KR101504601B1 - 표시장치, 표시장치의 구동방법 및 전자기기 - Google Patents

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Abstract

복수의 화소와, 기록 트랜지스터와, 구동 트랜지스터와, 제1 스위칭 트랜지스터와, 유지용량과, 제2 스위칭 트랜지스터를 포함한 화소 어레이부와, 상기 기록 트랜지스터를 화소의 행 단위로 구동하는 제1 주사부와, 상기 제1 주사부에 의한 주사에 동기해서 상기 제1 스위칭 트랜지스터를 구동하는 제2 주사부와, 상기 기록 트랜지스터에 의해 상기 영상신호가 기록된 후 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 종료될 때까지의 기간에는 상기 제2 스위칭 트랜지스터를 비도통 상태로 하고, 그 이외의 기간에는 도통 상태로 하는 제3 주사부를 구비한 표시장치가 제공된다.
Figure R1020080048994
표시장치, 전자기기, 트랜지스터, 화소, 신호

Description

표시장치, 표시장치의 구동방법 및 전자기기{DISPLAY APPARATUS, DRIVING METHOD FOR DISPLAY APPARATUS AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 2007년 6월 13일에 출원된 일본 특허 JP 2007-155892에 관한 주제를 포함하고, 그 모든 내용은 여기에 참조에 의해 포함된다.
본 발명은 표시장치, 표시장치의 구동방법 및 전자기기에 관한 것으로, 특히 전기광학소자를 포함한 화소가 행렬형(매트릭스형)으로 배치되어서 이루어진 평면형(플랫 패널형) 표시장치, 그 표시장치의 구동방법 및 그 표시장치를 가지는 전자기기에 관한 것이다.
최근, 화상표시를 행하는 표시장치의 분야에서는, 발광소자를 포함한 화소(또는 화소회로)가 행렬 모양으로 배치된 평면형 표시장치가 급속히 보급되고 있다. 이러한 평면형 표시장치 중 하나로서, 유기ＥＬ(Electro Luminescence) 표시장치가 개발되어 상품화되고 있다. 유기ＥＬ 표시장치는 유기ＥＬ소자를 화소의 발광소자로 사용한다. 유기ＥＬ소자는 디바이스에 흐르는 전류값에 따라 발광 휘도가 변화하는 전류 구동형 전기광학소자이며, 특히 유기박막에 전계를 가하면 발광하는 현상을 이용한다.
유기ＥＬ 표시장치에는 다음과 같은 특징이 있다. 즉, 유기ＥＬ소자는 10V 이하의 인가전압으로 구동할 수 있기 때문에 저소비 전력이다. 또 유기ＥＬ소자는 자발광 소자다. 따라서 각 화소에 포함된 액정 셀에 의해 광원(백라이트)으로부터의 광 강도를 제어함으로써 화상을 표시하는 액정표시장치에 비해, 유기ＥＬ소자는 화상의 시인성이 높다. 게다가 액정표시장치에는 필수적인 백라이트 등의 조명 부재를 필요로 하지 않기 때문에 경량화 및 초박형화가 용이하다. 또한, 유기ＥＬ소자는 응답 속도가 수μsec 정도로 상당히 고속이기 때문에 동영상 표시시의 잔상이 발생하지 않는다.
유기ＥＬ 표시장치에는, 액정표시장치와 마찬가지로 그 구동방식으로서 패시브 매트릭스 방식과 액티브 매트릭스 방식을 채용할 수 있다. 다만, 패시브 매트릭스 방식의 표시장치는, 구조가 간단하지만, 전기광학소자의 발광 기간이 주사선(즉, 화소수)의 증가에 따라 감소하기 때문에, 대형 및 고화질 표시장치의 실현이 어려운 등의 문제가 있다.
그 때문에 최근, 전기광학소자에 흐르는 전류를, 그 전기광학소자를 포함한 화소회로 내에 설치한 능동소자, 예를 들면 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터(일반적으로는, ＴＦＴ(Thin Film Transistor;박막 트랜지스터))에 의해 제어하는 액티브 매트릭스 방식의 표시장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 액티브 매트릭스 방식의 표시장치는, 전기광학소자가 1프레임의 기간에 걸쳐서 발광을 지속하기 때문에, 대형 및 고화질 표시장치로서의 실현이 용이하다.
그런데, 일반적으로, 유기ＥＬ소자의 I-V특성(전류-전압특성)은, 시간이 경과함에 따라 열화하는 것이 알려져 있다. 이러한 열화는 경시 열화라고 불린다. 유기ＥＬ소자를 전류 구동하는 트랜지스터(이하, 「구동 트랜지스터」라고 기술한다)로서 N채널형 ＴＦＴ를 사용한 화소회로에서는, 구동 트랜지스터의 소스측에 유기ＥＬ소자가 접속된다. 따라서 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 경시 열화하면, 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 변화하고, 그 결과, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도도 변화한다.
이에 대해서 더 구체적으로 설명한다. 구동 트랜지스터의 소스 전위는, 해당 구동 트랜지스터와 유기ＥＬ소자의 동작점에 따라 결정된다. 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 열화하면, 구동 트랜지스터와 유기ＥＬ소자의 동작점이 변동하기 때문에, 결과적으로 구동 트랜지스터의 게이트에 같은 전압을 인가하더라도, 구동 트랜지스터의 소스 전위가 변화한다. 이에 따라 구동 트랜지스터의 소스-게이트간 전압 Ｖｇｓ가 변화하기 때문에, 해당 구동 트랜지스터에 흐르는 전류값이 변화한다. 그 결과, 유기ＥＬ소자에 흐르는 전류값도 변화하기 때문에, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도가 변화하게 된다.
한편 폴리실리콘 ＴＦＴ를 사용한 화소회로에서는, 유기ＥＬ소자의 I-V특성의 경시 열화와 함께, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나, 구동 트랜지스터의 채널을 구성하는 반도체 박막의 이동도(이하, 「구동 트랜지스터의 이동도」라고 기술한다) μ의 경시 열화가 발생한다. 또한 화소회로에서는, 제조 프로세스의 편차에 의해 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 화소마다 다르거나, 각각의 트랜지 스터 특성에 편차가 있다.
구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 화소마다 다르면, 화소마다 구동 트랜지스터에 흐르는 전류값에 편차가 발생한다. 따라서 구동 트랜지스터의 게이트에 화소마다 같은 전압을 인가해도, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도에 화소간 편차가 생기고, 그 결과, 화면의 유니포머티가 손상된다.
따라서 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 경시 열화하거나, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 경시 변화해도, 그것들의 영향을 받지 않고, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도를 일정하게 유지하도록 하기 위해서, 각 화소회로에 보정 기능이 주어진다. 특히 각 화소회로에는, 유기ＥＬ소자의 특성 변동에 대한 보상 기능, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ의 변동에 대한 보정 기능(이하, 「임계값 보정」이라고 기술한다), 구동 트랜지스터의 이동도 μ의 변동에 대한 보정(이하, 「이동도 보정」이라고 기술한다)이 주어진다. 전술한 구조의 화소회로는 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개 2006-133542호(이후 특허문헌 1이라고 한다)에 기재되어 있다.
각 화소회로에, 유기ＥＬ소자의 특성 변동에 대한 보상 기능 및 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ의 변동에 대한 보정 기능을 갖게 함으로써, 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 경시 열화하거나, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 경시 변화해도, 그것들의 영향을 받지 않고, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도를 일정하게 유지할 수 있다.
여기에서는, 특정 화소에 있어서, 구동 트랜지스터에 직렬로 접속되어, 유기ＥＬ소자의 발광을 제어하는 스위칭 트랜지스터에, 특성 불량 등에 의해 리크가 발생하는 경우에 대해서 생각해본다.
신호 기록기간에, 기록 트랜지스터가 영상신호를 샘플링함으로써 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 신호 전압을 기록하고, 해당 신호 전압이 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ로서 유지된다. 이때 상기 스위칭 트랜지스터에 리크가 있어, 전원으로부터 해당 스위칭 트랜지스터를 통해 구동 트랜지스터에 전류가 흐르면, 구동 트랜지스터의 소스 노드가 충전된다. 따라서 구동 트랜지스터의 소스 전위가 상승한다. 이에 대해서는 이후에 상세히 설명한다.
