KR101039301B1 - 화상 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

화상 표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

화상 표시 장치에 있어서 구동 소자의 Vth 시프트량을 화소마다 균일화한다. 통전에 의해 발광되는 발광 소자(D1), 발광 소자(D1)에 접속되어 발광 소자(D1)를 발광 제어하는 구동 소자(Q1), 및 구동 소자(Q1)의 역치 전압을 검출하고 검출한 역치 전압에 의거하여 구동 소자(Q1)로의 인가 전압을 제어하는 컨트롤러(U1)를 구비하고, 컨트롤러(U1)는 역치 전압과 소정의 역치의 비교 결과에 의거하여 발광 소자(D1)의 비발광시에 구동 소자(Q1)에 역바이어스가 되는 전압 또는 순바이어스가 되는 전압을 인가한다.
화상 표시 장치, 발광 소자, 구동 소자, 컨트롤러, 역바이어스, 순바이어스

Description

화상 표시 장치 및 그 구동 방법{IMAGE DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 발광 소자를 구비한 화상 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근, 일렉트로루미네선스 발광 소자(이하 「발광 소자」라고 함)를 사용한 화상 표시 장치나 조명 장치에 많은 연구자가 주목하고 있다.
특히, 화상 표시 장치는 복수개의 화소로 구성되고, 각 화소는 소정의 전류값에서 발광하는 발광 소자를 포함하고 있다. 또한, 각 화소는 발광 소자의 휘도를 제어하는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 포함하고 있다. TFT는 예를 들면, 아몰퍼스·실리콘, 다결정 실리콘으로 형성된다.
아몰퍼스·실리콘으로 형성된 TFT(a-Si TFT)는 장시간의 사용에 의해 그 게이트 역치(이하, 「Vth」라고 함)가 상승된다. 이 상승은 a-Si TFT의 "Vth 시프트"라고 불리고 있다. Vth 시프트의 진행 속도는 a-Si TFT의 용도나 동작 조건에 의존한다.
예를 들면, 액정 디스플레이와 같이 a-Si TFT를 스위치로서 사용하는 경우에 는 아주 단시간만 a-Si TFT에 펄스 형상의 전류가 흐르므로 Vth 시프트의 진행은 느리다. 한편, 유기 발광 화상 표시 패널과 같이 a-Si TFT를 유기 발광 소자의 구동 소자로서 사용하는 경우에는 a-Si TFT에 큰 정상 전류를 흘려보낼 필요가 있으므로 Vth 시프트의 진행은 빠르다.
a-Si TFT 의 Vth 시프트는 화상에 대하여 2가지의 악영향을 준다. 그 하나는 Vth 시프트의 진행이 화소마다 다른 것에 의해 화상의 균일성이 악화되는 것이다. 또 하나는 Vth 시프트가 커진 결과, Vth의 검출 범위로부터 벗어나 화소의 휘도가 저하되는 것이다.
한편, Vth 보상이라고 불리는 회로 기술이 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1 참조). 이것은 a-Si TFT의 Vth 시프트를 검출하여 그 Vth 시프트에 비디오 신호를 중첩하는 회로를 구성함으로써 Vth의 변동에 따르지 않고 균일한 화상을 얻는 기술이다. Vth 보상을 행하면 Vth의 영향을 1/5~1/10 정도로 축소할 수 있다고 언급되고 있다.
비특허 문헌 1: S. Ono et al., Proceedings of IDW '03,255(2003)
그러나, Vth를 보상할 수 있는 범위에는 한계가 있고, Vth가 그 범위를 초과하면 Vth의 변화에 의한 화소의 휘도 변화가 급속히 진행된다.
또한, Vth의 변동이 보상 범위 내여도 Vth 시프트의 진행은 화소마다 다르므로 각 화소에 있어서 적절한 Vth 보상을 하는 것이 곤란하다.
본 발명의 일실시형태에 의한 화상 표시 장치는 통전에 의해 발광되는 발광 소자, 상기 발광 소자에 접속되어 그 발광 소자를 발광 제어하는 구동 소자, 및 상기 구동 소자의 역치 전압을 검출하고 그 검출한 역치 전압에 의거하여 그 구동 소자로의 인가 전압을 제어하는 제어 수단을 구비한다. 상기 제어 수단은 상기 역치 전압과 소정의 역치의 비교 결과에 의거하여 상기 발광 소자의 비발광시에 상기 구동 소자에 역바이어스가 되는 전압 또는 순바이어스가 되는 전압을 인가한다.
본 발명의 다른 실시형태에 의한 화상 표시 장치의 구동 방법은 통전에 의해 발광되는 발광 소자, 및 상기 발광 소자에 접속되어 그 발광 소자를 발광 제어하는 구동 소자를 갖는 화상 표시 장치의 구동 방법이다. 그 구동 방법은 상기 발광 소자를 발광시키는 스텝, 상기 구동 소자의 역치 전압을 검출하는 스텝, 및 상기 역치 전압과 소정의 역치의 비교 결과에 의거하여 상기 발광 소자의 비발광시에 상기 구동 소자에 역바이어스가 되는 전압 또는 순바이어스가 되는 전압을 인가하는 스텝을 포함한다.
