KR20020077007A - 유기 ｅｌ을 이용한 발광형 표시 장치 - Google Patents

유기 ｅｌ을 이용한 발광형 표시 장치 Download PDF

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Abstract

발광형 표시 장치의 화소 회로를 간략화하여 개구율을 높이며, 고해상도화하고, 또한 회로의 소비전력을 줄이는 유기 EL을 이용한 발광형 표시 장치를 제공한다. 이를 위한 구성으로서, 화소 내에 배치되는 메모리 회로를 구성하는 2세트의 인버터 회로 중, 1세트의 인버터 회로를 유기 EL 소자와 트랜지스터를 직렬로 접속시킨 회로로 하고, 메모리 회로의 트랜지스터를 생략한다. 또한, 2세트의 인버터의 상호 접속에 있어서, 유기 EL 소자와 직렬로 접속하는 트랜지스터의 게이트에 접속하는 배선에 표시 데이터를 입력하도록 접속한다. 이로써 기록 부하를 경감시켜 고속 기록을 가능하게 하여 고해상도화한다.

Description

유기 ＥＬ을 이용한 발광형 표시 장치{EMISSIVE DISPLAY USING ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICES}
본 발명은 표시 장치, 특히 유기 EL을 이용한 발광형 표시 장치에 관한 것이다.
유기 EL은 평면형 표시 장치로의 응용이 진행되고 있고, 고휘도의 액티브 매트릭스표시를 실현하기 위한 제안이 이루어지고 있다. 저온 폴리실리콘 TFT(박막트랜지스터)를 이용한 구동방식에 대해서는, SID99 테크니컬 다이제스트 372페이지부터 375페이지에 걸쳐 기재되어 있다.
화소 구조는 주사 배선과, 신호 배선, EL 전원 배선 및 용량 기준 전압 배선이 교차하도록 배치되어 있으며, EL을 구동하기 위하여 n형 주사 TFT와 스토리지 캐패시터를 이용한 신호 전압의 보유 회로가 형성되어 있다. 보유된 신호 전압은 화소에 설치한 P-채널의 구동용 TFT의 게이트에 인가되고, 구동 TFT의 주 회로의 컨덕턴스를 제어한다. EL 전원 배선으로부터 구동 TFT의 주회로와 유기 EL 소자가 직렬로 접속되어 EL 공통 배선에 접속되어 있다.
상기 화소를 구동할 때에는, 주사 배선으로부터 화소 선택 펄스를 인가하고, 주사 TFT를 통해 신호 전압을 스토리지 캐패시터에 기록, 보유된다. 보유된 신호 전압은 구동 TFT의 게이트 전압으로서 인가하고, 전원 배선으로부터 공급되는 소스전압과, 드레인 전압으로부터 결정되는 구동 TFT의 컨덕턴스에 따라 드레인 전류를 제어하고, EL소자의 구동전류가 제어되어 표시휘도를 제어하고 있다.
그러나, 상기 시스템에 있어서는 전류를 제어하기 위해서는 동일한 신호 전압을 인가하여도 EL을 구동하는 구동 TFT의 임계치, 온저항이 변동하면 EL의 구동전류가 변화하는 성질이 있어, 불균일성이 적고 특성을 고루 갖춘 TFT가 필요하게된다.
이와 같은 구동 회로를 실현하기 위하여 적합한 트랜지스터로서, 이동도가 높고, 대형 기판에 대한 적용이 가능한 레이저 어닐링공정을 이용한 저온 폴리실리콘 TFT가 있는데, 소자특성에 불균일성이 있는 것이 알려져 있어, 유기 EL구동 회로로서 이용되면 TFT특성의 불균일성에 의해 동일한 신호전압을 인가하여도 화소마다 휘도의 불균일성이 발생하므로 고정밀도의 계조를 표시하기에 충분하지 못했다.
또한, JP-A-10-232649에 있어서는, 구동방법으로서 화소를 점등/비점등의 디지털의 2값 표시로 함으로써, TFT의 특성 불균일성이 현저하게 표시에 반영되는 임계치 부근을 동작점으로서 사용할 필요가 없기 때문에, 휘도의 불균일성을 줄일 수 있다는 이점이 있다. 계조 표시를 얻기 위해서는, 1프레임 시간을 표시시간이 서로 다른 8개의 서브프레임으로 분할하고, 1프레임 시간내에서의 발광시간을 변화시킴으로써 평균 휘도를 제어한다.