이렇게, 신호 기록기간에, 스위칭 트랜지스터의 리크에 기인해서 구동 트랜지스터의 소스 전위가 상승하면, 전체 화소에 있어서의 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 같다고 가정했을 경우, 리크가 발생한 화소의 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 다른 화소보다도 작아진다. 그것에 따라 구동 트랜지스터에서 유기ＥＬ소자로 공급되는 구동전류가 감소하기 때문에, 그 화소의 발광 휘도가 다른 화소의 발광 휘도보다 저하되고, 어두워져버린다.
따라서 본 발명은 유기ＥＬ소자 등의 전기광학소자의 발광을 제어하는 스위칭 트랜지스터에 리크가 발생한 경우에도, 신호 기록기간에 있어서의 해당 리크에 기인하는 발광 휘도의 저하를 억제할 수 있는 표시장치, 표시장치의 구동방법 및 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기광학소자와, 영상신호를 화소에 기록하는 기록 트랜지스터와, 상기 기록 트랜지스터에 의해 기록된 상기 영상신호에 근거하여 상기 전기광학소자를 구동하는 구동 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터에 직렬로 접속되고 상기 전기광학소자의 발광/비발광을 제어하는 제1 스위칭 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 일단이 접속된 유지용량과, 상기 유지용량의 타단과 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 제2 스위칭 트랜지스터를 각각 포함한 복수의 화소가 행렬 모양으로 배치된 화소 어레이부와, 상기 기록 트랜지스터를 화소의 행 단위로 구동하는 제1 주사부와, 상기 제1 주사부에 의한 주사에 동기해서 상기 제1 스위칭 트랜지스터를 구동하는 제2 주사부와, 상기 기록 트랜지스터에 의해 상기 영상신호가 기록된 후 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 종료될 때까지의 기간에는 상기 제2 스위칭 트랜지스터를 비도통 상태로 하고, 그 이외의 기간에는 도통 상태로 하는 제3 주사부를 구비한 표시장치가 제공된다.
상기 표시장치에서는, 기록 트랜지스터에 의한 신호 기록기간에 제1 스위칭 트랜지스터에 리크가 있으면, 해당 리크에 기인해서 구동 트랜지스터의 소스 노드가 충전되어, 구동 트랜지스터의 소스 전위가 상승한다. 그러나 제2 스위칭 트랜지스터가 비도통 상태가 되어 유지용량의 타단이 구동 트랜지스터의 소스 노드로부터 전기적으로 분리되기 때문에, 유지용량의 유지 전압은 신호 기록기간에 있어서의 소스 전위의 상승에 의한 영향으로서, 스위칭 트랜지스터가 비도통 상태가 되는 시점까지의 소스 전위의 상승분에 해당하는 양밖에 영향을 받지 않는다.
그리고 신호 기록기간이 끝나고, 제2 스위칭 트랜지스터가 도통 상태가 되어, 유지용량의 타단이 구동 트랜지스터의 소스 노드와 전기적으로 접속될 때에, 신호 기록기간에 리크에 의해 상승하고 있던 구동 트랜지스터의 소스 전위가, 유지용량에 유지되어 있던 전하에 의해 되돌려진다. 따라서, 신호 기록기간에 제1 스위칭 트랜지스터의 리크에 기인해서 구동 트랜지스터의 소스 전위가 상승하더라도, 제2 스위칭 트랜지스터의 작용에 의해, 신호 기록기간의 종료시에는 상기 구동 트랜지스터의 소스 전위가 신호 기록기간에 들어가기 전의 전위에 가까운 전위로 되돌아간다. 따라서 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압의 리크에 기인하는 감소를 최소한으로 억제할 수 있다.
본 표시장치에 의하면, 신호 기록기간에 전기광학소자의 발광/비발광을 제어하는 스위칭 트랜지스터에 리크가 발생한 경우에도, 해당 리크에 기인하는 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압의 감소분을 낮게 억제할 수 있으므로, 신호 기록기간에 있어서의 리크에 기인하는 발광 휘도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특성과 이점은 도면을 참조한 다음의 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명확해지며, 도면에서 유사한 부분이나 요소는 유사한 기호로 나타낸다.
우선 도 1은 본 발명이 적용된 액티브 매트릭스형 표시장치의 구성의 개략을 나타낸다. 액티브 매트릭스형 표시장치로서, 디바이스에 흐르는 전류값에 따라 발광 휘도가 변화하는 전류 구동형 전기광학소자, 예를 들면 유기ＥＬ소자를 화소의 발광소자로 사용한 액티브 매트릭스형 유기ＥＬ 표시장치를 형성한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기ＥＬ 표시장치(10)는, 복수의 화소(20)가 행렬형(매트릭스형)으로 2차원 배치된 화소 어레이부(30)와, 그 화소 어레이부(30)의 주변에 배치되어, 각 화소(20)를 구동하는 구동부를 구비한다. 화소(20)를 구동하는 구동부에는, 예를 들면 기록 주사 회로(40), 구동 주사 회로(50), 제1, 제2, 제3 보정용 주사 회로(60, 70, 80) 및 수평구동회로(90)가 포함된다.
화소 어레이부(30)는, 통상, 유리 기판 등의 투명 절연 기판 위에 형성되고, 플랫형 패널구조로 되어 있다. 화소 어레이부(30)에는, m행n열의 화소배열에 대하여, 화소행마다 주사선(31-1∼31-m)과 구동선(32-1∼32-m)과 제1, 제2, 제3 보정용 주사선(33-1∼33-m, 34-1∼34-m, 35-1∼35-m)이 각각 배선되어 있다. 또 화소열마다 신호선(데이터선)(36-1∼36-n)이 배선되어 있다.
화소 어레이부(30)의 각 화소(20)는 아모포스 실리콘 ＴＦＴ(Thin Film Transistor;박막 트랜지스터) 또는 저온 폴리실리콘 ＴＦＴ를 사용해서 형성할 수 있다. 저온 폴리실리콘 ＴＦＴ를 사용하는 경우에는, 기록 주사 회로(40), 구동 주사 회로(50), 제1, 제2, 제3 보정용 주사 회로(60, 70, 80) 및 수평구동회로(90)를, 화소 어레이부(30)가 형성된 표시 패널이나 기판에 설치할 수 있다.
기록 주사 회로(40)는, 시프트 레지스터 등으로 구성되고, 화소 어레이부(30)의 각 화소(20)에의 영상신호의 기록시에, 주사선(31-1∼31-m)에 대하여 순차 기록 신호(주사 신호) ＷＳ1∼ＷＳm을 공급해서 화소(20)를 행 단위로 순서대로 주사(선 순차 주사)한다.
구동 주사 회로(50)는, 시프트 레지스터 등으로 구성되고, 기록 주사 회로(40)에 의한 주사에 동기하여, 화소(20)의 발광 구동시에, 구동선(32-1∼32-m)에 대하여 순차 구동 신호 ＤＳ1∼ＤＳm을 공급한다.
제1, 제2, 제3 보정용 주사 회로(60, 70, 80)는, 시프트 레지스터 등으로 구성되고, 후술하는 보정동작을 실행할 때에, 제1, 제2, 제3 보정용 주사선(33-1∼33-m, 34-1∼34-m, 35-1∼35-m)에 대하여 제1, 제2, 제3 보정용 주사 신호 ＡＺ11∼ＡＺ1m, ＡＺ21∼ＡＺ2m, ＴＳ1∼ＴＳm을 적절히 공급한다.
수평구동회로(90)는, 휘도 정보에 따른 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ를, 기록 주사 회로(40)에 의한 주사에 동기해서 신호선(36-1∼36-n)에 공급한다. 수평구동회로(90)는, 예를 들면 신호 전압 Ｖｓｉｇ를 행(라인) 단위로 기록하는 선 순차 기록의 구동형태를 채용한다.
