TWI237698B - Method for inspecting organic EL substrate and organic EL display device - Google Patents

Description

1237698 玖、發明說明： (一） 發明所屬之技術領域 本發明係關於用以檢查形成於有機EL基板上之多數開 關切換元件之各特性的檢查方法、及具有用以補償各開關 切換元件特性誤差之補償手段的有機EL顯示裝置。 (二） 先前技術 有機EL顯示裝置係使有機EL基板上以各開關切換元 件選取之有機EL元件發光而顯示之裝置，其開關切換元件 係採用薄膜電晶體，又，前述有機EL基板係在絕緣基板上 以複數組矩陣之方式配列著具有選擇端子及資料端子之開 關切換元件及有機E L元件，且具有共同連結於配列於行方 向之開關切換元件的選擇端子之複數條選擇用信號線、及 和共同連結於配列於列方向之開關切換元件的資料端子之 選擇信號線成交叉配列的複數條資料信號線。 此薄膜電晶體之半導體材料係採用非晶砂及複晶砂， 然而’以非晶砂製造之薄膜電晶體，因特性誤差較緩和， 故顯示誤差亦分散於畫面全體，相對於此，以雷射光對非 晶矽進行局部加熱之方式製造之複晶矽，則會呈現以像素 單位出現特性誤差之傾向。 當此開關切換元件之特性出現誤差，則有機E L元件之 亮度亦會產生誤差，結果就會導致顯示品質出現誤差，故 如何使開關切換元件之特性獲得安定化係重要的課題。 然而，因爲開關切換元件之數量隨著畫面尺寸之大型 化而大幅增加，使全部開關切換元件具有良好特性變得十 一 5 - 1237698 分困難。 專利文獻1發表以電流檢測電路檢測有機el元件 荷電流，並利用依據其結果補償顯示資料之方式實施 補償之顯示裝置。 又’專利文獻2則發表以使各像素及各有機EL基 得均一發光光量來實現圖像品位良好之顯示裝置。 [專利文獻1]日本特開2002-341825號公報 [專利文獻2]日本特開平10-333641號公報 (三）發明內容 以動畫顯示爲主要目的之顯示裝置，在發光亮度 差集中於畫面之局部時，會出現畫質極端劣化之情形 此，即使會產生特性之誤差，亦將採用非晶矽之薄膜 體當做開關切換元件來使用，雖然非晶砂會呈現將誤 散至畫面全體之傾向。開關切換元件之特性當中，開 換速度及臨界値電壓極爲重要，臨界値電壓若出現誤 則亮度亦會出現誤差。 專利文獻1發表之顯示裝置，係檢測流過開關切 件之電流，檢測流過有機EL元件之電流，並依據此檢 流來調整對資料信號線供應之信號的準位。 然而，有機EL基板及對資料信號線供應資料之驅! 之間，各資料信號線需要由電流檢測部、用以儲存檢 之電流値的記憶體、用以演算補償量之演算部、以及 算部輸出之數位資料轉換成類比資料之D/A轉換器等 成之附加電路，故有此附加電路之成本十分昂貴的問題 之負 亮度 板獲 之誤 。因 電晶 差分 關切 差， 換元 測電 訪1C 測到 將演 所構 -6- 1237698 又’專利文獻2發表之顯示裝置，亦有因需要用以儲 存圖像信號之圖像信號記憶部、用以實施來自此記憶部之 信號之演算的演算電路、用以儲存演算電路輸出之複數子 框架資料之複數子框架記憶體、以及用以從子框架記億體 讀取特定框架資料之讀取電路等，而有電路十分複雜之問 題。 又，檢查全部像素需要很長的檢查時間，故用以保存 資料之記憶體亦需要大容量。 