상기와 같은 디지털 구동방식에서는, 화소내에 프레임 시간 이상의 데이터를 보유할 수 있는 메모리 회로를 설치할 필요가 있으며, 안정된 메모리 동작을 위해서는 7개 정도의 트랜지스터가 필요하게 된다. 그러나, 면적이 제한된 화소에서는 트랜지스터가 많으면 개구율을 저하시켜 버려 고해상도화하고자 하면 회로의 배치면적이 아날로그 화소 보다도 3배의 면적이 필요하게 되기 때문에, 고해상도화가 불가능하다.
본 발명의 목적은, 상기 종래기술의 문제점을 극복하고, 화소에 내장하는 메모리 회로를 간략화하는 것으로, 개구율을 높이고 고해상도화된 발광형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 표시 장치의 회로의 소비전력을 줄인 발광형 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 화소 내에 배치하는 메모리 회로를 구성하는 2세트의 인버터 회로에 대하여, 유기 EL 소자와 트랜지스터를 직렬로 접속시킨 회로를 1세트의 인버터 회로로서 이용함으로써, 메모리 회로의 트랜지스터를 생략하여 회로를 간략화함으로써 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 2세트의 인버터의 상호 접속에 있어서, 유기 EL 소자와 직렬로 접속하는 트랜지스터의 게이트에 접속하는 배선에 표시데이터를 입력하도록 접속함으로써, 기록부하를 경감시켜 고속 기록을 가능하게 하고 고해상도화할 수 있다.
또한, 화소에 모두 P-채널 트랜지스터를 이용하여 관통 전류가 흐르지 않도록 접속한 회로구성으로 함으로써, 메모리 보유시의 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 화소에 모두 n-채널 트랜지스터를 이용함으로써 메모리시의 누설전류를 줄일 수 있기 때문에, 회로의 소비전력을 줄일 수 있다.
본 발명의 작용을 설명하기로 한다. 화소내에 배치한 메모리 회로에서는, 유기 EL 소자를 다이오드로서 동작시키기 때문에, 구동용 트랜지스터를 직렬로 접속하고 인버터에 있어서의 부하소자로서 동작한다. 이로써 인버터 회로를 구성하고 CMOS 트랜지스터만으로 구성한 다른 1세트의 인버터 회로와 조합시킴으로써 메모리 회로로서 기능한다.
데이터의 화소메모리로의 기록은, 구동용 트랜지스터의 게이트에 기록하도록 데이터를 입력함으로써, 게이트 용량이 적기 때문에 구동부하를 줄여 고속 기록이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 의한 유기 EL 표시 장치의 화소 회로의 구성 회로도.
도 2는 EL 인버터 회로의 구성 회로도.
도 3은 인버터 특성을 나타낸 설명도.
도 4는 한 실시예의 메모리셀 회로의 구성 회로도.
도 5는 유기 EL 표시 장치의 구성을 나타낸 블럭 회로도.
도 6은 한 실시예에 의한 화소 회로의 동작 파형도.
도 7은 PMOS 인버터에 의한 화소 회로의 구성 회로도.
도 8은 N-채널 트랜지스터에 의한 화소 회로의 구성 회로도.
도 9는 시프트 레지스터의 동작 파형도.
도 10은 표시 장치의 개략구성도.
도 11은 2개의 EL 인버터 회로에 의한 화소 회로의 구성 회로도.
도 12는 화소 회로의 마스크 레이아웃을 나타낸 도.
도 13은 표시 화소 발광부의 개관도.
도 14는 화소 내의 발광 강도 분포를 나타낸 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : EL 인버터 회로
2 : CMOS 인버터 회로
3 : 주사 트랜지스터
4 : 주사 배선
6 : EL 전원 배선
7 : EL 공통 배선
8 : EL 소자
9 : 구동 트랜지스터
10 : 메모리 회로
21 : 화소
22 : 표시영역
23 : 주사 구동 회로
24 : 시프트 레지스터
25 : 입력 배선
26 : 화소 전원
62, 71 : 출력 단자
이하, 본 발명의 복수의 실시예에 대하여 첨부도면을 이용하여 상세하게 설명하기로 한다. 도 1은, 제 1 실시예인 표시 장치의 화소 회로구성을 나타낸다. 화소는 주사 배선(4), 데이터 배선(5)이 서로 교차하도록 배치되며, 배선으로 둘러싸인 영역이 화소영역이다. 또한, EL 전원 배선(6), EL 공통 배선(7)이 접속되어 있다.
