KR20040096777A - 반도체장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류입력형 전류원회로에 있어서, 신호전류를 신속히 기록할 수 있는 반도체장치에 관한 것이다. 프리차지(pre-charge) 동작을 행한 후, 신호전류를 기록하므로, 신속히 기록동작을 할 수 있다. 프리차지 동작으로서는, 복수의 회로에 전류를 공급한다. 이 때, 전류를 공급하는 회로 수에 따라서 전류의 크기를 설정하고, 이것은 신속히 정상상태로 할 수 있다는 것을 의미한다. 이때, 프리차지 동작을 행할 때, 신호를 입력하는 대상의 회로이외의 회로에 전류를 공급하여도 된다.

Description

반도체장치 및 그 구동방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 부하에 공급하는 전류를 트랜지스터로 제어하는 기능을 설치한 반도체장치에 관한 것으로, 특히 전류에 의해서 휘도가 변화하는 전류구동형 발광소자로 형성된 화소나, 해당 화소를 구동하는 신호구동회로를 포함하는 반도체장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근, 화소를 발광다이오드(LED) 등의 발광소자로 형성한, 소위 자발광형의 표시장치가 주목을 받고 있다. 이러한 자발광형의 표시장치에 사용되는 발광소자로서는, 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode), 유기 EL소자, 전기루미네선스(EL: Electro Luminescence)소자 등이 주목을 모으고 있고, 유기 EL 디스플레이 등에 사용되도록 되고 있다.
이러한 발광소자는 자발광형이기 때문에, 액정디스플레이에 비해 화소의 시감도가 높고, 백라이트가 불필요하며, 응답속도가 빠르다는 등의 이점이 있어, 발광소자의 휘도는 흐르는 전류치에 의해서 제어가능해지고 있다.
이러한 자발광형의 발광소자를 사용한 표시장치로서는, 그 구동방식으로서 단순매트릭스방식과 액티브 매트릭스방식이 알려져 있다. 전자는 구조는 간단하지만, 대형이고 고휘도의 디스플레이의 실현이 어렵다는 등의 문제가 있어, 최근은 발광소자에 흐르는 전류를 화소회로내부에 설치한 박막트랜지스터(TFT)에 의해서 제어하는 액티브 매트릭스방식의 개발이 활발히 행해지고 있다.
액티브 매트릭스방식의 표시장치의 경우, 구동 TFT의 전류특성의 변동에 의해 발광소자에 흐르는 전류가 변화되고 표시화면을 형성하는 개개의 발광소자의 휘도가 변동되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 요컨대, 이러한 액티브 매트릭스방식의 표시장치의 경우, 화소회로에는 발광소자에 흐르는 전류를 구동하는 구동 TFT가 사용되고 있고, 이들 구동 TFT의 특성이 변동하는 것에 의해 발광소자에 흐르는 전류가 변화되어, 휘도가 변동되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
그래서 화소회로내의 구동 TFT의 특성이 변동하여도 발광소자에 흐르는 전류는 변화되지 않고, 휘도의 변동을 억제하기 위한 여러 가지 회로가 제안되어 있다.(예를 들면, 특허문헌 1 내지 4참조.)
[특허문헌 1] 일본 특허출원공표번호 2002-517806호 공보
[특허문헌 2] 국제공개 제01/06484호 팜플렛
[특허문헌 3] 일본 특허출원공표번호 2002-514320호 공보
[특허문헌 4] 국제공개 제02/39420호 팜플렛
특허문헌1 내지 4는, 어느 것이나 액티브 매트릭스형 표시장치의 구성을 개시한 것으로, 특허문헌1 내지 3에는, 화소회로내에 배치된 구동 TFT의 특성의 변동에 의해서 발광소자에 흐르는 전류가 변화하지 않는 것 같은 회로구성이 개시되어 있다. 이 구성은, 전류기록형 화소 또는 전류입력형 화소 등으로 불리고 있다. 또한 특허문헌4에는, 소스드라이버회로내의 TFT의 변동에 의한 신호전류의 변화를 억제하기 위한 회로구성이 개시되어 있다.
도 6에, 특허문헌1에 개시되어 있는 종래의 액티브 매트릭스형 표시장치의 제 1 구성예를 나타낸다. 도 6의 화소는, 소스신호선(601), 제1∼제 3 게이트신호선(602∼604), 전류공급선(605), TFT(606∼609), 저장커패시터(610), EL 소자(611), 신호전류입력용 전류원(612)을 가진다.
TFT 606의 게이트전극은, 제 1 게이트신호선(602)에 접속되고, 제 1 전극은 소스신호선(601)에 접속되며, 제 2 전극은, TFT 607의 제 1 전극, TFT 608의 제 1 전극 및 TFT 609의 제 1 전극에 접속되어 있다. TFT 607의 게이트전극은, 제 2 게이트신호선(603)에 접속되고, 제 2 전극은 TFT 608의 게이트전극에 접속되어 있다. TFT 608의 제 2 전극은, 전류공급선(605)에 접속되어 있다. TFT 609의 게이트전극은, 제 3 게이트신호선(604)에 접속되고, 제 2 전극은 EL소자(611)의 양극에 접속되어 있다. 저장커패시터(610)는 TFT 608의 게이트전극과 입력전극과의 사이에 접속되어, TFT 608의 게이트·소스간 전압을 저장한다. 전류공급선(605) 및 EL소자(611)의 음극에는, 각각 소정의 전위가 입력되어 그 사이에 전위차를 가진다.
도 7a∼도 7e를 사용하여, 신호전류의 기록부터 발광까지의 동작에 대해서 설명한다. 도면중, 각 부를 도시한 도면번호는 도 6에 준한다. 도 7a∼도 7c는, 전류의 흐름을 개략적으로 나타내고 있다. 도 7c는, 신호전류의 기록 시에 있어서의 각 경로를 흐르는 전류의 관계를 나타내고 있고, 도 7e는, 마찬가지로 신호전류의 기록시에, 저장커패시터(610)에 축적되는 전압, 요컨대 TFT 608의 게이트·소스간 전압에 대해서 나타내고 있다.
우선, 제 1 게이트신호선(602) 및 제 2 게이트신호선(603)에 펄스가 입력되고, TFT 606, 607이 ON 된다. 이때, 소스신호선을 흐르는 전류, 즉 신호전류를 Idata로 한다.
소스신호선에는, 전류 Idata가 흐르고 있기 때문에, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 화소내에서는, 전류의 경로는 I1과 I2로 분리되어 흐른다. 이들 관계를 도 7d에 나타내고 있다. 또, Idata=I1+I2인 것은 말할 것도 없다.
TFT 606이 ON된 순간에는, 아직 저장커패시터(610)에는 전하가 저장되어 있지 않기 때문에, TFT 608은 OFF 하고 있다. 따라서, I2=0이 되며, Idata=I1이 된다. 즉 이 사이는, 저장커패시터(610)에 있어서의 전하의 축적에 의한 전류만이 흐르고 있다.
그 후, 서서히 저장커패시터(610)에 전하가 축적되며, 양 전극사이에 전위차가 생기기 시작한다(도 7e). 양 전극의 전위차가 Vth로 되면(도 7e A점), TFT 608이 ON되어 I2가 생긴다. 앞에서 말한 것과 같이, Idata=I1+I2이기 때문에, I1은 점차로 감소하지만, 여전히 전류는 흐르고 있고, 더욱이 저장커패시터에는 전하의 축적이 행하여진다.
저장커패시터(610)에서는, 그 양 전극의 전위차, 요컨대 TFT 608의 게이트·소스간 전압이 원하는 전압, 즉 TFT 608이 Idata의 전류를 흘릴 수 있는 만큼의 전압(VGS)이 될 때까지 전하의 축적이 계속된다. 이윽고 전하의 축적이 종료되면 (도7e B점), 전류 I1은 흐르지 않게 되고, 더욱 TFT 608은 그 때의 VGS에 적당한 전류가 흐르고, Idata=I2가 된다(도 7b). 이렇게 해서, 정상상태에 달한다. 이상으로 신호의 기록 동작이 완료한다. 최후에 제 1 게이트신호선(602) 및 제 2 게이트신호선(603)의 선택이 종료되어, TFT 606, 607이 OFF된다.
계속해서, 발광동작으로 옮긴다. 제 3 게이트신호선(604)에 펄스가 입력되고, TFT 609가 ON된다. 저장커패시터(610)에는, 조금전에 기록한 VGS가 저장되어 있기 때문에, TFT 608은 ON되어 있고, 전류공급선(605)으로부터, Idata의 전류가 흐른다. 이에 따라 EL소자(611)가 발광한다. 이때, TFT 608가 포화영역에서 동작하도록 해 두면, TFT 608의 소스·드레인간 전압이 변화한다고 해도, Idata는 변함없이 흐를 수 있다.
이와 같이, 설정한 전류를 출력하는 동작을, 출력동작이라고 부르기로 한다. 이상으로 일례를 나타낸, 전류기록형 화소의 장점으로서, TFT 608의 특성 등에 변동이 있던 경우에서도, 저장커패시터(610)에는, 전류 Idata를 흘리는 데 필요한 게이트·소스간 전압이 유지되므로, 원하는 전류를 정확히 EL소자에 공급할 수 있어, 따라서 TFT의 특성변동에 기인한 휘도변동을 억제하는 것이 가능하게 되는 점이 있다.
이상의 예는, 화소회로내에서의 구동 TFT의 변동에 의한 전류의 변화를 보정하기 위한 기술에 관한 것이지만, 소스드라이버회로내에서도 동일한 문제가 발생한다. 특허문헌4에는, 소스드라이버회로내에서의 TFT의 제조상의 변동에 의한 신호전류의 변화를 방지하기 위한 회로구성이 개시되어 있다.
이와 같이, 종래의 전류구동회로나 이것을 사용한 표시장치에 있어서는, 신호전류와 TFT를 구동하기 위한 전류 또는 신호전류와 발광시에 발광소자에 흐르는 전류가 같거나, 또는 서로 비례관계를 유지하도록 구성되어 있다.
그러므로, 발광소자를 구동하기 위한 구동 TFT의 구동전류가 작은 경우나, 발광소자로 어두운 계조의 표시를 행하고자 하는 경우, 신호전류도 그것에 비례하여 작아져 버린다. 따라서, 신호전류를 구동 TFT이나 발광소자에 공급하기 위해서 사용되는 배선의 기생용량은 매우 크기 때문에, 신호전류가 작으면 배선의 기생용량을 충전하는 시정수가 커지고, 신호기록 속도가 늦어진다는 문제점이 있다. 즉, 트랜지스터에 전류를 공급하여, 상기 트랜지스터가 상기 전류를 흘리는 데 필요한 전압을 게이트단자에 생성시키는 속도가, 늦어지는 경우가 문제되고 있다.
그래서, 신호기록 속도를 신속히 하는 기술이 검토되고 있다.(예를 들면, 특허문헌 5, 6을 참조.)