本發明之有機EL基板的檢查方法，係具有：在對有機 EL基板之全部資料信號線供應一定準位之信號的狀態下， 分別以依序同步之方式對選擇信號線供應第1脈衝信號、 及對共用控制線供應第2脈衝信號，在每次供應各脈衝信 號時會取得流過連結於選擇信號線之開關切換元件群的第1 群電流値之第1步驟；在分別以依序同步之方式對全部選 擇信號線供應第1脈衝信號、及對全部共用控制線供應第2 脈衝信號之狀態下，依序對資料信號線供應第3脈衝信號 ，並取得流過連結於資料信號線之全部開關切換元件群的 第2群電流値之第2步驟；以及從第1、第2之各步驟中所 得到之各脈衝信號的各群電流値，演算流過含有機E L元件 在內之各開關切換元件之電流的第3步驟；利用此方式， 可知道流過各開關切換元件之電流値，又，前述有機EL基 板係在絕緣基板上以複數組矩陣之方式配列著具有選擇端 子及資料端子之開關切換元件、及利用此開關切換元件選 取並供應資料之有機EL元件，且具有共同連結於配列於行 -7- 1237698 方向之開關切換元件的選擇端子之複數條選擇信號線、及 和共同連結於配列於列方向之開關切換元件的資料端子之 前述選擇信號線成交叉配列的複數條資料信號線、以及施 加對應應對選取之行的有機EL元件輸出之影像的電壓並使 其發光的複數條共用控制線。 又，上述檢查方法中，係使對前述選擇信號線供應之 第1脈衝信號的準位相對於對資料信號線供應之信號準位 而變化，故可知道各開關切換元件之電子移動度及臨界値 電壓。 又，本發明之有機EL顯示裝置係包含：有機EL基板 ，係在絕緣基板上以複數組矩陣之方式配列著具有選擇端 子及資料端子之開關切換元件、及利用此開關切換元件選 取並供應資料之有機EL元件，且具有共同連結於配列於行 方向之開關切換元件的選擇端子之複數條選擇信號線、和 共同連結於配列於列方向之開關切換元件的資料端子之前 述選擇信號線成交叉配列的複數條資料信號線、以及施加 對應應對選取之行的有機EL元件輸出之影像的電壓並使其 發光的複數條共用控制線；記憶體，用以儲存前述開關切 換元件之各特性資料；以及演算部，利用儲存於前述記憶 體之開關切換元件特性資料實施對有機EL基板供應之影像 信號的補償。 依據本發明之有機EL基板的檢查方法，以較少之資料 即可透過各開關切換元件知道流過有機EL元件之電流値’ 且可知道有機EL基板全體之電流分布狀態。又，利用改變 -8 - 1237698 檢查用脈衝信號之準位來求取流過各開關切換元件之電流 値，亦可知道各開關切換元件之電子移動度及臨界値。 又，本發明之有機EL顯示裝置具有儲存流過有機EL 基板內之各開關切換元件的電流値之記憶體，因爲可依據 儲存於前述記憶體之資料來實施各有機EL基板之各開關切 換元件的特性誤差之補償，故可實現顯示畫面全面之顯示 品質的均一化。 (四）實施方式 在絕緣基板上以複數組矩陣之方式配列著具有選擇端 子及資料端子之開關切換元件及利用此開關切換元件選取 並供應資料之有機EL元件，且具有共同連結於配列於行方 向之開關切換元件的選擇端子之複數條選擇信號線、及和 共同連結於配列於列方向之開關切換元件的資料端子之前 述選擇信號線成交叉配列的複數條資料信號線、以及對選 取之行的有機E L元件施加其臨界値以上之電壓並使其發光 之複數條共用控制線的有機EL基板，只有利用開關切換元 件選取之有機EL元件才會以對應供應給共用控制線之電壓 的亮度實施發光。另一方面，選取之開關切換元件的行方 向或列方向雖然連結著複數開關切換元件，因其不會同時 從選擇信號線及資料信號線供應脈衝而處於斷開狀態，故 不會有電流流過有機EL元件電流。 假設，流過矩陣配列之開關切換元件及有機EL元件當 中之任意座標（x，y)之開關切換元件及有機EL元件的電流値 i(x，y)係由涵數f(x)及g(y)決定之使連 1237698 結著任意座標（X，y)之被選取開關切換兀件的y 丫了複數開關 切換元件同時處於導通狀態，且流過y行全部開關切換元 件之全部電流値爲Ι(χ)，又，使X列複數開關切換元件同 時處於導通狀態，且流過X列全部開關切換元件之全部電 流値爲J(y)，則y行之全部電流値Ι(χ)如下式所示。 [式1] I (χ) = Σ i (x, y) = Zf (χ) · g(y)=g(y) Σ f (χ) χ χ χ X列之全部電流値；F(y)則如下式所示。 [式2]