화소 내부에는 EL 소자(8), 구동 트랜지스터(9)로 이루어진 EL 인버터 회로(1)와, CMOS 접속된 CMOS 인버터 회로(2)로 구성되는 메모리 회로(10)가 배치된다. 메모리 회로(10)는 주사 트랜지스터(3)의 주 회로를 통해 데이터 배선과 접속되며, 주사 트랜지스터(3)의 게이트는 주사 배선(4)에 접속되어 있다.
도 2에 EL 인버터 회로의 동작을 나타내었다. 구동 트랜지스터(9)는 p-채널 트랜지스터이며, 소스 단자를 EL 전원 배선(6), 드레인 단자를 EL 소자의 양극과 접속시키고, EL 소자의 음극은 EL 공통 배선(7)에 접속된다. EL 전원 및 EL 공통 배선은 모든 화소에서 공통적으로 접속되는 것이다. EL 전원 배선(6)에는 양, EL 공통 배선(7)에는 음의 전압을 인가함으로써, 인버터의 입출력 단자는 구동 트랜지스터의 게이트 전극이 입력 단자(61)로서, 구동 트랜지스터와 EL 소자를 접속하는 단자는 출력 단자(62)로서 기능한다.
도 3에 이 회로의 입출력 특성을 나타내었다. EL 소자는, 전류-전압 특성이 임계치를 가지는 다이오드와 비슷한 지수함수 특성을 나타내기 때문에, 입력전압이 EL 전원 배선에 가까운 높은 레벨에 있을 때에는, 구동 트랜지스터는 오프상태에 있기 때문에 출력 단자는 EL 공통 배선과 거의 동일한 저전압을 나타낸다. 입력 단자의 전압을 점차로 내려 임계치를 넘게 되면 구동 트랜지스터의 주 회로의 전류가 흐르기 시작한다. 이 때문에 EL 소자의 전류-전압 특성에 대응하여 출력전압이 상승한다. 입력전압이 더욱 높아지게 되면 전류가 증가하고 출력 단자의 전압이 더욱 상승하여 EL전원전압에 가까워진다.
이와 같이 동작하기 때문에, 이 회로는 논리 반전회로, 즉 EL을 회로소자로서 포함하는 인버터 회로로서 동작한다. 이후, 이 회로를 EL 인버터 회로라 부르기로 한다.
도 4는 EL 인버터 회로와 CMOS 인버터 회로를 조합시킨 메모리 회로의 구성이다. 메모리의 기본구성은 인버터 2개의 입력 단자가 다른 쪽 출력 단자와 서로 접속되어 있다. 이 접속점에 데이터의 입력 단자로서 외부로부터 논리상태를 입력하여 회로의 안정상태를 제어하고, 출력 단자로서 회로의 상태를 변화시키지 않고도 판독함으로써 메모리 회로로서 이용한다.
도 4의 EL 인버터(1)의 입력 단자(61)는 CMOS 인버터(2)의 출력 단자(71)와 접속하고 있다. 또한, CMOS 인버터의 입력 단자(73)는 EL 인버터의 출력 단자(62)와 접속되어 있으며, 이 접속에 의해 회로는 쌍안정 상태를 취하는 메모리셀로서 기능한다.
메모리셀로서 이용하는 경우에는, 데이터의 입력 단자(71)는 EL 메모리의 입력 단자(61)를 이용함으로써 부하가 가벼운 고속동작에 적합한 메모리셀로 된다. 이것은 EL 소자(8)를 발광시키도록 화소내에서 가능한 한 넓은 면적에 형성한 박막구조이기 때문에 단자간 용량(75)이 크다. 이 때문에, EL 인버터의 출력 단자(62)를 데이터 입력 단자로서 사용하면 큰 용량이 된다.
이 값을 비교해 보면, EL 인버터의 입력 단자(61)의 용량은 회로의 모든 트랜지스터 사이즈를 게이트 길이, 게이트 폭 10㎛, 게이트 용량을 0.3fF/㎛2로 하여, 거의 트랜지스터 1개의 게이트 용량으로 볼 수 있는 30fF이다. 다른 쪽 EL 인버터 출력 단자를 데이터 입력 단자로서 이용한 경우에는, EL 소자 용량은 화소 사이즈를 100㎛2, 개구율 70%, EL 소자의 두께를 0.1㎛, EL 소자의 평균비 유전율 ε을 3으로 하면 1.9pF가 되어 용량이 63배나 커지게 된다.
