 하이레벨 펄스와 로우레벨 펄스가 출력되는 동안의 기간은 그 행의 선택주기(TSE)이다. 또한, 각 행의 이러한 선택주기(TSE) 동안, 데이터 구동기(5)는 제어기(6)로부터의 제어 신호(φd) 출력에 대응하여 전류선(Y1 내지 Yn)의 모든 열에서 메모리 전류(즉, 상기 데이터 구동기(5)를 향하는 전류의 흐름)를 발생한다. 즉, 데이터 구동기(5)는 제어기(6)에 의해 받는 상기 이미지 데이터에 대응한 전류값에 의해 메모리 전류를 각 열의 전류선(Yj)에 공급한다.
전류의 흐름과 상기 픽셀(Pi,j)에 전압의 인가는 이하에서 상세히 설명될 것이다.
제 1행의 선택주기(TSE)의 시작 시간에서, 선택주사 구동기(3)는 ON-레벨(하이레벨) 전압을 i번째 행의 선택주사선(Xi)에 출력한다. 시간 t1에서 시간 t2 까지의 이러한 선택주기(TSE) 동안, 트랜지스터(10, 11)가 켜지는 레벨에서 주사신호 전압 (VON)은 선택주사선(Xi)에 인가된다. 또한, 제 1행의 이러한 선택주기(TSE)에서, 기준전압(VSS)과 같거나 낮은 선택전압(VSE)은 발광전압 주사선(Zi)에 인가된다. 나아가, 선택주기(TSE)에서 데이터 구동기(5)는 제어기(6)에 의해 수신한 이미지 데이터에 대응하여 소정의 전류값을 가진 메모리 전류를 공급한다.
그러므로, 이러한 선택주기(TSE)에서, 트랜지스터(10)는 드레인으로부터 소스로 전류가 흐르도록 켜지고, 전압이 트랜지스터(12)의 게이트와 캐패시터(13)의 하 나의 단자에 인가되며, 그에 따라 트랜지스터(12)를 켠다. 덧붙여, 선택주기(TSE)에서, 트랜지스터(11)는 켜지고, 데이터 구동기(5)는 이미지 데이터에 상응하는 메모리 전류를 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yj, Yj+1, ‥‥, Yn)에 공급한다. 메모리 전류를 이러한 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yj, Yj+1, ‥‥, Yn)에 공급하기 위해, 데이터 구동기(5)는 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yj, Yj+1, ‥‥, Yn)을 선택전압(VSE)과 같거나 낮은, 그리고 기준전압(VSS)과 같거나 낮은 전압에서 설정하며, 그것에 의하여 드레인의 전위보다 낮은 트랜지스터(12)의 소스(12S)의 전위를 만든다.
더욱이, 전압이 트랜지스터(12)의 게이트와 소스 사이에 발생할 때, 데이터 구동기(5)에 의해 지정되는 전류값(즉, 상기 이미지 데이터에 상응하는 전류값)을 갖는 메모리 전류(I1, I2, ‥‥, Ij, Ij+1, ‥‥, In)는 화살표(α)로 지시되는 방향으로 전류선(Y1, Y2, ‥‥, Yj, Yj+1, ‥‥, Yn)을 통하여 흐른다. 이러한 선택주기(TSE)에서, 발광전압 주사선(Zi)의 선택전압(VSE)은 기준전압(V SS)과 같거나 낮고, 그리고 유기 EL 소자(Ei,j)의 양극 전위는 그것의 음극 전위보다 낮게 된다. 그래서, 역바이어스 전압이 이러한 유기 EL 소자(Ei,j)에 인가된다. 따라서, 발광전압 주사선(Zi)으로부터의 전류는 유기 EL 소자(Ei,j)를 통하여 흐르지 않는다.
각 픽셀(Pi,1 내지 Pi,n)의 캐패시터(13)의 (트랜지스터(12)의 소스 전극(12S)에 연결되는) 다른 단자의 전위는 데이터 구동기(5)에 의해 제어되는(지정되는) 전 류값에 대응하고, 트랜지스터(12)의 게이트 전위보다 작다. 즉, 전류( I1 내지 In)가 픽셀(Pi,1 내지 Pi,n)의 트랜지스터(12)를 통하여 흐르는 것에 의하여, 트랜지스터(12)의 게이트와 소스 사이의 전압을 발생하는 전하는 이러한 픽셀(Pi,1 내지 Pi,n)의 캐패시터(13)에 충전된다.
