KR100937133B1 - 표시장치 및 표시장치의 구동방법 - Google Patents

표시장치 및 표시장치의 구동방법 Download PDF

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Abstract

표시구동장치(100A)는 표시데이터에 따른 계조전압(Vdata)을 생성하는 계조전압생성부(110)와, 표시화소(PX)에 소정의 일정전류(Iref)를 공급하는 정전류회로부(140)와, 상기 일정전류(Iref)를 공급했을 때의 데이터라인(DL)의 전압을 검출전압(Vdec)으로서 검출하는 전압검출부(160)와, 계조전압(Vdata), 검출전압(Vdec)에 대응하는 참조전압(Vref) 및 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 설치된 구동용 트랜지스터의 설계파라미터에 의거해서 결정되는 고유전압(Vref0)을 가감산하여 화소데이터전압(Vpix)(=Vref-Vref0+Vdata)를 생성하고, 계조신호로서 데이터라인(DL)에 공급하는 전압가산부(130)를 구비한 구성을 갖고 있다.
표시구동장치, 표시화소, 계조전압생성부, 정전류회로부, 표시데이터

Description

표시장치 및 표시장치의 구동방법{DISPLAY DEVICE AND DISPLAY DEVICE DRIVE METHOD}
본 발명은 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히, 표시데이터에 따른 전류를 공급함으로써 소정의 휘도계조로 발광하는 전류구동형(또는 전류제어형)의 발광소자를 복수 배열하여 이루어지는 표시패널(표시화소어레이)을 구비한 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
근년, 액정표시장치에 이어지는 차세대의 표시 디바이스로서, 유기전자발광(electroluminiscence)소자(유기EL소자)나 무기전자발광소자(무기EL소자), 혹은 발광다이오드(LED) 등과 같은 발광소자(자기발광형의 광학요소)를, 매트릭스형상으로 배열한 표시패널을 구비한 발광소자형의 표시디바이스(발광소자형 디스플레이)의 본격적인 보급을 향한 연구개발이 활발하게 실행되고 있다.
특히, 액티브매트릭스구동방식을 적용한 발광소자형 디스플레이는 주지의 액정표시장치에 비교하여, 표시응답속도가 빠르고, 또, 시야각 의존성도 없으며, 고휘도·고콘트라스트화, 표시화질의 고정세화 등이 가능한 동시에, 액정표시장치와 같이 백라이트를 필요로 하지 않으므로 한층의 박형 경량화나 저소비전력화가 가능하다는 매우 우위의 특징을 갖고 있다.
그리고 이와 같은 발광소자형 디스플레이에 있어서는 발광소자의 동작(발광상태)을 제어하기 위한 구동제어기구나 제어방법이 여러가지 제안되고 있다. 예를 들면 특개평 8-330600호 공보(제 3 페이지, 도 4) 등에는 표시패널을 구성하는 각 표시화소마다, 상기 발광소자에 더하여 해당 발광소자를 발광구동제어하기 위한 복수의 스위칭소자로 이루어지는 구동회로(구동회로)를 구비한 구성이 기재되어 있다.
도 21은 종래기술에 있어서의 발광소자형 디스플레이에 적용되는 표시화소(구동회로 및 발광소자)의 구성예를 나타내는 등가회로도이다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 특개평 8-330600호 공보 등에 기재된 발광소자형 디스플레이(유기EL표시장치)에 적용되는 표시화소(EMp)는 게이트단자가 주사라인(SLp)에, 소스단자 및 드레인단자가 데이터라인(DL) 및 접점(N111)에 각각 접속된 박막트랜지스터(TFT)(Trlll)와, 게이트단자가 접점(N111)에 접속되고, 소스단자에 소정의 전원전압(Vdd)이 인가된 박막트랜지스터(Tr112)를 구비한 구동회로(DCp) 및 해당 구동회로(DCp)의 박막트랜지스터(Tr112)의 드레인단자에 애노드단자가 접속되며, 캐소드단자에 전원전압(Vdd)보다도 저전위로 되는 접지전위(Vgnd)가 인가된 유기EL소자(전류제어형의 발광소자)(OEL)를 갖고 구성되어 있다. 여기에서, 도 21에 있어서, Cp는 박막트랜지스터(Tr112)의 게이트-소스간에 형성되는 용량성분이다.
이와 같은 구성을 갖는 표시화소(EMp)에 있어서는, 우선, 주사라인(SLp)에 온 레벨의 주사신호(Ssel)를 인가함으로써, 박막트랜지스터(Tr111)가 온 동작하여 선택상태로 설정된다. 이 선택타이밍에 동기하여 표시데이터에 따른 계조전압(Vpxp)을 데이터라인(DLp)에 인가함으로써, 박막트랜지스터(Tr111)를 통하여 계조전압(Vpxp)에 따른 전위가 접점(N111)(즉, 박막트랜지스터(Tr112)의 게이트단자)에 인가된다.
이에 따라, 박막트랜지스터(Tr112)가 접점(N111)의 전위(엄밀하게는 게이트-소스간의 전위차)에 따른 도통상태(즉, 계조전압(Vpxp)에 따른 도통상태)로 온 동작하여, 전원전압(Vdd)으로부터 박막트랜지스터(Tr112) 및 유기EL소자(OEL)를 통하여 접지전위(Vgnd)에 소정의 구동전류가 흐르고, 유기EL소자(OEL)가 표시데이터(계조전압(Vpxp))에 따른 휘도계조로 발광동작한다.
이어서, 주사라인(SLp)에 오프 레벨의 주사신호(Ssel)을 인가함으로써, 표시화소(EMp)의 박막트랜지스터(Tr111)가 오프 동작하여 비선택상태로 설정되고, 데이터라인(DLp)과 구동회로(DCp)가 전기적으로 차단된다. 이때 박막트랜지스터(TR112)의 게이트단자(접점(N111))에 인가된 전위가 컨덴서(Cp)에 홀딩됨으로써, 해당 박막트랜지스터(Tr112)의 게이트-소스간에 소정의 전압이 인가되어 박막트랜지스터(Tr112)는 온 상태를 접속한다.
따라서, 상기 선택상태에 있어서의 발광동작과 마찬가지로, 전원전압(Vdd)으로부터 박막트랜지스터(Tr112)를 통하여 유기EL소자(OEL)에 소정의 구동전류가 흘러 발광동작이 계속된다. 이 발광동작은 다음의 표시데이터에 따른 계조전압(Vpxp)이 인가되기(기입되기)까지 예를 들면 1프레임기간 계속되도록 제어된다.
이와 같은 구동방법은 표시화소(EMp)(구체적으로는 구동회로(DCp)의 박막트 랜지스터(Tr112)의 게이트단자)에 인가하는 계조전압(Vpxp)의 전압값을 조정함으로써, 유기EL소자(OEL)에 흘리는 구동전류의 전류값을 제어하여 소정의 휘도계조로 발광동작시키고 있는 것이기 때문에 전압계조 지정방식(또는, 전압계조 지정구동)이라고 불려지고 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 전압계조 지정방식에 대응한 구동회로(DCp)에 있어서는 유기EL소자(OEL)에 전류로가 직렬로 접속되고, 선택상태 및 비선택상태의 양쪽에 있어서 표시데이터(계조전압(Vpxp))에 따른 구동전류를 흘리는 구동용의 박막트랜지스터(Tr112)의 소자특성(특히, 임계값 전압 특성)이, 사용시간이나 구동이력 등에 의존하여 변화(시프트)한 경우에는 게이트전압(접점(111)의 전위)과 소스-드레인간에 흐르는 구동전류(소스-드레인간 전류)의 관계가 변화하여 소정의 게이트전압에서 흐르는 구동전류의 전류값이 변동(예를 들면 저감)하게 되기 때문에, 표시데이터에 따른 적절한 휘도계조에서의 발광동작을 장기에 걸쳐 안정적으로 실현하는 것이 곤란하게 된다는 문제를 갖고 있었다.
또 표시패널(110P) 내의 박막트랜지스터(Tr111 및 Tr112)의 소자특성(임계값 전압)이 표시화소(EMp)(구동회로(DCp))마다 불균형이 생겨 버린 경우나, 제조로트에 의해서 표시패널(110P)마다 트랜지스터(Tr111 및 Tr112)의 소자특성에 불균형이 생겨 버린 경우에는 각 표시화소마다 혹은 각 표시패널마다 구동전류의 전류값의 불균형이 커져서 적정한 계조제어를 실행할 수 없게 되며, 균질한 표시화질을 갖는 표시장치를 제공할 수 없게 된다는 문제를 갖고 있었다.
특히, 표시화소에 설치되는 구동회로를 구성하는 박막트랜지스터로서, 제조프로세스가 이미 확립되고, 비교적 간이하고 또한 저가로 제조할 수 있는 비정질실리콘박막트랜지스터를 적용한 경우에는 직류전압이 장시간에 걸쳐 인가됨으로써, 임계값 전압이 크게 변동한다는 특성을 갖고 있기 때문에 상술한 바와 같은 발광특성이나 표시화질의 열화를 초래하기 쉽다는 문제를 갖고 있었다.
그래서 본 발명은 상술한 문제점을 감안하여, 표시데이터에 대응한 적절한 전류값을 갖는 구동전류를 공급함으로써, 표시데이터에 따른 적절한 휘도계조로 표시패널에 배열된 표시화소(발광소자)를 발광구동시킬 수 있고, 표시화질이 양호하고 또한 균질한 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재한 발명은, 표시데이터에 따른 화상정보를 표시하는 표시장치로서, 행방향 및 열방향으로 배치 설치된 복수의 선택라인 및 데이터라인의 각 교점에, 전류제어형의 발광소자와 해당 발광소자에 구동전류를 공급하는 구동회로를 갖는 복수의 표시화소가 배열된 표시패널과, 소정의 타이밍으로 상기 표시패널의 각 행의 상기 표시화소에 선택신호를 인가하여 선택상태로 설정하는 선택구동부와, 상기 표시데이터에 따른 계조신호를 생성하고, 상기 선택상태로 설정된 행의 상기 표시화소에 인가하는 데이터구동부를 구비하며, 상기 데이터구동부는 적어도, 상기 각 데이터라인에 일정전류를 공급하는 정전류공급부와, 상기 데이터라인을 통하여 일정전류를 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소의 상기 구동회로에 공급했을 때의 상기 각 데이터라인의 전압을 검출하는 전압검출부와, 상기 전압검출부에 의해 검출된 상기 데이터라인의 전압(Vref)과, 상기 각 표시화소의 상기 구동소자 고유의 전압에 의거해서 상기 각 화소의 상기 구동소자의 임계값을 검출하고, 상기 표시 데이터에 대응한 전압값을 가지는 계조전압을 상기 검출한 임계값에 기초하여 보정한 화소데이터 전압을 생성하고, 상기 계조신호로서 출력하는 계조신호생성부를 구비하며, 상기 구동소자 고유의 전압은 상기 구동소자의 임계값 전압을 0V로 한 경우에, 상기 일정전류를 상기 구동소자의 상기 전류로에 흘렸을 때의 제어단자와 상기 전류로의 일단 간에 발생하는 전압으로 상기 구동소자의 설계값에 기초하여 미리 설정된 값인 것을 특징으로 한다.
삭제
청구항 3에 기재한 발명은 청구항 2에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 구동회로는 제어단자와, 해당 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 상기 구동전류를 공급하는 전류로를 구비하는 구동소자를 가지며, 상기 데이터구동부는 상기 표시데이터에 따른 전압값을 갖는 계조전압을 생성하는 계조전압생성부를 추가로 가지며, 상기 계조신호생성부는 상기 전압검출부에 의해 검출된 상기 데이터라인의 전압, 상기 계조전압생성부에 의해 생성된 상기 계조전압 및 상기 각 표시화소의 상기 구동소자에 고유의 전압에 의거해서 화소데이터전압을 생성하고, 해당 화소데이터전압을 상기 계조신호로서 상기 각 데이터라인을 통하여 상기 각 표시화소에 인가하는 것을 특징으로 한다.
