JP2009271500A - 有機電気発光ディスプレイ装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】画素構成要素を最小化すると共に駆動トランジスタの劣化を防止して安定した表示品質提供及び寿命延長を実現する有機電気発光ディスプレイ装置及びその駆動方法を提示する。
【解決手段】本発明による有機電気発光ディスプレイは、有機電気発光ディスプレイ装置とその駆動方法に関するものであって、駆動電圧と基底電圧及び基準電圧を出力する電源供給部と、データ電圧を出力するソース駆動部と、ポジティブスキャン信号とネガティブスキャン信号を出力するゲート駆動部と、ソース駆動部とゲート駆動部の動作を制御するタイミング制御部と、駆動電圧と基底電圧と基準電圧及びデータ電圧とポジティブスキャン信号とネガティブスキャン信号の入力を受け、データ電圧によって駆動電流が決定される有機発光ダイオードを具備した表示部を含む。
【選択図】図5

Description

本発明は有機電気発光ディスプレイ装置とその駆動方法に関するものであって、特に画素に構成された駆動トランジスタの劣化を防止して安定した表示品質を提供すると共に寿命延長を実現する有機電気発光ディスプレイ装置及びその駆動方法に関する。
自らの発光特性がないアクティブマトリックス液晶表示装置(AMLCD)の短所を解消するために提案されたディスプレイ装置がアクティブマトリックス有機電気発光ディスプレイ装置(AMOELD)であるが、有機電気発光ディスプレイ装置は蛍光性有機化合物を電気的に励起させて発光させる自発光性ディスプレイ装置で、低い電圧で駆動が可能であって、薄形製造が可能な長所を有する。
図1は、従来第1技術によるアクティブマトリックス有機電気発光ディスプレイ装置の画素構造を示すものであって、2−トランジスタ1−キャパシタ(2T−1C)の画素構造を示している。
スキャンラインSとデータラインD間にスイッチングトランジスタSW、キャパシタC、駆動トランジスタDR及び有機電気発光ダイオードOLEDを具備して構成される。ここで前記各トランジスタSW、DRはNMOS(n-channel metal-oxide-semiconductor)トランジスタであって非晶質シリコーン(a−Si:H)で製作された薄膜トランジスタTFTである。
前記スイッチングトランジスタSWのゲートはスキャンラインSに連結されて、ソースはデータラインDに連結されている。キャパシタCの一側は前記スイッチングトランジスタSWのドレインに連結されて他側は基底電圧VSSが印加される。
駆動トランジスタDRのドレインは、駆動電圧VDDが印加される有機発光ダイオードOLEDのカソードと連結されて、ゲートは前記スイッチングトランジスタSWのドレインに連結され、ソースは接地(Ground)電位等の基底電圧VSSが印加される。
図1に示した画素の駆動方法を図2の信号タイミング図のように説明すると次のようである。
ゲート駆動IC(図示せず)からスキャンラインSに印加されるポジティブ選択電圧VGHであるスキャン信号(scan signal)によってスイッチングトランジスタSWがオンされるとデータラインDに印加されたデータ電圧VdataによってキャパシタCに電荷が蓄積される。ここで前記データ電圧Vdataは前記駆動トランジスタDRがNMOSトランジスタであるので陽極性電圧である。以後前記キャパシタCに充電された電圧と前記駆動電圧VDDとの電位差によって前記駆動トランジスタDRのチャネルに流れる電流の量が決定され、決定された電流の量によって発光量が決定されて前記有機発光ダイオードOLEDが発光する。
ところが前記した構造のような2T−1C画素構造(すなわち、2−トランジスタ1−キャパシタ)において、非晶質シリコーン(a−Si:H)で製造された前記駆動トランジスタDRは陽極性のデータ電圧Vdata印加後にも持続的にオン状態を維持するために前記キャパシタCに充電された陽極性電圧(positive voltage)の供給を受けるようになるが、これは前記駆動トランジスタDRの劣化を加重させてトランジスタのしきい電圧Vthが変化する現象と移動度(mobility)の変化を誘発して前記有機発光ダイオードOLEDに供給される電流が安定的に供給されなくて表示品質が低下する短所がある。