[특허문헌 5]일본 특허출원공개번호 2003-50564호 공보
[특허문헌 6]일본 특허출원공개번호 2003-76327호 공보
특허문헌 5에서는, 데이터선 구동수단으로부터 공급되는 데이터선 전류를, 화소회로의 각각에 대한 휘도정보를 기록하는 데이터전류와, 나머지 바이패스전류로 분할하여 구동하는 전류제어수단을 구비한 표시장치에 대해서 개시되어 있다. 예를 들면, 도 33에 나타낸 바와 같이, 기록을 행하고 있지 않은 화소회로를, 데이터전류제어회로(바이패스전류)로서 이용하고 있다.
도 34 및 도 35에는, 구동타이밍을 나타낸다. 연속한 x개(도 33에서는, x=2)의 화소회로가 동시에 선택된다. 이와 같이, 2개의 화소회로를 동시 선택하였을 때에, 하나의 화소회로에 대해서는, 데이터선을 구동하는 데이터선 전류의 일부를 휘도 데이터전류로서 기록한다. 이때, 다른 하나의 화소회로의 일부분에 관해서는, 휘도 데이터전류의 기록을 행하지 않지만, 데이터선 전류의 나머지를 흘리는 데이터전류제어회로(바이패스전류)로서 이용한다.
특히, 도 35의 예에서는, 동일한 열에서 연속한 x개(도 33에서는, x=2)의 화소회로를 하나의 블록으로서, 이 블록내의 하나의 화소회로에 관해서 데이터전류를 기록할 때, 동일 블록내의 다른 화소회로에 대해서는 데이터전류의 기록을 행하지 않고, 바이패스전류로서 이용하도록 하고 있다. 이때, 데이터전류의 기록을 행하고 있는 화소회로에서는, 제 1 주사선 WS와 제 2 주사선 ES가 함께 선택된다. 예를 들면, 도 33에 있어서, 화소회로 11-k-1을 데이터전류의 기록을 행하는 화소회로라고 하면, WSk-1와 ESk-1의 양쪽이 선택된다.
한편, 데이터전류의 기록을 행하지 않지만, 바이패스전류로서 이용되는 화소회로에서는, 제 1 주사선 WS만이 선택된다. 도 33의 예에서는, WSk가 선택되고, 제 2 주사선 ESk는 선택되지 않는다. 이에 따라, TFT 24, 25가 바이패스전류로서 이용되는 데이터전류제어회로로서 기능한다. 즉, 도 33에 나타내는 화소회로에서, 제 2 주사선 ESk가 선택되지 않고, TFT 26이 오프상태에 있기 때문에, 캐패시터(23)에 저장된 휘도데이터에 따른 전하는 TFT 26을 통해서 방전되는 일없이, 저장된다. 이때, 일부분의 회로, 즉 TFT 24,　25만이 데이터전류제어회로(바이패스전류)로서 기능하게 된다.
이와 같이, 전류기록형 화소회로를 사용한 액티브 매트릭스형 유기 EL 표시장치에 있어서, 동일한 열에서 연속적인 2개의 화소회로를 동시에 선택하여 데이터선 전류 Iw0의 일부를 휘도데이터의 기록을 행하는 화소회로에 공급하며, 나머지 전류에 관해서는 다른쪽의 화소회로의 일부분을 바이패스전류로서 이용하여 흘리도록 함으로써, 화소회로내의 TFT 24, 25의 사이즈의 대형화를 억제하면서, 이들 TFT 24, 25에 흐르는 데이터전류 Iw1보다도 데이터선 전류 Iw0을 크게 설정하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 데이터 기록시간을 대폭 단축할 수 있기 때문에, 유기EL 표시장치의 대형화·고선명화를 꾀하는 것이 가능해진다.
한편, 특허문헌 6에서는, 도 36에 나타내는 회로가 개시되어 있다. 요컨대, 구동트랜지스터(7)와 병렬로, 구동트랜지스터(7)의 n배의 전류구동능력을 가지는 보조트랜지스터(12)를 접속하여, 선택기간의 일부(가속기간)에 있어서 보조트랜지스터(12)에도 드레인전류가 흐르도록 함과 동시에 신호선(3)을 흐르는 신호전류자체도 (n+1)배가 되도록 한다. 저장커패시터와 기생용량의 충방전이 신속히 행해지게 되고, 구동트랜지스터의 게이트전위가 선택기간 동안에 확실히 소정 전위에 도달하게 되어, 신호전류(입력신호)가 미소일 때라도 적정한 구동전류로 전류구동소자를 구동할 수 있게 된다. 따라서, 전류구동소자가 유기 EL 소자인 경우에는, 의도한대로 구동전류로 유기 EL 소자가 구동되기 때문에, 표시화질의 열화가 방지된다.
이와 같이, 신호기록속도를 향상시키는 기술이 검토되어 있지만, 몇 개의 과제가 있다.
예를 들면, 특허문헌 5의 경우, 데이터전류의 기록을 행할 때, 동일한 열에서 연속적인 2개(x=2)의 화소회로를 동시에 선택한다고 하였지만, 2개에 한정되는 것이 아니라, 더 많은 화소회로를 동시에 선택하는 것이 가능하다. 선택하는 화소회로의 개수를 늘려, 데이터전류펄스로서 이용하는 화소회로수를 많게 함으로써, 화소회로내의 트랜지스터 사이즈를 더 작게 하는 것, 바꾸어 말하면 더 큰 데이터선 전류 Iw0가 가능해진다.
단지, 트레이드오프의 특징으로부터, 커런트미러회로를 형성하는 트랜지스터사이의 거리가 멀어지게 되기 때문에, 그 분량만큼 트랜지스터특성의 변동에 대한 보상의 효과가 저하된다.
그 때문에, 동시에 선택하는 화소회로의 수가 제한되어 버린다. 따라서, 데이터선 전류의 크기도, 제한되어 버린다. 그 때문에, 신호기록 속도가 늦어져 버린다. 또한, 동시에 많은 화소회로를 선택하면, 각 화소회로에 흐르는 전류로 평균화되기 때문에, 데이터전류를 입력하고 있는 화소회로에, 정확한 전류가 입력되지 않게 되어, 그 분량만큼 트랜지스터특성의 변동에 대한 보상의 효과가 저하되어 버린다.
한편, 특허문헌 6의 경우, 구동트랜지스터(7)와 병렬로, 구동트랜지스터(7)의 n배의 전류구동능력을 가지는 보조트랜지스터(12)를 접속하고, 선택기간의 일부(가속기간)에 있어서 보조트랜지스터(12)에도 드레인전류가 흐르도록 함과 함께 신호선(3)을 흐르는 신호전류 자체도 (n+1)배가 되도록 한다.
그러나, n을 지나치게 크게하면, 보조트랜지스터(12)가 차지하는 면적이 지나치게 커진다. 그 때문에, 개구율이 저하되어 버린다. 또한, n의 크기도, 레이아웃면적에 의해서 제한되어 버린다. 그 때문에, 선택기간의 일부(가속기간)에 있어서, 신호선(3)을 흐르는 신호전류의 배율이 작아져 버린다. 그 결과, 신호기록 속도가 늦어져 버린다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 신호전류가 작은 경우에도 신호의 기록속도를 충분히 향상시킬 수 있도록 하는 것이 목적이다. 그 경우, 레이아웃면적에 의한 제한을 받지 않고, 개구율도 저하시키지 않고, 트랜지스터특성의 변동에 대한 보상의 효과도 저하하지 않는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그래서, 본 발명에서는, 설정동작을 신속히 완료시키기 위해서, 설정기간 전에 프리차지기간을 설정하여 프리차지동작을 행한다. 그리고, 프리차지동작으로서,신호를 입력하는 대상의 트랜지스터 이외의 트랜지스터에도 전류를 흘리도록 한다. 그리고, 전류를 흘리는 트랜지스터를 늘린 분량만큼, 전류도 많이 흘리도록 한다. 그 때문에, 많은 전류가 흐르고, 신속히 정상상태가 될 수 있다. 이때에는, 설정동작이 완료하였을 때(정상상태가 되었을 때)와 대체로 같은 상태가 된다. 그 후, 설정동작을 행한다. 설정동작을 행하기 전에, 설정동작이 완료하였을 때와 대체로 같은 상태가 되어 있으므로, 신속히 설정동작을 완료시킬 수 있다.
또한, 설정동작이란, 신호를 입력하는 대상인 트랜지스터에 전류를 공급하여, 상기 트랜지스터가 상기 전류를 흘리는 데 필요한 전압을 게이트단자에 생성시키는 동작의 것을 가리킨다.
또한, 설정동작을 신속히 완료시키기 위해서, 신호를 입력하는 대상의 트랜지스터뿐만 아니라, 그 이외의 트랜지스터에도 전류를 흘리는 동작을 프리차지동작이라고 부르며, 그와 같은 기능을 가지는 회로를 프리차지수단이라고 부르기로 한다.
도 1은 본 발명의 반도체장치의 구성을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 6은 종래의 화소의 구성을 설명하는 도면.
도 7은 종래의 화소의 동작을 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 반도체장치의 구성을 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 반도체장치의 구성을 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 13은 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 14는 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 15는 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 16은 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 17은 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 18은 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 19는 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 20은 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 21은 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 22는 본 발명의 반도체장치의 동작을 설명하는 도면.
도 23은 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 24는 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 25는 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 26은 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 27은 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 28은 본 발명의 유니트회로의 구성의 일례를 설명하는 도면.
도 29는 본 발명의 표시장치의 구성을 도시한 도면.
도 30은 본 발명의 표시장치의 구성을 도시한 도면.
도 31은 본 발명의 게이트 구동 회로의 구성을 도시한 도면.
도 32는 본 발명이 적용되는 전자기기의 도면.
도 33은 종래의 화소의 구성을 설명하는 도면.
도 34는 종래의 화소의 타이밍 챠트를 설명하는 도면.
도 35는 종래의 화소의 타이밍 챠트를 설명하는 도면.
도 36은 종래의 화소의 구성을 설명하는 도면.
도 37은 본 발명의 반도체장치의 구성을 설명하는 도면.
도 38은 본 발명의 반도체장치의 구성을 설명하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
105: 유니트회로 106: 스위치
107: 전류원회로 108: 신호선
201: 부하 208: 전류원 트랜지스터
207,209: 스위치 210: 커패시터
본 발명의 일 특징은, 신호선과, 스위치를 통해 신호선에 접속 가능한 전류원회로와, 스위치와 전류원회로를 각각 포함하는 복수의 유니트회로들과, 프리차지기간에, 복수의 유니트회로로부터 선택된 M개의 유니트회로의 전류원회로에 제 1 전류를 공급하고, 설정기간에, 복수의 유니트회로로부터 선택된 N개의 유니트회로의 전류원회로에 제 2 전류를 공급하는 전류공급수단을 구비한 반도체장치이다.
또, 전류원회로는, 적어도 1개의 트랜지스터로 구성되어, 커패시터를 가지는 경우도 많다.
