KR20090033008A - 표시장치 및 그 구동방법과 전자기기 - Google Patents

표시장치 및 그 구동방법과 전자기기 Download PDF

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준이치 야마시타
카쓰히데 우치노
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

영상신호의 계조에 따라 적응적인 이동도 보정을 행하여, 화면의 유니포머티를 높인다. 라이트 스캐너(4)는, 시프트 레지스터 S/R와, 출력 버퍼(4B)를 가진다. 시프트 레지스터 S/R는, 선 순차 주사에 동기해서 시프트 레지스터의 각 단에 입력 신호 IN, AZX를 순차 생성한다. 출력 버퍼(4B)는, 시프트 레지스터의 각 단과 각 주사선 WS와의 사이에 접속하고, 입력 신호 IN, AZX에 따라 제어신호를 주사선 WS에 출력한다. 출력 버퍼(4B)는, 입력 신호 IN, AZX에 따라 샘플링 트랜지스터가 오프하는 타이밍을 규정하는 제어신호 OUT의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시키고, 이로써 영상신호의 신호레벨에 따라 이동도 보정기간을 가변 제어한다.
Figure P1020080091517
영상신호, 보정, 화면, 시프트 레지스터, 버퍼

Description

표시장치 및 그 구동방법과 전자기기{DISPLAY DEVICE, DRIVING METHOD OF THE SAME AND ELECTRONIC APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 화소마다 배치한 발광소자를 전류 구동해서 화상을 표시하는 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다. 또한 이러한 표시장치를 사용한 전자기기에 관한 것이다. 자세하게는, 각 화소회로 내에 설치한 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터에 의해 유기EL 등의 발광소자에 통전하는 전류량을 제어하는, 소위 액티브 매트릭스형 표시장치의 구동방식에 관한 것이다.
표시장치, 예를 들면 액정 모니터 등에서는 다수의 액정화소를 매트릭스 모양으로 배열하고, 표시해야 할 화상정보에 따라 화소마다 입사광의 투과 강도 또는 반사 강도를 제어함으로써 화상을 표시한다. 이것은, 유기EL소자를 화소에 사용한 유기EL 디스플레이 등에 있어서도 마찬가지지만, 액정화소와 달리 유기EL소자는 자발광 소자다. 그 때문에, 유기EL 디스플레이는 액정 모니터에 비해 화상의 시인성이 높고, 백라이트를 필요로 하지 않고, 응답 속도가 높은 등의 이점이 있다. 또한, 각 발광소자의 휘도 레벨(계조)은 거기에 흐르는 전류값에 의해 제어 가능하 고, 소위 전류제어형인 점에서 액정 모니터 등의 전압제어형과는 크게 다르다.
유기EL 디스플레이에 있어서는, 액정 모니터와 같이 그 구동방식으로서 단순 매트릭스 방식과 액티브 매트릭스 방식이 있다. 전자는 구조가 단순하지만, 대형이면서 고화질의 디스플레이의 실현이 어려운 등의 문제가 있어, 현재는 액티브 매트릭스 방식의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이 방식은, 각 화소회로 내부의 발광소자에 흐르는 전류를, 화소회로 내부에 설치한 능동소자(일반적으로는 박막 트랜지스터, TFT)에 의해 제어하는 것이며, 이하의 특허문헌에 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개 2003-255856
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개 2003-271095
[특허문헌 3] 일본국 공개특허공보 특개 2004-133240
[특허문헌 4] 일본국 공개특허공보 특개 2004-029791
[특허문헌 5] 일본국 공개특허공보 특개 2004-093682
[특허문헌 6] 일본국 공개특허공보 특개 2006-215213
종래의 화소회로는, 제어신호를 공급하는 행형의 주사선과 영상신호를 공급하는 열형의 신호선이 교차하는 부분에 배치되고, 적어도 샘플링 트랜지스터와 저장용량과 드라이브 트랜지스터와 발광소자를 포함한다. 샘플링 트랜지스터는, 주사선으로부터 공급되는 제어신호에 따라 도통해서 신호선으로부터 공급되는 영상신호를 샘플링한다. 저장용량은, 샘플링된 영상신호의 신호전위에 따른 입력 전압을 유지한다. 드라이브 트랜지스터는, 저장용량에 유지된 입력 전압에 따라 소정의 발광 기간에 출력 전류를 구동전류로서 공급한다. 한편 일반적으로, 출력 전류는 드라이브 트랜지스터의 채널 영역의 캐리어 이동도 및 임계값전압에 대하여 의존성을 가진다. 발광소자는 드라이브 트랜지스터로부터 공급된 출력 전류에 의해 영상신호에 따른 휘도로 발광한다.
드라이브 트랜지스터는 저장용량에 유지된 입력 전압을 제어단인 게이트에 받아서 한 쌍의 전류단인 소스/드레인간에 출력 전류를 흘려보내고, 발광소자에 통전한다. 일반적으로 발광소자의 발광 휘도는 통전량에 비례한다. 또 드라이브 트랜지스터의 출력 전류 공급량은 게이트 전압, 즉 저장용량에 기록된 입력 전압에 의해 제어된다. 종래의 화소회로는, 드라이브 트랜지스터의 게이트에 인가되는 입력 전압을 입력 영상신호에 따라 변화시킴으로써 발광소자에 공급하는 전류량을 제어한다.
여기에서 드라이브 트랜지스터의 동작 특성은 이하의 식 1로 표현된다.
Ids=(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2···식 1
이 트랜지스터 특성식 1에 있어서, Ids는 소스/드레인간에 흐르는 드레인 전류를 나타내고, 화소회로에서는 발광소자에 공급되는 출력 전류다. Vgs는 소스를 기준으로 게이트에 인가되는 게이트 전압을 나타내고, 화소회로에서는 전술한 입력 전압이다. Vth는 트랜지스터의 임계값전압이다. 또 μ는 트랜지스터의 채널을 구성하는 반도체 박막의 이동도를 나타내고 있다. 그 외 W는 채널 폭을 나타내고, L은 채널 길이를 나타내고, Cox는 게이트 용량을 나타낸다. 이 트랜지스터 특성식 1로부터 명확한 것처럼, 박막 트랜지스터는 포화 영역에서 동작할 때, 게이트 전압 Vgs가 임계값전압 Vth를 넘어서 커지면, 온 상태가 되어서 드레인 전류 Ids가 흐른다. 원리적으로 보면 상기의 트랜지스터 특성식 1이 나타내는 것처럼, 게이트 전압 Vgs가 일정하면 항상 같은 양의 드레인 전류 Ids가 발광소자에 공급된다. 따라서, 화면을 구성하는 각 화소에 모두 동일한 레벨의 영상신호를 공급하면, 전체 화소가 동일 휘도로 발광하고, 화면의 균일성(유니포머티)이 얻어지게 되어 있다.
그러나 실제로는, 폴리실리콘 등의 반도체 박막으로 구성된 박막 트랜지스터(TFT)는, 각각의 디바이스 특성에 편차가 있다. 특히, 임계값전압 Vth는 일정하지 않고, 각 화소마다 편차가 있다. 전술한 트랜지스터 특성식 1로부터 명확한 것처럼, 각 드라이브 트랜지스터의 임계값전압 Vth가 변동하면, 게이트 전압 Vgs가 일정해도, 드레인 전류 Ids에 편차가 생기고, 화소마다 휘도가 변동되 어 버리기 때문에, 화면의 유니포머티를 손상한다. 종래부터 드라이브 트랜지스터의 임계값전압의 편차를 캔슬 하는 기능을 구비한 화소회로가 개발되고 있으며, 예를 들면 상기 특허문헌 3에 개시가 있다.
그러나 발광소자에 대한 출력 전류의 편차 요인은, 드라이브 트랜지스터의 임계값전압 Vth뿐만 아니다. 상기의 트랜지스터 특성식 1로부터 분명한 바와 같이, 드라이브 트랜지스터의 이동도 μ가 변동했을 경우에도, 출력 전류 Ids가 변동한다. 그 결과, 화면의 유니포머티가 손상된다. 종래부터 드라이브 트랜지스터의 이동도의 편차를 보정하는 기능을 구비한 화소회로가 개발되고 있으며, 예를 들면 상기 특허문헌 6에 개시가 있다.
종래의 이동도 보정 기능을 갖춘 화소회로는, 신호전위에 따라 드라이브 트랜지스터에 흐르는 구동전류를, 소정의 보정 기간 동안에 저장용량에 부귀환하여, 저장용량에 유지되어 있는 신호전위를 조정한다. 드라이브 트랜지스터의 이동도가 크면 부귀환량이 그만큼 커지고, 신호전위의 감소분이 증가하고, 결과적으로 구동전류를 억제할 수 있다. 한편 드라이브 트랜지스터의 이동도가 작을 때는 저장용량에 대한 부귀환량이 작아지므로, 유지된 신호전위의 감소폭은 적다. 따라서 구동전류는 그다지 감소하지 않는다. 이렇게 각각의 화소의 드라이브 트랜지스터의 이동도의 대소에 따라 이것을 캔슬 하는 방향으로 신호전위를 조정한다. 따라서 각각의 화소의 드라이브 트랜지스터의 이동도가 변동하는데도 불구하고, 동일한 신호전위에 대하여 각각의 화소는 거의 동일 레벨의 발광 휘도를 나타낸다.
전술한 이동도 보정동작은 소정의 이동도 보정기간에 이루어진다. 화면의 유 니포머티를 높이기 위해서는, 최적의 조건에서 이동도 보정을 거는 것이 중요하다. 그러나 최적의 이동도 보정시간은 반드시 일정하지 않고, 현실적으로는 영상신호의 레벨에 의존하고 있다. 일반적으로는, 영상신호의 신호전위가 높을 경우(발광 휘도가 높고 백색 표시를 행할 경우), 최적의 이동도 보정시간은 짧아지는 경향이 있다. 반대로 신호전위가 높지 않을 경우(그레이 계조 혹은 블랙 계조의 표시를 행할 경우), 최적의 이동도 보정시간은 길어지는 경향이 있다. 그러나, 종래의 표시장치는 영상신호의 신호전위에 대한 최적 이동도 보정시간의 의존성이 반드시 고려되고 있지는 않고, 화면의 유니포머티를 높이는 데 있어 해결해야 할 과제가 되었다.