Hy)-T] (χ, y) = Z f (χ) * g(y)=f (x) Ig(y) y y y 又’流過有機EL基板全體之電流總計T如下式所示。 [式3] τ=Σί(Χι y)-If(x) ^g(y)-Zf(x) - Ig(y) x, y x· y χ y 將由上述式1決定之g(y)、由式2決定之f(x)代入式3 可得到下式。 [式4] i “’細(χ) . g(y)=」(X) . J(y)=丨(x) _ J (y)

If(x) Zg(y) T x y "

由此式4,流過任意座標（x，y)之開關切換元件及有機EL -1 0- 1237698 元件的電流i(x，y)，可以利用y行方向之全部電流値I(x)、 X列方向之全部電流値J(y)、及流過有機EL基板全體之電 流總計T來求取。 另一方面，若開關切換元件之閘極·源極間電壓爲Vgs 、和電子移動度成比例之係數爲A (x，y)、臨界値電壓爲 Vth(x，y)，則流過開關切換元件之電流i(x，y)可以下式表示 [式5]

Kx，y) = —(Vgs-Vth (X，y))2 此處，指定不同座標之2點以上，使閘極•源極間電 壓VgS不同，求取指定之y行方向全部電流値Ι(χ)、及X 列方向全部電流値J(y)，再求取指定之座標的電流値，即 可求取和電子移動度成比例之係數/3 (x,y)、及臨界値電壓

