DE60125316T2 - Organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung, Ansteuerverfahren und Pixelschaltung - Google Patents

Organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung, Ansteuerverfahren und Pixelschaltung Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • (a) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische Elektrolumineszenz-(EL)-Anzeige, ein Ansteuerverfahren der EL-Anzeige und eine Pixelschaltung der EL-Anzeige. Ausdrücklicher betrifft die vorliegende Erfindung eine organische EL-Anzeige (OELD), ihre Ansteuerverfahren und eine Pixelschaltung zum Kompensieren von Abweichungen der Schwellen-Spannung eines Dünnschichttransistors (TFT) und zum Erlangen einer Anzeige mit hoher Grauskala, wenn die Pixel der OELD unter Verwendung des TFTs angesteuert werden.
  • (b) Beschreibung der verwandten Technik
  • Allgemein regt die OELD elektrisch fluoreszierende organische Verbindungen an, Licht zu emittieren, und führt eine Spannungssteuerung oder Stromsteuerung an mehreren (N×M) organischen Lumineszenzzellen durch, um Bilder anzuzeigen. Wie in 1 gezeigt umfasst die organische Lumineszenzzelle eine Anode (ITO), eine organische dünne Schicht und eine Kathoden-Schicht (Metall). Die organische dünne Schicht umfasst Mehrfach-Schichten einschließlich einer emittierenden Schicht (EML), einer Elektronentransportschicht (ETL) und einer Löchertransportschicht (HTL), um ein gutes Gleichgewicht zwischen der Elektronenkonzentration und der Löcherkonzentration bereitzustellen, wodurch die Emissionswirksamkeit verbessert wird, und sie umfasst zusätzlich eine Elektroneninjektionsschicht (EIL) und eine Löcherinjektionsschicht (HIL).
  • Verfahren zum Ansteuern der organischen Lumineszenzzellen wie oben beschrieben sind als Passiv-Matrix-Verfahren und als Aktiv-Matrix-Verfahren kategorisiert. Das Passiv-Matrix-Verfahren formt positive Elektroden aus, damit sie senkrecht zu negativen Elektroden sind, und wählt Zeilen aus und steuert diese an, und ein Aktiv-Matrix-Verfahren verbindet den TFT und einen Kondensator mit jeder ITO-Pixel-Elektrode, so dass die Spannung gemäß der Kapazität aufrechterhalten werden kann.
  • 2 zeigt eine herkömmliche Pixelschaltung zum Ansteuern einer OELD unter Verwendung eines TFTs, wobei ein Pixel aus einer Vielzahl (N×M) von Pixeln veranschaulicht ist. Bezugnehmend auf 2 wird ein stromsteuernder Transistor (Mb) an die OELD gekoppelt und führt Strom zu, um Licht zu emittieren. Der Strom durch den stromsteuernden Transistor (Mb) wird kontrolliert durch die Daten-Spannung, die über einen schaltenden Ttransistor (Ma) zugeführt wird. In diesem Fall ist ein Kondensator C zum Aufrechterhalten der zugeführten Spannung während eines vorherbestimmten Teilbild-Zeitraums zwischen die Source und das Gate des stromsteuernden Transistors (Mb) gekoppelt. Das Gate des schaltenden Transistors (Ma) spricht auf die n-te Auswahl-Signalzeile Select[n] an und die Source auf eine Datenleitung Data[m].
  • Bezugnehmend auf 3 wird, was eine Operation des Pixels mit der oben beschriebenen Konfiguration anbetrifft, wenn der Transistor Ma eingeschaltet wird durch das Auswahl-Signal Select[n], das dem Gate des Schalttransistors Ma zugeführt wird, die Daten-Spannung VData an das Gate (Knoten A) des Transistors Mb über eine Datenleitung zugeführt. Als Reaktion auf die Daten-Spannung VData, die dem Gate zugeführt wird, fließt der Strom zu der OELD über den Transistor Mb, um Licht zu emittieren.
  • In diesem Fall wird der Strom, der zu der OELD fließt, ausgedrückt wie folgt: IOELD = β/2 (VGS – VTH)2 = β/2 (VDD – VData – VTH)2 Gleichung 1worin IOELD den Strom darstellt, der zu der GELD fließt, VGS die Spannung zwischen der Source und dem Gate des Transistors Mb darstellt, VTH die Schwellen-Spannung des Transistors Mb darstellt, VData die Daten-Spannung darstellt und b eine Konstante darstellt.
  • Wie in Gleichung 1 ausgedrückt und gemäß der Pixelschaltung, wie sie in 2 gezeigt wird, wird der Strom, der der zugeführten Daten-Spannung VData entspricht, der GELD zugeführt, und als Reaktion auf den zugeführten Strom emittiert die OELD Licht. In diesem Fall hat die Daten-Spannung VData mehrstufige Werte innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs, damit Grau gezeigt wird.
  • Jedoch ist es für die herkömmliche Pixelschaltung schwierig, eine hohe Grauskala zu erreichen, da Abweichungen der Schwellen-Spannung VTH des TFTs aus dessen Herstellungsprozess inhärent sind. Zum Beispiel müssen in dem Fall des Ansteuerns der TFT-Pixel mit Daten-Spannung in dem Bereich von 3 Volt zwei Daten-Spannungen, die benachbarte Graustufen darstellen, um etwa 12 mV (= 3V/256) auseinander sein, um eine 8-Bit (256)-Grauskala zu implementieren. Falls die Abweichung der Schwellen-Spannung 100 mV ist, ist es schwierig, eine Daten-Spannung von einer anderen zu unterscheiden, was zu einer verringerten Grauskala führt.