전술한 종래의 기술의 과제를 감안하여, 본 발명은 영상신호의 계조(신호레벨)에 따라 적절한 이동도 보정을 행하고, 이로써 화면의 유니포머티를 높이는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 강구했다. 즉 본 발명은, 화소 어레이부와 구동부로 이루어지고, 상기 화소 어레이부는, 행형의 주사선과, 열형의 신호선과, 각 주사선과 각 신호선이 교차하는 부분에 배치된 행렬형의 화소를 구비하고, 각 화소는 적어도, 샘플링 트랜지스터와, 드라이브 트랜지스터와, 저장용량과, 발광소자를 구비하고, 상기 샘플링 트랜지스터는, 그 제어단이 상기 주사선에 접속하고, 그 한 쌍의 전류단이 상기 신호선과 상기 드라이브 트랜지스터의 제어단과의 사이에 접속하고, 상기 드라이브 트랜지스터는, 한 쌍의 전류단의 한쪽이 상기 발광소자에 접속하고, 다른 쪽이 전원에 접속하고, 상기 저장용량은, 상기 드라이브 트랜지스터의 제어단과 전류단과의 사이에 접속하고, 상기 구동부는 적어도, 각 주사선에 순차 제어신호를 공급해서 선 순차 주사를 행하는 라이트 스캐너와, 각 신호선에 영상신호를 공급하는 신호 셀렉터를 가지고, 상기 샘플링 트랜지스터는, 상기 주사선에 공급된 제어신호에 따라 온 하고, 상기 신호선에서 영상신호를 샘플링해서 상기 저장용량에 기록하는 것과 함께, 제어신호에 따라 오프할 때까지의 소정의 보정기간에 상기 드라이브 트랜지스터로부터 흐르는 전류를 상기 저장용량에 부귀환하여, 상기 드라이브 트랜지스터의 이동도에 대한 보정을 상기 저장용량에 기록된 영상신호에 걸고, 상기 드라이브 트랜지스터는, 상기 저장용량에 기록된 영상신호의 신호레벨에 따른 전류를 상기 발광소자에 공급해서 발광시키는 표시장치이며, 상기 라이트 스캐너는, 시프트 레지스터와, 출력 버퍼를 가지고, 상기 시프트 레지스터는, 선 순차 주사에 동기해서 시프트 레지스터의 각 단에 입력 신호를 순차 생성하고, 상기 출력 버퍼는, 상기 시프트 레지스터의 각 단과 각 주사선과의 사이에 접속하고, 상기 입력 신호에 따라 제어신호를 상기 주사선에 출력하고, 상기 출력 버퍼는, 상기 입력 신호에 따라 상기 샘플링 트랜지스터가 오프하는 타이밍을 규정하는 제어신호의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시키고, 이로써 영상신호의 신호레벨에 따라 상기 보정기간을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 출력 버퍼는, 전원 라인과 접지 라인과의 사이에 직렬 접속된 P채널 트랜지스터와 N채널 트랜지스터로 이루어진 인버터와, 상기 N채널 트랜지스터와 병렬로 접속한 적어도 한 개의 추가의 N채널 트랜지스터를 가지고, 입력 신호에 따라 이들 N채널 트랜지스터를 온 오프 제어하여, 제어신호의 하강 파형 을 적어도 2단계로 변화시킨다. 또 상기 시프트 레지스터는, 입력 신호를 조정해서 각 N채널 트랜지스터의 온 오프 타이밍을 조정하고, 이로써 상기 제어신호의 하강 파형을 최적화한다. 또 상기 출력 버퍼는, 상기 제어신호의 하강 파형을 최적화하기 위해서, 미리 각 N채널 트랜지스터의 사이즈가 조정된다.
본 발명에 의하면, 라이트 스캐너의 출력 버퍼는, 라이트 스캐너의 시프트 레지스터로부터 각 단에 공급되는 입력 신호에 따라, 샘플링 트랜지스터가 오프하는 타이밍을 규정하는 제어신호의 하강 파형을 단계적으로 변화시키고 있다. 이러한 구성에 의해, 샘플링 트랜지스터는 영상신호의 신호레벨(계조)에 따라 자동으로 이동도 보정기간을 가변 제어할 수 있다. 이렇게 해서 본 발명은 영상신호의 계조에 따라 적절한 이동도 보정을 행할 수 있고, 화면의 유니포머티를 높이는 것이 가능하다.
특히 본 발명에서는, 라이트 스캐너의 출력 버퍼로, 샘플링 트랜지스터에 입력하는 제어신호(게이트 펄스)의 하강 파형을 생성하고 있다. 이렇게 라이트 스캐너 자체로 제어신호의 하강 파형을 생성하므로, 별도의 게이트 펄스를 발생하기 위한 외장형 모듈이 필요 없다. 라이트 스캐너는 화소 어레이부와 함께 패널 위에 집적 형성하는 것이 가능하다. 본 발명은 외장형 게이트 펄스 발생용 모듈을 필요로 하지 않기 때문에, 저소비 전력화가 가능하게 되고, 특히 모바일 기기의 디스플레이에 유리하다. 또 외장형 모듈을 필요로 하지 않기 때문에, 코스트 다운이 가능하 고, 여분의 설치 스페이스가 필요하지 않아 소형화도 가능하게 된다.
이하 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 전체 구성을 나타내는 블럭도다. 도시하는 바와 같이, 본 표시장치는 기본적으로 화소 어레이부(1)와 스캐너부와 신호부로 구성되어 있다. 스캐너부와 신호부로 구동부를 구성한다. 화소 어레이부(1)는, 행형으로 배치된 제1 주사선 WS, 제2 주사선 DS, 제3 주사선 AZ1 및 제4 주사선 AZ2와, 열형으로 배치된 신호선 SL과, 이들 주사선 WS, DS, AZ1, AZ2 및 신호선 SL에 접속한 행렬형 화소회로(2)와, 각 화소회로(2)의 동작에 필요한 제1 전위 Vss1, 제2 전위 Vss2 및 제3 전위 VDD를 공급하는 복수의 전원선으로 이루어진다. 신호부는 수평 셀렉터(3)로 이루어지고, 신호선 SL에 영상신호를 공급한다. 스캐너부는, 라이트 스캐너(4), 드라이브 스캐너(5), 제1 보정용 스캐너(71) 및 제2 보정용 스캐너(72)로 이루어지고, 각각 제1 주사선 WS, 제2 주사선 DS, 제3 주사선 AZ1 및 제4 주사선 AZ2에 제어신호를 공급해서 순차 행마다 화소회로(2)를 주사한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 화상표시장치에 삽입되는 화소의 구성을 나타내는 회로도다. 도시하는 바와 같이, 화소회로(2)는, 샘플링 트랜지스터 Tr1과, 드라이브 트랜지스터 Trd와, 제1 스위칭 트랜지스터 Tr2와, 제2 스위칭 트랜지스터 Tr3과, 제3 스위칭 트랜지스터 Tr4와, 저장용량 Cs와, 발광소자 EL을 포함 한다. 샘플링 트랜지스터 Tr1은, 소정의 샘플링 기간에 주사선 WS로부터 공급되는 제어신호에 따라 도통해서 신호선 SL로부터 공급되는 영상신호의 신호전위를 저장용량 Cs에 샘플링한다. 저장용량 Cs는, 샘플링된 영상신호의 신호전위에 따라 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G에 입력 전압 Vgs를 인가한다. 드라이브 트랜지스터 Trd는, 입력 전압 Vgs에 따른 출력 전류 Ids를 발광소자 EL에 공급한다. 발광소자 EL은, 소정의 발광 기간 동안 드라이브 트랜지스터 Trd로부터 공급되는 출력 전류 Ids에 의해 영상신호의 신호전위에 따른 휘도로 발광한다.
제1 스위칭 트랜지스터 Tr2는, 샘플링 기간(영상신호 기록기간)에 앞서 주사선 AZ1로부터 공급되는 제어신호에 따라 도통해서 드라이브 트랜지스터 Trd의 제어단인 게이트 G를 제1 전위 Vss1로 설정한다. 제2 스위칭 트랜지스터 Tr3은, 샘플링 기간에 앞서 주사선 AZ2로부터 공급되는 제어신호에 따라 도통해서 드라이브 트랜지스터 Trd의 한쪽의 전류단인 소스 S를 제2 전위 Vss2로 설정한다. 제3 스위칭 트랜지스터 Tr4는, 샘플링 기간에 앞서 주사선 DS로부터 공급되는 제어신호에 따라 도통해서 드라이브 트랜지스터 Trd의 다른 쪽의 전류단인 드레인을 제3 전위 VDD에 접속하고, 이로써 드라이브 트랜지스터 Trd의 임계값전압 Vth에 해당하는 전압을 저장용량 Cs에 유지시켜서 임계값전압 Vth의 영향을 보정한다. 또 제3 스위칭 트랜지스터 Tr4는, 발광 기간에 다시 주사선 DS로부터 공급되는 제어신호에 따라 도통해서 드라이브 트랜지스터 Trd를 제3 전위 VDD에 접속해서 출력 전류 Ids를 발광소자 EL에 흘려보낸다.
이상의 설명으로부터 명확한 것처럼, 본 화소회로(2)는, 5개의 트랜지스터 Tr1 내지 Tr4 및 Trd와 1개의 저장용량 Cs와 1개의 발광소자 EL로 구성되어 있다. 트랜지스터 Tr1∼Tr3과 Trd는 N채널형 폴리실리콘 TFT다. 트랜지스터 Tr4만 P채널형 폴리실리콘 TFT다. 단 본 발명은 이것에 한정되지 않고, N채널형과 P채널형의 TFT를 적절히 혼재시킬 수 있다. 발광소자 EL은 예를 들면 애노드 및 캐소드를 구비한 다이오드형 유기EL디바이스다. 단, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 발광소자는 일반적으로 전류 구동으로 발광하는 모든 디바이스를 포함한다.
도 3은 도 2에 나타낸 화상표시장치로부터 화소회로(2)의 부분만을 추출한 모식도다. 이해를 쉽게 하기 위해서, 샘플링 트랜지스터 Tr1에 의해 샘플링되는 영상신호의 신호전위 Vsig나, 드라이브 트랜지스터 Trd의 입력 전압 Vgs 및 출력 전류 Ids, 또 발광소자 EL이 가지는 용량성분 Coled 등을 덧붙였다. 이하 도 3에 근거하여 본 발명에 따른 화소회로(2)의 동작을 설명한다.
도 4는 도 3에 나타낸 화소회로의 타이밍 차트다. 이 타이밍 차트는, 본 발명의 기초가 되는 선행 개발과 관련된 구동방식을 나타낸다. 본 발명의 배경을 밝히고, 이해를 쉽게 하기 위해서, 우선 이 선행 개발의 구동방식에 관해, 도 4의 타이밍 차트를 참조하면서, 본 발명의 일부로서 구체적으로 설명한다. 도 4는, 시간축 T에 따라 각 주사선 WS, AZ1, AZ2 및 DS에 인가되는 제어신호의 파형을 나타낸다. 표기를 간략화하기 위해서, 제어신호도 대응하는 주사선의 부호와 동일한 부호로 나타낸다. 트랜지스터 Tr1, Tr2, Tr3은 N채널형이므로, 주사선 W S, AZ1, AZ2가 각각 하이레벨일 때 온 하고, 로 레벨일 때 오프한다. 한편 트랜지스터 Tr4는 P채널형이므로, 주사선 DS가 하이레벨일 때 오프하고, 로 레벨일 때 온 한다. 이 때 이 타이밍 차트는, 각 제어신호 WS, AZ1, AZ2, DS의 파형과 함께, 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G의 전위변화 및 소스 S의 전위변화도 나타낸다.
도 4의 타이밍 차트에서는 타이밍 T1∼T8까지를 1필드(1f)로 한다. 1필드 동안에 화소 어레이의 각 행이 일 회 순차 주사된다. 타이밍 차트는 1행분의 화소에 인가되는 각 제어신호 WS, AZ1, AZ2, DS의 파형을 나타낸다.
해당 필드가 시작되기 전인 타이밍 T0에, 모든 제어신호 WS, AZ1, AZ2, DS가 로 레벨에 있다. 따라서 N채널형 트랜지스터 Tr1, Tr2, Tr3은 오프 상태에 있는 반면, P채널형 트랜지스터 Tr4만 온 상태다. 따라서 드라이브 트랜지스터 Trd는 온 상태의 트랜지스터 Tr4를 통해 전원 VDD에 접속하고 있으므로, 소정의 입력 전압 Vgs에 따라 출력 전류 Ids를 발광소자 EL에 공급하고 있다. 따라서 타이밍 T0에 발광소자 EL은 발광하고 있다. 이 때 드라이브 트랜지스터 Trd에 인가되는 입력 전압 Vgs는, 게이트 전위(G)와 소스 전위(S)의 차이로 나타낸다.