(화소회로)
도 2는 화소(화소회로)(20)의 구체적인 구성예를 게시한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 화소(20)는, 디바이스에 흐르는 전류값에 따라 발광 휘도가 변화하는 전류 구동형 전기광학소자, 예를 들면 유기ＥＬ소자(21)를 발광소자로서 가진다. 화소(20)는 그 유기ＥＬ소자(21)와 함께, 구동 트랜지스터(22), 기록(샘플링) 트랜지스터(23), 스위칭 트랜지스터(24∼27) 및 유지용량(28)을 구성 소자로서 가진다. 즉, 화소(20)는 6개의 트랜지스터(Ｔｒ)와 1개의 용량소자(C)로 이루어지는 6-Ｔｒ/1-C의 화소 구성으로 되어 있다.
상기 구성의 화소(20)에 있어서는, 구동 트랜지스터(22), 기록 트랜지스터(23) 및 스위칭 트랜지스터(25, 26, 27)로서 N채널형 ＴＦＴ가 사용되고, 스위칭 트랜지스터(24)로서 P채널형 ＴＦＴ가 사용된다. 다만, 여기에서의 구동 트랜지스터(22), 기록 트랜지스터(23) 및 스위칭 트랜지스터(24∼27)의 도전형의 조합은 일례에 지나지 않고, 이들 조합에 한정되는 것은 아니다.
유기ＥＬ소자(21)는, 캐소드 전극이 제1 전원전위 Ｖｃａｔ(여기에서는, 접지전위 ＧＮＤ)에 접속되어 있다. 구동 트랜지스터(22)는, 유기ＥＬ소자(21)를 전류 구동하기 위한 능동소자이며, 소스 전극이 유기ＥＬ소자(21)의 애노드 전극에 접속되어서 소스 폴로워 회로를 형성하고 있다.
기록 트랜지스터(23)는, 한쪽의 전극(소스 전극/드레인 전극)이 신호선(36)(36-1∼36-n)에 접속되어 있고, 다른 쪽의 전극(드레인 전극/소스 전극)이 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극에 접속되어 있다. 또한 기록 트랜지스터(23)는 게이트 전극이 주사선(31)(31-1∼31-m)에 접속되어 있다.
스위칭 트랜지스터(24)는, 소스 전극이 제2 전원전위 Ｖｃｃｐ(여기에서는, 양의 전원전위)에 접속되어 있고, 드레인 전극이 구동 트랜지스터(22)의 드레인 전극에 접속되어 있다. 또한 스위칭 트랜지스터(24)는 게이트 전극이 구동선(32)(32-1∼32-m)에 접속되어 있다.
스위칭 트랜지스터(25)는, 드레인 전극이 기록 트랜지스터(23)의 다른 쪽의 전극(구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극)에 접속되어 있고, 소스 전극이 제3 전원전위 Ｖｏｆｓ에 접속되어 있다. 스위칭 트랜지스터(25)는 게이트 전극이 제1 보정용 주사선(33)(33-1∼33-m)에 접속되어 있다.
유지용량(28)은, 일단이 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극과 기록 트랜지스터(23)의 드레인 전극과의 접속 노드 N11에 접속되어 있다. 스위칭 트랜지스터(26)는, 드레인 전극이 유지용량(28)의 타단에, 소스 전극이 제4 전원전위 Ｖｉｎｉ(여기에서는, 음의 전원전위)에 접속되어 있다. 또한 스위칭 트랜지스터(26)는 게이트 전극이 제2 보정용 주사선(34)(34-1∼34-m)에 접속되어 있다.
스위칭 트랜지스터(27)는, 한쪽의 전극(드레인 전극/소스 전극)이 유지용량(28)의 타단과 스위칭 트랜지스터(26)의 드레인 전극과의 접속 노드 N12에 접속되어 있다. 또한 스위칭 트랜지스터(27)는 다른 쪽의 전극(소스 전극/드레인 전극)이 구동 트랜지스터(22)의 소스 전극과 유기ＥＬ소자(21)의 애노드 전극과의 접속 노드 N13에 접속되어 있다. 또한 스위칭 트랜지스터(27)는 게이트 전극이 제3 보정용 주사선(35)(35-1∼35-m)에 접속되어 있다.
전술한 접속 관계로 각 구성 소자가 접속되는 화소(20)가 있어서, 각 구성 소자는 다음과 같은 작용을 한다.
기록 트랜지스터(23)는, 도통(ＯＮ) 상태가 됨으로써, 신호선(36)을 통해서 공급되는 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ를 샘플링해서 화소(20)에 기록한다. 기록 트랜지스터(23)에 의해 기록되는 신호 전압 Ｖｓｉｇ는, 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극에 인가되는 것과 함께 유지용량(28)에 유지된다.
구동 트랜지스터(22)는, 스위칭 트랜지스터(24)가 도통 상태에 있을 때에, 제2 전원전위 Ｖｃｃｐ로부터 전류의 공급을 받고, 유지용량(28)에 유지된 신호 전압 Ｖｓｉｇ의 전압값에 따른 전류값의 구동전류를 유기ＥＬ소자(21)에 공급함으로써, 유기ＥＬ소자(21)를 구동한다(전류 구동).
구동 트랜지스터(22)는 포화 영역에서 동작하도록 설계되어 있기 때문에 정전류원으로서 동작한다. 그 결과, 유기ＥＬ소자(21)에는, 구동 트랜지스터(22)로부터 다음 식 (1)로 주어지는 일정한 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ가 공급된다.
Ｉｄｓ=(1/2)·μ(W/L)Ｃｏｘ(Ｖｇｓ-Ｖｔｈ)2 …(1)
여기에서, Ｖｔｈ는 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압, μ는 구동 트랜지스터(22)의 채널을 구성하는 반도체 박막의 이동도(이하, 간단히 「구동 트랜지스터(22)의 이동도」라고 기술한다), W는 채널 폭, L은 채널 길이, Ｃｏｘ는 단위면적당 게이트 용량, Ｖｇｓ는 소스 전위를 기준으로 게이트에 인가되는 게이트-소스간 전압이다.
스위칭 트랜지스터(24)는 도통 상태가 됨으로써, 전원전위 Ｖｃｃｐ로부터 구동 트랜지스터(22)에 전류를 공급한다. 즉, 스위칭 트랜지스터(24)는, 구동 트랜 지스터(22)에의 전류의 공급을 제어함으로써, 유기ＥＬ소자(21)의 발광/비발광 기간을 제어하여, 듀티(Ｄｕｔｙ) 구동을 행한다.
스위칭 트랜지스터(25, 26)는 적절히 도통 상태가 됨으로써, 유기ＥＬ소자(21)의 전류 구동에 앞서 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ를 검지하고, 그 영향을 캔슬하기 위해서 그 검지한 임계값 전압 Ｖｔｈ를 유지용량(28)에 미리 유지한다. 유지용량(28)은, 표시 기간에 걸쳐서 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간의 전위차를 유지한다.
스위칭 트랜지스터(27)는, 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 기록된 후, 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 종료될 때까지의 기간에 접속 노드 N12와 접속 노드 N13과의 사이를 전기적으로 분리하는 것에 의해, 스위칭 트랜지스터(24)에 리크가 발생한 경우에도, 해당 리크에 기인하는 발광 휘도의 저하를 억제하는 작용을 한다.
화소(20)에서는, 정상적인 동작을 보증하기 위한 조건으로서, 제4 전원전위 Ｖｉｎｉ는, 제3 전원전위 Ｖｏｆｓ에서 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ를 감산한 전위보다도 낮아지도록 설정된다. 즉, Ｖｉｎｉ<Ｖｏｆｓ-Ｖｔｈ의 레벨 관계를 만족한다.
또한 유기ＥＬ소자(21)의 제1 전원전위 Ｖｃａｔ(여기에서는, 접지전위 ＧＮＤ)에 유기 ＥＬ소자(21)의 임계값 전압 Ｖｔｈｅｌ을 가산한 레벨은, 제3 전원전위 Ｖｏｆｓ에서 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ를 감산한 레벨보다도 높아지도록 설정된다. 즉, Ｖｃａｔ+Ｖｔｈｅｌ>Ｖｏｆｓ-Ｖｔｈ(>Ｖｉｎｉ)의 레 벨 관계를 만족한다.
(화소구조)
도 3은, 화소(20)의 단면 구조의 일례를 게시하는 단면도다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 화소(20)는, 구동 트랜지스터(22), 기록 트랜지스터(23) 등의 화소회로가 형성된 유리 기판(201) 위에 절연막(202), 절연 평탄화막(203) 및 윈도우 절연막(204)이 순차적으로 형성된다. 또한 그 윈도우 절연막(204)의 오목부(204A)에 유기ＥＬ소자(21)가 설치된 구성으로 되어 있다.