주어진 점, 예를 들면, 트랜지스터(12)로부터 전류선(Yj)까지의 선에서 전위는, 예를 들면, 시간과 함께 변화하는, 트랜지스터(11, 12)의 내부 저항에 대응하여 변한다. 그러나, 데이터 구동기(5)의 전류 제어하에서 흐르는 전류는 소정의 전류값을 나타낸다. 그러므로, 트랜지스터(11, 12)의 저항이 트랜지스터(12)의 게이트-소스 전위를 변화하도록 증가하는 때 조차, 화살표(α)방향으로 흐르는 전류의 소정의 전류값은 변화되지 않은 상태로 남는다.
이러한 선택주기(TSE)의 종료 시간(t2)에서, 선택주사 구동기(3)로부터 선택주사선(Xi)까지의 상기 하이레벨 펄스 출력은 종료되고, 발광전압 주사 구동기(4)로부터 발광전압 주사선(Zi)까지의 로우레벨 펄스 출력도 종료된다. 즉, 다음의 선택주기(TSE)의 이러한 종료 시간(t2)으로부터 시작 시간(T1)까지의 비선택주기(T NSE)에서, OFF-레벨(저-전위) 주사신호 전압(VOFF)은 선택주사선(Xi)의 트랜지스터(10, 11)의 게이트에 가해진다. 나아가, 상기 기준전위(VSS)보다 훨씬 높은 비선택전압(VNSE)은 발광전압 주사선(Zi)에 가해진다. 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 이러한 비 선택주기(TNSE)에서 트랜지스터(11)는 꺼지고 전류는 전류선(Y1 내지 Yn)을 통하여 흐르지 않는다. 나아가, 트랜지스터(10)는 비선택주기(TNSE)에서 꺼진다.
유기 EL 소자(Ei,j)는 시간이 지남에 따라 필연적으로 저하되고, 즉, 이것의 저항은 장시간의 주기 동안에 점차적으로 증가하며, 이는 이러한 유기 EL 소자(Ei,j)에서 분할 전압을 점차적으로 증가시킨다. 그러므로, 일정한 전압이 인가될 때, 유기 EL 소자(Ei,j)에 직렬로 연결되는 트랜지스터에 가해지는 전압은 트랜지스터와 관련하여 낮아질 수 있다. VE는 유기 EL 소자(Ei,j)의 최대 내부 전압을 나타내는 것으로 하고, 이는 이러한 유기 EL 소자(Ei,j)가 방출 수명 기간 동안 최대 휘도에서 빛을 방출하는 것을 가능하게 하는데 요구된다. 선택주기(TSE) 이후 비선택주기(TNSE) 동안, 도 6에 도시된 바와 같이, 이하의 방정식(2)은 트랜지스터(12)의 소스와 드레인이 포화영역을 유지하도록, 즉, 트랜지스터(12)의 소스-드레인 전류(IDS)가 트랜지스터(12)의 게이트-소스 전압(VGS)에 의해서만 제어되도록, 트랜지스터(12)의 게이트-소스 전압(VGS)이 VGSMAX일 때 조차, 트랜지스터(12)의 소스-드레인 전압(VGS)에 독립하여 만족된다.
VNSE - VE - VSS ≥VTHMAX ‥‥ (2)
여기서 VTHMAX는 VGS가 VGSmax일 때 트랜지스터(12)의 소스-드레인 포화 임계 전 압이다. 이러한 전압 VTHMAX은, 트랜지스터(12)가 시간에 따라 저하할 때 포화 임계값의 변위 및 발광 패널(2)의 복수의 트랜지스터(12)의 특성에 대한 변화를 고려함에 의해, VGSMAX가 이러한 트랜지스터(12)의 게이트에 가해질 때 상기 트랜지스터(12)가 통상적으로 작동하는 범위 안에서 최고치일 것으로 예상되는 전압으로 설정된다.