이 때문에, 매트릭스 배선을 통해 데이터를 기록할 때에는 긴 시간이 필요하게 되어, 주사시간이 짧은 고해상도 패널, 배선 저항이 증대하는 대형 패널의 구동이 어려워진다. 따라서, EL 인버터의 입력 단자(61)와 CMOS 인버터의 출력 단자(71)의 접속점을 메모리셀의 입력 단자로서 이용하는 것이 고성능화의 포인트이다.
이상 설명한 메모리셀을 이용한 화소구성의 동작에 대하여 설명하기로 한다. 도 1의 메모리 회로에 있어서는, 메모리셀(10)의 입력 단자(11)는 주사 트랜지스터(3)의 주 회로를 통해 데이터 배선(5)에 접속되어 있으며, 주사 트랜지스터의 도통은 주사 배선(4)의 전압에 의해 제어된다.
도 5에 본 발명의 표시 장치의 실시예를 나타내었다. 도 1에서 설명한 메모리셀을 내장한 화소(21)를 배열하여 표시영역(22)을 형성하고, 매트랙스를 구동하기 위하여 데이터 배선에는 시프트 레지스터(24), 주사 배선에는 주사 구동 회로(23)가 접속되어 있다. 이들 회로동작을 제어하는 제어신호 및 표시 데이터는 입력 배선(25)을 통해 공급한다. 또한 화소의 EL 전원 배선(6) 및 EL 공통 배선(7)은 일괄적으로 화소 전원(26)에 접속되어 있다.
본 실시예에 의하면, 구동 회로는 화소내에 고속 기록이 가능한 메모리가 들어 있으며, 표시영역 주위의 구동 회로는 데이터측에는 디지털 시프트 레지스터만 있으면 되므로 간략한 구성으로 할 수 있다는 장점이 있다.
도 6에 화소의 표시동작을 나타내었다. 주사 배선에는 1프레임 기간에 매트릭스를 순서대로 주사하는 주사 펄스가 인가되어 있다. 데이터 배선에는 주사 펄스에 동기되어 있는 매트릭스행의 화소의 점등, 비점등에 따라 고저의 2치 데이터가 공급되고 있다. 주사 펄스가 인가된 타이밍에는 데이터 배선의 전압 상태가 메모리셀에 입력된다. 이 때, L 레벨의 데이터이면 EL 인버터의 출력은 반전되어 H상태가 된다. 또한, CMOS 인버터출력은 반대로 L 상태가 되고 이 상태를 메모리셀이 보유한다. 이 때, EL 인버터에서는 트랜지스터가 도통 상태로 되어 있어 EL 소자에 전류가 흐르기 때문에 유기 EL은 발광상태로 된다.
또한, 주사 펄스가 인가되었을 때 데이터 배선이 H 레벨이면, EL 인버터 출력은 L 레벨로 변하며, CMOS 인버터의 출력이 H 레벨로 변한다. 이 상태에서는 EL소자에는 전류가 흐르지 않기 때문에 발광하지 않는 상태가 된다. 이상과 같이, 화소에서는 주사 펄스에 따라 동작하여 데이터 배선의 전압 상태를 화소의 메모리셀에 입력시키는 동작이 가능하다.
다음으로, 도 7에 나타낸 제 2 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 본 실시예는 화소내의 트랜지스터를 모두 동일한 임계치 특성을 가지는 p-채널 타입만으로 구성한 것이다. 이로써 트랜지스터 공정은 간략화되어 저렴하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.
회로구성은, EL소자(8) 및 구동트랜지스터(9)는 제1 실시예와 동일한 구성이다. 다른 한세트의 인버터는 CMOS가 아니라 모두 p-채널 트랜지스터로 구성한 PMOS인버터(47)이다. 이 회로의 동작을 이하에 설명하기로 한다.
PMOS 인버터(47)는 2개의 p-채널 트랜지스터인 리셋 트랜지스터(46), 셋트 트랜지스터(43)와, 1개의 MOS 다이오드인 바이어스 다이오드(44)와, 바이어스 용량(45)으로 구성한다. 셋트 트랜지스터(43)는 인버터(47)의 출력을 L 레벨로 변화시킬 때에 온된다. p-채널인 셋트 트랜지스터가 인버터(47)의 출력을 L 레벨로 변화시킬 때에는, 바이어스 용량(45)과 바이어스 다이오드(44)에 의해 셋트 트랜지스터(43)의 게이트 전압을 EL 공통 배선(7)의 전위보다도 낮게 한다. 리셋 트랜지스터(46)는 출력을 H 레벨로 변화시키는 경우에 온된다.
