KR101515375B1 - 화상 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

화상 표시 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는, 화소 회로는 전류 발광 소자와, 구동 트랜지스터와, 제1 콘덴서와, 제2 콘덴서와, 구동 트랜지스터의 게이트에 기준 전압을 인가하는 제1 스위치와, 제1 콘덴서 및 제2 콘덴서의 절점에 화상 신호 전압을 공급하는 제2 스위치와, 구동 트랜지스터의 소스에 초기화 전압을 공급하는 제3 스위치와, 제1 콘덴서를 단락하는 제4 스위치를 갖는다. 초기화 기간(T1)에 제2 콘덴서에 기준 전압과 초기화 전압과의 차전압을 인가한다. 임계값 검출 기간(T2)에 구동 트랜지스터를 포함하는 전류 경로를 폐쇄해서 제2 콘덴서의 전압을 감한다. 기입 기간(T3)에 제1 콘덴서에 기준 전압과 화상 신호 전압과의 차전압을 인가한다. 발광 기간(T4)에 전류 발광 소자에 전류를 흐르게 한다.

Description

화상 표시 장치의 구동 방법{IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR POWERING SAME}
본 발명은 전류 발광 소자를 이용한 액티브 매트릭스형 화상 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
스스로 발광하는 유기 일렉트로 루미네센스(이하, 유기 EL이라고 함) 소자를 다수 배열한 유기 EL 표시 장치는, 백라이트가 불필요하고 시야각에도 제한이 없기 때문에, 차세대 화상 표시 장치로서 개발이 진행되고 있다.
유기 EL 소자는, 흘리는 전류량에 따라 휘도를 제어하는 전류 발광 소자이다. 유기 EL 소자를 구동하는 방식으로는, 단순 매트릭스 방식과 액티브 매트릭스 방식이 있다. 전자는 화소 회로가 단순하지만, 대형이면서 고정밀 디스플레이의 실현이 곤란하다. 이로 인해, 최근에는 화소 회로마다 구동 트랜지스터를 구비한 액티브 매트릭스형 유기 EL 표시 장치가 주류가 되고 있다.
구동 트랜지스터 및 그 주변 회로는, 일반적으로 폴리 실리콘이나 아몰퍼스 실리콘 등을 이용한 박막 트랜지스터로 형성된다. 박막 트랜지스터는 이동도가 작고 임계값 전압의 경시 변화가 크다는 약점이 있지만, 대형화가 용이하면서 저렴하기 때문에 대형 유기 EL 표시 장치에 적합하다. 또한, 박막 트랜지스터의 약점인 임계값 전압의 경시 변화를 화소 회로의 고안에 의해 극복하는 방법에 대해서도 검토되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는 구동 트랜지스터의 임계값 전압을 보정하는 기능을 갖는 유기 EL 표시 장치와 그 구동 방법이 개시되어 있다.
임계값 전압의 보정은 대강 이하와 같이 실행한다. 구동 트랜지스터의 게이트·소스 사이에 임계값 전압을 초과하는 전압을 인가해서 구동 트랜지스터에 전류를 흐르게 하면서, 구동 트랜지스터의 게이트·소스 사이에 접속된 콘덴서를 방전시킨다. 그러면 콘덴서의 단자 간 전압이 구동 트랜지스터의 임계값 전압과 같아진 시점에서 구동 트랜지스터의 전류가 정지한다. 이 콘덴서의 단자 간 전압을 화상 신호에 중첩함으로써, 구동 트랜지스터의 임계값 전압에 의존하지 않고 화상을 표시할 수 있다.
여기서, 콘덴서의 단자 간 전압이 임계값 전압에 비교해서 충분히 높으면 구동 트랜지스터에 흐르는 전류도 많고, 콘덴서의 방전도 빠르게 진행되는데, 콘덴서의 단자 간 전압이 임계값 전압에 근접함에 따라서 구동 트랜지스터에 흐르는 전류가 적어지고, 콘덴서의 방전 속도가 느려진다. 그 때문에 콘덴서의 단자 간 전압이 구동 트랜지스터의 임계값 전압과 같아질 때까지 필요로 하는 시간은 매우 길어진다. 실용적으로는, 예를 들어 10 내지 100μsec를 필요로 한다.