삭제
청구항 5에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 구동회로는 제어단자와, 해당 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 상기 구동전류를 공급하는 전류로를 구비하는 구동소자를 가지며, 상기 전압검출부에 의해 검출하는 상기 데이터라인의 전압은 해당 데이터라인을 통하여 상기 구동소자의 상기 전류로에 상기 일정전류를 흘릴 때의 상기 제어단자의 전압값에 대응한 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재한 발명은 청구항 5에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 구동소자는 전계효과형의 박막트랜지스터이며, 상기 전류로는 해당 박막트랜지스터의 드레인-소스단자간에 형성되고, 상기 제어단자는 게이트단자이며, 상기 소스단자가 상기 데이터라인에 전기적으로 접속되는 동시에 상기 발광소자의 일단에 접속되는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 각 데이터라인에 상기 정전류공급부로부터 상기 일정전류를 공급하고, 상기 각 데이터라인의 전압을 상기 전압검출부에 의해 검출하는 동작은, 상기 선택구동부 및 상기 데이터구동부에 의해 상기 각 표시화소에 상기 계조신호를 인가하여, 해당 표시화소에 설치된 상기 발광소자를 상기 표시데이터에 따른 휘도계조로 발광 동작시키는 동작에 앞서서 실행되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 구동회로는 제어단자와, 해당 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 상기 구동전류를 공급하는 전류로를 구비하는 구동소자를 가지며, 상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때에, 상기 제어단자의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압보다 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재한 발명은 청구항 8에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때에, 상기 제어단자의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압과 상기 표시데이터에 따른 상기 계조전압을 합산한 전압값보다도 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 전압검출부는 검출한 상기 데이터라인의 전압에 대응하는 전압성분을 일시적으로 홀딩하는 전압홀딩부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 전압검출부는 검출한 상기 데이터라인의 전압에 대응하는 검출데이터를, 대응하는 상기 각 표시화소마다 개별로 기억하는 기억부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 구동회로는 제어단자와, 해당 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 상기 구동전류를 공급하는 전류로를 구비하는 구동소자를 가지며, 상기 전압검출부는 검출한 상기 데이터라인의 전압과, 대응하는 상기 표시화소에 있어서의 상기 구동소자에 고유의 전압에 의거해서 생성된 임계값 데이터를, 대응하는 상기 각 표시화소마다 개별로 기억하는 기억부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
삭제
청구항 14에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 데이터구동부는 상기 데이터라인에 일정전압을 인가하는 정전압공급부를 추가로 구비하고, 상기 정전압공급부에 의해 상기 데이터라인에 상기 일정전압을 인가하는 동작은 상기 정전류공급부로부터 상기 데이터라인에 상기 일정전류를 공급하는 동작에 앞서서 실행되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
청구항 15에 기재한 발명은 청구항 14에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 정전압공급부로부터 인가하는 상기 일정전압의 전압값은 상기 정전류공급부로부터 상기 일정전류가 상기 데이터라인에 공급되었을 때의 상기 데이터라인의 전압보다도 높은 전압값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 16에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 구동회로는 적어도, 전류로의 일단에 상기 발광소자와의 접속접점이 접속되고, 해당 전류로의 타단에 소정의 공급전압이 인가된 제 1 스위치부와, 제어단자에 상기 선택신호가 인가되며, 전류로의 일단에 상기 공급전압이 인가되고, 해당 전류로의 타단에 상기 제 1 스위치부의 제어단자가 접속된 제 2 스위치부와, 제어단자에 상기 선택신호가 인가되고, 전류로의 일단에 상기 데이터라인이 접속되며, 해당 전류로의 타단에 상기 접속접점이 접속된 제 3 스위치부를 구비하고, 구동소자는 상기 제 1 스위치부이며, 상기 전압검출부는 상기 제 1 스위치부의 상기 접속접점의 전위에 대응한 전압을 상기 데이터라인을 통하여 검출하는 것을 특징으로 한다.
청구항 17에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 표시장치에 있어서, 상기 발광소자는 유기일렉트로루미네선스소자인 것을 특징으로 한다.
청구항 18에 기재한 발명은, 표시데이터에 따른 화상정보를 표시하도록 표시장치를 제어하는 구동방법으로서, 상기 표시장치는 행방향 및 열방향으로 배치 설치된 복수의 선택라인 및 데이터라인의 각 교점에, 전류제어형의 발광소자와 구동소자를 갖는 구동회로를 가지며, 상기 구동소자는, 제어단자와 이 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 상기 구동전류를 공급하는 전류로를 가지는 복수의 표시화소가 배열된 표시패널과, 소정의 타이밍으로 상기 표시패널의 각 행마다의 상기 표시화소에 선택신호를 순차 인가하여 선택상태로 설정하고, 해당 선택타이밍에 동기하여 소망의 화상정보를 표시하기 위한 표시데이터에 따른 계조신호를 선택상태로 설정된 행의 상기 표시화소로 인가함으로써, 상기 각 표시화소를 소정의 휘도계조로 발광시켜서 상기 표시패널에 상기 소망의 화상정보를 표시하는 구성을 가지며, 적어도 상기 표시화소에 상기 계조신호를 인가하는 동작에 앞서서, 상기 각 데이터라인에 일정전류를 공급하는 전류 설정 동작과, 상기 일정전류를 상기 데이터라인을 통하여 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소에 공급했을 때의 상기 데이터라인의 전압을 검출하는 동작과, 상기 전압검출부에 의해 검출된 상기 데이터라인 전압과, 상기 각 표시화소의 상기 구동소자 고유의 전압에 기초하여 상기 각 화소의 상기 구동소자의 임계값을 검출하고, 상기 표시 데이터에 대응하여 생성된 계조전압을 상기 검출된 임계값에 기초하여 보정한 화소 데이터 전압을 생성하고, 상기 계조신호로서 상기 각 데이터라인을 통해 상기 각 표시화소에 인가하는 기입 동작을 포함하며; 상기 구동소자 고유의 전압은, 상기 구동소자의 임계값 전압을 0V로 가정한 경우에, 상기 일정전류를 상기 구동소자의 상기 전류로에 흘렸을 때의 제어단자와 전류로의 일단 간에 발생하는 전압으로, 상기 구동소자의 설계값에 기초하여 미리 설정된 값인 것을 특징으로 한다.
청구항 19에 기재한 발명은 청구항 18에 기재한 구동방법에 있어서, 상기 구동회로는 제어단자와, 해당 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 상기 구동전류를 공급하는 전류로를 구비하는 구동소자를 가지며, 상기 구동방법은 상기 검출된 상기 데이터라인의 전압, 상기 표시데이터에 따라서 생성된 계조전압 및 상기 각 표시화소의 상기 구동소자에 고유의 전압에 의거해서 화소데이터전압을 생성하여 상기 계조신호로서 상기 각 데이터라인을 통하여 상기 각 표시화소에 인가하는 동작을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
청구항 21에 기재한 발명은 청구항 18에 기재한 구동방법에 있어서, 상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때에, 상기 제어단자의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압보다 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 22에 기재한 발명은 청구항 21에 기재한 구동방법에 있어서, 상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때에, 상기 제어단자의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압과 상기 표시데이터에 따른 상기 계조전압을 합산한 전압값보다도 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 23에 기재한 발명은 청구항 18에 기재한 구동방법에 있어서, 상기 데이터라인에 상기 일정전류를 공급하는 동작에 앞서서, 상기 데이터라인에 일정전압을 인가하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 24에 기재한 발명은 청구항 23에 기재한 구동방법에 있어서, 상기 일정전압의 전압값은 상기 일정전류가 상기 데이터라인에 공급되었을 때의 상기 데이터라인의 전압보다 높은 전압값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 25에 기재한 발명은 청구항 18에 기재한 구동방법에 있어서, 상기 일정전류를 상기 데이터라인을 통하여 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소에 공급했을 때의 상기 데이터라인의 전압을 검출하는 동작은 상기 표시화소에 있어서 상기 표시데이터에 따른 휘도계조로 발광동작하는 표시구동기간마다 매회 실행되는 것을 특징으로 한다.
청구항 26에 기재한 발명은 청구항 18에 기재한 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 일정전류를 상기 데이터라인을 통하여 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소에 공급했을 때의 상기 데이터라인의 전압을 검출하는 동작은, 상기 표시화소에 있어서 상기 표시데이터에 따른 휘도계조로 발광동작하는 표시구동기간을 1처리사이클기간으로서, 임의의 복수의 상기 처리사이클기간마다 간헐적으로 실행되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 관련되는 표시장치의 제 1 실시형태를 나타내는 요부 구성도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치에 적용되는 계조전압생성부의 일 구성예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치에 적용되는 전압홀딩부의 일구성예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 4는 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 구동방법의 일례를 나타내는 타이밍챠트이다.
도 5는 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전류세트동작을 나타내는 개념도이다.
도 6은 제 1 실시형태에 관련되는 전압세트동작에 있어서의 동작상태를 설명하기 위한 등가회로도이다.
도 7은 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전압검출동작을 나타내는 개념도이다.
도 8은 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 화소데이터 기입동작을 나타내는 개념도이다.
도 9는 박막트랜지스터의 전압-전류 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 발광동작을 나타내는 개념도이다.
도 11은 제 1 실시형태에 관련되는 표시장치에 적용되는 전압홀딩부의 다른 구성예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 12는 본 발명에 관련되는 표시장치의 제 2 실시형태를 나타내는 요부 구성도이다.
도 13은 제 2 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 구동방법의 일례를 나타내는 타이밍챠트이다.
도 14는 제 2 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전압세트동작을 나타내는 개념도이다.
도 15는 제 2 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전류세트동작을 나타내는 개념도이다.
도 16은 제 2 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전압검출동작을 나타내는 개념도이다.
도 17은 제 2 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 화소데이터 기입동작을 나타내는 개념도이다.
도 18은 제 2 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 발광동작을 나타내는 개념도이다.
도 19A는 제 2 실시형태에 관련되는 전압세트동작에 있어서의 일정전압의 전압값과, 전류세트동작에 있어서의 일정전류의 시간변화의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.(그 1).
도 19B는 제 2 실시형태에 관련되는 전압세트동작에 있어서의 일정전압의 전압값과, 전류세트동작에 있어서의 일정전류의 시간변화의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.(그 2)
도 19C는 제 2 실시형태에 관련되는 전압세트동작에 있어서의 일정전압의 전압값과, 전류세트동작에 있어서의 일정전류의 시간변화의 관계를 나타내는 시뮬레 이션 결과이다.(그 3)
도 20은 본 발명에 관련되는 표시장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 개략구성도이다.
도 21은 종래기술에 있어서의 발광소자형 디스플레이에 적용되는 표시화소(구동회로 및 발광소자)의 구성예를 나타내는 등가회로도이다.
(제 1 실시형태)
이하, 본 발명에 관련되는 표시장치 및 그 구동방법에 대해서 실시형태를 나타내어 상세하게 설명한다.
<제 1 실시형태>
도 1은 본 발명에 관련되는 표시장치의 제 1 실시형태를 나타내는 요부 구성도이다. 여기에서는 표시장치의 표시패널에 배치되는 특정의 표시화소와, 해당 표시화소를 발광구동제어하는 표시구동장치의 관계에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 관련되는 표시장치에 적용되는 계조전압생성부의 일구성예를 나타내는 개략 블록도이며, 도 3은 본 실시형태에 관련되는 표시장치에 적용되는 전압홀딩부의 일구성예를 나타내는 개략 블록도이다.
(표시구동장치)
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 관련되는 표시장치에 적용 가능한 표시구동장치(데이터구동부)(100A)는 개략, 표시데이터에 따른 전압값을 갖는 계조전압(Vdata)을 생성하는 계조전압생성부(계조전압생성부)(110)와, 표시패널에 배열된 표시화소(PX)에 소정의 전류값을 갖는 일정전류(Iref)를 공급하는 정전류회로부(정전류공급부)(140)와, 해당 정전류회로부(140)에 의해 표시화소(PX)에 상기 일정전류(Iref)를 공급했을 때의 데이터라인(DL)의 전압을 검출전압(Vdec)으로서 검출하여 홀딩하는 전압홀딩부(120)와, 표시화소(PX)에 표시데이터를 기입할 때에 상기 계조전압(Vdata), 상기 검출전압(Vdec)에 대응하는 참조전압(Vref) 및 상기 일정전류(Iref) 및 표시화소(PX)(후술하는 구동회로(DC))에 설치된 구동용 트랜지스터(구동소자)의 설계파라미터에 의거해서 결정되는 고유전압(Vref0)(상세하게는 후술한다)을 가감산하여 생성되는 화소데이터전압(Vpix)을 계조신호로서 데이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)에 인가하는 전압가산부(계조신호생성부)(130)와, 데이터라인(DL)과 전압가산부(130)측 또는 정전류회로부(140)측과의 접속상태를 선택적으로 전환 설정하는 전환스위치(SW1)와, 전환스위치(SW1)와 정전류회로부(140)의 접속상태(접속, 차단)를 전환 설정하는 전환스위치(SW2)를 구비한 구성을 갖고 있다. 여기에서 전압홀딩부(120)와 전환스위치(SW1)는 전압검출부(160)를 이룬다.
계조전압생성부(110)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 개략, 시프트레지스터·데이터레지스터부(111)와, 표시데이터래치부(112)와, 표시데이터디지털-아날로그변환기(이하, 「표시데이터D/A컨버터」로 기재하고, 도면 중에서는 도시의 편의상 「표시데이터DAC」로 표기한다)(113)를 갖고 구성되어 있다.
시프트레지스터·데이터레지스터부(111)는 예를 들면 시프트신호를 순차 출력하는 시프트레지스터와, 해당 시프트신호에 의거해서 디지털신호로서 공급되는 표시데이터(휘도계조데이터)를 순차 받아들이는 데이터레지스터를 구비하고, 표시 패널 1행만큼의 표시화소(PX)의 표시데이터(시리얼데이터)를 순차 받아들이며, 패러랠데이터로서 표시데이터래치부(112)에 일괄하여 전송한다.
표시데이터래치부(112)는 상기 시프트레지스터·데이터레지스터부(11)에 의해 받아들여진 1행만큼의 표시화소(PX)의 표시데이터를 각 열의 데이터라인(DL)(표시화소(PX))에 대응시켜서 홀딩한다.