캐패시터(13)의 두개의 단자는 선택주기(TSE) 동안 충전된 전하를 유지하고, 트랜지스터(12)는 ON 상태를 유지한다. 즉, 비선택주기(TNSE)에서 트랜지스터(12)의 게이트-소스 전압값(VGS)은 비선택주기(TNSE) 이전 선택주기(TSE)에서의 그것과 같다. 그러므로, 트랜지스터(12)는 선택주기(TSE) 동안 이미지 데이터에 대응하는 전류값을 갖는 메모리 전류와 같은 디스플레이 전류를 비선택주기(TNSE)에 동일하게 흐르는 것을 가능하도록 유지된다. 그러나, 트랜지스터(11)은 OFF된다. 그러므로, 상기의 방정식 (2)에 의해 지시되는 것과 같이, 유기 EL 소자(Ei,j)를 경유하여 저기준전위(VSS)를 향한 흐름에 의해 디스플레이 전류는 유기 EL 소자(Ei,j)의 양전극(41)와 음전극(43) 사이의 유기 EL층(42)을 통하여 흐르는데, 즉, 트랜지스터(12)의 소스-드레인 전류(IDS)가 흐른다. 그래서, 유기 EL 소자(Ei,j)는 빛을 방출한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 선택주기(TSE)에서, 데이터 구동기(5)는 이미지 데이터에 대응하여 전류선(Yj)을 통하여 트랜지스터(12)의 소스와 드래인 사이에 상기 메모리 전류를 강제적으로 공급한다. 비선택주기(TNSE)에서, 데이터 구동기(5)는 유기 EL 소자(Ei,j)에 추출된 메모리 전류와 동일한 디스플레이 전류를 공급한다. 따라서, 트랜지스터(12)의 특성이 변하거나 특성이 시간이 지남에 따라 저하됨에 의해 변할 때조차, 이러한 트랜지스터(12)는 이미지 데이터에 대응하는 의도된 전류를 공급할 수 있다. 또한, 이러한 유기 EL 소자(Ei,j)의 저항이 시간이 지남에 따라 증가할 때조차 의도된 전류는 유기 EL 소자(Ei,j)에 흐르고, 그래서 안정된 휘도의 색조 표시가 수행될 수 있다. 하나의 픽셀에서, 전류 제어 트랜지스터로서 트랜지스터(12)는 일련의 유기 EL 소자(Ei,j)에 연결되는 유일한 트랜지스터이다. 그러므로, 발광전압 주사선(Zi)에 가해지는 전압은 유기 EL 소자(Ei,j)와 트랜지스터(12)에 의해서만 분할된다. 이것은 저전압을 달성하여, 결과적으로 저전력 소모 구동을 가능하게 한다. 이것은 또한 광학 소자에 의해 사용되는 영역을 증가시키기 위하여 하나의 픽셀에서 트랜지스터의 수를 감소시킬 수 있다.
선택주사선(Xi)의 선택주기(TSE)가 완료될 때, 선택주사선(Xi+1)의 선택주기(TSE)가 연속적으로 시작된다. 선택주사 구동기(3), 발광전압 주사 구동기(4), 데이터 구동기(5), 그리고 제어기(6)는 선택주사선(Xi)에 관하여 동일한 방법으로 작동한다. 이러한 방법으로, 유기 EL 소자(E1,1 내지 E1,n, E2,1 내지 E2,n, …, Em,1 내지 Em,n)는 선형적으로 교대로 선택된다. 선택주사선(X1 내지 Xm)의 선택 주기가 연속적으로 완료된 후, 선택주사선(X1)의 선택 주기(TSE)는 다시 시작된다. 상기한 바와 같이, 각각의 픽셀이 하나의 주사 주기(TSC)내에서 발광하는 동안 발광 주기(TEM)는 실질적으로 비선택 주기(TNSE)와 동등하다. 선택 주기선의 수가 증가함에 따라, 발광 주기(TEM)는 연장될 수 있다.
또한, 전류 제어를 사용하는 능동 매트릭스 구동형 발광소자 디스플레이(1)는 하나의 픽셀(Pi,j)을 위한 3개의 트랜지스터(10, 11, 12)를 사용함에 의하여 실행될 수 있다. 즉, 전류값이 제어되는 능동 매트릭스 구동형 발광소자 디스플레이(1)내에서, 본 발명은 픽셀(Pi,j)의 발광 영역의 비율을 증가시킬 수 있고 그리하여 다른 설계 여유를 증가시킬 수 있다. 발광 영역의 비율이 증가할 때, 발광소자 디스플레이(1)의 디스플레이 스크린의 외관상 밝기는 증가될 수 있다. 덧붙여, 이미지가 원하는 외관상 밝기로 디스플레이될 때, 유기 EL층(42)의 단위 면적당 흐르는 전류의 양이 감소될 수 있다. 이는 유기 EL 소자(Ei,j)의 발광 수명을 연장할 수 있다.
더욱이, 역바이어스 전압은 선택 주기(TSE)내에서 유기 EL 소자(Ei,j)에 인가되고, 이는 이러한 유기 EL 소자(Ei,j)의 수명을 연장시킨다. 상기 실시예내에서, 회로(Di,j)를 구동하는 각 픽셀의 트랜지스터(10, 11, 12)의 각각은 반도체층이 비결정 실리콘에 의하여 형성된 단지 하나의 n-채널을 갖는 단일 채널 유형 FET이다. 따라서, 이러한 트랜지스터(10, 11, 12)는 동일한 단계내에서 투명기판(30)상에 동시에 형성될 수 있다. 이는 발광판(2), 발광소자 디스플레이(1), 및 픽셀 구동회로( Di,j)의 가공을 위한 시간 또는 비용의 증가를 억제할 수 있다. 상기한 실시예내에서 기술된 것과 같은 효과는 또한 p-채널 FETs을 트랜지스터(10, 11, 12)로서 사용함에 의하여 얻어질 수 있다. 이러한 경우, 도 7에 도시된 개개의 신호는 반대 위상을 갖는다.