  • JP-A-2000/221942 offenbart eine Treibereinheit zum Ansteuern eines jeweiligen Elements von organischen EL-Elementen, die eine Dunkelsteuerungsschaltung einschließt zum Dunkelsteuern des Videosignals, das in einem Speicherkondensator in jedem Teilbild-Zeitraum gespeichert wird, vor dem Beginn des nächsten Teilbild-Zeitraums.
  • JP-A-2000/347621 offenbart eine Aktiv-Matrix-OELD, die einen Treibertransistor zum Ansteuern eines OEL-Elements und einen Steuertransistor zum Anschließen des Gates des Treibertransistors an Masse umfasst.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine OELD bereitzustellen zum Kompensieren von Abweichungen der Schwellen-Spannung des TFTs und Anzeigen einer hohen Grauskala. Die Erfindung wird in dem anliegenden Anspruch 1 und Anspruch 16 ausgeführt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die begleitenden Zeichnungen, welche eingegliedert sind und einen Teil der Spezifikation bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, und zusammen mit der Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären:
  • 1 zeigt ein Diagramm eines allgemeinen organischen EL-Elements;
  • 2 zeigt eine herkömmliche Pixelschaltung zum Ansteuern des organischen EL-Elements;
  • 3 zeigt ein Zeitgabediagramm für die herkömmliche Pixelschaltung;
  • 4 zeigt eine OELD-Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8(a) und 8(b) zeigen Zeitgabediagramme für die Pixelschaltung wie in 6 gezeigt;
  • 9 zeigt ein Zeitgabediagramm für die Pixelschaltung wie in 7 gezeigt;
  • 10 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11(a) und 11(b) zeigen Zeitgabediagramme für die Pixelschaltung wie in 10 gezeigt;
  • 12 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 15 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 16 und 17 zeigen Zeitgabediagramme für die Pixelschaltung wie in 14 und 15 gezeigt;
  • 18 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 19 zeigt eine Pixelschaltung gemäß einer neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 20 zeigt ein Layout eines organischen EL-Elements gemäß der bevorzugen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 21 zeigt eine Querschnittsansicht von 20 bezüglich einer Linie A-B.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung ist nur die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben worden, einfach als beispielhafte Veranschaulichung der besten Art zum Ausführen der Erfindung, die von dem/den Erfinder(n) in Betracht gezogen wird. Wie erkannt werden wird ist die Erfindung fähig zu Modifikationen in verschiedenen offensichtlichen Beziehungen, alle ohne von der Erfindung abzuweichen. Entsprechend sind die Zeichnungen und die Beschreibung als veranschaulichender Natur zu betrachten und nicht als Beschränkung.
  • 4 zeigt eine OELD gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie gezeigt umfasst die OELD ein OELD-Schaltfeld 10; einen Daten-Treiber 30; und einen Abtast-Treiber 20.
  • Das OELD-Schaltfeld 10 umfasst eine Vielzahl von Datenleitungen D1 bis Dy zum Übertragen von Daten-Spannungen zum Anzeigen von Bildsignalen; Abtastleitungen S1 bis Sz zum Übertragen von Auswahl-Signalen; und eine Pixelschaltung 11, die ausgeformt ist auf jedem von einer Vielzahl von Pixeln, die von den Datenleitungen und den Abtastleitungen umgeben sind.
  • Der Daten-Treiber 30 führt die Daten-Spannung zum Anzeigen der Bildsignale den Datenleitungen zu, und der Abtast-Treiber 20 führt aufeinanderfolgend die Auswahl-Signale den Abtastleitungen zu.
  • 5 zeigt die Pixelschaltung 11 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie gezeigt umfasst die Pixelschaltung 11 eine OELD, TFT M1 und TFT M2, Schalter S1 und Schalter S2 sowie einen Kondensator C1.
  • Die OELD emittiert Licht gemäß dem zugeführten Strom, und der stromsteuernde Transistor M1 hat eine Source, die mit der Versorgungsspannung VDD gekoppelt ist, und einen Drain, der an die OELD gekoppelt ist, und führt den Strom gemäß der Daten-Spannung, welche einem Gate des Transistors M1 über die Datenleitung bereitgestellt wird, der OELD zu.
  • Der Transistor M2 hat ein Gate, das an das Gate des Transistors M1 gekoppelt ist, und das Gate und ein Drain des Transistors M2 sind gekoppelt, um als eine Diode zu arbeiten, und der Transistor M2 kompensiert Abweichungen der Schwellen-Spannung des Transistors M1 zum Zuführen des Stroms. Gemäß der Pixelschaltung, die in 5 gezeigt ist, sind der Stromzuführungstransistor M1 und der Schwellen-Spannung-Kompensationstransistor M2 als PMOS-Typ-TFTs konfiguriert, können aber auch als NMOS-Typ-TFTs konfiguriert sein, was später zu beschreiben sein wird.