표시데이터D/A컨버터(표시데이터DAC)(113)는 도시를 생략한 전원공급부로부터 공급되는 기준전압에 의거해서 상기 표시데이터래치부(112)에 홀딩된 각 표시데이터의 디지털신호전압을 아날로그신호전압으로 변환하고, 또한 각 표시화소(PX)에 설치된 유기EL소자(전류제어형의 발광소자)(OEL)를 표시데이터에 따른 휘도계조로 발광동작시킬 수 있는 소정의 전압값을 갖는 계조전압(Vdata)으로 변환하여 출력한다.
전압홀딩부(120)는 검출한 검출전압(Vdec)을 일시적으로 홀딩하는 동시에 대응하는 전압(참조전압(Vref))을 출력하는 구성을 갖고, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 전하홀딩용의 커패시턴스(C1)와 오퍼레이셔널앰프에 의한 버퍼회로(볼티지플로워회로)(121)에 의해 구성된다.
전압가산부(130)는 예를 들면 오퍼레이셔널앰프를 이용한 전압가산회로 등을 갖고 구성되고, 계조전압생성부(110)에 의해 생성되는 계조전압(Vdata)과, 전압홀딩부(120)로부터 출력되는 참조전압(Vref)과, 각 표시화소(PX)에 설치되는 구동용 트랜지스터의 설계파라미터에 의거해서 미리 결정되는 고유전압(Vref0)을 식(1)에 의해 가감산하여 화소데이터전압(Vpix)을 생성하며, 전환스위치(SW1)를 통하여 계 조신호로서 데이터라인(DL)에 출력한다.
Vpix=Vref-Vref0+Vdata … (1)
즉, 표시화소(PX)에 일정전류(Iref)를 공급했을 때의 데이터라인(DL)의 전압값(즉, 해당 표시화소(PX)에 설치된 구동용 트랜지스터의 소스단자측의 전압)이 전압검출부(160)에 의해 검출되어 전압홀딩부(120)에 받아들여져 홀딩되고, 표시화소(PX)에 표시데이터를 기입할 때(화소데이터 기입동작시)에, 생성되는 화소데이터전압(Vpix)을 전압가산부(130)로부터 출력한다.
정전류회로부(140)는 데이터라인(DL)에 소정의 전류값(마이너스 극성)을 갖는 일정전류(Iref)를 공급함으로써, 표시화소(PX)에 설치된 구동회로(DC)에 있어서의 구동용 트랜지스터(구동소자)의 전류로(드레인-소스간)에 상기 일정전류(Iref)를 흘리고, 이에 따라 해당 구동용 트랜지스터의 게이트-소스간에 대응하는 전압성분을 홀딩시켜 해당 구동용 트랜지스터의 소스단자측(드레인·소스단자간)에 소정의 전압 Vts=Va(검출전압(Vdec)에 상당한다)를 생성시킨다. 여기에서 본 실시형태에 있어서는 마이너스 극성을 갖는 일정전류(Iref)를 데이터라인(DL)에 공급함으로써, 해당 일정전류(Iref)가 데이터라인(DL)측(표시화소(PX)측)으로부터 정전류회로부(140) 방향으로 끌어 넣어지도록 흐른다.
또 정전류회로부(140)로부터 공급되는 일정전류(Iref)의 전류값은 구체적으로는 정전류회로부(140)로부터 데이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)에 일정전류(Iref)를 공급함으로써, 해당 표시화소(PX)의 구동용 트랜지스터의 소스단자측(드레인·소스단자간)에 생기는 전압 Vts=Va(데이터라인(DL)의 전압; 검출전 압(Vdec))가 해당 구동용 트랜지스터의 임계값 전압(Vth)보다 커지도록 설정되며(Vref＞Vth), 바람직하게는 해당 표시화소(PX)의 구동용 트랜지스터의 드레인·소스단자간에 생기는 전압 Vts=Va이 해당 구동용 트랜지스터의 임계값 전압(Vth)과, 전압기입동작시에 계조전압생성부(110)에 의해 생성되는 표시데이터에 따른 계조전압(Vdata)을 합산한 전압값(Vth+Vdata)보다도 커지도록 설정된다(Vref＞Vth+Vdata).
전환스위치(SW1)는 도시를 생략한 시스템컨트롤러로부터 공급되는 전환제어신호(AZ1)에 의거해서, 데이터라인(DL)과, 전압가산부(130)측 또는 정전류회로부(140) 및 전압홀딩부(120)측을 선택적으로 접속 설정한다. 즉, 전환스위치(SW1)는 데이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)에 일정전류(Iref)를 공급하는 전류세트동작 및 데이터라인(DL)의 전압을 검출하는 전압검출동작시에 있어서는 데이터라인(DL)과 정전류회로부(140) 및 전압홀딩부(120)측이 접속되도록 전환 제어되고, 각 표시화소(PX)에 화소데이터전압(Vpix)을 공급하는 화소데이터 기입동작시에 있어서는 데이터라인과 전압가산부(103)측이 접속되도록 전환 제어된다.
전환스위치(SW2)는 도시를 생략한 시스템컨트롤러로부터 공급되는 전환제어신호(AZ2)에 의거해서, 상기 정전류회로부(140)와 전환스위치(SW1)를 통하여 데이터라인(DL)(전환스위치(SW1))의 접속상태(접속, 차단)를 전환 설정함으로써, 정전류회로부(140)로부터 데이터라인(DL)으로의 일정전류(Iref)의 공급상태(공급, 차단)를 전환 제어한다.
(표시화소)
또, 본 발명에 관련되는 표시장치에 적용 가능한 표시화소(PX)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 표시패널의 행방향(도면 좌우방향)으로 배치 설치된 선택라인(SL)과 열방향(도면 상하방향)으로 배치 설치된 데이터라인(DL)과의 교점 근방에 배치되고, 전류제어형의 발광소자인 유기EL소자(OEL)와, 해당 유기EL소자(OEL)에 표시데이터에 따른 전류값을 갖는 구동전류를 공급하기 위한 구동회로(DC)를 구비한 구성을 갖고 있다.
구동회로(DC)는 예를 들면 게이트단자(제어단자)가 선택라인(SL)에, 드레인단자 및 소스단자(전류로)가 소정의 공급전압(Vsc)이 인가되는 전원라인(VL) 및 접점(N11)에 각각 접속된 박막트랜지스터(제 2 스위치부)(Tr11)와, 게이트단자(제어단자)가 선택라인(SL)에, 소스단자 및 드레인단자(전류로)가 데이터라인(DL) 및 접점(N12)에 각각 접속된 박막트랜지스터(제 3 스위치부)(Tr12)와, 게이트단자(제어단자)가 접점(N11)에, 드레인단자 및 소스단자(전류로)가 전원라인(VL) 및 접점(N12)(접속접점)에 각각 접속된 박막트랜지스터(구동소자, 제 1 스위치부, 구동용 트랜지스터)(Tr13)와, 접점(N11) 및 접점(N12)간(박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스단자간)에 접속된 컨덴서(Cs)를 구비한 구성을 적용할 수 있다. 여기에서 박막트랜지스터(Tr13)는 상술한 표시구동장치(100A)에 있어서, 상기 전압검출부(160)에 의해 소스측의 전압(데이터라인의 전압)이 검출되는 구동용 트랜지스터에 상당한다.
또 유기EL소자(OEL)는 애노드단자가 상기 구동회로(DC)의 접점(N12)에 접속되고, 캐소드단자에는 공통전압(Vcom)이 인가되어 있다.
여기에서 공통전압(Vcom)의 전위는 후술하는 구동제어동작에 있어서, 표시데이터에 따른 화소데이터전압이 구동회로(DC)에 공급되는 화소데이터 기입기간에 있어서는 저전위(L)로 설정되는 공급전압(Vsc)(=Vscl)과 등전위인지, 혹은 해당 공급전압(Vsc)보다도 높은 전위인지 또는 유기EL소자(OEL)의 애노드단자와 캐소드단자간에 인가되는 전압(Vscl-Vcom)이 해당 유기EL소자(OEL)의 임계값 전압(Velth)보다 낮게 되는 전압으로서, 유기EL소자(OEL)에 전류가 흐르지 않는 상태로 된다. 또 유기EL소자(발광소자)(OEL)에 구동전류가 공급되어 소정의 휘도계조에서 발광동작하는 발광동작기간에 있어서는 고전위(H)로 설정되는 공급전압(Vsc)(=Vsch)보다도 저전위이며, 유기EL소자(OEL)의 애노드단자와 캐소드단자간에 인가되는 전압(Vsch-Vcom)이 해당 유기EL소자(OEL)의 임계값 전압(Velth)보다 높아지는 전압으로 설정된다. 이에 따라 공통전압(Vcom)의 전위는 예를 들면 접지전위(Vgnd)로 설정된다(Vscl≤Vcom+Velth＜Vsch).
여기에서 컨덴서(Cs)는 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간에 형성되는 기생용량에 있어서도 좋고, 해당 기생용량에 더하여 접점(N11) 및 접점(N12)간에 추가로 용량소자를 병렬로 접속한 것이어도 좋다. 또 박막트랜지스터(Tr11∼Tr13)의 소자구조나 특성 등에 대해서는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 박막트랜지스터(Tr11∼Tr13)를 모두 n채널형의 박막트랜지스터에 의해 구성함으로써, n채널형의 비정질실리콘박막트랜지스터를 양호하게 적용할 수 있다. 이하의 설명에 있어서는 박막트랜지스터(Tr11∼Tr13)를 모두 n채널형의 박막트랜지스터에 의해 구성한 경우에 대해서 설명한다. 또 구동회로(DC)에 의해 발광구동되는 발광소자는 유기EL소 자(OEL)에 한정되는 것은 아니며, 전류제어형의 발광소자이면 발광다이오드 등의 다른 발광소자이어도 좋다.
(구동방법)
이어서, 본 실시형태에 관련되는 표시장치에 있어서, 표시화소의 발광소자를 소망의 휘도계조로 발광동작시키는 경우의 구동방법(구동제어동작)에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 구동방법의 일례를 나타내는 타이밍챠트이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 상술한 구성을 갖는 표시구동장치(100A) 및 표시화소(PX)로 이루어지는 표시장치에 있어서의 구동제어동작은 표시화소(PX)를 소정의 휘도계조로 발광동작시키기 위한 표시구동기간(Tcyc)을 1처리사이클로서, 해당 표시구동기간(Tcyc) 내의 선택기간으로 크게 나누어서 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 일정전류(Iref)를 공급하는 전류세트동작(전류세트기간(Tset))과, 해당 전류세트동작에 수반하여 표시화소(PX)에 설치된 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 소스단자측에 생긴 전압(Vts)(데이터라인(DL)의 전압도 있다)이 포화(수속)한 후, 해당 전압(Vts)(=Va)을 검출전압(Vdec)으로서 검출하고, 홀딩하는 전압검출동작(전압검출기간(Tdec))과, 해당 전압검출동작의 종료 후, 표시화소(PX)에 상기 검출전압(Vdec)에 대응한 참조전압(Vref)(=Vdec)과 표시데이터에 따른 계조전압(Vdata)과 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 설계파라미터에 의거해서 결정되는 고유전압(Vref0)을 가감산하여 얻어진 전압값(Vref-Vref0+Vdata)을 갖는 화소데이터전압(Vpix)을 기입하는 화소데이터 기입동작(화소데이터 기입기간(Twrt))을 포함하고, 표시구동기간(Tcyc)내의 비선택기간에, 해당 화소데이터 기입동작에 의해 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 기입된 화소데이터전압(Vpix)에 의거해서 표시데이터에 따른 소망의 휘도계조로 유기EL소자(OEL)를 발광동작시키는 발광동작(발광동작기간(Tem))을 포함하도록 설정되어 있다(Tcyc≥Tset+Tdec+Twrt+Tem).
이하, 각 제어동작에 대해서 설명한다.
(전류세트동작)
도 5는 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전류세트동작을 나타내는 개념도이고, 도 6은 본 실시형태에 관련되는 전압세트동작에 있어서의 동작상태를 설명하기 위한 등가회로도이다.
우선, 전류세트기간(Tset)에 있어서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 구동회로(DC)의 선택라인(SL)에 온 레벨(하이레벨; H)의 선택신호(Ssel)가 인가되고, 또 전원라인(VL)에는 저전위(L)의 공급전압(Vsc)(=Vscl)이 인가된다. 여기에서 저전위의 공급전압(Vsc)(=Vscl)은 예를 들면 접지전위(Vgnd)라도 좋다.
한편, 이 타이밍에 동기하여 전환제어신호(AZ1, AZ2)에 의거해서 전환스위치(SW1)가 정전류회로부(140) 및 전압홀딩부(120)측에 접속되도록 전환 설정되는 동시에, 전환스위치(SW2)가 온 상태(도통상태)로 설정됨으로써, 도 5에 나타내는 바와 같이, 정전류회로부(140)로부터 출력되는 일정전류(Iref)가 전환스위치(SW2, SW1)를 통하여 데이터라인(DL)에 공급된다. 여기에서 정전류회로(140)로부터 마이 너스의 전류값(마이너스 극성)을 갖는 일정전류(Iref)가 출력됨으로써, 해당 일정전류(Iref)는 데이터라인(DL)측으로부터 전환스위치(SW1, SW2)를 통하여 정전류회로부(140)방향으로 흐른다(즉, 일정전류(Iref)가 표시구동장치(100A)에 끌어 넣어진다).