図3は、前記した問題点を解決するために提案された従来第2技術による画素構造図であって、図4は図3の画素駆動のための信号タイミング図で、4−トランジスタ2−キャパシタ(4T−2C)の画素構造を示している。
前記図3の画素構造は、前記図1の従来第1技術である2T−1C画素構造の一対を対称に接続したもので、前記4−トランジスタは全てNMOSトランジスタで例示した。
基本動作方法は、一方の2T−1C動作タイミングに他方の2T−1C回路の駆動トランジスタに陰電圧(negative voltage)を印加して劣化補償を行なうが毎フレームごとに交番で劣化補償を行なう方式である。
図4の信号タイミング図を参照すると、1スキャンタイミング1STを分割して第1スキャンラインS1と第2スキャンラインS2にそれぞれ第1スキャン信号Vg1と第2スキャン信号Vg2が順次印加されるが、偶数番目フレームに前記第1スキャン信号Vg1の印加タイミングに第1スイッチングトランジスタSW1及び第1駆動トランジスタDR1を介して正常的なデータ電圧Vdataを画素に記入して、以後前記第2スキャン信号Vg2の印加タイミング区間t1、t2に第2スイッチングトランジスタSW2を介して陰電圧レベルのデータ電圧を印加することによって第2駆動トランジスタDR2の劣化補償を行なう。
同様に奇数番目フレームでは、前記第2スキャン信号Vg2の印加タイミングに第2スイッチングトランジスタSW2及び第2駆動トランジスタDR2を介して正常的なデータ電圧Vdataを画素に記入して、以後前記第1スキャン信号Vg1の印加タイミング区間t3、t4に第1スイッチングトランジスタSW1を介して陰電圧レベルのデータ電圧を印加することによって第1駆動トランジスタDR1の劣化補償を行なう。
ところが前記説明したように前記第1駆動トランジスタDR1及び第2駆動トランジスタDR2を毎フレーム毎に交番で劣化補償を行なう従来第2技術は、従来第1技術に比べて相対的にさらに多くの数のトランジスタ及びキャパシタが要求されて、またスキャンライン数増加及び一スキャンタイミング(図4の1ST)を分割した2回のスキャン信号印加により既存駆動速度より最小2倍以上で駆動するか、またはゲート駆動IC個数を追加しなければならない短所がある。
本発明は前記のような問題点を解決するために案出したものであって、本発明の目的は、画素構成要素を最小化すると共に駆動トランジスタの劣化を防止して安定した表示品質提供及び寿命延長を実現する有機電気発光ディスプレイ装置及びその駆動方法を提示するところにある。
前記のような目的を達成するために本発明は、駆動電圧と基底電圧及び基準電圧を出力する電源供給部と、データ電圧を出力するソース駆動部と、ポジティブスキャン信号とネガティブスキャン信号を出力するゲート駆動部と、前記ソース駆動部と前記ゲート駆動部の動作を制御するタイミング制御部と、前記駆動電圧と前記基底電圧と前記基準電圧及び前記データ電圧と前記ポジティブスキャン信号とネガティブスキャン信号の入力を受け、前記データ電圧によって駆動電流が決定される有機発光ダイオードを具備した表示部を含む有機電気発光ディスプレイ装置を提供する。
前記表示部は、前記データ電圧の入力を受けて前記ポジティブスキャン信号によりスイッチング制御されて前記データ電圧を出力する第1スイッチングトランジスタと、前記基準電圧と前記ネガティブスキャン信号の電位差によりスイッチング制御されて前記ネガティブスキャン信号を出力する第2スイッチングトランジスタと、前記第1スイッチングトランジスタから出力された前記データ電圧に応答して前記有機発光ダイオードに前記駆動電流を供給する駆動トランジスタと、前記第1スイッチングトランジスタから出力された前記データ電圧を保存するキャパシタを含む。