  • Der Kondensator C1, gekoppelt zwischen der Versorgungsspannung VDD und dem Gate des Transistors M1, erhält die Daten-Spannung, die dem Gate des Transistor M1 zugeführt wird, während eines vorherbestimmten Teilbild-Zeitraums aufrecht.
  • Der Schalter S1 wird geschaltet als Reaktion auf das Auswahl-Signal Select[n], das durch die Abtastleitung zugeführt wird, und überträgt die Daten-Spannung, die der Datenleitung zugeführt wird, an den stromsteuernden Transistor M1 über den Transistor M2. Der Schalter S2 initialisiert die Gate-Spannung des Transistors M1 als Reaktion auf ein Rücksetzsignal.
  • Eine Wirkungsweise der Pixelschaltung gemäß der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in 5 gezeigt wird, wird jetzt beschrieben werden.
  • Wenn der Schalter S1 eingeschaltet wird gemäß dem Auswahl-Signal Select[n], das dem Schalter S1 zugeführt wird, wird die Daten-Spannung VDATA, die der Datenleitung zugeführt wird, dem Gate (Knoten A) des ansteuernden Transistors M1 über den Transistor M2 zugeführt, und als Reaktion auf die Daten-Spannung vDATA, die dem Gate zugeführt wird, fließt der Strom zu der OELD über den Transistor M1, um Licht zu emittieren.
  • In diesem Fall wird der Strom, der zu der OELD fließt, ausgedrückt wie folgt: IOELD – β/2 (VGS – VTH1)2 – β/2 (VDD – (VData – VTH2) – VTH1)2 Gleichung 2worin IOELD den Strom darstellt, der zu der OELD fließt, VGS die Spannung zwischen der Source und dem Gate des Transistors M1 darstellt, VTH1 die Schwellen-Spannung des Transistors M1 darstellt, VTH2 die Schwellen-Spannung des Transistors M2 darstellt und b eine Konstante darstellt.
  • In diesem Fall kann, falls die Schwellen-Spannungen der Transistoren M1 und M2 identisch sind, das heißt, falls VTH1 VTH2, Gleichung 2 als Gleichung 3 ausgedrückt werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, da die Transistoren M1 und M2 unter fast identischen Prozess-Bedingungen hergestellt werden, die Abweichungen der Schwellen-Spannungen der zwei Transistoren minimal und entsprechend werden die Schwellen-Spannungen praktisch identisch. IOELD β/2 (VDD – VData) Gleichung 3
  • Deshalb fließt gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der OELD, wie durch Gleichung 3 ausgedrückt, der Strom gemäß der Daten-Spannung, die der Datenleitung zugeführt wird, ohne Bezug auf die Schwellen-Spannung des stromsteuernden Transistors M1. Das heißt, da der Transistor M2 die Abweichung der Schwellen-Spannung des stromsteuernden Transistors M1 kompensiert, kann der Transistor M1 den Strom, der zu der OELD fließt, genau steuern und entsprechend wird die OELD mit hoher Grauskala bereitgestellt.
  • Wenn die Daten während eines vorhergehenden Teilbild-Zeitraums eine Hochpegelspannung sind und die Daten eines nachfolgenden Teilbild-Zeitraums eine Niederpegelspannung sind, können wegen der Diodenverbindungscharakteristik des Transistors M2 keine weiteren Datensignale dem Knoten A zugeführt werden. Deshalb kann der Schalter S2 bereitgestellt werden, um den Knoten A für jeden Teilbild-Zeitraum mit einem vorherbestimmten Pegel (z. B. einem Erdpegel) zu initialisieren. In diesem Fall kann der Schalter S2 durch ein zusätzliches Rücksetzsignal angesteuert werden oder durch ein gerade vorhergehendes Auswahl-Signal Select[n-1], um ein Öffnungsverhältnis von Pixeln der OELD zu erhöhen.
  • 6 zeigt eine Pixelschaltung der OELD gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt umfasst die Pixelschaltung einen stromzuführenden Transistor M1 und einen Schwellen-Spannung-Kompensationstransistor M2 aus PMOS-Transistoren, und Schalter S1 und Schalter S2 aus PMOS-Transistoren M3 und M4 auf die gleiche Art und Weise wie die Pixelschaltung von 5.
  • Außerdem wird ein zusätzliches Rücksetzsignal Reset einem Gate des Transistors M4 zugeführt, um die Gate-Spannung des Transistors M1 zurückzusetzen.
  • 8(a) und 8(b) zeigen Zeitgabediagramme zum Ansteuern der Pixelschaltung von 6.
  • Bezugnehmend auf 8(a) wird der Knoten A durch das Anfangsrücksetzsignal initialisiert, ein entsprechendes Pixel wird über das Auswahl-Signal Select[n] ausgewählt und das Datensignal Data[m] wird dem entsprechenden Pixel zugeführt. Das heißt, gemäß dem Ansteuerverfahren, das in 8(a) gezeigt ist, werden Signale den entsprechenden Transistoren in der Reihenfolge Rücksetzsignal, Auswahl-Signal und Datensignal zugeführt.