<발명의 효과>
본 발명에 의한 화상 표시 장치 및 그 구동 방법에 따르면, 구동 소자의 역치 전압이 검출 범위로부터 벗어나는 것을 억제할 수 있고 화소 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 화상 표시 장치 및 그 구동 방법에 따르면, 구동 소자의 역치 전압의 시프트량이 화소마다 균일화되어 화상 표시 장치에 있어서의 화상의 균일성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 화상 표시 장치의 1화소에 대응되는 화소 회로의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 발광 소자를 발광/비발광 제어하는 경우의 구동파형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 구동 소자(Q1)의 게이트-소스간 전압(Vgs)과 드레인-소스간 전류(Ids)1 /2의 관계(V-I1 /2 특성)를 나타내는 도면이다.
도 4는 Vth 시프트 균일화 처리의 일례(제 1 수법)를 나타내는 플로우 챠트이다.
도 5는 Vth 시프트 균일화 처리의 일례(제 2 수법)를 나타내는 플로우 챠트이다.
도 6은 Vth 시프트 균일화 처리의 일례(제 3 수법)를 나타내는 플로우 챠트이다.
도 7은 도 1과 다른 화소 회로의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1 및 도 7과는 다른 화소 회로의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1, 도 7 및 도 8과는 다른 화소 회로의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 10은 Vth 검출시에 있어서의 구동 소자의 게이트-소스간 전압(Vgs)과 검출 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 도 10의 그래프의 세로축을 게이트-소스간 전압(Vgs)과 역치 전압(Vth)의 전위차로 표시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 하나의 수법을 적용하여 화상 신호선의 전위를 상승·강하시켰을 때의 게이트-소스간 전압(Vgs)의 변화를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
D1,D2,D3,D4: 발광 소자 Q1,Q2,Q3a,Q4: 구동 소자
Q3b: 스위칭 소자 U1,U2,U3,U4: 컨트롤러
이하, 본 발명의 화상 표시 장치 및 그 구동 방법에 의한 바람직한 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에 의해 본 발명은 한정되지 않는다.
본 실시형태에 있어서의 화상 표시 장치는 매트릭스 형상으로 배치된 복수개의 화소 회로를 구비하고, 각 화소 회로는 발광 소자 및 구동 소자를 구비한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 화상 표시 장치의 1화소에 대응되는 화소 회로를 나타내는 도면이다. 동일한 도면에 나타낸 화소 회로는 구동 소 자(Q1)의 동작의 용이한 이해를 위해 간략화되어 있다.
도 1에 나타낸 화소 회로는 발광 소자(D1), 발광 소자(D1)에 직렬로 접속되는 구동 소자(Q1), 및 구동 소자(Q1)를 제어하는 컨트롤러(U1)를 구비하고 있다. 구동 소자(Q1)는 a-Si TFT와 같은 트랜지스터이다. 발광 소자(D1)는 예를 들면, 유기 발광 소자이다. 발광 소자(D1)의 애노드단은 인가 전압이 보다 높은 측의 단자(이하, 「VP 단자」라고 함)에 접속되고, 캐소드단은 구동 소자(Q1)의 드레인 단자에 접속되어 있다. 한편, 구동 소자(Q1)의 소스 단자는 인가 전압이 보다 낮은 측의 단자(이하, 「VN 단자」라고 함)에 접속되고, 게이트 단자는 컨트롤러(U1)의 출력 단자에 접속되어 있다. 컨트롤러(U1)는 구동 소자(Q1)의 게이트 전압을 제어함으로써 구동 소자(Q1)에 역바이어스 전압을 인가하기 위한 제어 수단이다. 컨트롤러(U1)는 예를 들면, 1개 또는 복수개의 TFT, 콘덴서 등의 용량 소자, TFT를 제어하는 제어선, 및 화상 신호 전위를 주는 화상 신호선으로 구성된다. 또한, 도 1에 나타낸 접속 구성은 발광 소자(D1)를 구동 소자(Q1)의 드레인 단자에 접속함과 아울러 구동 소자(Q1)의 게이트 단자를 제어하는 「전압 제어형」의 구성이며, 「게이트·컨트롤/드레인·드라이브」라고 부르고 있다.
이어서, 도 1에 나타낸 화소 회로의 동작에 대해서 설명한다. 발광 소자를 갖는 화소 회로는 일반적으로 준비 기간, Vth 검출 기간, 기록 기간 및 발광 기간이라는 4개의 기간을 거쳐서 동작한다.
우선, 준비 기간에는 발광 소자(D1)[보다 상세하게는, 발광 소자(D1) 자신이 갖는 기생 용량]에 소정의 전하가 축적된다. 또한, 이 준비 기간에 발광 소자(D1)에 전하를 축적하는 이유는 구동 소자(Q1)의 Vth 검출시에 구동 소자(Q1)의 드레인-소스간 전류가 0이 될 때까지 전류를 공급하기 위해서이다.
이어서, Vth 검출 기간에는 VP 단자와 VN 단자가 거의 동전위로 설정되고, 이때에 발생하는 구동 소자(Q1)의 게이트-소스간 전압인 Vth가 컨트롤러(U1) 내의 용량 소자(도시 생략) 등에 기억/유지된다. 이것에 의해 Vth가 검출된다. 또한, 이 용량 소자에 Vth를 기억/유지하는 동작은 준비 기간에 발광 소자(D1)에 축적된 전하를 이용하여 행해진다.
또한, 기록 기간에는 Vth 검출 기간에 있어서 검출된 Vth에 화상 데이터 신호가 중첩된 소정 전압이 도시 생략된 컨트롤러(U1) 내의 용량 소자(Vth를 기억/유지하는 용량 소자와 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋음) 등에 기억/유지된다.
최후에, 발광 기간에는 기록 기간에 있어서 기억/유지된 소정 전압이 구동 소자(Q1)에 인가되고, 이것에 의해 발광 소자(D1)의 발광이 제어된다.