前記ゲート駆動部は、前記ポジティブスキャン信号の出力頻度が前記ネガティブスキャン信号の出力頻度と同じか、またはより高く設定して出力することを特徴とする。
前記ポジティブスキャン信号のハイレベル電圧は、陽極性電圧であってローレベル電圧は陰極性電圧であり、前記ネガティブスキャン信号のローレベル電圧は陰極性電圧であることを特徴とする。
前記ネガティブスキャン信号のローレベル電圧は、前記ポジティブスキャン信号のローレベル電圧より低い電圧であることを特徴とする。
前記ネガティブスキャン信号のローレベル電圧は、前記基準電圧より低い電圧であることを特徴とする。
本発明の更なる態様によれば、本発明の有機電気発光ディスプレイ装置は、スキャンラインに連結されたゲート電極とデータラインに連結されたソース電極を含む第1スイッチングトランジスタと、基準電圧に連結されたゲート電極と前記スキャンラインに連結されたソース電極を含む第2スイッチングトランジスタと、前記第1及び第2スイッチングトランジスタのドレイン電極に連結されたゲート電極と基底電圧に連結されたソース電極を含む駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタのゲート電極と前記基底電圧に連結されたキャパシタと、前記駆動トランジスタのドレイン電極と駆動電圧に連結された有機発光ダイオードを含む。
本発明の有機電気発光ディスプレイ装置駆動方法は、第1スイッチングトランジスタにポジティブスキャン信号を印加する段階と、前記ポジティブスキャン信号と同期したタイミングで前記第1スイッチングトランジスタを介してデータ電圧を駆動トランジスタに印加して有機発光ダイオードに駆動電流を供給する段階と、第2スイッチングトランジスタに陰極性電圧である基準電圧及び前記基準電圧より低い電圧のネガティブスキャン信号を印加して前記駆動トランジスタに前記ネガティブスキャン信号を供給する段階を含む。
前記基準電圧Vrefは、前記ポジティブスキャン信号のハイレベル電圧Vg+Hとローレベル電圧Vg+Lに対して、−[(Vg+H)−(Vg+L)]<Vref<Vg+Lの関係が成立する範囲の一つの電圧であることを特徴とする。
前記第1スイッチングトランジスタと前記第2スイッチングトランジスタは全てNMOSトランジスタであることを特徴とする。
前記した特徴の本発明によると表示画素の単純構成を介して駆動トランジスタの劣化に対する補償を行なうことができ、特に駆動速度の増加またはゲート駆動ICを追加する必要がなくて構成が簡単でまた既存の有機電気発光ディスプレイ装置に比べて製造費用が低廉な長所がある。
以下添付された図面を参照して本発明に対して詳細に説明する。
図5は、本発明による有機電気発光ディスプレイ装置100の構成を概略的に示したブロック構成図であって、図6は図5の構成中表示部50の一画素に対する等価回路図である。
図5のブロック構成図を見ると、本発明による有機電気発光ディスプレイ装置は電源供給部10、ソース駆動部20、ゲート駆動部30、タイミング制御部40、表示部50の構成を含む。
前記電源供給部10は、前記ソース駆動部20、ゲート駆動部30、タイミング制御部40、表示部50で要求される各種電源を生成して供給し、特に前記表示部50の各画素に対して駆動電圧VDDと基底電圧VSSと基準電圧Vrefを提供する。
前記ソース駆動部20は、前記表示部50に映像データに対応するデータ電圧Vdataを出力し、前記ゲート駆動部30は前記表示部50にポジティブスキャン信号Vg+とネガティブスキャン信号Vg−をそれぞれ出力するが、これに対しては下に再び説明するようにする。
前記タイミング制御部40は、前記ソース駆動部20及びゲート駆動部30の動作を制御するための複数の制御信号提供及び前記ソース駆動部20への映像データ提供を行なう。
前記表示部50は、それぞれ有機発光ダイオードOLEDが構成された複数の画素が構成され、図6を参照すると、それぞれの画素はデータラインDとスキャンラインSを具備し、第1スイッチングトランジスタSW1と第2スイッチングトランジスタSW2、駆動トランジスタDR及びキャパシタCを含んで構成されるが、前記第1スイッチングトランジスタSW1と第2スイッチングトランジスタSW2は好ましくはNMOSトランジスタで構成される。
