KR100653752B1 - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압 폴로어형 전류 프로그램 방식의 화소 회로를 구성하는 트랜지스터의 개수를 감소시키는 것을 과제로 한다.
구동 트랜지스터(T3)는 전압 공급선(La)과 유기 EL 소자(OEL) 사이에 설치되어 있는 동시에, 구동 기간에서 데이터에 따른 구동 전류 IOEL을 발생시킨다. 커패시터(C)의 한쪽 전극은 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에 접속되고, 그 다른쪽 전극은 구동 트랜지스터(T3)와 유기 EL 소자(OEL)를 접속하는 접속단에 접속된다. 커패시터(C)는 구동 기간보다도 전의 기입 기간에서, 데이터선(X)을 통하여 공급된 데이터 전류 Idata에 따른 데이터를 유지한다.
표시부, 화소, 유기 EL

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC INSTRUMENT}
도 1은 전기 광학 장치의 블록 구성도.
도 2는 제 1 실시예에 따른 화소 회로도.
도 3은 화소 회로의 동작 타이밍차트.
도 4는 기입 기간에서의 데이터 전류의 경로를 나타내는 도면.
도 5는 구동 기간에서의 구동 전류의 경로를 나타내는 도면.
도 6은 어닐링 기간에서의 전류의 경로를 나타내는 도면.
도 7은 제 2 실시예에 따른 화소 회로도.
도 8은 기입 기간에서의 데이터 전류의 경로를 나타내는 도면.
도 9는 구동 기간에서의 구동 전류의 경로를 나타내는 도면.
도 10은 종래의 화소 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 표시부
2 : 화소
3 : 주사선 구동 회로
4 : 데이터선 구동 회로
5 : 제어 회로
6 : 전원선 제어 회로
7 : 스위치 회로
7a : 스위치부
7b : 트랜지스터
T1∼T4 : 트랜지스터
C : 커패시터
OEL : 유기 EL 소자
본 발명은 전자 장치, 특히 전기 광학 장치 및 전자 기기에 관한 것이며, 특히 전압 폴로어(voltage follower)형 전류 프로그램 방식의 화소 회로에 관한 것이다.
최근, 유기 EL(Electronic Luminescence) 소자를 이용한 디스플레이가 주목받고 있다. 유기 EL 소자는 자기(自己)를 흐르는 구동 전류에 따라 휘도가 설정되는 전류 구동형 소자의 하나이다. 유기 EL 소자를 이용한 화소로의 데이터 기입 방식의 하나로서, 데이터선으로의 데이터 공급을 전류 베이스로 행하는 전류 프로그램 방식이 있다. 도 10은 전압 폴로어형(소스 폴로어형이라고 부르기도 함) 전류 프로그램 방식에서의 종래의 화소 회로도이다. 이 화소 회로는 유기 EL 소자 (OEL), 커패시터(C) 및 4개의 n채널형 트랜지스터로 구성되어 있다. 스위칭 트랜지스터(T1, T2)를 온(on)시켜 커패시터(C)로의 데이터 기입을 행하는 기입 기간에서, 구동 트랜지스터(T3)와 전원 전압 Vdd를 전기적으로 분리하기 위해 제어 트랜지스터(T4)를 오프(off)시킨다. 구동 트랜지스터(T3)의 한쪽 끝(드레인)에 전원 전압 Vdd를 공급하는 제어 트랜지스터(T4)는 화소 회로마다 설치되어 있고, 주사선의 연장 방향에 대응한 화소 행(行) 단위로 제어된다.
또한, 본 발명과 관련성을 갖는 선출원으로서는, 본 출원인이 이미 출원한 일본국 특원2002-255255호가 있다.