컨트롤러(U1)는 이러한 일련의 동작을 규정하는 소정의 시퀸스에 의거하여 발광 소자(D1)에 흐르는 전류를 제어한다. 이 제어에 의해 화상 표시 장치의 각 화소의 휘도(계조), 색상 및 채도가 적절한 값으로 설정된다.
이어서, 본 발명에 의한 컨트롤러(U1)의 동작에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 또한, 도 2는 발광 소자를 발광 및 비발광시키는 경우의 구동파형 의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1에 있어서, 컨트롤러(U1)는 발광 소자(D1)의 비발광시에 구동 소자(Q1)에 순바이어스가 되는 전압 또는 역바이어스가 되는 전압을 인가하도록 제어한다. 이들 제어는 프레임 주기마다 행해도 좋고, 화상 표시 장치의 비사용시에 행해도 좋다. 또한, 이들 제어의 상세에 대해서는 후술한다.
여기서, 프레임 주기는 화상 표시 장치의 표시 패널에 표시되는 화상을 새로 기록하는 주기로서 정의된다. 예를 들면, 60㎐에서 구동되는 표시 패널이면 1프레임 주기는 16.67㎳가 된다(도 2 참조). 또한, 일반적으로 이 16.67㎳의 1프레임 주기의 사이에 계조 레벨에 따라 결정된 구동 전압에 의거하여 발광 소자(D1)가 발광된다는 시퀸스가 반복된다.
도 2에 있어서, 파선으로 나타내는 Vgs는 구동 트랜지스터의 게이트-소스간의 전위차(게이트-소스간 전압)이며 실선으로 나타내는 VOLED는 발광 소자(D1)의 애노드-캐소드간의 전위차이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(D1)는 16.67㎳(60㎐)의 주기로 구동됨과 아울러, 이 주기에서 비발광과 발광의 동작이 교대로 행해진다.
또한, 상술된 화상 표시 장치의 비사용시는 화상 데이터가 각 화소 회로에 공급되지 않고 모든 발광 소자에 통전이 행해지지 않고 있는 상태를 의미한다.
또한, 상술된 역바이어스가 되는 전압의 인가는 구동 소자(Q1)가 N형 트랜지스터인 경우에 일반적으로 트랜지스터의 게이트-소스간 전압(Vgs)[=Vg(게이트 전 위)-Vs(소스 전위)]이 트랜지스터의 역치 전압(Vth)보다 낮은 상태가 되는 것을 의미한다.
또한, 구동 소자(Q1)가 P형 트랜지스터인 경우의 역바이어스가 되는 전압의 인가는 일반적으로 트랜지스터의 게이트-소스간 전압(Vgs)(정의는 N형 트랜지스터의 경우와 같음)이 트랜지스터의 역치 전압보다 높은 상태가 되는 것을 의미한다.
예를 들면, N형 트랜지스터의 경우에 역치 전압(Vth)이 2(V), 게이트 전위(Vg)가 -3(V), 드레인 전위(Vd)가 10(V), 소스 전위(Vs)가 0(V)이면 Vgs=Vg-Vs=-3(V)이고, Vgs-Vth=-5(V)＜0(V)이므로 역바이어스가 되는 전압이 인가된 상태에 상당한다. 또한, 역바이어스 전압의 값은 Vgs의 값으로 나타내어진다.
상기와 같은 역바이어스의 정의에게 따르면, 구동 소자(Q1)에 인가되는 전압이 역바이어스가 되는 전압에 상당하는지의 여부는 역치 전압(Vth)의 값에 의존한다. 그래서, TFT로 구성되는 구동 소자(Q1)의 Vth를 구하는 방법에 대하여 N형 트랜지스터를 예로서 이하에 설명한다.
상술된 표기와 같이, 구동 소자(Q1)의 게이트-소스간 전압을 Vgs, 드레인-소스간 전압을 Vds[=Vd(드레인 전위)-Vs(소스 전위)], 역치 전압을 Vth라고 한다. 또한, TFT에 흐르는 드레인-소스간 전류를 Ids로 나타낸다. 이때, 이 Ids는 포화 영역 및 선형 영역 각각에 있어서 이하에 나타낸 바와 같은 식으로 근사된다.
(a) Vgs-Vth＜Vds(포화 영역)일 때
Ids=β×[(Vgs-Vth)2] (1)
(b) Vgs-Vth≥Vds(선형 영역)일 때
Ids=2×β×[(Vgs-Vth)×Vds-(1/2×Vds 2)] (2)
여기서, 상기 (1)식 및 (2)식의 β는 구동 소자(Q1)의 특성 계수이며, 구동 소자(Q1)의 채널 폭을 W(㎝), 채널 길이를 L(㎝), 절연막의 단위 면적당 용량을 Cox(F/㎠), 이동도를 μ(㎠/Vs)라고 했을 때에 다음식과 같이 나타내어진다.
β=1/2×W×μ×Cox/L (3)
이어서, 상기 (1)식에 나타낸 포화 영역에 대해서 고찰한다. 또한, 이하의 고찰은 선형 영역에 있어서의 본 발명의 적용을 배제하는 것을 의미하는 것이 아니다.
여기서는 포화 영역에 대해서 고려한다. 상기 (1)식에 있어서 Ids의 평방근은 다음식과 같이 나타내어진다.
