KR100594828B1 - 전류 발광 장치 - Google Patents

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무추미 키무라
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 표시 장치는, 각 화소에 발광 강도가 각각 다른 복수의 발광 소자를 형성하고, 각 발광 소자의 발광 또는 비발광을 제어함에 의해 계조를 표현한다. 디지털 신호가 각 화소 까지 전달되며, 각 발광 소자에 직렬로 접속된 박막 트랜지스터에 의해 제어한다. 각 발광 소자의 발광 강도는, 공비 2의 등비 수열이다. 박막 트랜지스터의 온 저항은, 발광 소자의 온 저항보다도 작고, 박막 트랜지스터의 오프 저항은, 발광 소자의 오프 저항보다도 크게 하였다. 이것에 의해, 트랜지스터의 컨덕턴스의 불균일성에 기인하는, 발광 소자의 발광 강도의 불균일성을 감소시켜, 화질의 향상을 실현하였다.
오프 저항, 온 저항, 발광 강도, 유기 전계

Description

전류 발광 장치{Current light emitting device}
본 발명은, 표시 소자, 특히, 박막 트랜지스터 및 전류에 의해 발광하는 소자를 구비한 표시 장치(이하, 전류 발광 표시 장치라 표기함)에 관한 것이다.
대형·고정밀·광시각(廣視角)·저소비 전력을 실현하는 장래적으로 대단히 유망한 전류 발광 표시 장치로서, 박막 트랜지스터 유기 전계 발광 장치(이하, TFT-OELD라 표기)를 들 수 있다.
전형적인 종래의 TFT-OELD의 구동 방법을 이하에 설명한다.
도 5에, 종래의 TFT-OELD의 등가 회로를 나타낸다. 여기서는, 1 화소만 도시하고 있지만, 실제로는 복수행·복수열의 다수의 화소가 존재한다.
시프트 레지스터(101)로부터 펄스가 출력되고, 아날로그 신호 공급선(1022)의 아날로그 신호는 전송 스위치(1032)를 통해서 소스선(1042)으로 전달된다. 이 때 선택되어 있는 게이트선(109)에 대해, 아날로그 신호는 스위칭 트랜지스터(1052)를 통해서 유지 용량(1062)에 전달된다. 아날로그 신호에 의해 커런트 트랜지스터(current transistor: 1072)의 컨덕턴스가 제어되며, 유기 EL 소자(1082)는 아날로그 신호에 대응하는 강도로 발광한다.
도 6에, 종래의 TFT-OELD의 구동 방법을 나타낸다.
제 0 열의 시프트 레지스터의 펄스(SR0)에 의해, 아날로그 신호(A)는, 제 0 열의 소스선의 전위(S0)로 전달된다. 또한, 제 1 열의 시프트 레지스터의 펄스(SR1)에 의해, 아날로그 신호(A)는 제 1 열의 소스선의 전위(S1)로 전달된다. 우선, 제 0 행의 게이트선의 펄스(G0)가 인가되어 있을 때는, 제 0 열의 소스선의 전위(S0)는 제 0 행·제 0 열의 유지 용량의 전위(C00)에 전달되고, 제 1 열의 소스선의 전위(S1)는 제 0 행·제 1 열의 유지 용량의 전위(C01)에 전달된다.
다음에, 제 1 행의 게이트선의 펄스(G1)가 인가되어 있을 때는, 제 0 열의 소스선의 전위(S0)는 제 1 행·제 0 열의 유지 용량의 전위(C10)에 전달되고, 제 1 열의 소스선의 전위(S1)는 제 1 행·제 1 열의 유지 용량의 전위(C11)에 전달된다. 각 유지 용량(1062)(도 5)의 전위, 즉, 대응하는 아날로그 신호(A)에 따라 각 유기 EL 소자(1082)(도 5)는 소정의 강도로 발광한다.
또한, 액정 표시 장치의 구동 방법의 한 방식으로서, 면적 계조(階調) 방식이 공지되어 있다. 일반적으로, 액정 표시 장치에서는 다음 과제를 갖고 있다. 즉, 표시면의 법선 방향에서 벗어난 시각 방향에서, 투과율의 변화나 계조 반전이 현저하기 때문에 시각이 좁다고 하는 문제이다. 상기 면적 계조 방식은 이 과제를 해결하는 것을 목적으로 한 것으로, 전투과(全透過), 전불투과(全不透過)의 면적 비율에 의해 계조를 표현하는 것이다. 이것에 의해 액정 표시 장치의 광시각화(廣視角化)가 실현되고 있다.
