KR101046415B1 - 화소회로 및 표시장치 - Google Patents

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Abstract

구동(drive) 트랜지스터의 단자간 전압이 패널 내부에서 분포를 가지는 것을 방지할 수 있으며, 게다가, 균일성의 악화를 확실하게 방지할 수 있는 화소회로, 및 표시장치를 제공한다.
구동 트랜지스터로서의 TFT(111)의 소스가 발광소자(114)의 애노드에 접속되며, 드레인이 전원전위(VCC)에 접속되고, TFT(111)의 게이트-소스 사이에 커패시터(C111)가 접속되고, TFT(111)의 소스전위를 스위치 트랜지스터로서의 TFT(113)를 통해 고정전위에 접속하도록 구성되며, 또한 화소회로용 Vss라인(VSL101 ~ VSL10n)을, Vss라인(VSLU)과 Vss라인(VSLB)으로 접속하여 교차부(交差部)를 가지지 않도록 화소회로용 전원전압 Vcc라인(VCL101 ~ VCL10n)에 평행으로 배선한다.

Description

화소회로 및 표시장치{A pixel circuit and display device}
도 1은, 제 1의 실시형태에 관한 화소회로를 채용한 유기EL 표시장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는, 도 1의 유기EL 표시장치에 있어서 제 1의 실시형태에 관한 화소회로의 구체적인 구성예를 도시한 회로도이다.
도 3은, 제 1의 실시형태에 관한 Vss(기준전원)배선과 Vcc(전원전압)배선의 레이아웃을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 도 2의 회로의 동작을 설명하기 위한 등가회로를 도시한 도면이다.
도 5는, 도 2의 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 6은, 제 2의 실시형태에 관한 화소회로를 채용한 유기EL 표시장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은, 도 6의 유기EL 표시장치에 있어서 제 2의 실시형태에 관한 화소회로의 구체적인 구성을 도시한 회로도이다.
도 8은, 도 7의 회로의 동작을 설명하기 위한 등가회로를 도시한 도면이다.
도 9는, 도 7의 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트이다.
도 10은, 일반적인 유기EL 표시장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 11은, 도 10의 화소회로의 일구성예를 도시한 회로도이다.
도 12는, 유기 EL소자의 전류-전압(I-V)특성의 시간경과 변화를 도시한 도면이다.
도 13은, 도 11의 회로의 p채널 TFT를 n채널 TFT로 치환한 화소회로를 도시한 회로도이다.
도 14는, 초기상태에 있어서의 구동(drive) 트랜지스터로서의 TFT와 EL소자의 동작점을 도시한 도면이다.
도 15는, 시간경과 변화후의 구동 트랜지스터로서의 TFT와 EL소자의 동작점을 도시한 도면이다.
도 16은, 구동 트랜지스터로서의 n채널 TFT의 소스를 접지점위에 접속한 화소회로를 도시한 회로도이다.
도 17은, EL발광소자의 I-V특성이 시간경과 변화하여도, 휘도열화가 없는 소스 팔로우어(source follower) 출력이 행해지는 이상적인 회소회로의 예를 도시한 회로도이다.
도 18은, 종래의 Vss(기준전원)배선과 Vcc(전원전압)배선의 레이아웃을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은, 유기EL(Electroluminescence)디스플레이 등의, 전류치에 의해 휘도가 제어되는 전기광학소자를 가지는 화소회로, 및 이 화소회로가 매트릭스 형태로 배열된 표시장치중, 특히 각 화소회로 내부에 설치된 절연게이트형 전계효과 트랜지스터에 의해 전기광학소자에 흐르는 전류치가 제어되는, 소위 능동(active) 매트릭스형 화상표시장치에 관한 것이다.
화상표시장치, 예를 들면 액정디스플레이 등에서는, 다수의 화소를 매트릭스 형태로 배열하고, 표시해야 할 화상정보에 따라 화소마다 광강도(光强度)를 제어함으로써 화상을 표시한다.
이것은 유기EL디스플레이 등에 있어서도 마찬가지이지만, 유기EL디스플레이는 각 화소회로에 발광소자를 가지는, 소위 자발광형의 디스플레이이며, 액정디스플레이에 비해 화상의 가시성이 높고, 백라이트가 불필요하며, 응답속도가 빠르다는, 등의 이점을 가지고 있다.
또, 각 발광소자의 휘도는 그것에 흐르는 전류치에 의해 제어됨으로써 발색의 계조(階調)를 얻는, 즉 발광소자가 전류제어형이라고 하는 점에서 액정디스플레이 등과는 크게 다르다.
유기EL디스플레이에 있어서는, 액정디스플레이와 마찬가지로, 그 구동방식으로서 단순 매트릭스 방식과 능동 매트릭스 방식이 가능하지만, 전자는 구조가 단순하기는 하나, 대형이며 또한 고정밀의 표시의 실현이 어렵다는 등의 문제가 있기 때문에, 각 화소회로 내부의 발광소자에 흐르는 전류를, 화소회로 내부에 설치한 능동소자, 일반적으로는 TFT(Thin Film Transistor : 박막 트랜지스터)에 의해 제어하는, 능동 매트릭스 방식의 개발이 왕성하게 행해지고 있다.
도 10은, 일반적인 유기EL 표시장치의 구성을 도시한 블록도이다.
이 표시장치(1)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 화소회로(PXLC)(2a)가 m×n의 매트릭스 형태로 배열된 화소어레이부(2), 수평선택기(HSEL)(3), 라이트스캐너(WSCN)(4)와, 수평선택기(3)에 의해 선택되는 휘도정보에 따른 데이터신호가 공급되는 데이터선(DTL1 ~ DTLn), 및 라이트스캐너(4)에 의해 선택구동되는 주사선(WSL1 ~ WSLm)을 가진다.
또한, 수평선택기(HSEL)(3)와 라이트스캐너(4)에 관해서는, 다결정 실리콘상에 형성하는 경우나, MOSIC 등으로 화소의 주변에 형성하는 것도 있다.
도 11은, 도 19의 회소회로(2a)의 일구성예를 도시한 회로도이다.(예를 들면 특허문헌 1, 2 참조)
도 11의 화소회로는, 다수 제안되어 있는 회로 중에서 가장 단순한 회로구성이며, 소위 2 트랜지스터 구동방식의 회로이다.
도 11의 화소회로(2a)는, p채널 박막전계효과 트랜지스터(이하, TFT라고 함)(11) 및 TFT(12), 커패시터(C11), 발광소자인 유기EL소자(OLED(13)를 가진다. 또, 도 11에 있어서, DTL은 데이터선을, WSL은 주사선을 각각 나타내고 있다.
유기EL소자는 대개의 경우 정류성이 있으므로, OLED(Organic Light Emitting Diode)로 불리는 것이 있으며, 도 11 그 외에서는 발광소자로서 다이오드의 기호를 이용하고 있지만, 이하의 설명에 있어서 OLED에 반드시 정류성을 요구하는 것은 아니다.
도 11에서는 TFT(11)의 소스가 전원전위(VCC)에 접속되며, 발광소자(13)의 캐소드(음극)는 접지전위(GND)에 접속되어 있다. 도 11의 화소회로(2a)의 동작은 이하와 같다.
단계(ST1)
주사선(WSL)을 선택상태(여기에서는 낮은 레벨)로 하며, 데이터선(DTL)에 기입전위(Vdata)를 인가하면, TFT(12)가 도통하여 커패시터(C11)가 충전 또는 방전되며, TFT(11)의 게이트 전위는 Vdata로 된다.
단계(ST2)
주사선(WSL)을 비선택상태(여기에서는 높은 레벨)로 하면, 데이터선(DTL)과 TFT(11)는 전기적으로 단절되지만, TFT(11)의 게이트 전위는 커패시터(C11)에 의해 안정적으로 유지된다.
단계(ST3)
TFT(11) 및 발광소자(13)에 흐르는 전류는, TFT(11)의 게이트-소스간 전압(Vg)에 따른 값으로 되며, 발광소자(13)는 그 전류값에 따른 휘도로 발광을 계속한다.
상기 단계(ST1)와 같이, 주사선(WSL)을 선택하여 데이터선에 주어진 휘도정보를 화소내부에 전달하는 조작을, 이하 [기입]이라고 부른다.
상술과 같이, 도 11의 회소회로(2a)에서는, 한 번 Vdata의 기입을 행하면, 다음에 기입교환될 때까지, 발광소자(13)는 일정한 휘도로 발광을 계속한다.