そのうちから前記第1スイッチングトランジスタSW1は、前記データラインDと連結して前記データ電圧Vdataの入力を受け、前記スキャンラインSに印加される前記ポジティブスキャン信号Vg+によりスイッチング制御されて前記データ電圧Vdataを前記駆動トランジスタDRに出力する。ここで前記データ電圧Vdataは前記駆動トランジスタDRがNMOSトランジスタであるので陽極性電圧であり、前記ポジティブスキャン信号Vg+はハイレベル電圧Vg+Hが約+15V程度の陽極性電圧であってローレベル電圧Vg+Lが約−7V程度の陰極性電圧で構成されることができる。ここに前記データ電圧VdataによってキャパシタCに電荷が蓄積されて、以後前記キャパシタCに充電された電圧と前記駆動電圧VDDとの電位差によって前記駆動トランジスタDRのチャネルに流れる電流の量が決定され、決定された電流の量によって前記有機発光ダイオードOLEDが発光すると共にその発光量が決定される。
前記第2スイッチングトランジスタSW2は、前記基準電圧Vrefがゲート端子に入力されて、前記スキャンラインSに印加されるネガティブスキャン信号Vg−の入力を受けて動作するが、ここで前記基準電圧Vrefと前記ネガティブスキャン信号Vg−との電位差によりスイッチング制御されることが特徴である。
すなわち、前記第2スイッチングトランジスタSW2がNMOSトランジスタであるので前記ネガティブスキャン信号Vg−が前記基準電圧Vrefよりさらに低い電圧である場合には、前記第2スイッチングトランジスタSW2は、スイッチング−オン状態に転換されてその反対の場合にはスイッチング−オフ状態を維持する特徴がある。
したがって本発明では前記基準電圧Vrefを前記ポジティブスキャン信号Vg+のハイレベル電圧Vg+Hとローレベル電圧Vg+Lに対して、−[(Vg+H)−(Vg+L)]<Vref<(Vg+L)の関係が成立する範囲の一つの電圧で設定することを提案する。
一例で前記ポジティブスキャン信号Vg+のハイレベル電圧Vg+Hが+15Vであって、ローレベル電圧Vg+Lが−7Vの場合前記基準電圧Vrefは、−22V<Vref<−7V間の一つの電圧を選択するようになるものである。
また前記基準電圧Vrefの選択によって前記ネガティブスキャン信号Vg−の範囲を決定することができ、前記第2スイッチングトランジスタSW2がNMOSトランジスタであるので前記ネガティブスキャン信号Vg−のハイレベル電圧Vg−Hは前記基準電圧Vrefより高い電圧であることが必要で、前記ネガティブスキャン信号Vg−のローレベル電圧Vg−Lは前記基準電圧Vrefよりさらに低い陰極性電圧にならなければならないことは当然のことである。
共に前記ネガティブスキャン信号Vg−のハイレベル電圧Vg−Hとローレベル電圧Vg−Lの電圧レベル及び印加時間は前記駆動トランジスタDRの劣化補償程度に直接的な影響を及ぼす要素であるので設計者の選択によって多様に変更して実施することができることであり、一例示で前記ネガティブスキャン信号Vg−のローレベル電圧Vg−Lの印加時間は一般的なスキャン信号印加時間の10%より大きく、0.25秒よりは小さい時間内で設定する方法がある。
次に図7のスキャン信号印加タイミング図と図8の動作フローチャートを参照して本発明による有機電気発光ディスプレイ装置の動作、特に前記表示部(図5の50)における動作を図6の画素等価回路図を共に参照しながら説明する。
本発明による有機電気発光ディスプレイ装置は、前記駆動トランジスタ(図6のDR)の劣化補償のために陰極性電圧である前記ネガティブスキャン信号Vg−を所定周期毎に所定の時間の間前記駆動トランジスタDRに印加することを目的とする。ここで、前記ネガティブスキャン信号Vg−のハイレベル電圧Vg−Hは前記ポジティブスキャン信号Vg+のローレベル電圧Vg+Lと同一値を有することができる。