본 발명은 전압 폴로어형 전류 프로그램 방식의 화소 회로를 구성하는 트랜지스터의 개수를 감소시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 구동 트랜지스터의 임계값 전압 등의 특성 변동이나 열화(劣化)를 억제하는 것을 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 전기 광학 장치는 복수의 주사선과, 복수의 데이터선과, 복수의 전압 공급선과, 상기 복수의 전압 공급선의 각각에 대한 전압 공급을 전환하는 스위치 회로와, 상기 복수의 주사선과 상기 복수의 데이터선의 교차에 대응하여 화소 회로가 설치되고, 상기 전압 공급선의 각각에 복수의 화소 회로가 공통 접속된 화소 그룹을 가지며, 상기 복수의 화소 회로의 각각은, 자기(自己)를 구동 전류가 흐름으로써, 휘도(輝度)가 설정되는 전기 광학 소 자와, 상기 복수의 전압 공급선 중 1개의 전압 공급선과 상기 전기 광학 소자 사이에 설치되어 있는 동시에, 구동 기간에서 데이터에 따른 상기 구동 전류를 발생시키는 n채널형의 구동 트랜지스터와, 한쪽 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 다른쪽 전극이 상기 구동 트랜지스터와 상기 전기 광학 소자를 접속하는 접속단(接續端)에 접속되어 있는 동시에, 상기 구동 기간보다도 전의 기입 기간에서 상기 데이터선을 통하여 공급된 데이터 전류에 따른 전하를 유지하는 커패시터를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 복수의 화소 회로의 각각은, 한쪽 단자가 상기 복수의 데이터선 중 1개에 접속되고, 상기 복수의 주사선 중 1개의 주사선을 통하여 공급되는 주사 신호에 의해 도통(導通) 제어되는 제 1 스위칭 트랜지스터와, 한쪽 단자가 상기 1개의 전압 공급선에 접속되고, 다른쪽 단자가 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 접속되어 있는 제 2 스위칭 트랜지스터를 더 갖고 있을 수도 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 복수의 주사선은 복수의 제 1 부(副)주사선과 복수의 제 2 부주사선을 포함하고, 상기 복수의 화소 회로의 각각은, 한쪽 단자가 상기 복수의 데이터선 중 1개에 접속되고, 상기 복수의 제 1 부주사선 중 1개의 부주사선을 통하여 공급되는 제 1 주사 신호에 의해 도통 제어되는 제 1 스위칭 트랜지스터와, 한쪽 단자가 상기 1개의 전압 공급선에 접속되고, 다른쪽 단자가 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 접속되며, 상기 복수의 제 2 부주사선을 통하여 공급되는 제 2 주사 신호에 의해 도통 제어되는 제 2 스위칭 트랜지스터를 구비하고 있을 수도 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 복수의 전압 공급선의 각각은 복수의 전압으로 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 어닐링 기간에서 상기 구동 트랜지스터에는 상기 구동 전류의 방향과는 반대 방향의 전류가 흐르도록 설정할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 상기 구동 트랜지스터의 임계값 전압 시프트나 열화 등의 특성 변화를 억제할 수 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 어닐링 기간에서의 상기 구동 트랜지스터는, 상기 기입 기간에서 상기 데이터 전류에 의해 설정되는 상기 구동 트랜지스터의 도통 상태 중 가장 낮은 도통 상태와 동등하거나 그 이하인 도통 상태로 설정되도록 할 수도 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 복수의 전압 공급선은 상기 복수의 데이터선과 교차하는 방향으로 연장되어 있는 것이 바람직하다.
제 2 전기 광학 장치는 복수의 주사선과, 복수의 데이터선과, 상기 복수의 데이터선과 교차하는 방향으로 연장되어 있는 복수의 전압 공급선과, 상기 복수의 주사선과 상기 복수의 데이터선의 교차에 대응하여 화소 회로가 설치되고, 상기 복수의 전압 공급선의 각각에 복수의 화소 회로가 공통 접속된 화소 그룹을 가지며, 상기 복수의 화소 회로의 각각은, 구동 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 도통 상태에 따라 휘도가 설정되는 전기 광학 소자와, 한쪽 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 다른쪽 전극이 상기 구동 트랜지스터와 상기 전기 광학 소자를 접속하는 접속단에 접속되어 있는 동시에, 상기 구동 기간보다도 전의 기입 기간에서 상기 데이터선을 통하여 공급된 데이터 전류에 따른 전하를 유지하는 커패시터를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 복수의 전압 공급선 중 1개의 전압 공급선에는, 상기 복수의 화소 회로 중 상기 복수의 주사선 중 1개의 주사선이 연장되는 방향으로 늘어선 일 그룹의 복수의 화소 회로가 접속되어 있는 것이 바람직하다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 복수의 화소 회로의 각각은, 상기 구동 트랜지스터와, 상기 복수의 주사선 중 1개의 주사선을 통하여 공급되는 주사 신호에 의해 제어되는 제 1 스위칭 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 게이트와 드레인의 전기적 접속을 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터를 포함하고, 상기 복수의 화소 회로의 각각에 포함되는 트랜지스터는 상기 구동 트랜지스터와, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터와, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터의 3개뿐인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 전기 광학 장치는 복수의 주사선과, 복수의 데이터선과, 상기 복수의 주사선과 상기 복수의 데이터선의 교차부에 설치된 복수의 화소 회로를 포함하고, 상기 복수의 화소 회로의 각각은, 전기 광학 소자와, 제 1 단자와 제 2 단자를 갖고, 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자 사이에 채널 영역을 구비한 구동 트랜지스터와, 제 1 전극이 상기 구동 트랜지스터의 제 1 게이트에 접속되고, 제 2 전극이 상기 제 1 단자에 접속된 커패시터와, 상기 복수의 주사선의 1개에 제 2 게이트가 접속되고, 제 3 단자와 제 4 단자를 가지며, 상기 제 3 단자와 상기 제 4 단자 사이에 채널 영역을 구비한 제 1 트랜지스터와, 제 5 단자와 제 6 단자를 갖 고, 상기 제 5 단자와 상기 제 6 단자 사이에 채널 영역을 구비한 제 2 트랜지스터를 포함하며, 상기 제 4 단자는 상기 복수의 데이터선 중 1개의 데이터선에 접속되고, 상기 전기 광학 소자는 상기 제 1 단자에 접속되어 있으며, 상기 복수의 화소 회로의 각각에 포함되는 트랜지스터는 상기 구동 트랜지스터와, 상기 제 1 트랜지스터와, 상기 제 2 트랜지스터뿐인 것을 특징으로 한다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 제 5 단자는 상기 제 1 게이트에 접속되고, 상기 제 6 단자는 상기 제 2 단자에 접속되어 있도록 할 수도 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 제 3 단자는 상기 커패시터의 상기 제 2 전극 및 상기 제 1 단자에 접속되어 있을 수도 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 제 5 단자는 상기 제 1 게이트에 접속되고, 상기 제 6 단자는 상기 제 3 게이트에 직접 접속되어 있을 수도 있다.