상술한 바와 같이, 화소회로(2a)에서는, 구동(drive) 트랜지스터인 TFT(11)의 게이트 인가전압을 변화시키는 것으로, EL발광소자(13)에 흐르는 전류값을 제어하고 있다.
이 때, p채널의 구동 트랜지스터의 소스는 전원전위(VCC)에 접속되어 있고, 이 TFT(11)는 항상 포화영역에서 동작하고 있다. 따라서, 하기의 식 1에 나타낸 값을 가지는 정전류원으로 된다.
[수학식 1]
Ids = 1/2·μ(W/L)Cox(Vgs - ㅣVthㅣ)2 ---- (1)
여기에서, μ는 캐리어의 이동도를, Cox는 단위면적당의 게이트 용량을, W는 게이트폭을, L은 게이트 길이를, Vgs는 TFT(11)의 게이트-소스간 전압을, Vth는 TFT(11)의 임계치를 각각 나타내고 있다.
단순 매트릭스형 화상표시장치에서는, 각 발광소자는, 선택된 순간에만 발광하는 것에 대하여, 능동 매트릭스에서는, 상술한 바와 같이, 기입 종료후에도 발광소자가 발광을 계속하므로, 단순 매트릭스에 비해 발광소자의 피크휘도, 피크전류를 하강시킨다는 점에서, 특히 대형-고정밀도의 디스플레이에서는 유리해진다.
도 12는, 유기EL소자의 전류-전압(I-V)특성의 시간경과 변화를 도시한 도면이다. 도 12에 있어서, 실선으로 표시한 곡선이 초기상태 시의 특성을 나타내며, 파선으로 도시한 곡선이 시간경과 변화 후의 특성을 나타내고 있다.
일반적으로, 유기EL소자의 I-V특성은, 도 12에 도시한 바와 같이, 시간이 경과하면 열화해 버린다.
그러나, 도 11의 2트랜지스터 구동은 정전류구동을 위해 유기EL소자에는 상술한 바와 같이 정전류가 계속해서 흐르며, 유기EL소자의 I-V특성이 열화하여도 그 발광휘도는 시간경과 열화하지는 않는다.
그런데, 도 11의 화소회로(2a)는, p채널의 TFT에 의해 구성되어 있지만, n채널의 TFT에 의해 구성하는 것이 가능하다면, TFT 작성에 있어서 종래의 아몰포스 실리콘(amorphous silicon)(a-Si)처리를 이용할 수 있도록 된다. 이것에 의해, TFT 기판의 비용 저렴화가 가능하게 된다.
다음에, 트랜지스터를 n채널 TFT로 치환한 화소회로에 대해서 고찰한다.
도 13은, 도 11의 회로의 p채널 TFT를 n채널 TFT로 치환한 화소회로를 도시한 회로도이다.
도 13의 화소회로(2b)는, n채널 TFT(21, 22), 커패시터(C21), 발광소자인 유기EL 소자(OLED)(23)를 가진다. 또, 도 13에 있어서, DTL은 데이터선을, WSL은 주사선을 각각 나타내고 있다.
이 화소회로(2b)에서는, 구동 트랜지스터로서 TFT(21)의 드레인측이 전원전위(VCC)에 접속되며, 소스는 EL소자(23)의 애노드에 접속되어 있고, 소스 팔로우어(source follower) 회로를 형성하고 있다.
도 14는, 초기상태에 있어서의, 구동 트랜지스터로서의 TFT(21)와 EL소자(23)의 동작점을 도시한 도면이다. 도 14에 있어서, 가로축은 TFT(21)의 드레인-소스간 전압(Vds)을, 세로축은 드레인-소스간 전류(Ids)를 각각 나타내고 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 소스전압은 구동 트랜지스터인 TFT(21)와 EL소자(23)의 동작점으로 정해지며, 소스전압은 게이트 전압에 의해 다른 값을 가진다.
이 TFT(21)는 포화영역에서 구동되므로, 동작점의 소스전압에 대한 Vgs에 관하여 상기 식 1에 나타낸 방정식의 전류치의 전류(Ids)를 흐르게 한다.
[특허문헌 1]
USP5,684,365
[특허문헌 2]
특개평 8-234683호 공보
그러나, 여기에서도 마찬가지로 EL소자의 I-V특성은 시간경과 열화해 버린다. 도 15에 도시한 바와 같이, 이 시간경과 열화에 의해 동작점이 변동해 버리며, 동일한 게이트전압을 인가하더라도 그 소스전압은 변동한다.
이것에 의해, 구동 트랜지스터인 TFT(21)의 게이트-소스간 전압(Vgs)은 변화해 버리며, 흐르는 전류치가 변동한다. 동시에 EL소자(23)에 흐르는 전류치도 변화하므로, EL소자(23)의 I-V특성이 열화하면, 도 13의 소스-팔로우어 회로에서는 그 발광휘도는 시간경과 변화해 버린다.
또, 도 16에 도시한 바와 같이, 구동 트랜지스터로서의 n채널 TFT(21)의 소스를 접지전위(GND)에 접속하고, 드레인을 EL소자(23)의 캐소드에 접속하고, EL소자(23)의 애노드를 전원전위(VCC)에 접속하는 회로구성도 고려될 수 있다.
이 방식에서는, 도 11의 p채널 TFT에 의한 구동과 마찬가지로, 소스의 전위가 고정되어 있고, 구동 트랜지스터로서 TFT(31)는 정전류원으로서 동작하며, EL소자의 I-V특성의 열화에 의한 휘도변화도 방지가능하다.
그러나, 이 방식에서는 구동 트랜지스터를 EL소자의 캐소드측에 접속할 필요가 있으며, 이 캐소드접속은 새로운 애노드-캐소드의 전극의 개발이 필요하며, 현행의 기술로는 대단히 곤란하다고 되어 있다.
그래서, 도 17에 도시한 바와 같이, 화소회로(51)에 있어서, 구동 트랜지스터로서의 TFT(41)의 소스가 발광소자(44)의 애노드에 접속되며, 드레인이 전원전위(VCC)에 접속되고, TFT(41)의 게이트-소스간에 커패시터(C41)가 접속되며, TFT(41)의 소스전위를 스위치 트랜지스터로서의 TFT(43)를 통해 고정전위로 접속하도록 구성함으로써, EL발광소자의 I-V측성이 시간경과 변화하여도, 휘도열화가 없는 소스 팔로우어 출력이 행해진다.
그리고, n채널 트랜지스터의 소스 팔로우어 회로가 가능하게 되며, 현행의 애노드-캐소드 전극을 이용하면서, n채널 트랜지스터를 EL발광소자의 구동소자로서 이용할 수 있다.
또, n채널만으로 화소회로의 트랜지스터를 구성할 수 있으며, TFT제작에 있어서 a-Si처리를 이용할 수 있도록 된다. 이것에 의해, TFT기판의 저비용화가 가능하게 된다고 하는 이점을 가진다.
또한, 도 17에서의 표시장치(50)에 있어서는, 51은 회소회로, 52는 화소어레이부, 53은 수평선택기(HSEL)를, 54는 라이트스캐너(WSCN)를, 55는 구동 스캐너(DSCN)를, DTL51은 수평선택기(53)에 의해 선택되는 휘도정보에 따른 데이터신호가 공급되는 데이터선을, WSL51은 라이트스캐너(54)에 의해 선택구동되는 주사선을, DSL51은 라이트스캐너(55)에 의해 선택구동되는 구동선을 각각 나타내고 있다.
도 17의 화소회로와 같이, 유기EL 발광소자(44)의 I-V특성의 시간열화를 보정하기 위해서, Vss(기준전원)라인(VSL)을 화소화소에 레이아웃하고, 그것을 기준으로 하여 영상신호를 기입하고 있다.
일반적으로, EL표시장치에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 화소회로용의 전원전압(Vcc) 라인(VCL)은, 화소어레이부(52)를 포함하는 패널의 상부의 패드(61)로부터 입력하고, 그 배선은 패널에 대하여 세로방향으로 레이아웃되어 있다.
한편, Vss라인(VSL)은 패널의 좌우로부터 캐소드 Vss용패드(62, 63)에서 취출(取出)되어 있고, 종래는 이 캐소드용 Vss라인으로부터 전도체를 취하고, 화소회로용의 Vss 라인을 패널에 대하여 가로방향으로 평행하게 레이아웃되어 있었다.