요컨대, 유니트회로(전류원회로를 구성하는 트랜지스터)에 설정동작을 행하는 경우, 전류치가 작으면, 좀처럼 정상상태에 이르지 않고, 전류의 기록 동작이 완료되지 않는다. 그래서, 설정동작을 행하기 전에, 프리차지동작을 행한다. 프리차지동작을 행하는 것에 의해, 설정동작을 행하였을 때 정상상태와 대체로 같은 상태가 된다. 즉, 전류원회로를 구성하는 트랜지스터의 게이트단자의 전위가, 프리차지동작을 행하는 것에 의해, 신속히 충전된다. 프리차지동작에 의해서, 전류원회로를 구성하는 트랜지스터의 게이트단자의 전위는, 설정동작시의 전위와 대체로 같게 되어 있다. 그 때문에, 프리차지동작 후, 설정동작을 행하면, 보다 빨리 완료시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, 신호선과, 스위치를 통해 신호선에 접속 가능한 전류원회로와, 스위치와 전류원회로를 각각 포함하는 복수의 유니트회로들과, 프리차지기간에, 복수의 유니트회로로부터 선택된 M개의 유니트회로의 전류원회로에 제 1 전류를 공급하고, 설정기간에, 복수의 유니트회로로부터 선택된 M개의 유니트회로 이외의 복수의 유니트회로로부터 선택된 N개의 유니트회로의 전류원회로에 제 2 전류를 공급하는 전류공급수단을 구비한 반도체장치이다.
다시 말해, 일반적으로, 특성변동의 관점에서, 설정동작을 행하는 유니트회로를 포함하는 형태로, 프리차지동작을 행하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 이것에 한정되지 않는다. 프리차지동작을 행하는 경우, 설정동작을 행하는 유니트회로 이외의 유니트회로를 사용해도 된다.
또한, 본 발명은, 구성에 있어서, N=1인 것을 특징으로 하는 반도체장치이다.
보통, 설정동작은, 하나의 유니트회로에 대하여 행하지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않는다. 설정동작에 있어서, 복수의 유니트회로에 전류를 공급해도 된다.
또한, 본 발명은, 상술한 구성에 있어서, 제 1 전류의 크기와 제 2 전류의 크기와의 비율이, M:N인 반도체장치를 제공한다.
또, 본 발명에 있어서 적용가능한 트랜지스터의 종류에 한정은 없다. 예를 들면, 박막트랜지스터(TFT)이어도 된다. TFT 중에서도, 반도체층이 비결정질, 다결정 또는 단결정이어도 된다. 그 밖의 트랜지스터로서, 단결정기판에 형성된 트랜지스터이어도 되고, SOI 기판에 형성된 트랜지스터이어도 되며, 유리기판상에 형성된 트랜지스터이어도 된다. 그 외에도, 유기물이나 카본나노튜브로 형성된 트랜지스터여도 된다. 또한, MOS형 트랜지스터이어도 되고, 바이폴라형 트랜지스터이어도 된다.
이때, 본 명세서에서, 접속은 전기적인 접속을 의미한다. 따라서, 도시된 소자들 사이에, 별도의 소자 또는 스위치 등이 배치되어도 된다.
본 발명에 따르면, 프리차지동작이 설정동작 전에 실행된다. 따라서, 설정동작이 작은 전류를 갖고도 신속하게 실행될 수 있고, 정확한 전류가 출력동작에서 출력될 수 있다.
[발명의 실시예]
(실시예1)
본 발명은, 발광소자에 흐르는 전류치에 의해서 발광휘도를 제어하는 것이 가능한 소자로 화소를 형성한다. 대표적으로는 EL 소자를 적용할 수 있다. EL 소자의 구성으로서는 여러 가지 알려진 것이 있지만, 전류치에 대응하는 발광휘도를 제어가능한 것이면, 어떠한 소자구조로도 본 발명에 적용할 수 있다. 즉, 발광층, 전하수송층 또는 전하주입층을 자유롭게 조합하여 EL 소자를 형성하는 것이며, 그것을 위한 재료로서, 저분자계 유기재료, 중분자계 유기재료(승화성을 가지지 않고, 분자수가 20이하 또는 연쇄하는 분자의 길이가 10㎛ 이하의 유기발광재료)나 고분자계 유기재료를 사용할 수 있다. 또한, 이들에 무기재료를 혼합 또는 분산시킨 것을 사용하여도 된다.
또한, 본 발명은, EL소자 등과 같은 발광소자를 가지는 화소뿐만 아니라, 전류원을 가지는 여러 가지 아날로그회로에 적용할 수 있다. 그래서 우선, 본 실시예에서는, 본 발명의 원리에 대해서 서술한다.
우선, 도 1에, 본 발명의 기본원리에 근거하는 구성에 대해서 나타낸다. 신호선(108)에는, 스위치 102를 통해 기본전류원(101)이 접속되고, 그것들과 병렬로 스위치 104를 통해 추가전류원(103)이 접속되어, 전류공급수단이 구성되어 있다. 물론, 전류공급수단은 도 1에 나타내는 구성에 한정되지 않고, 동작타이밍에 따라서 이하에서 설명하는 유니트회로에 소정의 전류를 공급할 수 있는 구성의 것이면 된다. 예를 들면, 스위치를 생략하여, 출력을 자유롭게 가변가능한 전류원을 사용해도 된다. 전류원의 수는 2개에 한정되지 않고, 큰 개수의 전류회로들 또는 하나의 전류회로가 사용될 수도 있다.
신호선(108)에는, 복수의 유니트회로(105a∼105e)가 접속되어 있다. 도 1에서는, 5개의 유니트회로가 접속되어 있다. 각 유니트회로는, 적어도 1개의 스위치회로와 1개의 전류원회로로 구성되고, 예를 들면, 유니트회로 105a는, 스위치회로 106a와 전류원회로 107a로 구성되어 있다. 다른 유니트회로 105b∼105e에 대해서도, 마찬가지이다. 또한, 전류원회로는, 적어도 1개의 트랜지스터로 구성되고, 커패시터를 가지는 경우도 많다. 스위치회로는, 적어도 1개의 스위치로 구성되어 있다.
유니트회로에는, 여러 가지 구성을 적용할 수 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 도 6과 같은 회로를 사용한 경우의 유니트회로에 대해서, 도 2에 나타낸다. 유니트회로(105)의 스위치회로(106)가, 도 6에서의 TFT 606에 해당한다. 유니트회로(105)의 전류원회로(107)는, 전류원 트랜지스터(208), 커패시터(210), 스위치 207, 209로 구성되어 있다. 스위치 209의 앞에는, 부하(201)가 접속되어 있다. 전류원회로(107)의 트랜지스터(208)가, 도 6에서의 TFT 608에 해당하며, 커패시터(210)가 저장커패시터(610)에 해당하고, 스위치 207가 TFT 607에 해당하고, 스위치 209가 TFT 609에 해당한다. 부하(201)가 도 6에서의 EL 소자(611)에 해당한다.
다음에, 도 1의 회로의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 도 3에 나타낸 바와 같이, 프리차지동작을 행한다. 프리차지동작에서는, 신호를 입력하는 대상의 유니트회로뿐만 아니라, 그 이외의 유니트회로에도 전류를 흘리도록 한다. 그리고, 전류를 흘리는 유니트회로를 늘린 분량만큼, 총 전류도 많이 흘리도록 한다.
요컨대, 스위치 104를 온으로 하고, 스위치 102를 오프로 하여, 추가전류원(103)의 전류가 흐르도록 한다. 그리고, 복수의 유니트회로에서, 스위치회로가 온 상태가 되어 전류가 흐르게 된다. 도 3에서는, 스위치회로 106a∼106e가 온으로 되어 있고, 5개의 유니트회로에 전류를 흘리게 되어 있다. 따라서, 추가전류원(103)의 전류는, 기본전류원(101)의 5배의 크기로 되어 있다. 이와 같이, 큰 전류를 흘리기 때문에, 신속히 정상상태가 될 수 있다. 정상상태가 되었을 때의 신호선(108)의 전위를 Vp로 한다.
이때, 프리차지동작시에는, 각각의 전류원회로에서는, 전류원 트랜지스터의 게이트단자와 드레인단자가 접속된 상태로 되어있는 것이 바람직하다. 예를 들면 도 2의 경우는, 스위치 207이 온으로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한 그 때, 도 2의 경우는, 부하(201)쪽에 전류가 흘러 버리는 것을 막기 위해서, 스위치 209가 오프로 되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.
다음에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 설정동작을 행한다. 이때, 여기서는, 신호를 입력하는 대상의 유니트회로만, 유니트회로 105a이라고 한다. 그 때문에, 유니트회로 105a에만 전류가 흐르도록 하여, 유니트회로 105b∼105e에는, 전류가 흐르지 않도록 한다. 따라서, 스위치회로 106a는 온으로 되어 있고, 스위치회로 106b∼106e는 오프로 되어 있다. 또한, 스위치 104는 오프로 하고, 스위치 102가 온으로 되어, 기본전류원(101)의 전류가 흐른다. 단지, 기본전류원(101)의 전류의 크기는 작다. 따라서, 종래라면, 좀처럼 정상상태가 되지 않았다. 그러나, 도 4의 경우는, 설정동작의 앞에 프리차지동작을 행하고 있다. 따라서, 신호선(108)의 전위는 Vp으로 되어있다. Vp는, 설정동작이 완료하였을 때의, 신호선(108)의 전위와 대체로 같다. 따라서, 신속히 설정동작을 완료시켜, 정상상태가 되는 것이 가능해진다.
이와 같이, 프리차지동작시(프리차지기간)에는, 큰 전류를 흘린다. 예를 들면, A배의 전류를 흘린다. 이때, A개의 유니트회로에 전류를 흘리도록 한다. 그렇게 하면, 전류치가 크기 때문에, 신속히 정상상태로 할 수 있다. 요컨대, 전류가 흐르는 배선에 기생하고 있는 부하(배선저항이나 교차용량 등)에 의한 영향을 적게 하여, 신속히 정상상태로 할 수 있다. 그리고 다음에, 설정기간에 있어서, 1배의 전류를 1개의 유니트회로에 흘려, 설정동작을 행한다. 단지, 프리차지동작에 의해서, 설정동작이 완료하였을 때와 대체로 같은 상태로 되어 있다. 이것은, 프리차지동작시의 전류의 배율(A배)이, 전류를 흘리는 유니트회로의 개수(A개)와, 대응되고 있는 것이 이유이다. 이와 같이, 프리차지동작을 행하기 때문에, 신속히 설정동작을 행할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 부하(201)가 EL 소자인 경우, EL 소자를 저계조로 발광시키고 싶은 경우의 신호기록 시에도, 요컨대, 설정동작시의 전류치가 작더라도, 신속히 신호를 기록할 수 있다.