이와 같이 접속시키면, PMOS 인버터(47)는 입력 단자(49)가 EL 인버터의 입력 단자(48)와 접속되고, 출력 단자(50)가 리셋 트랜지스터(46)의 게이트에 접속된다. 또한, 입력 단자(49)는 구동 트랜지스터(9)의 게이트에도 접속된다. 셋트 트랜지스터의 게이트단자(49)는 항상 다이오드가 접속되어 있기 때문에, 통상적으로는 EL 공통전압의 전압값으로 되어 있어 셋트 트랜지스터는 오프상태이다.
여기서 입력신호로서 데이터 신호가 H 레벨에서 L 레벨로 변화되면, 바이어스 용량(45)에 의해 용량 결합되어 있기 때문에 셋트 트랜지스터의 게이트 단자(49)는 내려가게 된다. 이로써 셋트 트랜지스터는 도통되고 출력 단자(48)는 L 레벨로 변하게 된다. 이로인해 EL 인버터는 논리 반전 신호를 생성하기 때문에 출력 단자는 H 레벨로 되어 EL 소자는 점등하며, 리셋 트랜지스터(46)의 게이트 전압은 H 레벨이고 리셋 트랜지스터는 오프 상태가 된다. 따라서, PMOS 인버터 회로의 출력(48)은 L 레벨을 유지하게 된다.
다음으로, 화소의 입력(49)이 H 레벨로 변한 경우에는 셋트 트랜지스터는 용량 결합에 의해 게이트는 오프상태로 된다. 또한 구동 트랜지스터(9)의 게이트에도 접속되어 있기 때문에, EL 인버터 출력(50)은 L 레벨로 변하고, 이로 인해 리셋 트랜지스터가 온상태로 되어 PMOS 인버터의 출력은 H 레벨로 변화된다.
이와 같이, 이 화소 회로는 EL인버터 회로 출력 단자가 H 혹은 L 레벨을 유지할 수 있는 쌍안정회로로서 메모리로서의 기능을 가지고 있다. 또한 PMOS 인버터는 회로의 상태가 변하는 경우에만 전류가 흐르기 때문에, PMOS만으로 구성한 논리회로임에도 불구하고 소비전력이 매우 적다는 이점이 있다. 또한, 다이오드는 저항으로 대신할 수도 있으며, 저항의 경우에는 셋트 트랜지스터의 입력 회로에 시정수 회로를 포함한 교류 결합 회로가 접속된다. 저항에는 i-Si(intrinsic silicon) 등의 고저항층을 이용할 수 있으며, 다이오드에 비해 소자구조가 간단해진다. 또한, 시정수를 제어하면 되기 때문에 고속 기록이 가능하다.
또한, 소비전력이 적은 회로구성으로서, 모든 트랜지스터를 n-채널 타입으로 형성한 것이 제3 실시예이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 모든 트랜지스터가 N형으로 형성되어 있으며, 주사 트랜지스터(143), 셋트 트랜지스터(142), 리셋 트랜지스터(144), 바이어스 다이오드(145)가 있다.
이 회로 동작은 제2 실시예와 동일하다. 이 회로를 박막 트랜지스터로 구성하고자 하면, N 채널 TFT로 LDD구조, 트랜지스터의 직렬접속 구성 등, 누설전류 감소구조를 도입함으로써, 트랜지스터가 오프일 경우의 전류를 크게 감소시킬 수 있기 때문에, 제2 실시예에 대하여 회로 소비전력을 더욱 감소시킬 수 있다. 누설전류의 감소 구성에 대해서는 일반적인 방법을 사용하면 된다.
제2 실시예 및 제3 실시예에서는, 화소 점등 상태를 계속시키면 셋트 트랜지스터, 리셋 트랜지스터가 모두 오프 상태로 된다. 그러면 EL 인버터 입력 단자의 전위는 L 상태에서 점차로 주사트랜지스터의 누설전류에 의해 전위가 상승하여 불안정하게 되어 점차로 구동 트랜지스터전류가 저하된다. 그러므로, 데이터 신호가 주사될 때마다 H의 전압을 인가함으로써 회피할 수 있다.