그러나 특허문헌 1, 2에 기재한 화소 회로 및 그 구동 방법에서는, 영상 신호를 공급하는 데이터 선을 사용해서 임계값 전압의 보정 동작도 행하므로, 기입 동작에 쓸 수 있는 시간이 짧아져, 화소 수가 많은 대형 화면의 화상 표시 장치나 고정밀도의 화상 표시 장치를 실현하는 것이 어려웠다.
일본 특허 공개 제2009-169145호 공보
본 발명은 전류 발광 소자와, 전류 발광 소자에 전류를 흐르게 하는 구동 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 게이트에 한쪽의 단자가 접속된 제1 콘덴서와, 제1 콘덴서의 다른 쪽의 단자와 구동 트랜지스터와의 소스의 사이에 접속된 제2 콘덴서와, 구동 트랜지스터의 게이트에 기준 전압을 인가하는 제1 스위치와, 제1 콘덴서와 제2 콘덴서와의 절점에 화상 신호 전압을 공급하는 제2 스위치와, 구동 트랜지스터의 소스에 초기화 전압을 공급하는 제3 스위치와, 제1 콘덴서를 단락하는 제4 스위치를 갖는 화소 회로를 복수 배열한 화상 표시 장치의 구동 방법이다. 1 프레임 기간을 초기화 기간과 임계값 검출 기간과 기입 기간과 발광 기간으로 나누고, 초기화 기간에 있어서, 제2 스위치를 오프 상태로 하고 제1 스위치와 제3 스위치와 제4 스위치를 온 상태로 해서 제2 콘덴서에 기준 전압과 초기화 전압과의 차전압(差電壓; differential voltage)을 인가한다. 임계값 검출 기간에 있어서, 제2 스위치와 제3 스위치를 오프 상태로 하고 제1 스위치와 제4 스위치를 온 상태로 해서 제2 콘덴서와 구동 트랜지스터를 포함하는 전류 경로를 폐쇄해서 제2 콘덴서의 전압을 감한다. 기입 기간에 있어서, 제3 스위치와 제4 스위치를 오프 상태로 하고 제1 스위치와 제2 스위치를 온 상태로 해서 제1 콘덴서에 기준 전압과 화상 신호 전압과의 차전압을 인가한다. 발광 기간에 있어서, 제1 스위치와 제2 스위치와 제3 스위치와 제4 스위치를 오프 상태로 하고, 구동 트랜지스터 및 전류 발광 소자에 화상 신호 전압에 따른 전류를 흐르게 한다.
이 구성에 의해, 고속으로 기입 동작을 행할 수 있고, 또한 구동 트랜지스터의 임계값 전압의 보정이 가능한 화상 표시 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 동(同) 화상 표시 장치의 화소 회로의 회로도이다.
도 3은 동 화상 표시 장치의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4는 동 화상 표시 장치의 화소 회로의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는 동 화소 회로의 초기화 기간에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 동 화소 회로의 임계값 검출 기간에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 동 화소 회로의 기입 기간에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 동 화소 회로의 발광 기간에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치에 대해서, 도면을 이용하여 설명한다. 여기에서는 화상 표시 장치로서, 구동 트랜지스터를 사용해서 전류 발광 소자의 하나인 유기 EL 소자를 발광시키는 액티브 매트릭스형 유기 EL 표시 장치에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 유기 EL 표시 장치에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 전류량에 따라 휘도를 제어하는 전류 발광 소자와, 전류 발광 소자에 전류를 흐르게 하는 구동 트랜지스터를 갖는 화소 회로를 복수 배열한 액티브 매트릭스형 화상 표시 장치 전반에 적용 가능하다.
도 1은 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 구성을 도시하는 모식도이다. 본 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)는 n행 m열의 매트릭스 형상으로 복수 배열된 다수의 화소 회로(12(i, j))(단, 1≤i≤n, 1≤j≤m임)와, 소스 드라이버 회로(14)와, 게이트 드라이버 회로(16)와, 전원 회로(18)를 구비하고 있다.