그러나, 이 종래방법에는 문제가 있다. 한 개의 Vss라인에 대해서, (X방향의 화소수 × RGB)의 화소가 접속되어 있다. 그 때문에, 도 17의 TFT(43)가 온 했을 때 화소수 만큼의 전류가 흐르며, 배선에 분포정수적인 흔들림이 생기게 된다. 이 흔들림이 신호샘플링 기간에 접지라인에 생기는 것으로, 구동 트랜지스터인 TFT(41)의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 패널내부에서 분포를 가지게 되며, 결과적으로 균일성이 악화해 버린다.
본 발명의 제 1의 목적은, 구동 트랜지스터의 단자간 전압이 패널 내부에서 분포를 가지는 것을 방지할 수 있고, 더 나아가서는, 균일성이 악화하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 화소회로, 및 표시장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 2의 목적은, 균일성의 악화를 확실하게 방지할 수 있고, 발광소자의 전류-전압특성이 시간경과 변화하여도, 휘도열화가 없는 소스 팔로우어 출력이 행해지고, n채널 트랜지스터의 소스 팔로우어 회로가 가능하게 되고, 현행의 애노드-캐소드 전극을 그대로 이용하면서, n채널 트랜지스터를 EL의 구동소자로서 이용할 수 있는 화소회로, 및 표시장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1의 관점은, 흐르는 전류에 의해 휘도가 변화하는 전기광학소자를 구동하는 화소회로에 있어서, 제 1단자와 제 2단자사이에서 전류공급라인을 형성하고, 제어단자의 전위에 따라 상기 전류공급라인을 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터와, 제 1의 노드와, 전원전압원과, 기준전위와, 기준전원배선과, 상기 전기광학소자가 비발광기간에 상기 제 1의 노드의 전위를 고정전위로 천이시키기 위해 상기 제 1의 노드를 상기 기준전원배선에 접속하는 제 1의 회로를 가지며, 상기 전원전압원과 기준전위와의 사이에, 상기 구동 트랜지스터의 전류공급라인, 상기 제 1의 노드, 및 상기 전기광학소자가 직렬로 접속되며, 상기 전원전압원 배선과 상기 기준전원배선이 교차부(交差部)를 가지지 않도록 동일방향으로 레이아웃(배치)되어 있다.
본 발명의 제 2의 관점은, 매트릭스 형태로 복수배열된 회소회로와, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 배선된 전원전압원 배선과, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 배선된 기준전원배선과, 기준전위를 가지며, 상기 화소회로는, 흐르는 전류에 의해 휘도가 변화하는 전기광학소자와, 제 1단자와 제 2단자사이에서 전류공급라인을 형성하고, 제어단자의 전위에 따라 상기 전류공급라인을 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터와, 제 1의 노드와, 상기 전기광학소자가 비발광기간에 상기 제 1의 노드의 전위를 고정전위로 천이시키기 위해 상기 제 1의 노드를 상기 기준전원배선에 접속하는 제 1의 회로를 포함하며, 상기 전원전압원과 기준전위와의 사이에, 상기 구동 트랜지스터의 전류공급라인, 상기 제 1의 노드, 및 상기 전기광학소자가 직렬로 접속되며, 상기 전원전압원 배선과 상기 기준전원배선이 교차부를 가지지 않도록 동일방향으로 레이아웃되어 있다.
바람직스러운 것은, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 열마다 배선되고, 휘도정보에 대응하는 데이터 신호가 공급되는 데이터선과, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 행마다 배선된 제 1의 제어선을 가지며, 상기 화소회로는, 제 2의 노드와, 상기 제 1의 노드와 상기 제 2의 노드와의 사이에 접속된 화소용량소자와, 상기 데이터선과 상기 제 2의 노드와의 사이에 접속되고, 상기 제 1의 제어선에 의해 도통제어되는 제 1의 스위치를 더 가지고 있다.
바람직스러운 것은, 제 2의 제어선을 더 가지며, 상기 구동 트랜지스터가 전계효과 트랜지스터이며, 소스가 상기 제 1의 노드에 접속되며, 드레인이 상기 전원전압원 또는 기준전위에 접속되며, 게이트가 상기 제 2의 노드에 접속되고, 상기 제 1의 회로는, 상기 제 1노드와 고정전위와의 사이에 접속되며, 상기 제 2의 제어선에 의해 도통제어되는 제 2의 스위치를 포함한다.
바람직스러운 것은, 상기 전기광학소자를 구동하는 경우, 제 1의 스테이지로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 비도통상태로 유지된 상태에서, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 도통상태로 유지되며, 상기 제 1의 노드가 고정전위에 접속되며, 제 2의 스테이지로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 도통상태로 유지되어 상기 데이터선에 전파되는 데이터가 상기 화소용량소자에 기입된 후, 상기 제 1의 스위치가 비도통상태로 유지되며, 제 3의 스테이지로서, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 비도통상태로 유지된다.
바람직스러운 것은, 제 2 및 제 3의 제어선을 더 가지며, 상기 구동 트랜지스터가 전계효과 트랜지스터이며, 드레인이 상기 제 1의 기준전위 또는 제 2의 기준전위에 접속되며, 게이트가 상기 상기 제 2의 노드에 접속되고, 상기 제 1의 회로는, 상기 전계효과 트랜지스터의 소스와 상기 전기광학소자와의 사이에 접속되고, 상기 제 2의 제어선에 의해 도통제어되는 제 2의 스위치와, 상기 제 1의 노드와 상기 기준전원배선과의 사이에 접속되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 도통제어되는 제 3의 스위치를 포함한다.
바람직스러운 것은, 상기 전기광학소자를 구동하는 경우, 1의 스위치로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1스위치가 비도통상태로 유지되고, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 비도통상태로 유지되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 비도통상태로 유지되며, 제 2의 스위치로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1스위치가 도통상태로 유지되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 도통상태로 유지되어, 상기 제 1의 노드가 소정전위로 유지되는 상태에서, 상기 데이터선에 전파되는 데이터가 상기 화소용량소자에 기입된 후, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 비도통상태로 유지되며, 제 3의 스위치로서, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 비도통상태로 유지되고, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 도통상태로 유지된다.
본 발명에 의하면, 전원전압원 배선과 상기 기준전원 배선이 교차부를 가지지 않도록 동일방향으로 레이아웃되어 있으므로, 전원전압원 배선과 기준전원배선과의 배선의 중첩을 방지하는 것이 가능하다. 그 때문에, 종래보다도 낮은 저항치로 기준전원 배선(Vss배선)을 레이아웃할 수 있다.
또한, 한 개의 배선에 대해서 접속되어 있는 화소수는, 일반적인 화각에 있어서 가로방향(x방향)보다, 세로방향(y방향)의 쪽이 적으므로, 선폭이 동일하다면 종래보다도 낮은 저항치로 기준전원 배선을 레이아웃할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 예를 들면 구동 트랜지스터의 소스전극을, 스위치를 통해 고정전위에 접속하고, 구동 트랜지스터의 게이트-소스 사이에 화소용량을 가지고 있으므로, 발광소자의 I-V특성의 시간경과 열화에 의한 휘도변화가 보정된다.
구동 트랜지스터가 n채널인 경우에, 고정전위를 접지전위로 하는 것으로, 발광소자에 인가하는 전위를 접지전위로 하여 발광소자의 비발광기간이 만들어지게 된다.
또, 소스전극과 접지전위를 접속하는 제 2의 스위치의 오프시간을 조절하는 것으로, 발광소자의 발광-비발광의 기간을 조정하고, 듀티(Duty) 구동이 행해진다.
또, 고정전위를 접지전위 부근 또는 그 이하의 저전위로 하는 것, 또는 게이트 전압을 올리는 것으로, 고정전위에 접속되는 스위치 트랜지스터의 임계치(Vth)의 차이에 기인하는 화질열화가 억제된다.
또, 구동 트랜지스터가 p채널인 경우에, 고정전위를 발광소자의 캐소드 전극에 접속되어 있는 전원전위로 하여, 발광소자에 인가하는 전위를 전원전위로 하여 EL소자의 비발광기간이 만들어지게 된다.
그리고, 구동 트랜지스터의 특성을 n채널로 하여, 소스 팔로우어가 가능하게 되며, 애노드접속이 가능하다.
또, 구동 트랜지스터를 완전히 n 채널로 하는 것이 가능하게 되며, 무정형 실리콘의 처리를 도입하는 것이 가능하게 되며, 저비용화가 가능하게 된다.
또, 제 2의 스위치가 발광소자와 구동 트랜지스터의 사이에 레이아웃되어 있으므로, 비발광기간에는 구동 트랜지스터에 전류는 흐르지 않으므로, 패널의 소비전력이 억제된다.
또, 접지전위로서 발광소자의 캐소드측의 전위, 예를 들면 제 2의 기준전위를 이용하여, 패널 내부의 TFT측에는 GND배선을 가질 필요가 없다.