図8を参照して、第1段階st1で、図7の(n−1)番目フレームとn番目フレームのスキャンタイミング区間t11及びt12の間、前記ゲート駆動部(図5の30)は前記スキャンラインSを介して前記第1スイッチングトランジスタSW1にポジティブスキャン信号Vg+を印加する。ここで、前記第1スイッチングトランジスタSW1がNMOSトランジスタであるので、前記ポジティブスキャン信号Vg+は前述したようにハイレベル電圧Vg+Hが約+15V、ローレベル電圧Vg+Lが約−7Vのように例示される。ここで前記第2スイッチングトランジスタSW2はゲート端子の基準電圧Vrefより高い電位である前記ポジティブスキャン信号Vg+が印加されるのでスイッチング−オフ状態を維持するようになる。
次に、第2段階st2で、前記ポジティブスキャン信号Vg+と同期したタイミングで前記データ駆動部(図5の20)ではデータラインDを介してデータ電圧Vdataを出力して、前記データ電圧Vdataは前記第1スイッチングトランジスタSW1のスイッチング−オンタイミングに前記駆動トランジスタDRに印加されて、前記駆動トランジスタDRにおけるチャネルに流れる電流量の決定を介して前記有機発光ダイオードOLEDが発光する。
以後、第3段階st3で、前記第2スイッチングトランジスタSW2に陰極性電圧である基準電圧Vrefを提供して前記ゲート駆動部30を介して図7の(n+1)番目フレームのスキャンタイミング区間t13のように前記基準電圧Vrefより低い陰電圧であるネガティブスキャン信号Vg−を印加するが、ここに前記第2スイッチングトランジスタSW2はスイッチング−オン状態になって前記駆動トランジスタDRに前記ネガティブスキャン信号Vg−を供給する。ここで、前記第1スイッチングトランジスタSW1には陰電圧である前記ネガティブスキャン信号Vg−が印加されるためスイッチング−オフ状態を維持するようになる。
第4段階st4で、これを介して前記駆動トランジスタDRのゲート電極に印加される電圧は陰極性電圧であるので陽極性である前記データ電圧Vdataにより発生することができる劣化に対する補償が行われる。(st4)
共に前記第1段階st1及び第2段階st2で構成される有機電気発光ディスプレイ装置の正常的な映像表示駆動と前記第3段階st3及び第4段階st4で構成される劣化補償駆動は設計者の選択によってフレーム単位で交番されるように発生したりまたは数フレームの映像表示駆動毎に前記劣化補償駆動が1回発生するように設定することができるものである。
従来第1技術によるアクティブマトリックス有機電気発光ディスプレイ装置の画素構造図。 図1の画素駆動のための信号タイミング図。 従来第2技術によるアクティブマトリックス有機電気発光ディスプレイ装置の画素構造図。 図3の画素駆動のための信号タイミング図。 本発明による有機電気発光ディスプレイ装置の構成を概略的に示したブロック構成図。 図5の表示部の一画素に対する等価回路図。 本発明による有機電気発光ディスプレイ装置の動作を説明するためのスキャン信号印加タイミング図。 本発明による有機電気発光ディスプレイ装置の動作を説明するための動作フローチャート。
符号の説明
10:電源供給部
20:ソース駆動部
30:ゲート駆動部
40:タイミング制御部
50:表示部

Claims (12)

  1. 駆動電圧と基底電圧及び基準電圧を出力する電源供給部と;
    データ電圧を出力するソース駆動部と;
    ポジティブスキャン信号とネガティブスキャン信号を出力するゲート駆動部と;
    前記ソース駆動部と前記ゲート駆動部の動作を制御するタイミング制御部と;
    前記駆動電圧と前記基底電圧と前記基準電圧及び前記データ電圧と前記ポジティブスキャン信号とネガティブスキャン信号を入力を受け、前記データ電圧によって駆動電流が決定される有機発光ダイオードを具備した表示部と
    を含むことを特徴とする有機電気発光ディスプレイ装置。
  2. 前記表示部は、
    前記データ電圧を入力を受けて前記ポジティブスキャン信号によりスイッチング制御されて前記データ電圧を出力する第1スイッチングトランジスタと;