  • Ausführlich wird ein externes Rücksetzsignal Reset dem Gate des Transistors M4 zugeführt, um den Knoten A auf einen Erdpegel zu initialisieren, und ein Auswahl-Signal Select[n] wird dem Gate des Transistors M3 zugeführt, um das entsprechende Pixel zu aktivieren. Ein Datensignal Data[m] wird der Source des aktivierten Transistors M3 zugeführt, um den stromsteuernden Transistor M1 anzusteuern. In diesem Fall wird der Strom, der zu der OELD über den stromsteuernden Transistor M1 fließt, ausgedrückt durch Gleichung 3.
  • Die Pixelschaltung zum Verwenden des externen Rücksetzsignals gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann angesteuert werden unter Verwendung des Zeitgabediagramms von 8(b) sowie des Diagramms von 8(a).
  • Bezugnehmend auf die 8(b) wird der Knoten A durch das Anfangsrücksetzsignal Reset initialisiert, das Datensignal Data[m] wird der Datenleitung zugeführt und das entsprechende Pixel wird über das Auswahl-Signal Select[n] ausgewählt. Das heißt, gemäß dem Ansteuerverfahren, das in 8(b) gezeigt ist, werden Signale den entsprechenden Transistoren in der Reihenfolge Rücksetzsignal, Datensignal und Auswahl-Signal zugeführt.
  • 7 zeigt eine Pixelschaltung der OECD gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Pixelschaltung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist fast identisch mit der Pixelschaltung von 6, außer dass das Gate des Transistors M4 mit einer vorhergehenden Abtastleitung gekoppelt ist. Das heißt, die Pixelschaltung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nutzt das Auswahl-Signal Select[n-1] der vorhergehenden Abtastleitung anstelle eines zusätzlichen externen Rücksetzsignals Reset und führt das Auswahl-Signal Select[n-1] dem Gate des Transistors M4 zu.
  • Wie oben beschrieben ist, wird, wenn das zusätzliche externe Rücksetzsignal nicht verwendet wird, keine zusätzliche Verdrahtung zum Übertragen des Rücksetzsignals benötigt und entsprechend kann das Öffnungsverhältnis des Pixels erhöht werden.
  • 9 zeigt ein Zeitgabediagramm zum Ansteuern der OELD gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
  • Wie gezeigt müssen gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform zum Rücksetzen des Knotens A unter Verwendung des Abtastsignals die Signale den entsprechenden Transistoren in der Reihenfolge vorhergehendes Auswahl-Signal (Rücksetzsignal), Datensignal und gegenwärtiges Auswahl-Signal zugeführt werden. Das heißt, die Daten-Spannung muss der Datenleitung zugeführt werden, bevor das gegenwärtige Auswahl-Signal Select[n] der Abtastleitung zugeführt wird.
  • Für den Fall, dass das Auswahl-Signal Select[n] zugeführt wird, bevor die gegenwärtige Daten-Spannung zugeführt wird, wie in 8(a) gezeigt, wird die vorhergehende Daten-Spannung, die der Datenleitung zugeführt wurde, dem stromsteuernden Transistor M1 über den Transistor M3 zugeführt. Deshalb muss das Auswahl-Signal der Datenleitung zugeführt werden, nachdem die gegenwärtige Daten-Spannung der Datenleitung zugeführt wurde.
  • 10 zeigt eine Pixelschaltung der OECD gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 11(a) und 11(b) zeigen Zeitgabediagramme zum Ansteuern der Pixelschaltung von 10. Wie in 10 gezeigt umfasst die Pixelschaltung gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung NMOS-Transistoren M5 bis M8, abweichend von den Pixelschaltungen von 6 und 7 und mit einer Konfiguration absolut symmetrisch zu den Pixelschaltungen von 6 und 7.
  • Da ein Betrieb der Pixelschaltung von 10 und der Zeitgabediagramme von 11(a) und 11(b) von einem Fachmann leicht verstanden werden kann gemäß der Beschreibungen von 6 und 7, wird eine wiederholte Beschreibung nicht bereitgestellt werden.
  • 12 zeigt eine Pixelschaltung der OELD gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt hat die Pixelschaltung gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform eine Konfiguration nahezu identisch mit denen der Pixelschaltungen von 6 und 7, außer dass eine Vorladespannung Vpre anstelle der Erdspannung (Masse) dem Drain des schaltenden Transistors M4 zugeführt wird. Wie oben beschrieben ist, kann, wenn die Vorladespannung dem Drain des Transistors M4 zugeführt wird, die Anfangsspannung des Knotens A erhöht werden auf den Vorladespannungspegel Vpre anstelle des Erdpegels und daher können Schaltzeit des Transistors und Leistungsverbrauch verringert werden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, eine Vorladespannung einzustellen, die etwas kleiner ist als die Mindestspannung, die dem Knoten A zugeführt wird, was der Mindestspannung entspricht, die der Datenleitung zugeführt wird, und der maximalen Graustufe (d.h. Weißpegel).
  • 13 zeigt eine Pixelschaltung der OELD gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie gezeigt hat die Pixelschaltung gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform eine Konfiguration nahezu identisch mit denen der Pixelschaltungen von 6 und 7, außer dass das Drain und das Gate des schaltenden Transistors M4 gekoppelt sind, um als eine Diode zu arbeiten, und das Gate des Transistors M4 (d.h. eine Eingangsanschlussklemme der Diode) an eine externe Rücksetzsignalanschlussklemme oder eine vorhergehende Abtastleitung gekoppelt ist.