[제 2 실시예]
제 2 실시예는 이하에서 기술될 것이다. 제 2 실시예는 각 픽셀(Pi,j)의 배열을 제외하고 제 1 실시예와 동일하다. 즉, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같은 제 2 실시예내에서, 각 픽셀(Pi,j)(각 픽셀 Pi,j의 회로 Di,j를 구동하는 픽셀)은 트랜지스터(10, 11) 대신에 스위치 회로(51)를 갖고, 트랜지스터(12) 및 캐패시터(13) 대신에 전류 메모리 회로(52)를 갖는다. 상기 제 1 실시예내에서와 같은 참조번호는 동일한 부분을 나타내어, 그에 관한 상세한 설명은 생략될 것이다.
발광전압 주사선(Zi)으로의 전력 공급 신호(Sb) 출력은 선택 주기(TSE)동안 전압값(Vb)을 갖고 비선택 주기(TNSE)동안 전압값(Vb')을 갖는다. 이러한 전압값(Vb 및 Vb')은, 도 7에 도시된 바와 같이, 비선택전압(VNSE) 및 기준 전압(VSS)에 각각 대응된다.
선택주사선(Xi)으로의 주사신호(Sa) 출력은 선택 주기(TSE)동안 스위치 회로(51)상에 켜는 전압값(Va)을 갖고, 선택 주기(TSE)동안 스위치 회로(51)를 끄는 전압값(Va')을 갖는다. 이러한 주사신호(Sa)는 도 7에 도시된 주사신호(주사신호 전압)에 대응한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 선택 주기(TSE)동안, 스위치 회로(51)는 주사신호(Sa)에 따라서 발광전압 주사선(Zi)으로부터 전류 메모리 회로(52)로 전력 공급 신호(Sb)를 출력하고, 전류 메모리 회로(52)로부터 전류선(Yj)에 선(Q)을 통하여 흐르는 전류(Ib)를 공급한다. 이러한 전류(Ib)의 전류값은 전류선(Yj)에 연결된 전류 싱크형 데이터 구동기(5)(즉, 이 데이터 구동기(5)는 전류 싱크를 갖는다)에 의하여 제어된다. 또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 비선택 주기(TNSE)동안, 스위치 회로(51)는 주사신호(Sa)에 따라서 전류 메모리 회로(52)로부터 전류선(Yj)으로의 디스플레이 전류의 공급을 중단시키고, 이러한 디스플레이 전류를 유기 EL 소자(Ei,j)에 선(R)을 통하여 제공한다. 따라서, 이러한 유기 EL 소자(Ei,j)는 비선택 주기(TNSE)내에서 발광한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 전류 메모리 회로(52)는 저장수단을 포함하고, 선택 주기(TSE)동안, 상기 저장수단은 전류 싱크 데이터 구동기(5)에 의하여 제어된 전류(Ib)가 스위치 회로(51)로부터의 전력 공급 신호(Sb)의 신호 전압(Vb)에 따라 서 발광전압 주사선(Zi)으로부터 선(Q)으로 흐를 수 있도록 하여, 그에 의하여 이러한 전류(Ib)의 전류값을 저장한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 비선택 주기(TNSE)동안, 이러한 전류 메모리 회로(52)는 저장수단에 의하여 저장된 전류값에 따라서 전류(Ib)가 발광전압 주사선(Zi)으로부터 선(R)으로 스위치 회로(51)로부터의 신호 전압(Vb')에 따라서 흐를 수 있도록 한다. 따라서, 비선택 주기(TNSE)동안 전류(Ib)의 전류값은 선택 주기(TSE)동안 전류(Ib)의 전류값과 같거나 선형 관계를 갖는다.
[제 3 실시예]
제 3 실시예가 이하에서 언급될 것이다. 제 3 실시예는 각 픽셀(Pi,j)의 배열을 제외하고 제 1 실시예와 같다. 즉, 도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예의 각 픽셀(Pi,j)은 트랜지스터(10) 대신에 트랜지스터(14)를 갖는다. 상기한 제 1 실시예내에서와 동일한 참조부호는 동일한 부분을 나타내고, 따라서 그에 관한 상세한 설명은 생략될 것이다.