상기한 종래의 TFT-OELD의 구동 방법에서는, 유기 EL 소자(1082)의 발광 강도를 제어하기 위해서 아날로그 신호를 사용하여, 커런트 트랜지스터(1072)의 컨덕 턴스를 제어하고 있었다. 즉, 중간조(中間調)를 얻기 위해서는, 커런트 트랜지스터(1072)의 컨덕턴스와 유기 EL 소자(1082)의 컨덕턴스를 동등하게 하고, 커런트 트랜지스터(1072)와 유기 EL 소자(1082)와의 전압 분할에 의해, 유기 EL 소자(1082)에 인가되는 전압을 제어하지 않으면 안된다. 그러나, 이러한 때, 패널내 또는 패널 사이에서 커런트 트랜지스터(1072)의 컨덕턴스에 불균일성이 생긴 경우, 그대로 유기 EL 소자(1082)의 발광 강도의 불균일성으로서 육안으로 확인된다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명의 목적은, 전류 발광 표시 장치, 특히 TFT-OELD에서, 트랜지스터의 컨덕턴스의 불균일성에 기인하는 발광 소자(특히 유기 EL 소자)의 발광 강도의 불균일성을 감소시켜, 화질의 향상을 실현하는 것에 있다.
본 발명의 표시 장치는, 이하의 구성을 갖는다.
복수의 주사선 및 복수의 신호선과, 상기 주사선과 상기 신호선에 의해 매트릭스상으로 형성된 화소를 가지며, 상기 화소에 복수의 박막 트랜지스터 및 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어지는 표시 장치로서,
상기 박막 트랜지스터 및 상기 발광 소자는 각각 직렬로 접속되고, 상기 발광 소자의 발광 강도가 각각 다른 것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, 각각 다른 발광 강도인 복수의 발광 소자의 각각을, 완전히 온(on) 상태 또는 완전히 오프(off) 상태의 어느 쪽이 되도록 제어하는 계조 방식이 가능해진다. 이것에 의해, 박막 트랜지스터의 컨덕턴스의 불균일성에 기인하는 발광 소자의 발광 강도의 불균일성을 감소시키는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 발광 소자의 발광·비발광은, 디지털 신호에 의해서 제어되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 화소 마다 각각 다른 발광 강도인 복수의 발광 소자 각각을 완전히 온 상태 또는 완전히 오프 상태의 어느 쪽으로 되도록 제어하는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 발광 소자의 발광 강도가 공비 2의 등비 수열인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 화소 마다 DA 컨버터를 구비하게 되어, 디지털 신호에 대응한 발광 강도 특성을 얻는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 박막 트랜지스터의 온 저항이 발광 소자의 온 저항보다도 작고, 박막 트랜지스터의 오프 저항이 발광 소자의 오프 저항보다도 큰 것이 바람직하다. 이것에 의해, 박막 트랜지스터의 온 상태와 오프 상태를 전환함에 의해, 발광 소자의 온 상태와 오프 상태를 전환하는 것이 가능해진다. 보다 바람직하게는, 박막 트랜지스터의 온 저항은 발광 소자의 온 저항에 비교하여 무시할 수 있을 정도로 작은 쪽이 좋다. 이 때, 발광 소자를 흐르는 전류는 발광 소자의 온 저항만으로 결정되며, 박막 트랜지스터의 온 저항이 다소 증감하더라도 관계없다. 그러므로, 트랜지스터의 컨덕턴스의 불균일성에 기인하는 발광 강도의 불균일성은 억제된다. 또한, 바람직하게는, 박막 트랜지스터의 오프 저항은 발광 소자의 오프 저항에 비교하여 극히 큰 쪽이 좋다. 이 때, 발광 소자를 확실히 오프 상태로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 박막 트랜지스터가 600℃ 이하의 저온 프로세스로 형성된 다결정 실리콘 박막 트랜지스터인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 염가 또한 대면 적(大面積)을 실현함과 동시에, 발광 소자의 구동이 가능한 고이동도(高移動度), 고신뢰성 등의 장점을 얻는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, 발광 소자가 잉크젯 프로세스로 형성된 유기 전계 발광 소자인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 고발광 효율·수명 등의 뛰어난 특성을 실현하는 유기 전계 발광 소자를 패널상에 패터닝하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관계되는 TFT-OELD의 등가 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 관계되는 TFT-OELD의 평면도 및 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 관계되는 TFT-OELD의 구동 방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 관계되는 TFT-OELD의 등가 회로도.
도 5는 종래의 TFT-OELD의 등가 회로도.