(Ids)1/2=(β)1/2×(Vgs-Vth) (4)
상기 (4)식에 나타낸 바와 같이, (Ids)1/2은 (Vgs-Vth)에 비례한다. 다시 말해, 구동 소자(Q1)의 드레인 전류(Ids)의 평방근은 게이트 전압(Vgs)에 대하여 선형인 것을 의미한다. 또한, 식 (4)로부터 명확해지는 바와 같이, (Ids)1/2=0이 되는 Vgs는 Vth와 같다. 이 관계를 이용하여 TFT의 Vth를 정의하는 것이 일반적으로 이용되는 수법이며, 본 발명에 있어서도 이 수법을 이용해서 TFT의 Vth를 산출하도록 한다.
도 3은 구동 소자(Q1)의 게이트-소스간 전압(Vgs)과 드레인-소스간 전류(Ids)1 /2의 관계(V-I1 /2 특성)를 나타낸 도면이며, 구동 소자(Q1)에 있어서 드레인-소스간 전압(Vds)을 10(V)(고정)로 하고 게이트-소스간 전압(Vgs)을 -3(V)로부터 9(V)까지 변화시켰을 때의 드레인-소스간 전류(Ids)1 /2의 그래프의 일례이다. 또한, 도 3에 있어서 실선은 실측값의 일례이며 파선은 상술한 (4)식을 따르는 특성을 나타낸 계산값이다.
또한, 일반적인 아몰퍼스·실리콘의 N형 TFT이면 초기의 Vth는 5(V) 이하이다. 도 3을 이용하여 Vth를 구하면 다음과 같이 산출될 수 있다. 도 3의 (Ids)1/2 특성 곡선 상의 하얀 원으로 나타내어지는 점의 X축(가로축)의 값은 Vgs=6(V) 및 8(V) 이며, 이들 2점을 지나가는 직선의 X 절편은 식 (4)에 있어서의 (Ids)1/2=0, 즉 (Vgs-Vth)=0이 될 때의 Vgs가 된다. 지금, 도 3에 나타낸 그래프로부터 X 절편의 값을 읽어내면 약 2.1(V)이다. 다시 말해, 구동 소자(Q1)의 Vth는 2.1(V)가 된다.
도 3의 실선으로 나타낸 바와 같이, 구동 소자(Q1)의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 Vth 이하가 되는 영역에 있어서도 구동 소자(Q1)의 드레인-소스간에는 전류가 흐른다. 이 때문에, Vth의 검출 기간을 길게 설정하면 Vgs는 Vth 이하의 값이 된다.
이어서, 상술한 본 발명에 의한 2가지의 과제, 즉 (1) 구동 소자의 Vth가 검출 범위로부터 벗어나는 것을 억제하는 것, 및 (2) 구동 소자의 Vth 시프트를 화소 회로마다 균일화하는 것 각각의 해결 수법에 대해서 설명한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수법으로서, 우선 구동 소자(Q1)를 발광시키지 않을 때, 즉 구동 소자(Q1)의 비발광시에 있어서 전체 화소 회로의 구동 소자(Q1)에 소정량의 역바이어스가 되는 전압을 인가할 수 있다. 실제로 역바이어스가 되는 전압의 인가에 의해 Vth 시프트량은 작아진다. 그러나, 이 수법에는 이하에 나타낸 문제가 있다.
예를 들면, 화상 표시 장치에 있어서 항상 흑표시되어 있는 화소가 있다고 한다. 이 화소에는 전류가 거의 흐르지 않으므로 다른 화소와 같은 구동 소자(Q1) 의 Vth 시프트는 거의 없다. 그런데, 역바이어스가 되는 전압의 인가에 의한 Vth 시프트는 다른 화소와 같이 일어나므로 Vth 시프트가 역방향(N형의 경우에서는 부방향, P형의 경우에서는 정방향)으로 발생한다. 이 때문에, 전체 화소 회로에 대하여 공통으로 일정량의 역바이어스가 되는 전압을 인가하는 수법에서는 Vth 시프트의 화소 회로간에서의 불균형이 커지고 화상 표시의 균일성이 충분히 개선되지 않는다. 또한, 이 수법에서는 일부의 화소 회로에 있어서 Vth 시프트가 역방향으로 과도하게 진행하여 Vth의 값이 검출 범위를 벗어나고 Vth의 보상을 올바르게 할 수 없을 가능성이 있다. 또한, 상세한 설명은 생략하지만 준비 기간에 있어서 구동 소자(Q1)의 소스 단자에 인가되는 전압을 Vp(N형: Vp＞0, P형: Vp＜0)라고 하면 Vth의 검출 범위는 0≤Vth≤Vp(N형), Vp≤Vth≤0(P형)이 된다.
그래서, 본 실시형태에서는 상기 수법에 수정을 가한 이하에 나타낸 제 1 ~ 제 3 수법을 제안한다.
[제 1 수법]
우선, 제 1 수법에 대해서 설명한다. 제 1 수법에서는 Vth 시프트의 진행이 크지 않은 상태일 때, 즉 N형 TFT이면 Vth가 소정값보다 작은 상태일 때, P형 TFT이면 Vth가 소정값보다 큰 상태일 때 구동 소자(Q1)에 역바이어스가 되는 전압을 인가하지 않는다. 이 제어에 의해 Vth가 역방향으로 과도하게 시프트되어 검출 범위로부 터 벗어나는 것이 억제된다.