소스 드라이버 회로(14)는 도 1에 있어서 열 방향으로 배열된 화소 회로(12(1, j) 내지 12(n, j))에 공통으로 접속된 데이터 선(20(j))에 각각 독립적으로 화상 신호 전압(Vsg(j))을 공급한다. 또한, 게이트 드라이버 회로(16)는 도 1에 있어서 행 방향으로 배열된 화소 회로(12(i, 1) 내지 12(i, m))에 공통으로 접속된 제어 신호선(21(i) 내지 24(i))에 각각 제어 신호(CNT21(i) 내지 CNT24(i))를 공급한다. 본 실시 형태에 있어서는, 하나의 화소 회로(12(i, j))에 4종류의 제어 신호(CNT21(i) 내지 CNT24(i))를 공급하고 있지만, 제어 신호의 수는 이것에 한정되는 것이 아니고, 필요에 따른 수의 제어 신호를 공급하면 된다.
전원 회로(18)는 모든 화소 회로(12(1, 1) 내지 12(n, m))에 공통으로 접속된 전원선(31)에 고압측 전압(Vdd)을 공급하고, 전원선(32)에 저압측 전압(Vss)을 공급한다. 이들 고압측 전압(Vdd) 및 저압측 전압(Vss)의 전원은, 후술하는 유기 EL 소자를 발광시키기 위한 전원이다. 또한 모든 화소 회로(12(i, j))에 공통으로 접속된 전압선(33)에 기준 전압(Vref)을 공급하고, 전압선(34)에 초기화 전압(Vint)을 공급한다.
도 2는 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 화소 회로(12(i, j))의 회로도이다. 본 실시 형태에 있어서의 화소 회로(12(i, j))는 전류 발광 소자인 유기 EL 소자(D20)와, 구동 트랜지스터(Q20)와, 제1 콘덴서(C21)와, 제2 콘덴서(C22)와, 스위치로서 동작하는 트랜지스터(Q21 내지 Q24)를 구비하고 있다.
구동 트랜지스터(Q20)는 유기 EL 소자(D20)에 전류를 흘린다. 제1 콘덴서(C21)는 화상 신호에 따른 화상 신호 전압(Vsg(j))을 유지한다. 제2 콘덴서(C22)는 구동 트랜지스터(Q20)의 임계값 전압(Vth)을 유지한다. 트랜지스터(Q21)는 제1 콘덴서(C21)의 일단부에 기준 전압(Vref)을 인가하기 위한 스위치이다. 트랜지스터(Q22)는 화상 신호 전압(Vsg(j))을 제1 콘덴서(C21)에 기입하기 위한 스위치이다. 트랜지스터(Q23)는 제2 콘덴서(C22)의 일단부에 초기화 전압(Vint)을 인가하기 위한 스위치이다. 트랜지스터(Q24)는 제1 콘덴서(C21)를 단락하는 스위치이다.
또한 본 실시 형태에 있어서는, 구동 트랜지스터(Q20) 및 트랜지스터(Q21 내지 Q24)는 모두 N채널 박막 트랜지스터이고, 인핸스먼트형 트랜지스터인 것으로서 설명한다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 각각의 트랜지스터는 P채널 박막 트랜지스터이어도 좋고, 또한 디플리션형 트랜지스터이어도 좋다. 또한 스위치로서 동작하는 트랜지스터(Q21 내지 Q24)는 오프 상태에서의 누설 전류가 적고, 온 저항이 낮은 트랜지스터가 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서의 화소 회로(12(i, j))는 전원선(31)과 전원선(32)의 사이에 구동 트랜지스터(Q20)와 유기 EL 소자(D20)가 접속되어 있다. 즉, 구동 트랜지스터(Q20)의 드레인은 전원선(31)에 접속되고, 구동 트랜지스터(Q20)의 소스는 유기 EL 소자(D20)의 애노드에 접속되며, 유기 EL 소자(D20)의 캐소드는 전원선(32)에 접속되어 있다.