또, 패널의 TFT기판의 GND배선을 삭제하는 것이 가능하므로, 화소내의 레이아웃이나 주변회로부의 레이아웃이 용이하게 된다.
또한, 패널의 TFT기판의 GND배선을 삭제하는 것이 가능하므로, 주변회로부의 전원전위(제 1의 기준전위)와 접지전위(제 2의 기준전위)와의 중첩이 필요없으며, Vcc라인을 낮은 저항에 의해 레이아웃가능하고, 높은 균일성을 달성할 수 있다.
또, 신호선 기입시간에 전원배선측의 제 3의 스위치를 온 동작시키고, 낮은 임피던스로 하여, 화소기입에 대한 결합의 효과를 단기간에 보정하고, 높은 군일성의 화질이 얻어진다.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면을 참고하여 설명한다.
제 1실시형태
도 1은, 본 제 1의 실시형태에 관한 화소회로를 채용한 유기EL 표시장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는, 도 1의 유기EL 표시장치에 있어서 본 제 1의 실시형태에 관한 화소 회로의 구체적인 구성을 도시한 회로도이다.
이 표시장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 화소회로(PXLC)(101)가 m ㅧn의 매트릭스 형태로 배열된 화소어레이부(102), 수평선택기(HSEL : 103), 라이트스캐너(WSCN : 104), 구동 스캐너(DSCN : 105), 수평선택기(103)에 의해 선택되는 휘도정보에 대응하는 데이터신호가 공급되는 데이터선(DTL101 - DTL10n), 라이트스캐너(104)에 의해 선택구동되는 주사선(WSL101 - WSL10m), 및 구동 스캐너(DSCN : 105)에 의해 선택구동된 구동선(DSL101- DSL10m)을 가진다.
또한, 화소어레이부(102)에 있어서, 화소회로(101)는 m ×n의 매트릭스 형태로 배열되어 있지만, 도 2에 있어서는 도면의 간단화를 위해 2(=m) ×3 (=n)의 매트릭스 형태로 배열된 예를 도시하고 있다.
또, 도 2에 있어서도, 도면의 간단화를 위해 한 개의 화소회로의 구체적인 구성을 도시하고 있다.
본 제 1의 실시형태에 관한 화소회로(101)는, 도 2에 도시한 바와 같이, p채널 TFT(111 - 113), 커패시터(C111), 유기EL소자(OLED : 전기광학소자)로 구성되는 발광소자(114), 노드(ND111, ND112)를 가진다.
또한, 도 2에 있어서, DTL101은 데이터선을, WSL101은 주사선을, DSL101은 구동선을 각각 표시하고 있다.
이러한 구성요소중, TFT111이 본 발명에 관한 구동 트랜지스터를 구성하고, TFT112가 제 1의 스위치를 구성하며, TFT113이 제 2의 스위치를 구성하며, 커패시터(C111)가 본 발명에 관한 화소용량소자를 구성하고 있다.
또한, 전원전압 VCC의 공급라인이 전원전압원에 상당하여, 접지전위 GND가 기준전위에 상당하고 있다.
화소회로(101)에 있어서, TFT(111)의 소스와 기준전위(본 실시형태에서는 접지전위 GND)와의 사이에 발광소자(114)가 접속되어 있다. 구체적으로는, 발광소자(114)의 애노드가 TFT(111)의 소스에 접속되며, 캐소드츠기 접지전위 GND에 접속되어 있다. 발광소자(114)의 애노드와 TFT(111)의 소스와의 접속점에 의해 노드(ND111)가 구성된다.
TFT(111)의 소스가 TFT(113)의 드레인 및 커패시터(C111)의 제 1전극에 접속되며, TFT(111)의 게이트가 노드(ND112)에 접속되어 있다.
TFT(113)의 소스가 고정전위(본 실시형태에서는 접지전위(GND)로 설정된 기준전위배선 Vss라인(CSL101))에 접속되고, TFT(113)의 게이트가 구동선 DSL(101)에 접속되어 있다. 또한, 커패시터(C111)의 제 2전극이 노드(ND112)에 접속되어 있다.
데이터선 DTL(101)과 노드(ND112)에 제 1의 스위치로서 TFT(112)의 소스·드레인이 각각 접속되어 있다. 그리고, TFT(112)의 게이트가 주사선(WSL101)에 접속되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 관한 화소회로(101)는, 구동 트랜지스터로서 TFT(111)의 게이트·소스간에 커패시터(C111)가 접속되고, TFT(111)의 소스전위를 스위치 트랜지스터로서 TFT(113)를 거쳐서 고정전위에 접속하도록 구성되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 화소회로용 전원전압 Vcc라인(VCL101 ~ VCL10n)은, 화소어레이부(102)를 포함하는 패널의 상부 패드(106)로부터 입력하고, 그 배선은 패널에 대하여 세로방향으로, 즉, 화소배열의 열 마다에 레이아웃되어 있다.
또한, Vss라인 VSL은 패널의 도(圖)중 좌우로부터 캐소드Vss용 패드(107), (108)에서 Vss라인(VSLL, VSLR)에 취출하여, 더욱, 패널 상부측에 접속한 Vss라인 VSLU와 패널 하부측에 접속한 Vss라인 VSLB를 설치, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 화소회로용 Vss라인(VSL101 ~ VSL10n)을, Vss라인 VSLU와 Vss라인 VSLB간에 접속하고, 화소회로용의 전원전압 Vcc라인(VCL101~ VCL10n)에 평행하게 배선하고 있다.
즉, Vss(기준전원)배선을 화소 어레이부(102)의 주위 전체에 배선하고, 도(圖) 중 화소어레이부(102)의 상부 및 하부에 x 방향으로 배선된 Vss라인 VSLU와 Vss라인 VSLB간, 화소배열의 열 마다에, Vss라인(VSL101~VSL10n)을 레이아웃하고 있다.
본 실시형태에서는, Vss(기준전원)배선과 Vcc(전원전압원)배선과의 배선 중첩을 방지하고 있다. 그 때문에, 종래보다도 낮은 저항치로 Vss배선을 레이아웃할 수 있다.
또한, 1개의 배선에 대하여 접속되어 있는 화소수는, 일반적인 화각에 있어서 가로방향(x방향)보다, 세로방향(y방향)의 쪽이 적기 때문에, 선폭이 동일하게 되면 종래보다도 낮은 저항치로 Vss배선을 레이아웃할 수 있다.
다음, 상기 구성의 동작을 화소회로의 동작을 중심으로, 도 4(A)~(F)및 도 5(A)~(F)에 관련지어 설명한다.
또한, 도 5(A)는 화소배열의 제 1행째의 주사선WSL(101)에 인가되는 주사신호 ws[101]을, 도 5(B)는 화소배열의 제 2행째의 주사선 WSL(102)에 인가되는 주사신호ws[102]를, 도 5(C)는 화소배열의 제 1행째의 구동선 DSL(101)에 인가되는 구동신호 ds[101]을, 도 5(D)는 화소배열의 제 2행째의 구동선 DSL(102)에 인가되는 구동신호 ds[102]를, 도 5(E)는 TFT(111)의 게이트 전위 Vg를, 도 5(F)는 TFT(111)의 소스전위 Vs를 각각 나타내고 있다.
우선, 통상의 EL발광소자(114)의 발광 상태시에, 도 5(A)~(D)에 나타낸 바와 같이, 라이트스캐너(104)로부터 주사선(WSL101, WSL102,..)에의 주사신호 ws[101], ws[102],.. 가 선택적으로 낮은 레벨로 설정되고, 구동 스캐너(105)에 의해 구동선(DSL101, DSL102,.. )에의 구동신호 ds[101], ds[102],.. 가 선택적으로 낮은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(101)에 있어서는, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, TFT(112)와 TFT(113)이 오프 상태로 유지된다.
다음, EL발광소자(114)의 비발광기간에 있어서, 도 5(A)~(D)에 나타낸 바와 같이, 라이트스캐너(104)로부터 주사선(WSL101, WSL102,.. )에의 주사신호 ws[101], [102],.. 가 낮은 레벨로 유지되고, 구동 스캐너(105)에 의해 구동선 (DSL101, DSL102,.. )에의 구동신호 ds[101], [102],.. 가 선택적으로 높은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(102)에 있어서는, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 TFT(112)는 오프상태로 유지된 상태에서, TFT(113)는 온(on)된다.