이에 따라 표시화소(PX)를 구성하는 구동회로(DC)에 설치된 박막트랜지스터(Tr11 및 Tr12)가 온 동작하여(즉, 표시화소(PX)가 선택상태로 설정되어) 공급전압(Vsc)(=Vscl=Vgnd)이 박막트랜지스터(Tr11)를 통하여 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트단자(컨덴서(Cs)의 일단측인 접점(N11))에 인가되는 동시에, 데이터라인(DL)으로부터 정전류회로부(140)방향으로 일정전류(Iref)가 흐르는 것에 기인하는 전압성분이 박막트랜지스터(Tr12)를 통하여 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자(컨덴서(Cs)의 타단측인 접점(N12))측에 생긴다.
즉, 전류세트동작에 있어서는 박막트랜지스터(Tr11)가 온 동작함으로써, 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-드레인간이 단락(쇼트)하여 대략 동전위(Vsc=Vscl)로 설정되고, 또한 마이너스의 전류값을 갖는 일정전류(Iref)가 공급됨으로써 소스단자측에 생기는 전압은 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 전압성분으로서 홀딩된다(기입된다).
여기에서 이 일정전류(Iref)의 공급에 의해 홀딩되는 전압성분(게이트-소스간 전압)은 해당 일정전류(Iref)에 의해 규정되는 전압값(Va)에 수속하도록 서서히 상승(포화)하는데, 해당 전압성분이 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth) 이상이 되면, 박막트랜지스터(Tr13)는 온 동작하여 전원라인(VL)으로부터 박막트랜지 스터(Tr13), 접점(N12), 박막트랜지스터(Tr12), 데이터라인(DL)을 통하여 표시구동장치(100A)(정전류회로부(140))방향으로 해당 전압성분에 따른 전류가 흐른다.
본 실시형태에 있어서는 정전류회로부(140)에 의해 공급되는 일정전류(Iref)는 적어도 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)보다도 큰 전압(Vts=Va＞Vth)을 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자측(접점(N12))에 생기게 할 수 있는 비교적 큰 전류값을 갖도록 설정한다.
여기에서 이 일정전류(Iref)의 전류값에 대해서 구체예를 나타내서 검토한다.
우선, 전류세트동작에 있어서는 도 5에 나타낸 바와 같이 전원라인(VL)으로부터 박막트랜지스터(Tr13, Tr12), 데이터라인(DL)을 통하여 표시구동장치(100A)에 일정전류(Iref)가 흐르게 되므로, 도 6에 나타내는 바와 같이, 일정전류(Iref)의 공급원(SCi)과 접지전위의 사이에 전류로가 접속되고, 게이트-드레인간이 단락된 트랜지스터소자(TrA)(박막트랜지스터(Tr13))에 상당한다)와, 해당 트랜지스터소자(TrA)의 게이트-소스간에 접속된 용량소자(Ctl)로 이루어지는 등가회로로 나타낼 수 있다.
또한 용량소자(Ctl)는 컨덴서(Cs)의 홀딩용량과 배선용량과 트랜지스터소자(TrA)의 게이트용량(Cg)의 총화에 상당한다. 즉, 본 실시형태에 관련되는 전류세트동작에 있어서는 컨덴터(Cs)에 일정전류(Iref)에 따른 전압성분의 전하가 축적될뿐만 아니라, 전원라인(VL)으로부터 데이터라인(DL)에 이르는 전류경로에 기생하는 그 외의 용량성분에도 일정전류(Iset)에 따른 전하의 축적이 실행된다.
이와 같은 등가회로에 있어서는 상기 전압성분의 홀딩동작(기입동작)에 있어서 구동회로(DC)에 공급되는 일정전류(Iref)는 (11)식과 같이 나타낼 수 있다. 또한 (11)식 중, V는 용량소자(Ctl)의 양단(트랜지스터소자(TrA)의 게이트-소스간)에 생기는 전위차이며, 또, μe는 트랜지스터소자(TrA)의 게이트절연막의 유도율, Cg는 해당 트랜지스터소자(TrA)의 게이트용량, W, L은 각각 해당 트랜지스터소자(TrA)의 게이트폭과 게이트길이이다.
[수 1]
Figure 112008021776128-pct00001
이 (11)식에 있어서, 전위차(V)의 시간변화를, t=0 및 t=∞일 때, 각각 (12)식과 같이 설정하면, 트랜지스터소자(TrA)에 흐르는 전류(기입전류)(Id)의 시간변화는 (13)식과 같이 나타낼 수 있다. 이에 따라 도 6에 나타낸 등가회로에 있어서는 트랜지스터소자(TrA)의 전류로에 흐르는 전류레벨이 해당 트랜지스터소자(TrA)의 게이트-소스의 전압레벨로 변환되어 용량소자(Ctl)에 전하로서 축적된다(전압성분으로서 홀딩된다).
[수 2]
Figure 112008021776128-pct00002
[수 3]
Figure 112008021776128-pct00003
그리고, 이 등가회로에 있어서는 일정전류(Iref)를 공급할(기입할) 때의 시정수는 Ctl·V/Id로 나타낼 수 있다. 이때, 예를 들면 용량소자(Ctl)의 정전용량을 18pF, 트랜지스터소자(TrA)에 흐르는 전류(Id)(≒일정전류(Iref))의 전류값을 10μA, 트랜지스터소자(TrA)의 설계파라미터에 의거해서 결정되는 고유전압(Vref0)을 3V, 트랜지스터소자(TrA)의 임계값 전압을 1V로 한 경우, 시정수는 90pC/10μA=9μsec로 산출된다.
여기에서 전류세트기간(Tset)을 예를 들면, 50μsec로 설정하면, 일정전류(Iref)의 공급에 의해 트랜지스터소자(TrA)(박막트랜지스터(Tr13))의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 홀딩되는 전압성분의 포화율(즉, 기입율)은 99.9％로 된다.
또, 트랜지스터소자(TrA)(박막트랜지스터(Tr13))의 임계값 전압(Vth)이 변화하여 예를 들면 5V가 된 경우라도 시정수는 144pC/10μA=15μsec로 산출되고, 99.5％의 기입율이 얻어진다.
이에 따라 일정전류(Iref)를 비교적 크게 설정함으로써, 임계값 전압이 크게 변동(Vth시프트)한 경우라도 미리 설정된 비교적 짧은 전류세트 기간 내에, 일정전 류(Iref)에 의한 전류성분을 충분하게 홀딩시킬 수 있다. 또한 상술한 시정수의 산출에 이용한 수치는 일예이지만, 이 경우의 일정전류(Iref)의 전류값을 대략 1μA 이상 100μA 이하로 설정하는 것이 수십 μsec의 비교적 짧은 시간으로 높은 기입율(대략 100％)을 얻기 위해 바람직한 것을 본원 발명자의 시뮬레이션 실험에 의해 판명했다.
또한 상술한 전류세트기간(Tset)에 있어서는 유기EL소자(OEL)에는 전류가 흐르지 않고 발광동작은 실행되지 않는다.
(전압검출동작)
도 7은 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전압검출동작을 나타내는 개념도이다.
전압검출동작은 전류세트기간(Tset)에 계속하는 전압검출기간(Tdec)에 있어서 실행되고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 전류세트동작에 있어서, 일정전류(Iref)를 공급함으로써 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자측(드레인·소스단자간)에 생기는 전압(Vts)(데이터라인(DL)의 전압)이 포화(Vts≒Va)한 후(전류세트기간(Tset) 종료 후)에 실행된다. 전압검출동작은 상술한 전류세트기간(Tset)과 마찬가지로, 선택라인(SL)에 온 레벨의 선택신호(Ssel)가 인가되고, 또 전원라인(VL)에 저전위(L)의 공급전압(Vsc)(=Vscl)이 인가된 상태로 실행되며, 전환제어신호(AZ2)에 의거해서 전환스위치(SW2)가 비도통상태로 설정됨으로써, 도 7에 나타내는 바와 같이 전환스위치(SW1)를 통하여 데이터라인(DL)에 전기적으로 접속된 전압홀딩부(120)를 갖는 전압검출부(160)에 의해 데이터라인(DL)의 전압(Vts≒Va)을 검 출전압(Vdec)으로서 검출하고, 전압홀딩부(120)에 있어서의 전하홀딩용의 커패시턴스(C1)에 검출전압(Vdec)을 일시적으로 홀딩한다.
여기에서 전압검출부(160)에 의해 검출되는 데이터라인(DL)의 전압은 상술한 바와 같이, 박막트랜지스터(Tr11 및 Tr12)가 온 상태로 설정되고, 데이터라인과 접점(N12)이 전기적으로 접속된 상태에 있으므로, 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자측(접점(N12))의 전압(Vts)에 상당한다. 이 전압(Vts)은 해당 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 홀딩된 전압성분에도 상당한다. 또, 이 전압(Vts)은 박막트랜지스터(Tr11)가 온 상태임으로써 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-드레인간이 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 박막트랜지스터(Tr13)의 드레인·소스간 전압도 같게 되어 있다.
또한 이 전압검출기간(Tdec)에 있어서도 유기EL소자(OEL)에는 전류가 흐르지 않고 발광동작은 실행되지 않는다.
(화소데이터 기입동작)
도 8은 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 화소데이터 기입동작을 나타내는 개념도이고, 도 9는 박막트랜지스터의 전압-전류 특성을 나타내는 도면이다.
화소데이터 기입기간(Twrt)에 있어서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 상술한 전압검출기간(Tdec)과 마찬가지로, 선택라인(SL)에 온 레벨의 선택신호(Ssel)가 인가되고, 또 전원라인(VL)에 저전위(L)의 공급전압(Vsc)(=Vscl)이 인가되는 동시에, 전환제어신호(AZ1, AZ2)에 의거해서 전환스위치(SW1)가 전압가산부(130)측에 접속 설정되고, 전환스위치(SW2)가 비도통상태로 전환 설정된 상태에서 도 8에 나타내는 바와 같이 전압가산부(130)로부터 화소데이터전압(Vpix)을 데이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)에 인가한다.
구체적으로는 계조전압생성부(110)에 있어서, 도 2에 나타낸 시프트레지스터·데이터레지스터부(123)에 의해 계조전압생성부(110)의 외부로부터 공급되는 1행만큼의 표시데이터를 순차 받아들이고, 표시데이터래치부(112)에 의해 각 열의 데이터라인(DL)(표시화소(PX))마다 홀딩하며, 표시데이터D/A컨버터에 의해 해당 각 표시데이터에 따른 전압값을 갖는 계조전압(Vdata)을 생성하여 전압가산부(130)에 출력한다.
한편, 전압홀딩부(120)의 전하홀딩용의 커패시턴스(C1)에 일시적으로 홀딩된 검출전압(Vdec)에 의거하는 전압을, 전압홀딩부(120)의 버퍼회로보다 참조전압(Vref)으로서 전압가산부(130)에 출력한다. 여기에서 참조전압(Vref)은 상술한 전압검출동작에 있어서 검출된 검출전압(Vdec)(=Vts≒Va)과 동등한 전압값으로 된다.
이에 따라 전압가산부(130)에 있어서, 계조전압생성부(110)로부터 공급된 계조전압(Vdata)과, 전압홀딩부(120)로부터 공급된 참조전압(Vref)과, 각 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 설치된 박막트랜지스터(Tr13)의 설계파라미터에 의거해서 결정되는 고유전압(Vref0)을 가감산하여 소정의 전압값(Vref-Vref0+Vdata)을 갖는 마이너스 극성의 화소데이터 전압(Vpix)을 생성하여 데이터라인(DL)에 인가한다.
여기에서, 고유전압(Vref0)은 박막트랜지스터(Tr13)의 설계상의 임계값 전압 을 Vth0으로 한 경우에, 상술한 일정전류(Iref)를 게이트-드레인간을 접속한 상태의 박막트랜지스터(Tr13)의 드레인-소스간의 전류로에 흘렸을 때에 생기는 게이트·소스간 전압(=드레인-소스간 전압)을 Vgt로 했을 때에, Vref0=Vgt-Vth0로 나타내어지는 전압이다. 이 전압은 실질적으로 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)을 0V로 가정한 경우에, 일정전류(Iref)를 박막트랜지스터(Tr13)의 전류로에 흘렸을 때에 생기는 게이트·소스간 전압(=드레인-소스간 전압)에 상당하고, Vgt, Vth0의 값은 해당 박막트랜지스터(Tr13)의 설계파라미터에 의거해서 미리 정해져 있는 것이다.