  • Wie gezeigt kann gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Knoten A außerdem über den Transistor M4, der mit der Diode gekoppelt ist, initialisiert werden, und wenn das Rücksetzsignal oder das vorhergehende Auswahl-Signal verwendet werden anstelle der Erdspannung oder der Vorladespannung, wird, da es nicht notwendig ist, dass eine zusätzliche Erd-Verdrahtung oder Vorlade-Verdrahtung gebildet wird, die Menge an Verdrahtung verringert und das Öffnungsverhältnis wird erhöht.
  • 14 zeigt eine Pixelschaltung der OELD gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt hat die Pixelschaltung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform eine Konfiguration nahezu identisch mit der Konfiguration der Pixelschaltung von 6, außer dass der NMOS-Transistor M9 anstelle des PMOS-Transistors M4 verwendet wird. Ein externes Rücksetzsignal wird dem Gate des Transistors M9 zugeführt.
  • Bezugnehmend auf 6 wird, wenn der schaltende Transistor M4, dem das Rücksetzsignal zugeführt wird, ein PMOS-Transistor ist, eine vorherbestimmte Spannung (z. B. der Erdpegel) dem Gate des Transistors M4 bei einem Rücksetz-Vorgang zugeführt, und die Spannung an der Source (Knoten A) des Transistors M4 wird wegen des Rücksetz-Vorgangs weiter verringert. Deshalb wird die Spannung VGS zwischen dem Gate und der Source des Transistors M4 weiter verringert, und der Strom, der zu der Erdspannung oder der Vorladespannung von dem Knoten A über den Transistor M4 fließt, wird weiter verringert und eine beträchtliche Rücksetzzeit wird benötigt. Außerdem wird, da die Spannungsdifferenz zwischen dem Gate und der Source des Transistors M4 größer sein muss als der Absolutwert der Schwellen-Spannung Vth, wenn angenommen wird, dass das Rücksetzsignal, das bei dem Rücksetz-Vorgang zugeführt wird, die Erdspannung ist, die tatsächliche niedrigste Spannung an dem Knoten A |Vth|.
  • Abweichend davon ist gemäß der Pixelschaltung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform, da ein NMOS-Transistor für den schaltenden Transistor M9 verwendet wird, die niedrigste Spannung an dem Knoten A, die erreicht werden kann, nahezu der Erdpegel, und entsprechend kann der Bereich der Daten-Spannung, um Graustufen anzuzeigen, erweitert werden. Außerdem, da die Spannung VGS zwischen dem Gate und der Source des Transistors M9 konstant ist, abweichend von 6, ist der Strom, der von der Erdspannung oder der Vorladespannung von dem Knoten A über den Transistor M4 fließt, konstant und entsprechend kann die Rücksetz-Operation schnell durchgeführt werden.
  • 16 zeigt ein Zeitgabediagramm zum Ansteuern der Pixelschaltung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform. Wie gezeigt hat, da der Transistor M9 mit dem Gate, dem das Rücksetzsignal zugeführt wird, ein NMOS-Transistor in der Pixelschaltung gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform ist, das Rücksetzsignal eine Wellenform entgegengesetzt zu der des Rücksetzsignals von 8(a).
  • Da der Betrieb der Pixelschaltung von 14 und das Zeitgabediagramm von 16 leicht von einem Fachmann verstanden werden können, wird eine wiederholte Beschreibung nicht bereitgestellt werden.
  • 15 zeigt eine Pixelschaltung der OELD gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 17 zeigt ein Zeitgabediagramm einer ansteuernden Wellenform, die in 15 verwendet wird.
  • Wie durch 15 gezeigt hat die Pixelschaltung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform eine Konfiguration nahezu identisch mit der Konfiguration der Pixelschaltung von 14, außer dass die vorhergehende Abtastleitung an das Gate des NMOS-Transistors M9 gekoppelt ist, das vorhergehende Auswahl-Signal Select[n-1] als ein Rücksetzsignal verwendet wird, und der Transistor M10, dessen Gate an die Abtastleitung gekoppelt ist, ein NMOS-Transistor ist.
  • Wenn das vorhergehende Auswahl-Signal, das an das Gate des NMOS-Transistors M9 gekoppelt ist, als ein Rücksetzsignal verwendet wird, muss der Transistor zum Schalten der Daten-Spannung ein NMOS-Transistor sein.
  • Wie durch 17 gezeigt müssen, da die Pixelschaltung gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform den Knoten A unter Verwendung eines vorhergehenden Auswahl-Signals zurücksetzt, die Signale dem entsprechenden Transistor in der Reihenfolge vorhergehendes Auswahl-Signal (Rücksetzsignal), Datensignal und gegenwärtiges Auswahl-Signal zugeführt werden.
  • 18 und 19 zeigen jeweils Pixelschaltungen der OELD gemäß der achten und neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die PMOS-Transistoren und die NMOS-Transistoren der jeweiligen Pixelschaltungen von 18 und 19 sind symmetrisch vertauscht mit jenen der Pixelschaltungen von 14 und 15.
  • Da die Wirkungsweise der Pixelschaltungen in 18 und 19 von einem Fachmann gemäß der obigen Beschreibung leicht verstanden werden kann, wird eine wiederholte Beschreibung nicht bereitgestellt werden.
