문맥 (context)
최근, 화상표시를 행하는 표시장치의 분야에서는, 발광소자를 포함한 화소(또는 화소회로)가 행렬 모양으로 배치된 평면형 표시장치가 급속히 보급되고 있다. 이러한 평면형 표시장치 중 하나로서, 유기ＥＬ(Electro Luminescence) 표시장치가 개발되어 상품화되고 있다. 유기ＥＬ 표시장치는 유기ＥＬ소자를 화소의 발광소자로 사용한다. 유기ＥＬ소자는 디바이스에 흐르는 전류값에 따라 발광 휘도가 변화하는 전류 구동형 전기광학소자이며, 특히 유기박막에 전계를 가하면 발광하는 현상을 이용한다.
유기ＥＬ 표시장치에는 다음과 같은 특징이 있다. 즉, 유기ＥＬ소자는 10V 이하의 인가전압으로 구동할 수 있기 때문에 저소비 전력이다. 또 유기ＥＬ소자는 자발광 소자다. 따라서 각 화소에 포함된 액정 셀에 의해 광원(백라이트)으로부터의 광 강도를 제어함으로써 화상을 표시하는 액정표시장치에 비해, 유기ＥＬ소자는 화상의 시인성이 높다. 게다가 액정표시장치에는 필수적인 백라이트 등의 조명 부재를 필요로 하지 않기 때문에 경량화 및 초박형화가 용이하다. 또한, 유기ＥＬ소자는 응답 속도가 수μsec 정도로 상당히 고속이기 때문에 동영상 표시시의 잔상이 발생하지 않는다.
유기ＥＬ 표시장치에는, 액정표시장치와 마찬가지로 그 구동방식으로서 패시브 매트릭스 방식과 액티브 매트릭스 방식을 채용할 수 있다. 다만, 패시브 매트릭스 방식의 표시장치는, 구조가 간단하지만, 전기광학소자의 발광 기간이 주사선(즉, 화소수)의 증가에 따라 감소하기 때문에, 대형 및 고화질 표시장치의 실현이 어려운 등의 문제가 있다.
그 때문에 최근, 전기광학소자에 흐르는 전류를, 그 전기광학소자를 포함한 화소회로 내에 설치한 능동소자, 예를 들면 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터(일반적으로는, ＴＦＴ(Thin Film Transistor;박막 트랜지스터))에 의해 제어하는 액티브 매트릭스 방식의 표시장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 액티브 매트릭스 방식의 표시장치는, 전기광학소자가 1프레임의 기간에 걸쳐서 발광을 지속하기 때문에, 대형 및 고화질 표시장치로서의 실현이 용이하다.
그런데, 일반적으로, 유기ＥＬ소자의 I-V특성(전류-전압특성)은, 시간이 경과함에 따라 열화하는 것이 알려져 있다. 이러한 열화는 경시 열화라고 불린다. 유기ＥＬ소자를 전류 구동하는 트랜지스터(이하, 「구동 트랜지스터」라고 기술한다)로서 N채널형 ＴＦＴ를 사용한 화소회로에서는, 구동 트랜지스터의 소스측에 유기ＥＬ소자가 접속된다. 따라서 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 경시 열화하면, 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 변화하고, 그 결과, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도도 변화한다.
이에 대해서 더 구체적으로 설명한다. 구동 트랜지스터의 소스 전위는, 해당 구동 트랜지스터와 유기ＥＬ소자의 동작점에 따라 결정된다. 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 열화하면, 구동 트랜지스터와 유기ＥＬ소자의 동작점이 변동하기 때문에, 결과적으로 구동 트랜지스터의 게이트에 같은 전압을 인가하더라도, 구동 트랜지스터의 소스 전위가 변화한다. 이에 따라 구동 트랜지스터의 소스-게이트간 전압 Ｖｇｓ가 변화하기 때문에, 해당 구동 트랜지스터에 흐르는 전류값이 변화한다. 그 결과, 유기ＥＬ소자에 흐르는 전류값도 변화하기 때문에, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도가 변화하게 된다.
한편 폴리실리콘 ＴＦＴ를 사용한 화소회로에서는, 유기ＥＬ소자의 I-V특성의 경시 열화와 함께, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나, 구동 트랜지스터의 채널을 구성하는 반도체 박막의 이동도(이하, 「구동 트랜지스터의 이동도」라고 기술한다) μ의 경시 열화가 발생한다. 또한 화소회로에서는, 제조 프로세스의 편차에 의해 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 화소마다 다르거나, 각각의 트랜지스터 특성에 편차가 있다.