이 때, TFT(113)을 거쳐서 전류가 흐르고, 도 5(F)에 나타낸 바와 같이, TFT(111)의 소스전위 Vs는 접지전위 GND까지 하강한다. 그 때문에, EL발광소자(114)에 인가되는 전압도 0V로 되고, EL발광소자(114)는 비발광으로 된다.
다음, EL발광소자(114)의 비발광 기간에 있어서, 도 5(A)~(D)에 나타낸 바와 같이, 구동 스캐너(105)에 의해 구동선(DSL101, DSL102,.. )에의 구동신호(ds[101], ds[102],..)가 높은 레벨로 유지된 상태에서, 라이트스캐너(104)로부터 주사선(WSL101, WSL102,.. )에의 주사신호 (ws[101], ws[102],..)가 선택적으로 높은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(101)에 있어서는, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, TFT(113)가 온 상태로 유지된 상태에서, TFT(112)가 온(on)된다. 이것에 의해, 수평선택기(103)에 의해 데이터선(DTL101)에 전송된 입력신호(Vin)가 화소용량으로서 커패시터(C111)에 기입된다.
이 때, 도 5(f)에 나타낸 바와 같이, 구동 트랜지스터로서 TFT(111)의 소스전위 Vs는 접지전위 레벨(GND 레벨)에 있기 때문에, 도 5(e), (f)에 나타낸 바와 같이 TFT(111)의 게이트·소스간의 전위차는 입력신호의 전압 Vin과 같게 된다.
그 후, EL발광소자(114)의 비발광 기간에 있어서, 도 5(A)~(D)에 나타낸 바와 같이, 구동 스캐너(105)에 의해 구동선(DSL101, DSL102, ...)에의 구동신호(ds[101], [102],..)가 높은 레벨로 유지된 상태에서, 라이트 스캐너(104)로부터 주사선 WSL(101), WSL(102),.. 에의 주사신호 (ws[101], ws[102],.. )가 선택적으로 낮은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(101)에 있어서는, 도 4(d)에 나타낸 바와 같이, TFT(112)가 오프상태로 되고, 화소용량으로서 커패시터(111)에의 입력신호의 기입이 종료한다.
그 결과, 도 5(a)~(d)에 나타낸 바와 같이, 라이트스캐너(104)로부터 주사선(WSL101, WSL102,.. )에의 주사신호 (ws[101], ws[102],.. )는 낮은 벨로 유지되고, 구동 스캐너(105)에 의해 구동선(DSL101, DSL102,.. )에의 구동신호 (ds[101], ds[102],..)가 선택적으로 낮은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(101)에 있어서는, 도 4(e)에 나타낸 바와 같이, TFT(113)이 온 상태가 된다.
TFT(113)이 온인 상태에서, 도 5(f)에 나타낸 바와 같이, 구동 트랜지스터로서 TFT(111)의 소스전위 Vs는 상승하고, EL발광소자(114)에도 전류가 흐른다.
TFT(111)의 소스전위 Vs의 변동에도 상관없이, TFT(111)의 게이트·소스간에는 용량이 있기 위해서, 도 5(e), (f)에 나타낸 바와 같이, 게이트·소스전위는 항상 Vin으로 유지되어 있다.
이 때, 구동 트랜지스터로서 TFT(111)은 포화영역에서 구동하고 있기 때문에, 이 TFT(111)에 흐르는 전류치 Ids는 상술한 식(1)에 나타난 값(値)이 되고, 그 값은 TFT(111)의 게이트·소스전압인 Vin으로 결정되어진다. 이 전류Ids는 EL발광소자(114)에도 동일하게 흐르고, EL발광소자(114)는 발광한다.
EL발광소자(114)의 동가회로는 도 4(f)에 나타낸 바와 같이 되고 있기 때문 에, 이때 노드(ND111)의 전위는 EL발광소자(114)에 전류 Ids가 흐르는 게이트전위까지 상승한다.
이 전위상승에 수반하여, 커패시터(111)(화소용량 Cs)를 거쳐 노드(ND112)의 전위도 동일하게 상승한다. 이것에 의해서, 상술한 바와 같이 TFT(111)의 게이트·소스 전위는 Vin으로 유지된다.
이로서, 종래의 소스 팔로우어 방식에서의 문제점이, 본발명의 회로에서 고려된다. 본회로에 있어서도, EL발광소자는 발광시간이 길어짐에 따라, 그 I-V특성이 열화한다. 그 때문에, 구동 트랜지스터가 동일한 전류치로 흐르게 하더라도, EL발광소자에 인가되는 전위가 변화하고, 노드(ND111)의 전위는 하강한다.
그렇지만, 본회로에서는 구동 트랜지스터의 게이트·소스간 전위가 일정하게 유지된 상태에서 노드(ND111)의 전위가 하강하기 때문에, 구동 트랜지스터(TFT111)에 흐르는 전류는 변화하지 않는다. 이로서, EL발광소자에 흐르는 전류도 변화하지 않고, EL발광소자의 I-V특성은 열화하지만, 입력전압 Vin에 상당한 전류가 항상 계속 흐르고, 종래의 문제는 해결될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본실시형태에 의하면, 구동 트랜지스터로서 TFT(111)의 소스가 발광소자(114)의 아노드에 접속되고, 드레인이 전원전위 VCC에 접속되며, TFT(111)의 게이트·소스간에 커패시터 C(111)가 접속되고, TFT(111)의 소스 전위를 스위치 트랜지스터로서 TFT(113)을 거쳐서 고정전위에 접속하는 바와 같이 구성되며, 또한, 화소회로용 Vss 라인(VSL101~VSL10n)을 Vss라인 VSLU와 Vss라인 VSLB에 접속하고, 화소회로용의 전원전압 Vcc라인(VCL101~VCL10n)에 평행하게 배선하고 있는 것으로부터, 이상의 효과를 얻는 것이 가능하다.
Vss배선은 y방향(종방향)으로 배열되고 있기 때문에, Vss라인(VSL101~VSL10n)에 대하여 접속되어 있는 화소회로의 TFT(113)는 1H에 대하여 1개의 타이밍에서 온으로 한다. 이를 위해서, 배선으로 들어가는 흔들림도 작아지고, 동일성의 향상이 도모된다.
덧붙여, 상술한 바와 같은 화소어레이부(102)의 Vcc배선은 일반적으로 패널에 대하여 y방향으로 평행하게 배열되어 있다.
따라서, 본 실시형태에 의한 유효화소부에서의 배선에 있어서, Vss배선과 Vcc배선의 중첩을 방지할 수 있고, 그 때문에, 종래보다 낮은 저항치로 Vss배선을 레이아웃할 수 있다. 또한, 한개의 배선에 대하여 접속되어 있는 화소수는, 일반적인 화각에 있어서 가로방향(x방향)보다, 세로방향(y방향)의 쪽이 적으므로, 선폭이 동일하면 종래보다 낮은 저항치로 Vss배선을 레이아웃할 수 있다.
그리고, EL발광소자의 I-V특성이 시간이 지나면서 변화해도, 휘도 열화가 없는 소스 팔로우어 출력이 행해진다.
n채널트랜지스터의 소스 팔로우어 회로가 가능하게 되고, 현행의 애노드-캐소드 전극을 이용하면서, n채널트랜지스터를 EL발광소자의 구동소자로서 이용할 수 있다.
또, n채널만으로 화소회로의 트랜지스터를 구성할 수 있으며, TFT 작성에 있어서 a-Si 처리를 이용할 수 있도록 된다. 이것에 의해, TFT 기판의 경비저렴화가 가능하게 된다.
제 2실시형태
도 6은, 본 제 2의 실시형태에 관한 화소회로를 채용한 유기EL 표시장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은, 도 6의 유기EL 표시장치에 있어서 본 제 2의 실시형태에 관한 화소회로의 구체적인 구성을 도시한 회로도이다.
이 표시장치(200)는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 화소회로(PXLC)(201)가 m ㅧn의 매트릭스 형태로 배열된 화소어레이부(202), 수평선택기(HSEL : 203), 제 1의 라이트스캐너(WSCN : 204), 제 2의 라이트스캐너(205), 구동 스캐너(DSCN : 206), 정전압원(CVS : 207), 수평선택기(203)에 의해 선택되는 휘도정보에 대응하는 데이터신호가 공급되는 데이터선(DTL201 - DTL20n), 라이트스캐너(204)에 의해 선택구동되는 주사선(WSL201 - WSL20m), 라이트스캐너(205)에 의해 선택구동되는 주사선(WSL211 - WSL21m) 및 구동 스캐너(DSCN : 206)에 의해 선택구동된 구동선(DSL201- DSL20m)을 가진다.