    前記基準電圧と前記ネガティブスキャン信号の電位差によりスイッチング制御されて前記ネガティブスキャン信号を出力する第2スイッチングトランジスタと;
    前記第1スイッチングトランジスタから出力された前記データ電圧に応答して前記有機発光ダイオードに前記駆動電流を供給する駆動トランジスタと;
    前記第1スイッチングトランジスタから出力された前記データ電圧を保存するキャパシタと
    を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機電気発光ディスプレイ装置。
  3. 前記ゲート駆動部は、前記ポジティブスキャン信号の出力頻度を前記ネガティブスキャン信号の出力頻度と同じかまたはより高く設定して出力することを特徴とする請求項2に記載の有機電気発光ディスプレイ装置。
  4. 前記ポジティブスキャン信号のハイレベル電圧は、陽極性電圧であってローレベル電圧は陰極性電圧であり、前記ネガティブスキャン信号のローレベル電圧は陰極性電圧であることを特徴とする請求項3に記載の有機電気発光ディスプレイ装置。
  5. 前記ネガティブスキャン信号のローレベル電圧は、前記ポジティブスキャン信号のローレベル電圧より低い電圧であることを特徴とする請求項4に記載の有機電気発光ディスプレイ装置。
  6. 前記ネガティブスキャン信号のローレベル電圧は、前記基準電圧より低い電圧であることを特徴とする請求項4に記載の有機電気発光ディスプレイ装置。
  7. 前記基準電圧Vrefは、前記ポジティブスキャン信号のハイレベル電圧Vg+Hとローレベル電圧Vg+Lに対して、−[(Vg+H)−(Vg+L)]<Vref<Vg+Lの関係が成立する範囲の一つの電圧であることを特徴とする請求項6に記載の有機電気発光ディスプレイ装置。
  8. 前記第1スイッチングトランジスタと前記第2スイッチングトランジスタは、全てNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項7に記載の有機電気発光ディスプレイ装置。
  9. スキャンラインに連結されたゲート電極とデータラインに連結されたソース電極を含む第1スイッチングトランジスタと;
    基準電圧に連結されたゲート電極と前記スキャンラインに連結されたソース電極を含む第2スイッチングトランジスタと;
    前記第1及び第2スイッチングトランジスタのドレイン電極に連結されたゲート電極と基底電圧に連結されたソース電極を含む駆動トランジスタと;
    前記駆動トランジスタのゲート電極と前記基底電圧に連結されたキャパシタと;
    前記駆動トランジスタのドレイン電極と駆動電圧に連結された有機発光ダイオードと
    を含むことを特徴とする有機電気発光ディスプレイ装置。
  10. 第1スイッチングトランジスタにポジティブスキャン信号を印加する段階と;
    前記ポジティブスキャン信号と同期したタイミングで前記第1スイッチングトランジスタを介してデータ電圧を駆動トランジスタに印加して有機発光ダイオードに駆動電流を供給する段階と;
    第2スイッチングトランジスタに陰極性電圧である基準電圧及び前記基準電圧より低い電圧のネガティブスキャン信号を印加して前記駆動トランジスタに前記ネガティブスキャン信号を供給する段階と
    を含むことを特徴とする有機電気発光ディスプレイ装置の駆動方法。
  11. 前記基準電圧Vrefは、前記ポジティブスキャン信号のハイレベル電圧Vg+Hとローレベル電圧Vg+Lに対して、−[(Vg+H)−(Vg+L)]<Vref<Vg+Lの関係が成立する範囲の一つの電圧であることを特徴とする請求項10に記載の有機電気発光ディスプレイ装置の駆動方法。
  12. 前記第1スイッチングトランジスタと前記第2スイッチングトランジスタは、全てNMOSトランジスタで構成されることを特徴とする請求項10に記載の有機電気発光ディスプレイ装置の駆動方法。
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