따라서, 전압가산부(130)에 의해 생성되는 화소데이터전압(Vpix)(=Vref-Vref0+Vdata) 중, 참조전압(Vref)(=Vdec)이 박막트랜지스터(Tr13)의 드레인-소스간의 전류로에 일정전류(Iref)를 흘릴 때 생기는 게이트·소스간 전압(=드레인·소스단자간 전압)(Vts)(≒Va)이기 때문에, 참조전압(Vref)과 고유전압(Vref0)의 차이 만큼에 상당하는 전압성분(Vref-Vref0)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 임계값 전압이 0V에서 Vth까지 변화한 경우의 박막트랜지스터(Tr13)의 전압-전류 특성선간의 차이 만큼에 상당하고, 해당 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)에 대응한다. 이와 같이, 상술한 전류세트동작 및 전압검출동작에 있어서, 데이터라인(DL)의 전압(박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자측에 생기는 전압)을 검출전압(Vdec)으로서 검출함으로써, 해당 박막트랜지스터(Tr13)(구동용 트랜지스터)의 임계값 전압(Vth)을 검출(모니터)하고 있는 것과 동등하게 된다.
그리고 이 화소데이터전압(Vpix)이 데이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 설치된 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자측에 직접 인가됨으로써, 해당 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스단자간(컨덴서(Cs))에 화소데이터전압(Vpix)에 따른 전압성분(Vc)(≒Vref-Vref0+Vdata=Vth+Vdata)이 충전된다.
이 화소데이터 기입동작에 있어서, 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에, 화소데이터전압(Vpix)에 대응하는 전압성분을 충전시킬(기입할) 때의 시정수는 C·R로 나타낼 수 있다. 여기에서 C는 화소데이터전압(Vpix)이 인가되는 배선경로에 기생하는 용량성분(배선용량)이며, R은 해당 배선경로의 저항성분(배선저항)이다.
여기에서 예를 들면 배선저항을 10㏀, 배선용량을 20pF로 한 경우, 시정수 C·R은 10㏀×20pF=200nsec로 산출되므로 화소데이터 기입기간을 예를 들면 5μsec정도의 매우 짧은 시간으로 설정한 경우라도, 표시데이터(화소데이터전압(Vpix))를 충분하게 기입할 수 있다. 따라서 전류세트기간(Tset)과 화소데이터 기입동작(Twrt)의 총시간은 50+5=55μsec 이내로 설정할 수 있다.
이와 같이, 표시화소(PX)(구동회로(DC))로 설치된 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에, 상기 화소데이터전압(Vpix)에 따른 전압성분(Vc≒Vpix=Vth+Vdata)이 충전됨으로써, 해당 박막트랜지스터(Tr13)는 해당 전압성분 중, 임계값 전압(Vth) 이상으로 되는 전압성분(계조전압(Vdata)에 대응한다)에 의거한 도통상태에서 온 동작하므로, 도 8에 나타내는 바와 같이, 전원라인(VL)으로부터 박막트랜지스터(Tr13), 접점(N12), 박막트랜지스터(Tr12), 데이터라인(DL)을 통하여 표시구동장치(100A)(전압가산부(130)) 방향으로 기입전류(Iwrt)가 흐른다.
또한 이 화소데이터 기입기간(Twrt)에 있어서도, 유기EL소자(OEL)에는 구동전류가 흐르지 않는 발광동작은 실행되지 않는다.
(발광동작)
도 10은, 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 발광동작을 나타내는 개념도이다.
발광동작기간(Tem)에 있어서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 선택라인(SL)에 오프 레벨(로우레벨; L)의 선택신호(Ssel)가 인가되는 동시에, 전원라인(VL)에 고전위(H)의 공급전압(Vsc)(=Vsch)이 인가된다. 또 이 타이밍에 동기하여 표시구동장치(100A)에 의한 상기 화소데이터전압(Vpix)의 인가동작이 정지된다.
여기에서 고전위의 공급전압(Vsc)(=Vsch)은 유기EL소자(OEL)를 최고휘도계조로 발광동작시킬 때에 필요하게 되는 애노드전압 이상의 전압값(유기EL소자(OEL)의 캐소드측에 접속된 전압(Vcom)에 대해서, 순바이어스로 되는 플러스의 전압)이 되도록 설정되어 있다.
이에 따라, 상기 화소데이터전압이 기입된 표시화소(PX)를 구성하는 구동회로(DC)에 설치된 박막트랜지스터(Tr11 및 Tr12)가 오프 동작하여(즉, 표시화소(PX)가 비선택상태로 설정되어) 공급전압(Vsc)의 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트단자(접점(N11); 컨덴서(Cs)의 일단측)로의 인가가 차단되는 동시에, 데이터라인(DC)과 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자(접점(N12); 컨덴서(Cs)의 타단측)의 전기적인 접속이 차단되므로 상술한 화소데이터 기입기간(Twrt)에 있어서 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 충전된 전압성분(Vc≒Vpix=Vth+Vdata)이 홀딩되어 박막트랜지스터(Tr13)는 온 상태를 유지한다.
따라서 도 10에 나타내는 바와 같이, 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 충전된 전압성분 중, 임계값 전압(Vth) 이상으로 되는 전압성분(계조전압(Vdata))에 따른 전류값을 갖는 구동전류(Iem)(≒Idata)가 전원라인(VL)으로부터 박막트랜지스터(Tr13), 접점(N12)을 통하여 유기EL소자(OEL) 방향으로 흐르고, 유기EL소자(OEL)는 표시데이터(계조전압(Vdata))에 따른 휘도계조로 계속적으로 발광한다.
이와 같이, 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 따르면 표시구동기간(Tcyc)에 있어서, 표시데이터에 대응하는 화소데이터전압의 기입동작(화소데이터 기입기간(Twrt))에 앞서서, 구동용 트랜지스터인 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)에 대응하는(또는 밀접하게 관련하는) 전압성분(검출전압(Vdec))을 검출하여 일시적으로 홀딩하고, 화소데이터 기입기간(Twrt)에 상기 검출전압(Vdec)에 따른 참조전압(Vref) 및 박막트랜지스터(Tr13)의 설계파라미터에 의거해서 결정되는 고유전압(Vref0)을 이용하여 산출되는 임계값 전압(Vth)에 상당하는 전압성분(Vref-Vref0)과, 표시데이터에 따른 계조전압(Vdata)을 합산한 화소데이터전압(Vpix)을 표시화소(PX)에 인가하여 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 계조전압(Vdata) 상당의 전압성분과 함께, 임계값 전압(Vth) 상당의 전압성분(Vref-Vref0)을 동시에 충전(홀딩)시킬 수 있다.
그리고, 이 경우, 화소데이터 기입동작에 앞서서 실행되는 전류세트동작 및 전압검출동작에 의해, 각 표시화소(PX)에 설치되는 박막트랜지스터(Tr13)의 현시 점(검출시점)의 임계값 전압(Vth)에 대응하는 전압성분을 검출할 수 있으므로, 해당 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)으로 변동(임계값 시프트)이 생긴 경우라도, 리얼타임으로 해당 변동량에 대응한 전압성분(Vref-Vref0)을 포함하는 화소데이터전압(Vpix)을 생성할 수 있고(즉, 임계값 시프트를 보상할 수 있고), 표시데이터에 양호하게 대응한 전류값을 갖는 구동전류(Iem)를 유기EL소자(OEL)로 공급하여 적절한 휘도계조로 발광동작할 수 있다.
또한 상기에 있어서는 Vref0의 결정에 있어서, 박막트랜지스터(Tr12)에서의 전압강하나 그 외의 배선저항성분에 의한 전압강하분 등은 생략하고 있지만, 이들의 값은 상술한 Vgt, Vth0의 값과 마찬가지로, 구동회로(DC)의 설계파라미터에 의거해서 미리 대략 정해져 있는 것이다. 따라서 미리 이들 값의 영향을 가미한 후에 Vref0의 값을 결정하는 것이 바람직하다.
또 본 실시형태에 적용한 표시화소(구동회로(DC))의 회로구성에 따르면 단일한 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))에 대해서 해당 표시화소의 선택상태에 있어서는 구동용 트랜지스터의 게이트-소스간에 표시데이터에 따른 전압성분(화소데이터전압)을 홀딩시키고, 비선택상태에 있어서, 해당 홀딩한 전압성분에 의거한 소정의 전류값을 갖는 구동전류(Iem)를 유기EL소자(OEL)에 공급하도록 구동제어되므로, 박막트랜지스터 상호간의 소자특성의 불균형이나 시간경과에 따른 변화의 영향을 억제할 수 있는 동시에, 해당 박막트랜지스터로서 비정질실리콘 박막트랜지스터를 적용한 경우라도 임계값시프트를 리얼타임으로 보상할 수 있고, 장기간에 걸쳐 안정적으로 균질인 표시화질(발광특성)을 실현할 수 있다.
상술한 표시장치의 구동방법에 있어서는 표시패널의 각 행의 표시화소(PX)에 있어서의 표시구동기간(1처리사이클기간)(Tcyc)마다 매회, 표시데이터(화소데이터전압(Vpix))의 기입동작 및 발광동작에 앞서서, 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 임계값 전압(Vth)에 대응하는 전압성분(Vts)(=Vdec)을 검출하는 전류세트동작 및 전압검출동작을 실행하는 경우에 대해서 설명했다.
그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 검출한 전압성분 또는 그것에 대응한 전압을 기억하는 기억부를 설치하며, 전류세트동작 및 전압검출동작을 수처리 사이클기간마다와 같이 간헐적으로 실행하는 것이어도 좋고, 혹은 표시장치의 기동시 등과 같이 임의의 타이밍으로 실행하는 것이어도 좋다. 이것에 따르면 각 표시구동기간(Tcyc)마다 전류세트동작 및 전압검출동작을 실행할 필요가 없으므로, 화소데이터 기입기간(Twrt)이나 발광동작기간(Tem)을 상대적으로 길게 설정할 수 있다. 도 11은 본 실시형태에 관련되는 표시장치에 적용되는 전압홀딩부의 다른 구성예로서 상기와 같은 동작을 실행하기 위한 기억부를 갖는 구성예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 11에 있어서의 전압홀딩부(120B)는 개략, 검출전압아날로그-디지털변환기(이하, 「검출전압A/D컨버터」로 기재하고, 도면 중에서는 도시의 편의상 「검출전압ADC」로 표기한다)(122a)와, 참조전압 디지털-아날로그변환기(이하, 「참조전압D/A컨버터」로 기재하고, 도면 중에서는 도시의 형편상 「참조전압DAC」로 표기한다)(122b)와, 전압데이터래치부(123)와, 시프트레지스터·데이터레지스터부(124)와, 프레임메모리(기억부)(125)를 갖고 구성되어 있다. 검출전압A/D컨버터(122a) 는 상술한 전류세트동작시에 데이터라인(DL)에 생기는 전압을 검출전압(Vdec)으로서 받아들이고, 디지털신호전압으로 이루어지는 검출데이터로 변환한다. 전압데이터래치부(123)는 상기 검출전압A/D컨버터(122a)에 의해 변환된 검출데이터를, 예를 들면 1행만큼의 표시화소(PX)마다 받아들여서 홀딩하는 동작, 또는 시프트레지스터·데이터레지스터부(124)를 통하여 전송되는 참조데이터를 각 표시화소(PX)마다 받아들여서 홀딩하는 동작의 어느 한쪽을 선택적으로 실행한다. 시프트레지스터·데이터레지스터부(124)는 상술한 계조전압생성부(110)에 설치된 시프트레지스터·데이터레지스터부(111)와 마찬가지로, 시프트레지스터와, 데이터레지스터를 구비하고, 전압데이터래치부(123)에 각 표시화소(PX)마다 홀딩된 검출데이터를 받아들이고, 프레임메모리(125)로 전송하는 동작 또는 프레임메모리(125)로부터 특정의 1행만큼의 표시화소(PX)의 참조데이터를 받아들이고, 전압데이터래치부(123)로 전송하는 동작의 어느 한쪽을 선택적으로 실행한다.
또한 본 실시형태에 있어서는 계조전압생성부(110)에 설치되는 시프트레지스터·데이터레지스터부(111)와, 전압홀딩부(120B)에 설치되는 시프트레지스터·데이터레지스터부(123)를 개별의 구성으로서 나타냈지만, 어느 한쪽의 구성에 있어서도 시리얼데이터를 순차 받아들이고, 패러랠데이터로서 일괄하여 전송하는 동작, 혹은 패러랠데이터를 일괄하여 받아들이며, 시리얼데이터로서 순차 전송하는 동작을 실행하기 때문에 이들의 구성을 단일한 시프트레지스터·데이터레지스터부를 적용하여 겸용하는 것이어도 좋다. 또 프레임메모리(125)는 표시패널에 배열된 각 표시화소(PX)에의 표시데이터(휘도계조데이터)의 기입동작에 앞서서, 상기 검출전압A/D 컨버터(121a)에 의해 1행만큼의 각 표시화소(PX)마다 검출된 검출전압(Vdec)에 의거하는 검출데이터를, 시프트레지스터·데이터레지스터부(123)를 통하여 순차 받아들이고, 표시패널 1화면(1프레임)만큼의 각 표시화소(PX)마다 개별로 기억하는 동시에, 해당 검출데이터를 참조데이터로서, 시프트레지스터·데이터레지스터부(124)를 통하여 순차 출력하고, 전압데이터래치부(123)에 전송한다. 참조전압D/A컨버터(122b)는 상기의 화소데이터 기입동작시에 상기 전압데이터래치부(122)에 홀딩된 각 표시화소(PX)마다의 디지털신호전압으로 이루어지는 참조데이터를 아날로그신호전압으로 이루어지는 참조전압(Vref)으로 변환하여 전압가산부(130)에 출력한다.