또한, 프리차지동작이 완료하였을 때의 신호선의 전위는, 설정동작이 완료하였을 때의 신호선의 전위와 대체로 같아지고 있다. 만약에 완전히 같아진 경우는, 프리차지동작이 완료한 시점에서, 설정동작도 완료한 것으로 된다. 만약에 전위가완전히 같지 않는 경우는, 그 차의 전위분량만큼, 설정동작에 의해서, 조절되는 것으로 한다. 따라서, 신호선의 전위에 관해서, 설정동작을 시작하고 나서 완료하기까지의 변동이 작고 완료되면, 신속히 정상상태로 되는 것이 가능해진다.
또한, 프리차지동작이 완료하였을 때의 신호선의 전위가, 설정동작이 완료하였을 때의 신호선의 전위와 같게 되어있는지 아닌지는, 각 전류원회로 107a∼107e에서의 전류원 트랜지스터의 전류특성의 변동의 정도에 의존한다. 만약에 전류특성이 변동하고 있지 않으면, 전류원 트랜지스터의 게이트·소스간 전압은, 프리차지동작시와 설정동작시에서는 일치한다. 그러나, 전류특성이 변동하고 있으면, 프리차지동작시와 설정동작시에서, 전류원 트랜지스터의 게이트·소스간 전압이 달라져 버린다. 따라서, 신호선(108)의 전위도, 프리차지동작이 완료하였을 때와, 설정동작이 완료하였을 때에서는 전위차가 생겨버린다. 따라서, 전류원 회로들 107a 내지 107e의 각각의 전류원 트랜지스터는 전류 특성에 균일함을 갖는 것이 바람직하다. 이것은, 설정 동작에서 정상 상태를 신속히 획득하게 하는 것을 가능하게 한다. 전류원 트랜지스터의 전류 특성의 균일함은 결정화에서 같은 레이저 샷을 각 트랜지스터의 반도체 층에 방사함으로써 달성가능하다.
이때, 도 1에서는, 5개의 유니트회로가 접속되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
또한, 프리차지동작시에, 도 3에서는, 5개의 유니트회로에 전류가 입력되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 4개의 유니트회로에 전류를 흘려도 된다. 이 경우, 추가전류원(103)의 전류는,기본전류원(101)의 4배의 크기로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 5에서는, 스위치회로 106b∼106e가 온, 스위치회로 106a가 오프로 되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 여기서는, 신호를 입력하는 대상의 유니트회로는, 유니트회로 105a라고 하고 있기 때문에, 트랜지스터의 전류특성의 변동의 관점에서, 프리차지동작시에는, 유니트회로 105a에 전류를 입력하는 것이 바람직하다. 그러나, 도 5에 나타낸 바와 같이, 스위치회로 106a를 오프로 하고, 유니트회로 105a에 전류를 입력하지 않도록 하여, 프리차지동작을 행해도 된다.
또한, 설정동작시에, 도 4에서는, 1개의 유니트회로에 전류가 입력되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수개의 유니트회로에 전류를 흘려도 된다. 이 경우, 기본전류원(101)의 전류도, 그 개수에 따라 크게 할 필요가 있다.
이때, 도 1에서는, 신호선(108)과 각 전류원회로 107a∼107e는, 각 스위치회로106a∼106e를 통해 접속되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 신호선(108)으로부터 각 유니트회로 105a∼105e에 전류가 입력되는지 아닌지를 제어할 수 있는 구성으로 되어 있으면 된다. 비록 도 1에서 신호선을 통해 각 유니트회로에 전류가 입력되더라도, 전압 같은 다른 신호들이 예를 들어 다른 배선을 사용하고 또한 유니트회로에 입력되어도 된다.
이때, 프리차지동작시에는, 도 3에서는, 스위치 102는 오프로 하고, 스위치 104는 온하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 전류의 크기를 조정해 두면, 스위치 102를 온으로 하여, 기본전류원(101)과 추가전류원(103)의 양쪽으로부터 전류가 흐르도록 해도 된다.
또한, 도 1에서는, 설명을 명쾌히 하기 위해서, 신호선(108)은, 스위치 102를 통해 기본전류원(101)과 접속되고, 스위치 104를 통해 추가전류원(103)과 접속되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 프리차지동작시와, 설정동작시에서, 신호선(108)에 흐르는 전류의 크기를 제어할 수 있는 구성으로 되어 있으면 된다. 따라서, 스위치 102, 104는, 기본전류원(101)이나 추가전류원(103)으로부터 흐르는 전류의 크기를 제어할 수 있도록 되어 있으면, 어디에 배치하여도 된다. 또한, 기본전류원(101)이나 추가전류원(103)이 전류를 출력하는지 아닌지를 바꿀 수 있는 기능을 가지고 있는 경우는, 스위치 102, 104를 배치하지 않아도 된다. 또한, 프리차지동작시와, 설정동작시에, 전류의 크기를 바꿀 수 있는 기능을 가지고 있는 경우는, 기본전류원(101)과 추가전류원(103)을 하나의 전류원에 통합하여도 된다.
이때, 도 1∼도 4에서는, 유니트회로에서 기본전류원(101)이나 추가전류원(103)쪽으로 전류가 흐르도록 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 기본전류원(101)이나 추가전류원(103)으로부터 유니트회로쪽에 전류가 흐르고 있더라도 된다. 단지, 그 경우는, 각 유니트회로에서의 전류원회로에 대해서 주의할 필요가 있다. 다시 말해, 전류원회로가 도 2와 같은 구성의 경우는, 전류원 트랜지스터(208)는, 트랜지스터의 극성을 P채널형으로부터 N채널형으로 변경할 필요가 있다. 왜냐하면, 전류가 흐르는 방향에 따라서, 트랜지스터의 소스단자와 드레인단자가 바뀌기 때문이다. 혹시 가령, 기본전류원(101)이나 추가전류원(103)으로부터 유니트회로쪽에 전류가 흐르고, 또한, 전류원 트랜지스터의 극성을 P채널형으로 한 경우는, 도 8에 나타내는 것과 같은 구성으로 할 필요가 있다. 도 8에서는,전류원 트랜지스터(808)의 게이트·소스사이에, 커패시터(810)가 접속되어 있다. 트랜지스터를 흐르는 전류의 크기는, 게이트·소스간 전압에 의해서 제어되기 때문에, 게이트·소스간 전압을 유지할 필요가 있다. 그 때문에, 커패시터(810)는, 전류원 트랜지스터(808)의 게이트·소스사이에 접속하는 것이 바람직하다. 또한, 스위치(807)는, 전류원 트랜지스터(808)의 게이트·드레인 사이에 접속되어 있다. 이와 같이, 전류가 흐르는 방향에 따라서, 즉, 전위의 고저에 따라서, 소스단자와 드레인단자가 결정되기 때문에, 그것에 따라서 접속구조를 결정할 필요가 있다.
이때, 도 2 또는 도 8에서의 부하(201)는, 무엇이든지 된다. 저항 등과 같은 소자라도, 트랜지스터라도, EL 소자라도, 그 외의 발광소자라도, 트랜지스터와 용량과 스위치 등으로 구성된 전류원회로라도, 어떠한 회로가 접속된 배선이라도 된다. 신호선이라도, 신호선과 그것에 접속된 화소라도 된다. 그 화소에는, EL 소자나 FED에서 사용하는 소자 등, 어떠한 표시소자를 포함하고 있어도 된다. 또한 화소에 전류를 공급하기 위한 신호 드라이버 회로의 전류원 회로이어도 된다.
이때, 도 2에 있어서의 커패시터(210)나 도 8에서의 커패시터(810)는, 전류원 트랜지스터(208) 등의 게이트용량에 의해서 대용할 수 있다. 그 경우는, 커패시터(210)나 커패시터(810)를 생략할 수 있다.
이때, 커패시터(210)는, 전류원 트랜지스터(208)의 게이트단자와 소스단자에 접속되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 가장 바람직한 것은, 전류원 트랜지스터(208)의 게이트단자와 소스단자에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 트랜지스터의 동작은, 게이트·소스간 전압에 의해서 결정되기 때문에, 게이트단자와소스단자의 사이에서, 전압을 유지하고 있으면, 다른 영향(배선저항 등에 의한 전압강하 등의 영향)을 받기 어렵기 때문이다. 만약에 커패시터(210)가 전류원 트랜지스터(208)의 게이트단자와 별도의 배선과의 사이에 배치되어 있으면, 그 별도의 배선에 있어서의 전압강하량에 따라서 전류원 트랜지스터(208)의 게이트단자의 전위가 변해버릴 가능성이 있다.
이때, 도 1에서는, 5개의 전류원회로 107a∼107e가 도시되어 있지만, 이 전류원회로의 전류능력, 즉, 각 전류원 트랜지스터의 게이트폭 W와 게이트길이 L은, 모든 유니트회로에서 동일해도 되고, 달라도 된다. 다른 경우는, 프리차지동작시와, 설정동작시에, 정상상태가 되었을 때의 신호선(108)의 전위가 대체로 같아지도록 조정해 둘 필요가 있다.
이때, 도 1 등에 나타낸 스위치는, 전기적 스위치여도 기계적인 스위치여도 무엇이든지 된다. 전류의 흐름을 제어할 수 있다면, 무엇이든지 된다. 트랜지스터여도 되고, 다이오드여도 되고, 그것들을 조합한 논리회로여도 된다. 따라서, 스위치로서 트랜지스터를 사용하는 경우, 그 트랜지스터는, 단순한 스위치로서 동작하기 때문에, 트랜지스터의 극성(도전형)은 특히 한정되지 않는다. 단지, 오프전류가 적은 쪽이 바람직한 경우, 오프전류가 적은 쪽의 극성의 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 오프전류가 적은 트랜지스터로서는, LDD 영역을 설치하고 있는 것 등이 있다. 또한, 스위치로서 동작시키는 트랜지스터의 소스단자의 전위가, 저전위측전원(Vss, Vgnd, 0V 등)에 가까운 상태로 동작하는 경우는 n채널형을, 반대로, 소스단자의 전위가, 고전위측 전원(Vdd 등)에 가까운 상태로 동작하는 경우는 p채널형을 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 게이트·소스간 전압의 절대치를 크게 할 수 있기 때문에, 스위치로서 동작하기 쉽기 때문이다. 이때, n채널형과 p채널형의 양쪽을 사용하여 CMOS형 스위치를 사용할 수도 있다.
이때, 본 발명의 회로로서, 도 1, 도 2, 도 8 등에 나타내었지만, 구성은 이것에 한정되지 않는다. 유니트회로의 수, 각 전류원의 수, 스위치의 배치나 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터의 수나 배치, 각 배선의 전위, 전류가 흐르는 방향 등을 변경하는 것에 의해, 여러 가지 회로를 사용하여 구성할 수 있다. 또한, 각각의 변경을 조합하는 것에 의해, 여러 가지 회로를 사용하여 구성할 수 있다.