구동 트랜지스터(Q20)의 게이트와 소스와의 사이에는 제1 콘덴서(C21)와 제2 콘덴서(C22)가 직렬로 접속되어 있다. 즉, 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트에는 제1 콘덴서(C21)의 한쪽의 단자가 접속되고, 제1 콘덴서(C21)의 다른 쪽의 단자는 제2 콘덴서(C22)의 한쪽의 단자에 접속되며, 제2 콘덴서(C22)의 다른 쪽의 단자는 구동 트랜지스터(Q20)의 소스에 접속되어 있다. 이하에서는 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트와 제1 콘덴서(C21)가 접속되어 있는 절점을 「절점(Tp1)」, 제1 콘덴서(C21)와 제2 콘덴서(C22)가 접속되어 있는 절점을 「절점(Tp2)」, 제2 콘덴서(C22)와 구동 트랜지스터(Q20)의 소스가 접속되어 있는 절점을 「절점(Tp3)」이라고 각각 호칭한다.
제1 스위치인 트랜지스터(Q21)의 드레인(또는 소스)은 기준 전압(Vref)이 공급되고 있는 전압선(33)에 접속되고, 트랜지스터(Q21)의 소스(또는 드레인)는 절점(Tp1)에 접속되며, 트랜지스터(Q21)의 게이트는 제어 신호선(21(i))에 접속되어 있다. 이렇게 해서 트랜지스터(Q21)는 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트에 기준 전압(Vref)을 인가한다.
제2 스위치인 트랜지스터(Q22)의 드레인(또는 소스)은 절점(Tp2)에 접속되고, 트랜지스터(Q22)의 소스(또는 드레인)는 화상 신호 전압(Vsg)을 공급하는 데이터 선(20(j))에 접속되며, 트랜지스터(Q22)의 게이트는 제어 신호선(22(i))에 접속되어 있다. 이렇게 해서 트랜지스터(Q22)는 제1 콘덴서(C21)와 제2 콘덴서(C22)와의 절점(Tp2)에 화상 신호 전압(Vsg)을 공급한다.
제3 스위치인 트랜지스터(Q23)의 드레인(또는 소스)은 절점(Tp3)에 접속되고, 트랜지스터(Q23)의 소스(또는 드레인)는 초기화 전압(Vint)이 공급되고 있는 전압선(34)에 접속되며, 트랜지스터(Q23)의 게이트는 제어 신호선(23(i))에 접속되어 있다. 이렇게 해서 트랜지스터(Q23)는 구동 트랜지스터(Q20)의 소스에 초기화 전압(Vint)을 공급한다.
제4 스위치인 트랜지스터(Q24)의 드레인(또는 소스)은 절점(Tp1)에 접속되고, 트랜지스터(Q24)의 소스(또는 드레인)는 절점(Tp2)에 접속되며, 트랜지스터(Q24)의 게이트는 제어 신호선(24(i))에 접속되어 있다. 이렇게 해서 트랜지스터(Q24)는 제1 콘덴서(C21)를 단락한다.
여기서 제어 신호선(21(i) 내지 24(i))에는 각각 제어 신호(CNT21(i) 내지 CNT24(i))가 공급되고 있다.
이렇게 본 실시 형태에 있어서의 화소 회로(12(i, j))는 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트에 한쪽의 단자가 접속된 제1 콘덴서(C21)와, 제1 콘덴서(C21)의 다른 쪽의 단자와 구동 트랜지스터(Q20)의 소스와의 사이에 접속된 제2 콘덴서(C22)와, 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트에 기준 전압(Vref)을 인가하는 제1 스위치인 트랜지스터(Q21)와, 제1 콘덴서(C21)와 제2 콘덴서(C22)와의 절점(Tp2)에 화상 신호 전압(Vsg)을 공급하는 제2 스위치인 트랜지스터(Q22)와, 구동 트랜지스터(Q20)의 소스에 초기화 전압(Vint)을 공급하는 제3 스위치인 트랜지스터(Q23)와, 제1 콘덴서(C21)를 단락하는 제4 스위치인 트랜지스터(Q24)를 구비하고 있다.