  • Ein Layout und eine Querschnittsansicht der OELD gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt beschrieben werden.
  • 20 zeigt ein Layout der OELD, und genauer ein Layout der Pixelschaltung von 13.
  • 21 zeigt eine Querschnittsansicht von 20 bezüglich der Linie A-B.
  • Bezugnehmend auf 20 und 21 definieren die Regionen I, II III bzw. V die Regionen, auf denen die TFTs M3, M2, M1 und M4 ausgeformt werden, und die Region IV die Region, auf der die GELD ausgeformt wird.
  • Wie in 20 und 21 gezeigt wird eine polykristalline Silizium(Poly-Si)-schicht 200 auf einem transparenten Isolationssubstrat 100 ausgeformt und eine Gate-Isolationsschicht 300 aus SiO2 oder SiNx wird darauf ausgeformt.
  • Eine Abtastleitung 400 aus Al und Cr wird in der horizontalen Richtung auf der Gate-Isolationsschicht 300 strukturiert, um mit der polykristallinen Siliziumschicht 200 gekreuzt zu sein. Gate-Elektroden 410 werden jeweils ausgeformt auf Abschnitten, wo die Abtastleitungen 400 überlagert sind mit der polykristallinen Siliziumschicht 200 in den Regionen I und V. Außerdem wird eine erste Kondensator-Elektrode 450 auf der gleichen Schicht mit dem gleichen Material wie die Abtastleitung 400 strukturiert. Die Gate-Elektroden 410 werden jeweils auf den Abschnitten ausgeformt, wo die erste Kondensator-Elektrode 450 mit der polykristallinen Siliziumschicht 200 der Regionen II und III überlagert ist.
  • In diesem Fall ist ein Abschnitt der polykristallinen Siliziumschicht 200 unter der Gate-Elektrode 410 nicht dotiert und bildet eine Kanalregion 220. Beide Außenseiten der Kanalregion 220 in der polykristallinen Siliziumschicht 200 sind mit p-Typ-Dotierungsstoff dotiert und bilden jeweils eine Drain-Region 230 und eine Source-Region 210.
  • Eine Isolationszwischenlageschicht 500 aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid wird auf der Oberseite der Gate-Schicht ausgeformt wie die Abtastleitung 400 oder die erste Kondensator-Elektrode 450, und die Gate-Isolationsschicht 300 und die Zwischenlageschicht 500 haben Kontaktlöcher C1 und C2, um die Source- und Drain-Regionen 210 und 230 freizulegen.
  • Eine Datenleitung 600 aus Cr oder Mo wird in der senkrechten Richtung auf der Zwischenlageschicht 500 ausgeformt. Ein Abschnitt, der sich von der Datenleitung 600 erstreckt und mit einem Abschnitt der Siliziumschicht 200 der Region I überlagert ist, das heißt der Source-Region 210, wird eine Source-Elektrode 610. In diesem Fall ist die Source-Elektrode 610 mit der Source-Region 210 über das Kontaktloch C1 verbunden, das auf der Zwischenlageschicht 500 ausgeformt ist.
  • Außerdem wird eine zweite Kondensator-Elektrode 650, die über die erste kapazitive Leitung 450 gelegt wird, zum Bilden einer Kapazitanz ausgeformt auf einer Schicht, die identisch ist mit der der Datenleitung 600, und mit einem Material, das identisch ist mit dem der Datenleitung 600. Ein Abschnitt, wo die zweite Kondensator-Elektrode 650 mit einem Abschnitt der Siliziumschicht 200 der Region III überlagert ist, das heißt der Source-Region 210, wird die Source-Elektrode 610. In diesem Fall ist die Source-Elektrode 610 mit der Source-Region 210 über das Kontaktloch C1 verbunden.
  • Erste bis vierte Signalleitungen 640, 660, 670 und 680 werden auf der gleichen Schicht mit dem gleichen Material wie die Datenleitung 600 ausgeformt. Ein Abschnitt, wo die erste Signalleitung 640 mit einem Abschnitt der polykristallinen Siliziumschicht 200 der Region II überlagert ist, das heißt der Drain-Region 230, wird die Drain-Elektrode 620, und ein Abschnitt, wo die zweite Signalleitung 660 mit der Source-Region 210 der Region V überlagert ist, wird die Source-Elektrode 610. Ein Abschnitt, wo die dritte Signalleitung 670 mit der Drain-Region 230 der Region V überlagert ist, wird die Drain-Elektrode 620, und ein Abschnitt, wo die vierte Signalleitung 680 mit der Drain-Region 230 der Region III überlagert ist, wird die Drain-Elektrode 620. In diesem Fall sind die Source- und Drain-Elektroden 610 und 620 jeweils mit den Source- und Drain-Regionen 210 und 230 über die Kontaktlöcher C1 und C2 verbunden.
  • Die erste und zweite Signalleitung 640 und 660 sind mit der ersten Kondensator-Elektrode 450 über ein Kontaktloch C3 verbunden, und entsprechend ist, wie in 13 gezeigt, die Drain-Elektrode des Transistors M2 mit den Gate-Elektroden der Transistoren M2 und M1 und der Source-Elektrode des Transistors M4 verbunden. Die dritte Signalleitung 670 ist mit einer vorhergehenden Abtastleitung Select[n-1] über das Kontaktloch C3 verbunden und deshalb, wie durch die gleichwertige Schaltung in 3 gezeigt, ist die Drain-Elektrode des Transistors M4 mit der vorhergehenden Abtastleitung verbunden.