이때, 도 1의 경우, 도 3이나 도 5와 같이 프리차지동작을 행하고, 그 후, 도 4와 같이 설정동작을 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
예를 들면, 도 3이나 도 5와 같은 프리차지동작을 복수회 행해도 된다. 예를 들면, 1회째의 프리차지동작에서는, 도 3의 경우와 같이, 전류의 크기를 5배로 하여, 5개의 유니트회로에 전류를 흘린다. 다음으로, 2회째의 프리차지동작에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 전류의 크기를 3배로 하여, 3개의 유니트회로에 전류를 흘린다. 그리고 최후에, 설정동작으로서, 전류의 크기를 1배로 하여, 1개의 유니트회로에 전류를 흘리도록 하여도 된다.
이와 같이, 복수회의 프리차지동작을 행함으로써, 원활히, 설정동작으로 이행할 수 있다.
또는, 별도의 프리차지동작을 조합해도 된다.
예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 도 3과 같은 프리차지동작전에, 별도의 프리차지를 행해도 된다. 도 10에서는, 단자(1001)로부터 스위치(1002)를 통해 전압을 공급한다. 그 전위는, 프리차지동작이나 설정동작에 있어서, 정상상태가 되었을 때의 전위와, 대체로 같은 값으로 해둔다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 스위치(1002)를 온으로 하여, 단자(1001)의 전위를 공급한다. 전압을 가하기 때문에, 순간적으로 많은 전류를 흘릴 수 있다. 이에 따라, 신속히 프리차지할 수 있다. 그 후, 스위치(1002)를 오프로 하여, 도 3과 같이 프리차지동작을 행한다. 이때, 전압을 공급하여 프리차지를 행하는 기술은, 같은 출원인에 의한 특원 2003-019240호 출원에 기재되어 있다. 거기에는, 여러 가지의 프리차지기술이 개시되어 있고, 그 내용을 본 발명과 조합할 수 있다.
또한 예를 들면, 각 유니트회로(전류원회로)에 있어서, 거기에 흐르는 전류의 크기를 복수단계로 변화시키는 것에 의해 프리차지를 행하는 동작을, 도 3과 같은 프리차지동작과 조합하여도 된다. 전류원회로(107)에 흐르는 전류를 복수단계로 변화시키는 것이 가능한 경우의 구성예를 도 11, 도 12에 나타낸다.
도 11의 경우는, 제 2 전류원 트랜지스터(1111)가 전류원 트랜지스터(1108)와 직렬로 접속되어 있다. 그리고, 제 2 전류원 트랜지스터(1111)의 소스·드레인사이를 단락시키는 스위치(1112)가 접속되어 있다. 스위치(1112)가 오프되어 있으면, 전류원 트랜지스터(1108)의 게이트단자와 제 2 전류원 트랜지스터(1111)의 게이트단자는, 서로 접속되어 있기 때문에, 전류원 트랜지스터(1108)와 제 2 전류원 트랜지스터(1111)는, 멀티게이트의 트랜지스터로서 동작하는 것으로 한다. 그 때의멀티게이트의 트랜지스터의 게이트길이 L은, 전류원 트랜지스터(1108)의 게이트길이 L보다도 크다. 그 때문에, 거기를 흐르는 전류도 작다. 한편, 스위치(1112)가 온하고 있으면, 제 2 전류원 트랜지스터(1111)의 소스·드레인 사이는 단락되어 있으므로, 제 2 전류원 트랜지스터(1111)의 소스·드레인 사이에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 실질적으로, 전류원 트랜지스터(1108)만이 동작하고 있는 것으로 한다. 이상으로부터, 스위치(1112)의 온/오프에 의해서, 전류원 트랜지스터(1108)에 흐르는 전류를 변화시킬 수 있다. 이 동작을 도 3이나 도 4의 전후나 도중에 행하는 것에 의해, 보다 재빠르게 프리차지할 수 있다.
도 11에서는, 직렬로 접속되어 있었지만, 도 12에는, 제 2 전류원 트랜지스터(1211)가 전류원 트랜지스터(1208)와 병렬로 접속되어 있는 경우의 예를 나타낸다. 이 경우도 전류를 많이 흘리고 싶은 경우는, 스위치(1212)를 온으로 함으로써, 제 2 전류원 트랜지스터(1211)쪽에도 전류가 흐르도록 할 수 있다.
이때, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 전류원회로(107)에 흐르는 전류를 복수단계로 변화시키는 것이 가능한 경우의 구성에 관해서는, 동 출원인에 의한 특원 2003-055018호 출원에 기재되어 있다. 거기에는, 여러 가지의 구성이 개시되어 있고, 그 내용을 본 발명과 조합할 수 있다.
이때, 프리차지동작에 있어서 사용되는 트랜지스터와, 설정동작에 있어서 사용되는 트랜지스터는, 될 수 있는 한, 특성이 갖추어져 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 1의 경우, 전류원회로에서의 전류원 트랜지스터 208, 808, 1108, 1208, 제 2 전류원 트랜지스터 1111, 1211는, 전류원회로 107a∼107e에서, 전류특성이 갖추어져 있는 것이 바람직하다. 따라서, 전류원 트랜지스터나 제 2 전류원 트랜지스터를 작성하는 과정에서, 될 수 있는 한, 전류특성이 갖추어지도록 연구하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전류원 트랜지스터와 제 2 전류원 트랜지스터의 반도체층에 레이저를 조사하여 제조하는 경우, 전류원 트랜지스터와 제 2 전류원 트랜지스터가 균일한 전류 특성을 갖도록 레이저를 조사하는 것이 바람직하다. 따라서 예를 들면, 선형 레이저를 조사하는 경우는, 신호선(108)과 평행하게 레이저를 조사하여, 신호선(108)과 수직방향으로 레이저를 주사해 가는 것이 바람직하다.
이때, 기본전류원(101)과 추가전류원(103)을, 포화영역에서 동작하는 트랜지스터로 실현하는 경우는, 각각의 게이트전극을 접속해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각각의 트랜지스터의 게이트폭 W와 게이트길이 L의 비율을 조절함으로써, 각각의 전류원의 전류의 크기를, 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같이 스위치의 배치나 수, 각 트랜지스터의 극성, 전류원 트랜지스터의 수나 배치, 기본전류원의 종류나 수나 배치, 유니트회로의 구성이나 수, 유니트회로 중의 전류원회로의 구성, 프리차지를 행하는 회수, 별도의 프리차지방법과의 조합의 유무, 전류가 흐르는 방향 등을 변경하는 것에 의해, 여러 가지 회로을 사용하여, 본 발명을 구성할 수 있고, 각각의 변경을 조합함으로써 더욱 여러 가지 회로를 사용하여 본 발명을 구성할 수 있다.
(실시예2)
실시예 1에서는, 도 1∼도 4에 있어서, 신호를 입력하는 대상의 유니트회로, 즉, 설정동작을 행하는 대상의 유니트회로가, 유니트회로 105a인 경우에 관해서 서술하였다. 본 실시예에서는, 설정동작을 행하는 대상의 유니트회로가 시간에 따라 변해가는 경우의 동작에 관해서 서술한다.
이때, 도 1에 나타낸 구성을 사용하여 동작을 서술하지만, 구성이나 동작은, 이것에 한정되지 않는다. 이때, 본 실시예의 내용은, 실시예 1에서 설명한 내용을 조합하는 것으로 가능하다.
또한, 프리차지동작시에, 전류가 입력되는 유니트회로의 수는, 간단을 위해, 3개로 한다. 이때, 프리차지동작시에, 전류가 입력되는 유니트회로의 수는 이것에 한정되지 않는다.
우선, 신호를 입력하는 대상의 유니트회로, 요컨대, 설정동작을 행하는 대상의 유니트회로가, 유니트회로 105a이라고 한다. 그래서, 유니트회로 105a에 대하여 설정동작을 행하기 전에, 프리차지동작을 행한다. 여기서는 간단을 위해, 3개의 유니트회로에 전류를 흘려 프리차지동작을 행하는 것으로 한다. 따라서, 도 13에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105b, 105c, 105d에 전류를 흘려, 프리차지동작을 행한다.
여기서, 유니트회로 105a로의 설정동작전에 행하는 프리차지동작으로서, 전류를 흘리는 회로를, 유니트회로 105b, 105c, 105d로 한 이유를 서술한다. 그것은, 설정동작을 행하는 대상의 유니트회로가, 유니트회로 105a의 다음은, 유니트회로105b이며, 그 다음은 유니트회로 105c이며, 그 다음은 유니트회로 105d이기 때문이다. 즉, 유니트회로의 구성에 따라서는, 프리차지동작으로 하여 유니트회로에 전류를 흘리면, 그 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가변화되어 버리는 경우가 있다. 따라서, 이 후 곧 설정동작을 행하는 것이면, 프리차지동작을 위해 전류를 흘리더라도, 문제가 적다.
따라서, 프리차지동작으로서 유니트회로에 전류를 흘리면, 그 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가 변화해 버리지 않는 것 같은 경우는, 유니트회로 105b, 105c, 105d 이외의 유니트회로를 사용하여, 프리차지동작을 행하여도 된다.
또한, 설정동작시와 프리차지동작시에서, 신호선(108)의 상태는 대체로 같은 것이 바람직하다. 그것을 위해서는, 설정동작을 행하는 유니트회로(전류원회로)와, 프리차지동작을 행하는 유니트회로(전류원회로)는, 전류특성이 갖추어져 있는 것이 바람직하다. 따라서, 유니트회로 105a(요컨대, 설정동작을 행하는 유니트회로)의 가까이 배치되어 있는 유니트회로를 사용하여 프리차지동작을 행하는 것이 바람직하다. 물론, 유니트회로 105a(요컨대, 설정동작을 행하는 유니트회로)를 사용하여 프리차지동작을 행하여도 된다.
이상과 같이, 어떤 유니트회로로의 설정동작전에 행하는 프리차지동작으로서, 전류를 흘리는 유니트회로는, 프리차지동작으로서 유니트회로에 전류를 흘리면, 그 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가 변화해버리는 경우는, 프리차지동작후에 설정동작을 행하는 유니트회로를 선택하는 것이 바람직하다. 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가 변화해 버리지 않는 경우는, 설정동작을 행하는 유니트회로의 가까이 배치되어 있는 유니트회로를 선택하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
다음에, 도 13과 같은 프리차지동작후, 도 14에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105a에 설정동작을 행한다.
그리고, 신호를 입력하는 대상의 유니트회로, 요컨대, 설정동작을 행하는 대상의 유니트회로가, 유니트회로 105b가 되었다고 한다. 그렇게 하면, 유니트회로105b에 대하여 설정동작을 행하기 전에, 프리차지동작을 행한다. 그래서, 도 15에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105c, 105d, 105e에 전류를 흘려, 프리차지동작을 행한다. 이때, 유니트회로 105a에는, 프리차지동작으로서 전류를 흘리는 것은, 설정동작을 완료시킨 직후이며, 바람직하지 않다.
다음에, 도 16에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105b에 설정동작을 행한다.
이와 같이 하여, 도 17, 도 18에 나타낸 바와 같이, 프리차지동작과 설정동작을 행해간다.