또한 본 실시 형태에 있어서는, 유기 EL 소자(D20)에 전류가 흐르기 시작할 때의 애노드·캐소드 간 전압(Vled)(이하, 간단히 「전압(Vled)」이라고 약기함)을 1(V), 유기 EL 소자(D20)에 전류가 흐르지 않을 때의 애노드·캐소드 간 용량을1(pF) 정도로 가정한다. 또한 구동 트랜지스터(Q20)의 임계값 전압(Vth)을 1.5(V) 정도, 제1 콘덴서(C21) 및 제2 콘덴서(C22)의 정전 용량을 0.5(pF)로 가정한다. 구동 전압에 대해서는 고압측 전압(Vdd)=10(V), 저압측 전압(Vss)=0(V), 기준 전압(Vref)=1(V), 초기화 전압(Vint)=-1(V)인 것으로 한다. 그러나 이러한 수치는 표시 장치의 사양이나 각 소자의 특성에 따라서 변동되고, 구동 전압은 표시 장치의 사양이나 각 소자의 특성에 따라서 최적으로 설정하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 실시 형태에 있어서의 화소 회로(12(i, j))의 동작에 대해서 설명한다. 도 3은 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 이렇게 1 프레임 기간을 초기화 기간(T1), 임계값 검출 기간(T2), 기입 기간(T3), 발광 기간(T4)의 각 기간으로 분할해서 각각의 화소 회로(12(i, j))의 유기 EL 소자(D20)를 구동한다. 초기화 기간(T1)에는 제2 콘덴서(C22)를 소정의 전압으로 충전한다. 임계값 검출 기간(T2)에는 구동 트랜지스터(Q20)의 임계값 전압(Vth)을 검출해서 제2 콘덴서(C22)에 기입한다. 기입 기간(T3)에는 화상 신호에 따른 화상 신호 전압(Vsg(j))을 제1 콘덴서(C21)에 기입한다. 그리고 발광 기간(T4)에는 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트·소스 사이에 제1 콘덴서(C21) 및 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압의 합을 인가하고, 유기 EL 소자(D20)에 전류를 흐르게 해서 유기 EL 소자(D20)를 발광시킨다.
이들 4개의 기간은, 도 1에 있어서 행 방향으로 배열된 m개의 화소 회로(12(i, 1) 내지 12(i, m))로 구성되는 화소 행마다 공통된 타이밍으로 설정하고, 또한 상이한 화소 행에서는 서로 기입 기간(T3)이 겹치지 않도록 설정하고 있다. 이렇게 하나의 화소 행으로 기입 동작을 행하는 기간에 다른 화소 행으로 기입 이외의 동작을 행함으로써, 구동 시간을 유효하게 활용할 수 있다.
도 4는 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 화소 회로(12(i, j))의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 또한 도 4에는 절점(Tp1 내지 Tp3)의 전압의 변화도 나타내고 있다. 이하, 화소 회로(12(i, j))의 동작을 각각의 기간에 있어서의 동작으로 나누어 상세하게 설명한다.
(초기화 기간(T1))
도 5는 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 화소 회로(12(i, j))의 초기화 기간(T1)에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 5에는, 도 2의 트랜지스터(Q21 내지 Q24)를 각각 스위치의 기호로 나타냈다. 또한 전류가 흐르지 않는 경로에 대해서는 점선으로 나타냈다.
시각(t1)에 있어서, 제어 신호(CNT22(i))를 로우 레벨로 해서 트랜지스터(Q22)를 오프 상태로 하면서, 또한 제어 신호(CNT24(i), CNT21(i), CNT23(i))를 하이 레벨로 해서 트랜지스터(Q24, Q21, Q23)를 온 상태로 한다. 그러면 트랜지스터(Q21)를 통해서 절점(Tp1)에 기준 전압(Vref)이 인가되고, 또한 트랜지스터(Q24)를 개재해서 절점(Tp2)에도 기준 전압(Vref)이 인가된다. 또한 절점(Tp3)에는 트랜지스터(Q23)를 통해서 초기화 전압(Vint)이 인가된다.
여기서 기준 전압(Vref)은 저압측 전압(Vss)과 전압(Vled)의 합보다도 낮은 전압으로 설정되어 있다. 즉, Vref<Vss+Vled이다. 이에 의해, 구동 트랜지스터(Q20)의 소스 전압도 전압(Vss+Vled)보다도 낮아지므로, 초기화 기간(T1)에 유기 EL 소자(D20)가 발광하는 일은 없다.