해당 필드가 시작되는 타이밍 T1에, 제어신호 DS가 로 레벨에서 하이레벨로 바뀐다. 이에 따라 스위칭 트랜지스터 Tr4가 오프하고, 드라이브 트랜지스터 Trd는 전원 VDD로부터 분리되므로, 발광이 정지해 비발광 기간에 들어간다. 따라서 타이밍 T1에 들어가면, 모든 트랜지스터 Tr1∼Tr4가 오프 상태가 된다.
계속해서 타이밍 T2에 진행되면, 제어신호 AZ1 및 AZ2가 하이레벨이 되므로, 스위칭 트랜지스터 Tr2 및 Tr3이 온 한다. 그 결과, 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G가 기준전위 Vss1에 접속하고, 소스 S가 기준전위 Vss2에 접속된다. 여기에서 Vss1-Vss2>Vth를 만족하고, Vss1-Vss2=Vgs>Vth로 함으로써, 그 후 타이밍 T3에 행해지는 Vth 보정의 준비를 행한다. 환언하면 기간 T2-T3에는, 드라이브 트랜지스터 Trd의 리셋 기간에 해당한다. 또한 발광소자 EL의 임계값전압을 VthEL이라고 하면, VthEL>Vss2로 설정된다. 이에 따라 발광소자 EL에는 마이너스 바이어스가 인가되어, 소위 역 바이어스 상태가 된다. 이 역 바이어스 상태는, 나중에 행하는 Vth 보정동작 및 이동도 보정동작을 정상에 행하기 위해서 필요하다.
타이밍 T3에서는 제어신호 AZ2를 로 레벨로 하고, 직후 제어신호 DS도 로 레벨로 하고 있다. 이에 따라 트랜지스터 Tr3이 오프하는 한편 트랜지스터 Tr4가 온 한다. 그 결과 드레인 전류 Ids가 저장용량 Cs에 흘러들어오고, Vth 보정동작을 시작한다. 이 때 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G는 Vss1로 유지되고, 드라이브 트랜지스터 Trd가 컷오프할 때까지 전류 Ids가 흐른다. 컷오프하면 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 전위(S)는 Vss1-Vth가 된다. 드레인 전류가 컷오프한 후의 타이밍 T4에 제어신호 DS를 다시 하이레벨로 되돌리고, 스위칭 트랜지스터 Tr4를 오프한다. 또 제어신호 AZ1도 로 레벨에 되돌리고, 스위칭 트랜지스터 Tr2도 오프한다. 그 결과, 저장용량 Cs에 Vth가 유지 고정된다. 이렇게 타이밍 T3-T4는 드라이브 트랜지스터 Trd의 임계값전 압 Vth를 검출하는 기간이다. 여기에서는, 이 검출 기간 T3-T4를 Vth 보정기간이라고 부르고 있다.
이와 같이 Vth 보정을 행한 후 타이밍 T5에 제어신호 WS를 하이레벨로 전환하고, 샘플링 트랜지스터 Tr1을 온 해서 영상신호 Vsig를 저장용량 Cs에 기록한다. 발광소자 EL의 등가용량 Coled에 비해 저장용량 Cs는 충분히 작다. 그 결과, 영상신호 Vsig의 거의 대부분이 저장용량 Cs에 기록된다. 정확하게는, Vss1에 대한 Vsig의 차분 Vsig-Vss1이 저장용량 Cs에 기록된다. 따라서 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G와 소스 S간의 전압 Vgs는, 먼저 검출 유지된 Vth와 이번 샘플링된 Vsig-Vss1을 더한 레벨(Vsig-Vss1+Vth)이 된다. 이후 설명을 간이화하기 위해, Vss1=0V라고 하면, 게이트/소스간 전압 Vgs는 도 4의 타이밍 차트에 나타낸 바와 같이 Vsig+Vth가 된다. 이러한 영상신호 Vsig의 샘플링은 제어신호 WS가 로 레벨로 돌아가는 타이밍 T7까지 행해진다. 즉 타이밍 T5-T7이 샘플링 기간(영상신호 기록기간)에 해당한다.
샘플링 기간이 종료되는 타이밍 T7보다 이전인 타이밍 T6에 제어신호 DS가 로 레벨이 되어 스위칭 트랜지스터 Tr4가 온 한다. 이에 따라 드라이브 트랜지스터 Trd가 전원 VDD에 접속되므로, 화소회로는 비발광 기간에서 발광 기간으로 진행된다. 이렇게 샘플링 트랜지스터 Tr1이 아직 온 상태이고 스위칭 트랜지스터 Tr4가 온 상태에 들어간 기간 T6-T7에, 드라이브 트랜지스터 Trd의 이동도 보정을 행한다. 즉, 본 선행 개발예에서는, 샘플링 기간의 후방부분과 발광 기 간의 선두부분이 겹치는 기간 T6-T7에 이동도 보정을 행한다. 이 때 이동도 보정을 행하는 발광 기간의 선두에서는, 발광소자 EL은 실제로는 역 바이어스 상태에 있어서 발광하지 않는다. 이동도 보정기간 T6-T7에는, 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G가 영상신호 Vsig의 레벨로 고정된 상태에서, 드라이브 트랜지스터 Trd에 드레인 전류 Ids가 흐른다. 여기에서 Vss1-Vth<VthEL로 설정해 둠으로써, 발광소자 EL은 역 바이어스 상태에 놓이기 때문에, 다이오드 특성이 아닌 단순한 용량특성을 나타내게 된다. 따라서 드라이브 트랜지스터 Trd에 흐르는 전류 Ids는 저장용량 Cs와 발광소자 EL의 등가용량 Coled의 양자를 결합한 용량 C=Cs+Coled로 기록되어 간다. 이에 따라 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 전위(S)는 상승해 간다. 도 4의 타이밍 차트에서는 이 상승분을 ΔV로 나타낸다. 이 상승분 ΔV는 결국 저장용량 Cs에 유지된 게이트/소스간 전압 Vgs로부터 감산하게 되므로, 부귀환을 걸게 된다. 이렇게 드라이브 트랜지스터 Trd의 출력 전류 Ids를 마찬가지로 드라이브 트랜지스터 Trd의 입력 전압 Vgs에 부귀환함으로써, 이동도 μ를 보정하는 것이 가능하다. 이 때 부귀환량 ΔV는 이동도 보정기간 T6-T7의 시간폭 t를 조정함으로써 최적화 가능이다.
타이밍 T7에는 제어신호 WS가 로 레벨이 되어 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프한다. 그 결과 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G는 신호선 SL로부터 분리된다. 영상신호 Vsig의 인가가 해제되므로, 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 전위(G)는 상승 가능하게 되고, 소스 전위(S)와 함께 상승해 간다. 그 사이 저장용량 Cs에 유지된 게이트/소스간 전압 Vgs는 (Vsig-ΔV+Vth)의 값을 유지한다. 소스 전위(S)의 상승에 따라, 발광소자 EL의 역 바이어스 상태는 해소되므로, 출력 전류 Ids의 유입에 의해 발광소자 EL은 실제로 발광을 시작한다. 이 때의 드레인 전류 Ids 대 게이트 전압 Vgs의 관계는, 앞의 트랜지스터 특성식 1의 Vgs에 Vsig-ΔV+Vth를 대입함으로써, 이하의 식 2와 같이 주어진다.
Ids=kμ(Vgs-Vth)2=kμ(Vsig-ΔV)2···식 2
상기 식 2에 있어서, k=(1/2)(W/L)Cox다. 이 특성식 2로부터 Vth의 항이 캔슬 되어, 발광소자 EL에 공급되는 출력 전류 Ids는 드라이브 트랜지스터 Trd의 임계값전압 Vth에 의존하지 않는다는 것을 알 수 있다. 기본적으로 드레인 전류 Ids는 영상신호의 신호 전압 Vsig에 의해 결정된다. 환언하면, 발광소자 EL은 영상신호 Vsig에 따른 휘도로 발광하게 된다. 그 때 Vsig는 부귀환량 ΔV로 보정된다. 이 보정량 ΔV는 정확히 특성식 2의 계수부에 위치하는 이동도 μ의 효과를 상쇄하도록 작용한다. 따라서, 드레인 전류 Ids는 실질적으로 영상신호 Vsig에만 의존하게 된다.
마지막으로 타이밍 T8에 이르면 제어신호 DS가 하이레벨이 되어서 스위칭 트랜지스터 Tr4가 오프하고, 발광이 종료되는 것과 함께 해당 필드가 종료된다. 그 후, 다음 필드로 이동하여 다시 Vth 보정동작, 이동도 보정동작 및 발광 동작이 반복되게 된다.
도 5는 이동도 보정기간 T6-T7에 있어서의 화소회로(2)의 상태를 나타내는 회로도다. 도시한 바와 같이, 이동도 보정기간 T6-T7에는, 샘플링 트랜지스터 Tr1 및 스위칭 트랜지스터 Tr4가 온 하고 있는 한편, 나머지의 스위칭 트랜지스터 Tr2 및 Tr3이 오프하고 있다. 이 상태에서 드라이브 트랜지스터 Tr4의 소스 전위(S)는 Vss1-Vth다. 이 소스 전위(S)는 발광소자 EL의 애노드 전위이기도 한다. 전술한 바와 같이 Vss1-Vth<VthEL로 설정해 둠으로써, 발광소자 EL은 역 바이어스 상태에 놓여, 다이오드 특성이 아닌 단순한 용량특성을 나타내게 된다. 따라서 드라이브 트랜지스터 Trd에 흐르는 전류 Ids는 저장용량 Cs와 발광소자 EL의 등가용량 Coled와의 합성 용량 C=Cs+Coled에 흘러들어 오게 된다. 환언하면, 드레인 전류 Ids의 일부가 저장용량 Cs에 부귀환되어, 이동도의 보정이 행해진다.
도 6은 전술한 트랜지스터 특성식 2를 그래프화한 것으로, 세로축에 Ids를 나타내고 가로축에 Vsig를 나타낸다. 이 그래프의 아래쪽에 특성식 2도 함께 나타낸다. 도 6의 그래프는, 화소 1과 화소(2)를 비교한 상태에서 특성 커브를 나타낸다. 화소 1의 드라이브 트랜지스터의 이동도 μ는 상대적으로 크다. 반대로 화소(2)에 포함되는 드라이브 트랜지스터의 이동도 μ는 상대적으로 작다. 이렇게 드라이브 트랜지스터를 폴리실리콘 박막 트랜지스터 등으로 구성했을 경우, 화소간에서 이동도 μ가 변동하는 것은 피할 수 없다. 예를 들면 두 화소 1, 2에 동일한 레벨의 영상신호의 신호전위 Vsig를 기록했을 경우, 아무런 이동도의 보정을 행하지 않으면, 이동도 μ가 큰 화소 1에 흐르는 출력 전류 Ids1'는, 이동도 μ 가 작은 화소(2)에 흐르는 출력 전류 Ids2'에 비해 큰 차이가 생겨버린다. 이렇게 이동도 μ의 편차에 기인해서 출력 전류 Ids의 사이에 큰 차이가 생기므로, 라인 불균일이 발생해 화면의 유니포머티를 손상하게 된다.