한편, 화소어레이부(202)에 있어서, 화소회로(201)는 m ㅧ n의 매트릭스 형태로 배열되어 있지만, 도 6에 있어서는 도면의 간단화를 위해 2(=m) ㅧ 3(=n)의 매트릭스 형태로 배열된 예를 도시하고 있다.
또한, 도 7에 있어서도, 도면의 간단화를 위해 한 개의 화소회로의 구체적인 구성을 도시하고 있다.
본 제 2의 실시형태에 있어서도, 제 1의 실시형태와 마찬가지로, 도 3에 도시한 바와 같이, 화소회로용의 전원전압Vcc라인(VCL201 - VCL20n)은, 화소어레이부(202)를 포함하는 패널의 상부의 패드(106)로부터 입력하고, 그 배선은 패널에 대해서 세로방향으로, 즉, 화소배열의 열마다 배열된다.
또한, Vss라인(VSL)은 패널의 도면중의 좌우로부터 캐소드 Vss용 패드(107, 108)에서 Vss라인(VSLL, VSLR)으로 취출하고, 게다가, 패널상부측에 접속된 Vss라인(VSLU)과 패널하측에 접속된 Vss라인(VSLB)을 설치하고, 도 7 및 도 3에 도시한 바와 같이, 화소회로용의 Vss라인(VSL101 - VS10n)을, Vss라인(VSLU)와 Vss라인(VSLB)사이에 접속하고, 화소회로용의 전원전압Vcc라인(VCL201 - VCL20n)에 평행하게 배선하고 있다.
즉, Vss(기준전원)배선을 화소어레이부(2020의 주위 전체에 배선하고, 도면에서, 화소어레이부(202) 상부 및 하부에 x방향으로 배선된 Vss라인(VSLU)와 Vss라인(VSLB)사이, 화소배열의 열마다, Vss라인(VSL201 ~ VS20n)을 레이아웃하고 있다.
본 실시형태에서는, Vss(기준전원)배선과 Vcc(전원전압원)배선과의 배선중첩을 방지하고 있다. 그 때문에, 종래보다도 낮은 저항치로 Vss배선을 레이아웃할 수 있다.
또한, 한 개의 배선에 대하여 접속되어 있는 화소수는, 일반적인 화각에 있어서 가로방향(x방향)보다, 세로방향(Y방향)의 쪽이 적으므로, 선폭이 동일하다면 종래보다도 낮은 저항치로 Vss배선을 레이아웃할 수 있다.
본 제 2의 실시형태에 관한 화소회로(201)는, 도 7에 도시한 바와 같이, n채널(TFT211 - TFT214), 커패시터(C211), 유기EL소자(OLED : 전기광학소자)로 구성되는 발광소자(215), 및 노드(ND211, ND212)를 가진다.
또한, 도 7에 있어서, DTL201은 데이터선을, WSL201, WSL211은 주사선을, DSL201은 구동선을 각각 나타내고 있다.
이러한 구성요소중, TFT211이 본 발명에 관한 전계효과 트랜지스터를 구성하고, TFT212가 제 1의 스위치를 구성하고, TFT213가 제 2의 스위치를 구성하고, TFT212가 제 1의 스위치를 구성하고, TFT214가 제 3의 스위치를 구성하고, 커패시터(C211)가 본 발명에 관한 화소용량소자를 구성하고 있다.
또한, 전원전압 VCC의 공급라인이 전원전압원에 상당하며, 접지전위 GND가 기준전위에 상당하고 있다.
화소회로(201)에 있어서, TFT(211)의 소스와 발광소자(215)의 애노드와의 사이에, TFT(213)의 소스-드레인이 각각 접속되며, TFT(211)의 드레인이 전원전위(VCC)에 접속되며, 발광소자(215)의 캐소드가 접자전위(GND)에 접속되어 있다. 즉, 전원전위(VCC)와 접지전위(GND)와의 사이에, 구동 트랜지스터로서의 TFT211, 스위치 트랜지스터로서의 TFT213, 및 발광소자(215)가 직렬로 접속되어 있다. 그리고, TFT(213)의 소스와 발광소자(215)의 애노드와의 접속점에 의해 노드(ND211)가 구성된다.
TFT(111)의 게이트가 노드(ND212)에 접속되어 있다. 그리고, 노드(ND211)와 (ND212)와의 사이, 즉 TFT211의 게이트와 소스와의 사이에, 화소용량(Cs)으로서의 커패시터(C211)가 접속되어 있다. 커패시터(C211)의 제 1전극이 노드(ND211)에 접속되며, 제 2전극이 노드(ND212)가 접속되어 있다.
TFT(213)의 게이트가 구동선(DSL201)에 접속되어 있다. 또한, 데이터선(DTL201)과 노드(ND212)에 제 1의 스위치로서의 TFT212의 소스-드레인이 각각 접속되어 있다. 그리고, TFT212의 게이트가 주사선(WSL201)에 접속되어 있다.
게다가, TFT213의 소스(노드 : ND211)와 Vss라인(VSL201)과의 사이에 TFT214의 소스-드레인이 각각 접속되며, TFT214의 게이트가 주사선(WSL211)에 접속되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 관한 화소회로(201)는, 구동 트랜지스터로서의 TFT211의 소스와 발광소자(215)의 애노드가 스위치 트랜지스터로서의 TFT123에 의해 접속되며, TFT211의 게이트와 소스 사이에 커패시터(C211)가 접속되며, 더욱이, TFT213의 소스전위가 TFT214를 통해 기준전원배선이 되는 Vss라인(VSL201 : 고정전압라인)에 접속되어 구성되어 있다.
이어서, 상기 구성의 동작을, 화소회로의 동작을 중심으로, 도 8A - E 및 도 9a - h와 관련하여 설명한다.
또한, 도 9A는 화소배열의 제 1행째의 주사선(WSL201)에 인가된 주사신호 ws[201]을, 도 9B는 화소배열의 제 2행째의 주사선(WSL202)에 인가된 주사신호 ws[202]를, 도 9C는 화소배열의 제 1행째의 주사선(WSL211)에 인가된 주사신호 ws[211]을, 도 9D는 화소배열의 제 2행째의 주사선(WSL212)에 인가된 주사신호 ws[212]를, 도 9E는 화소배열의 제 1행째의 구동선(DSL201)에 인가된 구동신호 ds[201]을,도 9F는 화소배열의 제 2행째의 구동선(DSL202)에 인가된 구동신호 ds[202]를, 도 9G는 TFT(211)의 게이트 전위(Vg)를, 도 9h는 TFT(211)의 애노드측 전위, 즉 노드(ND211)의 전위(VND211)를 각각 도시하고 있다.
우선, 통상의 EL발광소자(215)의 발광상태시는, 도 9A - 도 9F에 도시한 바와 같이, 라이트스캐너(204)로부터 주사선(WSL201, ESL202,.....)으로의 주사신호 ws[201], ws[202],.....가 선택적으로 낮은 레벨로 설정되며, 라이트스캐너(205)로부터 주사선(WSL211, ESL212,.....)으로의 주사신호 ws[211], ws[212],.....가 선택적으로 낮은 레벨로 설정되며, 구동스캐너(206)에 의해 구동선(DSL201, DSL202,.....)으로의 구동신호 ds[201], ds[202],.....가 선택적으로 높은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(201)에 있어서는, 도 8a에 도시한 바와 같이, TFT(212, 214)가 오프상태로 보존되며, TFT(213)가 온 상태로 보존된다.
이 때, 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)는 포화영역에서 구동하므로, 그 게이트-소스간 전압(Vgs)에 대해서 전류(Ids)가, TFT(211)와 EL발광소자(214)에 흐른 다.
이어서, EL발광소자(215)의 비발광기간에 있어서, 도 9a - f에 도시한 바와 같이, 라이트스캐너(204)로부터 주사선(WSL201, ESL202,.....)으로의 주사신호 ws[201], ws[202],.....가 선택적으로 낮은 레벨로 설정되며, 라이트스캐너(205)로부터 주사선(WSL211, ESL212,.....)으로의 주사신호 ws[211], ws[212],.....가 선택적으로 낮은 레벨로 설정되며, 구동스캐너(206)에 의해 구동선(DSL201, DSL202,.....)으로의 구동신호 ds[201], ds[202],.....가 선택적으로 낮은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(201)에 있어서는, 도 8b에 도시한 바와 같이, TFT(212, 214)가 오프상태로 보존되며, TFT(213)가 온 상태로 보존된다.