Vth(X，y) 0

[實施例1J &下’針對本發明之實施例進行說明。第1圖係有機 EL顯示裝置，10爲絕緣基板，Ua、12b爲2個一組之第1 '第2開關切換元件，圖示之實例爲MOSFET，將第1開 關切換元件1 2a之閘極當做選擇用端子，將源極當做資料 供應用端子，汲極則連結於第2開關切換元件1 2b之閘極 ° 14之一端爲連結於第1、第2開關切換元件12a、12b之 連結點的資料保存用電容器，另一端則爲連結至第2開關 切換元件l〗b之源極的共用端子。16爲有機EL元件，陰 1237698 極連結於第2開關切換元件1 2b之汲極，陽極則爲接地端 子。前述絕緣基板1 0上，以矩陣狀配置著複數組之上述開 關切換元件12a、12b、電容器14、及有機EL元件16。配 列於圖示橫向（列方向）之開關切換元件12a的選擇用端子及 共用端子係分別共同連結於選擇信號線、以及sel(l)〜sel(n) 及com(l)〜com (η)，配列於縱向（行方向）之開關切換元件 1 2a的資料供應用端子則係共同連結於和前述選擇信號線成 交叉配列之複數條資料信號線data(l)〜data(m)，全部有機 EL元件1 6之陽極則共同連結於接地線GND。此有機EL基 板1 8之接地線GND會經由電流檢測用電阻20進行接地， 各步驟會提第2圖所示之脈衝信號，從電阻20之端子間電 壓來檢測流過之電流。 (第1步驟） 首先，如第2(a)圖所示，在對全部資料信號線data(l) 〜data(m)供應一定準位之信號的狀態下，依序對各選擇信 號線sel(l)〜sel(n)供應第1脈衝信號，並以和此第1脈衝 信號同步之方式依序對共用控制線c〇m(l)〜coni(n)供應第 2脈衝信號。每次供應第1、第2脈衝信號時，可得到流過 連結於選擇信號線sel ( 1 )〜sel(n)之開關切換元件群的第 1群電流値，此電流値爲：Τ(1)〜J(n)。 (第2步驟） 其次，如第2圖（b)所示，依序同步分別對全部選擇信 號線sel(l)〜Sel(n)供應第i脈衝信號、及對全部共用控制 線com(l)〜com(n)供應第2脈衝信號之狀態下，依序對資 1237698 料信號線data(l)〜data(m)供應第3脈衝信號，可得到流過 連結於資料信號線data(l)〜data(m)之開關切換元件群的第 2群電流値。此電流値爲1(1)〜I(m)。 (第3步驟） 從第1、第2之各步驟所得之各群的各脈衝信號之電流 値J(l)〜I(n)、11(1)〜I(m)，演算流過含有機EL元件16在 內之各開關切換元件1 2的電流。例如，X G A格式之顯示裝 置，係將像素數設定成縱1 024、橫76 8，全部像素數在彩 色時爲2359296，爲了簡化說明，只以縱4、橫3之像素數 爲例。此顯示裝置之畫面上，各座標之電流値（真値）係第3(a) 圖所示之値。 本發明中，各像素之電流値爲未知，從第1步驟求取 流過開關切換元件群之第1群電流値j ( 1)〜j ( 3 )，又，從第 2步驟求取第2群電流値1(1)〜1(4)。從其中任一群電流値 求取流過全部像素之電流的合計値T。第3步驟中，以 i(x，y) = I(x) · J(y)/T演算各像素位置之電流値。例如，由畫 面左上座標（1，1)之電流値“〗，；[) = ；[〇)· J(1)/t可得到 67χ48/214=15·0。其他座標之電流値亦可以同樣方式計算， 各電流値如第3(b)圖所示。此計算値及真値之差爲第3(c) 圖所示之微差，可以計算値代替各像素座標之真値。縱橫 比爲3: 4之橫向像素數爲1024之彩色顯示裝置時，必須 檢查1 024x3x76 8個（全部像素數爲23 5 929 6)座標。相對於 此’本發明之檢查方法時，只要檢查0 024)^3 + 7 68 + 1 02個（ 全部資料數爲76 8 2個）即可，只需檢查全部座標時之大約 1237698 1 /3 Ο 0即可’故可在短時間內完成檢查，儲存檢查資料之記 憶體亦只需小容量即可，更高精細度之顯示裝置可獲得更 顯著之效果。 本發明之檢查方法，無需對各選擇信號線及資料信號 線實施電流檢測，而只要檢測連結於連結著有機EL元件1 6 之接地端子的電阻2 0之端子間電壓即可，因爲個人電腦等 亦很容易即可產生檢查用之脈衝信號，故只需簡單檢查裝 置。 [實施例2] 對第1圖所示之有機EL顯示基板18供應在第2(a)圖 所示之脈衝信號。在對全部資料信號線data(l)〜data(m)供 應一定準位之信號的狀態下，依序對各選擇信號線sel(1)〜 sel(n)供應第1脈衝信號（準位爲Vgl)，並以和此第1脈衝 fe號问步之方式’依序對共用控制線com(l)〜com(n)同步 供應第2脈衝信號。利用此方式，第1脈衝信號、及供應 給資料信號線之信號的準位差之電壓會供應給開關切換元 件1 2 a之閘極•源極間，而每次供應第1、第2脈衝信號時 ，會得到流過連結於選擇信號線sel(l)〜sel(n)之開關切換 兀件群的第1群電流値Jl(l)〜Jl(n)。 其次，供應第2(b)圖所示之脈衝信號。在分別依序同 步對全部選擇信號線sel(l)〜sel(n)供應第1脈衝信號（準位 爲乂81)、及對全部共用控制線〇〇111(1)〜（：〇111(11)供應第2脈 衝信號之狀態下，依序對資料信號線data(l)〜data(m)供應 第3脈衝信號。 -14- 1237698 利用此方式，可將第1脈衝信號、及供應給資料信號 線之第3脈衝信號的準位差之電壓供應給開關切換元件i 2 a 之閘極•源極間，而得到流過連結於資料信號線data( 1)〜 data(m)之開關切換元件群的第2群電流値I1(1)〜 I1(m)。 其次，只將第2(a)圖所示之脈衝信號當中之對選擇信 號線供應之第1脈衝信號的準位設定成90〜50%間之一定 準位V g2，其他條件未改變，可再度取得流過開關切換元 件群之第1群電流値J2(l)〜J2(n)。 其次，供應第2 (b )圖所示之脈衝信號。在分別依序以 同步方式對全部選擇信號線sel(l)〜sel(n)供應第1脈衝信 號（準位V g 2 )、及對全部共用控制線c 〇 m ( 1 )〜c o m ( η )供應 第2脈衝信號之狀態下，依序對資料信號線data(l)〜data(m) 供應第3脈衝信號，可得到流過連結於資料信號線data(l) 〜data(m)之開關切換元件群的第2群電流値12(1)〜I2(m) 從提供準位Vg 1之信號當做上述第1脈衝信號時之第 1群電流値Jl(l)〜：Π(η)、第2群電流値11(1)〜Il(m)、及 全部電流値T，可求取各座標之電流値。 又，從提供準位Vg2之信號當做第1脈衝信號時之第 1群電流値：Τ2(1)〜：Τ2(η)、第2群電流値12(1)〜I2(m) '及 全部電流値T，可求取各座標之電流値。 供應準位Vg 1之第1脈衝時，任意選取之2個座標的 電流値可以前述式4進行演算，分&爲a 1、a2 ’供應準位 Vg2之第1脈衝時，上述2個座標之電流値爲、a4。 1237698 因爲決定源極電壓之資料信號的準位爲一定，第丨開 關切換元件1 2 a之閘極•源極間電壓，係由閘極電壓之第1 脈衝的準位來決定而爲Vgsl、Vgs2。 因爲開關切換元件12a之閘極源極間電壓Vgs爲已知 ，將選取之座標的電流値al ' a3、或a2、a4代入前述式5 ，可求取臨界値電壓Vth，利用將其再度代入式5，可求取 和電子移動度成比例之係數/3。將電流a 1、a3代入式5的 結果則如式6所示。 [式6] —(Vgs1-Vth)Z ^ al ① (Vgs2-Vth)Z = a3 ② β……·、ι . _ 由①/②可得到 ③ (Vgs 1-Vth)2 al (Vgs2-Vth)2 a3