N형 TFT의 경우에는 상기 소정값을 예를 들면, 2V로 설정한다. 이 경우, Vth≤2(V)의 범위에서는 역바이어스가 되는 전압이 인가되지 않으므로 보통 사용 상태에 있어서 Vth가 정방향으로 시프트된다. 반대로, Vth＞2(V)의 범위에서는 비발광시에 있어서 소정의 화소 회로에 역바이어스가 되는 전압이 인가되므로 해당 화소 회로의 Vth는 부방향으로 시프트된다. 이 때문에, Vth가 2(V)에 가까워져 균일성이 높아진다. 또한, 여기서 말하는 「보통 사용 상태」는 특정 화소 회로가 항상 흑표시되어 있는 특별한 경우를 제외하고 화소 회로에 소정의 화소 전위를 주어서 발광시키는 일반적인 사용 상태를 의미하고 있다.
또한, P형 TFT의 경우에는 예를 들면, 상기 소정값을 -2(V)로 설정한다. 이 경우, Vth≥-2(V)의 범위에서는 역바이어스가 되는 전압이 인가되지 않으므로 보통 사용 상태에 있어서 Vth가 부방향으로 시프트된다. 반대로, Vth＜-2(V)의 범위에서는 비발광시에 있어서 소정의 화소 회로에 역바이어스가 되는 전압이 인가되므로 해당 화소 회로의 Vth는 정방향으로 시프트된다. 이 때문에, Vth가 -2(V)에 가까워져 균일성이 높아진다.
도 4는 상술한 제 1 수법에 의한 처리를 나타내는 플로우 챠트이다. 또한, 도 4에 나타낸 플로우 챠트는 구동 소자(Q1)가 N형 트랜지스터인 경우를 나타낸다.
컨트롤러(U1)는 역치 전압(Vth)을 검출함과 아울러(스텝 S101), 검출한 Vth와 소정의 제 1 역치인 역치1을 비교한다(스텝 S102). 여기서, Vth가 역치1보다 큰 경우에는(스텝 S102, Yes) 소정의 역바이어스가 되는 전압을 인가함과 아울러(스텝 S103), 스텝 S101의 처리로 리턴되어 Vth의 검출을 계속한다. 한편, Vth가 역치1 이하인 경우에는(스텝 S102, No) 해당 역바이어스가 되는 전압을 인가하지 않고 스텝 S101의 처리로 리턴되어 Vth의 검출을 계속한다. 또한, 역바이어스가 되는 전압의 인가 처리는 프레임 주기의 비발광 기간에 있어서 행하면 좋다. 또한, 구동 소자(Q1)가 P형 트랜지스터인 경우에는 상기 스텝 S102에 있어서 Vth가 역치1보다 작은 경우에 소정의 역바이어스가 되는 전압을 인가하면 좋다.
[제 2 수법]
이어서, 제 2 수법에 대해서 설명한다. 제 2 수법에서는 Vth 시프트의 진행이 크지 않은 상태일 때, 즉 N형 TFT이면 Vth가 소정값보다 작은 상태일 때, P형 TFT이면 Vth가 소정값보다 큰 상태일 때 구동 소자(Q1)에 순바이어스가 되는 전압을 인가한다. 이 제어에 의해 Vth가 역방향으로 과도하게 시프트되어 검출 범위로부터 벗어나는 것이 억제된다.
N형 TFT의 경우에는 상기 소정값을 예를 들면, 2(V)로 설정한다. 이 경우, Vth≤2(V)의 범위에서는 비발광시에 있어서 소정의 화소 회로에 순바이어스가 되는 전압이 인가되므로 해당 화소 회로의 Vth는 정방향으로 시프트된다. 반대로, Vth＞ 2(V)의 범위에서는 순바이어스가 되는 전압이 인가되지 않고 보통 사용이 아니면 Vth는 기본적으로는 시프트하지 않는다. 또한, 보통 사용 상태에서는 순바이어스가 되는 전압을 인가하지 않는 동안 Vth는 정방향으로 시프트되지만, 이 동안도 고려하여 Vth를 2(V)에 가까워지도록 하기 위해서는 제 1 수법과 조합하면 좋다. 제 1 수법과 제 2 수법을 조합시키는 수법에 대해서는 후술하는 제 3 수법에서 설명된다.
또한, P형 TFT의 경우에는 예를 들면, 상기 소정값을 -2(V)로 설정한다. 이 경우, Vth≥-2(V)의 범위에서는 비발광시에 있어서 소정의 화소 회로에 순바이어스가 되는 전압이 인가되므로 Vth는 부방향으로 시프트된다. 반대로, Vth＜-2(V)의 범위에서는 순바이어스가 되는 전압이 인가되지 않으므로 Vth 시프트는 발생하지 않거나 정방향으로 발생한다. 이 때문에, Vth가 -2(V)에 가까워져 균일성이 높아진다.
도 5는 상술한 제 2 수법에 의한 처리를 나타내는 플로우 챠트이다. 또한, 도 5에 나타낸 플로우 챠트는 구동 소자(Q1)가 N형 트랜지스터인 경우를 나타낸다.
컨트롤러(U1)는 역치 전압(Vth)을 검출함과 아울러(스텝 S201), 검출한 Vth와 소정의 제 2 역치인 역치2를 비교한다(스텝 S202). 여기서, Vth가 역치2보다 작은 경우에는(스텝 S202, Yes) 소정의 순바이어스가 되는 전압을 인가함과 아울러(스텝 S203), 스텝 S201의 처리로 리턴되어 Vth의 검출을 계속한다. 한편, Vth가 역치2 이상인 경우에는(스텝 S202, No) 해당 순바이어스가 되는 전압을 인가하지 않고 스텝 S201의 처리로 리턴되어 Vth의 검출을 계속한다. 또한, 순바이어스가 되는 전압의 인가 처리는 프레임 주기의 비발광 기간에 있어서 행하면 좋다. 또한, 구동 소자(Q1)가 P형 트랜지스터인 경우에는 상기 스텝 S202에 있어서 Vth가 역치2보다 큰 경우에 소정의 순바이어스가 되는 전압을 인가하면 좋다.