트랜지스터(10)와 다르게, 트랜지스터(14)의 드레인 전극(14D)과 게이트 전극(14G)은 선택주사선(Xi)에 연결되고, 트랜지스터(14)의 소스 전극(14S)은 트랜지스터(12)의 게이트 전극(12S)에 연결된다. 트랜지스터(11) 및 트랜지스터(12)와 유사하게, 트랜지스터(14)는 n-채널 비결정 실리콘 박막 트랜지스터이다.
이러한 트랜지스터(14)는 도 7에 도시된 파형 도표에 도시된 것과 같은 전압 의 인가에 의하여 동작한다. 선택 주기(TSE)동안, 트랜지스터(14)는 선택주사선( Xi)으로부터 트랜지스터(12)의 게이트로 전압을 인가하기 위하여 선택주사선(Xi)으로부터 ON-레벨(하이레벨) 주사신호에 의하여 켜진다. 이 트랜지스터(12)는 선택 주기(TSE)내에서 트랜지스터(14)에 의하여 인가되는 게이트 전압에 의하여 켜지고, 전류(IDS)(메모리 전류)를 제공하고, ON인 트랜지스터(11)와 전류선(Yj)을 경유하여, 상기 전류는 전류 싱크를 갖는 데이터 구동기(5)에 의하여 추출된다. 게이트와 트랜지스터(12)의 소스 사이에 연결된 캐패시터(13)내에서, 트랜지스터(12)가 전류선(Yj)에 제공하는 전류의 전류값에 따라서 전하가 충전된다.
비선택 주기(TNSE)동안, 트랜지스터(11, 14)는 선택주사선(Xi)에 제공된 OFF-레벨 주사신호에 의하여 꺼진다. 트랜지스터(12)내에서, 소정의 전압은 소스와 캐패시터(13)에 충전된 전하에 따라서 전압값에 의한 드레인 사이에 인가된다. 따라서 이 트랜지스터(12)는 소스와 드레인 사이의 전압값에 따라서(즉, 캐패시터(13)내에 충전된 전하에 따라서) 디스플레이 전류를 유기 EL 소자(Ei,j)에 제공하여, 그에 따라서 이 유기 EL 소자(Ei,j)가 발광하도록 한다. 이러한 경우에 유기 EL 소자(Ei,j)내에 흐르는 전류는 제어기(6)로부터의 제어 신호(φs, φd, φe)에 따라서 전류값을 갖는데, 즉, 메모리 전류의 전류값을 갖는다. 그러므로, 유기 EL 소자(Ei,j)는 이미지 데이터에 따른 휘도를 가지고 발광한다.
[제 4 실시예]
제 4 실시예는 이하에서 기술될 것이다. 이러한 제 4 실시예는 각 픽셀(Pi,j)의 배열을 제외하고 제 2 실시예와 같다. 즉, 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이, 제 4 실시예의 각 픽셀(Pi,j)(각 픽셀 Pi,j의 회로 Di,j를 구동하는 픽셀)은 스위치 회로(51) 대신에 스위치(53)를 갖는다. 상기 제 2 실시예에서의 같은 참조 부호는 동일한 부분을 나타내서, 그에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 선택 주기(TSE)동안, 스위치(53)는 주사신호(Sa)에 따라서 ON-레벨 신호(전압값 Va)를 전류 메모리 회로(52)에 출력하고, 선(Q)을 통하여 전류 메모리 회로(52)로부터 전류선(Yj)에 흐르는 전류(Ib)를 제공한다. 이러한 전류(Ib)는 전류선(Yj)에 연결된 전류 싱크 데이터 구동기(5)(즉, 이 데이터 구동기(5)는 전류 싱크를 갖는다)에 의하여 제어된다. 비선택 주기(TNSE)동안, 스위치(53)는 OFF-레벨 주사신호(전압값 Va')에 따라서 전류 메모리 회로(52)로부터 전류선(Yj)으로 전류(Ib)의 공급을 중단하고, 선(R)을 통하여 유기 EL 소자(Ei,j)로 디스플레이 전류를 제공한다. 따라서, 이 유기 EL 소자(Ei,j)는 비선택 주기(TNSE) 내에서 발광한다.
본 발명은 상기 실시예에 국한되지 않는다. 즉, 다양한 개선과 설계 변화가 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 만들어질 수 있다.
예를 들어, 유기 EL 소자는 상기 실시예 각각에서 발광소자로서 사용된다. 그러나, 역바이어스 전압이 인가될 때 전류가 흐르지 않고 양 바이어스 전압이 인가될 때 전류가 흐르는 발광소자를 사용하는 것이 또한 가능하고, 흐르는 전류의 크기에 따른 휘도를 갖는 빛을 발광하는 발광소자를 사용하는 것이 가능하다. 한 예는 LED(발광 다이오드)이다.