도 9에 시프트 레지스터의 동작을 나타내고 있다. 시프트 클럭은 주사 펄스(131)가 주사 배선에 인가되고 있는 기간중에서 데이터를 시프트하고 있는 기간은 시프트 펄스를 인가한다. 주사 펄스(131)의 기간에는, 우선 모든 데이터선 출력 단자는 일제히 H 레벨로 된다. 이 기간에 1라인 상의 모든 화소의 PMOS 인버터 입력 단자는 H 레벨로 된다. 이 기간은 적어도 데이터 배선의 지연시간 이상유지하지 않으면 안된다. 그 후, 데이터는 시프트 레지스터에 의해 순서대로 1라인분의 데이터가 배열되며, 그 후, 데이터 배선의 지연시간 이상으로 각 데이터 출력의 상태가 유지되고, 화소에는 데이터가 입력되어 주사 펄스가 종료된다.
이상의 동작을 실현하기 위해서는, 시프트 레지스터의 각 단의 래치에는 리셋 상태에서 H 레벨로 되는 초기화 수단을 마련해, 시프트 클럭을 간헐적으로 인가하면 된다.
도 10에 제4실시예를 나타내었는데, 이는 휴대전화 등의 패널의 구성예로서, TFT 구동 유기 EL 매트릭스에 의한 영상표시영역(92) 및 주변구동 회로, 유기 EL 인디케이터부(93)가 동일한 유리기판(91)상에 형성되고, 데이터 제어신호 및 전원은 플렉시블 프린트기판(95)을 통해 공급한다.
화소 회로(96)는 유기 EL 인디케이터부의 구동에 접속되어 있으며, 메모리 기능, 저전력 구동의 특징이 있기 때문에, 매트릭스 화소 뿐만 아니라 개별적인 유기 EL 인디케이터의 표시 구동 제어 회로로서 이용함으로써, 영상 표시를 지우고 인디케이터(94)만을 점등시키고, 제어 신호도 표시상태를 변화시키는 경우에만 화소 회로(96)에 데이터와 주사 펄스를 인가하여 수정함으로써, 대기 시의 전력을 감소시킬 수 있다.
도 11에 제5실시예를 나타내었다. 본 실시예에서는 2개의 논리 EL 인버터(81) 및 표시 EL 인버터(82)의 입력, 출력 단자를 서로 접속시키고, 화소 회로를 단지 3개의 트랜지스터로 구성하고 있다. 이 경우, 메모리 상태에 따라 EL 소자가 교대로 점등되기 때문에, 부하 EL 소자(83)는 표시에 이용하는 EL 소자보다도 면적을 작게하면서 동시에 표시의 방해가 되지않도록 발광부를 덮는 차광층(84)을 설치함으로써, 표시 콘트라스트를 저하시키지 않고도 트랜지스터수를 감소시킬 수 있다.
도 12는 도 1에 나타낸 화소 회로의 마스크 레이아웃도이다. 주사 배선(4), 데이터 배선(5), EL 전원 배선(6), EL 공통 배선(7), CMOS 인버터(2), 구동 트랜지스터(3), EL 표시전극(115)이 배치되어 있다. 도시하지는 않았지만, 유기 EL층 및 EL 공통 배선(7)과 동일한 전압에 접속된 EL 음극층이 화소 전체면의 표면에 적층되어 있다. 도시한 바와 같이, EL 전원 배선(6), EL 공통 배선(7)을 상하 방향으로 배치하고 주사 배선과 직행하도록 배열함으로써, 선순차의 구동시에 열마다 일제히 부하가 변동되어도 전원 배선(6)에서의 전류는 안정되어 있기 때문에 변동이 없으며, 메모리 내용도 안정되어 양호한 표시를 얻을 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상하로 배선이 많이 배치되면 EL 표시 전극(115)은 협소해지지만, 화소에 폐쇄된 발광 영역이 작은 경우의 표시는, 도 13의 화소 발광 상태도에 나타낸 바와 같이 매트릭스 배치한 화소 내의 극히 일부에서만 발광한다.
이 화소의 휘도상태를 도 14에 나타내었다. 협소한 화소 발광 영역(122)과 넓은 발광 화소(121)에 있어서의 발광 휘도의 장소 의존성을 나타내었다. 화소 전체면의 평균 휘도를 맞춘 경우에는, 협소한 화소 휘도(124)에서는 넓은 화소의 휘도(125)보다도 높은 휘도가 스폿상으로 보이기 때문에, 환경광(123)이 높은 경우라도 발광부의 휘도가 높아 표시의 판독이 용이해진다. 이는 휴대 전화 등의 한정된 전력으로 밝은 곳에서도 표시가 양호하게 보이게 되어 저전력으로 시인성이 양호한표시를 제공할 수 있다는 특징이 있다.