[제 3 수법]
이어서, 제 3 수법에 대해서 설명한다. 이 제 3 수법은 제 1 수법과 제 2 수법을 병용하여 행하는 것이다. 구체적으로는, 구동 소자(Q1)가 N형 TFT이면 Vth가 소정값보다 큰 상태일 때 구동 소자(Q1)에 역바이어스가 되는 전압을 인가하는 한편, Vth가 소정값보다 작은 상태일 때 구동 소자(Q1)에 순바이어스가 되는 전압을 인가한다. 또한, 구동 소자(Q1)가 P형 TFT이면 Vth가 소정값보다 작은 상태일 때 구동 소자(Q1)에 역바이어스가 되는 전압을 인가하는 한편, Vth가 소정값보다 큰 상태일 때 구동 소자(Q1)에 순바이어스가 되는 전압을 인가한다. 이 제어에 의해 Vth가 역방향으로 과도하게 시프트되어 검출 범위로부터 벗어나는 것이 억제된다. 또한, 이 제어에 의해 Vth 시프트량이 소정값으로부터 크게 벗어나는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 역바이어스가 되는 전압 및 순바이어스가 되는 전압의 인가를 판정하기 위한 판정값(소정값)을 동일하게 하여 설명했지만, 각각의 판정값이 달라도 좋은 것은 물론이다.
도 6은 상술한 제 3 수법에 의한 처리를 나타내는 플로우 챠트이다. 또한, 도 6에 나타낸 플로우 챠트는 구동 소자(Q1)가 N형 트랜지스터인 경우를 나타낸다.
컨트롤러(U1)는 역치 전압(Vth)을 검출함과 아울러(스텝 S301), 검출한 Vth와 소정의 제 1 역치인 역치1을 비교한다(스텝 S302). 여기서, Vth가 역치1 이상인 경우에는(스텝 S302, No) 소정의 역바이어스가 되는 전압을 인가함과 아울러(스텝 S303), 스텝 S301의 처리로 리턴되어 Vth의 검출을 계속한다. 한편, Vth가 역치1보다 작은 경우에는(스텝 S302, Yes) 해당 역바이어스가 되는 전압을 인가하지 않고 스텝 S304의 처리로 이행하여 검출한 Vth와 소정의 제 2 역치인 역치2를 비교한다(스텝 S304). 여기서, Vth가 역치2보다 작은 경우에는(스텝 S304, Yes) 소정의 순바이어스가 되는 전압을 인가함과 아울러(스텝 S305), 스텝 S301의 처리로 리턴되어 Vth의 검출을 계속한다. 한편, Vth가 역치2 이상인 경우에는(스텝 S304, No) 해당 순바이어스가 되는 전압을 인가하지 않고 스텝 S301의 처리로 리턴되어 Vth의 검출을 계속한다. 또한, 역바이어스가 되는 전압 및 순바이어스가 되는 전압의 인가 처리는 상기 제 1 및 제 2 수법과 같이 프레임 주기의 비발광 기간에 있어서 행하면 좋다. 또한, 구동 소자(Q1)가 P형 트랜지스터인 경우에는 상기 스텝 S302에 있어서 Vth가 역치1보다 작은 경우에 소정의 역바이어스가 되는 전압을 인가하고, 상기 스텝 S304에 있어서 Vth가 역치2 이상의 경우에 소정의 순바이어스가 되는 전압을 인가하 면 좋다.
이어서, 구동 소자(Q1)에 인가하는 역바이어스가 되는 전압 및 순바이어스가 되는 전압의 크기에 대해서 설명한다. 우선, 도 4 ~ 도 6에 나타낸 각 플로우 챠트에 있어서 구동 소자(Q1)에 인가하는 역바이어스가 되는 전압 또는 순바이어스가 되는 전압의 크기는 역치 전압(Vth)의 크기에 따르지 않고 일정값으로 하는 것이 가능하다. 또한, 이 수법에서는 Vth가 소정값보다 큰가 작은가의 판정 정보에만 의거하여 역바이어스 또는 순바이어스가 되는 일정한 전압을 인가하는 제어를 행하면 좋고, 화소 회로의 구성이 간이하게 된다는 이점이 있다.
한편, 구동 소자(Q1)에 인가하는 역바이어스 및 순바이어스가 되는 전압의 크기는 역치 전압(Vth)의 크기에 따라서 다르게 하는 것이 바람직하다. 일례를 들면, Vth가 클수록 구동 소자(Q1)에 보다 작은 전압(N형의 경우)이 인가되는 제어를 행한다.
지금, N형의 TFT로서 Vth=1(V)의 구동 소자와 Vth=5(V)의 구동 소자를 가정한다. 이 경우, Vth=1(V)의 구동 소자에는 예를 들면, Vgs=2(V)의 전압을 인가한다[이때, ΔV1=Vgs-Vth=1(V)이며, 순바이어스가 되는 전압을 인가한 상태가 된다]. 한편, Vth=5(V)의 구동 소자에는 예를 들면, Vgs=3(V)의 전압을 인가한다[이때, ΔV2=Vgs-Vth=-2(V)이며, 역바이어스가 되는 전압을 인가한 상태가 된다].