또한 초기화 전압(Vint)은 기준 전압(Vref)과의 차가 구동 트랜지스터(Q20)의 임계값 전압(Vth)보다도 커지도록 설정되어 있다. 즉, Vref-Vint>Vth이다. 이에 의해 제2 콘덴서(C22)의 단자 간에는 임계값 전압(Vth)보다도 높은 전압(Vref-Vint)으로 충전된다. 또한 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트·소스 간 전압도 임계값 전압(Vth)보다 높은 전압(Vref-Vint)이 인가되므로, 고압측 전압(Vdd)의 전원으로부터 구동 트랜지스터(Q20) 및 트랜지스터(Q23)를 통해서 초기화 전압(Vint)의 전원에 전류가 흐른다.
또한 본 실시 형태에 있어서, 초기화 기간(T1)은 1μsec로 설정하고 있다.
(임계값 검출 기간(T2))
도 6은 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 화소 회로(12(i, j))의 임계값 검출 기간(T2)에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
시각(t2)에 있어서 제어 신호(CNT23(i))를 로우 레벨로 해서 트랜지스터(Q23)를 오프 상태로 한다. 이때 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트·소스 간에는 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압이 인가되고 있기 때문에 구동 트랜지스터(Q20)에는 계속해서 전류가 흐른다. 그리고 이 전류에 의해 제2 콘덴서(C22)의 전하가 방전되어, 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압이 저하하기 시작한다. 그러나 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압은 여전히 임계값 전압(Vth)보다 높으므로 구동 트랜지스터(Q20)에는 전류가 감소하면서도 계속해서 흐른다. 그 때문에 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압은 서서히 계속해서 저하한다. 이와 같이 하여 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압은 임계값 전압(Vth)에 점점 가까워진다. 그리고 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압이 임계값 전압(Vth)과 같아진 시점에서 구동 트랜지스터(Q20)에 전류가 흐르지 않게 되고, 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압의 저하도 멈춘다.
여기서 구동 트랜지스터(Q20)는 게이트·소스 간 전압으로 제어되는 전류원으로서 동작하므로, 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압이 저하하는 것에 수반해서 구동 트랜지스터(Q20)에 흐르는 전류도 감소한다. 그 때문에 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압이 임계값 전압(Vth)과 거의 동등해질 때까지 매우 오랜 시간을 필요로 한다. 더불어 유기 EL 소자(D20)의 큰 정전 용량이 제2 콘덴서(C22)의 정전 용량에 가산되는 것도 오랜 시간을 필요로 하는 요인이 되고 있다. 실용적으로는 트랜지스터를 스위칭 동작시켜서 콘덴서를 충방전시키는 경우와 비교해서 10 내지 100배의 시간을 필요로 한다. 그 때문에 본 실시 형태에 있어서는 임계값 검출 기간(T2)을 10μsec로 설정하고 있다.
(기입 기간(T3))
도 7은 일 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 화소 회로(12(i, j))의 기입 기간(T3)에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
시각(t3)에 있어서, 데이터 선(20(j))에는 화소 회로(12(i, j))가 표시해야 할 화상 신호에 따른 화상 신호 전압(Vsg(j))이 공급된다. 그러나 데이터 선(20(j))은 비교적 큰 등가 용량을 갖고, 또한 데이터 선(20(j)) 자신도 어느 정도의 임피던스를 가지므로, 도 4에 도시한 바와 같이, 화상 신호 전압(Vsg(j))이 확정될 때까지 어느 정도의 시간을 필요로 한다.
화상 신호 전압(Vsg(j))이 확정된 시각(t4)에 있어서, 제어 신호(CNT24(i))를 로우 레벨로 해서 트랜지스터(Q24)를 오프 상태로 한다. 그 후, 제어 신호(CNT22(i))를 하이 레벨로 해서 트랜지스터(Q22)를 온 상태로 한다. 그러면 절점(Tp2)이 화상 신호 전압(Vsg(j))이 되고, 제1 콘덴서(C21)의 단자 사이는 전압(Vref-Vsg)으로 충전된다. 이하에서는 이 전압(Vref-Vsg)을 화상 신호 전압(Vsg')으로 기재한다.
이때 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트·소스 간에는, 제1 콘덴서(C21)의 단자 간 전압과 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압과의 합의 전압(Vsg'+Vth)이 인가된다. 그리고, 화상 신호 전압(Vsg')>0이면 구동 트랜지스터(Q20)에 전류가 흘러, 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압이 저하된다.