이때, 유니트회로 105c로의 설정동작의 전의 프리차지동작을 행하는 경우, 유니트회로 105e의 다음에는 유니트회로가 없다. 그래서, 프리차지동작으로서는, 전류를 흘리는 유니트회로로서, 최초의 유니트회로로 되돌아가, 유니트회로 105d, 105e, 105a에 전류를 흘리면 된다. 이때의 동작을 도 17 및 도 18에 나타낸다.
마찬가지로, 유니트회로 105d로 설정동작을 행하는 경우, 도 19에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105e, 105a, 105b에 전류를 흘려 프리차지동작을 행하고, 그 후, 도 20에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105d로 설정동작을 행한다. 다음도 마찬가지로, 도 21, 도 22에 나타낸 바와 같이, 프리차지동작과 설정동작을 행하여 간다.
이와 같이 동작시킴으로써, 순차, 각 유니트회로에 설정동작을 행해 갈 수 있다. 그리고, 설정동작전에 프리차지동작을 행하는 것에 의해, 전류가 작더라도, 신속히 설정동작을 완료시킬 수 있다.
이때, 프리차지동작을 행할 때, 다음에 설정동작을 행하는 유니트회로를 포함시키지 않고서, 그 이외의 유니트회로에 전류를 흘리고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 14에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105a에 설정동작을 행하는 경우, 그 전의 프리차지동작에서는, 도 13이 아니라, 도 21과 같이, 유니트회로105a도 포함하여, 전류를 흘려도 된다.
이때, 본 실시예에서 설명한 내용은, 실시예 1에서 설명한 구성에서의, 어떤 동작을 상세히 서술한 것에 해당하지만 이것에 한정되지 않고, 그 요지를 변경하지 않은 범위이면 여러 가지 변형이 가능하다. 따라서, 실시예 1에서 설명한 내용은, 본 실시예에도 적용할 수 있다.
(실시예3)
실시예1에 있어서, 도 2, 도 8, 도 11, 도 12 등에 예를 나타낸 바와 같이, 유니트회로로서는, 여러 가지 구성을 사용할 수 있다. 그래서, 본 실시예에서는 유니트회로의 별도의 예나, 유니트회로의 동작에 관해서 나타낸다.
우선, 도 23에, 회로예를 도시한다. 도 23의 회로의 경우, 스위치 207을 온으로 하면, 트랜지스터(2309)의 게이트·소스간 전압이 0이 된다. 그 때문에, 트랜지스터(2309)는 오프되어 부하(201)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 프리차지동작을 행하는 경우는, 스위치 106, 207을 온으로 하면 된다. 이때, 도 23의 회로의 경우, 프리차지동작으로서 유니트회로에 전류를 흘리면, 그 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가 변화해 버린다. 그 때문에, 프리차지동작을 행한 후는, 새롭게 설정동작을 행할 때까지, 부하에 전류를 흘리는 것은 바람직하지 않다. 그래서, 그와 같은 경우는, 스위치 106을 오프로 하고, 스위치 207을 온으로 하면 된다. 스위치 106을 오프로 하면, 유니트회로에 전류는 흐르지 않는다. 한편, 스위치 207은 온이기 때문에, 부하(201)에 전류는 흐르지 않는다. 부하(201)에 전류를 흘리는 경우는, 스위치 106, 207을 오프로 하면 된다. 또한, 설정동작을 행하는 경우는, 스위치 106, 207을 온으로 하면 된다.
별도의 예를 도 24에 나타낸다. 도 24의 회로의 경우, 스위치 2407을 온으로 하면, 트랜지스터(2409)의 게이트·소스간 전압이 0이 된다. 그 때문에, 트랜지스터(2409)는 오프하여, 전원선(2413)으로부터 부하(201)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 프리차지동작을 행하는 경우는, 스위치 106, 2407을 온으로 하면 된다. 단지, 그대로는, 부하(201)에 전류가 흘러 버리기 때문에, 스위치 2411을 온으로 하여, 배선(2412)쪽에 전류가 흐르도록 하면 된다. 배선(2412)의 전위를 조절하면, 부하(201)에 전류가 흐르지 않은 경우가 많지만, 흘러 버리는 경우는, 스위치 209를 오프로 하면 된다. 이때, 도 24의 회로의 경우, 프리차지동작으로서 유니트회로에 전류를 흘리면, 그 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가 변화되어 버린다. 그 때문에 프리차지동작을 행한 후는, 새롭게 설정동작을 행할 때까지 부하에 전류를 흘리는 것은 바람직하지 않다. 그래서, 그와 같은 경우는, 스위치 106을 오프로 하고, 스위치 207을 온으로 하면 된다. 또는, 스위치 209를 오프로 해두면 된다. 스위치 106을 오프로 하면, 유니트회로에 전류는 흐르지 않는다. 한편, 스위치 207은 온이기 때문에, 전원선(2413)으로부터 부하(201)에 전류는 흐르지 않는다. 부하(201)에 전류를 흘리는 경우는, 스위치 106, 2407, 2411을 오프로 하고 스위치 209를 온으로 하면 된다. 또한, 설정동작을 행하는 경우는, 스위치 106, 2407, 2411을 온으로 하면 된다.
이때, 도 23 및 도 24에 나타낸 구성에 관해서는, 동 출원인에 의한 일본 특원 2002-274680호 출원에 기재되어 있다. 그 내용을 본 발명과 조합할 수 있다.
다음에, 커런트미러회로를 사용한 예를 도 25 및 도 26에 나타낸다. 도 25의 경우, 프리차지동작으로서 유니트회로에 전류를 흘리면, 그 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가 변화되어 버린다. 그 때문에, 스위치 2509에 의해서, 부하(201)에 전류를 흘리는지 아닌지를 제어할 필요가 있다. 그러나, 도 26의 경우는, 프리차지동작으로서 유니트회로에 전류를 흘리더라도, 스위치 2601을 오프해 두면, 그 유니트회로에 대하여 설정동작을 행하였을 때의 상태가 변화하지 않는다. 그 때문에, 프리차지동작을 행하고 있더라도, 부하(201)에 전류를 흘릴 수 있다.
다음에, 다른 예를 도 27에 나타낸다. 도 27의 회로의 구체예로서, 그 일례를, 도 28에 나타낸다. 이때, 도 27 및 도 28에 나타낸 구성이나 그 동작에 관해서는, 동 출원인에 의한 국제공개 제03/027997호 팜플렛에 개시되어 있다. 그 내용을 본 발명과 조합할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는, 여러 가지의 구성의 유니트회로를 나타내었지만, 이것에 한정되지 않고, 그 요지를 변경하지 않은 범위라면 여러 가지 변형이 가능하다. 또한, 본 실시예에서 서술한 내용은, 실시예 1∼2와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시예4)
본 실시예에서는, 표시장치 및 신호구동회로 등의 구성과 그 동작에 대해서 설명한다. 신호구동회로의 일부나 화소에, 본 발명의 회로를 적용할 수 있다.
표시장치는, 도 29에 나타낸 바와 같이, 화소배열(2901), 게이트구동회로(2902), 신호구동회로(2910)를 가지고 있다. 게이트 구동회로(2902)는, 화소배열(2901)에 선택신호를 순차 출력한다. 신호구동회로(2910)는, 화소배열(2901)에 비디오신호를 순차 출력한다. 화소배열(2901)에서는, 비디오신호에 따라서, 빛의 상태를 제어함에 의해 화상을 표시한다. 신호구동회로(2910)로부터 화소배열(2901)로 출력하는 비디오신호는, 전류인 경우가 많다. 즉, 각 화소에 배치된 표시소자나 표시소자를 제어하는 소자는, 신호구동회로(2910)로부터 입력되는 비디오신호(전류)에 의해 상태를 변화시킨다. 화소에 배치하는 표시소자의 예로서는, EL소자나 FED(필드 에미션 디스플레이)로 사용하는 소자 등이 거론된다.
이때, 게이트 구동회로(2902)나 신호구동회로(2910)는, 하나 이상이어도 된다.
신호구동회로(2910)는, 구성을 복수의 부분으로 나눈다. 개략적으로, 일례로서, 시프트 레지스터(2903), 제 1 래치회로(LAT1)(2904), 제 2 래치회로(LAT2)(2905), 디지털·아날로그변환회로(2906)로 나누어진다. 디지털·아날로그변환회로(2906)에는, 전압을 전류로 변환하는 기능도 가지고 있고, 감마보정을 행하는 기능도 가지고 있어도 된다. 즉, 디지털·아날로그변환회로(2906)에는, 화소에 전류(비디오신호)를 출력하는 회로, 즉, 전류원회로를 가지고 있고, 거기에 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 화소는, EL 소자 등의 표시소자를 가지고 있다. 그 표시소자에 전류(비디오신호)를 출력하는 회로, 즉, 전류원회로를 가지고 있고, 거기에도, 본 발명을 적용할 수 있다.
그래서, 신호구동회로(2910)의 동작을 간단히 설명한다. 시프트 레지스터(2903)는, 플립플롭회로(FF) 등의 복수열을 사용하여 구성되고, 클록신호(S­CLK), 스타트펄스(SP), 클록반전신호(S-CLKb)가 입력된다, 이들 신호의 타이밍에 따라서, 샘플링펄스가 순차적으로 출력된다.
시프트 레지스터(2903)로부터 출력된 샘플링펄스는, 제 1 래치회로(LAT1)(2904)에 입력된다. 제 1 래치회로(LAT1)(2904)에는, 비디오신호선(2908)으로부터 비디오신호가 입력되어 있고, 샘플링펄스가 입력되는 타이밍에 따라서, 각 열에서 비디오신호를 유지해간다. 이때, 디지털·아날로그변환회로(2906)를 배치하고 있는 경우는, 비디오신호는 디지털 값이다. 또한, 이 단계에서의 비디오신호는, 전압인 경우가 많다.
그러나, 제 1 래치회로(2904)와 제 2 래치회로(2905)가, 아날로그 값을 보존할 수 있는 회로인 경우는, 디지털·아날로그변환회로(2906)는 생략할 수 있는 경우가 많다. 그 경우, 비디오신호는, 전류인 경우도 많다. 또한, 화소배열(2901)에출력하는 데이터가 2진화 값, 요컨대, 디지털 값인 경우는, 디지털·아날로그변환회로(2906)는 생략할 수 있는 경우가 많다.
제 1 래치회로(LAT1)(2904)에 있어서, 최종열까지 비디오신호의 유지가 완료되면, 수평귀선기간 동안에, 래치제어선(2909)으로부터 래치펄스(Latch Pulse)가 입력되고, 제 1 래치회로(LAT1)(2904)에 유지되어 있던 비디오신호는, 일제히 제 2래치회로(LAT2)(2905)에 전송된다. 그 후, 제 2 래치회로(LAT2)(2905)에 유지된 비디오신호는, 한줄 분량이 동시에, 디지털·아날로그변환회로(2906)에 입력된다. 그리고, 디지털·아날로그변환회로(2906)로부터 출력되는 신호는, 화소배열(2901)에 입력된다.