또한 상기 구성에 있어서는 각 표시화소(PX)에의 표시데이터의 기입동작시에, 참조전압(Vref)과, 구동용 트랜지스터에 고유의 전압(Vref0)과, 계조전압(Vdata)을 가감산하여 화소데이터전압(Vpix)을 생성하는 구성으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 검출전압(Vdec)에 따른 검출데이터를 프레임메모리(124)에 기억할시에, 미리 판명하고 있는 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))에 고유의 전압(Vref0)을 감산한, 임계값 전압(Vth)(=Vdec-Vref0=Vref-Vref0)에 따른 디지털데이터(임계값데이터)를 기억하도록 해도 좋다. 이 경우, 프레임메모리(124)로부터 판독된 디지털데이터(임계값 데이터)에 의거해서 임계값 전압(Vth)(=Vref-Vref0)이 생성되고, 전압가산부(130)에 있어서, 해당 임계값 전압(Vth)과 계조전압(Vdata)을 합산하여 화소데이터전압(Vpix)을 생성할 수 있다.
<제 2 실시형태>
도 12는 본 발명에 관련되는 표시장치의 제 2 실시형태를 나타내는 요부 구성도이다. 여기에서 상술한 제 1 실시형태에 나타낸 표시장치와 동등한 구성에 대해서는 동등 또는 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 간략화한다.
(표시구동장치)
도 12에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 표시구동장치(데이터구동부)(100B)는 제 1 실시형태에 나타낸 표시구동장치(100A)의 구성(도 1 참조)에 더하여, 표시패널의 데이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)에 소정의 전압값을 갖는 일정전압(Vini)을 인가하는 정전압회로부(정전압공급부)(150)를 구비하는 동시에, 전환스위치(SW2)에 대신하여 데이터라인(DL)과 정전류회로부(140)측 또는 정전압회로부(150)측의 접속상태를 선택적으로 전환 설정하는 전환스위치(SW3)를 구비한 구성을 갖고 있다.
정전압회로부(150)는 데이터라인(DL)에 소정의 전압값(마이너스 극성)을 갖는 일정전압(Vini)을 인가함으로써, 표시화소(PX)에 설치된 구동용 트랜지스터의 소스단자(구체적으로는 게이트-소스간)에 해당 일정전압(Vini)에 대응하는 전압성분을 홀딩시킨다. 여기에서 본 실시형태에 있어서는 상기 일정전압(Vini)을 전원라인(VL)에 인가되는 저전위(L)의 공급전압(Vsc)(=Vscl)보다도 충분히 낮은 전압값(마이너스 극성)을 갖도록 설정한다.
전환스위치(SW3)는 도시를 생략한 시스템컨트롤러로부터 공급되는 전환제어신호(AZ3)에 의거해서 전환스위치(SW1)를 통하여 접속되는 데이터라인(DL)과, 정전류회로부(140)측 또는 정전압회로부(150)측을 선택적으로 접속 설정한다. 즉, 데 이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)에 일정전압(Vini)을 인가하는 전압세트동작(상세하게는 후술한다)시에 있어서는 데이터라인(DL)과 정전압회로부(150)가 접속되도록 전환 제어되고, 전압세트동작 후에 해당 표시화소(PX)에 일정전류(Iref)를 공급하는 전류세트동작시에 있어서는 데이터라인(DL)과 정전류회로부(140)가 접속되도록 전환 제어된다.
또 전환스위치(SW1)는 전환제어신호(AZ1)에 의거해서, 전압세트동작시, 전류세트동작시 및 전압검출동작시에 있어서는 전환스위치(SW3)측으로 전환 제어되고, 화소데이터 기입동작시에 있어서는 전압가산부(130)측으로 전환 제어된다.
(구동방법)
도 13은 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 구동방법의 일례를 나타내는 타이밍챠트이다. 여기에서 상술한 제 1 실시형태에 나타낸 구동방법과 동등한 동작에 대해서는 그 설명을 간략화한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 상술한 구성을 갖는 표시구동장치(100B)를 구비한 표시장치에 있어서의 구동제어동작은 표시구동기간(1처리사이클기간)(Tcyc)의 선택기간으로 크게 나누어서, 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 일정전압(Vini)을 인가하는 전압세트동작(전압세트기간(Tvst))와, 해당 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 일정전류(Iref)를 공급하는 전류세트동작(전류세트기간(Tist); 제 1 실시형태에 나타낸 전류세트기간(Tset)에 상당한다)과, 표시화소(PX)에 설치된 구동용의 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자에 생긴 전압(Vts)(데이터라인(DL)의 전압)을 검출전압(Vdec)으로서 검출하고, 홀딩하는 전압검출동작(전압검출기간(Tdec))과, 표시화 소(PX)에, 표시데이터 및 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)에 따른 화소데이터전압(Vpix)(=Vref-Vref0+Vdata)을 기입하는 화소데이터 기입동작(화소데이터 기입기간(Twrt))을 포함하고, 표시구동기간(Tcyc)의 비선택기간에, 유기EL소자(OEL)에 표시데이터에 따른 구동전류를 흘려서 소망의 휘도계조로 발광동작시키는 발광동작(발광동작기간(Tem))을 포함하도록 설정되어 있다(Tcyc≥Tvst+Tist+Tdec+Twrt+Tem).
이하, 각 제어동작에 대해서 설명한다. 여기에서는 본 실시형태에 특유의 제어동작에 대해서 상세하게 설명한다.
(전압세트동작)
도 14는 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전압세트동작을 나타내는 개념도이다.
전압세트기간(Tvst)에 있어서는 도 14에 나타내는 바와 같이, 선택라인(SL)에 온 레벨의 선택신호(Ssel)가 인가되고, 또 전원라인(VL)에 저전위(L)의 공급전압(Vsc)(=Vscl)이 인가된 상태에서 전환제어신호(AZ1, AZ3)에 의거해서, 전환스위치(SW1)가 전환스위치(SW3)측으로 전환 설정되며, 또 전환스위치(SW3)가 정전압회로부(150)측으로 전환 설정됨으로써, 도 14에 나타내는 바와 같이, 정전압회로부(150)로부터 출력된 일정전압(Vini)이 전환스위치(SW3, SW1)를 통하여 데이터라인(DL)에 인가된다.
이에 따라, 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 설치된 박막트랜지스터(Tr11 및 Tr12)가 온 동작하여(즉, 표시화소(PX)가 선택상태로 설정되어) 공급전 압(Vsc)(=Vscl=Vgnd)이 박막트랜지스터(Tr11)를 통하여 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트단자(컨덴서(Cs)의 일단측인 접점(N11))에 인가되는 동시에, 정전압회로부(150)로부터 데이터라인(DL)에 인가된 일정전압(Vini)이 박막트랜지스터(Tr12)를 통하여 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자(컨덴서(Cs)의 타단측인 접점(N12))측에 인가된다.
이 전압세트동작(전압세트기간(Tvst))에 있어서, 정전압회로(150)로부터 데이터라인(DL)에 인가되는 일정전압(Vini)은 마이너스의 전압값(마이너스 극성)을 갖도록 설정된다. 또한 후술하는 전류세트동작에 있어서, 정전류회로부(140)에 의해 표시화소(PX)에 일정전류(Iref)를 공급함으로써, 해당 표시화소(PX)에 설치된 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 소스단자(게이트-소스간)에 홀딩시키는 전압(Vts)(=Va＞Vth)보다도 높아지도록 설정하는 것이 바람직하다(Vini＞Va).
이와 같이, 구동회로(DC)에 설치된 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)보다도 충분히 큰 전압값을 갖는 일정전압(Vini)을, 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자(접점(N12))에 인가함으로써, 매우 짧은 시간에서 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(즉, 컨덴서(Cs))에, 해당 전압(Vini)에 따른 전압성분(Vts)(=Vini)이 홀딩된다.
또한 이 전압세트기간(Tvst)에 있어서는 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간에 설치된 컨덴서(Cs)에 일정전압(Vini)에 따른 전압성분의 전하가 축적될뿐만 아니라, 표시구동장치(100B)로부터 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 이르는 배선경로에 기생하는 그 외의 용량성분에도, 일정전압(Vini)에 따른 전하의 축적이 실행된 다.
(전류세트동작)
도 15는 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전류세트동작을 나타내는 개념도이다.
전류세트기간(Tist)(전류세트동작)은 상술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 15에 나타내는 바와 같이, 선택라인(SL)에 온 레벨의 선택신호(Ssel)가 인가되고, 또 전원라인(VL)에 저전위(L)의 공급전압(Vsc)(=Vscl)이 인가된 상태에서 전환제어신호(AZ1, AZ3)에 의거해서 전환스위치(SW3)가 정전류회로부(140)측에 전환 설정됨으로써, 도 15에 나타내는 바와 같이, 정전류회로부(140)로부터 출력된 마이너스의 전류값(마이너스 극성)을 갖는 일정전류(Iref)가 전환스위치(SW3, SW1)를 통하여 데이터라인(DL)에 공급된다.
이에 따라, 저전위(L)의 공급전압(Vsc)(=Vscl=Vgnd)이 인가된 전원라인(VL)으로부터 박막트랜지스터(Tr13 및 Tr12), 데이터라인(DL)을 통하여 정전류회로부(140)방향으로 일정전류(Iref)가 흐르고, 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 일정전류(Iref)에 따른 전압성분으로서 홀딩된다.
이때, 상기한 전압세트동작에 의해 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간에는 일정전압(Vini)에 따른 전압성분이 이미 홀딩되어 있으므로, 전류세트동작에 의해 게이트-소스간에 홀딩된 전하의 일부가 방전되어 일정전류(Iref)를 박막트랜지스터(Tr13)의 전류로(드레인-소스간)에 흘릴 때의 게이트-소스간 전압(Va)에 수속하도록 변화한다(Vini→Va).
여기에서 일정전류(Iref)는 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)과 표시데이터에 의거해서 생성되는 계조전압(Vdata)을 합산한 전압값보다도 큰 전압(Va＞Vth)을 해당 박막트랜지스터(Tr13)의 드레인·소스단자간(접점(N12))에 생기게 할 수 있는 전류값을 갖도록 설정되어 있으므로, 비교적 짧은 시간에서 상술한 전압세트동작에 의해 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간에 홀딩된 전압성분(Vini)을 일정전류(Iref)에 따른 전압성분(Va)에 수속시킬 수 있다.
(전압검출동작·화소데이터 기입동작·발광동작)
도 16은 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 전압검출동작을 나타내는 개념도이고, 도 17은 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 화소데이터 기입동작을 나타내는 개념도이며, 도 18은 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 있어서의 발광동작을 나타내는 개념도이다. 여기에서 본 실시형태에 있어서의 전압검출동작, 화소데이터 기입동작 및 발광동작은 기본적으로 상술한 제 1 실시형태와 동등하므로 그 설명을 간략화한다.
상술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 전압검출기간(Tdec)(전압검출동작)은 전류세트동작에 있어서의 박막트랜지스터(Tr13)의 소스단자측(드레인·스소단자간)에 생기는 전압(Vts)이 수속한 후, 도 16에 나타내는 바와 같이, 전환스위치(SW1)를 통하여 데이터라인(DL)에 전기적으로 접속된 전압홀딩부(120)를 갖는 전압검출부(160)에 의해, 데이터라인(DL)의 전압(즉, 표시화소(PX)에 설치된 박막트랜지스터(Tr13) 소스전압(Vts))을 검출전압(Vdec)으로서 검출하고, 전압홀딩부(120)에 있 어서의 전하홀딩용의 커패시턴스(C1)에 검출전압(Vdec)을 일시적으로 홀딩한다.
화소데이터 기입기간(Twrt)에 있어서는 도 17에 나타내는 바와 같이, 전환스위치(SW1)를 전압가산부(130)측으로 전환 설정하여, 전압가산부(130)로부터 표시데이터 및 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)에 따른 화소데이터전압(Vpix)(=Vth+Vdata=Vref-Vref0+Vdata)을 데이터라인(DL)을 통하여 표시화소(PX)에 인가함으로써, 구동회로(DC)에 설치된 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스단자간(컨덴서(Cs))에 화소데이터전압(Vpix)에 따른 전압성분이 충전된다.
발광동작기간(Tem)에 있어서는 도 13에 나타내는 바와 같이, 선택라인(SL)에 오프 레벨의 선택신호(Ssel)가 인가되고, 또 전원라인(VL)에 고전위(H)의 공급전압(Vsc)(=Vsch)이 인가됨으로써, 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 설치된 박막트랜지스터(Tr11 및 Tr12)가 오프 동작하여(즉, 표시화소(PX)가 비선택상태로 설정되어) 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트단자(접점(N11); 컨덴서(Cs)의 일단측)에의 공급전압(Vsc)(=Vsch)의 인가가 차단되는 동시에, 소스단자(접점(N12); 컨덴서(Cs)의 타단측)에의 화소데이터전압(Vpix)의 인가가 차단되므로, 상기한 화소데이터 기입기간(Twrt)에 있어서 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 충전된 전압성분(Vth+Vdata)이 홀딩된다.
