KR100590065B1 - 발광 표시 장치, 발광 표시 패널 및 그 구동방법 - Google Patents

발광 표시 장치, 발광 표시 패널 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 발광소자에 역바이어스를 가하여 발광소자의 수명을 연장시킬 수 있는 발광 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 화소는 화소구동부, 발광소자, 제1 및 제2 스위칭소자를 포함한다. 화소구동부는 제1 전원전압이 인가되고 선택신호에 응답하여 데이터 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하고, 발광소자는 제1 전류가 인가되어 제1 전류에 대응하는 빛으로 발광한다. 제1 스위칭소자는 화소구동부와 발광소자 사이에 전기적으로 연결되며 턴온 시 제1 전류를 상기 발광소자로 전달한다. 제2 스위칭소자는 제1 스위칭소자가 턴오프된 때 발광소자에 제1 전류와 반대방향의 제2 전류를 인가한다. 특히 발광소자는 제2 스위칭소자에 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 제1 전원보다 낮은 제2 전원전압이 인가되는 제2 전극을 포함하고, 제2 스위칭 소자가 턴온될 때 발광소자의 제1 전극에 제2 전원전압보다 낮은 역바이어스 전압이 인가될 수 있다.
애노드, 역바이어스, 발광소자, 유기EL

Description

발광 표시 장치, 발광 표시 패널 및 그 구동방법{Light emitting display, light emitting panel and method thereof}
도 1은 종래의 발광 표시 패널의 화소의 등가회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기EL 표시 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(110)의 등가회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(210)를 보여주는 등가 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(310)를 보여주는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(410)를 보여주는 회로도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다.
본 발명은 발광 표시 장치에 관한 것으로, 특히 유기 물질의 전계 발광(이하, "유기EL"이라 함)을 이용한 유기EL 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광 표시 장치는 유기 물질의 전계발광을 이용한 유기EL(Organic Electro Luminescence) 표시장치로서, 행렬 형태로 배열된 N×M 개의 유기 발광셀들을 전압 구동 혹은 전류 구동하여 영상을 표현한다.
이러한 유기 발광셀은 다이오드 특성을 가져서 유기 발광 다이오드(Organic Light Emission Diode; OLED)로도 불리며, 애노드(ITO), 유기 박막, 캐소드 전극층(금속)의 구조를 가지고 있다. 유기 박막은 전자와 정공의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 향상시키기 위해 발광층(emitting layer, EML), 전자 수송층(electron transport layer, ETL) 및 정공 수송층(hole transport layer, HTL)을 포함한 다층 구조로 이루어지고, 또한 별도의 전자 주입층(electron injecting layer, EIL)과 정공 주입층(hole injecting layer, HIL)을 포함하고 있다. 이러한 유기 발광셀들이 N×M 개의 매트릭스 형태로 배열되어 유기 EL 표시패널을 형성한다.
이와 같이 이루어지는 유기 발광셀을 구동하는 방식에는 단순 매트릭스(passive matrix) 방식과 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 또는 MOSFET를 이용한 능동 구동(active matrix) 방식이 있다. 단순 매트릭스 방식은 양극과 음극을 직교하도록 형성하고 라인을 선택하여 구동하는데 비해, 능동 구동 방식은 박막 트랜지스터를 각 ITO(indium tin oxide) 화소 전극에 연결하고 박막 트랜지스터의 게이트에 연결된 커패시터 용량에 의해 유지된 전압에 따라 구동하는 방식이다.
이하에서, 일반적인 능동 구동 유기EL 표시장치의 화소에 대하여 설명한다.
도 1은 화소의 등가회로도로서 N×M개의 화소 중 하나, 즉 첫 번째 행과 첫 번째 열에 위치하는 화소를 등가적으로 도시한 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 하나의 화소(10)는 세 개의 부화소(10r, 10g, 10b)로 형성되어 있으며, 부화소(10r, 10g, 10b)에는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 빛을 발광하는 유기EL 소자(OLEDr, OLEDg, OLEDb)가 형성되어 있다. 그리고 부화소가 스트라이프 형태로 배열된 구조에서는, 부화소(10r, 10g, 10b)는 각각 별개의 데이터선(D1r, D1g, D1b)과 공통의 주사선(S1)에 연결되어 있다.
적색의 부화소(10r)는 유기EL 소자(OLEDr)를 구동하기 위한 2개의 트랜지스 터(M1r, M2r)와 커패시터(C1r)를 포함한다. 마찬가지로 녹색의 부화소(10g)는 2개의 트랜지스터(M1g, M2g)와 커패시터(C1g)를 포함하며, 청색의 부화소(10b)도 2개의 트랜지스터(M1b, M2b)와 커패시터(C1b)를 포함한다. 이들 부화소(10r, 10g, 10b)의 동작은 모두 동일하므로, 아래에서는 하나의 부화소(10r)를 예로 들어 설명한다.