도 6은 종래의 TFT-OELD의 구동 방법을 나타내는 도면.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
101: 시프트 레지스터
10210: 제 0 비트의 디지털 신호 공급선
10211: 제 1 비트의 디지털 신호 공급선
10212: 제 2 비트의 디지털 신호 공급선
10213: 제 3 비트의 디지털 신호 공급선
1022: 아날로그 신호 공급선
10310: 제 0 비트의 전송 스위치
10311: 제 1 비트의 전송 스위치
10312: 제 2 비트의 전송 스위치
10313: 제 3 비트의 전송 스위치
1032: 전송 스위치
10410: 제 0 비트의 소스선
10411: 제 1 비트의 소스선
10412: 제 2 비트의 소스선
10413: 제 3 비트의 소스선
1042: 소스선
10510: 제 0 비트의 스위칭 트랜지스터
10511: 제 1 비트의 스위칭 트랜지스터
10512: 제 2 비트의 스위칭 트랜지스터
10513: 제 3 비트의 스위칭 트랜지스터
1052: 스위칭 트랜지스터
10610: 제 0 비트의 유지 용량
10611: 제 1 비트의 유지 용량
10612: 제 2 비트의 유지 용량
10613: 제 3 비트의 유지 용량
1062: 유지 용량
10710: 제 0 비트의 커런트 트랜지스터
10711: 제 1 비트의 커런트 트랜지스터
10712: 제 2 비트의 커런트 트랜지스터
10713: 제 3 비트의 커런트 트랜지스터
1072: 커런트 트랜지스터
10810: 제 0 비트의 유기 EL 소자
10811: 제 1 비트의 유기 EL 소자
10812: 제 2 비트의 유기 EL 소자
10813: 제 3 비트의 유기 EL 소자
1082: 유기 EL 소자
109: 게이트선
1090: 하위비트용 게이트선
1091: 상위비트용 게이트선
110: 공통 전극
111: 상측 전극
SR0: 제 0 열의 시프트 레지스터의 펄스
SR1: 제 1 열의 시프트 레지스터의 펄스
D0: 제 0 비트의 디지털 신호
D1: 제 1 비트의 디지털 신호
A: 아날로그 신호
S00: 제 0 열-제 0 비트의 소스선의 전위
S01: 제 0 열-제 1 비트의 소스선의 전위
S10: 제 1 열-제 0 비트의 소스선의 전위
S11: 제 1 열-제 1 비트의 소스선의 전위
S0: 제 0 열의 소스선의 전위
S1: 제 1 열의 소스선의 전위
G0: 제 0 행의 게이트선의 펄스
G1: 제 1 행의 게이트선의 펄스
C000: 제 0 행-제 0 열-제 0 비트의 유지용량의 전위
C001: 제 0 행-제 0 열-제 1 비트의 유지용량의 전위
C010: 제 0 행-제 1 열-제 0 비트의 유지용량의 전위
C011: 제 0 행-제 1 열-제 1 비트의 유지용량의 전위
C100: 제 1 행-제 0 열-제 0 비트의 유지용량의 전위
C101: 제 1 행-제 0 열-제 1 비트의 유지용량의 전위
C110: 제 1 행-제 1 열-제 0 비트의 유지용량의 전위
C111: 제 1 행-제 1 열-제 1 비트의 유지용량의 전위
C00: 제 0 행-제 0 열의 유지용량의 전위
C01: 제 0 행-제 1 열의 유지용량의 전위
C10: 제 1 행-제 0 열의 유지용량의 전위
C11: 제 1 행-제 1 열의 유지용량의 전위
이하, 본 발명의 바람직한 실시의 형태를, 도면에 기초하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 관계되는 TFT-OELD의 등가 회로도이다. 여기서는, 1 화소만 도시하고 있지만, 실제로는 복수행·복수열의 다수의 화소가 존재한다.
시프트 레지스터(101)로부터 펄스가 출력되고, 제 0 내지 3 비트의 디지털 신호 공급선(10210 내지 10213)의 디지털 신호는, 각각 제 0 내지 3 비트의 전송 스위치(10310 내지 10313)를 통해서, 각각 제 0 내지 3 비트의 소스선(10410 내지 10413)으로 전달된다. 즉, 디지털 신호가, 각 화소 까지 전달되고 있다. 이 때 선택되어 있는 게이트선(109)에 대하여는, 디지털 신호는, 제 0 내지 3 비트의 스위칭 트랜지스터(10510 내지 10513)를 통해서, 각각 제 0 내지 3 비트의 유지 용량(10610 내지 10613)에 전달된다. 박막 트랜지스터인 커런트 트랜지스터(10710 내지 10713)와, 전류 소자인 유기 EL 소자(10810 내지 10813)는, 각각 직렬로 접속되어 있다. 그러므로, 디지털 신호에 의해 제 0 내지 3 비트의 커런트 트랜지스터(10710 내지 10713)의 온·오프가 제어되고, 제 0 내지 3 비트의 유기 EL 소자(10810 내지 10813)는 디지털 신호에 대응하여 발광 또는 비발광으로 된다.