따라서 본 선행 개발예에서는 출력 전류를 입력 전압측에 부귀환시킴으로써 이동도의 편차를 캔슬 하고 있다. 앞의 트랜지스터 특성식 1로부터 분명한 바와 같이, 이동도가 크면 드레인 전류 Ids가 커진다. 따라서 부귀환량 ΔV는 이동도가 클수록 커진다. 도 6의 그래프에 나타낸 바와 같이, 이동도 μ가 큰 화소 1의 부귀환량 ΔV1은 이동도가 작은 화소(2)의 부귀환량 ΔV2에 비해 크다. 따라서, 이동도 μ가 클수록 부귀환이 크게 걸리게 되어, 편차를 억제하는 것이 가능하다. 도시한 바와 같이, 이동도 μ가 큰 화소 1로 ΔV1의 보정을 걸면, 출력 전류는 Ids1'에서 Ids1까지 크게 하강한다. 한편 이동도 μ가 작은 화소(2)의 보정량 ΔV2는 작으므로, 출력 전류 Ids2'은 Ids2까지 그다지 크게 하강하지 않는다. 결과적으로, Ids1과 Ids2는 대략 같아져, 이동도의 편차가 캔슬 된다. 이 이동도의 편차의 캔슬은 블랙 레벨에서 화이트 레벨까지 Vsig의 전 범위에서 행해지므로, 화면의 유니포머티는 극히 높아진다. 이상을 정리하면, 이동도가 다른 화소 1과 2가 있는 경우, 이동도가 큰 화소 1의 보정량 ΔV1은 이동도가 작은 화소(2)의 보정량 ΔV2에 비해 작아진다. 즉 이동도가 클수록 ΔV가 크고 Ids의 감소 값은 커진다. 이에 따라 이동도가 다른 화소 전류값은 균일화되어, 이동도의 편차를 보정할 수 있다.
이하 참고를 위해, 전술한 이동도 보정의 수치해석을 행한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터 Tr1 및 Tr4가 온 한 상태에서, 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 전위를 변수 V로 취해서 해석을 행한다. 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 전위(S)를 V라고 하면, 드라이브 트랜지스터 Trd를 흐르는 드레인 전류 Ids는 이하의 식 3에 나타내는 바와 같다.
[수 1]
Figure 112008065661646-PAT00001
또 드레인 전류 Ids와 용량 C(= Cs+Coled)의 관계에 의해, 이하의 식 4에 나타내는 바와 같이, Ids=dQ/dt=CdV/dt가 성립한다.
[수 2]
Figure 112008065661646-PAT00002
식 4에 식 3을 대입해서 양변 적분한다. 여기에서, 소스 전압 V 초기 상태는 -Vth이며, 이동도 격차 보정시간(T6-T7)을 t로 한다. 이 미분방정식을 풀면, 이동도 보정시간 t에 대한 화소전류가 이하의 수식 5와 같이 주어진다.
[수 3]
Figure 112008065661646-PAT00003
이상의 설명으로부터 분명한 것처럼, 이동도 보정시간 t는 제어신호 DS가 하강하여 스위칭 트랜지스터 Tr4가 온 한 후, 제어신호 WS가 하강하여 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프할 때까지의 기간이다. 이동도 보정시간은 제어신호 DS 및 WS에 의해 규정된다. 제어신호 WS는 전술한 바와 같이 라이트 스캐너에 의해 각 주사선 WS에 출력된다. 도 7은 라이트 스캐너(4)의 일반적인 구성을 나타내는 참고도다. 라이트 스캐너(4)는 시프트 레지스터 S/R로 구성되고, 외부에서 입력되는 클록 신호에 따라 동작하고, 마찬가지로 외부에서 입력되는 스타트 신호를 순차 전송함으로써 각 단에 순차 신호를 출력한다. 시프트 레지스터 S/R의 각 단에는 NAND소자가 접속되고, 인접하는 단의 S/R로부터 출력된 순차 신호를 NAND처리하여, 제어신호 WS의 기초가 되는 입력 신호를 생성한다. 이 입력 신호는 출력 버퍼(4B)에 공급된다. 이 출력 버퍼(4B)는 시프트 레지스터 S/R측에서 공급되는 입력 신호에 따라 동작하고, 최종적인 제어신호 WS를 대응하는 화소 어레이부의 주사선 WS에 공급하고 있다. 이 때 도면에서는 각 주사선 WS의 배선 저항을 R로 나타내고, 각 주사선 WS에 접속하고 있는 화소의 용량을 C로 나타낸다.
출력 버퍼(4B)는 전원전위 Vcc와 접지전위 Vss와의 사이에 직렬 접속된 한 쌍의 스위칭소자로 이루어진다. 본 참고예에서는 이 출력 버퍼(4B)가 인버터 구성으로 되어 있고, 한쪽의 스위칭소자가 P채널 트랜지스터 TrP로, 다른 쪽이 N채널 트랜지스터 TrN로 이루어진다. 인버터는 대응하는 시프트 레지스터 S/R의 단으로부터 NAND 소자를 통해 공급된 입력 신호를 반전하여, 제어신호로서 대응하는 주사선 WS에 출력하고 있다.
도 8은 도 7에 나타낸 라이트 스캐너에서 생성되는 제어신호 WS를 나타내는 파형도다. 드라이브 스캐너로부터 출력되는 제어신호 DS도 함께 표시하고 있다. 또한 드라이브 스캐너 DS도 라이트 스캐너 WS와 마찬가지로, 시프트 레지스터와 출력 버퍼로 구성되어 있다.
도시한 바와 같이, 제어신호 DS가 하강하여 P채널형 스위칭 트랜지스터 Tr4가 온 한 후 이동도 보정시간이 시작되고, 제어신호 WS가 하강하여 N채널형 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프하는 시점에 이동도 보정시간이 종료된다. 스위칭 트랜지스터 Tr4가 온 하는 타이밍은, 제어신호 DS의 하강 파형이 VDD-|Vtp|를 밑돈 시점이다. 이 때 Vtp는 P채널형 스위칭 트랜지스터 Tr4의 임계값전압을 나타낸다. 한편 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프하는 타이밍은, 제어신호 WS의 하강이 Vsig+Vtn을 밑돈 시점이다. 여기에서 Vtn은 N채널형 샘플링 트랜지스터 Tr1의 임계값전압을 나타내고 있다. 샘플링 트랜지스터 Tr1의 소스에는 신호선으로부터 신호전위 Vsig가 인가되고, 게이트에는 제어선 WS로부터 제어신호 WS가 인가된다. 소스 전위에 대하여 게이트 전위가 Vtn만큼 을 남기고 밑돌았을 때, 샘플링 트랜지스터 Tr1은 오프하게 된다.
그런데 제어신호 WS의 하강은 제조 프로세스의 영향을 받아서 위상이 각 주사선에서 변동하고 있다. 도면에서는 하강 파형 A가 표준위상이고, 하강 파형 B는 위상이 후방으로 시프트한 워스트 케이스를 나타낸다. 마찬가지로 제어신호 DS의 하강 파형도 A가 표준이고 B는 위상이 전방으로 시프트한 워스트 케이스를 나타낸다. 도면으로부터 분명한 바와 같이, 제어신호 WS 및 DS의 하강 파형이 표준위상일 때에 비해 워스트 케이스에서는 이동도 보정시간이 길어진다. 이렇게 라이트 스캐너나 드라이브 스캐너를 패널에 탑재한 구조에서는 제조 프로세스의 영향을 받아서 제어신호 WS, DS의 위상이 주사선마다 변동하기 때문에, 이동도 보정시간이나 주사선마다 편차가 생긴다. 이것이 화면상에서 수평방향의 휘도 편차(라인)가 되어 나타나고, 화면의 유니포머티를 손상시킨다.
이동도 보정에 관해서는, 전술한 각 주사선(라인)의 보정시간의 편차와 함께, 다른 문제도 있다. 다시 말해, 최적의 이동도 보정시간이 반드시 일정하지는 않고, 영상신호의 신호레벨(신호 전압)에 따라 최적 이동도 보정시간은 변화된다. 도 9는 이 최적 이동도 보정시간과 신호 전압의 관계를 나타내는 그래프다. 도면으로부터 분명한 바와 같이, 신호 전압이 화이트 레벨에서 높을 때, 최적 이동도 보정시간은 비교적 짧다. 신호 전압이 그레이 레벨에서는 최적 이동도 보정시간도 길어지고, 블랙 레벨에서는 최적 이동도 보정시간이 한층 연장되는 경향이 있다. 전술한 바와 같이, 이동도 보정 기간 동안, 저장용량에 부귀환하는 보정량 ΔV는 신호 전압 Vsig에 비례한다. 신호 전압이 높으면 그만큼 부귀환량도 커지므로, 최적 이동도 보정시간은 짧아지는 경향이 있다. 반대로 신호 전압이 내려가면 드라이브 트랜지스터의 전류 공급 능력이 떨어지기 때문에, 충분한 보정에 필요한 최적 이동도 보정시간은 길어지는 경향이 있다.
따라서, 신호선 SL에 공급되는 영상신호의 신호전위 Vsig가 높을 때 보정시간 t가 짧아지는 한편, 신호선 SL에 공급되는 영상신호의 신호전위 Vsig이 낮을 때 보정시간 t가 길어지도록, 자동으로 샘플링 트랜지스터 Tr1의 오프 타이밍을 조정하는 방식이 선행 개발되어 있고, 이 원리를 도 10에 나타낸다.
도 10의 파형도는, 이동도 보정기간 T를 규정하는 스위칭 트랜지스터 Tr4의 온 타이밍 및 샘플링 트랜지스터 Tr1의 오프 타이밍을 처리하는, 제어신호 DS의 하강 파형 및 제어신호 WS의 하강 파형을 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 스위칭 트랜지스터 Tr4의 게이트에 인가되는 제어신호 DS가 VDD-|Vtp|을 밑돈 시점에서, 스위칭 트랜지스터 Tr4는 온 하고, 이동도 보정시간이 시작된다.
한편 샘플링 트랜지스터 Tr1의 게이트에는 제어신호 WS가 인가된다. 그 하강 파형은 도시하는 것처럼, 시작 전원전위 Vcc로부터 급격히 내려가고, 그 후 접지전위 Vss를 향해서 완만하게 저하되어 간다. 여기에서 샘플링 트랜지스터 Tr1의 소스에 인가되는 신호전위 Vsig1이 화이트 레벨에서 높을 때 샘플링 트랜지스터 Tr1의 게이트 전위는 Vsig1+Vtn까지 빠르게 하강하기 때문에, 최적 이동도 보정시간 t1은 짧아진다. 신호전위가 그레이 레벨의 Vsig2가 되면, 게이트 전위가 Vsig2+Vtn까지 Vcc로부터 떨어진 시점에 샘플링 트 랜지스터 Tr1이 오프한다. 그 결과 그레이 레벨의 Vsig2에 대응한 최적 보정시간 t2는, t1에 비해 길어진다. 또 신호전위가 블랙 레벨에 가까운 Vsig3이 되면, 최적 이동도 보정시간 t3은, 그레이 레벨일 때의 최적 이동도 보정시간 t2에 비해 한층 길어진다.