전원 전압(VDD)과 유기EL 소자(OLEDr)의 애노드 사이에 구동 트랜지스터(M1r)가 연결되어 발광을 위한 전류를 유기EL 소자(OLEDr)에 전달하며, 유기EL 소자(OELDr)의 캐소드는 전원 전압(VDD)보다 낮은 전압(Vss)에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(M1r)의 전류량은 스위칭 트랜지스터(M2r)를 통해 인가되는 데이터 전압에 의해 제어되도록 되어 있다. 이때, 커패시터(C1r)가 트랜지스터(M1r)의 소스와 게이트 사이에 연결되어 인가된 전압을 일정 기간 유지한다. 트랜지스터(M2r)의 게이트에는 온/오프 형태의 선택 신호를 전달하는 주사선(S1)이 연결되어 있으며, 소스 측에는 적색 부화소(10r)에 해당하는 데이터 전압을 전달하는 데이터선(D1r)이 연결되어 있다.
동작을 살펴보면, 스위칭 트랜지스터(M2r)가 게이트에 인가되는 선택 신호에 응답하여 턴온되면, 데이터선(D1r)으로부터의 데이터 전압(VDATA)이 트랜지스터(M1r)의 게이트에 인가된다. 그러면 커패시터(C1r)에 의해 게이트와 소스 사이에 충전된 전압(VGS)에 대응하여 트랜지스터(M1r)에 전류(IOLED)가 흐르고, 이 전류(IOLED )에 대응하여 유기EL 소자(OLEDr)가 발광한다. 이때, 유기EL 소자(OLEDr)에 흐르는 전류 (IOLED)는 수학식 1과 같다.
Figure 112004033968681-pat00001
도 1에 도시한 화소에서는 데이터 전압에 대응하는 전류가 유기EL 소자(OLEDr)에 공급되고, 공급된 전류에 대응하는 휘도로 유기EL 소자(OLEDr)가 발광하게 된다. 이때, 인가되는 데이터 전압은 소정의 명암 계조를 표현하기 위하여 일정 범위에서 다단계의 값을 갖는다.
앞서 설명한 바와 같이, 유기EL 표시 장치는 하나의 화소(10)가 세 개의 부화소(10r, 10g, 10b)로 이루어지고, 부화소별로 유기EL 소자를 구동하기 위한 구동 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터 및 커패시터가 형성된다. 또한, 부화소별로 데이터 신호를 전달하기 위한 데이터선 및 전원 전압(VDD)을 전달하기 위한 전원선이 형성된다. 이와 같이 화소를 구동하기 위하여 많은 배선들이 필요하게 되어, 화소 영역 내에 이들 모두를 배치하는데 어려움이 있으며 화소 영역에서 발광하는 영역에 해당하는 개구율도 감소될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 화소를 구동하기 위한 배선들의 수 및 소자들의 수를 감소시킬 수 있는 화소의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 화소구동부에 복수의 발광소자를 공통으로 연결함으로써 배선 및 소자의 수를 감소시켜 개구율과 수율 및 설 계 시 패널공간의 활용이 용이한 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 발광소자에 역바이어스를 가하여 발광소자의 수명을 연장시킬 수 있는 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 발광소자에 역바이어스를 가하여 발광소자의 수명을 연장시킬 수 있는 발광 표시 장치의 구동방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 특징에 따른 발광 표시 장치는, 선택신호를 전달하는 복수의 주사선, 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선 및 상기 주사선과 상기 데이터선에 각각 연결되는 복수의 화소를 포함하는 발광 표시 장치로서,
상기 화소는, 제1 전원전압이 인가되고, 상기 선택신호에 응답하여 상기 데이터 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하는 화소구동부; 상기 제1 전류에 대응하는 빛으로 발광하는 발광소자; 상기 화소구동부와 상기 발광소자 사이에 전기적으로 연결되며 턴온 시 제1 전류를 상기 발광소자로 전달하는 제1 스위칭 소자; 및 상기 제1 스위칭 소자가 턴오프된 때 상기 발광소자에 상기 제1 전류와 반대방향의 제2 전류를 인가하는 제2 스위칭소자를 포함한다.
상기 발광소자는 상기 제2 스위칭소자에 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 상기 제1 전원보다 낮은 제2 전원전압이 인가되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 스위칭 소자가 턴온될 때 상기 발광소자의 제1 전극에 상기 제2 전원전압보다 낮은 역바이어스 전압이 인가될 수 있다.
상기 제2 스위칭 소자는, 제어전극이 제1 제어신호를 전달하는 신호선에 전기적으로 연결되고, 제1 주전극이 상기 역바이어스 전압을 인가하는 역바이어스전원에 전기적으로 연결되며, 제2 주전극이 상기 발광소자의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 트랜지스터일 수 있다.