도 2에, 본 발명의 실시예 1에 관계되는 TFT-OELD의 평면도 및 단면도를 나타낸다.
발광 소자인 제 0 내지 3 비트의 유기 EL 소자(10810 내지 10813)의 면적이, 각각 다르기 때문에, 발광 강도가 각각 다르다. 소위 면적 계조 방식이 가능해진다. 또한, 그 면적 즉 발광 강도가, 공비 2의 등비 수열이 되고 있고, DA 컨버터의 기능도, 각 화소 마다 내장하고 있게 된다.
여기서는, 시프트 레지스터(101), 제 0 내지 3 비트의 전송 스위치(10310 내지 10313), 제 0 내지 3 비트의 스위칭 트랜지스터(10510 내지 10513), 커런트 트랜지스터(10710 내지 10713) 등을 구성하는 박막 트랜지스터로서, 600℃ 이하의 저온 프로세스로 형성된 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 사용하고 있다. 단, 이것과 동등의 기능을 가지는 것이면, 다른 소자라도 상관없다. 또한, 제 0 내지 3 비트의 유기 EL 소자(10810 내지 10813)의 구성 요소인 유기 반도체막은, 잉크젯 헤드로부터 액상의 재료를 토출시켜 형성하는, 소위 잉크젯 프로세스를 사용하고 있다. 단, 다른 프로세스로 형성하거나, 유기 EL 소자 이외의 전류 발광 소자라도 괜찮다.
도 3에, 본 발명의 실시예 1에 관계되는 TFT-OELD의 구동 방법을 나타낸다.
제 0 열의 시프트 레지스터의 펄스(SR0)에 의해, 제 0 및 1 비트의 디지털 신호(D0 및 D1)는, 제 0 열·제 0 및 1 비트의 소스선의 전위(S00 및 S01)로 전달된다. 또한, 제 1 열의 시프트 레지스터의 펄스(SR1)에 의해, 제 0 및 1 비트의 디지털 신호(D0 및 D1)는, 제 1 열·제 0 및 1 비트의 소스선의 전위(S10 및 S11)로 전달된다. 우선, 제 0 행의 게이트선의 펄스(G0)가 인가되어 있을 때는, 제 0 열·제 0 및 1 비트의 소스선의 전위(S00 및 S01)는, 제 0 행·제 0 열·제 0 및 1 비트의 유지 용량의 전위(C000 및 C001)에 전달되고, 제 1 열·제 0 및 1 비트의 소스선의 전위(S10 및 S11)는, 제 0 행·제 1 열·제 0 및 1 비트의 유지 용량의 전위(C010 및 C011)에 전달된다. 다음에, 제 1 행의 게이트선의 펄스가 인가되어 있을 때는, 제 0 열·제 0 및 1 비트의 소스선의 전위(S00 및 S01)는, 제 1 행·제 0 열·제 0, 및 1 비트의 유지 용량의 전위(C100 및 C101)에 전달되고, 제 1 열·제 0 및 1 비트의 소스선의 전위(S10 및 S11)는, 제 1 행·제 1 열·제 0 및 1 비트의 유지 용량의 전위(C110 및 C111)에 전달된다. 각 유지 용량의 전위, 즉 대응하는 디지털 신호에 따라서, 각 유기 EL 소자가 소정의 발광 또는 비발광으로 된다.
여기서, 온 상태의 커런트 트랜지스터의 저항은, 온 상태의 유기 EL 소자의 저항에 비하여, 무시할 수 있을 정도로 작게 되어 있다. 이 때문에, 유기 EL 소자를 흐르는 전류는, 공통 전극(110)과 상측 전극(111)간 전압에 대한, 유기 EL 소자의 저항만으로 결정되고, 커런트 트랜지스터의 저항이 다소 증감하더라도, 관계없다. 그러므로, 트랜지스터의 컨덕턴스의 불균일성에 기인하는, 발광 강도의 불균일성은 억제된다. 또한, 오프 상태의 커런트 트랜지스터의 저항은, 오프 상태의 유기 EL 소자의 저항에 비하여, 극히 커지고 있다. 이 때문에 확실히 유기 EL 소자를 오프 상태로 할 수 있다.