본 실시 형태에 있어서는, 기입 기간(T3)을 2μsec로 설정하고 있지만, 화상 신호 전압(Vsg(j))이 확정될 때까지의 시간을 1μsec로 예상하고 있다. 그리고 트랜지스터(Q22)를 온 상태로 해서 제1 콘덴서(C21)를 충전하는 시간을 1μsec로 설정하고 있다. 이렇게 본 실시 형태에 있어서는 트랜지스터(Q22)를 온 상태로 하는시간이 짧기 때문에, 제2 콘덴서(C22)의 단자 간 전압은 거의 저하되지 않는다.
(발광 기간(T4))
도 8은 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치(10)의 화소 회로(12(i, j))의 발광 기간(T4)에 있어서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
시각(t5)에 있어서, 제어 신호(CNT22(i))를 로우 레벨로 해서 트랜지스터(Q22)를 오프 상태로 하고, 제어 신호(CNT21(i))를 로우 레벨로 해서 트랜지스터(Q21)를 오프 상태로 한다. 그러면 절점(Tp1 내지 Tp3)은 일단 플로팅 상태로 된다. 그러나, 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트·소스 간에는 전압(Vsg'+Vth)이 인가되고 있으므로, 소스 전압이 상승하고, 구동 트랜지스터(Q20)의 게이트·소스 간 전압에 따른 전류를 유기 EL 소자(D20)에 흐르게 한다.
이때의 전류 I는, I=K·(VGS-Vth)=K·Vsg'(단, VGS는 게이트·소스 간 전압, K는 상수임)가 되고, 임계값 전압(Vth)을 포함하지 않는다.
이와 같이, 유기 EL 소자(D20)에 흐르는 전류에는 임계값 전압(Vth)의 영향이 포함되지 않는다. 따라서 유기 EL 소자(D20)에 흐르는 전류는, 구동 트랜지스터(Q20)의 임계값 전압(Vth)의 편차의 영향을 받는 일이 없다. 또한 임계값 전압(Vth)이 경시 변화 등에 의해 변동한 경우에도, 화상 신호에 대응한 휘도로 유기 EL 소자(D20)를 발광시킬 수 있다.
또한 발광 기간(T4)의 후에, 필요에 따라 비발광 기간을 설정해도 좋다. 비발광 기간은 트랜지스터(Q24, Q21, Q23) 중 적어도 하나를 온 상태로 함으로써 실현할 수 있다.
또한 임계값 검출 기간(T2)에 있어서, 트랜지스터(Q24)를 온 상태로 하는 것이 바람직한데, 제1 콘덴서(C21)의 누설 전류를 무시할 수 있으면 트랜지스터(Q24)를 오프 상태로 해도 좋다. 이 경우에는 제어 신호(CNT24(i))와 제어 신호(CNT23(i))를 공용할 수 있다.
이렇게 본 실시 형태에 있어서는, 1 프레임 기간을 초기화 기간(T1)과 임계값 검출 기간(T2)과 기입 기간(T3)과 발광 기간(T4)으로 나눈다. 그리고 초기화 기간(T1)에 있어서, 제2 스위치인 트랜지스터(Q22)를 오프 상태로 해서 제1 스위치인 트랜지스터(Q21)와 제3 스위치인 트랜지스터(Q23)와 제4 스위치인 트랜지스터(Q24)를 온 상태로 해서 제2 콘덴서(C22)에 기준 전압(Vref)과 초기화 전압(Vint)과의 차전압(Vref-Vint)을 인가한다. 계속되는 임계값 검출 기간(T2)에 있어서, 제2 스위치인 트랜지스터(Q22)와 제3 스위치인 트랜지스터(Q23)를 오프 상태로 하고 제1 스위치인 트랜지스터(Q21)와 제4 스위치인 트랜지스터(Q24)를 온 상태로 해서 제2 콘덴서(C22)와 구동 트랜지스터(Q20)를 포함하는 전류 경로를 폐쇄해서 제2 콘덴서(C22)의 전압을 감소한다. 계속되는 기입 기간(T3)에 있어서, 제3 스위치인 트랜지스터(Q23)와 제4 스위치인 트랜지스터(Q24)를 오프 상태로 하고 제1 스위치인 트랜지스터(Q21)와 제2 스위치인 트랜지스터(Q22)를 온 상태로 해서 제1 콘덴서(C21)에 기준 전압(Vref)과 화상 신호 전압(Vsg)과의 차전압(Vref-Vsg)을 인가한다. 그리고 발광 기간(T4)에 있어서, 제1 스위치인 트랜지스터(Q21)와 제2 스위치인 트랜지스터(Q22)와 제3 스위치인 트랜지스터(Q23)와 제4 스위치인 트랜지스터(Q24)를 오프 상태로 하고, 구동 트랜지스터(Q20) 및 전류 발광 소자인 유기 EL 소자(D20)에 화상 신호 전압(Vsg)에 따른 전류를 흐르게 해서 유기 EL 소자(D20)를 발광시켜서 화상을 표시한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 화상 표시 장치의 구동 방법에 의하면, 화상 신호 전압(Vsg(j))에 의존하지 않고서 구동 트랜지스터의 임계값 전압을 검출할 수 있다. 그로 인해, 화상 신호 전압(Vsg(j))이 확정될 때까지의 시간과, 트랜지스터(Q22)를 온 상태로 해서 제1 콘덴서(C21)를 충전할 때까지의 시간과의 합 이상이면, 기입 기간(T3)의 길이를 임의로 짧게 설정할 수 있다.