상기 복수의 주사선은 제1 및 제2 선택신호를 각각 전달하는 제1 및 제2 주사선을 포함하고, 상기 회로구동부는, 제어전극이 상기 제1 주사선에 연결되고 소스가 상기 데이터선에 전기적으로 연결되는 제1 트랜지스터; 일전극에 상기 제1 전원전압이 인가되며, 타전극은 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 전기적으로 연결되는 제1 커패시터; 제어전극이 상기 제2 주사선에 연결되고 소스가 제1 커패시터의 일전극이 연결되는 제2 트랜지스터; 일전극이 상기 제2 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제2 커패시터; 제어전극이 상기 제1 커패시터의 타전극에 전기적으로 연결되고 소스에는 제1 전원전압이 인가되는 제3 트랜지스터; 및 제어전극이 상기 제2 주사선에 연결되고 상기 제3 트랜지스터를 다이오드 연결하는 제4 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 발광 표시 장치는 선택신호를 전달하는 복수의 주사선, 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선 및 상기 주사선과 상기 데이터선에 각각 연결되는 복수의 화소를 포함하는 발광 표시 장치로서,
상기 화소는, 상기 선택신호에 응답하여 상기 데이터 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하는 화소구동부; 상기 제1 전류를 선택적으로 전달하는 제1 및 제2 스위칭소자; 상기 제1 및 제2 스위칭 소자로부터 각각 전달받은 제1 전류에 대응하는 빛으로 발광하는 제1 및 제2 발광소자; 및 상기 제1 및 제2 발광소자에 역바이어스전압을 각각 인가하는 제3 및 제4 스위칭소자를 포함한다.
상기 제3 스위칭소자는 상기 제2 스위칭소자와 동시에 턴온되고, 상기 제4 스위칭소자는 상기 제1 스위칭소자와 동시에 턴온될 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자는 제어전극이 제1 발광신호를 전달하는 제1 발광신호선에 전기적으로 연결되는 트랜지스터이고, 상기 제2 스위칭 소자는 제어전극이 제2 발광신호를 전달하는 제2 발광신호선에 전기적으로 연결되는 트랜지스터이고, 상기 제3 스위칭 소자는 제어전극이 상기 제2 발광신호선에 연결되고, 제1 주전극이 역바이어스전압을 인가하는 역바이어스전원선에 연결되며, 제2 주전극이 상기 제1 발광소자에 연결되는 트랜지스터이고, 상기 제4 스위칭 소자는 제어전극이 상기 제1 발광신호선에 연결되고, 제1 주전극이 역바이어스전압을 인가하는 역바이어스전원선에 연결되며, 제2 주전극이 상기 제2 발광소자에 연결되는 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 발광 표시 패널은,
순차적으로 선택신호를 전달하는 복수의 주사선; 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선; 제1 및 제2 발광신호를 각각 전달하는 복수의 제1 및 제2 발광신호선; 제1 전압의 전원을 공급하는 복수의 제1 전원선; 제2 전압의 전원을 공급하는 복수의 제2 전원선; 제어신호를 전달하는 복수의 제어신호선; 및 상기 주사선, 데이터선, 제1 및 제2 발광신호선, 제1 및 제2 전원선, 제어신호선에 각각 연결되는 화소를 포함하고,
상기 화소는, 상기 선택신호에 응답하여 상기 데이터 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하는 복수의 화소구동부; 제어전극이 상기 제1 및 제2 발광신호선에 각각 연결되며 상기 제1 전류를 전달하는 제1 및 제2 트랜지스터; 제1 전극이 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 드레인에 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 발광소자; 및 제어전극이 상기 제어신호선에 각각 연결되고, 소스가 상기 제1 및 제2 발광소자의 제1 전극에 각각 연결되고, 드레인이 상기 제2 전원선에 각각 연결되는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함한다.
상기 제1 및 제2 발광소자는 제2 전극에 상기 제1 전압보다 낮은 제3 전압이 인가될 수 있다.
상기 제2 전압은 상기 제3 전압보다 낮은 전압일 수 있다.
상기 회로구동부는, 현재 선택신호에 응답하여 턴온되어 상기 데이터신호를 전달하는 제1 트랜지스터; 상기 데이터신호에 대응하는 전압을 저장하는 제1 커패시터; 직전 선택신호에 응답하여 턴온되어 상기 제1 커패시터와 병렬 연결되는 제2 트랜지스터; 상기 제1 커패시터에 저장된 전압에 대응되는 전류를 출력하는 제3 트랜지스터; 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 연결되어 상기 제3 트랜지스터의 문턱전압에 대응하는 전압을 저장하는 제2 커패시터; 및 직전 선택신호에 응답하여 턴온되어 상기 제3 트랜지스터를 다이오드 연결하는 제4 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 발광 표시 장치의 구동 방법은,
상기 발광 표시 장치는, 인가되는 제1 전류에 대응하여 발광하는 제1 및 제2 발광소자를 포함하는 복수의 발광 소자; 및 선택신호, 데이터신호에 기초하여 상기 제1 전류를 생성하는 복수의 화소구동부를 포함하고
상기 구동 방법은,
a) 상기 제1 전류를 제1 발광소자에 인가하는 단계; 및
b) 상기 화소구동부와 상기 제1 발광소자를 전기적으로 차단하고, 상기 제1 발광소자에 역바이어스를 가하는 단계를 포함한다.
상기 b) 단계가 수행되는 동안에, 상기 제2 발광소자에 상기 제1 전류를 인가할 수 있다.