환경광의 강도는 옥외를 상정하면 10000lux이며, 완전 확산면에 조사하는 경우를 생각하면, 반사광의 휘도는 3000cd/m2이상이 된다. 이 때, 평균 휘도와 개구율, 발광부의 휘도는 수학식 1의 관계로 된다.
여기서, 수학식 1에 발광부의 휘도를 옥외 환경광으로 해서 ＞3000(cd/m2)을 대입하면, 개구율＜평균 휘도/3000이 된다. 예를 들면, 노트북형 PC 등에서는 평균 휘도는 100(cd/m2)이기 때문에, 발광부의 개구율은 3%로 하면 된다. 이와 같이 (1)식으로 개구율을 정함으로써 밝은 환경에서도 표시를 시인할 수 있다.
또한, 도 12의 화소에서는 개구율이 15%이기 때문에, 평균 휘도를 450(cd/m2)로 하면 원하는 표시 특성을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 메모리 내장화소와의 조합에 의해 표시 특성의 균일성이 우수한 양호한 표시를 옥외 환경광 하에서 시인할 수 있기 때문에, 휴대 전화 등의 휴대 정보 기기, 휴대 텔레비젼 등에 매우 적합하다.
본 발명에 의하면, 발광형 표시 장치의 화소에 내장되는 메모리 회로를 간략화할 수 있기 때문에, 개구율을 높이고, 고해상도화된 화상을 실현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 표시 장치 회로의 소비전력을 줄일 수 있으며, 환경광 하에서 표시 특성의 균일성이 우수한 표시를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 복수의 주사 배선과, 서로 교차하는 복수의 신호 배선에 의해 둘러싸인 화소를 가지는 발광형 표시 장치에 있어서,
    상기 화소는, 제 1 및 제 2 인버터 회로를 포함하여 이루어진 메모리 회로를 포함하고, 상기 제 1 인버터 회로는 부하소자로서 전류로 구동하는 유기 다층막을 갖는 EL 소자와, 적어도 하나의 제 1 트랜지스터의 주 회로를 직렬접속한 표시 제어 회로를 포함하며,
    상기 메모리 회로에는 화소의 표시정보가 인버터의 주회로의 도통, 비도통상태에 따라 동작하여 기억되며, 또한 상기 EL 소자의 점등 및 비점등 상태를 2치 제어하는 발광형 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 인버터 회로에는 CMOS 트랜지스터를 이용하는 발광형 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메모리 회로는 상기 제 1 및 제 2 인버터 회로의 한 쪽 입력 단자를 다른 쪽 출력 단자와 상호 접속시켜 이루어진 쌍안정 회로로 구성하고,
    상기 제 1 인버터 회로를 구성하는 트랜지스터의 게이트 단자부에는, 제 2 트랜지스터의 주 회로를 통해 상기 신호배선과 접속시키고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트를 주사전극과 접속시켜 상기 메모리 회로에 기억되는 데이터를 입력하는 입력 회로를 설치하는 발광형 표시 장치.
  4. 복수의 주사 배선과, 서로 교차하는 복수의 신호배선에 의해 둘러싸인 화소를 가지는 발광형 표시 장치에 있어서,
    상기 화소는 제 1 및 제 2 인버터 회로를 포함하여 이루어진 메모리 회로를 포함하고, 상기 제 1 인버터 회로는 부하소자로서 전류로 구동하는 유기 다층막을 갖는 EL 소자와, 적어도 하나의 제 1 트랜지스터의 주 회로를 직렬접속시킨 표시 제어 회로를 포함하고, 상기 메모리 회로는, 상기 제 1 및 제 2 인버터 회로의 한쪽 입력 단자를 다른 쪽 출력 단자와 상호접속시켜 이루어진 쌍안정 회로로 구성하고,
    상기 메모리에는 화소의 표시정보가 인버터의 주 회로의 도통, 비도통 상태에 따라 동작하여 기억되고, 또한 상기 EL 소자의 점등 및 비점등 상태를 2치 제어하고 있으며,
    상기 화소를 배열한 표시영역의 주위에 시프트 레지스터 회로를 이용한 직렬-병렬 변환회로를 설치하고, 상기 시프트 레지스터의 각단의 출력을 신호배선에 접속하는 것을 특징으로 하는 발광형 표시 장치.