상기 제 6 단자를 상기 제 3 게이트에 직접 접속함으로써, 상기 제 2 트랜지스터는 다이오드 접속형으로 된다. 상기 제 2 트랜지스터는 상기 구동 트랜지스터의 특성을 보상하기 위한 트랜지스터로서 사용할 수 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 복수의 제 1 전압 공급선과 복수의 제 2 전압 공급선을 더 포함하며, 상기 제 2 단자는 상기 복수의 제 1 전압 공급선 중 1개에 접속되고, 상기 제 6 단자는 상기 복수의 제 2 전압 공급선 중 1개에 접속되며, 상기 복수의 제 2 전압 공급선의 각각은 복수의 전위로 설정할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 복수의 제 1 전압 공급선과 복수의 제 2 전 압 공급선을 더 포함하며, 상기 제 2 단자는 상기 복수의 제 1 전압 공급선 중 1개에 접속되고, 상기 제 6 단자는 상기 복수의 제 2 전압 공급선 중 1개에 접속되며, 상기 복수의 제 2 전압 공급선의 각각은 소정 전압 및 부유(floating) 상태의 어느 것으로도 설정 가능하게 할 수도 있다. 상기 소정 전압은 복수일 수도 있다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 복수의 전압 공급선은 상기 복수의 데이터선과 교차하는 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 복수의 제 1 전압 공급선과 복수의 제 2 전압 공급선을 더 포함하며, 상기 제 2 단자는 상기 복수의 제 1 전압 공급선 중 1개의 제 1 전압 공급선에 접속되고, 상기 제 6 단자는 상기 복수의 제 2 전압 공급선 중 1개의 제 2 전압 공급선에 접속되며, 상기 제 2 트랜지스터를 데이터 전류를 통과시킴으로써 상기 구동 트랜지스터의 도통 상태를 설정하는 기입 기간의 적어도 일부에서, 상기 1개의 제 2 전압 공급선의 전위는 소정 전위로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 전기 광학 장치에 있어서, 상기 화소 회로에 포함되는 모든 트랜지스터는 비정질 실리콘에 의해 형성된 n채널형의 트랜지스터일 수도 있다.
본 발명의 전자 기기는 상기 전기 광학 장치를 실장하고 있다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 실시예에 따른 전기 광학 장치의 블록 구성도이다. 표시부(1)는, 예를 들어, TFT(Thin Film Transistor)에 의해 전기 광학 소자를 구동하는 액티브 매트릭스형의 표시 패널이다. 본 실시예에서는 비정질 실리콘에 의해 TFT가 형성 되어 있기 때문에, 그 채널형은 기본적으로 n형으로 된다. 이 표시부(1)에는 m도트×n라인 분의 화소 그룹이 매트릭스 형상(2차원 평면적)으로 늘어서 있다. 표시부(1)에는 각각이 수평 방향으로 연장되어 있는 주사선 그룹(Y1∼Yn)과, 각각이 수직 방향으로 연장되어 있는 데이터선 그룹(X1∼Xm)이 설치되어 있으며, 이들의 교차에 대응하여 화소(2)(화소 회로)가 배치되어 있다. 주사선(Y1∼Yn)의 각각은 2종류의 부주사선(Ya, Yb)으로 구성되어 있다. 전압 공급선(La1∼Lan)은 각각의 주사선(Y1∼Yn)에 대응하여 설치되어 있으며, 데이터선(X1∼Xm)과 교차하는 방향, 환언하면, 주사선(Y1∼Yn)의 연장 방향으로 연장되어 있다. 전압 공급선(La1∼Lan)의 각각에는, 1개의 주사선(Y)의 연장 방향에 대응하는 화소 행(m도트 분의 화소(2))이 공통 접속되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 1개의 화소(2)를 화상의 최소 표시 단위로 하고 있지만, 1개의 화소(2)를 RGB의 3개의 서브화소로 구성할 수도 있다.
제어 회로(5)는 상위 장치(도시 생략)로부터 입력되는 수직 동기 신호(Vs), 수평 동기 신호(Hs), 도트 클록 신호(DCLK) 및 계조 데이터(D) 등에 의거하여 주사선 구동 회로(3), 데이터선 구동 회로(4) 및 전원선 제어 회로(6)를 동기 제어한다. 이 동기 제어 하에서, 이들 회로(3, 4, 6)는 서로 협동하여 표시부(1)의 표시 제어를 행한다.