상기 b) 단계가 수행되는 동안에, 상기 화소구동부와 상기 제2 발광소자를 전기적으로 차단하고, 상기 제2 발광소자에 역바이어스를 가할 수 있다.
상기 b) 단계는, 선택신호가 인가되는 동안에 진행될 수 있다.
상기 a) 단계는 제1 필드동안 진행되고 상기 b) 단계는 상기 제1 필드를 뒤따르는 제2 필드동안에 진행될 수 있다.
상기 발광 표시 장치는 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은 상기 제1 및 제2 발광소자와 상기 화소구동부가 포함될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
설명에 앞서, 주사선에 관한 용어를 정의하면, 현재 선택 신호를 전달하려고 하는 주사선을 “현재 주사선”이라 하고, 현재 선택 신호가 전달되기 전에 선택 신호를 전달한 주사선을 “직전 주사선”이라고 한다. 또한, 현재 주사선의 선택신호에 기초하여 발광하는 화소을 "현재 화소"이라 하고, 직전 주사선의 선택신호에 기초하여 발광하는 화소를 "직전 화소"라고 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시 장치는 표시 패널(100), 선택 주사구동부(700) 및 발광 주사구동부(800) 및 데이터 구동부(900)를 포함한다. 표시 패널(100)은 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 선택주사선(S[i]), 복수의 발광주사선(E1[i], E2[i]), 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선(D[j]), 복수의 전원선(VDD) 및 복수의 화소(100)를 포함한다. 여기서, 'i'는 1부터 n 사이의 임의의 자연수이고, 'j'는 1부터 m 사이의 임의의 자연수이다.
화소(110)는 이웃하는 임의의 두 선택주사선(S[i-1], S[i])과 이웃하는 임의의 두 데이터선(D[j-1], D[j])에 의해 정해지는 화소 영역에 형성되며, 적색(R) 유기EL 소자, 녹색(G) 유기EL 소자 및 청색(B) 유기EL 소자 중 어느 2개의 유기EL 소자를 포함한다. 이와 같이 구성된 화소(110)는 현재 선택주사선(S[i]), 발광주사선(E1[i], E2[i]) 및 데이터선(D[j])으로부터 전달되는 신호에 의해, 하나의 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터신호에 기초하여 2개의 유기EL 소자가 시분할적으로 발광하도록 구동된다. 특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시 장치는 하나의 화소(110)에서 2개의 유기EL 소자를 시분할적으로 발광시키기 위하여, 2개 의 발광주사선(E1[i], E2[i])을 포함하여 각 발광주사선(E1[i], E2[i])에 인가되는 발광신호는 하나의 화소에 포함된 2개의 유기EL 소자가 선택적으로 발광되도록 제어한다.
선택 주사구동부(700)는 해당 라인의 화소에 데이터 신호가 인가될 수 있도록 해당 라인을 선택하기 위한 선택신호를 생성하여 순차적으로 선택주사선(S[1]∼S[n])으로 전달한다. 발광 주사구동부(800)는 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 발광을 제어하기 위한 발광신호를 생성하여 순차적으로 발광주사선(E1[i], E2[i])으로 전달한다. 그리고 데이터 구동부(900)는 선택신호가 인가될 때마다 선택신호가 인가된 라인의 화소에 대응하는 데이터 신호를 데이터선(D[1]∼D[m])에 인가한다.
그리고 선택 주사구동부(700), 발광 주사구동부(800)와 데이터 구동부(900)는 각각 표시 패널(100)이 형성된 기판에 전기적으로 연결된다. 이와는 달리, 선택 주사구동부(700), 발광 주사구동부(800) 및/또는 데이터 구동부(900)를 표시 패널(100)의 유리 기판 위에 직접 장착할 수도 있으며, 표시 패널(100)의 기판에 선택주사선, 발광주사선, 데이터선 및 트랜지스터와 동일한 층들로 형성되어 있는 구동 회로로 대체될 수도 있다. 또는 선택 주사구동부(700), 발광 주사구동부(800) 및/또는 데이터 구동부(900)를 표시 패널(100)의 기판에 접착되어 전기적으로 연결된 TCP(tape carrier package), FPC(flexible printed circuit) 또는 TAB(tape automatic bonding)에 칩 등의 형태로 장착할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에서는 하나의 화소에 포함된 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2)를 각각 시분할적으로 구동하기 위하여 프레임이 두 개의 필드로 시분할되어 구동된다. 두 개의 필드에서는 각각 적색, 녹색 및 청색의 데이터 중 어느 두 개의 데이터가 기입되어 발광이 이루어진다. 이를 위해, 선택 주사구동부(700)는 필드마다 선택신호를 순차적으로 선택주사선(S[i])으로 전달하며 발광 주사구동부(800)는 하나의 화소에 포함된 2개의 유기EL 소자가 해당 필드 동안에 발광이 이루어지도록 발광신호를 해당 발광주사선(E1[i], E2[i])에 순차적으로 인가한다. 그리고 데이터 구동부(900)는 필드마다 R, G, B 데이터 신호를 해당 데이터선(D[j])에 인가한다.