이 때, EL발광소자(215)에 보존되어 있는 전위는, 공급원이 없어지도록 하강하고, EL발광소자는 비발광으로 된다. 이 전위는 EL발광소자(215)의 임계치(Vth)까지 하강한다. 그러나, EL발광소자(215)에도 오프전류가 흐르기 위해, 비발광기간이 계속되면 그 전위는 GND까지 하강한다.
한편, 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)는, 게이트 전위가 높도록 하기 위해 온 상태로 보존되며, 도 9g에 도시한 바와 같이, TFT(211)의 소스전위는 전원전압(Vcc)까지 승압된다. 이 승압은 단시간에 행해지며, Vcc 승압후는 TFT(211)에는 전류가 흐르지 않는다.
즉, 이상으로부터 본 제 2의 실시형태의 화소회로(201)에서는, 비발광기간에 화소회로내에 전류를 흐르지 않게 하므로 동작시키는 것이 가능하며, 패널의 소비 전력을 억제하는 것이 가능하다.
이어서, EL발광소자(215)의 비발광기간에 있어서, 도 9a - f에 도시한 바와 같이, 구동스캐너(206)로부터 구동선(DSL201, DSL202,.....)으로의 구동신호 ds[201], ds[202],.....가 낮은 레벨로 유지된 상태에서, 라이트스캐너(204)로부터 주사선(WSL201, ESL202,.....)으로의 주사신호 ws[201], ws[202],.....가 선택적으로 높은 레벨로 설정되며, 라이트스캐너(205)로부터 주사선(WSL211, ESL212,.....)으로의 주사신호 ws[211], ws[212],.....가 선택적으로 높은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(201)에 있어서는, 도 8c에 도시한 바와 같이, TFT(213)가 오프상태로 유지된 상태에서, TFT(212, 214)가 온으로 된다. 이것에 의해, 수평선택기(203)에 의해 데이터선(DTL201)에 전송되는 입력신호(vin)가 화소용량(Cs)으로서의 커패시터(C211)에 기입된다.
이 신호선전압을 기입할 때에 TFT(214)를 온 동작으로 해두는 것이 중요하다. TFT(214)가 없는 경우에는, TFT(212)가 온 동작이 되어 영상신호가 화소용량(Cs)에 기입되면, TFT(211)의 소스전위(Vs)는 결합이 된다.
이에 대해서, 노드(ND112)를 Vss라인(VSL101)에 접속하는 TFT(214)를 온 상태로 하면, 낮은 임피던스의 배선라인에 접속되므로, TFT(211)의 소스전위에는 배선라인의 전압치가 기입된다.
이 때, 라인배선의 전위를 Vo로 하면, 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)의 소스전위는 Vo로 되므로, 화소용량(Cs)에는 입력신호의 전압(Vin)에 대해서, (Vin-Vo)와 동등한 전위가 유지된다.
그 후, EL발광소자(215)의 비발광기간에 있어서, 도 9a - f에 도시한 바와 같이, 구동스캐너(206)에 의해 구동선(DSL201, DSL202,.....)으로의 구동신호 ds[201], ds[202],.....가 낮은 레벨로 유지되며, 라이트스캐너(206)에 의해 주사선(WSL211, ESL212,.....)으로의 주사신호 ws[211], ws[212],.....가 높은 레벨로 유지된 상태에서. 라이트스캐너(204)에 의해 주사선(WSL201, ESL202,.....)으로의 주사신호 ws[201], ws[202],.....가 선택적으로 낮은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(201)에 있어서는, 도 8d에 도시한 바와 같이, TFT(213)가 오프상태로 되며, 화소용량으로서의 커패시터(C211)로의 입력신호의 기입이 종료된다.
이 때, TFT(211)의 소스전위는 낮은 임피던스를 유지할 필요가 있으므로, TFT(214)는 온 상태로 그대로 유지된다.
그 후, 도 9a - f에 도시한 바와 같이, 라이트스캐너(204)로부터 주사선(WSL201, ESL202,.....)으로의 주사신호 ws[201], ws[202],.....가 선택적으로 낮은 레벨로 유지된 상태에서, 라이트스캐너(205)로부터 주사선(WSL211, ESL212,.....)으로의 주사신호 ws[211], ws[212],.....가 낮은 레벨로 설정된 후, 구동스캐너(206)에 의해 구동선(DSL201, DSL202,.....)으로의 구동신호 ds[201], ds[202],.....가 선택적으로 높은 레벨로 설정된다.
그 결과, 화소회로(201)에 있어서는, 도 8e에 도시한 바와 같이, TFT(214)가 오프상태로 된 후, TFT(213)가 온 상태로 된다.
TFT(213)가 온 상태로 됨에 따라, EL발광소자(215)에 전류가 흐르며, TFT(211)의 소스전위는 하강한다. 이와 같이, 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)의 소스전위는 변동하여도 관계없이, TFT(211)의 게이트와 EL발광소자(215)의 애노드 사이에는 용량이 있으므로, TFT(211)의 게이트-소스간 전압은, 항상 (Vin-Vo)으로 보존된다.
이 때, 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)는 포화영역에서 구동하므로, 이 TFT(211)에 흐르는 전류치(Ids)는 상술한 식 1에 의해 표시된 값으로 되며, 그것은 구동 트랜지스터의 게이트-소스전압(Vgs)이 되며, (Vin-Vo)이 된다.
즉, TFT(211)에 흐르는 전류량은 Vin에 의해 결정된다고 말할 수 있다.
이와 같이, 신호입력기간중에 TFT(214)를 온으로 하고 TFT(211)의 소스를 낮은 임피던스로 해두면, 화소용량의 TFT(211)의 소스측을 항상 고정전위(Vss)로 할 수 있으며, 신호선 입력시의 결합에 의해 화질열화를 고려할 필요가 없으며, 단시간에 의해 신호선 전압을 기입하는 것이 가능하다. 또한, 화소용량을 증가시키고, 누설특성에 대해서 대책을 세우는 것도 가능하다.
이상으로부터, EL발광소자(215)는 발광시간이 길게 됨에 따라, 그 I-V특성은 열화하여도, 본 제 2의 실시형태의 화소회로(201)에서는, 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)의 게이트-소스간 전위가 일정하게 유지된 상태에서 노드(ND211)의 전위는 하강하므로, TFT(211)에 흐르는 전류는 변화되지 않는다.
따라서, EL발광소자(215)에 흐르는 전류도 변화하지 않으며, EL발광소자(215)의 I-V특성이 열화하여도, 입력전압(Vin)에 상당하는 전류가 항상 흐르게 되고, EL발광소자의 I-V특성이 시간경과 변화하여도, 휘도열화가 없는 소스 팔로우어 출력이 행해진다.
게다가, TFT(211)의 게이트-소스 사이에는 화소용량(Cs) 이외의 트랜지스터등은 없도록 하기 위해, 종래방식과 같이 임계치(Vth) 차이것에 의해 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)의 게이트-소스간 전압(Vg)이 변화하는 일은 절대 없다.
또한, 도 7에 있어서, 발광소자(215)의 캐소드 전극의 전위를 접지전위(GND)로 하였지만, 이것은 어느 전위에도 상관없다. 물론, 부전원으로 하는 편이, Vcc의 전위를 하강시키는 것이 가능하며, 입력신호전압의 전위도 하강시키는 것이 가능하다. 외부IC에 부담을 주지 않고 설계하는 것이 가능하다.
또한, 화소회로의 트랜지스터는 n채널이 아니고, p채널 TFT로서 화소회로를 구성하여도 상관없다. 이 경우는 EL발광소자의 애노드측에 전원이 접속되며, 캐소드측에 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)가 접속된다.
게다가, 스위치 트랜지스터로서의 TFT(212), TFT(213), TFT(214)는, 구동 트랜지스터로서의 TFT(211)와는 다른 극성의 트랜지스터라도 상관없다.
본 제 2의 실시형태에 의하면, Vss배선은 y방향(세로방향)으로 배열되어 있으므로, Vss라인(VSL201 - VSL20n)에 대해서 접속되어 있는 화소회로의 TFT(213)는, 1H에 대해서 1개의 타이밍에서 온으로 동작한다. 그러기 위해서, 배선에서 발생되는 흔들림도 작고, 균일성의 향상이 도모된다.
게다가, 상술한 바와 같이 화소어레이부(202)의 Vcc배선은 일반적으로 패널에 대해서 y방향으로 평행하게 배열되어 있다.