주사선 구동 회로(3)는 시프트 레지스터 및 출력 회로 등을 주체로 구성되어 있으며, 주사선(Y1∼Yn)에 주사 신호를 출력함으로써 주사선(Y1∼Yn)의 주사를 행한다. 주사 신호는 고(高)전위 레벨(이하, 「H레벨」이라고 함) 또는 저(低)전위 레벨(이하, 「L레벨」이라고 함)의 2치(binary) 신호 레벨을 취하고, 데이터의 기입 대상으로 되는 화소 행에 대응하는 제 1 부주사선(Ya) 및 제 2 부주사선(Yb)은 후술하는 화소 회로(2)의 n형 스위칭 트랜지스터(T1, T2)를 온(on) 상태로 하기 때문에, 모두 H레벨로 설정된다.
데이터선 구동 회로(4)는 시프트 레지스터, 라인 래치(latch) 회로, 출력 회로 등을 주체로 구성되어 있다. 이 데이터선 구동 회로(4)는, 전류 프로그램 방식을 채용하고 있는 관계상, 화소(2)의 표시 계조에 상당하는 데이터(데이터 전압 Vdata)를 데이터 전류 Idata로 변환하는 가변(可變) 전류원을 포함한다. 데이터선 구동 회로(4)는, 1개의 주사선(Y)을 선택하는 기간에 상당하는 1수평 주사 기간(1H)에서, 금회(今回) 데이터를 기입하는 화소 행에 대한 데이터 전류 Idata의 일제(一齊) 출력과, 다음 1H에서 기입을 행하는 화소 행에 관한 데이터의 점 순차적인 래치를 동시에 행한다. 일정 1H에 있어서, 데이터선(X)의 개수에 상당하는 m개의 데이터가 차례로 래치된다. 그리고, 다음 1H에 있어서, 래치된 m개의 데이터는 데이터 전류 Idata로 변환된 상태에서 각각의 데이터선(X1∼Xm)에 대하여 일제히 출력된다.
전원선 제어 회로(6)는 시프트 레지스터 및 출력 회로 등을 주체로 구성되어 있으며, 주사선 구동 회로(3)에 의한 주사와 호응하여, 전압 공급선(La1∼Lan)의 각각에 대한 전압 공급을 전환하는 스위치 회로(7)를 제어한다. 이 스위치 회로(7)는 전압 공급선(La1∼Lan)의 각각을 Vdd 및 Vlow라는 복수의 전위 중 어느 하나의 전위로 설정하기 위한 회로이다. 스위치 회로(7)는 전압 공급선(La1∼Lan)에 대응하여 설치된 n개의 스위치부(7a)로 구성되어 있으며, 이들은 전원선 제어 회로(6)로부터 출력된 제어 신호(SCF1∼SCFn)에 의해 제어된다. 또한, 스위치 회로(7)는 표시부(1)와 동일한 기판 위에 설치할 수도 있고, 표시부(1)와는 다른 기판 위에 설치할 수도 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 전압 폴로어형 전류 프로그램 방식의 화소 회로도이다. 1개의 화소 회로는 전류 구동형 소자의 일 형태인 유기 EL 소자(OEL), 3개의 n채널형 트랜지스터(T1∼T3) 및 데이터를 유지하는 커패시터(C)에 의해 구성되어 있다. 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트는 제 1 주사 신호(SEL1)가 공급되는 1개의 부주사선(Ya)에 접속되고, 그 소스는 데이터 전류 Idata가 공급되는 1개의 데이터선(X)에 접속된다. 또한, 이 트랜지스터(T1)의 드레인은 구동 트랜지스터(T3)의 소스에 접속되어 있다. 한편, 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)의 게이트는 부주사선(Yb)에 접속되고, 그 드레인은 전압 공급선(La)에 접속된다. 또한, 이 트랜지스터(T2)의 소스는 구동 트랜지스터(T3)의 게이트와 커패시터(C)의 한쪽 전극에 접속되어 있다. 유기 EL 소자(OEL)의 애노드(양극)는 구동 트랜지스터(T3)의 소스에 접속되어 있는 동시에, 그 캐소드(음극)에는 전원 전압 Vdd보다도 낮은 기준 전압 Vss가 인가되어 있다. 커패시터(C)는 그 한쪽 전극이 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에 접속되고, 다른쪽 전극이 구동 트랜지스터(T3)의 소스 및 유기 EL 소자(OEL)에 접속된다.
도 3은 도 2에 나타낸 화소 회로의 동작 타이밍차트이다. 화소 회로의 동작 프로세스는 1F의 전반(前半) 기간인 기입 기간 t0∼t1에서의 데이터의 기입 프로세 스와, 그 후반(後半) 기간인 구동 기간 t1∼t2에서의 구동 프로세스로 대별(大別)되지만, 본 실시예에서는 구동 기간 t1∼t2의 후에 어닐링 기간 t2∼t3을 더 마련하여, 구동 트랜지스터의 특성 변화 및 열화를 억제한다.