제 2 래치회로(LAT2)(2905)에 유지된 비디오신호가 디지털·아날로그변환회로(2906)에 입력되고, 그리고, 화소(2901)에 입력되어 있는 동안, 시프트 레지스터(2903)에서는 다시 샘플링펄스가 출력된다. 즉, 동시에 2개의 동작이 행해진다. 이에 따라, 선순차 구동이 가능해진다. 이후, 이 동작을 반복한다.
이때, 디지털·아날로그변환회로(2906)가 가지고 있는 전류원회로가, 설정동작과 출력동작을 행하는 회로인 경우, 그 전류원회로에, 전류를 흘리는 회로가 필요하게 된다. 그와 같은 경우, 기준 전류원회로(2914)가 배치된다.
또한, 본 발명에 따르면, 트랜지스터와 그 트랜지스터가 형성되는 기판의 형태는 상술한 것처럼 한정되지 않는다. 그러므로, 전체 회로를 도 29 또는 도 30에 도시한 것처럼 유리기판, 플라스틱 기판, 단결정기판 또는 SOI기판 위에 형성하는 것이 가능하다. 이때, 도 29 또는 도 30에 도시된 것처럼, 회로의 모든 부분이 같은 기판 위에 형성될 필요는 없고, 회로의 일부는 다른 기판 위에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 29 및 도 30에서, 화소배열(2901) 및 게이트구동회로(2902)가 TFT와 함께 유리 기판 위에 형성되고, 신호구동회로(2910)(또는 그 부분)가 단결정 기판 위에 형성되는 것이 가능하여, 그에 따라 IC 칩을 COG(Chip On Glass) 본딩으로 유리기판 위에 연결할 수 있다. COG 본딩 대신에, TAB(Tape Auto Bonding), 인쇄기판 등도 사용될 수 있다.
즉, 신호구동회로와 그 일부는, 화소배열(2901)과 동일기판상에 존재하지 않고, 예를 들면, 외부부착의 IC 칩을 사용하여 구성되는 경우도 있다.
이때, 신호구동회로 등의 구성은 도 29에 한정되지 않는다.
예를 들면, 제 1 래치회로(2904)와 제 2 래치회로(2905)가, 아날로그 값을 보존할 수 있는 회로인 경우, 도 30에 나타낸 바와 같이, 기준용 전류원회로(2914)로부터 제 1 래치회로(LAT1)(2904)에, 비디오신호(아날로그전류)가 입력되는 경우도 있다. 또한, 도 30에서, 제 2 래치회로(LAT2)(2905)가 존재하지 않은 경우도 있다. 그와 같은 경우는, 제 1 래치회로(LAT1)(2904)에, 보다 많은 전류원회로가 배치되어 있는 경우가 많다.
예를 들어, 2개의 전류원회로를 배치하는 것이 가능하고, 그들 중 하나는 설정동작을 하고, 다른 하나는 정상동작을 한다. 이 기능들도 절환될 수 있다. 결과적으로, 설정동작과 정상동작은 동시에 실행될 수 있다.
전류원회로의 구체적인 구성은 국제 공개 No. 03/038793 내지 No. 03/038797 팸플릿 등에 개시된다. 그것들은 본 발명에 적용될 수 있고, 본 발명의 구성과 결합될 수 있다.
이러한 경우, 도 29에서의 디지털·아날로그변환회로(2906) 중의 전류원회로에, 본 발명을 적용할 수 있다. 디지털·아날로그변환회로(2906) 중에, 많은 유니트회로가 있고, 기준 전류원회로(2914)에, 기본전류원(101)과 추가전류원(103)이 배치되어 있다.
또는, 도 30에서의 제 1 래치회로(LAT1)(2904) 중의 전류원회로에, 본 발명을 적용할 수 있다. 제 1 래치회로(LAT1)(2904) 중에, 많은 유니트회로가 있고, 기준 전류원회로(2914)에, 기본전류원(101)과 추가전류원(103)이 배치되어 있다.
또는, 도 29 및 도 30에서의 화소배열(2901) 중의 화소(그 중의 전류원회로)에, 본 발명을 적용할 수 있다. 화소배열(2901) 중에, 많은 유니트회로가 있고, 신호구동회로(2910)에, 기본전류원(101)과 추가전류원(103)이 배치되어 있다.
다음에, 게이트구동회로(2902)의 예를 도 31에 나타낸다. 유니트회로의 스위치부(예를 들면, 도 1에 있어서의 스위치부 106a∼106e)는, 프리차지기간에서는, 복수가 온 상태가 된다. 그리고, 설정기간에서는, 하나의 스위치부가 온이 된다. 그래서, 도 31에 나타낸 바와 같이, 시프트 레지스터(3101)로부터 복수의 행의 화소가가 온이 되는 신호가 입력된다. 한편, 시프트 레지스터(3102)로부터, 1행의 화소가 온이 되는 신호가 입력된다. 그리고, 제어신호선(3103)을 제어함으로써, 시프트 레지스터 3101과 시프트 레지스터 3102의 출력을 바꿔, 각 게이트선에 출력하도록 하고 있다.
이때, 화소(유니트회로)에서의 다른 스위치의 온/오프도, 같은 기술을 사용한 게이트구동회로에 의해 제어할 수 있다.
이때, 화소에 본 발명을 적용한 경우, 화소(유니트회로)의 구성에 의해서는, 프리차지기간 동안은, 부하(발광소자 등)에 전류를 공급하지 않은 경우가 있다. 그와 같은 경우는, 발광소자가 발광하지 않는다. 그 때문에, 1 프레임기간중, 줄곧 발광이 이어지는 홀드형 발광이 아니라, 1 프레임기간중, 어느 기간만 발광하는 임펄스형 발광이 된다. 홀드형 발광의 경우, 동화상을 표시하면, 눈의 잔상효과에 의해서 잔상이 보이는 경우가 있다. 한편, 임펄스형 발광인 경우, 동화상을 표시하여도, 잔상이 보이기 힘들다. 따라서, 화소에 본 발명을 적용한 경우, 동화상을 표시하였을 때의 잔상을 억제할 수 있다.
이때, 본 실시예는, 실시예 1∼3을 이용하므로, 상기 실시예 1∼3을 본 실시예에도 적용할 수 있다.
(실시예5)
지금까지의 실시예에서는, 신호선을 통해서, 전류를 공급하는 경우에 대해서 서술하여 왔지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 전류뿐만 아니라, 전압을 공급하여도 된다. 예를 들면, 같은 출원인에 의한 일본 특원 2003-123000호 출원에 기재되어 있는 기술을 본 발명과 조합할 수 있다.
일본 특원 2003-123000호 출원에서는, 도 37에 나타낸 바와 같이, 전류뿐만 아니라, 전압도 공급하고 있다. 증폭회로(3707)를 사용하여 귀환회로를 형성하는 것에 의해, 전압도 공급하고 있다. 이때, 자세한 동작의 설명은, 여기서는 생략한다.
도 38에는, 도 37에서의 전류원회로에 복수의 트랜지스터(3808)가 배치되어 있는 경우에 대해서 나타내고 있다. 여기서, 증폭회로로서, OP 앰프(3707)를 사용한 경우의 예를 나타내고 있다. 여기서 설명의 간단함을 위해 전류원회로의 트랜지스터(또는 화소)가 2개 배치되어 있는 경우에 관해서 나타낸다. 그러나, 그 수는 한정되지 않는다.
도 38에 나타낸 바와 같이, 유니트회로 105A, 105B가 설치되어 있다. 전류를 공급하는 신호선(108)과 전압을 공급하는 신호선(3803)이 있다. 그들 신호선과, 각 유니트회로 중 전류원회로는, 스위치회로(스위치 106A, 3807A) 등을 통해 접속된다. 각 유니트회로의 스위치회로(스위치 106A, 3807A와, 스위치 106B, 3807B)를 제어함으로써, 프리차지동작과 설정동작을 행한다. 이에 따라, 신속히 신호를 기록할 수 있다.
또한, 도 38에서는, 설명의 간단함을 위해, 전류원으로서 전류원(3701)만을 나타내었지만, 프리차지동작과 설정동작에 있어서, 전류의 크기를 제어할 수 있는 것으로 한다. 또는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전류원(3701)은, 스위치 102, 104, 기본전류원(101), 추가전류원(103) 등으로 구성되어 있는 것으로 한다.
(실시예 6)
도 13 내지 도 21에서, 5개의 유니트회로 105a 내지 105e는 신호선(108)에 연결되고, 프리차지동작은 3개의 유니트회로에 전류를 공급함으로써 실행된다. 실제 디스플레이 장치에서, 신호선은 더 많은 화소, 즉 더 많은 유니트회로에 연결된다.
예를 들어, 이동전화용 디스플레이 장치의 경우, QVGA를 갖는 수직하게 긴 화면이 채택되고, 따라서 신호선은 320개의 화소들(유니트회로들)에 연결된다. 한편, 카 네비게이션 시스템용 디스플레이 장치의 경우, VGA를 갖는 수평적으로 긴 화면이 채택되고, 따라서 신호선이 480개의 화소들(유니트회로들)에 연결된다. 더욱이, 개인용 컴퓨터용 디스플레이 장치의 경우에, XGA를 갖는 수평적으로 긴 화면이 채택되고, 따라서 신호선이 768개의 화소들(유니트회로들)에 연결된다.
이하 신호선이 다수의 화소들(유니트회로들)에 연결된 경우, 프리차지 동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수가 설명된다.
프리차지동작시, 전류가 공급되는 가능한 많은 화소들(유니트회로들)을 제공하는 것이 바람직하다. 그 이유는 프리차지동작시 흐르는 전류는 더 크게 되기 때문에, 정상상태가 신속히 달성될 수 있기 때문이다. 그러나, 전류치가 너무 많이 증가되는 경우, 전력 소비도 증가된다. 더욱이, 프리차지 동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수가 증가하는 경우, 발광 소자로 전류를 흘려 보낼 수 있는 화소들의 수는 감소될 수 있다. 즉, 설정동작에 의해 저장되는 데이터는 프리차지동작에 의해 파괴될 수 있기 때문에, 불완전한 데이터 디스플레이를 방지하기 위하여 특정 주기에 전류가 발광소자로 공급될 수 없다. 그 결과, 듀티 비는 감소될 수 있고, 발광소자의 수명을 단축한다. 그러므로, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들의 수는 이 교환에 의존하여 결정될 수도 있다.
예를 들어, 전류가 프리차지동작시 50개의 화소들(유니트회로들)에 공급되는 경우, 프리차지동작시의 전류치는 50배 이상 될 수 있다. QVGA를 갖는 이동전화의경우에, 신호선은 320개의 화소들(유니트회로들)에 연결되고, 따라서 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 비율은 50/320=16%이다. 이 때, 듀티 비는 (320-50)/320=84%이고, 이것은 허용가능치 내이다. 프리차지동작시 전류치가 50 배 이상이 될 경우, 정상상태에 도달하는 시간은 짧아질 수 있다. 특히, 작은 표시부(화소배열부) 및 짧은 신호선을 포함하는 이동전화의 경우, 신호선의 부하 커패시턴스는 작다. 그러므로, 50 배 이상의 전류치를 가지고, 정상상태에 도달하는 시간은 충분히 짧아질 수 있다. 따라서, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수는 50 이상, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 비율은 16% 이상, 듀티 비는 84% 이하인 것이 바람직하다.