또한, P형의 TFT로서 Vth=-1(V)의 구동 소자와 Vth=-5(V)의 구동 소자를 가정한다. 이 경우, Vth=-1(V)의 구동 소자에는 예를 들면, Vgs=-2(V)의 전압을 인가한다[이때, ΔV1=Vgs-Vth=-1(V)이며, 순바이어스가 되는 전압을 인가한 상태가 된다]. 한편, Vth=-5(V)의 구동 소자에는 예를 들면, Vgs=-3(V)의 전압을 인가한다[이때, ΔV2=Vgs-Vth=2(V)이며, 역바이어스가 되는 전압을 인가한 상태가 된다].
바꾸어 말하면, 역치 전압(Vth)의 절대값이 작은 구동 소자보다 역치 전압(Vth)의 절대값이 큰 구동 소자에 대하여 보다 절대값이 큰 전압(Vgs)을 인가하는 제어를 행하면 좋다.
또한, 상기와 같은 구동 소자(Q1)에 인가하는 전압을 역치 전압(Vth)의 크기에 따라서 다르게 하는 제어를 행하는 경우에는 화소 회로의 구성이 복잡하게 될 수도 있다. 그러나, 이러한 제어를 간이하게 행하는 수법이 존재한다. 이하, 그 일례에 대해서 도 10 ~ 도 12를 참조하여 설명한다.
도 10은 Vth 검출시에 있어서의 구동 소자(Q1)의 게이트-소스간 전압(Vgs)과 검출 시간의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 11은 도 10의 그래프의 세로축을 게이트-소스간 전압(Vgs)과 역치 전압(Vth)의 전위차로 표시한 그래프이다. 또한, 도 12는 도 11의 그래프에 있어서 Vth의 검출 종료시(1000㎲)에 화상 신호선[도 1의 컨트롤러(U1) 내에 구비됨: 도시 생략]의 전위를 8V로부터 10V로 상승시키고, 또한 그 400㎲ 후에 화상 신호선의 전위를 9V로 강하시켰을 때의 게이트-소스간 전압(Vgs)의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12에 있어서, Vth=0.4(V)의 곡선에서는 화상 신호선의 전위를 변화시킨 400㎲의 기간에서 Vgs-Vth가 0(V) 이상의 전압값이 되어 있어 순바이어스가 되는 전압이 인가되고 있다는 것을 알 수 있다. 한편, Vth=2.4V~4.4V의 곡선에서는 화상 신호선의 전위를 변화시킨 400㎲의 기간에서 Vgs-Vth가 0(V) 이하의 전압값이 되어 있어 역바이어스가 되는 전압이 인가되고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, Vth=1.4(V)의 곡선에서는 이 기간의 Vgs-Vth가 거의 0(V)가 되어 있어 순바이어스가 되는 전압 또는 역바이어스가 되는 전압이 모두 인가되지 않고 있다는 것을 알 수 있다.
바꾸어 말하면, 상기 수법에서는 Vth가 큰 그룹[Vth=2.4(V)~4.4(V)]에 대해서는 보다 작은 전압(역바이어스가 되는 전압)이 인가된 상태가 되고, Vth가 작은 그룹[Vth=0.4(V)]에 대해서는 보다 큰 전압(순바이어스가 되는 전압)이 인가된 상태가 되며, Vth가 높은 그룹과 낮은 그룹의 중간에 있는 그룹[Vth=1.4(V)]에 대해서는 양자의 중간값이 되는 전압이 인가된 상태가 된다. 또한, 이러한 제어가 실행되는 것은 Vth의 검출 시간을 비교적 길게 취하고 있기 때문이다. Vth 검출 시간이 길면 Vth가 작은 그룹은 검출값이 0(V)에 도달하는 것에 대해 Vth가 큰 그룹은 검출값이 Vth- x(x는 어떤 값)가 되는 성질을 이용하고 있기 때문이다.
도 7은 도 1과는 다른 화소 회로의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타낸 화소 회로는 발광 소자(D2)가 구동 소자(Q2)의 소스 단자에 접속되어 있는 점을 제외하고 도 1에 나타낸 화상 표시 장치와 동일 또는 동등한 구성이다. 또한, 도 7에 나타낸 화상 표시 장치는 구동 소자(Q2)의 게이트 단자를 제어하는 「전압 제어형」의 구성인 점이 도 1과 동일하여 「게이트·컨트롤/소스·드라이브」라고 부르고 있다.
도 7에 나타낸 화소 회로에 대해서도 상술한 수법을 적용할 수 있고, 도 1의 화소 회로와 같은 효과가 얻어진다. 또한, 컨트롤러(U2)는 예를 들면, 1개 또는 복수개의 TFT, 콘덴서 등의 용량 소자, TFT를 제어하는 제어선, 및 화상 신호 전위를 주는 화상 신호선으로 구성된다.
도 8은 도 1 및 도 7과는 다른 화소 회로의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타낸 화소 회로는 발광 소자(D3)가 구동 소자(Q3a)의 소스 단자에 접속되어 있는 점이 도 7과 같지만, 구동 소자(Q3a)의 게이트 단자가 접지됨과 아울러 구동 소자(Q3a)의 소스 단자의 전류를 컨트롤러(U3)로 제어한다는 것이 상이하다. 또한, 스위칭 소자(Q3b)는 구동 소자(Q3a)의 게이트-소스간 전압을 기록할 때에 구동 소자(Q3a)와 발광 소자(D3)를 분리하기 위한 스위칭 소자이다. 또한, 도 8에 나타낸 화상 표시 장치는 구동 소자(Q3a)의 소스 단자를 제어하는 「전류 제어형」의 구성이며 「소스·컨트롤/소스·드라이브」라고 부르고 있다. 또한, 컨트롤러(U3)는 예를 들면, 1개 또는 복수개의 TFT, 콘덴서 등의 용량 소자, TFT를 제어하는 제어선, 및 화상 신호 전위를 주는 화상 신호선으로 구성된다.