계조마다 최적의 이동도 보정시간을 자동으로 설정하기 위해서는, 주사선 WS에 인가되는 제어신호 펄스의 하강을 최적의 형상으로 파형 정형할 필요가 있다. 따라서 선행 개발예에서는, 외부의 모듈(pulse generator)로부터 공급되는 전원 펄스를 추출하는 방식의 라이트 스캐너를 채용하고, 도 11을 참조해서 이것을 설명한다. 이 때 외부의 전원 펄스 모듈은 안정된 펄스 파형을 공급할 수 있기 때문에, 전술한 제어신호의 하강 파형의 위상 편차의 문제도 동시에 해결할 수 있다. 도 11은 라이트 스캐너(4)의 출력부 3단분(N-1단, N단, N+1단)과, 이것에 접속되는 화소 어레이부(1)의 3행분(3라인분)을 모식적으로 나타낸다. 이 때 이해를 쉽게 하기 위해서, 도 7에 나타낸 참고예에 따른 라이트 스캐너와 대응하는 부분에는 대응하는 참조번호를 부착한다.
라이트 스캐너(4)는 시프트 레지스터 S/R로 구성되어 있고, 외부에서 입력되는 클록 신호에 따라 동작하고, 마찬가지로 외부에서 입력되는 스타트 신호를 순차 전송함으로써 각 단에 순차 신호를 출력하고 있다. 시프트 레지스터 S/R의 각 단에는 NAND소자가 접속되어 있고, 인접하는 단의 S/R로부터 출력된 순차 신호를 NAND처리하여, 제어신호 WS의 기초가 되는 구형파형의 입력 신호 IN을 생성한다. 이 구형파형은 인버터를 통해 출력 버퍼(4B)에 입력된다. 이 출력 버 퍼(4B)는 시프트 레지스터(4B)측에서 공급되는 입력 신호 IN에 따라 동작하고, 최종적인 제어신호 WS를 대응하는 화소 어레이부(1)의 주사선 WS에 출력 신호 OUT로서 공급한다.
출력 버퍼(4B)는 전원전위 Vcc과 접지전위 Vss와의 사이에 직렬 접속된 한 쌍의 스위칭소자로 이루어진다. 본 실시예는 이 출력 버퍼(4B)가 인버터 구성으로 되어 있고, 한쪽의 스위칭소자가 P채널형 트랜지스터 TrP(전형적으로는 PMOS트랜지스터)로, 다른 쪽이 N채널형 트랜지스터 TrN(전형적으로는 NMOS트랜지스터)로 이루어진다. 또한 각 출력 버퍼(4B)에 접속되는 화소 어레이부(1)측의 각 라인은, 등가회로적으로 저항성분 R와 용량성분 C로 나타낸다.
본 실시예는, 출력 버퍼(4B)가 외부의 펄스 모듈(4P)로부터 전원 라인에 공급되는 전원 펄스를 추출해서 제어신호 WS의 결정 파형을 만드는 구성으로 되어 있다. 전술한 것처럼, 이 출력 버퍼(4B)는 인버터 구성이고, 전원 라인과 접지전위 Vss와의 사이에 P채널 트랜지스터 TrP과 N채널 트랜지스터 TrN이 직렬로 접속되어 있다. 시프트 레지스터 S/R측에서의 입력 신호 IN에 따라 출력 버퍼의 P채널 트랜지스터 TrP가 온 했을 때, 전원 라인에 공급되던 전원 펄스의 하강 파형을 추출하고, 이것을 제어신호 WS의 결정 파형으로서, 화소 어레이부(1)측에 공급하고 있다. 이렇게 출력 버퍼(4B)와는 별도로 결정 파형을 포함한 펄스를 외부 모듈(4P)로 만들고, 이것을 출력 버퍼(4B)의 전원 라인에 공급함으로써 원하는 결정 파형의 제어신호 WS를 발생하는 것이 가능하다. 이 경우, 출력 버퍼(4B)는, 우세 스위칭소자측이 되는 P채널 트랜지스터 TrP가 온 해서 열세 스위칭소자측 이 되는 N채널 트랜지스터 TrN이 오프했을 때, 외부에서 공급된 전원 펄스의 하강 파형을 추출하고, 제어신호 WS의 결정 파형 OUT로서 출력하고 있다.
도 12는, 도 11에 나타낸 라이트 스캐너의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트다. 도시한 바와 같이, 1H주기로 변동하는 전원 펄스의 열이 외부의 모듈로부터 라이트 스캐너의 출력 버퍼의 전원 라인에 입력되어 온다. 이것과 함께, 출력 버퍼를 구성하는 인버터에 입력 펄스 IN이 인가된다. 타이밍 차트는, n-1단째 및 n단째의 인버터에 공급되는 입력 펄스 IN을 나타낸다. 이것과 시계열을 맞추어, n-1단째 및 n단째로부터 공급되는 출력 펄스 OUT를 나타낸다. 이 출력 펄스 OUT는 대응하는 라인의 주사선 WS에 인가되는 제어신호다.
타이밍 차트로부터 분명한 바와 같이, 라이트 스캐너의 각 단의 출력 버퍼는, 입력 펄스 IN에 따라 전원 펄스를 추출하고, 그대로 출력 펄스 OUT로서 대응하는 주사선 WS에 공급하고 있다. 전원 펄스는 외부의 모듈로부터 공급되고 있고, 그 하강 파형은 미리 최적으로 설정 가능하다. 라이트 스캐너는 이 하강 파형을 그대로 추출해서 제어신호 펄스로 하고 있다.
그러나 도 11에 나타낸 선행 개발에 관련된 라이트 스캐너는, 모듈이 전원 펄스를 1H주기로 생성해야 하고, 또 전원 펄스를 화소 어레이부측에 공급하는 배선도, 전단의 부하가 접속되어 있어 배선 용량이 상당히 높다. 따라서 전원 펄스를 공급하는 외부 모듈은 그 소비 전력이 커져 버린다. 또 이동도 보정시간의 제어를 위해, 안정된 펄스 트랜지언트를 확보할 필요가 있지만, 이를 위해서는 펄스 모듈의 능력을 상승시킬 필요가 있다. 그 결과 모듈 면적의 증가를 일으키고 있었다. 모바일 기기의 디스플레이 응용에서는, 특히 표시장치의 저소비 전력화가 요구되고 있어, 도 11에 나타낸 외부 모듈을 이용하는 스캐너 구성에서는 대응이 곤란하다.
도 13은 본 발명에 따른 표시장치의 주요부가 되는 라이트 스캐너의 구성을 나타내는 회로도다. 본 라이트 스캐너는, 도 11에 나타낸 선행 개발에 관련된 라이트 스캐너의 문제점에 대처한 것이며, 이동도 보정시간을 규정하는 제어신호 WS의 하강 파형을 내부적으로 생성 가능한 구조를 채용하고 있다. 이해를 쉽게 하기 위해서, 도 11에 나타낸 선행 개발에 관련된 라이트 스캐너와 대응하는 부분에는 대응하는 참조번호를 부착한다. 이동도 보정시간의 제어에 필요한 제어신호의 하강 파형을 패널 내부에서 생성하는 구성이며, 이에 따라 외부에서 전원 펄스를 공급하기 위한 모듈을 필요로 하지 않아, 저전력화, 저비용화 및 소형화가 가능하게 되고, 모바일 기기의 모니터 응용으로서 적합하다.
도시한 바와 같이, 본 라이트 스캐너(4)는, 시프트 레지스터 S/R와, 출력 버퍼(4B)를 가진다. 시프트 레지스터 S/R는, 선 순차 주사에 동기해서 시프트 레지스터 S/R의 각 단에 입력 신호 IN을 순차 생성한다. 구체적으로는, 시프트 레지스터 S/R의 각 단에 대응해서 NAND소자가 접속되고, 이 NAND소자를 통해 입력 신호 IN이 출력 버퍼(4B)의 각 단에 공급된다. 도면에서는 n단째의 입력 신호 IN과 n+1단째의 입력 신호 IN이 표시되어 있다. 이 때 시프트 레지스터 S/R의 각 단에는 추가의 NAND소자도 접속되어 있고, 이것에서부터 추가의 입력 신호 AZX가 출력 버퍼(4B)에도 공급된다. 도면에서는 n단째의 입력 신호 AZX와 n+1단째의 입력 신호 AZX가 표시되어 있다. 이상의 설명으로부터 분명한 것처 럼, 시프트 레지스터 S/R의 각 단에는 한 쌍의 NAND소자가 대응하고 있고, 이들 한 쌍의 NAND소자로부터 한 쌍의 입력 신호 IN 및 AZX가 출력 버퍼(4B)의 대응하는 각 단에 공급되고 있다. 이 때 한 쌍의 NAND소자의 입력 단자에는, 시프트 레지스터 S/R측에서의 펄스와 함께, 제어용 펄스 INENB 및 AZXENB도 외부에서 공급되고 있다. 본 명세서에서는, 이들 NAND소자도 시프트 레지스터의 일부를 구성하는 요소로 취급하고 있다.
출력 버퍼(4B)는, 시프트 레지스터 S/R의 각 단과 각 주사선 WS와의 사이에 접속하고, 입력 신호 IN, AZX에 따라 제어신호 WS를 주사선 WS에 출력한다. 그 때 출력 버퍼(4B)는, 입력 신호 IN, AZX에 따라 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프하는 타이밍을 규정하는 제어신호 WS의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시키고, 이로써 영상신호의 신호레벨에 따라 이동도 보정시간 t를 가변 제어하고 있다.
구체적인 구성에서는, 출력 버퍼(4B)의 각 단은, 전원 라인 Vcc와 접지 라인 Vss와의 사이에 직렬 접속된 P채널 트랜지스터 TrP과 N채널 트랜지스터 TrN으로 이루어진 인버터와, N채널 트랜지스터 TrN과 병렬로 접속한 적어도 1개의 추가의 N채널 트랜지스터 TrN1을 가진다. 출력 버퍼(4B)는 입력 신호 IN, AZX에 따라 이들 N채널 트랜지스터 TrN, TrN1을 온 오프 제어하여, 제어신호 WS의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시킨다. 시프트 레지스터 S/R은, 입력 신호 IN, AZX의 위상을 조정해서 각 N채널 트랜지스터 TrN, TrN1의 온 오프 타이밍을 조정하고, 이로써 제어신호 WS의 하강 파형을 최적화할 수 있다. 바람직하게는 출력 버퍼(4B)에서는, 제어신호 WS의 하강 파형을 최적화하기 위해서, 미리 각 N채널 트랜지스터 TrN, TrN1의 사이즈가 조정된다.
이상의 설명으로부터 분명한 것처럼, 도 13의 실시예는, 출력 버퍼의 N채널 트랜지스터를 복수 개 갖는 구성으로 하고, 이들 트랜지스터 TrN, TrN1의 온 오프를 순차 행함으로써, 이동도 보정시간을 결정하는 제어신호 WS의 하강 형상을 컨트롤한다. P채널 트랜지스터 TrP과 N채널 트랜지스터 TrN에는 동일한 입력 신호 IN을 공급한다. 또 하나의 N채널 트랜지스터 TrN1에는 다른 입력 신호 AZX를 공급한다. 또 트랜지스터 TrN과 TrN1에서는, 그 채널 폭이 TrN보다도 TrN1을 크게 하고 있다.