  • Eine Passivierungsschicht 700 aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid wird auf der Datenverdrahtung wie der Datenleitung 600 und den Source- und Drain-Elektroden 610 und 620 bereitgestellt. Eine transparente Pixel-Elektrode 800 aus Indium-Zinnoxid (ITO) wird auf der Schutzisolationsschicht 700 ausgeformt, die auf der Region IV ausgeformt ist. Die Pixel-Elektrode 800 ist mit der Drain-Elektrode 620 des TFTs M1 durch ein Loch C4 verbunden, das auf der Passivierungsschicht 700 ausgeformt ist.
  • Eine glättende Schicht 900 ist auf der Schutzisolationsschicht 700 und der Pixel-Elektrode 800 ausgeformt, und eine organische EL-Elementschicht 1000 ist auf der glättenden Schicht 900 und der Pixel-Elektrode 800 ausgeformt.
  • Gemäß der OELD, die in 20 gezeigt ist, werden die TFTs M2 und M1 auf einer Linie parallel zu der Datenleitung 600 bereitgestellt. Für den Fall der Herstellung der OELD werden Laserstrahlen parallel zu den Datenleitungen abgetastet. Da sich die TFTs M2 und M1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Linie parallel zu der Datenleitung 600 befinden, werden sie mit den gleichen Laserstrahlen abgetastet. Somit werden, da die TFTs M1 und M2 unter fast der gleichen Prozess-Bedingung hergestellt werden, ihre Schwellen-Spannungen nahezu identisch.
  • Deshalb ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da VTH1 = VTH2 erfüllt wird, Gleichung 3 praktisch erfüllt und die OELD mit hoher Grauskala kann implementiert werden.
  • Das Layout und die Querschnittsansicht der OELD, die in 20 und 21 gezeigt sind, stellen eine beispielhafte Ausführungsform dar und verschiedenartige Variationen von Ausführungsformen können implementiert werden.
  • Zum Beispiel können sich für den Fall der Herstellung der OELD unter Verwendung von überstreichenden Laserstrahlen parallel zu den Abtastleitungen die TFTs M2 und M1 auf der Linie parallel zu der Abtastleitung befinden, um mit den gleichen Laserstrahlen abgetastet zu werden.
  • Wie oben beschrieben kompensiert die vorliegende Erfindung die Abweichung der Schwellen-Spannung des TFTs zum Ansteuern der OELD und implementiert eine OELD mit hoher Grauskala.
  • Während diese Erfindung beschrieben worden ist in Verbindung damit, was gegenwärtig als die praktischste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil beabsichtigt ist, verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abzudecken, die in dem Schutzumfang der anliegenden Ansprüche eingeschlossen sind.
  • Wo technischen Merkmalen, die in irgendeinem Anspruch erwähnt werden, Bezugszeichen folgen, sind diese Bezugszeichen eingeschlossen worden für den alleinigen Zweck, die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen, und entsprechend haben solche Bezugszeichen keine beschränkende Wirkung auf den Umfang jedes Elements, das beispielhaft durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet wird.

Claims (19)

  1. Eine organische Elektrolumineszenzanzeige-Pixelschaltung (10), die auf einer Vielzahl von Pixeln gebildet ist, die durch eine Vielzahl von Datenleitungen (Dy) und Abtastleitungen (Sz) bestimmt sind, die folgendes umfasst: ein organisches elektrolumineszierendes, EL, Element zum Emittieren von Licht entsprechend eines zugeführten Stroms; einen ersten Dünnschichttransistor, TFT, (M1), mit einem Drain, der an das organische EL-Element gekoppelt ist; einen zweiten TFT (M2) mit einem Gate, das mit einem Gate des ersten TFT (M1) gekoppelt ist, und wobei das Gate und ein Drain des zweiten TFT (M2) zusammen gekoppelt sind; einen Kondensator (C1), der zwischen das Gate und eine Source des ersten TFT (M1) gekoppelt ist; einen ersten Schalter (S1) mit einer Steueranschlussklemme, die an eine Abtastleitung gekoppelt ist, worin der erste Schalter eine erste Anschlussklemme und eine zweite Anschlussklemme umfasst, die jeweils mit einer Datenleitung bzw. einer Source des zweiten TFT (M2) gekoppelt sind; und worin die Pixelschaltung (10) einen zweiten Schalter (S2) umfasst zum Zurücksetzen des Gates des ersten TFT (M1) auf eine vorherbestimmte Spannung, der eine Steueranschlussklemme hat, welcher ein Steuersignal zugeführt wird, eine erste Anschlussklemme, die an das Drain des zweiten TFT (M2) gekoppelt ist, und eine zweite Anschlussklemme, welcher die vorherbestimmte Spannung zugeführt wird.
  2. Eine organische Elektrolumineszenzanzeige (GELD), die folgendes umfasst: eine Vielzahl von Datenleitungen (Dy) zum Übertragen von Daten-Spannungen zum Darstellen von Bildsignalen; eine Vielzahl von Abtastleitungen (Sz) zum Übertragen von Auswahl-Signalen; und eine Vielzahl von organischen Elektrolumineszenzanzeige-Pixelschaltungen (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Pixelschaltungen jeweils auf einer Vielzahl von Pixeln gebildet sind, die durch die Datenleitungen (Dy) und die Abtastleitungen (Sz) bestimmt werden.