  5. 복수의 주사 배선과, 서로 교차하는 복수의 신호배선에 의해 둘러싸인 화소를 가지는 발광형 표시 장치에 있어서,
    전원 배선과 기준 전압 배선과, 이들 간에 제 3 트랜지스터의 주회로와 유기 EL 소자를 직렬로 접속시킨 제 1 인버터 회로와,
    상기 제 1 인버터 회로의 입력 단자에는, 상기 주사 배선을 통해 인가하는 주사 펄스에 따라 동작하여 상기 신호배선과의 접속을 제어하는 샘플링 회로와,
    상기 전원 배선와 상기 제 1 인버터 회로의 입력 단자와의 사이의 접속을, 상기 제 1 인버터 회로의 출력에 의해 제어하는 셋트회로와,
    상기 샘플링회로에 의해 샘플링된 신호전압에 의해, 기준전원 배선과 상기 제 1 인버터 회로의 입력 단자와의 사이의 접속을 제어하는 리셋 회로와, 상기 제 1 인버터 회로를 포함하는 메모리 회로를 포함하고,
    상기 메모리 회로에는 화소의 표시정보가 인버터의 주회로의 도통, 비도통 상태에 따라 동작하여 기억되고, 또한 유기 EL 소자의 점등 및 비점등 상태를 2치제어하는 발광형 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 셋트 회로 또는 상기 리셋 회로에는 입력신호를 전원 혹은 기준 전원의 전압을 초과하여 트랜지스터의 게이트 단자에 인가하기 위해 용량과 다이오드 혹은 저항을 이용하여 이루어진 교류 결합회로를 설치하고,
    상기 화소의 모든 트랜지스터를 P형 혹은 N형으로 구성하는 발광형 표시 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 신호 배선에는 2치 출력가능한 신호 시프트 레지스터, 상기 주사 배선에는 화소를 선택하는 주사 펄스를 발생시키는 주사 배선 구동 회로가 각각 접속되고,
    상기 신호 시프트 레지스터에는 주사 펄스기간 내에 있어서 상기 신호 배선을 상기 EL 소자가 소등하도록 논리신호를 인가하는 초기화 기간을 설치하는 발광형 표시 장치.
  8. 복수의 주사 배선과, 서로 교차하는 복수의 신호배선에 의해 둘러싸인 화소를 가지는 발광형 표시 장치에 있어서,
    상기 화소는 제 1 및 제 2 인버터 회로를 포함하는 메모리 회로를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 인버터 회로는 부하소자로서 전류로 구동하는 유기 다층막을 갖는 EL 소자와, 적어도 하나의 제 1 트랜지스터의 주 회로를 직렬접속시킨 표시 제어 회로를 포함하고,
    상기 메모리 회로에는 상기 화소의 표시정보가 인버터의 주 회로의 도통, 비도통 상태에 따라 동작하여 기억되고, 상기 제 2 인버터 회로의 EL소자의 발광을 차광하는 차광 수단을 가지며, 또한 상기 EL 소자의 점등 및 비점등 상태를 2치 제어하는 발광형 표시 장치.
  9. 복수의 주사 배선과, 서로 교차하는 복수의 신호배선에 의해 둘러싸인 화소를 가지는 발광형 표시 장치에 있어서,
    상기 화소는 인버터 회로를 포함하는 메모리 회로를 포함하고, 상기 인버터 회로는 부하소자로서 전류로 구동하는 유기 다층막을 갖는 EL 소자와, 적어도 하나의 제 1 트랜지스터의 주 회로를 직렬접속시킨 표시 제어 회로를 포함하고,
    상기 메모리 회로에는 화소의 표시정보가 인버터의 주 회로의 도통, 비도통 상태에 따라 동작하여 기억되고, 또한 상기 EL소자의 점등 및 비점등 상태를 2치 제어하는 발광형 표시 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소는 화소 면적에 대한 발광 영역의 면적비인 개구율과 평균 휘도 간에개구율＜평균 휘도/3000의 관계를 유지하는 발광형 표시 장치.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인버터 회로의 전원 및 기준전원 전압배선을 화소의 상하방향으로 배치하고, 또한 화소 면적에 대한 발광 영역의 면적비인 개구율과 평균 휘도(cd/m2) 간에 개구율＜평균 휘도/3000의 관계를 유지하는 발광형 표시 장치.
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