도 14는 도 13에 나타낸 라이트 스캐너의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트다. 시프트 레지스터 S/R에는 그 동작 제어를 행하기 위해서, 1H기간을 규정하는 클록 신호 CK가 입력되고 있다. 라이트 스캐너는 기본적으로 이 클록 신호 CK에 따라 1H마다 선 순차 주사를 행하여, 제어신호 WS를 각 주사선 WS에 공급하고 있다. 이 클록 신호 CK에 타이밍을 맞춰서, NAND소자의 제어용 펄스 INENB, AZXENB가 외부로부터 공급되고 있다. 이들 신호 CK, INENB, AZXENB와 동기해서 시프트 레지스터 S/R의 각 단(n-1단, n단, n+1단)으로부터 출력되는 신호를 타이밍 차트에 나타낸다. 또 n단째 및 n+1단째의 입력 신호 IN, AZX도 타이밍 차트에 싣는다.
타이밍 차트로부터 분명한 바와 같이, 시프트 레지스터 S/R의 각 단은 외부로부터 공급되는 클록 신호 CK나 이네이블 신호 INENB, AZXENB에 따 라, 입력 신호 IN 및 AZX를 대응하는 출력 버퍼의 각 단에 공급하고 있다. 출력 버퍼의 각 단은 입력 신호 IN, AZX에 따라, 하강 파형이 적어도 2단계로 변화되는 제어신호 WS를 대응하는 주사선 WS에 출력한다.
도 15∼도 19를 참조하여, 도 13에 나타낸 본 발명에 따른 라이트 스캐너의 제1 실시예의 동작을 상세하게 설명한다. 도 15는, 출력 버퍼의 1단분을 나타내는 회로도와, 이 출력 버퍼에 대한 입출력 파형을 나타내는 타이밍 차트를 포함하고 있다. 전술한 것처럼, 출력 버퍼는 P채널 트랜지스터 TrP과, N채널 트랜지스터 TrN과, 추가의 N채널 트랜지스터 TrN1로 구성되어 있다. 이러한 출력 버퍼에 입력 신호 IN 및 AZX가 시프트 레지스터측에서 공급되고, 출력 신호 OUT가 대응하는 주사선측에 제어신호 WS로서 공급된다.
도 16은 기간 A에 있어서의 출력 버퍼의 동작 상태를 나타내고 있다. 이 기간 A에는 입력 신호 IN이 하이레벨, AZX가 로 레벨로 되어 있다. 이 때 트랜지스터 TrP과 TrN1이 오프이며, TrN이 온 하고 있다. 따라서 버퍼의 출력 OUT는 접지 레벨 Vss가 된다.
도 17은 기간 B에 있어서의 출력 버퍼의 동작 상태를 나타내고 있다. 기간 B가 되면 입력 신호 IN이 로 레벨로 전환된다. 따라서 트랜지스터 TrN과 TrN1이 오프하고, TrP이 온 하고, 출력 OUT가 Vcc로 전환된다. 이에 따라 샘플링 트랜지스터 Tr1은 온 하고, 신호선으로부터 신호 전압이 샘플링되어 저장용량에 기록된다.
도 18은 기간 C에 있어서의 출력 버퍼의 동작 상태를 나타내고 있다. 기간 C 에는 입력 신호 IN이 하이레벨로 전환되고, 동시에 AZX도 하이레벨이 된다. 이에 따라 트랜지스터 TrP가 오프하고, TrN과 TrN1이 동시에 온 한다. 그 결과 출력 OUT는 Vss를 향해서 쇠퇴하기 시작한다. 이 때 흐르는 전류값은, 트랜지스터 TrN과 TrN1에 흐르는 전류량의 합계가 된다. 여기에서 트랜지스터 TrN의 트랜지스터 계수를 k, 트랜지스터 TrN1의 트랜지스터 계수를 k'라고 하면, 그 전류 Ids는 이하에 나타낸 식 6으로 표현된다. 이 합계 값의 전류 Ids로 출력 파형 OUT는 하강하므로, 펄스 트랜지언트는 가파르게 된다. 이 때 트랜지스터 계수 K는 식 1의 (1/2)(W /L)Cox에 해당한다.
[수 4]
Figure 112008065661646-PAT00004
도 19는 기간 D에 있어서의 출력 버퍼의 동작 상태를 나타내고 있다. 기간 D에서는 입력 신호 IN이 하이레벨인 상태에서, 입력 신호 AZX가 로 레벨로 돌아간다. 이에 따라 트랜지스터 TrN1이 오프한다. 이후에는 트랜지스터 TrN만이 온 하고 있고, N채널 트랜지스터 TrN만으로 하강 파형을 결정하고 있다. 여기에서 트랜지스터 TrN1에 비해 트랜지스터 TrN의 채널 폭은 작게 하고 있으므로, 그 전류값 Ids는 이하의 식 7로 나타낸 바와 같이 작아지고, 출력 OUT의 펄스 트랜지언트를 둔하게 할 수 있다.
[수 5]
Figure 112008065661646-PAT00005
이상과 같이 도 16∼도 19에 나타낸 동작을 행함으로써, 단계적으로 출력 펄스 파형을 가변 제어할 수 있다. 이에 따라 각 계조의 이동도 보정기간에 최적의 보정 펄스를 생성하는 것이 가능하다. 그 결과 높은 유니포머티의 화면을 얻을 수 있다. 또 본 발명에서는 외부로부터 전원 펄스를 공급하는 모듈을 필요로 하지 않으므로, 저소비 전력화가 가능하게 된다. 또 제어신호의 생성 기능을 패널에 내장함으로써 그만큼 모듈 면적을 대폭 축소하는 것이 가능하다.
도 20은 본 발명에 따른 표시장치에 삽입되는 라이트 스캐너의 제2 실시예를 나타내는 회로도 및 그 타이밍 차트다. 이해를 쉽게 하기 위해서, 도 15에 나타낸 제1 실시예와 대응하는 부분에는 대응하는 참조번호를 부착한다. 다른 점은, 출력 버퍼의 출력 단자와 접지 라인 Vss와의 사이에 3개째의 N채널 트랜지스터 TrN2가 접속되어 있는 것이다. 이것에 맞추어, N채널 트랜지스터 TrN2의 게이트에 시프트 레지스터측에서 3번째의 입력 신호 AZX2가 공급되고 있다.
타이밍 차트에 나타낸 바와 같이, 출력 버퍼에 포함되는 3개의 N채널 트랜지스터 TrN, TrN 1, TrN2를 순차 온 오프 제어함으로써, 출력 OUT의 파형 트랜지언트를 제1 실시예에 비해 보다 정밀하게 형성할 수 있다. 예를 들면 출력 OUT의 하강 초기에 흐르는 전류 Ids는 이하의 식 8로 표현한다. 이렇게 출력 OUT의 하강 파형을 3단계로 제어함으로써, 영상신호의 입력 레벨에 매칭한 이동도 보정시간을 얻는 것이 가능하다.
[수 6]
Figure 112008065661646-PAT00006
도 21은 본 발명에 따른 표시장치의 제3 실시예의 전체 구성을 나타내는 블럭도다. 도시한 바와 같이, 본 표시장치는, 화소 어레이부(1)와 이것을 구동하는 구동부로 이루어진다. 화소 어레이부(1)는, 행형의 주사선 WS와, 열형의 신호선(신호 라인) SL과, 양자가 교차하는 부분에 배치된 행렬형의 화소(2)와, 각 화소(2)의 각 행에 대응해서 배치된 급전선(전원 라인)VL을 구비하고 있다. 이 때 본 예에서는, 각 화소(2)에 RGB삼원색 중 어느 하나가 할당되어 있어, 컬러 표시가 가능하다. 단 이것에 한정되지 않고, 단색표시의 디바이스도 포함한다. 구동부는, 각 주사선 WS에 순차 제어신호를 공급해서 화소(2)를 행 단위로 선 순차 주사하는 라이트 스캐너(4)와, 이 선 순차 주사에 맞춰서 각 급전선 VL에 제1 전위와 제2 전위로 전환하는 전원전압을 공급하는 전원 스캐너(6)와, 이 선 순차 주사에 맞춰서 열형의 신호선 SL에 영상신호가 되는 신호전위와 기준전위를 공급하는 신호 셀렉터(수평 셀렉터)(3)를 구비하고 있다.
도 22는 도 21에 나타낸 표시장치에 포함되는 화소(2)의 구체적인 구성 및 결선관계를 나타내는 회로도다. 도시한 바와 같이, 이 화소(2)는 유기EL디바이스 등으로 대표되는 발광소자 EL과, 샘플링 트랜지스터 Tr1과, 드라이브 트랜지스터 Trd와, 저장용량 Cs를 포함한다. 샘플링 트랜지스터 Tr1은, 그 제어단 (게이트)이 대응하는 주사선 WS에 접속하고, 한 쌍의 전류단(소스 및 드레인)의 한쪽이 대응하는 신호선 SL에 접속하고, 다른 쪽이 드라이브 트랜지스터 Trd의 제어단(게이트 G)에 접속한다. 드라이브 트랜지스터 Trd는, 한 쌍의 전류단(소스 S 및 드레인)의 한쪽이 발광소자 EL에 접속하고, 다른 쪽이 대응하는 급전선 VL에 접속하고 있다. 본 예에서는, 드라이브 트랜지스터 Trd가 N채널형이며, 그 드레인이 급전선 VL에 접속하는 한편, 소스 S가 출력 노드로서 발광소자 EL의 애노드에 접속하고 있다. 발광소자 EL의 캐소드는 소정의 캐소드 전위 Vcath에 접속하고 있다. 저장용량 Cs는 드라이브 트랜지스터 Tr d의 소스 S와 게이트 G의 사이에 접속하고 있다.
상기 구성에 있어서, 샘플링 트랜지스터 Tr1은 주사선 WS로부터 공급된 제어신호에 따라 도통하고, 신호선 SL로부터 공급된 신호전위를 샘플링해서 저장용량 Cs에 유지한다. 드라이브 트랜지스터 Trd는, 제1 전위(고전위 Vdd)에 있는 급전선 VL로부터 전류의 공급을 받아 저장용량 Cs에 유지된 신호전위에 따라 구동전류를 발광소자 EL에 흘려보낸다. 라이트 스캐너(4)는, 신호선 SL이 신호전위에 있는 시간대에 샘플링 트랜지스터 Tr1을 도통 상태로 하기 위해서, 소정의 펄스폭의 제어신호를 제어선 WS에 출력하고, 이로써 저장용량 Cs에 신호전위를 유지함과 동시에 드라이브 트랜지스터 Trd의 이동도 μ에 대한 보정을 신호전위에 가한다. 그 다음 드라이브 트랜지스터 Trd는 저장용량 Cs에 기록된 신호전위 Vsig에 따른 구동전류를 발광소자 EL에 공급하고, 발광 동작에 들어간다.
본 화소회로(2)는, 전술한 이동도 보정기능과 함께 임계값전압 보정기능도 구비하고 있다. 즉 전원 스캐너(6)는, 샘플링 트랜지스터 Tr1이 신호전위 Vsig를 샘플링하기 전에, 제1 타이밍에 급전선 VL을 제1 전위(고전위 Vdd)에서 제2 전위(저전위 Vss)로 전환한다. 또 라이트 스캐너(4)는 마찬가지로 샘플링 트랜지스터 Tr1이 신호전위 Vsig를 샘플링하기 전에, 제2 타이밍에 샘플링 트랜지스터 Tr1을 도통시켜서 신호선 SL로부터 기준전위 Vref를 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G에 인가하는 것과 함께 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S를 제2 전위(Vss)에 세트한다. 전원 스캐너(6)는 제2 타이밍의 후의 제3 타이밍에 급전선 VL을 제2 전위 Vss에서 제1 전위 Vdd로 전환하고, 드라이브 트랜지스터 Trd의 임계값전압 Vth에 해당하는 전압을 저장용량 Cs에 유지한다. 이러한 임계값전압 보정기능에 의해, 본 표시장치는 화소마다 변동하는 드라이브 트랜지스터 Trd의 임계값전압 Vth의 영향을 캔슬 할 수 있다.