유기ＥＬ소자(21)는, 상기 윈도우 절연막(204)의 오목부(204A)의 저부에 형성된 금속 등으로 된 애노드 전극(205)과, 그 애노드 전극(205) 위에 형성된 유기층(전자수송층, 발광층, 홀수송층/홀주입층을 포함)(206)을 포함한다. 유기ＥＬ소자(21)는 유기층(206) 위에 모든 화소에 공통으로 형성된 투명도전막 등으로 이루어진 캐소드 전극(207)을 더 포함한다.
유기ＥＬ소자(21)에 있어서, 유기층(206)은, 애노드 전극(205) 위에 홀수송층/홀주입층(2061), 발광층(2062), 전자수송층(2063) 및 전자주입층(도시 생략)이 순차 퇴적됨으로써 형성된다. 도 2의 구동 트랜지스터(22)에 의해 화소(20)가 전류 구동될 때, 구동 트랜지스터(22)로부터 애노드 전극(205)을 통해서 유기층(206)에 전류가 흐름으로써, 유기층(206) 내의 발광층(2062)에서 전자와 정공이 재결합하여 발광한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 화소회로가 형성된 유리 기판(201) 위에, 절연막(202), 절연 평탄화막(203) 및 윈도우 절연막(204)을 통해 유기ＥＬ소자(21)가 화소 단위로 형성된 후에는, 패시베이션막(208)에 밀봉기판(209)이 접착제(210)에 의해 접합되어, 밀봉기판(209)에 의해 유기ＥＬ소자(21)가 밀봉됨으로써, 표시 패널이 형성된다.
이상 설명한 화소(20)의 구성에 있어서, 본 실시예에서는 접속 노드 N12(유지용량(28)의 타단)와 접속 노드 N13(구동 트랜지스터(22)의 소스 전극/유기ＥＬ소자(21)의 애노드 전극)과의 사이에 접속된 스위칭 트랜지스터(27)를 가진다. 이와 관련하여, 특허문헌 1에 기재된 종래기술에 관련되는 화소 구성에 있어서는, 접속 노드 N12와 접속 노드 N13이 전기적으로 접속된 구성으로 되어 있다.
[기본적인 회로 동작]
여기에서, 우선, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스위칭 트랜지스터(27)를 가지지 않고, 유지용량(28)의 타단과 구동 트랜지스터(22)의 소스 전극/유기ＥＬ소자(21)의 애노드 전극이 전기적으로 접속된 상태에 있는 종래기술에 관련되는 화소(20')를 가지는 액티브 매트릭스형 유기ＥＬ 표시장치에 있어서의 기본적인 회로 동작에 대해서, 도 5를 사용하여 설명한다.
도 5에는, 특정 화소행의 각 화소(20)를 구동할 때의 기본적인 회로 동작을 나타낸다. 특히, 도 5는 기록 주사 회로(40)로부터 화소(20)에 주어지는 기록 신호 ＷＳ(ＷＳ1∼ＷＳm), 구동 주사 회로(50)로부터 화소(20)에 주어지는 구동 신호 ＤＳ(ＤＳ1∼ＤＳm) 및 제1, 제2 보정용 주사 회로(60, 70)로부터 화소(20)에 주어지는 제1, 제2 보정용 주사 신호 ＡＺ1(ＡＺ11∼ＡＺ1m), ＡＺ2(ＡＺ21∼ＡＺ2m)의 타이밍 관계를 나타낸다. 도 5는 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전위 Ｖｇ 및 소스 전위 Ｖｓ의 변화도 나타낸다.
여기에서, 기록 트랜지스터(23) 및 스위칭 트랜지스터(25, 26)가 N채널형이기 때문에, 기록 신호 ＷＳ 및 제1, 제2 보정용 주사 신호 ＡＺ 1,ＡＺ2에 대해서는, 고레벨(본 예에서는, 전원전위 Ｖｃｃｐ;이하, 「“H”레벨」이라고 기술한다)의 상태를 액티브 상태라고 하고, 저레벨(본 예에서는, 전원전위 Ｖｃａｔ(ＧＮＤ);이하, 「“L”레벨」이라고 기술한다)의 상태를 비액티브 상태라고 한다. 한편 스위칭 트랜지스터(24)가 P채널형이기 때문에, 구동 신호 ＤＳ에 대해서는, “L”레벨의 상태를 액티브 상태라고 하고, “H”레벨의 상태를 비액티브 상태라고 한다.
시간 t1에 구동 신호 ＤＳ가 “L”레벨에서 “H”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(24)가 비도통(ＯＦＦ) 상태가 된다. 이 상태에서, 시간 t2에 제2 보정용 주사 신호 ＡＺ2가 “L”레벨에서 “H”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(26)이 도통 상태가 된다. 그 결과 구동 트랜지스터(22)의 소스 전극에는 스위칭 트랜지스터(26)를 통해 전원전위 Ｖｉｎｉ가 인가된다.
이 때, 전술한 바와 같이, Ｖｉｎｉ<Ｖｃａｔ+Ｖｔｈｅｌ의 레벨 관계를 만족하기 때문에, 유기ＥＬ소자(21)는 역 바이어스 상태가 된다. 따라서, 유기ＥＬ소자(21)에는 전류가 흐르지 않고, 비발광 상태에 있다.
다음에 시간 t3에 제１보정용 주사 신호 ＡＺ1이 “L”레벨에서 “H”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(25)가 도통 상태가 된다. 그 결과, 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극에는 스위칭 트랜지스터(25)를 통해 전원전위 Ｖｏｆｓ가 인 가된다. 이 때, 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ는, Ｖｏｆｓ-Ｖｉｎｉ의 값을 취한다. 여기에서, 전술한 바와 같이, Ｖｏｆｓ-Ｖｉｎｉ > Ｖｔｈ의 레벨 관계를 만족하고 있다.
(임계값 보정기간)
다음에 시간 t4에 제2 보정용 주사 신호 ＡＺ2가 “H”레벨에서 “L”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(26)가 비도통 상태가 된다. 그 후에 시간 t5에 구동 신호 ＤＳ가 “H”레벨에서 “L”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(24)가 도통 상태가 된다. 그 결과 구동 트랜지스터(22)에는 그 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ에 따른 전류가 흐른다.
이 때, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ보다도 유기ＥＬ소자(21)의 제1 전원전위 Ｖｃａｔ가 높고, 유기ＥＬ소자(21)가 역 바이어스 상태에 있다. 그 결과, 구동 트랜지스터(22)에 흐르는 전류가 노드 N13→노드 N12→유지용량(28)→노드 N11→스위칭 트랜지스터(25)→전원전위 Ｖｏｆｓ의 경로로 흐른다. 따라서 해당 전류에 따른 전하가 유지용량(28)에 충전된다. 또한 유지용량(28)의 충전에 따라 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ가 전원전위 Ｖｉｎｉ로부터 시간의 경과와 함께 서서히 상승한다.
그리고 일정 시간이 경과하고, 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 해당 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ와 같아지면, 구동 트랜지스터(22)가 컷오프한다. 이에 따라 구동 트랜지스터(22)에 더 이상 전류가 흐르지 않는다. 따라서 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ, 즉 임계값 전압 Ｖｔｈ가 임계값 보정용 전위로서 유지용량(28)에 유지된다.
그 후에 시간 t6에 구동 신호 ＤＳ가 “L”레벨에서 “H”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(24)가 비도통 상태가 된다. 시간 t5에서 시간 t6까지의 기간이 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ를 검출해서 유지용량(28)에 유지하는 기간이다. 여기에서는, 편의상, 이 일정 기간 t5-t6을 임계값 보정기간이라고 부르는 것으로 한다. 그 후에 시간 t7에 제１보정용 주사 신호 ＡＺ1이 “H”레벨에서 “L”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(25)가 비도통 상태가 된다.
(신호 기록기간)
계속해서, 시간 t8에 기록 신호 ＷＳ가 “L”레벨에서 “H”레벨로 전환되고, 기록 트랜지스터(23)가 도통 상태가 된다. 그 결과 기록 트랜지스터(23)에 의해 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 샘플링되어, 화소 내에 기록된다. 따라서 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전위 Ｖｇ가 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 된다. 이 신호 전압 Ｖｓｉｇ는 유지용량(28)에 유지된다.