그러나, 듀티 비가 5% 이하인 경우, 발광 소자의 수명은 짧아질 수 있다. 그러므로, 프리차지 동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수는 5% 이상의 듀티 비, 바람직하게는 10% 이상의 듀티 비를 갖도록 바라는 만큼 결정된다.
예를 들어, 전류가 프리차지동작시 100개의 화소들(유니트회로들)에 공급되는 경우, 프리차지동작시의 전류치는 100배 이상 될 수 있다. VGA 디스플레이를 갖는 카 네비게이션 시스템용 디스플레이 장치의 경우, 신호선은 480개의 화소들(유니트회로들)에 연결되고, 그러므로 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 비율은 100/480=20%이다. 이 때, 듀티비는 (480-100)/480=79%이고, 이것은 허용가능치 내이다. 프리차지 동작시 전류치가 100 배 이상 될 수 있는 경우, 정상상태에 도달하는 시간은 짧아질 수 있다. 특히, 카 네비게이션 시스템용 디스플레이 장치의 경우, 표시부(화소배열부)는 매우 크지 않고, 신호선은 매우 길지않고, 따라서 신호선의 부하 커패시턴스는 매우 크지 않다. 그러므로, 전류치 100배 이상을 가지고, 정상상태에 도달하는 시간은 충분히 짧아질 수 있다. 따라서, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수는 100 이상이고, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 비율은 20% 이상이고, 듀티 비는 79% 이하인 것이 바람직하다.
그러나, 듀티비가 5% 이하인 경우, 발광소자의 수명은 짧아질 수 있다. 그러므로, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수는 5% 이상 그리고 바람직하게는 10% 이상의 듀티 비를 갖도록 결정된다.
예를 들어, 프리차지동작시 200개의 화소들(유니트회로들)에 전류가 공급되는 경우, 프리차지동작시 전류치는 200 배 이상 될 수 있다. XGA 디스플레이를 갖는 개인용 컴퓨터용 디스플레이 장치의 경우, 신호선은 768개의 화소들(유니트회로들)에 연결되고, 그러므로 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 비율은 200/768=26% 이다. 이 때, 듀티 비는 (768-200)/768=73% 이고, 이것은 허용가능 내이다. 프리차지동작시 전류치가 200 배 이상 될 수 있는 경우, 정상상태에 도달하는 시간은 짧아질 수 있다. 따라서, 프리차지 동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수는 200 이상이고, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 비율은 26% 이상이고, 듀티 비는 73 % 이하인 것이 바람직하다.
그러나, 듀티 비가 5%이하인 경우, 발광소자의 수명은 짧아질 수 있다. 그러므로, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들(유니트회로들)의 수는 5% 이상, 더바람직하게는 10% 이상의 듀티 비를 갖도록 결정된다.
이 때, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들의 수는 상기에 제한되지 않는다. 예를 들어, 프리차지동작시 전류가 공급되는 화소들의 수는 대략 50%의 듀티 비를 갖도록 증가될 수 있다.
(실시예7)
본 발명을 사용한 전자기기로서, 비디오카메라, 디지털 카메라, 고글(goggle) 디스플레이(헤드마운트디스플레이), 네비게이션시스템, 음향재생장치(카오디오, 오디오 장치 등), 랩탑 퍼스널컴퓨터, 게임기기, 휴대정보단말기(모바일컴퓨터, 휴대전화, 휴대형게임기 또는 전자서적 등), 기록매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 그들 전자기기의 구체예를 도 32a-도 32h에 나타낸다.
도 32a는 발광장치로, 하우징(13001), 지지대(3002), 표시부(13003), 스피커부(13004), 비디오입력단자(13005) 등을 포함한다. 본 발명은 표시부(13003)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 도 32a에 나타내는 발광장치가 완성된다. 발광장치는 자발광형이기 때문에 백라이트가 필요없고, 액정디스플레이보다도 얇은 표시부로 할 수 있다. 이때, 발광장치는, 퍼스널 컴퓨터용, TV 방송수신용, 광고표시용 등의 모든 정보표시용 표시장치가 포함된다.
도 32b는 디지털 스틸카메라로, 본체(13101), 표시부(13102), 화상수신부(13103), 조작키(13104), 외부접속포트(13105), 셔터(13106) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(13102)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 도 32b에 나타내는 디지털스틸카메라가 완성된다.
도 32c는 랩탑 퍼스널컴퓨터로, 본체(13201), 하우징(13202), 표시부(13203), 키보드(13204), 외부접속포트(13205), 포인팅마우스(13206) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(13203)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 도 32c에 나타내는 발광장치가 완성된다.
도 32d는 모바일컴퓨터로, 본체(13301), 표시부(13302), 스위치(13303), 조작키(13304), 적외선포트(13305) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(13302)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 도 32d에 나타내는 모바일컴퓨터가 완성된다.
도 32e는 기록매체를 구비한 휴대형 화상재생장치(구체적으로는, DVD재생장치)로, 본체(13401), 하우징(13402), 표시부 A(13403), 표시부 B(13404), 기록매체(DVD 등) 판독부(13405), 조작키(13406), 스피커부(13407) 등을 포함한다. 표시부A(13403)는 주로 화상정보를 표시하고, 표시부B(13404)는 주로 문자정보를 표시하지만, 본 발명은, 표시부A, B(13403, 13404)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 이때, 기록매체를 구비한 화상재생장치에는 가정용 게임기기 등도 포함된다. 또한 본 발명에 의해, 도 32e에 나타내는 DVD 재생장치가 완성된다.
도 32f는 고글 디스플레이(헤드마운트디스플레이)로, 본체(13501), 표시부(13502), 암(arm)부(13503)를 포함한다. 본 발명은, 표시부(13502)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 도 32f에 나타내는 고글 디스플레이가 완성된다.
도 32g는 비디오카메라로, 본체(13601), 표시부(13602), 하우징(13603), 외부접속포트(13604), 리모콘수신부(13605), 화상수신부(13606), 배터리(13607), 음성입력부(13608), 조작키(13609) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(13602)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 도 32g에 나타내는 비디오카메라가 완성된다.
도 32h는 휴대전화로, 본체(13701), 하우징(13702), 표시부(13703), 음성입력부(13704), 음성출력부(13705), 조작키(13706), 외부접속포트(13707), 안테나(13708) 등을 포함한다. 본 발명은, 표시부(13703)를 구성하는 전기회로에 사용할 수 있다. 이때, 표시부(13703)는 검은색 배경에 흰색 문자를 표시함으로써 휴대전화의 소비전류를 억제할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 도 32h에 나타내는 휴대전화가 완성된다.
이때, 장래적으로 발광재료의 발광휘도가 높아지면, 출력한 화상정보를 포함하는 빛을 렌즈 등으로 확대투영하여 프론트형 또는 리어형 프로젝터에 사용하는 것도 가능해진다.
또한, 상기 전자기기는 인터넷이나 CATV(케이블 텔레비전) 등의 전자통신회선을 통하여 분배된 정보를 표시하는 것이 많아지고, 특히 동화상정보를 표시하는 기회가 늘고 있다. 발광재료의 응답속도는 대단히 높기 때문에, 발광장치는 동화상표시에 바람직하다.
또한, 발광장치는 발광하고 있는 부분이 전력을 소비하기 때문에, 발광부분이 매우 적어지도록 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 따라서, 휴대정보단말, 특히 휴대전화나 음향재생장치같은 문자정보를 주로 하는 표시부에 발광장치를 사용하는 경우에는, 비발광부분을 배경으로서 문자정보를 발광부분으로 형성하도록 구동하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 적용범위는 매우 넓어 모든 분야의 전자기기에 사용하는 것이 가능하다. 또한 본 실시예의 전자기기는, 실시예 1∼6에 나타낸 어느 구성의 반도체장치를 사용하여도 된다.
본 발명은 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 완전히 설명되지만, 다양한 변화 및 변경들이 본 기술이 속하는 분야에서 명백하다는 것이 이해될 것이다. 그러므로, 그러한 변화와 변경들이 이하 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 그것들은 여기에 포함되는 것으로 구성되어야 한다.
본 발명에서는, 설정동작전에, 프리차지동작이 행하여진다. 그 때문에, 전류치가 작더라도, 신속히 설정동작을 행할 수 있다. 그 때문에, 출력동작에 있어서, 정확한 전류를 출력할 수 있다.

Claims (10)

  1. 신호선과,
    스위치를 통해 신호선에 접속 가능한 전류원회로와,
    상기 스위치와 상기 전류원회로를 각각 포함하는 복수의 유니트회로들과,
    프리차지기간에, 상기 복수의 유니트회로들로부터 선택된 M개의 유니트회로들의 전류원회로들에 제 1 전류를 공급하고, 설정기간에, 상기 복수의 유니트회로들로부터 선택된 N개의 유니트회로들의 전류원회로들에 제 2 전류를 공급하는 전류공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  2. 신호선과,
    스위치를 통해 신호선에 접속 가능한 전류원회로와,
    상기 스위치와 상기 전류원회로를 각각 포함하는 복수의 유니트회로들과,
    프리차지기간에, 상기 복수의 유니트회로들로부터 선택된 M개의 유니트회로들의 전류원회로들에 제 1 전류를 공급하고, 설정기간에, 상기 M개의 유니트회로들을 제외하고 상기 복수의 유니트회로들로부터 선택된 N개의 유니트회로들의 전류원회로들에 제 2 전류를 공급하는 전류공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    N=1인 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    N=1인 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유니트회로는, 상기 전류원회로와 접속하는 발광소자를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 유니트회로는, 상기 전류원회로와 접속하는 발광소자를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 대 상기 제 2 전류의 크기 비율이, M:N인 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 대 상기 제 2 전류의 크기 비율이, M:N인 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  9. 신호선과, 스위치를 통해 신호선에 접속 가능한 전류원회로와, 상기 스위치와 상기 전류원회로를 각각 포함하는 복수개의 유니트회로들을 구비한 반도체장치의 구동방법에 있어서,
    상기 복수의 유니트회로들로부터 선택된 M개의 유니트회로들의 전류원회로들에 제 1 전류를 공급하는 단계와,
    상기 M개의 유니트회로들을 제외하고 상기 복수의 유니트회로들 중 선택된 N개의 유니트회로들의 전류원회로들에 제 2의 전류를 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체장치의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    M 배만큼 큰 전류는 상기 제 1 전류로서 상기 유니트회로들의 상기 선택된 M 조각들에 따라 공급되고, N 배만큼 큰 전류는 상기 제 2 전류로서 상기 유니트회로들의 상기 선택된 N 조각들에 따라 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 구동방법.
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