본 화소회로(2)는, 부트스트랩 기능도 더 구비하고 있다. 즉 라이트 스캐너(4)는 저장용량 Cs에 신호전위 Vsig가 유지된 단계에서 주사선 WS에 대한 제어신호의 인가를 해제하고, 샘플링 트랜지스터 Tr1을 비도통 상태로 해서 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G를 신호선 SL로부터 전기적으로 분리하고, 이로써 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S의 전위변동에 게이트 G의 전위가 연동하여, 게이트 G와 소스 S간의 전압 Vgs를 일정하게 유지할 수 있다.
도 23은 도 22에 나타낸 화소회로(2)의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트다. 시간축을 공통으로 하고, 주사선 WS의 전위변화, 급전선 VL의 전위변화 및 신호선 SL의 전위변화를 나타낸다. 또한 이들 전위변화와 병행해서, 드라이브 트랜지스터의 게이트 G 및 소스 S의 전위변화도 나타낸다.
전술한 바와 같이 주사선 WS에는, 샘플링 트랜지스터 Tr1을 온 하기 위한 제어신호 펄스가 인가된다. 이 제어신호 펄스는 화소 어레이부의 선 순차 주사에 맞춰서 1필드(1f) 주기로 주사선 WS에 인가된다. 전원선 VL은 마찬가지로 1필드 주기로 고전위 Vdd와 저전위 Vss와의 사이에서 전환된다. 신호선 SL에는 1수평주기(1H) 내에서 신호전위 Vsig과 기준전위 Vref가 전환되는 영상신호를 공급하고 있다.
도 23의 타이밍 차트에 나타낸 바와 같이 화소는 이전 필드의 발광 기간부터 해당 필드의 비발광 기간에 들어가고, 그 후 해당 필드의 발광 기간이 된다. 이 비발광 기간에 준비 동작, 임계값전압 보정동작, 신호 기록 동작, 이동도 보정동작 등을 행한다.
이전 필드의 발광 기간에는, 급전선 VL이 고전위 Vdd에 있고, 드라이브 트랜지스터 Trd가 구동전류 Ids를 발광소자 EL에 공급하고 있다. 구동전류 Ids는 고전위 Vdd에 있는 급전선 VL로부터 드라이브 트랜지스터 Trd를 통해 발광소자 EL을 통과하여, 캐소드 라인에 흘러들어 오고 있다.
계속해서 해당 필드의 비발광 기간에 들어가면 우선 타이밍 T1에 급전선 VL을 고전위 Vdd에서 저전위 Vss로 전환한다. 이에 따라 급전선 VL은 Vss까지 방전되고, 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S의 전위는 Vss까지 하강한다. 이에 따라 발광소자 EL의 애노드 전위(즉 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 전위)는 역 바이어스 상태가 되기 때문에, 구동전류가 흐르지 않게 되어 소등한다. 또 드라이브 트랜지스터의 소스 S의 전위강하에 연동해서 게이트 G의 전위도 강하한다.
계속해서 타이밍 T2가 되면, 주사선 WS를 저레벨에서 고레벨로 전환함으로써 샘플링 트랜지스터 Tr1이 도통 상태가 된다. 이 때 신호선 SL은 기준전위 Vref에 있다. 따라서 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G의 전위는 도통한 샘플링 트랜지스터 Tr1을 통해서 신호선 SL의 기준전위 Vref가 된다. 이 때 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S의 전위는 Vref보다도 충분히 낮은 전위 Vss에 있다. 이렇게 해서 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G와 소스 S와의 사이의 전압 Vgs가 드라이브 트랜지스터 Trd의 임계값전압 Vth보다 커지도록, 초기화된다. 타이밍 T1에서 타이밍 T3까지의 기간 T1-T3은 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G/소스 S간 전압 Vgs를 미리 Vth 이상으로 설정하는 준비 기간이다.
이 후 타이밍 T3이 되면, 급전선 VL이 저전위 Vss에서 고전위 Vdd로 이동하고, 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S의 전위가 상승을 시작한다. 이윽고 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G/소스 S간 전압 Vgs가 임계값전압 Vth가 되면 전류가 컷오프한다. 이렇게 해서 드라이브 트랜지스터 Trd의 임계값전압 Vth에 해당하는 전압이 저장용량 Cs에 기록된다. 이것이 임계값전압 보정동작이다. 이 때 전류가 오로지 저장용량 Cs측에 흐르고, 발광소자 EL에는 흐르지 않도록 하기 위해서, 발광소자 EL이 컷오프가 되도록 캐소드 전위 Vca th를 설정해 둔다. 이 임계값전압 보정동작은 타이밍 T4에 신호선 SL의 전위가 Vref에서 Vsig로 전환하기까지 사이에 완료된다. 타이밍 T3에서 타이밍 T4까지의 기간 T3-T4가 임계값전압 보정기간이 된다.
타이밍 T4에는 신호선 SL이 기준전위 Vref에서 신호전위 Vsig로 전환된다. 이 때 샘플링 트랜지스터 Tr1은 계속해서 도통 상태에 있다. 따라서 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G의 전위는 신호전위 Vsig가 된다. 여기에서 발광소자 EL은 처음에 컷오프 상태(하이 임피던스 상태)에 있기 때문에 드라이브 트랜지스터 Trd의 드레인과 소스의 사이에 흐르는 전류는 오로지 저장용량 Cs와 발광소자 EL의 등가용량에 흘러들어 오고, 충전을 시작한다. 그 다음 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프하는 타이밍 T5까지, 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S의 전위는 ΔV만큼 상승한다. 이렇게 해서 영상신호의 신호전위 Vsig가 Vth에 가산되는 형태로 저장용량 Cs에 기록되는 것과 함께 이동도 보정용 전압 ΔV가 저장용량 Cs에 유지된 전압으로부터 감산된다. 따라서 타이밍 T4에서 타이밍 T5까지의 기간 T4-T5가 신호 기록 기간/이동도 보정기간이 된다. 이렇게 신호 기록 기간 T4-T5에는 신호전위 Vsig의 기록과 보정량 ΔV의 조정이 동시에 행해진다. Vsig가 높을수록 드라이브 트랜지스터 Trd가 공급하는 전류 Ids는 커지고, ΔV의 절대치도 커진다. 따라서 발광 휘도 레벨에 따른 이동도 보정이 행해진다. Vsig를 일정하게 했을 경우, 드라이브 트랜지스터 Trd의 이동도 μ가 클수록 ΔV의 절대치가 커진다. 환언하면 이동도 μ가 클수록 저장용량 Cs에 대한 부귀환량 ΔV가 커지므로, 각 화소의 이동도 μ의 편차를 제 거할 수 있다.
마지막으로 타이밍 T5가 되면, 전술한 바와 같이 주사선 WS가 저레벨측에 이동하고, 샘플링 트랜지스터 Tr1은 오프 상태가 된다. 이에 따라 드라이브 트랜지스터 Tr d의 게이트 G는 신호선 SL로부터 분리된다. 동시에 드레인 전류 Ids가 발광소자 EL을 흐르기 시작한다. 이에 따라 발광소자 EL의 애노드 전위는 구동전류 Ids에 따라 상승한다. 발광소자 EL의 애노드 전위의 상승은, 곧 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S의 전위상승이다. 드라이브 트랜지스터 Trd의 소스 S의 전위가 상승하면, 저장용량 Cs의 부트스트랩 동작에 의해 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G의 전위도 연동해서 상승한다. 게이트 전위의 상승량은 소스 전위의 상승량과 같아진다. 따라서 발광 기간 동안 드라이브 트랜지스터 Trd의 게이트 G/소스 S간 전압 Vgs는 일정하게 유지된다. 이 Vgs의 값은 신호전위 Vsig에 임계값전압 Vth 및 이동량 μ의 보정을 가한 것으로 되어 있다.
본 실시예에 있어서도, 이동도 보정기간은 신호선 SL의 전위가 Vref에서 Vsig로 전환한 타이밍 T4로부터, 제어신호 WS가 하강하여 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프하는 타이밍 T5에 의해 규정된다. 여기에서 신호선 SL에 공급되는 신호 전압 Vsig에 따라 샘플링 트랜지스터 Tr1의 오프 타이밍 T5를 제어하기 위해서, 제어신호 WS의 하강 파형에 경사를 낼 필요가 있다. 따라서 본 실시예에서도 도 21에 나타낸 라이트 스캐너(4)에, 도 13에 나타낸 구성을 채용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 13에 나타낸 라이트 스캐너(4)는, 출력 버퍼에서 샘플링 트랜지스터 Tr1이 오프하는 타이밍 T5를 규정하는 제어신호 WS의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시키고, 이에 따라 영상신호의 신호레벨 Vsig에 따라 이동도 보정기간 T를 가변 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치는, 도 24에 나타낸 바와 같은 박막 디바이스 구성을 가진다. 본 도면은 절연성 기판에 형성된 화소의 모식적인 단면구조를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 화소는 복수의 박막 트랜지스터를 포함한 트랜지스터부(도면에서는 1개의 TFT를 예시), 저장용량 등의 용량부 및 유기EL소자 등의 발광부를 포함한다. 기판 위에 TFT프로세스로 트랜지스터부나 용량부가 형성되고, 그 위에 유기EL소자 등의 발광부가 적층 되어 있다. 그 위에 접착제를 통해 투명한 대향기판을 부착하여 플랫 패널로 하고 있다.
본 발명에 따른 표시장치는, 도 25에 나타낸 바와 같이 플랫형 모듈 형상의 것을 포함한다. 예를 들면 절연성 기판 위에, 유기EL소자, 박막 트랜지스터, 박막용량 등으로 이루어지는 화소를 매트릭스 모양으로 집적 형성한 화소 어레이부를 설치한다, 이 화소 어레이부(화소 매트릭스부)를 둘러싸도록 접착제를 배치하고, 유리 등의 대향기판을 부착해서 표시 모듈로 한다. 이 투명한 대향기판에는 필요에 따라, 컬러필터, 보호막, 차광막 등을 설치해도 좋다. 표시 모듈에는, 외부에서 화소 어레이부에의 신호 등을 입출력하기 위한 커넥터로서 예를 들면 FPC(플랙시블 프린트 서킷)를 형성해도 된다.
이상 설명한 본 발명에 있어서의 표시장치는, 플랫 패널 형상을 가지고, 여러 가지 전자기기, 예를 들면 디지털 카메라, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대전화, 비 디오 카메라 등, 전자기기에 입력되거나, 전자기기 내에서 생성한 구동신호를 화상 혹은 영상으로서 표시하는 모든 분야의 전자기기의 디스플레이에 적용하는 것이 가능하다. 이하 이러한 표시장치가 적용된 전자기기의 예를 게시한다.
도 26은 본 발명이 적용된 텔레비전이며, 프런트 패널(12), 필터 유리(13) 등으로 구성된 영상표시 화면(11)을 포함하고, 본 발명의 표시장치를 그 영상표시 화면(11)에 사용함으로써 제작된다.