아래에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(110)를 보여주는 등가 회로도이다. 설명의 편의상 i번째 행의 주사선(S[i])과 j번째 열의 데이터선(D[j])에 형성되는 화소 영역의 화소를 대표로 도시하였다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위하여 발광주사선(E1[i], E2[i])에 인가되는 발광신호의 부호도 발광주사선과 동일하게 'E1[i], E2[i]'라고 표시하며 선택주사선(S[i])에 인가되는 선택신호의 부호도 동일하게 'S[i]'라고 표시한다. 화소(110)의 유기EL 소자(OLED1) 및 유기EL 소자(OLED2)는 적색(R) 유기EL 소자, 녹색(G) 유기EL 소자 및 청색(B) 유기EL 소자 중에서 어느 2개이며, 화소(110)의 모든 트랜지스터들(DM, EM1, EM2. SM)은 p채널 트랜지스터로 도시하였다.
도 3에서와 같이, 화소(110)는 화소구동부(111), 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2) 및 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2)가 각각 선택적으로 발광되도록 제어하 는 트랜지스터(EM1, EM2)를 포함한다.
화소구동부(111)는 선택주사선(S[i]) 및 데이터선(D[j])에 연결되며 데이터선(D[j])을 통하여 전달되는 데이터신호에 대응하여 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 인가될 전류를 생성한다. 본 제1 실시예에 따른 화소구동부(111)는 2개의 트랜지스터 및 1개의 커패시터, 즉 트랜지스터(SM), 트랜지스터(DM) 및 커패시터(Cst)를 포함한다. 구체적으로, 트랜지스터(SM)는 소스가 데이터선(D[j])에 연결되고 게이트가 선택주사선(S[i])에 연결된다. 트랜지스터(DM)는 전원전압(VDD)에 소스가 연결되고 게이트는 트랜지스터(SM)의 드레인에 연결되고, 게이트와 소스 사이에 커패시터(Cst)가 연결된다.
트랜지스터(EM1)는 소스가 트랜지스터(DM)의 드레인에 연결되고 드레인이 유기EL 소자(OLED1)의 애노드에 연결되고 게이트가 발광주사선(E1[i])에 연결되어 발광신호(E2[i])에 응답하여 턴온되어 트랜지스터(DM)로부터 출력되는 전류를 유기EL 소자(OLED1)의 애노드에 전달한다. 유기EL 소자(OLED2)의 발광을 제어하는 트랜지스터(EM2)는 소스가 트랜지스터(DM)의 드레인에 연결되고 드레인이 유기EL 소자(OLED2)의 애노드에 연결되고 게이트가 발광주사선(E2[i])에 연결되어 발광신호(E2[i])에 응답하여 턴온되어 트랜지스터(DM)로부터 출력되는 전류를 유기EL 소자(OLED2)의 애노드에 전달한다.
유기EL 소자(OLED1, OLED2)는 애노드가 트랜지스터(EM1, EM2)의 드레인에 각각 연결되고 캐소드는 전원전압(VDD)보다 낮은 기준전압(Vss)에 연결된다. 이러한 전원 전압(Vss)으로는 음의 전압 또는 접지 전압이 사용될 수 있다.
아래에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구동 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기EL 표시장치는 한 프레임이 두 개의 필드(1F, 2F)로 분할되어 구동되며, 각 필드(1F, 2F)에서 선택신호(S[1]∼S[n])가 순차적으로 인가된다. 구동회로부(111)를 공유하는 두 유기 EL 소자(OLED1, OLED2)는 각각 한 필드에 해당하는 기간 동안 발광한다. 그리고 필드(1F, 2F)는 행 별로 독립적으로 정의되며, 도 4에서는 첫 번째 행의 선택 주사선(S[1])을 기준으로 두 필드(1F, 2F)를 도시하였으며 첫 번째 행의 선택 주사선(S[1])을 중심으로 동작을 설명한다.
먼저 제1 필드(1F)에서, 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 트랜지스터(SM)가 턴온되어 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터 전압(Vdata)이 트랜지스터(DM)의 게이트, 즉 커패시터(C)의 일단에 인가된다. 따라서 커패시터(C)는 전원전압(VDD)과 데이터 전압(Vdata)의 차에 대응되는 전압, 즉 트랜지스터(DM)의 게이트와 소스 사이에 충전된 전압(VGS)이 충전되고, 트랜지스터(DM)는 충전된 전압(VGS)에 대응되는 전류(IOLED)가 드레인으로 흐른다.
그 다음, 발광신호(E1[1])가 로우레벨이 되면 트랜지스터(EM1)가 턴온되어 트랜지스터(DM)의 드레인을 통하여 흐르는 전류(IOLED)가 유기EL 소자(OLED1)의 애노드로 전달되고 이 전류(IOLED)에 대응하여 유기EL 소자(OLED1)가 발광한다. 이때, 유 기EL 소자(OLED1)에 흐르는 전류(IOLED)는 앞서 설명한 수학식 1과 같다. 한편 제1 필드(1F)에서 발광신호(E1[1])가 로우레벨이 되어 유기EL 소자(OLED1)가 발광하는 동안 발광신호(E2[1])는 하이레벨이 유지되어 트랜지스터(EM2)는 턴오프되어 유기EL 소자(OLED2)에는 전류(IOLED)가 전달되지 않는다.