또한 상기 실시예내의 트랜지스터(10, 11, 12, 14)는 반도체층(즉, 채널층)으로서 비결정 실리콘을 갖는 박막 트랜지스터이다. 그러나, 폴리실리콘 반도체층을 사용하는 박막 트랜지스터가 또한 사용될 수 있다.
상기한 실시예 각각에서, 게이트 전극(12G)과 소스 전극(12S)이 쌓인 게이트 절연막(32)에 의하여 형성된 캐패시터(13)는 트랜지스터(12)의 게이트와 소스 사이에 형성된다. 그러나, 게이트 전극(12G), 소스 전극(12S), 및 게이트 절연막(32)의 적어도 하나 또는 어떤 것을 포함하지 않는 부재에 의하여 형성된 캐패시터는 또한 트랜지스터(12)의 게이트와 소스 사이에 형성될 수 있다.
추가적인 장점과 변형이 당업자에서 쉽게 발생할 수 있다. 그러므로, 더 넓은 측면내에서 본 발명은 여기에서 언급된 상세 설명과 대표적인 실시예에 국한되지 않는다. 따라서, 다양한 변형은 첨부 청구항과 그 균등물에 의하여 한정되는 일반적인 발명 개념의 요지 또는 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

Claims (36)

  1. 한쌍의 전극을 갖고 상기 한쌍의 전극 사이에 흐르는 전류에 따라서 광학 동작을 수행하는 적어도 하나의 광소자;
    메모리 전류가 흐르는 적어도 하나의 전류선;
    선택 주사선;
    선택 기간동안 제 1 전압이 인가되고, 비선택 기간동안 제 2 전압이 인가되는 표시전압 주사선;
    제어단자와, 일단(一端)이 상기 광 소자에 연결되고 타단(他端)이 상기 표시전압 주사선에 연결된 전류경로를 가지며, 상기 메모리 전류의 전류값에 대응하는 전류값을 갖는 표시전류를 상기 비선택 기간에서 상기 광 소자에 공급하는 전류제어 트랜지스터;
    제어단자와, 일단이 상기 전류제어 트랜지스터의 상기 제어단자에 연결되고 타단이 상기 표시전압 주사선 또는 상기 선택 주사선에 연결되는 전류경로를 갖는 전류데이터 기록제어 트랜지스터; 및
    제어단자와, 일단이 상기 전류선에 연결되고 타단이 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로의 상기 일단과 연결되는 전류경로를 갖는 전류경로제어 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  2. 제 1항에 있어서, 전하가 기록되는 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전류경로 제어 트렌지스터는 상기 선택 기간에서, 상기 전류제어 트랜지스터로부터의 상기 메모리 전류를 상기 전류선에 제공하고, 상기 비선택 기간에서, 상기 전류선에 대한 상기 표시전류의 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 광소자들, 복수의 상기 전류제어 트랜지스터들, 복수의 상기 전류데이터 기록제어 트랜지스터들, 및 복수의 상기 전류경로 제어 트랜지스터들이 형성되고, 상기 각각의 광소자, 전류제어 트랜지스터, 전류데이터 기록제어 트랜지스터, 및 전류경로 제어 트랜지스터는 각각의 픽셀을 형성하고, 복수의 픽셀이 매트릭스 방식으로 배열된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 선택 기간에서 상기 표시전압 주사선으로부터 상기 전류제어 트랜지스터를 거쳐 상기 전류선에 흐르는 상기 메모리 전류의 전류값을 제어하는 데이터 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 선택 기간에서 상기 표시전압 주사선을 통하여 상기 전류제어 트랜지스터들의 타단에 제 1 전압을 인가하고,
    상기 선택 기간에서 흐르는 상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 전류값을 갖는 상기 표시전류가 상기 비선택 기간에서 상기 광 소자에 흐르도록 하기 위하여 상기 비선택 기간에서 상기 표시전압 주사선을 통하여 상기 전류제어 트랜지스터의 상기 타단에 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광소자의 상기 한쌍의 전극중 하나는 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로의 상기 일단에 연결되고, 다른 하나는 정전압 전원에 연결되며,
    상기 표시전압 주사 구동기는 상기 선택 기간에서 상기 정전압 전원의 전위 이하의 상기 제 1 전압을 출력하고,
    상기 선택 기간에서 출력되는 상기 제 1 전압 이상이고 상기 비선택 기간에서 상기 정전압 전원의 전위보다 더 높은 상기 제 2 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 선택주사선에 선택주사신호를 출력하는 선택주사 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 선택주사선에 선택주사신호를 출력하는 선택주사 구동기;
    상기 선택 기간에서 상기 전류선과 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 상기 메모리 전류를 제공하는 데이터 구동기; 및