우선, 구동 기간 t1∼t3보다도 전의 기입 기간 t0∼t1에서는, 커패시터(C)에 대한 데이터의 기입이 행하여진다. 구체적으로는, 주사 신호(SEL1, SEL2)가 H레벨로 되어, 스위칭 트랜지스터(T1, T2)가 모두 온 상태로 된다. 이것에 의해, 데이터선(X)과 트랜지스터(T3)의 소스가 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)를 통하여 전기적으로 접속되는 동시에, 구동 트랜지스터(T3)는 트랜지스터(T2)를 통하여 자기(自己)의 게이트와 자기(自己)의 드레인이 전기적으로 접속된 다이오드 접속으로 된다. 또한, 주사 신호(SEL1, SEL2)가 H레벨로 되는 것과 「동기」하여, 제어 신호(SCF)에 의해 복수의 전압 Vdd 및 Vlow 중에서 Vdd가 선택되고, 전압 공급선(La)의 전위는 Vdd로 설정된다. 본 명세서에서의 「동기」는, 동일한 타이밍의 경우뿐만 아니라, 설계상의 마진 등의 이유에 의해 약간의 시간적인 오프셋을 허용하는 것을 의미한다. 그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전압 공급선(La)으로부터 데이터선(X)을 향하여, 제 1 스위칭 트랜지스터(T1)와 구동 트랜지스터(T3)를 개재시킨 전류 경로가 형성된다. 구동 트랜지스터(T3)는 데이터 전류 Idata에 따른 프로그램 전류를 자기(自己)의 채널에 흐르게 하고, 이 데이터 전류 Idata에 따른 전압이 구동 트랜지스터(T3)의 소스 전압과 게이트 전압의 차(Vgs)로서 커패시터(C)에 기억된다.
또한, 구동 트랜지스터(T3)의 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류가 데이터선 (X)에 선택적으로 흐르게 하기 위해서는, 데이터선(X)의 저항값을 유기 EL 소자(OEL)의 저항값에 비하여 충분히 낮게 설정하여 두는 것이 바람직하지만, 데이터선(X) 측에 흐르는 전류값과 유기 EL 소자(OEL) 측에 흐르는 전류값의 비를 산정(算定)하면, 휘도를 데이터 전류 Idata의 함수로서 정확히 파악할 수 있다. 기입 기간 t0∼t1에서 유기 EL 소자(OEL)와 구동 트랜지스터(T3)가 전기적으로 차단되어 있지 않기 때문에, 유기 EL 소자(OEL)가 발광을 개시하는 경우가 있다.
다음으로, 구동 기간 t1∼t2에서는 구동 전류 IOEL이 유기 EL 소자(OEL)를 흘러, 유기 EL 소자(OEL)가 발광한다. 상술한 기입 기간 t0∼t1이 경과하면, 주사 신호(SEL1, SEL2)가 L레벨로 되어, 스위칭 트랜지스터(T1, T2)가 모두 오프 상태로 된다. 이것에 의해, 데이터선(X)과 구동 트랜지스터(T3)의 소스가 전기적으로 분리된다. 또한, 구동 트랜지스터(T3)의 게이트는 구동 트랜지스터(T3)의 드레인으로부터 전기적으로 분리되어, 구동 트랜지스터(T3)의 다이오드 접속도 해제된다. 그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전원 전압 Vdd로부터 기준 전압 Vss를 향하여, 구동 트랜지스터(T3)와 유기 EL 소자(OEL)를 개재시킨 구동 전류의 경로가 형성된다. 유기 EL 소자(OEL)를 흐르는 구동 전류 IOEL은 전압 공급선(La)과 유기 EL 소자(OEL) 사이에 설치된 구동 트랜지스터(T3)의 채널 전류에 대응하고, 그 전류 레벨은 커패시터(C)에 축적된 게이트 전압과 소스 전압의 전압 차(Vgs)에 의해 설정된다. 구동 기간 t1∼t2 사이의 구동 트랜지스터(T3)와 유기 EL 소자(OEL) 사이의 노드(N)의 전압은, 구동 전류의 전류 레벨 등에 따라 변화하는 경우가 있지만, 커패시터(C)가 노드(N)와 구동 트랜지스터(T3) 사이에 배치되어 있는 소위 전압 폴로 어형 회로로 되어 있기 때문에, 노드(N)의 전압에 따라 구동 트랜지스터(T3)의 게이트 전압도 변화하여, 노드(N)의 전압 변동을 어느 정도 보상할 수 있다.
다음 어닐링 기간 t2∼t3은, 구동 기간 t1∼t2의 사이에 구동 트랜지스터(T3)를 통과한 구동 전류에 의한 구동 트랜지스터(T3)의 열화나 특성 변화(특히 임계값 전압)를 보상하거나 회복시키기 위한 기간이다.