이에 따라, 박막트랜지스터(Tr13)는 온 상태를 유지하여 도 18에 나타내는 바와 같이, 전원라인(VL)으로부터 박막트랜지스터(Tr13), 접점(N12)을 통하여 유기EL소자(OEL)방향으로, 계조전압(Vdata)에 따른 구동전류(Iem)가 흐르고, 유기EL소자(OEL)가 표시데이터(계조전압(Vdata))에 따른 휘도계조로 계속적으로 발광한다.
이와 같이, 본 실시형태에 관련되는 표시장치(표시구동장치 및 표시화소)에 따르면, 표시데이터(화소데이터전압(Vpix))의 기입동작에 앞서서, 전압세트동작 및 전류세트동작을 실행하여 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 소스단자에 순간에 비교적 큰 전압값을 갖는 일정전압(Vini)에 상당하는 전압성분을 홀딩시킨 후, 비교적 짧은 시간에서 일정전류(Iref)에 의거하는 전압값(Va)에 수속시킬 수 있다.
여기에서 전류세트동작만을 이용하여, 구동용 트랜지스터의 게이트-소스간에 소정의 전압성분(Va)을 충전하는 경우, 예를 들면 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 임계값 전압(Vth)이 커지는 방향으로 변동(임계값 시프트)한 경우에는 일정전류(Iref)에 의거하여 전압성분을 홀딩시킬 때의 시정수가 커지고, 전류세트동작에 의해 소스전압을 포화(또는 수속)시키기 위해 필요로 하는 시간이 길게 되어 표시데이터(화소데이터전압(Vpix))의 기입동작기간이 상대적으로 짧아져 버릴 가능성이 있다.
이것에 대해서, 본 실시형태에 관련되는 구동방법에 따르면 전류세트동작에 앞서서 전압세트동작을 실행함으로써, 구동용 트랜지스터의 임계값 전압(Vth)(의 변동량)에 상관없이, 전류세트동작에 있어서 일정전류(Iref)에 의거해서 충전하는 전압성분(Va)보다도 큰 전압값을 갖는 전압성분(Vini)(＞Va)을 충전해 둘 수 있으므로, 전류세트동작의 초기의 시점으로부터 구동용 트랜지스터를 온 동작시켜서 전류를 흘릴 수 있다. 이에 따라 전압성분(Vini)으로부터 Va로의 이행을 비교적 짧은 시간으로 실현할 수 있으므로, 전압세트동작, 전류세트동작 및 전압검출동작에 관련되는 시간을 단축하여 표시데이터의 기입기간이나 발광동작기간을 상대적으로 길게 설정할 수 있다.
여기에서 상기한 바와 같은 전압세트동작의 효과에 대해서 더욱 상세하게 검증한다.
도 19A, 19B, 19C는 본 실시형태에 관련되는 전압세트동작에 있어서의 일정전압의 전압값과, 전류세트동작에 있어서의 일정전류의 시간변화와의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 19A, 19B, 19C에 있어서는 일정전압(vini)으로서 0V, 5V, 10V로 설정하고, 박막트랜지스터의 임계값 전압을 변화시킨 경우(5∼13V)에 있어서의 일정전류(Iref)의 시간변화(수속상태)를 나타낸다.
상기한 제 1 실시형태에 있어서, 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 임계값 전압이 변동하여 커진 경우, 전류세트동작에 의해, 일정전류(Iref)로 소정의 전압성분(Va)을 해당 트랜지스터의 게이트-소스간에 홀딩시킬 때의 시정수는 해당 임계값 전압(Vth)에 비례하여 커진다.
즉, 시정수는 상기한 바와 같이, 도 6에 나타낸 등가회로에 있어서 Ctl·V/Id로 표시되므로, 상기한 제 1 실시형태에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 용량소자(Ctl)의 정전용량을 18pF, 트랜지스터소자(TrA)에 흐르는 전류(Id)(≒일정전류(Iref))의 전류값을 5μA, 트랜지스터소자(TrA)의 설계파라미터에 의거해서 결정되는 고유전압(Vref0)을 3V로 하고, 트랜지스터소자(TrA)의 임계값 전압이 임계값시프트에 의해 10V로 변화한 경우, 시정수는 18pF×(10+3)V/5μA=46.8μsec로 산출된다.
여기에서 전류세트기간(Tset)을 50μse로 설정하면, 일정전류(Iref)의 공급에 의한 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))로의 기입율은 62％로 되며, 전류세트동작에 의해 기입되는 전압(Va)이 급격하게 변화해 버리게 된다.
그래서, 본 실시형태에 나타낸 바와 같이, 전류세트동작에 앞서서, 전압세트동작을 실행하여 일정전압(Vini)(＞Va)을 인가함으로써, 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 게이트-소스간에 해당 일정전압(Vini)에 대응하는 전압성분을 홀딩시켜 둠으로써, 후속한 전류세트동작에 있어서 일정전류(Iref)를 공급할 때의 시정수를 작게 할 수 있다.
구체적으로는 전압세트동작에 의해 정전류회로부(150)로부터 일정전압(Vini)을 인가함으로써, 표시화소(PX)(구동회로(DC))에 설치된 박막트랜지스터(Tr13)의 게이트-소스간에 전압성분으로서 0V, 5V, 10V를 홀딩시키는 경우에 대해서, 시간의 경과에 대한 일정전류(Iref)의 전류값의 변화를, 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압마다 검증하면 도 19A에 나타내는 바와 같이, 일정전압(Vini)을 0V로 설정한 경우에는 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)이 증가하는 방향으로 시프트하면, 그것에 수반하여 일정전류(Iref)의 전류값이 포화(수속)하기까지에 요하는 시간이 길어지는 것이 판명되었다.
이것에 대해서, 도 19B, 19C에 나타내는 바와 같이 일정전압(Vini)을 높게 설정한 경우(Vini=5V, 10V), 일정전류(Iref)의 전류값이 포화(수속)하기까지 요하는 시간이 짧게 되는 것이 판명되었다. 예를 들면 도 19C에 나타내는 바와 같이, 일정전압(Vini)을 10V로 설정한 경우, 박막트랜지스터(Tr13)의 임계값 전압(Vth)이 10V인 때에 일정전류(Iref)가 포화하기까지 요하는 시간이 기입율 98％를 기준으로 하면, 대략 30μsec 이하로 되며, 도 19A에 나타내는 바와 같이, 일정전압(Vini)을 0V로 한 경우, 일정전류(Iref)가 포화하기까지 요하는 시간이 대략 60μsec 이상인 것에 대해서 대략 절반의 시간으로 전류를 기입할 수 있다.
따라서, 전압세트동작에 있어서, 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 소스단자에 인가하는 일정전압(Vini)의 전압값을 높게 설정하는 만큼, 구동용 트랜지스터의 게이트-소스간(컨덴서(Cs))에 홀딩되는 전압성분(전하량)을 크게 할 수 있으므로, 후속의 전류세트동작에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
또한 상기한 각 실시형태에 있어서는 표시화소(PX)에 설치되는 구동회로(DC)로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 3개의 박막트랜지스터(Tr11∼Tr13)로 이루어지는 회로구성을 적용한 경우에 대해서 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 해당 표시화소에 있어서 표시데이터(화소데이터전압)의 기입동작시(선택시)에는 단일한 구동용 트랜지스터(박막트랜지스터(Tr13))의 게이트-드레인간을 단락(쇼트)하여 동전위로 설정한 상태에서, 해당 게이트-소스간에 표시데이터에 따른 전압성분을 홀딩시키는 동시에, 발광소자(유기EL소자(OEL))로 전류를 공급하는 일 없이 비발전상태로 설정하는 한편, 표시화소의 발광동작시(비선택시)에는 게이트-소스간에 홀딩한 전압성분에 의거한 소정의 전류값을 갖는 구동전류를 발광소자에 공급하여 발광동작시키는 것이면 다른 회로구성을 갖는 것이어도 좋다.
또 상기한 각 실시형태에 있어서는 표시화소가 배열되는 표시패널과, 표시구동장치의 관계에 대해서 특별히 설명하지 않았지만, 예를 들면 표시구동장치를 드 라이버칩의 형태로 표시패널을 구성하는 패널기판상에 탑재하여 접속하는 것이어도 좋고, 상기 패널기판상에 박막기술을 적용하여 표시화소(구동회로)와 함께, 일체적으로 형성하는 것이어도 좋다.
<표시장치>
다음으로, 상기한 각 실시형태에 나타낸 표시구동장치 및 표시화소를 구비한 표시장치의 전체 구성에 대해서 간단하게 설명한다.
도 20은 본 발명에 관련되는 표시장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 개략구성도이다. 여기에서 상기한 표시구동장치 및 표시화소(구동회로)와 동등한 구성에 대해서는 동일 또는 동등한 부호를 붙여서 상술한 도면을 참조하면서 설명한다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 관련되는 표시장치(200)는 개략 행방향으로 배치 설치된 복수의 선택라인(SL)과 열방향으로 배치 설치된 복수의 데이터라인(DL)의 각 교점 근방에, 상술한 각 실시형태와 동등한 회로구성(도 1 참조)을 갖는 구동회로(DC) 및 유기EL소자(발광소자)(OEL)를 구비한 복수의 표시화소(PX)가 2차원 배열(매트릭스배열)된 표시패널(210)과, 해당 표시패널(210)의 선택라인(SL)에 접속되며, 각 선택라인(SL)에 순차 소정의 타이밍으로 선택신호(Ssel)를 인가하는 선택드라이버(선택구동부)(220)와, 선택라인(SL)의 각각에 병행하여 행방향으로 배치 설치된 전원라인(VL)에 접속되며, 선택신호(Ssel)에 동기하여 각 전원라인(VL)에 순차 소정의 전압레벨(Vscl, Vsch)의 공급전압(Vsc)을 인가하는 전원드라이버(230)와, 상술한 각 실시형태에 나타낸 표시구동장치(100A 또는 100B)와 동등한 회로구성(도 1, 도 11 참조)을 갖고, 표시패널(210)의 데이터라 인(DL)에 접속된 각 열의 표시화소(PX)에 대해서, 상술한 전류세트동작, 전압검출동작 및 화소데이터 기입동작으로 이루어지는 일련의 제어동작(제 1 실시형태), 또는 전압세트동작, 전류세트동작, 전압검출동작 및 화소데이터 기입동작으로 이루어지는 일련의 제어동작(제 2 실시형태)을 실행하는 데이터드라이버(데이터구동부)(240)와, 후술하는 표시신호 생성회로(260)로부터 공급되는 타이밍신호에 의거해서, 상기 선택드라이버(220) 및 전원드라이버(230), 데이터드라이버(240)의 동작상태를 제어하는 선택제어신호 및 전원제어신호, 데이터제어신호(타이밍제어신호)를 생성하여 출력하는 수단을 갖는 시스템컨트롤러(구동제어부)(250)와, 표시장치(200)의 외부로부터 공급되는 영상신호에 의거하여 디지털신호로 이루어지는 표시데이터(휘도계조데이터)를 생성하여 데이터드라이버(240)에 공급하는 동시에, 해당 표시데이터에 의거해서 표시패널(210)에 소정의 화상정보를 표시하기 위한 타이밍신호(시스템클록 등)를 생성하여 시스템컨트롤러(250)에 공급하는 표시신호 생성회로(260)를 구비하여 구성되어 있다.
여기에서, 데이터드라이버(240)는 상술한 표시구동장치(100A 또는 100B)와 마찬가지로, 적어도 도 1에 나타낸 계조신호생성부(110)와, 전압검출부(160)와, 전압가산부(130)와, 정전류회로부(140)를 구비한 구성을 갖고 있다(도 12에 나타낸 표시구동장치(100B)와 마찬가지의 경우에는 또한 정전압회로부(150)를 구비한 구성을 갖고 있다).
또한 도 1, 도 12에 있어서는, 단일한 표시화소(PX)에 대응하는 구성을 나타냈지만, 본 발명에 관련되는 표시장치(200)에 적용되는 데이터드라이버(240)에 있 어서는 표시패널(210)의 행방향으로 배열된 각 데이터라인(DL)마다 설치된 전환스위치(SW1, SW2)(또는 SW3)를 상기한 구동방법에 의거하여 전환 제어함으로써, 각 열의 데이터라인(DL)(표시화소(PX))에 대해서 동시 병행하고(일괄하고), 혹은 각 열마다 순차, 일정전류(Iref)를 공급하는 동작(전류세트동작), 화소데이터전압을 인가하는 동작(화소데이터 기입동작)(더 나아가서는 일정전압(Vini)을 인가하는 동작(전압세트동작))의 어느 한쪽이거나, 혹은 검출전압(Vdec)을 받아들이는 동작(전압검출동작)이 선택적으로 실행된다.
또, 도 1, 도 12에 나타낸 표시구동장치(100A, 100B)에 있어서는 각 열의 표시화소(PX)에 대응하여 정전류회로부(140) 및 정전압회로부(150)를 구비한 구성을 나타냈지만, 본 발명에 관련되는 표시장치(200)에 적용되는 데이터드라이버(240)에 있어서는 모든 열의 데이터라인(DL)에 대해서, 혹은 임의의 복수열의 데이터라인(DL)마다 유일한 정전류회로부(140)나 정전압회로부(150)를 구비하고, 해당 정전류회로부(140)나 정전압회로부(150)로부터의 출력전류나 출력전압을 각 열의 데이터라인(DL)으로 분할함으로써, 상기 일정전류(Iref)나 일정전압(Vini)을 생성하도록 구성하는 것이어도 좋다.