    상기 선택 기간에서 상기 메모리 전류가 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 흐를 수 있도록 상기 선택 기간에서 상기 표시전압 주사선을 통하여 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 제 1 전압을 인가하고, 상기 비선택 기간에서 상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 전류값을 갖는 상기 표시전류가 상기 광 소자에 공급될 수 있도록 상기 비선택 기간에서 상기 표시전압 주사선을 통하여 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 제 2 전압을 인가하는 표시전압 주사 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 표시전압 주사 구동기는, 상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 전류값을 갖는 상기 표시전류가 포화전류가 되도록 상기 전류제어 트랜지스터의 상기 일단과 타단사이의 전압이 포화될 수 있도록 해주는 상기 제 2 전압을 상기 표시전압 주사선에 출력하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 전류제어 트랜지스터, 상기 전류 데이터 기록제어 트랜지스터, 및 상기 전류 경로제어 트랜지스터는 동일한 채널을 갖는 단일 채널 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 광소자의 전극쌍 중 하나는 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 연결되고, 다른 하나는 정전압 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 광소자는 발광소자를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 발광소자는 EL 소자인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  15. 한쌍의 전극을 갖고 상기 한쌍의 전극 사이에 흐르는 전류에 따라서 광학 동작을 수행하는 적어도 하나의 광소자;
    메모리 전류가 흐르는 적어도 하나의 전류선;
    선택 주사선;
    선택 기간에서 제 1 전압이 인가되고, 비선택 기간에서 제 2 전압이 인가되는 표시전압 주사선;
    제어단자와, 일단이 상기 광 소자에 연결되고 타단이 상기 표시전압 주사선에 연결된 전류경로를 가지며, 상기 메모리 전류의 전류값에 대응하는 전류값을 갖는 표시전류를 상기 비선택 기간에서 상기 광 소자에 공급하는 전류제어 트랜지스터;
    제어단자와, 일단이 상기 전류제어 트랜지스터의 상기 제어단자에 연결되고 타단이 상기 표시전압 주사선 또는 상기 선택 주사선에 연결되는 전류경로를 갖는 전류데이터 기록제어 트랜지스터; 및
    제어단자와, 일단이 상기 전류선에 연결되고 타단이 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로의 상기 일단과 연결되는 전류경로를 갖는 전류경로제어 트랜지스터;를 포함하며,
    상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 전류값을 갖는 상기 표시전류가 포화전류가 되도록 상기 전류제어 트랜지스터의 상기 일단과 타단사이의 전압이 포화될 수 있도록 해주는 상기 제 2 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  16. 한쌍의 전극을 갖고 상기 한쌍의 전극 사이에 흐르는 전류에 따라서 광학 동작을 수행하는 적어도 하나의 광소자와,
    메모리 전류가 흐르는 적어도 하나의 전류선과,
    선택 주사선과,
    선택 기간에서 제 1 전압이 인가되고, 비선택 기간에서 제 2 전압이 인가되는 표시전압 주사선과,
    제어단자와, 일단이 상기 광 소자에 연결되고 타단이 상기 표시전압 주사선에 연결된 전류경로를 가지며, 상기 메모리 전류의 전류값에 대응하는 전류값을 갖는 표시전류를 상기 비선택 기간에서 상기 광 소자에 공급하는 전류제어 트랜지스터와,
    제어단자와, 일단이 상기 전류제어 트랜지스터의 상기 제어단자에 연결되고 타단이 상기 표시전압 주사선 또는 상기 선택 주사선에 연결되는 전류경로를 갖는 전류데이터 기록제어 트랜지스터와,
    제어단자와, 일단이 상기 전류선에 연결되고 타단이 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로의 상기 일단과 연결되는 전류경로를 갖는 전류경로제어 트랜지스터를 준비하는 단계;
    상기 메모리 전류를 상기 전류선과 상기 전류경로 제어트랜지스터를 경유하여 상기 전류제어 트랜지스터에 공급하고, 상기 선택 기간에서 상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 전류데이터를 저장하는 전류 저장단계; 및