以k 1取代

Va1/a3- ^④成爲 1237698 ⑤ ⑥ (Vgsl-Vth) (Vgs2~Vth) 由⑤可得到Vth爲

Vgs1-kl Vgs2

Vth =- 1-k1 [實施例3] 第4圖係應用本發明之有機EL顯示裝置。圖中，和第 1圖相同之部分會附與相同符號並省略重複說明。22、24 係驅動1C，固定於內部以複數組矩陣方式配置著開關切換 元件及有機EL元件之有機EL基板18的周圍部。驅動選擇 信號線sel及共用控制線com之驅動1C(閘極驅動1C )22， 係配置於有機E L基板1 8之兩側或單側，驅動資料信號線 data之資料信號線驅動1C (源極驅動1C )24則沿著有機EL 基板18之上邊或下邊配置。 2 4係對外部供應之影像信號執行內部處理之控制I c， 由圖示省略之移位暫存器、閂鎖電路、及類比資料開關等 所構成’並將經過內部處理之信號供應給各驅動IC22、24 〇 2 8係用以儲存以本發明檢查方法得到之各像素之電流 的1思體’會儲存顯不畫面之行方向的電流値〗（〗）〜丨(❿）、 1237698 及列方向的電流値J(i)〜J(n)之資料。XGA格式之顯不裝 置時，像素數設定成橫1 024、縱7 6 8，彩色顯示裝置時， 會儲存資料數爲（1024x3 + 768 + l)x2個（7682個）之資料。 3 0係用以依據記憶體2 8儲存之資料實施影像信號之準 位補償的演算部，利用行方向之電流値I(x)、列方向之電 流値J(y)、行或列方向之電流値合計所得之全部電流値T ，以I(x) · J(y) /T求取流過座標（x，y)之像素的電流値i(x · y)，並以式6演算和電子移動度成比例之係數^ (x，y)及臨 界値電壓Vth，再依據這些値來調整各像素之影像信號的準 位。 因此有機EL顯示裝置可實施有機EL基板18上之各像 素之電流値的誤差補償，可使畫面全體之電流値獲得平均 化，故可實施配列於有機E L基板1 8上之開關切換元件及 有機EL元件的誤差補償，而提高顯示品質並更爲安定。 裝配於此顯示裝置之記憶體28，會檢查組裝之有機EL 基板1 8的像素電流資料，並儲存該檢查資料，然而，因全 部資料數只爲畫面之（橫像素數x3+縱像素數+1 )χ2，故可縮 短檢查時間，且只需小容量之記憶體即可。 因此’咼精細之顯不裝置，例如，U - X G Α格式之像素 數爲1 600x 1 200之彩色時，全部像素數雖然爲5,76〇,〇〇〇個 ，但貝料數只需12,002個即可，又，高精細度之q_Xga格 式時，像素數爲204 8x 1 5 3 6之彩色時，全部像素數雖然爲 9,43 7，184個，但資料數只需1 5,3 62個即可，即使高精細度 之顯不裝置，亦可縮短檢查時間，且只需小容量之記憶體 1237698 即可。 用以:I&擇有機EL元件並供應資料信號之開關切換元件 ，一般而言，會採用薄膜電晶體。以非晶矽所構成之薄膜 電晶體，因誤差會分散至顯示畫面全體，故互相接近之電 晶體間的特性誤差較小。 因此’本發明適合應用於以非晶矽形成開關切換元件 之有機EL基板上，尤其是，適合應用於需要實施高速移動 圖像之高速補償的動畫用顯示裝置上。 將本發明應用於像素數較多之高精細有機E L顯示裝置 時’可縮短檢查時間，應用於圖像高速移動之動畫用顯示 裝置時，可實施圖像信號之高速補償。 (五）圖式簡單說明 第1圖係有機EL基板之像素實例的平面圖。 第2(a)、（b)圖係對第1圖之基板供應之脈衝信號的波 形圖。 第3(a)、（b)及（c)圖係從對第1圖所示之基板供應第2 圖所示之脈衝信號時所得之電流値演算各像素電流之電流 値配置圖。 第4圖係本發明之有機EL顯示裝置的方塊圖。 [元件符號之說明] 1 〇 絕緣基板 12a > 12b 開關切換元件 16 有機EL元件 18 有機E L基板 20 電阻 -19-