제2 필드(2F)에서, 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 제1 필드(1F)와 동일하게 트랜지스터(SM)가 턴온되어 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터 전압(Vdata)이 트랜지스터(DM)의 게이트, 즉 커패시터(C)의 일단에 인가된다. 따라서 커패시터(C)는 전원전압(VDD)과 데이터 전압(Vdata)의 차에 대응되는 전압, 즉 트랜지스터(DM)의 게이트와 소스 사이에 충전된 전압(VGS)이 충전되고, 트랜지스터(DM)는 충전된 전압(VGS)에 대응되는 전류(IOLED)가 드레인으로 흐른다.
그 다음, 발광신호(E2[1])가 로우레벨이 되면 트랜지스터(EM2)가 턴온되어 트랜지스터(DM)의 드레인을 통하여 흐르는 전류(IOLED)가 유기EL 소자(OLED2)의 애노드로 전달되고 이 전류(IOLED)에 대응하여 유기EL 소자(OLED2)가 발광한다. 한편 제2 필드(2F)에서 발광신호(E2[1])가 로우레벨이 되어 유기EL 소자(OLED2)에 전류(IOLED)가 전달되는 동안 발광신호(E1[1])는 하이레벨이 유지되어 트랜지스터(EM1)는 턴오프되어 유기EL 소자(OLED2)에는 전류(IOLED)가 전달되지 않는다.
이와 같이, 제1 실시예에 따른 유기EL 표시장치에서는, 유기EL 소자(OLED)에 서는 애노드에서부터 캐소드로 한 방향으로만 전류가 흐르게 되어, 유기층의 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML) 사이 또는 전자 수송층(ETL)과 발광층(EML) 사이에 공간 전하가 저장된다. 이러한 공간 전하가 누적됨으로써 유기EL 소자(OLED)는 수명이 단축될 수 있다.
이하에서는 앞서 설명한 공간 전하가 유기EL 소자에 저장되는 것을 방지할 수 있는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치 및 그의 구동방법에 대하여 자세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치는 각 화소마다 바이어스 전압(Vbias)을 인가하기 위한 전원선이 추가된다는 점이 제1 실시예와 다른 점이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시 장치는 표시 패널(200), 선택 주사구동부(700) 및 발광 주사구동부(800) 및 데이터 구동부(900)를 포함한다. 여기서 선택 주사구동부(700) 및 발광 주사구동부(800) 및 데이터 구동부(900)는 제1 실시예와 동일한 동작을 수행하므로 동일한 도면부호로 표시하였으며 그 설명은 생략한다.
표시 패널(200)은 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 선택주사선(S[i]), 복수의 발광주사선(E1[i], E2[i]), 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선(D[j]), 복수의 전원선(VDD), 복수의 바이어스 전원선(Vbias) 및 복수의 화소(210)를 포함한다. 화소(210)는 현재 선택주사선(S[i]), 발광주사선(E1[i], E2[i]) 및 데이터선(D[j])으 로부터 전달되는 신호에 의해, 하나의 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터신호에 기초하여 2개의 유기EL 소자가 시분할적으로 발광하도록 구동된다. 여기서 바이어스 전압(Vbias)은 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 캐소드에 인가되는 전원전압(Vss)보다 낮은 전압으로 일반적으로 음의 바이어스 전압이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(210)를 보여주는 등가 회로도이다.
도 6에서와 같이, 화소(210)는 화소구동부(211), 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2), 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2)가 각각 선택적으로 발광되도록 제어하는 트랜지스터(EM1, EM2) 및 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2)가 각각 선택적으로 역바이어스되도록 제어하는 트랜지스터(BM1, BM2)를 포함한다.
화소구동부(211)는 선택주사선(S[i]) 및 데이터선(D[j])에 연결되며 데이터선(D[j])을 통하여 전달되는 데이터신호에 대응하여 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 인가될 전류를 생성한다. 본 제2 실시예에 따른 화소 구동회로부(211)는 2개의 트랜지스터 및 1개의 커패시터, 즉 트랜지스터(SM), 트랜지스터(DM) 및 커패시터(Cst)를 포함한다. 구체적으로 트랜지스터(SM)는 소스가 데이터선(D[j])에 연결되고 게이트가 선택주사선(S[i])에 연결된다. 트랜지스터(DM)는 전원전압(VDD)에 소스가 연결되고 게이트는 트랜지스터(SM)의 드레인에 연결되고, 게이트와 소스 사이에 커패시터(Cst)가 연결된다.