따라서, 본 실시형태에 의한 유효 화소부에서의 배선에 있어서, Vss배선과 Vcc배선을 평행하게 배열하는 것이 가능하며, Vss배선과 Vcc배선과의 배선중첩을 방지하는 것이 가능하다. 그러므로, 종래보다도 낮은 저항치에서 Vss배선을 배열하는 것이 가능하다. 게다가, 한 개의 배선에 대해서 접속되어 있는 화소수는, 일반적인 화각에 있어서 가로방향(x방향)보다, 세로방향(y방향)이 작으므로, 선폭이 동일하다면 종래보다도 낮은 저항치에 의해 Vss배선을 설치하는 것이 가능하다.
그리고, EL발광소자의 I-V특성이 시간경과 변화하여도, 휘도열화가 없는 소스 팔로우어 출력이 행해진다.
n채널 트랜지스터의 소스 팔로우어 회로가 가능하며, 현행의 애노드-캐소드 전극을 그대로 이용하게 되므로, n채널 트랜지스터를 EL발광소자의 구동소자로서 이용하는 것이 가능하다.
또한, n채널만으로 화소회로의 트랜지스터를 구성하는 것이 가능하며, TFT작성에 있어서 a-Si 처리를 이용하는 것이 가능하도록 된다. 이것에 의해, TFT기판의 저비용화가 가능하게 된다.
게다가, 제 2의 실시형태에 의하면, 예를 들면 흑신호라도 단시간에 의해 신호선 전압을 기입하는 것이 가능하며, 균일성이 높은 화질을 얻는 것이 가능하다. 동시에 신호선용량을 증가시키고, 누설특성을 억제하는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기준전원배선에 대하여 접속되어 있는 화소회로는, 신호샘플링 기간에 1개의 타이밍에서 온으로 동작한다. 그 때문에, 배선에 들어가는 흔들림이 적으며, 균일성의 향상이 도모된다.
게다가, 기준전원 배선과 전원전압원 배선과의 배선의 중첩을 방지하는 것이 가능하다. 그 때문에, 종래보다도 낮은 저항치로 기준전원 배선을 레이아웃할 수 있다.
또한, 한 개의 배선에 대하여 접속되어 있는 화소수는, 일반적인 화각에 있어서 가로방향(x방향)보다, 세로방향(y방향)의 쪽이 적으므로, 선폭이 동일하다면 종래보다도 낮은 저항치로 기준전원 배선을 레이아웃할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, EL발광소자의 I-V특성이 시간경과 변화하여도, 휘도열화가 없는 소스 팔로우어 출력이 행해진다.
n채널 트랜지스터의 소스 팔로우어 회로가 가능하게 되며, 현행의 애노드-캐소드 전극을 이용한 상태에서 그대로, n채널 트랜지스터를 EL발광소자의 구동소자로서 이용할 수 있다.
또, n채널만으로 화소회로의 트랜지스터를 구성하는 것이 가능하며, TFT 작성에 있어서 a-Si 처리를 이용할 수 있도록 된다. 이것에 의해, TFT기판의 저비용화가 가능하게 된다.

Claims (12)

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  5. 흐르는 전류에 의해 휘도가 변화하는 전기광학소자를 구동하며, 제 1단자와 제 2단자사이에서 전류공급라인을 형성하고, 제어단자의 전위에 따라 상기 전류공급라인을 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터와, 제 1의 노드와, 전원전압원과, 기준전위와, 기준전원 배선과, 상기 전기광학소자가 비발광기간에 상기 제 1의 노드의 전위를 고정전위로 천이시키기 위해 상기 제 1의 노드를 상기 기준전원 배선에 접속하는 제 1의 회로를 가지며, 상기 전원전압원과 기준전위와의 사이에, 상기 구동 트랜지스터의 전류공급라인, 상기 제 1의 노드, 및 상기 전기광학소자가 직렬로 접속되며, 상기 전원전압원의 배선과 상기 기준전원 배선이 교차부(交差部)를 가지지 않도록 동일방향으로 레이아웃(배치)되어 있고, 휘도정보에 따른 데이터신호가 공급되는 데이터선과, 제 2의 노드와, 제 1의 제어선과, 상기 제 1의 노드와 상기 제 2의 노드와의 사이에 접속된 화소용량소자와, 상기 데이터선과 상기 제 2의 노드와의 사이에 접속되며, 상기 제 1의 제어선에 의해 도통(導通)제어되는 제 1의 스위치를 더 가지는 화소회로에 있어서,
    제 2 및 제 3의 제어선을 더 가지며,
    상기 구동 트랜지스터가 전계효과 트랜지스터이며, 드레인이 제 1의 기준전위 또는 제 2의 기준전위에 접속되며, 게이트가 상기 제 2의 노드에 접속되고,
    상기 제 1의 회로는, 상기 전계효과 트랜지스터의 소스와 상기 전기광학소자와의 사이에 접속되고, 상기 제 2의 제어선에 의해 도통제어되는 제 2의 스위치와,
    상기 제 1의 노드와 상기 기준전원 배선과의 사이에 접속되며, 제 3의 제어선에 의해 도통제어되는 제 3의 스위치를 포함하는 화소회로.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전기광학소자를 구동하는 경우,
    제 1의 스테이지로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 비도통상태로 유지되며, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 비도통상태로 유지되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 비도통상태로 유지되며,
    제 2의 스테이지로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 도통상태로 유지되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 도통상태로 유지되어, 상기 제 1의 노드가 소정전위로 유지된 상태에서, 상기 데이터선에 전파되는 데이터가 상기 화소용량소자에 기입된 후, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 비도통상태로 유지되며,
    제 3의 스테이지로서, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 비도통상태로 유지되고, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 도통상태로 유지되는 화소회로.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 매트릭스 형태로 복수배열된 화소회로와, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 배선된 전원전압원 배선과, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 배선된 기준전원 배선과, 기준전위를 가지며, 상기 화소회로는, 흐르는 전류에 의해 휘도가 변화하는 전기광학소자와, 제 1단자와 제 2단자사이에서 전류공급라인을 형성하고, 제어단자의 전위에 따라 상기 전류공급라인에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터와, 제 1의 노드와, 상기 전기광학소자가 비발광기간에 상기 제 1의 노드의 전위를 고정전위로 천이시키기 위해 상기 제 1의 노드를 상기 기준전원 배선에 접속하는 제 1의 회로를 포함하며, 상기 전원전압원과 기준전위와의 사이에, 상기 구동 트랜지스터의 전류공급라인, 상기 제 1의 노드, 및 상기 전기광학소자가 직렬로 접속되며, 상기 전원전압원 배선과 상기 기준전원 배선이 교차부를 가지지 않도록 동일방향으로 레이아웃(배치)되어 있고, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 열마다 배선되고, 휘도정보에 따른 데이터 신호가 공급되는 데이터선과, 상기 화소회로의 매트릭스 배열에 대하여 행마다 배선된 제 1의 제어선을 가지며, 상기 화소회로는, 제 2의 노드와, 상기 제 1의 노드와 상기 제 2의 노드와의 사이에 접속된 화소용량소자와, 상기 데이터선과 상기 제 2의 노드와의 사이에 접속되고, 상기 제 1의 제어선에 의해 도통제어되는 제 1의 스위치를 더 가지는 표시장치에 있어서,
    제 2 및 제 3의 제어선을 더 가지며,
    상기 구동 트랜지스터가 전계효과 트랜지스터이며, 드레인이 제 1의 기준전위 또는 제 2의 기준전위에 접속되며, 게이트가 상기 제 2의 노드에 접속되고,
    상기 제 1의 회로는, 상기 전계효과 트랜지스터의 소스와 상기 전기광학소자와의 사이에 접속되고, 상기 제 2의 제어선에 의해 도통제어되는 제 2의 스위치와, 상기 제 1의 노드와 상기 기준전원배선과의 사이에 접속되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 도통제어되는 제 3의 스위치를 포함하는 표시장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전기광학소자를 구동하는 경우,
    제 1의 스테이지로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 비도통상태로 유지되며, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 비도통상태로 유지되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 비도통상태로 유지되며,
    제 2의 스테이지로서, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1스위치가 도통상태로 유지되고, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 도통상태로 유지되어, 상기 제 1의 노드가 소정전위로 유지된 상태에서, 상기 데이터선에 전파되는 데이터가 상기 화소용량소자에 기입된 후, 상기 제 1의 제어선에 의해 상기 제 1의 스위치가 비도통상태로 유지되며,
    제 3의 스테이지로서, 상기 제 3의 제어선에 의해 상기 제 3의 스위치가 비도통상태로 유지되고, 상기 제 2의 제어선에 의해 상기 제 2의 스위치가 도통상태로 유지되는 표시장치.
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