반도체 장치, 디스플레이 장치, 및 전자 장치 document_id A220623108078

최근에, 전기루미네슨트(EL) 소자와 같은 발광 소자를 이용하여 형성된 픽셀을 갖는 자가-발광(self-luminous) 디스플레이 장치, 즉, 발광 장치가 관심을 끌고 있다. 이와 같은 자가-발광 디스플레이 장치에 사용되는 발광 소자로서, 유기 발광 다이오드(OLED) 및 EL 소자가 관심을 끌고 있는데, 이들은 EL 디스플레이 등에 사용되어 왔다. 이들 발광 소자들이 스스로 발광하기 때문에, 이들은 픽셀 가시성이 높으며, 백라이트가 필요치 않고, 응답 속도가 빠르다는 면에서 액정 디스플레이에 비해 장점들을 갖는다. 대부분의 발광 소자들의 루미넌스는 발광 소자로 흐르는 전류값에 의해 제어된다는 점에 유의하라. 게다가, 능동 매트릭스 디스플레이 장치의 개발이 진행되어 왔는데, 각 픽셀을 발광 소자의 광방출을 제어하기 위한 트랜지스터가 제공된다. 능동 매트릭스 디스플레이 장치는 실용화될 것으로 기대되는데, 그 이유는 수동 매트릭스 디스플레이 장치에서 성취하기 곤란한 고선명 및 대형 스크린 디스플레이를 성취할 수 있을 뿐만 아니라 수동 매트릭스 디스플레이 장치보다 전력 소모를 줄일 수 있도록 동작되기 때문이다. 종래 능동 매트릭스 디스플레이 장치의 픽셀 구성은 도 45에 도시되어 있다(참조 문헌 1: 일본 공개 특허 출원 H8-234683). 도 45에 도시된 픽셀은 박막 트랜스터들(TFTs)(11 및 12), 커패시터(13), 및 발광 소자(14)를 포함하고 신호선(15) 및 주사선(16)에 연결된다. TFT의 소스 전극 또는 드레인 전극 중 하나 및 커패시터(13)의 한 전극에는 전원 전위(Vdd)가 공급되고 발광 소자(14)의 대향 전극에는 그라운드 전위가 공급된다는 점에 유의하라. 비정질 실리콘이 발광 소자에 공급되는 전류값을 제어하는 TFT(12), 즉, 구동 TFT의 반도체층에 사용될 때, 임계 전압(Vth)의 변동이 열화 등으로 인해 발생된다. 이 경우에 동일 전위가 신호선(15)을 통해서 서로 다른 픽셀들에 인가되지만, 발광 소자(14)로 흐르는 전류는 픽셀에 걸쳐서 상이하고 이로 인한 루미넌스가 픽셀들 간에서 불균일하게 된다. 구동 TFT의 반도체 층을 위한 폴리실리콘을 이용하는 경우에, 트랜지스터의 특성들은 열화되거나 마찬가지로 변화된다. 상기 문제점을 극복하기 위하여, 도 46에서 픽셀을 이용하는 동작 방법이 참고 문헌 2(참고 문헌2: 일본 공개 특허 출원 2004-295131)에 제안된다. 도 46에 도시된 픽셀은 트랜지스터(21), 발광 소자(24)에 공급되는 전류값을 제어하는 구동 트랜지스터(22), 커패시터(23), 및 발광 소자(24)를 포함하고 픽셀은 신호선(25) 및 주사선(26)에 연결된다. 구동 트랜지스터(22)는 NMOS 트랜지스터라는 점에 유의하라. 구동 트랜지스터(22)의 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나에는 그라운드 전위가 공급되고 발광 소자(24)의 대향 전극에는 Vca가 공급된다. 도 47은 픽셀의 동작 타이밍 차트를 도시한 것이다. 도 47에서, 1 프레임 기간은 초기화 기간(31), 임계(Vth) 기록 기간(32), 데이터 기록 기간(33), 및 발광 기간(34)으로 분할된다. 1 프레임 기간은 한 스크린에 영상을 디스플레이하는 기간에 대응하고, 초기화 기간, 임계(Vth) 기록 기간, 및 데이터 기록 기간은 총괄해서 어드레스 기간으로 지칭된다. 우선, 임계 기록 기간(32)에서, 구동 트랜지스터(22)의 임계 전압은 커패시터(23)에 기록된다. 그 후, 데이터 기록 기간(33)에서, 픽셀의 루미넌스를 표시하는 데이터 전압(Vdata)는 커패시터(23)에 기록됨으로, Vdata+Vth가 커패시터(23)에 누적된다. 그 후, 발광 기간(34)에서, 구동 트랜지스터(22)는 턴온됨으로써, 발광 소자(24)는 Vca 변화시킴으로써 데이터 전압에 의해 특정되는 루미넌스로 광을 방출한다. 이와 같은 동작은 구동 트랜지스터의 임계 전압의 변동들에 의해 야기되는 루미넌스 변화들을 감소시킬 수 있다. 참조 문헌 3은 또한 구동 TFT의 게이트-소스 전압이 구동 TFT의 임계 전압과 게이트 전위의 합에 대응하는 전압으로 설정되어 발광 소자로 흐르는 전류가 TFT의 임계 전압이 변동될 때조차도 변화되지 않는다는 것을 개시한다(참조 문헌 3: 일본 공개 특허 출원 2004-280059). 참조 문헌들 2 및 3에 개시된 각 동작 방법에서, 초기화, 임계 전압 기록, 및 광 방출은 각 프레임 기간에서 Vca의 전위를 수 배 변화시킴으로써 수행된다. 이들 픽셀들에서, 전위(Vca)가 공급되는 발광 소자의 한 전극,즉 대향 전극은 픽셀 영역 전체에 걸쳐서 형성된다. 그러므로, 초기화 및 임계 전압 기록 이외에 데이터 기록 동작이 수행되는 단일 픽셀이 존재하는 경우 발광 소자는 광을 방출할 수 없다. 따라서, 발광 기간 대 한 프레임 기간의 비(즉, 듀티비)는 도 48에 도시된 바와 같이 낮게 된다. 듀티비가 낮을 때, 구동 트랜지스터를 통해서 발광 소자에 공급되는 전류량은 증가되어야 한다. 그러므로, 발광 소자에 인가되는 전압은 더 높게 되어 전력 소모를 크게 한다. 게다가, 발광 소자 및 구동 트랜지스터가 낮은 듀티비로 인해 쉽게 열화되기 때문에, 열화 전 루미넌스 레벨과 거의 동일한 레벨을 얻기 위해선 훨씬 높은 전력이 필요로 된다. 게다가, 대향 전극이 모든 픽셀들에 연결되기 때문에, 발광 소자는 큰 커패시턴스를 갖는 소자로서 기능한다. 따라서, 대향 전극의 전위를 변화시키기 위해선 큰 전력의 소모가 필요로 된다.