트랜지스터(EM1)는 소스가 트랜지스터(DM)의 드레인에 연결되고 드레인이 유기EL 소자(OLED1)의 애노드에 연결되고 게이트가 발광주사선(E1[i])에 연결되어 발 광주사선(E1[i])을 통하여 전달되는 발광신호에 응답하여 턴온되어 트랜지스터(DM)로부터 출력되는 전류를 유기EL 소자(OLED1)의 애노드에 전달한다. 유기EL 소자(OLED2)의 발광을 제어하는 트랜지스터(EM2)는 소스가 트랜지스터(DM)의 드레인에 연결되고 드레인이 유기EL 소자(OLED2)의 애노드에 연결되고 게이트가 발광주사선(E2[i])에 연결되어 발광신호(E2[i])에 응답하여 턴온되어 트랜지스터(DM)로부터 출력되는 전류를 유기EL 소자(OLED2)의 애노드에 전달한다.
유기EL 소자(OLED1, OLED2)는 애노드가 트랜지스터(EM1, EM2)의 드레인에 각각 연결되고 캐소드는 전원전압(VDD)보다 낮은 기준전압(Vss)에 연결된다.
트랜지스터(BM1)는 드레인이 바이어스 전압을 인가하는 전원선(Vbias)에 연결되고 소스가 유기EL 소자(OLED1)의 애노드에 연결되며 게이트가 발광주사선(E2[i])에 연결되어 발광주사선(E2[i])을 통하여 전달되는 발광신호에 응답하여 턴온되어 유기EL 소자(OLED1)의 애노드에 인가되는 누설전류를 전원선(Vbias)으로 흐르게 한다. 또한 트랜지스터(BM2)는 드레인이 바이어스 전압을 인가하는 전원선(Vbias)에 연결되고 소스가 유기EL 소자(OLED2)의 애노드에 연결되며 게이트가 발광주사선(E1[i])에 연결되어 발광신호(E1[i])에 응답하여 턴온되어 유기EL 소자(OLED2)의 애노드에 인가되는 누설전류를 전원선(Vbias)으로 흐르게 한다.
이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구동 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다. 제2 실시예에 따른 화소(210)에 인가되는 선택신호(S[i]), 발광신호(E1[i], E2[i]) 는 도 4에 도시한 제1 실시예에 따른 화소(110)에 인가되는 신호와 기본적으로는 동일하나 선택신호(S[i])가 로우레벨에서 하이레벨로 변환된 후 소정 시간(td)이 경과된 후에 발광신호(E1[i]. E2[i])가 하이레벨이 됨으로써 신호지연에 따른 영향을 제거한다는 점이 다르다.
먼저, 제1 필드(1F)에서, 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 트랜지스터(SM)가 턴온되어 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터 전압(Vdata)이 트랜지스터(DM)의 게이트, 즉 커패시터(C)의 일단에 인가된다. 따라서 커패시터(C)는 전원전압(VDD)과 데이터 전압(Vdata)의 차에 대응되는 전압, 즉 트랜지스터(DM)의 게이트와 소스 사이에 충전된 전압(VGS)이 충전되고, 트랜지스터(DM)는 충전된 전압(VGS)에 대응되는 전류(IOLED)가 드레인으로 흐른다. 로우레벨의 선택신호(S[1])가 인가되고 소정의 시간(td)이 경과한 후, 발광신호(E1[1])가 로우레벨이 되면 트랜지스터(EM1)가 턴온되어 트랜지스터(DM)의 드레인을 통하여 흐르는 전류(IOLED)가 유기EL 소자(OLED1)의 애노드로 전달되고 이 전류(IOLED)에 대응하여 유기EL 소자(OLED1)가 발광한다. 이때, 유기EL 소자(OLED1)에 흐르는 전류(IOLED)는 앞서 설명한 수학식 1과 같다. 한편 제1 필드(1F)에서 발광신호(E1[1])가 로우레벨이 되어 유기EL 소자(OLED1)가 발광하는 동안 발광신호(E2[1])는 하이레벨이 유지되어 트랜지스터(EM2)는 턴오프되어 유기EL 소자(OLED2)에는 전류(IOLED)가 전달되지 않는다.
또한 제1 필드(1F) 동안에, 발광신호(E1[i])가 로우레벨인 동안 트랜지스터(BM2)는 턴온된다. 따라서 유기EL 소자(OLED2)의 애노드에 캐소드보다 낮은 레벨의 전압이 인가되어 유기EL 소자(OLED2)에는 역바이어스가 걸리게 된다. 따라서 유기EL 소자(OLED2)에 역 방향의 전류가 흐르게 됨으로써, 유기EL 소자(OLED2)의 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML) 사이 또는 전자 수송층(ETL)과 발광층(EML) 사이에 저장된 공간 전하가 방전되고, 유기EL 소자(OLED2)의 수명은 증가될 수 있다.