어닐링 기간에 있어서, 주사 신호 SEL1은 구동 기간 t1∼t2에 연속하여 L레벨이지만, 주사 신호 SEL2는 H레벨로 되어, 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)가 온 상태로 된다. 이것에 호응하여, 스위치 회로(7)에 의해 복수의 전위로부터 Vlow를 선택하여, 전압 공급선(La)의 전위를 Vlow로 한다. 이것에 의해, 제 2 스위칭 트랜지스터(T2)를 통하여 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에 Vlow가 인가된다. 또한, 구동 기간 t1∼t2의 사이에는 드레인으로서 기능한 단자에도 Vlow가 인가된다.
Vlow를 기준 전압 Vss 근방 또는 Vss 이하의 전압으로 하면, 구동 트랜지스터(T3)에 순(順)바이어스가 인가된다. Vlow의 전위가 충분히 낮으면, 역(逆)바이어스 전류 Irev가 흐른다.
Vlow로서, 구동 기간 t1∼t2에 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에 인가된 전압과, 소정의 기준 전압에 대하여 다른 부호를 갖는 전압(예를 들어, 마이너스 전압)을 이용하면, 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에는 마이너스 전압이 인가되어, 구동 트랜지스터(T3)의 회복은 보다 촉진된다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 전압 폴로어형 전류 프로그램 방식의 화소 회로에 있어서, 화소 회로에 포함되는 트랜지스터의 개수가 3개로 충족된다. 이와 같이, 화소 회로를 구성하는 트랜지스터의 개수를 감소시킴으로써, 표시부(1)에 관한 제조상의 제조 수율이나 개구율의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 화소 회로의 점유 면적 저감을 도모할 수 있게 된다.
또한, 스위치 회로(7)를 구성하는 스위치부(7a)는, 예를 들어, 증폭기로서의 연산 증폭기(operational amplifier)를 이용한 구성으로 할 수도 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 전압 공급선(La)의 전위를 고속으로 설정할 수 있다.
어닐링 기간 t2∼t3은 유기 EL 소자(OEL)의 비(非)발광 기간이기도 하기 때문에, 동화(動畵) 특성의 향상에도 기여한다.
(제 2 실시예)
도 7은 제 2 실시예에 따른 전압 폴로어형 전류 프로그램 방식의 화소 회로도이다. 본 실시예에서는, 2종류의 전압 공급선(La, Lb)이 화소 회로에 접속되어 있다. 제 2 전압 공급선(Lb)은 제어 신호(SCF)에 의해 도통 제어되는 스위치부(7b)를 통하여 전원선(Lo)에 접속되어 있고, 제 1 전압 공급선(La)은 전원선(Lo)에 직접 접속되어 있다.
1개의 화소 회로는 유기 EL 소자(OEL), 3개의 n채널형 트랜지스터(T1, T3, T4) 및 데이터를 유지하는 커패시터(C)에 의해 구성되어 있다. 스위칭 트랜지스터(T1)는 그 드레인 또는 소스 중 어느 한쪽 및 다른쪽이 각각 데이터선(X) 및 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에 접속되어 있다. 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트는 주사선(Y)에 접속되고, 주사선(Y)을 통하여 공급되는 주사 신호(SEL)에 의해 스위칭 트랜지스터(T1)의 도통 상태가 제어된다. 보상용 트랜지스터(T4)는 소스 또는 드 레인 중 어느 한쪽 및 다른쪽이 각각 자기(自己)의 게이트 및 트랜지스터(T3)의 게이트에 접속되어 있다. 보상용 트랜지스터(T4)의 게이트는 제 2 전압 공급선(Lb)에 접속되어 있다.
구동 트랜지스터(T3)는 그 드레인 또는 소스 중 어느 한쪽 및 다른쪽이 각각 제 1 전압 공급선(La)과 유기 EL 소자(OEL)에 접속되어 있다. 유기 EL 소자(OEL)의 캐소드(음극)에는 전원 전압 Vdd보다도 낮은 전압 Vss가 인가되어 있다. 또한, 커패시터(C)는 그 한쪽 전극이 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에 접속되고, 다른쪽 전극이 구동 트랜지스터(T3)와 유기 EL 소자(OEL)를 접속하는 접속단(N)에 접속되어 있다.
다음으로, 상기 구성을 갖는 화소 회로의 동작에 대해서 설명한다. 이 화소 회로의 동작 프로세스는 기입 기간 t0∼t1에서의 데이터의 기입 프로세스와, 구동 기간 t1∼t2에서의 구동 프로세스로 대별된다.
우선, 기입 기간 t0∼t1에서는, 주사 신호(SEL)가 H레벨로 되어, 스위칭 트랜지스터(T1)가 온 상태로 된다. 또한, 주사 신호(SEL)가 H레벨로 되는 것과 호응하여, 제어 신호(SCF)도 H레벨로 되어, 스위치부(7b)도 온 상태로 된다. 이것에 의해, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전원 전압 Vdd로 설정된 제 2 전압 공급선(Lb)으로부터 데이터선(X)을 향하여, 보상용 트랜지스터(T4)와 스위칭 트랜지스터(T1)를 개재시킨 데이터 전류 Idata의 경로가 형성된다. 보상용 트랜지스터(T4)는 데이터 전류 Idata를 자기(自己)의 채널에 흐르게 하고, 커패시터(C)에는 발생한 데이터 전류 Idata에 따른 전하가 축적되어, 데이터 전류 Idata에 따른 게이트 전압이 설 정된다.