도 27은 본 발명이 적용된 디지털 카메라이며, 위쪽이 정면도이고 아래쪽이 배면도다. 본 디지털 카메라는, 촬상 렌즈, 플래시용의 발광부(15), 표시부(16), 컨트롤 스위치, 메뉴 스위치, 셔터(19) 등을 포함하고, 본 발명의 표시장치를 그 표시부(16)에 사용함으로써 제작된다.
도 28은 본 발명이 적용된 노트형 PC이며, 본체(20)에는 문자 등을 입력할 때 조작되는 키보드(21)를 포함하고, 본체 커버에는 화상을 표시하는 표시부(22)를 포함하고, 본 발명의 표시장치를 그 표시부(22)에 사용함으로써 제작된다.
도 29는 본 발명이 적용된 휴대 단말장치이며, 왼쪽이 열린 상태를 나타내고, 오른쪽이 닫은 상태를 나타낸다. 이 휴대 단말장치는, 상측 케이싱(23), 하측 케이싱(24), 연결부(여기에서는 힌지부)(25), 디스플레이(26), 서브 디스플레이(27), 픽처 라이트(28), 카메라(29) 등을 포함하고, 본 발명의 표시장치를 그 디스플레이(26)나 서브 디스플레이(27)에 사용함으로써 제작된다.
도 30은 본 발명이 적용된 비디오 카메라이며, 본체부(30), 전방을 향한 측면에 피사체 촬상용 렌즈(34), 촬상시의 스타트/스톱 스위치(35), 모니터(36) 등을 포함하고, 본 발명의 표시장치를 그 모니터(36)에 사용함으로써 제작된다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 전체 구성을 나타내는 블럭도다.
도 2는 도 1에 나타낸 표시장치에 포함되는 화소의 구성을 나타내는 회로도다.
도 3은 마찬가지로 화소의 구성을 나타내는 회로도다.
도 4는 도 1 및 도 2에 나타낸 표시장치의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트다.
도 5는 마찬가지로 동작 설명에 제공하는 회로도다.
도 6은 마찬가지로 동작 설명에 제공하는 그래프다.
도 7은 라이트 스캐너의 참고예를 게시하는 회로도다.
도 8은 도 7에 나타낸 라이트 스캐너의 동작 설명에 제공하는 파형도다.
도 9는 선행 개발에 관련된 표시장치의 동작 설명에 제공하는 그래프다.
도 10은 마찬가지로 동작 설명에 제공하는 파형도다.
도 11은 마찬가지로 선행 개발에 관련된 표시장치에 삽입되는 라이트 스캐너의 구성을 나타내는 회로도다.
도 12는 도 11에 나타낸 라이트 스캐너의 동작 설명에 제공하는 파형도다.
도 13은 본 발명에 따른 표시장치에 삽입되는 라이트 스캐너의 제1 실시예를 나타내는 회로도다.
도 14는 제1 실시예의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트다.
도 15는 마찬가지로 제1 실시예의 동작 설명에 제공하는 회로도 및 타이밍 차트다.
도 16은 마찬가지로 동작 설명에 제공하는 회로도 및 타이밍 차트다.
도 17은 마찬가지로 동작 설명에 제공하는 회로도 및 타이밍 차트다.
도 18은 마찬가지로 동작 설명에 제공하는 회로도 및 타이밍 차트다.
도 19는 마찬가지로 동작 설명에 제공하는 회로도 및 타이밍 차트다.
도 20은 본 발명에 따른 표시장치에 삽입되는 라이트 스캐너의 제2 실시예를 나타내는 회로도 및 파형도다.
도 21은 본 발명에 따른 표시장치의 제3 실시예의 전체 구성을 나타내는 블럭도다.
도 22는 도 21에 삽입되는 화소의 구성을 나타내는 회로도다.
도 23은 본 발명에 따른 표시장치의 제3 실시예의 동작 설명에 제공하는 타이밍 차트다.
도 24는 본 발명에 따른 표시장치의 디바이스 구성을 나타내는 단면도다.
도 25는 본 발명에 따른 표시장치의 모듈 구성을 나타내는 평면도다.
도 26은 본 발명에 따른 표시장치를 구비한 텔레비전 세트를 나타내는 사시도다.
도 27은 본 발명에 따른 표시장치를 구비한 디지털 스틸 카메라를 나타내는 사시도다.
도 28은 본 발명에 따른 표시장치를 구비한 노트형 퍼스널 컴퓨터를 나타내는 사시도다.
도 29는 본 발명에 따른 표시장치를 구비한 휴대 단말장치를 나타내는 모식도다.
도 30은 본 발명에 따른 표시장치를 구비한 비디오 카메라를 나타내는 사시도다.
[부호의 설명]
0···패널, 1···화소 어레이부,
2···화소회로, 3···수평 셀렉터,
4···라이트 스캐너, 4B···출력 버퍼,
5···드라이브 스캐너, 71···제1 보정용 스캐너,
72···제2 보정용 스캐너, Tr1···샘플링 트랜지스터,
Tr2··· 제1 스위칭 트랜지스터,
Tr3··· 제2 스위칭 트랜지스터,
Tr4··· 제3 스위칭 트랜지스터,
Trd···드라이브 트랜지스터,
Cs···저장용량, EL···발광소자,
Vss1··· 제1 전원전위, Vss2··· 제2 전원전위,
VDD··· 제3 전원전위, WS··· 제1 주사선,
DS··· 제2 주사선, AZ1··· 제3 주사선,
AZ2··· 제4 주사선

Claims (6)

  1. 화소 어레이부와 구동부로 이루어지고,
    상기 화소 어레이부는, 행형의 주사선과, 열형의 신호선과, 각 주사선과 각 신호선이 교차하는 부분에 배치된 행렬형의 화소를 구비하고,
    각 화소는 적어도, 샘플링 트랜지스터와, 드라이브 트랜지스터와, 저장용량과, 발광소자를 구비하고,
    상기 샘플링 트랜지스터는, 그 제어단이 상기 주사선에 접속하고, 그 한 쌍의 전류단이 상기 신호선과 상기 드라이브 트랜지스터의 제어단과의 사이에 접속하고,
    상기 드라이브 트랜지스터는, 한 쌍의 전류단의 한쪽이 상기 발광소자에 접속하고, 다른 쪽이 전원에 접속하고,
    상기 저장용량은, 상기 드라이브 트랜지스터의 제어단과 전류단과의 사이에 접속하고,
    상기 구동부는 적어도, 각 주사선에 순차 제어신호를 공급해서 선 순차 주사를 행하는 라이트 스캐너와, 각 신호선에 영상신호를 공급하는 신호 셀렉터를 가지고,
    상기 샘플링 트랜지스터는, 상기 주사선에 공급된 제어신호에 따라 온 하고, 상기 신호선으로부터 영상신호를 샘플링해서 상기 저장용량에 기록하는 것과 함께, 제어신호에 따라 오프할 때까지의 소정의 보정기간에 상기 드라이브 트랜지스터로 부터 흐르는 전류를 상기 저장용량에 부귀환하여, 상기 드라이브 트랜지스터의 이동도에 대한 보정을 상기 저장용량에 기록된 영상신호에 걸고,
    상기 드라이브 트랜지스터는, 상기 저장용량에 기록된 영상신호의 신호레벨에 따른 전류를 상기 발광소자에 공급해서 발광시키는 표시장치로서,
    상기 라이트 스캐너는, 시프트 레지스터와, 출력 버퍼를 가지고,
    상기 시프트 레지스터는, 선 순차 주사에 동기해서 시프트 레지스터의 각 단에 입력 신호를 순차 생성하고,
    상기 출력 버퍼는, 상기 시프트 레지스터의 각 단과 각 주사선과의 사이에 접속하고, 상기 입력 신호에 따라 제어신호를 상기 주사선에 출력하고,
    상기 출력 버퍼는, 상기 입력 신호에 따라 상기 샘플링 트랜지스터가 오프하는 타이밍을 규정하는 제어신호의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시키고, 이로써 영상신호의 신호레벨에 따라 상기 보정기간을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 출력 버퍼는, 전원 라인과 접지 라인과의 사이에 직렬 접속된 P채널 트랜지스터와 N채널 트랜지스터로 이루어진 인버터와, 상기 N채널 트랜지스터와 병렬로 접속한 적어도 한 개의 추가의 N채널 트랜지스터를 가지고,
    입력 신호에 따라 이들 N채널 트랜지스터를 온 오프 제어하여, 제어신호의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시키는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시프트 레지스터는, 입력 신호를 조정해서 각 N채널 트랜지스터의 온 오프 타이밍을 조정하고, 이로써 상기 제어신호의 하강 파형을 최적화하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 출력 버퍼는, 상기 제어신호의 하강 파형을 최적화하기 위해서, 미리 각 N채널 트랜지스터의 사이즈가 조정되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 화소 어레이부와 구동부로 이루어지고,
    상기 화소 어레이부는, 행형의 주사선과, 열형의 신호선과, 각 주사선과 각 신호선이 교차하는 부분에 배치된 행렬형의 화소를 구비하고,
    각 화소는 적어도, 샘플링 트랜지스터와, 드라이브 트랜지스터와, 저장용량과, 발광소자를 구비하고,
    상기 샘플링 트랜지스터는, 그 제어단이 상기 주사선에 접속하고, 그 한 쌍 의 전류단이 상기 신호선과 상기 드라이브 트랜지스터의 제어단과의 사이에 접속하고,
    상기 드라이브 트랜지스터는, 한 쌍의 전류단의 한쪽이 상기 발광소자에 접속하고, 다른 쪽이 전원에 접속하고,
    상기 저장용량은, 상기 드라이브 트랜지스터의 제어단과 전류단과의 사이에 접속하고,
    상기 구동부는 적어도, 각 주사선에 순차 제어신호를 공급해서 선 순차 주사를 행하는 라이트 스캐너와, 각 신호선에 영상신호를 공급하는 신호 셀렉터를 가지고,
    상기 샘플링 트랜지스터는, 상기 주사선에 공급된 제어신호에 따라 온 하고, 상기 신호선으로부터 영상신호를 샘플링해서 상기 저장용량에 기록하는 것과 함께, 제어신호에 따라 오프할 때까지의 소정의 보정기간에 상기 드라이브 트랜지스터로부터 흐르는 전류를 상기 저장용량에 부귀환하여, 상기 드라이브 트랜지스터의 이동도에 대한 보정을 상기 저장용량에 기록된 영상신호에 걸고,
    상기 드라이브 트랜지스터는, 상기 저장용량에 기록된 영상신호의 신호레벨에 따른 전류를 상기 발광소자에 공급해서 발광시키는 표시장치의 구동방법으로서,
    상기 라이트 스캐너는, 시프트 레지스터와, 출력 버퍼를 가지고,
    선 순차 주사에 동기해서 상기 시프트 레지스터의 각 단에 입력 신호를 순차 생성하고,
    상기 시프트 레지스터의 각 단과 각 주사선과의 사이에 접속하고 있는 상기 출력 버퍼로부터, 상기 입력 신호에 따라 제어신호를 상기 주사선에 출력하고,
    상기 출력 버퍼는, 상기 입력 신호에 따라 상기 샘플링 트랜지스터가 오프하는 타이밍을 규정하는 제어신호의 하강 파형을 적어도 2단계로 변화시키고, 이로써 영상신호의 신호레벨에 따라 상기 보정기간을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
  6. 청구항 1에 기재된 표시장치를 구비한 전자기기.
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