  3. Die Vorrichtung von Anspruch 1 oder 2, worin das Steuersignal ein zusätzliches externes Rücksetzsignal ist, das der Steueranschlussklemme des zweiten Schalters (S2) zugeführt wird.
  4. Die Vorrichtung von Anspruch 1 oder 2, worin das Steuersignal ein vorhergehendes Abtastleitung-Auswahl-Signal ist, das an die Steueranschlussklemme des zweiten Schalters (S2) gekoppelt ist.
  5. Die organische Elektrolumineszenzanzeige von Anspruch 2 und 4, worin die Daten-Spannung der Datenleitung zugeführt wird, bevor das Auswahl-Signal der Abtastleitung zugeführt wird.
  6. Die Vorrichtung von Anspruch 1 oder 2, worin der erste Schalter (S1) ein drittes TFT (M3) ist mit einem Gate, das an die Abtastleitung gekoppelt ist, einer Source oder einem Drain, die bzw. das an die Datenleitung gekoppelt ist, und einem Drain oder einer Source, das bzw. die an eine Source des zweiten TFT (M2) gekoppelt ist, und der zweite Schalter (S2) ein viertes TFT (M4) ist mit einem Gate zum Reagieren auf das Steuersignal, einer Source oder einem Drain, die bzw. das an das Gate des ersten TFT (M1) gekoppelt ist, und einem Drain oder einer Source, dem bzw. der eine vorherbestimmte Spannung für einen Rücksetzprozess zugeführt wird.
  7. Die organische Elektrolumineszenzanzeige von Anspruch 2 und 6, worin die vorherbestimmte Spannung, die dem Drain des vierten TFT (M4) zugeführt wird, eine Erde-Spannung ist.
  8. Die organische Elektrolumineszenzanzeige von Anspruch 2 und 6, worin die vorherbestimmte Spannung, die dem Drain des vierten TFT (M4) zugeführt wird, eine Vorladungsspannung ist.
  9. Die organische Elektrolumineszenzanzeige von Anspruch 8, worin die Vorladungsspannung so eingestellt ist, dass sie geringfügig kleiner ist als die minimale Daten-Spannung, die dem Gate des ersten TFT (M1) zugeführt wird, damit die maximale Graustufe dargestellt wird.
  10. Die Vorrichtung von Anspruch 6, worin das Gate und das Drain des vierten TFT (M4) zusammen gekoppelt sind.
  11. Die Vorrichtung von Anspruch 6, worin der erste bis vierte TFT (M1, M2, M3, M4) einen identischen Leitungstyp haben.
  12. Die Vorrichtung von Anspruch 6, worin der erste bis dritte TFT (M1, M2, M3) erste Leitungstyp-Transistoren sind und der vierte TFT (M4) ein zweiter Leitungstyp-Transistor ist, der eine Polarität hat, die entgegengesetzt zu der der Transistoren vom ersten Leitungstyp ist.
  13. Die Vorrichtung von Anspruch 6, worin der erste und zweite TFT (M1, M2) erste Leitungstyp-Transistoren sind, und der dritte und vierte TFT (M3, M4) zweite Leitungstyp-Transistoren sind, welche eine Polarität haben, die entgegengesetzt zu der der Transistoren vom ersten Leitungstyp ist.
  14. Die Vorrichtung von Anspruch 1 oder 2, worin der erste und zweite TFT (M1, M2) nahezu identische Schwellen-Spannungen haben.
  15. Die organische Elektrolumineszenzanzeige von Anspruch 2 und 3, worin der erste und zweite TFT (M1, M2) parallel zu der Datenleitung oder der Abtastleitung sind und auf der gleichen Leitung gebildet sind.
  16. Ein Verfahren zum Betreiben einer organischen Elektro lumineszenzanzeige-Pixelschaltung gemäß Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfasst: Initialisieren der Spannung, die dem Gate des ersten TFT (M1) als Reaktion auf ein Steuersignal zugeführt wird; Zuführen einer Daten-Spannung zum Darstellen von Bildsignalen zu den Datenleitungen (Dy); sequenziell Zuführen eines Auswahl-Signals zum Auswählen einer Pixelreihe zu den Abtastleitungen (Sz); Schalten der Daten-Spannung, die den Datenleitungen (Dy) zugeführt wird, als Reaktion auf das Auswahl-Signal, und Kompensieren der zugeführten Daten-Spannung, um eine Schwellenspannungsabweichung des ersten TFT (M1) zu verringern; und Übertragen der kompensierten Daten-Spannung an das Gate des ersten TFT (M1) und Zuführen des Stroms an das organische EL-Element.
  17. Das Verfahren von Anspruch 16, worin das Steuersignal ein zusätzliches externes Rücksetzsignal ist.
  18. Das Verfahren von Anspruch 16, worin das Steuersignal ein Auswahl-Signal einer vorhergehenden Abtastleitung ist.
  19. Das Verfahren von Anspruch 18, worin die Daten-Spannung der Datenleitung zugeführt wird, bevor das Auswahl-Signal der Abtastleitung zugeführt wird.
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