다음으로, 구동 기간 t1∼t2에서는, 데이터 전류 Idata에 의해 설정된 구동 트랜지스터(T3)의 게이트 전압에 따른 구동 전류 IOEL이 유기 EL 소자(OEL)를 흘러, 유기 EL 소자(OEL)가 발광한다. 상술한 기입 기간 t0∼t1이 경과하면, 주사 신호(SEL) 및 제어 신호(SCF)가 모두 L레벨로 되어, 스위칭 트랜지스터(T1) 및 트랜지스터부(7b)가 모두 오프한다. 이것에 의해, 구동 트랜지스터(T3)의 게이트는 데이터선(X)으로부터 전기적으로 분리되는 동시에, 보상용 트랜지스터(T4)가 전원 전위 Vdd로부터 전기적으로 분리되어, 구동 트랜지스터(T3)의 게이트에는 전류가 공급되지 않게 된다. 구동 기간 t1∼t2에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 전원 전압 Vdd로부터 기준 전압 Vss를 향하여, 구동 트랜지스터(T3)와 유기 EL 소자(OEL)를 개재시킨 구동 전류 IOEL의 경로가 형성된다. 유기 EL 소자(OEL)를 흐르는 구동 전류 IOEL은 제 1 전압 공급선(La)과 유기 EL 소자(OEL) 사이에 설치된 구동 트랜지스터(T3)의 채널 전류에 대응하고, 그 전류 레벨은 커패시터(C)의 축적 전하에 기인한 게이트 전압 Vg에 의해 제어된다. 유기 EL 소자(OEL)는 구동 트랜지스터(T3)가 발생한 구동 전류 IOEL에 따른 휘도로 발광하고, 이것에 의해, 화소(2)의 계조가 설정된다.
본 실시예에 의하면, 상술한 각 실시예와 동일하게, 전압 폴로어형 전류 프로그램 방식의 화소 회로에 포함되는 트랜지스터의 개수를 감소시킬 수 있다. 그 결과, 표시부(1)에 관한 제조상의 제조 수율이나 개구율의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 화소 회로의 점유 면적 저감을 도모할 수 있게 된다. 트랜지스터(7b) 대 신에 제 1 실시예에서 설명한 스위치(7a)를 이용하여, 구동 기간 t1∼t2의 사이의 적어도 일부를 보상용 트랜지스터(T4)가 오프 상태로 되는 전압으로 설정할 수도 있다.
또한, 상술한 실시예에서는 전기 광학 소자로서 유기 EL 소자(OEL)를 이용한 예에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않아, 전기 광학 소자(무기(無機) LED 표시 장치, 필드 이미션(field emission) 표시 장치 등), 또는 투과율 및 반사율을 나타내는 전기 광학 장치(일렉트로크로믹(electrochromic) 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등)에 대해서도 널리 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 따른 전기 광학 장치는, 예를 들어, 텔레비전, 프로젝터, 휴대전화기, 휴대 단말, 모바일형 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터 등을 포함하는 다양한 전자 기기에 실장할 수 있다. 이들 전자 기기에 상술한 전기 광학 장치를 실장하면, 전자 기기의 상품 가치를 한층 더 높일 수 있어, 시장에서의 전자 기기의 상품 소구력(訴求力) 향상을 도모할 수 있다.
전기 광학 소자 이외에도, 본 발명의 화소 회로의 구성은 바이오칩 등의 전자 회로로서도 채용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 화소 회로에 포함되는 트랜지스터의 개수를 감소시킬 수 있기 때문에, 전기 광학 장치의 제조에서의 제조 수율 향상, 개구율 향상, 및 화소 회로의 점유 면적 저감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 역(逆)바이어스 등의 인가가 가능하기 때문에, 특히 비정질 실리콘 TFT에서 문제가 되는 특성 변화나 열화의 보상이 가능하다.