이 때, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ는, 기록 트랜지스터(23)에 의한 샘플링시의 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전위 Ｖｇ의 진폭에 대하여, 유지용량(28)과 유기ＥＬ소자(21)과의 용량 커플링에 의해 상승한다.
여기에서, 유지용량(28)의 용량값을 Ｃｃｓ, 유기ＥＬ소자(21)의 용량값을 Ｃｏｌｅｄ, 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전위 Ｖｇ의 상승분을 ΔＶｇ라고 하면, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ의 상승분 ΔＶｓ는, 다음 식 (2)로 주어진다.
ΔＶｓ=ΔＶｇ× {Ｃｃｓ/(Ｃｏｌｅｄ+Ｃｃｓ)} …(2)
한편, 기록 트랜지스터(23)에 의한 샘플링에 의해 기록된 신호 전압 Ｖｓｉｇ는, 유지용량(28)에 유지되어 있는 임계값 전압 Ｖｔｈ에 가산되는 형태로 유지용량(28)에 유지된다. 이 때, 유지용량(28)의 유지 전압은, Ｖｓｉｇ-Ｖｏｆｓ+Ｖｔh가 된다. 여기에서, 이해를 쉽게 하기 위해서, Ｖｏｆｓ=0V라고 하면, 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ는, Ｖｓｉｇ+Ｖｔｈ가 된다.
이렇게, 유지용량(28)에 미리 임계값 전압 Ｖｔｈ를 유지해 둠으로써, 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ의 화소 간의 편차나 시간에 따른 변화를 보정할 수 있다. 즉, 신호 전압 Ｖｓｉｇ에 의한 구동 트랜지스터(22)의 구동시에, 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ가 유지용량(28)에 유지한 임계값 전압 Ｖｔｈ에 의해 상쇄된다. 바꾸어 말하면, 임계값 전압 Ｖｔｈ의 보정이 이루어진다.
임계값 전압 Ｖｔｈ의 보정동작에 의해, 화소마다 임계값 전압 Ｖｔｈ에 편차나 시간에 따른 변화가 있더라도, 구동 트랜지스터(22)에 의한 유기ＥＬ소자(21)의 구동에 대한 임계값 전압 Ｖｔｈ의 영향을 캔슬할 수 있다. 그 결과, 임계값 전압 Ｖｔｈ의 화소 간의 편차나 시간에 따른 변화의 영향을 받지 않고, 유기ＥＬ소자(21)의 발광 휘도를 일정하게 유지할 수 있다.
(이동도 보정기간)
그 후에 기록 트랜지스터(23)가 도통한 상태에서, 시간 t9에 구동 신호 ＤＳ가 “H”레벨에서 “L”레벨로 전환되고, 스위칭 트랜지스터(24)가 도통 상태로 된 다. 스위칭 트랜지스터(24)가 도통 상태로 되면, 전원전위 Ｖｃｃｐ에서 구동 트랜지스터(22)로의 전류공급이 개시된다. 여기에서, V ｏｆｓ-Ｖｔｈ<Ｖｔｈｅｌ로 설정하기 때문에, 유기ＥＬ소자(21)가 역 바이어스 상태에 있다.
유기ＥＬ소자(21)가 역 바이어스 상태에 있기 때문에, 유기ＥＬ소자(21)는 다이오드 특성이 아닌 단순한 용량 특성을 나타내게 된다. 따라서, 구동 트랜지스터(22)를 통해 흐르는 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ는, 유지용량(28)의 용량값 Ｃｃｓ와 유기ＥＬ소자(21)의 용량성분의 용량값 Ｃｏｌｅｄ를 합성한 용량 Ｃ(= Ｃｃｓ+Ｃｏｌｅｄ)로 기록된다. 이 기록에 의해, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ가 상승한다.
구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ의 상승분 ΔＶｓ는, 유지용량(28)에 유지된 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ에서 감산되도록, 바꾸어 말하면, 유지용량(28)의 충전 전하가 방전되도록 작용한다. 이에 따라 부귀환을 걸게 된다. 즉, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ의 상승분 ΔＶｓ는 부귀환의 귀환량이 된다. 이 때, 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ는, Ｖｓｉｇ-ΔＶｓ+Ｖｔｈ가 된다.
이렇게, 구동 트랜지스터(22)를 통해 흐르는 전류(드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ)를 그 구동 트랜지스터(22)의 게이트 입력(게이트-소스간의 전위차)에 부귀환함으로써, 각 화소(20)에 있어서의 구동 트랜지스터(22)의 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ의 이동도 μ에 대한 의존성을 캔슬한다. 즉 구동 트랜지스터(22)의 이동도 μ의 화소 간의 편차를 보정할 수 있다.
도 5에 있어서, 기록 신호 ＷＳ의 액티브 기간(“H”레벨 기간)과 구동 신호 ＤＳ의 액티브 기간(“L”레벨 기간)이 오버랩하는 기간(t9-t10의 기간), 즉 기록 트랜지스터(23)와 스위칭 트랜지스터(24)가 모두 도통 상태가 되는 오버랩 기간 T를 이동도 보정기간이라고 한다.
여기에서, 이동도 μ가 상대적으로 높은 구동 트랜지스터와 이동도 μ가 상대적으로 낮은 구동 트랜지스터를 생각했을 경우, 이 오버랩 기간 T에 이동도 μ가 높은 구동 트랜지스터는, 이동도 μ가 낮은 구동 트랜지스터에 비해 소스 전위 Ｖｓ가 크게 상승한다. 또한 소스 전위 Ｖｓ가 크게 상승할수록, 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 감소하고, 전류가 흐르기 어려워진다.
요컨대, 오버랩 기간 T를 조정함으로써, 이동도 μ가 다른 구동 트랜지스터(22)에 같은 드레인·소스간 전류 Ｉｄｓ를 흘려보낼 수 있다. 오버랩 기간 T에 결정한 각 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ를 유지용량(28)에 유지하고, 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ에 따른 전류(드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ)를 구동 트랜지스터(22)가 유기ＥＬ소자(21)에 흘림으로써 유기ＥＬ소자(21)가 발광한다.
(발광 기간)
시간 t10에 기록 신호 ＷＳ가 “L”레벨이 되고, 기록 트랜지스터(23)가 비도통 상태가 되는 것에 의해, 오버랩 기간 T가 종료되고, 발광 기간에 들어간다. 이 발광 기간에는, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ는, 유기ＥＬ소자(21)의 구동전압까지 상승한다. 또한 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극이 신호 선(36)(36-1∼36-n)으로부터 분리되어 플로팅 상태에 놓이기 때문에, 유지용량(28)에 의한 부트스트랩 동작에 의해, 게이트 전위 Ｖｇ도 소스 전위 Ｖｓ의 상승에 연동해서 상승한다.
이 때, 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극의 기생 용량을 Ｃｇ라고 하면, 게이트 전위 Ｖｇ의 상승분 ΔＶｇ는 다음 식 (3)으로 나타낸다.
ΔＶｇ=ΔＶｓ× {Ｃｃｓ/(Ｃｃｓ+Ｃｇ)} …(3)
그동안, 유지용량(28)에 유지된 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ는, Ｖｓｉｇ-ΔＶｓ＋Ｖｔｈ의 값을 유지한다.
그리고 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ의 상승에 따라, 유기ＥＬ소자(21)의 역 바이어스 상태가 해소되어, 순 바이어스 상태가 된다. 그 결과 구동 트랜지스터(22)로부터 유기ＥＬ소자(21)에 대하여 전술한 식 (1)로 주어지는 일정한 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ가 공급되기 때문에, 유기ＥＬ소자(21)는 실제로 발광을 시작한다.
이 때의 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ 대 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ의 관계는, 전술한 식 (1)의 Ｖｇｓ에 Ｖｓｉｇ-ΔＶｓ+Ｖｔｈ를 대입함으로써 다음 식 (4)로 주어진다.
Ｉｄｓ
=kμ(Ｖｇｓ-Ｖｔｈ)2
=kμ(Ｖｓｉｇ-ΔＶｓ)2 …(4)
상기 식 (4)에 있어서, k=(1/2)(W/L)Ｃｏｘ다.