    상기 전류 저장단계에 저장된 상기 전류 데이터에 따르는 상기 메모리 전류의 상기 전류값에 상응하는 전류값을 갖는 표시전류를 상기 비선택 기간에서 광소자에 공급하는 표시단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 전류 저장단계는 상기 전류선을 통하여 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 상기 메모리 전류를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 표시단계는 상기 전류선을 통하지 않고 상기 표시전류를 상기 광소자에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 전류 저장단계는 상기 광소자를 통하기 않고 상기 메모리 전류를 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로에 흐르는 상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 상기 전류데이터를 저장하는 캐패시터를 준비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 선택 기간에서의 상기 제 1 전압은, 상기 메모리 전류를 공급할 수 있도록 상기 전류선에서의 전위보다는 높고, 상기 광 소자의 한쌍의 전극중 나머지 전극에서의 전위보다는 높지 않는 소정의 전압이며,
    상기 비선택 기간에서의 상기 제 2 전압은, 상기 표시전류를 공급할 수 있도록 상기 광 소자의 한쌍의 전극중 상기 나머지 전극에서의 전위보다 높은 소정의 전압인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 선택 기간에서의 상기 전류 제어 트랜지스터의 상기 전류 경로를 통해 흐르는 상기 메모리 전류에 상응하는 전하는, 상기 전류 데이터로서 상기 전류 데이터 기록 제어 트랜지스터의 제어하에 상기 선택주사선으로부터 선택주사신호에 따라 상기 캐패시터내에 기록되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 선택 기간에서 상기 캐패시터내에 기록되는 상기 전하는, 상기 비선택 기간에서 상기 전류 데이터 기록 제어 트랜지스터의 제어하에 보존되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  23. 제 16항에 있어서,
    상기 선택 기간에서 상기 전류 제어 트랜지스터의 상기 전류 경로를 통하여 흐르는 상기 메모리 전류는, 상기 선택주사선으로부터 선택주사신호에 따라서 구동된 전류 경로 제어 트랜지스터의 제어하에 상기 전류선을 통하여 흐르는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  24. 제 16항에 있어서,
    상기 비선택 기간에서 상기 전류 제어 트랜지스터의 상기 전류 경로를 통하여 흐르는 상기 표시전류는 상기 선택주사선으로부터 선택주사신호에 따라서 구동된 상기 전류 경로 제어 트랜지스터의 제어하에 상기 광소자를 통하여 흐르는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  25. 제 16항에 있어서,
    상기 전류 저장단계는, 상기 선택 기간에서, 상기 선택주사선으로부터 상기 선택주사신호에 따라서 상기 전류 데이터 기록제어 트랜지스터와 상기 전류 경로 제어 트랜지스터를 선택함에 의하여 상기 메모리 전류를 상기 전류 제어 트랜지스터의 상기 전류 경로에 제공하는 단계, 및 캐패시터내에 상기 메모리 전류에 상응하는 상기 전류 데이터로서 전하를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 표시단계는, 상기 비선택 기간에서, 상기 선택주사선으로부터 선택주사신호에 따라서 상기 전류 데이터 기록제어 트랜지스터가 상기 전류 데이터를 보존하도록 하고 상기 전류 경로제어 트랜지스터가 상기 전류선에 상기 메모리 전류의 공급을 중단하게 하는 단계, 및 상기 광소자의 타단의 상기 전위와 다른 상기 제 2 전압을 상기 표시전압 주사선에 인가하는 단계를 포함하고, 그에 따라 상기 전류 데이터에 따른 상기 표시전류가 상기 전류 제어 트랜지스터와 상기 광소자의 경로를 통하여 흐르는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  26. 제 16항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    상기 선택주사선에 상기 선택주사신호를 출력하는 선택주사 구동기;
    상기 선택 기간에서 상기 전류선과 상기 전류제어 트랜지스터를 통해 흐르는 상기 메모리 전류의 전류값을 제어하는 데이터 구동기; 및
    상기 메모리 전류가 상기 선택 기간에서 상기 전류 제어 트랜지스터내에서 흐를 수 있도록 하기 위하여 상기 선택 기간에서 상기 표시전압 주사선을 통하여 상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로의 타단에 제 1 전압을 인가하고, 상기 비선택 기간에서 상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 전류값을 갖는 상기 표시전류가 상기 광소자내에 흐를 수 있도록 하기 위하여, 상기 비선택 기간에서 상기 표시전압 주사선을 통하여 상기 전류제어 트랜지스터에 제 2 전압을 인가하는 표시전압 주사 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 전류제어 트랜지스터의 전류경로의 상기 일단과 타단사이의 전압이 포화되고 상기 메모리 전류의 전류값에 상응하는 전류값을 갖는 상기 표시전류가 포화전류가 되도록, 상기 표시전압 주사 구동기는 상기 표시전압 주사선에 상기 제 2 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 구동방법.
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