(실시예 2)
도 4는, 본 발명의 실시예 2에 관계되는 TFT-OELD의 등가 회로도이다.
본 실시예의 TFT-OELD의 동작·기능·효과는, 실시예 1과 거의 동등이다. 단, 본 실시예에서는, 게이트선(109)을 하위 비트용 게이트선(1090) 및 상위 비트용 게이트선(1091)으로 분할하여, 각각의 제 0 비트와 제 1 비트, 및, 제 2 비트와 제 3 비트의 기능을 담당하게 하고 있다. 이것에 의해, 디지털 공급선의 개수, 1 열당의 전송 스위치 및 소스선의 개수를, 4로부터 2로 감소시킬 수 있다. 단, 게이트선의 주사 신호, 시프트 레지스터의 펄스 및 디지털 신호의 주파수는 배증(倍增)한다.
(응용예)
본 발명은, 전류 발광 표시 소자에 있어서, 트랜지스터의 컨덕턴스의 불균일성에 기인하는, 발광 소자의 발광 강도의 불균일성을 감소시키는 것을 목적으로 하기 때문에, 「배경기술」의 항에서 서술한 액정 표시 소자의 면적 계조 방식과는, 본질적으로 다르다. 실제, 전류 발광 표시 소자에 있어서는, 발광 강도만 다르면, 면적이 달라있을 필요까지는 없다. 단, 그 구조에는, 유사한 점이 보인다. 그러므로, 액정 표시 소자의 면적 계조 방식에 대하여 발표되어 있는 실시예의 대부분은, 본 발명의 계조 방식에 적용하는 것이 가능하고, 이 발표에 기술되어 있으면 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은, 상술한 효과를 갖기 때문에, 박막 트랜지스터 및 전류에 의해 발광하는 소자를 구비한 표시 장치에 적용할 수 있다. 발광 소자로서는, 예를 들면, 유기 전계 발광 소자를 들 수 있다. 또한, 본 발명을 적용한 표시 장치는, 개인 사용의 퍼스널 컴퓨터, 휴대형 전자수첩 뿐만 아니라, 옥외에서의 대형 게시판, 광고판 등의 정보 표시 기기에도 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 복수의 디지털 신호 공급선과, 복수의 주사선과, 복수의 신호선의 세트와, 복수의 전송 스위치의 세트와, 시프트 레지스터와, 복수의 화소를 구비하고,
    상기 복수의 신호선의 세트의 각각은 상기 디지털 신호 공급선과 동수(同數)의 복수의 신호선을 포함하고,
    상기 복수의 전송 스위치의 세트의 각각은 상기 복수의 디지털 신호 공급선과 대응하는 상기 복수의 신호선을 각각 접속하는 복수의 전송 스위치를 갖고, 상기 복수의 전송 스위치는 상기 시프트 레지스터의 하나의 펄스에 의해 동시에 제어되어 이루어지고,
    상기 복수의 화소의 각각은 복수의 스위칭 트랜지스터와, 복수의 커런트 트랜지스터와, 복수의 발광소자를 갖고,
    상기 복수의 스위칭 트랜지스터는 게이트가 상기 복수의 주사선 중 대응하는 주사선에 공통으로 접속되어, 동시에 제어되고, 상기 각 스위칭 트랜지스터의 적어도 소스와 드레인 중 한쪽이 상기 복수의 신호선 중 대응하는 신호선에 접속되어 상기 커런트 트랜지스터의 도통을 제어하는 신호를 공급함과 동시에, 상기 각 스위칭 트랜지스터의 소스와 드레인 중 다른 한쪽이 유지용량을 통하여 공통 전극에 접속되고,
    상기 복수의 발광소자의 각각은 상기 복수의 커런트 트랜지스터의 하나에 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 화소에 포함되는 상기 복수의 발광소자의 발광강도가 각각 다른 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 화소에 포함되는 상기 복수의 발광소자의 발광강도가 공비 2인 등비 수열인 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 화소에 포함되는 상기 복수의 발광소자는 온 상태나 오프 상태의 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 화소에 포함되는 상기 복수의 발광소자가 각각 다른 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커런트 트랜지스터의 온 저항이 상기 발광 소자의 온 저항보다도 작고, 상기 커런트 트랜지스터의 오프 저항이 상기 발광 소자의 오프 저항보다도 큰 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커런트 트랜지스터가 600℃ 이하의 저온 프로세스로 형성된 다결정 실리콘 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자가 잉크젯 프로세스로 형성된 유기 전계 발광 소자인 것을 특징으로 하는 전류 발광 장치.
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