이렇게 본 실시 형태에 의하면, 고속으로 기입 동작을 행할 수 있고, 화소수가 많은 대형 화면의 화상 표시 장치나 고정밀도의 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 실시 형태에 있어서 나타낸 전압값 등의 각 수치는 어디까지나 일례를 나타낸 것이고, 이러한 수치는 유기 EL 소자의 특성이나 화상 표시 장치의 사양 등에 의해 적절히 최적으로 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전류 발광 소자를 이용한 액티브 매트릭스형 화상 표시 장치의 구동 방법으로서 유용하다.
10: 화상 표시 장치
12: 화소 회로
14: 소스 드라이버 회로
16: 게이트 드라이버 회로
18: 전원 회로
31, 32: 전원선
33, 34: 전압선
D20: 유기 EL 소자
Q20: 구동 트랜지스터
C21: 제1 콘덴서
C22: 제2 콘덴서
Q21: 트랜지스터
Q22: 트랜지스터
Q23: 트랜지스터
Q24: 트랜지스터

Claims (1)

  1. 전류 발광 소자와, 상기 전류 발광 소자에 소스가 접속되어 전류를 흐르게 하는 구동 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 한쪽의 단자가 접속된 제1 콘덴서와, 상기 제1 콘덴서의 다른 쪽의 단자와 상기 구동 트랜지스터의 소스와의 사이에 접속된 제2 콘덴서와, 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 기준 전압을 인가하는 제1 스위치와, 상기 제1 콘덴서와 상기 제2 콘덴서와의 절점에 화상 신호 전압을 공급하는 제2 스위치와, 상기 구동 트랜지스터의 소스에 초기화 전압을 공급하는 제3 스위치와, 상기 제1 콘덴서를 단락하는 제4 스위치를 갖는 화소 회로를 복수 배열한 화상 표시 장치의 구동 방법으로서,
    1 프레임 기간은 초기화 기간과 임계값 검출 기간과 기입 기간과 발광 기간을 갖고,
    상기 초기화 기간은, 상기 제2 스위치를 오프 상태로 하고 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치를 온 상태로 해서 상기 제2 콘덴서에 상기 기준 전압과 상기 초기화 전압과의 차전압을 인가하고,
    상기 임계값 검출 기간은, 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치를 오프 상태로 하고 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치를 온 상태로 해서 상기 제2 콘덴서와 상기 구동 트랜지스터를 포함하는 전류 경로를 폐쇄해서 상기 제2 콘덴서의 전압을 감하고,
    상기 기입 기간은, 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치를 오프 상태로 하고 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치를 온 상태로 해서 상기 제1 콘덴서에 상기 기준 전압과 상기 화상 신호 전압과의 차전압을 인가하고,
    상기 발광 기간은, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치를 오프 상태로 하고, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 전류 발광 소자에 상기 화상 신호 전압에 따른 전류를 흐르게 하는, 화상 표시 장치의 구동 방법.
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