식 (4)로부터 분명한 바와 같이, 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ의 항이 캔슬된다. 따라서 구동 트랜지스터(22)로부터 유기ＥＬ소자(21)에 공급되는 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ는, 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ에 의존하지 않는다는 것을 알 수 있다. 기본적으로, 구동 트랜지스터(22)의 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ는, 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ에 의존한다. 환언하면, 유기ＥＬ소자(21)는, 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ의 화소 간의 편차나 시간에 따른 변화의 영향을 받지 않고, 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ에 따른 휘도로 발광한다.
이렇게, 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 기록되기 전에 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ를 미리 유지용량(28)에 유지해 둠으로써, 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ를 캔슬(보정)하고, 임계값 전압 Ｖｔｈ의 화소 간의 편차나 시간에 따른 변화의 영향을 받지 않는 일정한 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ를 유기ＥＬ소자(21)에 공급할 수 있다. 따라서 고화질의 표시 화상을 얻을 수 있다(구동 트랜지스터(22)의 Ｖｔｈ의 변동에 대한 보상 기능).
또한 상기 식 (4)로부터 분명한 바와 같이, 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ는, 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ의 구동 트랜지스터(22)의 게이트 입력에의 부귀환에 의해 귀환량 ΔＶｓ로 보정된다. 이 귀환량 ΔＶｓ는 식 (4)의 계수부에 위치하는 이동도 μ의 효과를 상쇄되도록 작용한다.
따라서, 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ는 실질적으로 영상신호의 신호 전압 Ｖ ｓｉg에만 의존하게 된다. 즉, 유기ＥＬ소자(21)는, 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ뿐만 아니라, 구동 트랜지스터(22)의 이동도 μ의 화소 간의 편차나 시간에 따른 변화의 영향을 받지 않고, 신호 전압 Ｖｓｉｇ에 따른 휘도로 발광한다. 그 결과, 라인이나 휘도 편차가 없는 균일한 화질을 얻을 수 있다.
이렇게, 오버랩 기간 T(t9-t10)에, 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ를 구동 트랜지스터(22)의 게이트 입력에 부귀환하고, 그 귀환량 ΔＶｓ에 의해 신호 전압 Ｖｓｉｇ를 보정함으로써 구동 트랜지스터(22)의 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ의 이동도 μ에 대한 의존성을 캔슬하고, 신호 전압 Ｖｓｉｇ에만 의존하는 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ를 유기ＥＬ소자(21)에 공급할 수 있다. 따라서 구동 트랜지스터(22)의 이동도 μ의 화소 간의 편차나 시간에 따른 변화에 기인하는 라인이나 휘도 편차가 없는 균일한 화질의 표시 화상을 얻을 수 있다(구동 트랜지스터(22)의 이동도 μ에 대한 보상 기능).
여기에서, 전류 구동형 전기광학소자인 유기ＥＬ소자(21)를 포함한 화소(20)가 행렬 모양으로 배치된 유기ＥＬ 표시장치(10)에 있어서는, 유기ＥＬ소자(21)의 발광 시간이 길어지면, 해당 유기ＥＬ소자(21)의 I-V특성이 변화해버린다. 따라서 유기ＥＬ소자(21)의 애노드 전극과 구동 트랜지스터(22)의 소스와의 접속 노드 N13의 전위도 변화한다.
반면에 상기 구성의 액티브 매트릭스형 유기ＥＬ 표시장치(10)에서는, 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 일정한 값으로 유지되기 때문에, 유기ＥＬ 소자(21)를 통해 흘러야 하는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 유기ＥＬ소 자(21)의 I-V특성이 열화하더라도, 일정한 드레인-소스간 전류 Ｉｄｓ가 유기ＥＬ소자(21)에 계속해서 흐르기 때문에, 유기ＥＬ소자(21)의 발광 휘도의 변화를 억제할 수 있다(유기ＥＬ소자(21)의 특성 변동에 대한 보상 기능).
[스위칭 트랜지스터의 리크에 따른 문제점]
그런데, 전술한 바와 같이, 신호 기록기간(t8-t9)에, 기록 트랜지스터(23)에 의한 기록에 의해 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전극에 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 기록되고, 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇs로서 유지용량(28)에 유지된 상태에 있을 때에, 특성 불량 등에 의해 스위칭 트랜지스터(24)에 리크가 발생하면, 발광 휘도가 저하되는 문제가 발생한다. 이하에, 그 이유에 관하여 상세히 설명한다.
영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ의 기록에는 어느 정도의 시간이 요구된다. 특히, 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ를 기록하는 구동방식의 일종인, 셀렉터 구동방식(시분할 구동방식)에서는, 동일한 화소의 행의 신호 기록기간 내에 R(적색), G(녹색), B(청색)의 각각의 신호 전압 ＶｓｉｇＲ, ＶｓｉｇＧ, ＶｓｉｇＢ를 기록할 필요가 있기 때문에, 신호 전압의 기록에 시간을 요한다.
여기에서, 셀렉터 구동방식에서는, 표시 패널상의 신호선(36-1∼36-n)을, 패널 밖의 드라이버ＩＣ(도시 생략)의 1개의 출력에 대하여 복수 개를 단위(조)로 할당하고, 시분할로 순차 선택하는 한편, 그 선택한 신호선에 대하여 드라이버ＩＣ의 출력마다 시계열로 출력되는 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ를 시분할로 나누어 공급한다.
보다 구체적으로는, 셀렉터 구동방식에서는, 드라이버ＩＣ의 출력과 표시 패널상의 신호선(36-1∼36-n)과의 관계를 1대x(x는 2 이상의 정수)의 대응 관계를 가지고 설정하고, 드라이버ＩＣ의 1개의 출력에 대하여 분담된 ｘ개의 신호선을 x시분할로 선택해서 구동한다.
구체적인 예로서는, 상기한 바와 같이 x=3으로 설정하고 드라이버ＩＣ로부터 시계열로 출력되는 영상신호를 R, G, B의 3색의 반복으로 설정하는 것 등을 생각해 볼 수 있다. 이 셀렉터 구동방식을 채용함으로써, 드라이버ＩＣ의 출력수 및 해당 드라이버ＩＣ과 표시 패널과의 사이의 배선수를, 신호선의 개수의 1/x로 줄일 수 있다.
신호 기록기간에 스위칭 트랜지스터(24)에 리크가 발생하면, 해당 리크에 기인해서 전원전위 Ｖｃｃｐ에서 스위칭 트랜지스터(24)를 통해 구동 트랜지스터(22)에 전류가 흐르고, 해당 전류에 의해 구동 트랜지스터(22)의 소스 노드(접속 노드 N13)가 충전된다. 따라서 도 5에 파선으로 나타낸 바와 같이, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ가 상승한다.
이 때, 예를 들면 셀렉터 구동방식의 경우와 같이, 각 R, G, B의 신호 전압 ＶｓｉｇＲ, ＶｓｉｇＧ, ＶｓｉｇＢ를 기록하는 신호 기록기간, 즉 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 길수록, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ는 구동 트랜지스터(22)의 게이트 전위 Ｖｇ보다 임계값 전압 Ｖｔｈ만큼 낮은 전위(Ｖｇ-Ｖｔｈ)까지 상승해버린다.
그 결과, 전체 화소에 있어서의 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 같다고 가정하면, 스위칭 트랜지스터(24)에 리크가 발생한 화소의 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ'가 다른 화소의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ보다도, 소스 전위 Ｖｓ의 상승분만큼 작아진다. 이에 따라 구동 트랜지스터(22)에서 유기ＥＬ소자(21)로 공급되는 구동전류가 감소하기 때문에, 발광 휘도가 다른 화소보다도 저하되고, 화소가 어두워지는 문제가 발생한다.
[본 실시예의 작용 효과]
이에 대하여 본 실시예에 따른 유기ＥＬ 표시장치(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 화소(20)가 접속 노드 N12와 접속 노드 N13과의 사이에 접속된 스위칭 트랜지스터(27)를 가지고, 화소 어레이부(30)(도 1 참조)에 의해 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 기록된 후, 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 종료될 때까지의 기간에 스위칭 트랜지스터(27)를 비도통 상태로 하는 구동을 행하는 구성을 채용하고 있다.