구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 화소마다 다르면, 화소마다 구동 트랜지스터에 흐르는 전류값에 편차가 발생한다. 따라서 구동 트랜지스터의 게이트에 화소마다 같은 전압을 인가해도, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도에 화소간 편차가 생기고, 그 결과, 화면의 유니포머티가 손상된다.
따라서 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 경시 열화하거나, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 경시 변화해도, 그것들의 영향을 받지 않고, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도를 일정하게 유지하도록 하기 위해서, 각 화소회로에 보정 기능이 주어진다. 특히 각 화소회로에는, 유기ＥＬ소자의 특성 변동에 대한 보상 기능, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ의 변동에 대한 보정 기능(이하, 「임계값 보정」이라고 기술한다), 구동 트랜지스터의 이동도 μ의 변동에 대한 보정(이하, 「이동도 보정」이라고 기술한다)이 주어진다. 전술한 구조의 화소회로는 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개 2006-133542호(이후 특허문헌 1이라고 한다)에 기재되어 있다.
각 화소회로에, 유기ＥＬ소자의 특성 변동에 대한 보상 기능 및 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ의 변동에 대한 보정 기능을 갖게 함으로써, 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 경시 열화하거나, 구동 트랜지스터의 임계값 전압 Ｖｔｈ나 이동도 μ가 경시 변화해도, 그것들의 영향을 받지 않고, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도를 일정하게 유지할 수 있다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
N채널형 TFT를 구동 트랜지스터로 사용하는 화소회로에서 유기EL소자의 I-V특성이 경시 열화될 때, 구동 트랜지스터의 소스 전위와 게이트-소스간 전압(Vgs)이 변화하여 최종적으로 유기EL소자의 발광 휘도에 미치는 영향은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation유기EL소자의 열화가 구동 트랜지스터의 전위 및 전압 변화를 거쳐 발광 휘도에 미치는 인과 관계를 파악한다.
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2정보 추출
information_extraction유기EL소자의 I-V특성 열화 시 발생하는 물리적 변화 단계를 추출한다.
- 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 열화하면, 구동 트랜지스터와 유기ＥＬ소자의 동작점이 변동하기 때문에
- 구동 트랜지스터의 소스 전위가 변화한다.
- 구동 트랜지스터의 소스-게이트간 전압 Ｖｇｓ가 변화하기 때문에, 해당 구동 트랜지스터에 흐르는 전류값이 변화한다.
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3근거 선택
evidence_selection전류 변화가 유기EL소자에 미치는 직접적인 근거를 선별한다.
- 그 결과, 유기ＥＬ소자에 흐르는 전류값도 변화하기 때문에, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도가 변화하게 된다.
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4논리 통합
logical_integration열화 -> 동작점 변동 -> 소스 전위 변화 -> Vgs 변화 -> 전류값 변화 -> 발광 휘도 변화의 인과 고리를 연결한다.
- 유기ＥＬ소자의 I-V특성이 경시 열화하면, 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압 Ｖｇｓ가 변화하고, 그 결과, 유기ＥＬ소자의 발광 휘도도 변화한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation유기EL소자의 I-V특성 열화가 구동 트랜지스터의 전압 및 전류 변화를 유도하여 발광 휘도를 변화시킨다는 결론을 도출한다.
- 유기ＥＬ소자의 발광 휘도가 변화하게 된다.
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6답변 생성
answer_generation질문에서 요구한 인과 관계를 포함하여 최종 답변을 작성한다.
최종 답변 (final_answer)
유기EL소자의 I-V특성이 경시 열화하면 구동 트랜지스터와 유기EL소자의 동작점이 변동하여 구동 트랜지스터의 소스 전위가 변화한다. 이로 인해 구동 트랜지스터의 게이트-소스간 전압(Vgs)이 변화하게 되고, 결과적으로 구동 트랜지스터 및 유기EL소자에 흐르는 전류값이 변화하여 유기EL소자의 발광 휘도가 변화한다.
핵심 해석 (core_interpretation)
N채널형 TFT를 사용한 화소회로에서 유기EL소자의 I-V특성이 경시 열화되면, 구동 트랜지스터의 소스 전위와 게이트-소스간 전압 Vgs가 변화하여 유기EL소자의 발광 휘도가 변화한다.