또, 도 20에 나타낸 표시장치(200)에 있어서는 표시패널(210)의 주변에, 선택라인(SL)에 접속된 선택드라이버(220) 및 전원라인(VL)에 접속된 전원드라이버(230)를 개별로 설치한 구성을 나타냈지만, 상기한 구동방법(도 4, 도 13 참조)에 있어서 설명한 바와 같이, 특정한 행의 표시화소(PX)에 대해서, (선택드라이버(220)로부터)선택라인(SL)에 인가되는 선택신호(Ssel)와, (전원드라이버(230)로 부터)전원라인(VL)에 인가되는 공급전압(Vsc)은 상호 신호레벨이 반전관계가 되도록 설정되므로, 표시패널(210)에 배열된 각 표시화소(PX)를 행 단위로 표시구동동작을 실행하는 경우에는 선택드라이버(220)에 의해 생성되는 선택신호(Ssel)의 신호레벨을 반전하며, 또한, 소정의 전압레벨(Vscl, Vsch)을 갖도록 레벨변환하여, 해당 행의 전원라인(VL)에 인가하도록 구성함으로써, 선택드라이버와 전원드라이버를 겸용하여 전원드라이버(230)를 없앤 구성을 적용할 수 있다.
따라서 이와 같은 구성을 갖는 표시장치에 상기한 구동방법을 적용함으로써, 각 표시화소(구동회로)로의 표시데이터의 기입동작 및 발광소자(유기EL소자)의 발광동작에 앞서서, 해당 각 표시화소에 설치된 구동용 트랜지스터의 임계값 전압에 대응하는 전압성분을 상시, 또는 수시 검출하여 홀딩하고, 표시데이터의 기입동작시에, 상기 검출시점의 각 표시화소(구동용 트랜지스터)의 임계값 전압에 따른 전압성분에, 표시데이터에 따른 계조전압을 가산(덧붙인)한 화소데이터 전압을 생성하여 각 표시화소에 기입하도록 제어되므로 상기 임계값 전압의 변동(임계값 시프트)이나 불균형이 생긴 경우라도 리얼타임으로 보상하여 표시데이터에 적절하게 대응한 전류값을 갖는 구동전류를 발광소자(유기EL소자)에 공급하여 소망의 휘도계조로 발광동작시킬 수 있고, 장기간에 걸쳐서 안정한 발광특성을 실현할 수 있다.
본 발명에 관련되는 표시장치 및 그 구동방법에 있어서는 표시구동장치(데이터드라이버)가 표시패널의 각 데이터라인에 일정전류를 공급하고, 해당 일정전류를 데이터라인을 통하여 표시화소의 구동회로에 공급했을 때의 데이터라인의 전압을 검출하는 기능을 갖고 있다. 이 검출된 전압은 구동회로에 있어서의 구동소자의 임계값 변동량에 대응하고 있기 때문에 이 검출전압에 의거해서 표시데이터에 대응한 계조전압을 보정함으로써, 구동소자의 임계값 변동을 보상하여 표시데이터에 적절하게 대응한 전류값을 갖는 구동전류를 발광소자(유기EL소자)에 공급해서, 적절한 휘도계조로 발광동작시킬 수 있다. 이에 따라, 각 표시화소에 설치되는 구동용 트랜지스터로서 비정질실리콘박막트랜지스터를 양호하게 적용할 수 있다.

Claims (26)

  1. 표시데이터에 따른 화상정보를 표시하는 표시장치로서,
    행방향 및 열방향으로 배치 설치된 복수의 선택라인 및 데이터라인의 각 교점에, 전류제어형의 발광소자와 해당 발광소자에 구동전류를 공급하는 구동회로를 갖는 복수의 표시화소가 배열된 표시패널과,
    소정의 타이밍으로 상기 표시패널의 각 행의 상기 표시화소에 선택신호를 인가하여 선택상태로 설정하는 선택구동부와,
    상기 표시데이터에 따른 계조신호를 생성하고, 상기 선택상태로 설정된 행의 상기 표시화소에 인가하는 데이터구동부를 구비하며,
    상기 구동회로는, 제어단자와 상기 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 구동전류를 공급하는 전류로를 구비하는 구동소자를 구비하며,
    상기 데이터구동부는 적어도, 상기 각 데이터라인에 일정전류를 공급하는 정전류공급부와,
    상기 데이터라인을 통하여 일정전류를 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소의 상기 구동회로에 공급했을 때의 상기 각 데이터라인의 전압을 검출하는 전압검출부와,
    상기 전압검출부에 의해 검출된 상기 데이터라인의 전압(Vref)과, 상기 각 표시화소의 상기 구동소자의 고유의 전압에 의거해서 상기 각 화소의 상기 구동소자의 임계값을 검출하고, 상기 표시 데이터에 대응한 전압값을 가지는 계조전압을 상기 검출한 임계값에 기초하여 보정한 화소데이터 전압을 생성하고, 상기 계조신호로서 출력하는 계조신호생성부를 구비하며,
    상기 구동소자의 고유의 전압은 상기 구동소자의 임계값 전압을 0V로 한 경우에, 상기 일정전류를 상기 구동소자의 상기 전류로에 흘렸을 때의 제어단자와 상기 전류로의 일단 간에 발생하는 전압으로 상기 구동소자의 설계값에 기초하여 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터구동부는 상기 표시데이터에 따른 전압값을 갖는 상기 계조전압을 생성하는 계조전압생성부를 추가로 갖고,
    상기 계조신호생성부는 상기 계조전압생성부에 의해 생성된 상기 계조전압(Vdata)에 상기 검출한 임계값을 가산하여 화소데이터 전압을 생성하며, 해당 화소데이터 전압을 상기 계조신호로서, 상기 각 데이터라인을 통하여 상기 각 표시화소에 인가하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압검출부에 의해 검출하는 상기 데이터라인의 전압은 해당 데이터라인을 통하여 상기 구동소자의 상기 전류로에 상기 일정전류를 흘릴 때의 상기 전류로의 일단의 전압값에 대응한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동소자는 전계효과형의 박막트랜지스터이며, 상기 전류로는 해당 박막트랜지스터의 드레인-소스단자 간에 형성되고, 상기 제어단자는 게이트단자이며, 상기 소스단자가 상기 데이터라인에 전기적으로 접속되는 동시에 상기 발광소자의 일단에 접속되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 데이터라인에 상기 정전류공급부로부터 상기 일정전류를 공급하고, 상기 각 데이터라인의 전압을 상기 전압검출부에 의해 검출하는 동작은, 상기 선택구동부 및 상기 데이터구동부에 의해 상기 각 표시화소에 상기 계조신호를 인가하여, 해당 표시화소에 설치된 상기 발광소자를 상기 표시데이터에 따른 휘도계조로 발광 동작시키는 동작에 앞서서 실행되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 상기 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때, 상기 제어단자와 상기 전류로의 일단 간의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압보다 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 상기 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때, 상기 제어단자와 상기 전류로의 일단 간의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압과 상기 표시데이터에 따른 상기 계조전압을 합산한 전압값 보다도 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압검출부는 검출한 상기 데이터라인의 전압에 대응하는 전압성분을 일시적으로 홀딩하는 전압홀딩부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 전압검출부는 검출한 상기 데이터라인의 전압에 대응하는 검출데이터를 대응하는 상기 각 표시화소 마다 개별적으로 기억하는 기억부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압검출부는 검출한 상기 임계값으로 이루어지는 임계값 데이터를 대응하는 상기 각 표시화소 마다 개별적으로 기억하는 기억부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터구동부는 상기 데이터라인에 일정전압을 인가하는 정전압공급부를 추가로 구비하고,
    상기 정전압공급부에 의해 상기 데이터라인에 일정전압을 인가하는 동작은 상기 정전류공급부로부터 상기 데이터라인에 상기 일정전류를 공급하는 동작에 앞서서 실행되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 정전압공급부로부터 인가하는 일정전압의 전압값은 상기 정전류공급부로부터 상기 일정전류가 상기 데이터라인에 공급되었을 때의 상기 데이터라인의 전압보다도 높은 전압값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동회로는 적어도,
    전류로의 일단에 상기 발광소자와의 접속접점이 접속되고, 해당 전류로의 타단에 소정의 공급전압이 인가된 제 1 스위치부와,
    제어단자에 상기 선택신호가 인가되며, 전류로의 일단에 상기 공급전압이 인가되고, 해당 전류로의 타단에 상기 제 1 스위치부의 제어단자가 접속된 제 2 스위치부와,
    제어단자에 상기 선택신호가 인가되고, 전류로의 일단에 상기 데이터라인이 접속되며, 해당 전류로의 타단에 상기 접속접점이 접속된 제 3 스위치부를 구비하고,
    상기 구동소자는 상기 제 1 스위치부이며,
    상기 전압검출부는 상기 제 1 스위치부의 상기 접속접점의 전위에 대응한 전압을 상기 데이터라인을 통하여 검출하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 유기 전자발광 소자인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 표시데이터에 따른 화상정보를 표시하도록 표시장치를 제어하는 구동방법으로서,
    상기 표시장치는 행방향 및 열방향으로 배치 설치된 복수의 선택라인 및 데이터라인의 각 교점에, 전류제어형의 발광소자와 구동소자를 갖는 구동회로를 가지며, 상기 구동소자는, 제어단자와 이 제어단자의 전압값에 따른 전류가 흐르고, 일단이 상기 데이터라인 및 상기 발광소자에 전기적으로 접속되어 상기 발광소자에 구동전류를 공급하는 전류로를 가지는 복수의 표시화소가 배열된 표시패널과, 소정의 타이밍으로 상기 표시패널의 각 행마다의 상기 표시화소에 선택신호를 순차 인가하여 선택상태로 설정하고, 해당 선택타이밍에 동기하여 소망의 화상정보를 표시하기 위한 표시데이터에 따른 계조신호를 선택상태로 설정된 행의 상기 표시화소로 인가함으로써, 상기 각 표시화소를 소정의 휘도계조로 발광시켜서 상기 표시패널에 상기 소망의 화상정보를 표시하는 구성을 가지며,
    적어도 상기 표시화소에 상기 계조신호를 인가하는 동작에 앞서서, 상기 각 데이터라인에 일정전류를 공급하는 전류 설정 동작과,
    상기 일정전류를 상기 데이터라인을 통하여 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소에 공급했을 때의 상기 데이터라인의 전압을 검출하는 동작과,
    상기 전압검출 동작에 의해 검출된 상기 데이터라인 전압과, 상기 각 표시화소의 상기 구동소자의 고유의 전압에 기초하여 상기 각 화소의 상기 구동소자의 임계값을 검출하고, 상기 표시 데이터에 대응하여 생성된 계조전압을 상기 검출된 임계값에 기초하여 보정한 화소 데이터 전압을 생성하고, 상기 계조신호로서 상기 각 데이터라인을 통해 상기 각 표시화소에 인가하는 기입 동작을 포함하며;
    상기 구동소자의 고유의 전압은, 상기 구동소자의 임계값 전압을 0V로 가정한 경우에, 상기 일정전류를 상기 구동소자의 상기 전류로에 흘렸을 때의 제어단자와 전류로의 일단 간에 발생하는 전압으로, 상기 구동소자의 설계값에 기초하여 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기입동작은 검출된 상기 데이터라인의 전압, 상기 표시데이터에 따라서 생성된 상기 계조전압에 검출한 상기 임계값을 가산하여, 상기 화소데이터 전압을 생성하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  20. 삭제
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 상기 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때, 상기 제어단자와 상기 전류로의 일단간의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압보다 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 일정전류의 전류값은 상기 구동소자의 상기 전류로에 상기 일정전류를 흘렸을 때, 상기 제어단자와 상기 전류로의 일단 간의 전압이 해당 구동소자의 임계값 전압과 상기 표시데이터에 따른 상기 계조전압을 합산한 전압값보다도 높은 전압값이 되는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 데이터라인에 상기 일정전류를 공급하는 동작에 앞서서, 상기 데이터라인에 일정전압을 인가하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 일정전압의 전압값은 상기 일정전류가 상기 데이터라인에 공급되었을 때의 상기 데이터라인의 전압보다 높은 전압값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 일정전류를 상기 데이터라인을 통하여 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소에 공급했을 때의 상기 데이터라인의 전압을 검출하는 동작은 상기 표시화소에 있어서 상기 표시데이터에 따른 휘도계조로 발광 동작하는 표시구동기간마다 매회 실행되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 일정전류를 상기 데이터라인을 통하여 상기 선택상태로 설정된 상기 각 표시화소에 공급했을 때의 상기 데이터라인의 전압을 검출하는 동작은 상기 표시화소에 있어서 상기 표시데이터에 따른 휘도계조로 발광 동작하는 표시구동기간을 1처리 사이클기간으로서, 임의의 복수의 상기 처리사이클기간마다 간헐적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
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