상기 구성을 채용하는 것에 의해, 스위칭 트랜지스터(27)에 의한 작용에 의해 스위칭 트랜지스터(24)의 리크에 기인하는 발광 휘도의 저하를 억제할 수 있다. 여기에서, 유지용량(28)의 용량값 Ｃｃｓ에 대해서는, 유기ＥＬ소자(21)의 용량값 Ｃｏｌｅｄ보다도 크게, 바람직하게는 용량값 Ｃｏｌｅｄ보다도 충분히 크게 설정하는 것으로 한다.
이하에, 스위칭 트랜지스터(27)의 작용에 대해서, 도 6을 사용해서 더 구체적으로 설명한다.
스위칭 트랜지스터(27)는, 화소 어레이부(30)에서 출력되는 제3 보정용 주사 신호 ＴＳ(ＴＳ1∼ＴＳm)에 의해 도통/비도통의 구동이 행해진다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제3 보정용 주사 신호 ＴＳ는, 신호 기록기간의 개시 시각 t8a 후의 시간 t8b에서 신호 기록기간의 종료 시간 t9까지의 기간에는 “L”레벨(비액티브)이 되고, 그 이외의 기간에는 “H”레벨(액티브)이 된다.
여기에서, 시간 t8b는 신호 기록기간의 개시 시각 t8a로부터 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ를 충분하게 기록하는 데에 요하는 시간이 경과한 시간이다.
신호 기록기간에 들어가고, 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 기록됨으로써, 유지용량(28)의 유지 전압은, 임계값 보정기간에 유지한 구동 트랜지스터(22)의 임계값 전압 Ｖｔｈ에 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 가산된 전압(Ｖｓｉｇ+Ｖｔｈ)이 된다.
그리고 영상신호의 신호 전압 Ｖｓｉｇ가 충분히 기록된 시간 t8b에 제3 보정용 주사 신호 ＴＳ가 “L”레벨이 되고, 스위칭 트랜지스터(27)가 비도통 상태가 된다. 따라서 유지용량(28)의 타단이 구동 트랜지스터(22)의 소스 노드(접속 노드 N13)로부터 전기적으로 분리된다.
여기에서, 신호 기록기간에 스위칭 트랜지스터(24)에 리크가 있을 경우, 전술한 바와 같이, 해당 리크에 기인해서 구동 트랜지스터(22)에 전류가 흘러, 해당 전류에 의해 구동 트랜지스터(22)의 소스 노드가 충전된다. 따라서 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ가 상승한다.
그러나 유지용량(28)의 타단이 구동 트랜지스터(22)의 소스 노드로부터 전기적으로 분리되기 때문에, 유지용량(28)의 유지 전압(Ｖｓｉｇ+Ｖｔｈ)은, 신호 기록기간에 있어서의 소스 전위 Ｖｓ의 상승에 의한 영향으로서, 스위칭 트랜지스 터(27)가 비도통 상태가 되는 시간 t8b까지의 소스 전위 Ｖｓ의 상승분에 해당하는 양밖에 영향을 받지 않는다.
여기에서, 시간 t8a에서 시간 t8b까지의 소스 전위 Ｖｓ의 상승분을 ΔＶ라고 하면, 시간 t8b에서의 유지용량(28)의 유지 전압은, Ｖｓｉｇ+Ｖｔｈ-ΔＶ가 된다. 그리고 이 유지 전압(Ｖｓｉｇ+Ｖｔｈ-ΔＶ)을 스위칭 트랜지스터(27)가 비도통 상태에 있는 기간 동안에 유지용량(28)은 계속해서 유지한다.
그리고 시간 t9에 스위칭 트랜지스터(27)가 도통 상태가 되고, 유지용량(28)의 타단이 구동 트랜지스터(22)의 소스 노드와 전기적으로 접속되면, 신호 기록기간에 리크에 의해 상승하던 소스 전위 Ｖｓ가, 유지용량(28)에 유지되어 있던 전하에 의해 Ｖｓｉｇ+Ｖｔｈ-ΔＶ의 전위까지 되돌려진다. 여기에서, 유지용량(28)의 용량값 Ｃｃｓ는 유기ＥＬ소자(21)의 용량값 Ｃｏｌｅｄ보다도 충분히 큰 것으로 한다.
도 7에, 구동 트랜지스터(22)의 소스 전위 Ｖｓ와 접속 노드 N12(유지용량(28)의 타단)의 노드 전위 Ｖｎ의 시간 추이를 나타낸다. 도 7의 신호 기록기간에 있어서의 소스 전위 Ｖｓ 및 노드 전위 Ｖｎ의 파형에 있어서, 실선은 노드 전위 Ｖｎ을 나타내고, 파선은 소스 전위 Ｖｓ를 나타낸다. 한편 일점쇄선은 리크가 없는 경우의 소스 전위 Ｖｓ 및 노드 전위 Ｖｎ을 나타낸다.
스위칭 트랜지스터(27)에 의한 보정동작에 의해, 이동도 보정기간(t9-t10)에 들어가기 전에 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 Ｖｓｉｇ+Ｖｔh-ΔＶ가 되고, Ｖｓｉｇ+Ｖｔｈ에 가까워진다. 즉, 리크에 기인하는 구동 트랜지 스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ의 감소를 최소한으로 억제하고, 그 감소분을 스위칭 트랜지스터(27)에 의한 보정동작을 행하지 않는 종래기술의 경우보다도 대폭 줄일 수 있다.
이에 따라 전체 화소에 있어서의 구동 트랜지스터(22)의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 같다고 가정했을 경우, 스위칭 트랜지스터(24)에 리크가 발생한 화소의 발광 휘도가 리크가 없는 화소와 거의 같은 정도로 되고, 리크에 기인하는 화소 간의 발광 휘도의 편차를 없앨 수 있다. 그 결과 고화질의 표시 화상을 얻을 수 있다.
[변형예]
상기 실시예에서는 본 발명을 스위칭 트랜지스터(27)와 함께, 구동 트랜지스터(22), 기록(샘플링) 트랜지스터(23), 스위칭 트랜지스터(24∼26) 및 유지용량(28)을 가지는 6-Ｔｒ/1-C의 화소 구성의 화소(20)를 가지는 액티브 매트릭스형 유기ＥＬ 표시장치(10)에 적용하였다. 그러나 본 발명이 이 적용예에 한정되는 것은 아니다.
즉, 스위칭 트랜지스터(24, 25)는 필수적인 구성 소자가 아니고, 본 발명은 구동 트랜지스터(22)에 대하여 직렬로 접속되어, 유기ＥＬ소자(21)의 발광을 제어하는 스위칭 트랜지스터(24)를 적어도 포함한 구성의 화소를 가지는 유기ＥＬ 표시장치 전반에 적용 가능하다.
또한 상기 실시예에서는 본 발명을 화소(20)의 전기광학소자로서, 유기ＥＬ소자를 사용한 유기 ＥＬ표시장치에 적용했지만, 본 발명이 이 적용예에 한정되는 것은 아니다. 특히 본 발명은 디바이스에 흐르는 전류값에 따라 발광 휘도가 변화하는 전류 구동형 전기광학소자(발광소자)를 사용한 표시장치 전반에 적용 가능하다.
[적용예]
이상 설명한 본 발명에 의한 표시장치는, 일례로서, 도 8∼도 12에 나타내는 여러 가지 전자기기에 적용할 수 있다. 특히, 표시장치는 예를 들면 디지털 카메라, 노트형 PC, 휴대전화 등의 휴대 단말장치, 비디오 카메라 등, 전자기기에 입력된 영상신호, 혹은, 전자기기 내에서 생성한 영상신호를, 화상 혹은 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자기기의 표시장치에 적용하는 것이 가능하다.
이렇게, 모든 분야의 전자기기의 표시장치로서 본 발명에 의한 표시장치를 사용함으로써, 전술한 실시예의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 의한 표시장치는, 특정한 스위칭 트랜지스터의 리크에 기인하는 발광 휘도의 저하를 억제하고, 화소 간의 발광 휘도의 편차를 없앨 수 있다. 따라서 각종 전자기기에 있어서, 표시장치의 고화질화를 꾀할 수 있는 동시에, 고화질의 표시 화상을 얻을 수 있다.