Claims (1)

1237698 拾、申請專利範圍： 1.一種有機EL基板的檢查方法，其中有機EL基板具備有 在絕緣基板上以複數組矩陣之方式配列著 具有選擇用端子及資料供應用端子之開關切換元件 、及 利用此開關切換元件選取並供應資料之有機EL元件 ，且 具有共同連結於配列於行方向之開關切換元件的選 擇用端子之複數條選擇信號線、 和共同連結於配列於列方向之開關切換元件的資料 供應用端子之前述選擇信號線成交叉配列的複數條資料 信號線、以及 施加對應應對選取之行的有機EL元件輸出之影像的 電壓並使其發光的複數條共用控制線此檢查方法包含： 在對全部資料信號線供應一定準位之信號的狀態下 ，分別以依序同步之方式對選擇信號線供應第1脈衝信 號、及對共用控制線供應第2脈衝信號，在每次供應各 脈衝信號時會取得流過連結於選擇信號線之開關切換元 件群的第1群電流値之第1步驟； 在分別以依序同步之方式對全部選擇信號線供應第1 脈衝信號、及對全部共用控制線供應第2脈衝信號之狀 態下，依序對資料信號線供應第3脈衝信號，並取得流 過連結於資料信號線之開關切換元件群的第2群電流値 - 2 0- 1237698 之第2步驟；以及 從第1、第2各步驟所得到之各群的各脈衝信號電流 値，演算流過含有機EL元件在內之各開關切換元件之電 流的第3步驟。 2.—種有機EL基板的檢查方法，其包含：

在前述第1步驟中，將不同準位之第1脈衝信號供 應給各選擇信號線，得到流過連結於選擇信號線之開關 切換元件群的第〗群電流値； 在前述第2步驟中，將不同準位之第1脈衝信號供 應給全部選擇信號線，得到流過連結於資料信號線之開 關切換元件群的第2群電流値； 從各群電流値求取開關切換元件之電子移動度或臨 界値電壓。 3· —種有機EL顯示裝置，其包含：

有機EL基板，係在絕緣基板上以複數組矩陣之方式 配列著具有選擇用端子及資料供應用端子之開關切換元 件、及利用此開關切換元件選取並供應資料之有機EL元 件，且具有 共同連結於行方向之開關切換元件的選擇用端子之 複數條選擇信號線、 和共同連結於配列於列方向之開 關切換元件的資料供應用端子之選擇信號線成交叉配列 的複數條資料信號線、以及 施加對應應對選取之行的有機E L元件輸出之影像的 電壓並使其發光的複數條共用控制線； 1237698 記憶體，用以儲存前述開關切換元件之各特性資料 ;以及 演算部，利用儲存於前述記憶體之開關切換元件特 性資料實施對有機EL基板供應之影像信號的補償。 4 .如申請專利範圍第3項之有機EL顯示裝置，其中 開關切換元件係非晶矽薄膜電晶體。 -22-