도 8에 나타낸 화소 회로도, 도 1 및 도 7의 화소 회로와 같이, 구동 소자의 Vth 시프트에서 기인하는 열화나 열화의 불균형에 의한 화상의 균일성 악화의 문제를 회피할 수는 없다. 따라서, 도 8에 나타낸 화소 회로에 대해서도 상술한 기술을 적용할 수 있고, 도 1 및 도 7의 화소 회로와 같은 효과가 얻어진다.
도 9는 도 1, 도 7 및 도 8과는 다른 화소 회로의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타낸 화소 회로는 발광 소자(D4)가 구동 소자(Q4)의 드레인 단자에 접속되어 있는 점이 도 1과 같지만, 구동 소자(Q4)의 게이트 단자가 접지됨과 아울러 구동 소자(Q4)의 소스 단자의 전류를 컨트롤러(U4)로 제어한다는 것이 상이하다. 또한, 도 9에 나타낸 화상 표시 장치는 구동 소자(Q4)의 소스 단자를 제어하는 「전류 제어형」의 구성이며, 「소스·컨트롤/드레인·드라이브」라고 부르고 있다. 또한, 컨트롤러(U4)는 예를 들면, 1개 또는 복수개의 TFT, 콘덴서 등의 용량 소자, TFT를 제어하는 제어선, 및 전원선으로 구성된다.
도 9에 나타낸 화소 회로도, 도 1, 도 7 및 도 8의 화소 회로와 같이, 구동 소자의 Vth 시프트에서 기인하는 열화나 열화의 불균형에 의한 화상의 균일성 악화의 문제를 회피할 수는 없다. 따라서, 도 9에 나타낸 화소 회로에 대해서도 상술한 기술을 적용할 수 있고, 도 1, 도 7 및 도 8의 화소 회로와 같은 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 화상 표시 장치 및 그 구동 방법은 구동 소자의 Vth 시프트량을 화소마다 균일화하는 발명으로서 유용하다.

Claims (10)

  1. 통전에 의해 발광되는 발광 소자;
    상기 발광 소자에 접속되어 그 발광 소자의 발광을 제어하는 구동 소자; 및
    상기 구동 소자의 역치 전압과 소정의 역치의 비교 결과에 의거하여 상기 발광 소자의 비발광시에 상기 구동 소자에 역바이어스가 되는 전압 또는 순바이어스가 되는 전압을 인가하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 비발광시에 있어서 상기 역치 전압의 절대값이 상기 소정의 역치의 절대값보다 클 때에 상기 역바이어스가 되는 전압이 상기 구동 소자에 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 비발광시에 있어서 상기 역치 전압의 절대값이 상기 소정의 역치의 절대값보다 작을 때에 상기 순바이어스가 되는 전압이 상기 구동 소자에 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 역치로서 제 1 역치 및 제 2 역치가 설정되고,
    상기 발광 소자의 비발광시에 있어서 상기 역치 전압의 절대값이 상기 제 1 역치의 절대값보다 클 때에 상기 구동 소자에 상기 역바이어스가 되는 전압이 인가되며, 상기 역치 전압의 절대값이 상기 제 2 역치의 절대값보다 작을 때에 상기 구동 소자에 상기 순바이어스가 되는 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 소자를 포함한 복수개의 구동 소자를 더 구비하고;
    상기 제어 수단은 역치 전압의 절대값이 작은 구동 소자보다 역치 전압의 절대값이 큰 구동 소자에 대하여 보다 절대값이 큰 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  6. 통전에 의해 발광되는 발광 소자, 및 상기 발광 소자에 접속되어 그 발광 소자를 발광 제어하는 구동 소자를 갖는 화상 표시 장치의 구동 방법에 있어서:
    상기 구동 소자의 역치 전압과 소정의 역치의 비교 결과에 의거하여 상기 발광 소자의 비발광시에 상기 구동 소자에 역바이어스가 되는 전압 또는 순바이어스가 되는 전압을 인가하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 구동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 비발광시에 있어서 상기 역치 전압의 절대값이 상기 소정의 역치의 절대값보다 클 때에 상기 역바이어스가 되는 전압이 상기 구동 소자에 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 구동 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 비발광시에 있어서 상기 역치 전압의 절대값이 상기 소정의 역치의 절대값보다 작을 때에 상기 순바이어스가 되는 전압이 상기 구동 소자에 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 소정의 역치로서 제 1 역치 및 제 2 역치가 설정되고,
    상기 발광 소자의 비발광시에 있어서 상기 역치 전압의 절대값이 상기 제 1 역치의 절대값보다 클 때에 상기 역바이어스가 되는 전압이 상기 구동 소자에 인가되며, 상기 역치 전압의 절대값이 상기 제 2 역치의 절대값보다 작을 때에 상기 순바이어스가 되는 전압이 상기 구동 소자에 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 화상 표시 장치는 상기 구동 소자를 포함한 복수개의 구동 소자를 구비하고;
    역치 전압의 절대값이 작은 구동 소자보다 역치 전압의 절대값이 큰 구동 소자에 대하여 보다 절대값이 큰 전압이 인가되는 것을 특징으로 화상 표시 장치의 구동 방법.
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