이때, 본 발명에 의한 표시장치는, 밀봉된 구성의 모듈 형상의 것도 포함한다. 예를 들면 화소 어레이부(30)에 투명한 유리 등의 대향부에 부착되어 형성된 표시 모듈이 이에 해당한다. 이 투명한 대향부에는, 상기 차광막뿐만 아니라, 컬러필터, 보호막 등이 설치되어도 된다. 한편, 표시 모듈에는, 외부에서 화소 어레이부로 신호 등을 입출력하기 위한 회로부나 ＦＰＣ(flexible printed circuit) 등이 설치되어도 된다.
이하에, 본 발명이 적용된 전자기기의 구체적인 예에 관하여 설명한다.
도 8은 본 발명이 적용된 텔레비전 수상기의 개관을 나타낸다. 도 8에 있어서 본 텔레비전 수상기는 프런트 패널(102)과 필터 유리(103) 등으로 구성된 영상표시 화면부(101)를 포함한다. 그 영상표시 화면부(101)로서 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 사용할 수 있다.
도 9a 및 9b는 본 발명이 적용된 디지털 카메라의 외관을 나타낸다. 도 9a 및 9b에 있어서 본 디지털 카메라는, 플래시용 발광부(111), 표시부(112), 메뉴 스위치(113), 셔터 버튼(114) 등을 포함한다. 그 표시부(112)로서 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 사용할 수 있다.
도 10은 본 발명이 적용된 노트형 PC의 외관을 나타낸다. 도 10에 있어서 본 노트형 PC는, 본체(121)에, 문자 등을 입력할 때 조작되는 키보드(122), 화상을 표시하는 표시부(123) 등을 포함한다. 그 표시부(123)로서 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 사용할 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용된 비디오 카메라의 외관을 나타낸다. 도 11에 있어서 본 비디오 카메라는, 본체부(131), 전방을 향한 측면에 피사체 촬상용 렌즈(132), 촬상시의 스타트/스톱 스위치(133), 표시부(134) 등을 포함한다. 그 표시부(134)로서 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 사용할 수 있다.
도 12a 내지 12g는 본 발명이 적용된 휴대 단말장치, 예를 들면 휴대전화기의 외관을 나타낸다. 도 12a 내지 12g에 있어서 본 휴대전화기는, 상측 케이 싱(141), 하측 케이싱(142), 연결부(여기에서는 힌지부)(143), 디스플레이(144), 서브 디스플레이(145), 픽처 라이트(146), 카메라(147) 등을 포함한다. 그 디스플레이(144)나 서브 디스플레이(145)로서 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 구체적인 용어를 사용하여 서술했지만, 이러한 서술은 단지 예시를 위한 것이고, 이어지는 청구항의 사상이나 범위에서 벗어나지 않고 변경이나 변형을 할 수 있다는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용된 유기ＥＬ 표시장치의 구성의 개략을 나타내는 블록도다.
도 2는 유기ＥＬ 표시장치의 화소 또는 화소회로의 구체적인 구성예를 게시하는 회로도다.
도 3은 화소의 단면 구조의 일례를 게시하는 단면도다.
도 4는 종래기술에 관련되는 화소의 구성예를 게시하는 회로도다.
도 5는 종래기술에 관련되는 화소를 가지는 유기ＥＬ 표시장치의 기본적인 회로 동작의 설명에 제공하는 타이밍 파형도다.
도 6은 도 1의 유기ＥＬ 표시장치에 있어서의 회로 동작의 설명에 제공하는 타이밍 파형도다.
도 7은 도 1의 유기ＥＬ 표시장치에 있어서의 구동 트랜지스터의 소스 전위와 유지용량의 타단의 노드 전위의 시간 추이를 나타내는 타이밍 파형도다.
도 8은 본 발명이 적용된 텔레비전 수상기의 외관을 나타내는 사시도다.
도 9a 및 9b는 본 발명이 적용된 디지털 카메라의 외관을 나타내며, 도 9a는 앞쪽에서 본 사시도, 도 9b는 뒤쪽에서 본 사시도다.
도 10은 본 발명이 적용된 노트형 PC의 외관을 나타내는 사시도다.
도 11은 본 발명이 적용된 비디오 카메라의 외관을 나타내는 사시도다.
도 12a 내지 12g는 본 발명이 적용된 휴대전화기의 외관을 나타내며, 도 12a 및 12b는 각각 휴대전화기를 연 상태에서의 정면도와 측면도이고, 도 12c, 12d, 12e, 12f, 12g는 각각 휴대전화기를 닫은 상태에서의 정면도, 좌측면도, 우측면도, 평면도, 하면도다.

Claims (6)

  1. 전기광학소자와, 영상신호를 화소에 기록하는 기록 트랜지스터와, 상기 기록 트랜지스터에 의해 기록된 상기 영상신호에 근거하여 상기 전기광학소자를 구동하는 구동 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터에 직렬로 접속되고 상기 전기광학소자의 발광/비발광을 제어하는 제1 스위칭 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 일단이 접속된 유지용량과, 상기 유지용량의 타단과 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 제2 스위칭 트랜지스터를 각각 포함한 복수의 화소가 행렬 모양으로 배치된 화소 어레이부와,
    상기 기록 트랜지스터를 화소의 행 단위로 구동하는 제1 주사부와,
    상기 제1 주사부에 의한 주사에 동기해서 상기 제1 스위칭 트랜지스터를 구동하는 제2 주사부와,
    상기 기록 트랜지스터에 의해 상기 영상신호가 기록된 후 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 종료될 때까지의 기간에는 상기 제2 스위칭 트랜지스터를 비도통 상태로 하고, 그 이외의 기간에는 도통 상태로 하는 제3 주사부를 구비한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유지용량의 용량값은, 상기 전기광학소자의 용량값보다도 큰 것을 특징 으로 하는 표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기록 트랜지스터에 의한 상기 영상신호의 기록 기간 전에, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전위 및 소스 전위를 각각 소정의 전위로 설정한 후, 상기 구동 트랜지스터의 임계값 전압을 검출해서 상기 유지용량에 유지하는 동작이 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 기록기간에는, 동일한 화소의 행의 복수의 화소를 단위로 해서 상기 복수의 화소에 상기 영상신호가 순차적으로 기록되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 전기광학소자와, 영상신호를 화소에 기록하는 기록 트랜지스터와, 상기 기록 트랜지스터에 의해 기록된 상기 영상신호에 근거하여 상기 전기광학소자를 구동하는 구동 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터에 직렬로 접속되고 상기 전기광학소자의 발광/비발광을 제어하는 제1 스위칭 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 일단이 접속된 유지용량과, 상기 유지용량의 타단과 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 제2 스위칭 트랜지스터를 각각 포함한 복수의 화소가 행렬 모양으로 배치되어 이루어진 표시장치의 구동방법으로서,
    상기 기록 트랜지스터에 의해 상기 영상신호가 기록된 후 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 종료될 때까지의 기간에는 상기 제2 스위칭 트랜지스터를 비도통 상태로 하고, 그 이외의 기간에는 도통 상태로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  6. 전기광학소자와, 영상신호를 화소에 기록하는 기록 트랜지스터와, 상기 기록 트랜지스터에 의해 기록된 상기 영상신호에 근거하여 상기 전기광학소자를 구동하는 구동 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터에 직렬로 접속되고 상기 전기광학소자의 발광/비발광을 제어하는 제1 스위칭 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 일단이 접속된 유지용량과, 상기 유지용량의 타단과 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극에 접속된 제2 스위칭 트랜지스터를 각각 포함한 복수의 화소가 행렬 모양으로 배치된 화소 어레이부와,
    상기 기록 트랜지스터를 화소의 행 단위로 구동하는 제1 주사부와,
    상기 제1 주사부에 의한 주사에 동기해서 상기 제1 스위칭 트랜지스터를 구동하는 제2 주사부와,
    상기 기록 트랜지스터에 의해 상기 영상신호가 기록된 후 동일한 화소의 행의 신호 기록기간이 종료될 때까지의 기간에는 상기 제2 스위칭 트랜지스터를 비도통 상태로 하고, 그 이외의 기간에는 도통 상태로 하는 제3 주사부를 구비한 표시장치를 포함한 것을 특징으로 하는 전자기기.
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