Claims (20)

  1. 전기 광학 장치에 있어서,
    복수의 주사선과,
    복수의 데이터선과,
    복수의 전압 공급선과,
    복수의 화소 회로를 포함하고,
    상기 복수의 화소 회로의 각각은,
    전기 광학 소자와,
    상기 복수의 전압 공급선의 하나의 전압 공급선과 상기 전기 광학 소자 사이에 접속되어 있는 구동 트랜지스터와,
    상기 복수의 데이터선 중 하나의 데이터선에 접속된 제 1 스위칭 트랜지스터와,
    한쪽 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 접속된 커패시터를 갖고,
    상기 구동 트랜지스터의 도통 상태는 상기 하나의 데이터선 및 상기 제 1 스위칭 소자를 통하여 공급되는 데이터 전류에 따라 설정되며,
    제 1 기간에서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 도통 상태에 따른 구동 전류가 상기 전기 광학 소자에 공급되고,
    제 2 기간에서, 상기 구동 트랜지스터의 게이트에는 소정의 기준 전압에 대하여 다른 부호를 갖는 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 전기 광학 장치에 있어서,
    복수의 주사선과,
    복수의 데이터선과,
    복수의 전압 공급선과,
    복수의 화소 회로를 포함하고,
    상기 복수의 화소 회로의 각각은,
    전기 광학 소자와,
    상기 복수의 전압 공급선의 하나의 전압 공급선과 상기 전기 광학 소자 사이에 접속되어 있는 구동 트랜지스터와,
    상기 복수의 전압 공급선의 하나의 전압 공급선과 상기 전기 광학 소자 사이에 접속되고, 상기 복수의 데이터선 중 하나의 데이터선에 접속된 제 1 스위칭 트랜지스터와,
    한쪽 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 접속된 커패시터를 갖고,
    상기 구동 트랜지스터의 도통 상태는 상기 하나의 데이터선 및 상기 제 1 스위칭 트랜지스터를 통하여 공급되는 데이터 전류에 따라 설정되며,
    제 1 기간에서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 도통 상태에 따른 구동 전류가 상기 전기 광학 소자에 공급되고,
    제 2 기간에서, 상기 구동 트랜지스터에는 상기 구동 전류와는 역방향의 역바이어스 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 전압 공급선은 상기 복수의 데이터선과 교차하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 회로 각각은 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트와, 상기 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인의 전기적 접속을 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 회로의 각각에 포함되는 트랜지스터는, 상기 구동 트랜지스터, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터 및 상기 제 2 스위칭 트랜지스터뿐인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 하에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터는 n형인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커패시터의 다른쪽 전극은, 상기 구동 트랜지스터와 상기 전기 광학 소 자를 접속하는 접속 단(端)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 전류는 상기 제 1 기간 전의 제 3 기간에서, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 제 1 스위칭 트랜지스터를 통과하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 기간 및 상기 제 3 기간에서, 상기 하나의 전압 공급선의 전위는 제 1 전위로 설정되고,
    상기 제 2 기간에서, 상기 하나의 전압 공급선의 전위는 상기 제 1 전위와는 다른 제 2 전위로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 기간에서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 구동 트랜지스터의 상기 소스 및 상기 드레인은 상기 제 2 스위칭 트랜지스터를 통하여 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기간에서, 상기 하나의 전압 공급선의 전위는 제 1 전위로 설정되 고,
    상기 제 2 기간에서, 상기 하나의 전압 공급선의 전위는 상기 제 1 전위와는 다른 제 2 전위로 설정됨으로써, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에는 상기 제 2 전위가 인가되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 복수의 주사선과,
    복수의 데이터선과,
    복수의 전압 공급선과,
    복수의 화소 회로를 포함하고,
    상기 복수의 화소 회로의 각각은,
    전기 광학 소자와,
    상기 복수의 전압 공급선의 하나의 전압 공급선과 상기 전기 광학 소자 사이에 접속되어 있는 구동 트랜지스터와,
    상기 복수의 데이터선 중 하나의 데이터선에 접속된 제 1 스위칭 트랜지스터와,
    상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트와 상기 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인의 전기적 접속을 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터와,
    한쪽 전극이 상기 구동 트랜지스터의 게이트에 접속된 커패시터를 갖고,
    상기 구동 트랜지스터의 도통 상태는 기입 기간에서, 상기 하나의 데이터선 및 상기 제 1 스위칭 트랜지스터를 통하여 공급되는 데이터 전류에 따라 설정되며,
    상기 구동 트랜지스터의 상기 도통 상태에 따른 구동 전류가, 구동 기간에서 상기 전기 광학 소자에 공급되고,
    상기 복수의 화소 회로의 각각에 포함되는 트랜지스터는, 상기 구동 트랜지스터, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터 및 상기 제 2 스위칭 트랜지스터뿐인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나의 전압 공급선의 전위는 상기 기입 기간 및 상기 구동 기간에서 제 1 전위로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    어닐링 기간에서, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트에 소정의 기준 전위에 대하여 다른 부호를 갖는 전압이 더 인가되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    어닐링 기간에서, 상기 구동 트랜지스터에는 상기 구동 전류와는 역방향으로 흐르는 역바이어스 전류가 더 흐르는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 어닐링 기간에서, 상기 하나의 전압 공급선의 전위는 상기 제 1 전위와는 다른 제 2 전위로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 전압 공급선은 상기 복수의 데이터선에 교차하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  18. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 커패시터의 다른쪽 전극은 상기 구동 트랜지스터와 상기 전기 광학 소자를 접속하는 접속 단에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  19. 제 1 항 , 제 2 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 회로에 포함되는 트랜지스터는 모두 아모포스(amorphous) 실리콘에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  20. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기.
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