그 다음, 제2 필드(2F)에서, 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 제1 필드(1F)와 동일하게 트랜지스터(SM)가 턴온되어 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터 전압(Vdata)이 트랜지스터(DM)의 게이트, 즉 커패시터(C)의 일단에 인가된다. 따라서 커패시터(C)는 전원전압(VDD)과 데이터 전압(Vdata)의 차에 대응되는 전압, 즉 트랜지스터(DM)의 게이트와 소스 사이에 충전된 전압(VGS)이 충전되고, 트랜지스터(DM)는 충전된 전압(VGS)에 대응되는 전류(IOLED )가 드레인으로 흐른다. 로우레벨의 선택신호(S[1])가 인가되고 소정의 시간(td)이 경과한 후, 발광신호(E2[1])가 로우레벨이 되면 트랜지스터(EM2)가 턴온되어 트랜지스터(DM)의 드레인을 통하여 흐르는 전류(IOLED)가 유기EL 소자(OLED2)의 애노드로 전달되고 이 전류(IOLED)에 대응하여 유기EL 소자(OLED2)가 발광한다. 한편 제2 필드(2F)에서 발광신호(E2[1])가 로우레벨이 되어 유기EL 소자(OLED2)에 전류(IOLED)가 전달되는 동안 발광신호(E1[1])는 하이레벨이 유지되어 트랜지스터(EM1)는 턴오프 되어 유기EL 소자(OLED2)에는 전류(IOLED)가 전달되지 않는다.
또한 제2 필드(2F) 동안에, 발광신호(E2[i])가 로우레벨인 동안 트랜지스터(BM1)는 턴온된다. 따라서 유기EL 소자(OLED1)의 애노드에 캐소드보다 낮은 레벨의 전압이 인가되어 유기EL 소자(OLED1)에는 역바이어스가 걸리게 된다. 따라서 유기EL 소자(OLED1)에 역 방향의 전류가 흐르게 됨으로써, 유기EL 소자(OLED2)의 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML) 사이 또는 전자 수송층(ETL)과 발광층(EML) 사이에 저장된 공간 전하가 방전되고, 유기EL 소자(OLED2)의 수명은 증가될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치 및 그의 구동방법에 대하여 자세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치는 각 화소마다 바이어스 전압(Vbias)을 인가하기 위한 전원선에 더하여 제어하는 역바이어스신호가 인가되는 신호선(RB[i])이 추가된다는 점이 제2 실시예와 다른 점이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시 장치는 표시 패널(300), 선택 주사구동부(710) 및 발광 주사구동부(800) 및 데이터 구동부(900)를 포함한다. 여기서 발광 주사구동부(800) 및 데이터 구동부(900)는 제1 실시예와 동일한 동작을 수행하므로 동일한 도면부호로 표시하였으며 그 설명은 생략한다. 선택 주사구동부(710)는 선택신호(S[i])를 필드마다 순차적으로 생성하며 이에 더하여 역바이어스신호를 필드마다 순차적으로 생성하여 해당 신호선(RB[i])에 인가한다. 제3 실시예에서는 역바이어스신호가 선택 주사구동부(710)에서 생성되나, 다르게는 역바이어스신호가 발광 주사구동부에서 생성될 수도 있다.
표시 패널(300)은 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 선택주사선(S[i]), 복수의 발광주사선(E1[i], E2[i]), 역바이어스신호선(RB[i]), 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선(D[j]), 복수의 전원선(VDD), 복수의 바이어스 전원선(Vbias) 및 복수의 화소(310)를 포함한다. 화소(310)는 직전 선택주사선(S[i-1]), 현재 선택주사선(S[i]), 발광주사선(E1[i], E2[i]) 및 데이터선(D[j])으로부터 전달되는 신호에 의해, 하나의 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터신호에 기초하여 2개의 유기EL 소자가 시분할적으로 발광하도록 구동된다. 여기서 바이어스 전압(Vbias)은 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 캐소드에 인가되는 전원전압(Vss)보다 낮은 전압으로 설정된다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(310)를 보여주는 회로도이다. 화소(310)의 모든 트랜지스터들(M1, M21, M22. M3, M4, M5)은 p채널 트랜지스터로 도시하였다.
도 9에서와 같이, 화소(310)는 화소구동부(311), 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2), 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2)가 각각 선택적으로 발광되도록 제어하는 트랜지스터(M21, M22), 2개의 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 누설전류가 전달되는 것을 방지하기 위한 트랜지스터(M61, M62)를 포함한다.
화소구동부(311)는 선택주사선(S[i]) 및 데이터선(D[j])에 연결되며 데이터선(D[j])을 통하여 전달되는 데이터신호에 대응하여 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 인가될 전류를 생성한다. 본 실시예에서 화소구동부(311)는 4개의 트랜지스터 및 2개의 커패시터, 즉 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 트랜지스터(M5), 커패시터(Cvth) 및 커패시터(Cst)를 포함한다. 그러나 본 발명에 따른 화소구동부는 이와 같은 4개의 트랜지스터 및 2개의 커패시터에 한정하는 것이 아니라 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 인가될 전류를 생성하는 회로이면 충분하다.
구체적으로, 트랜지스터(M5)는 게이트가 현재 선택주사선(S[i])에 연결되고 소스가 데이터선(D[j])에 연결되어, 선택주사선(S[i])으로부터의 선택신호에 응답하여 데이터선(D[j])으로부터 인가된 데이터 전압을 커패시터(Cvth)의 노드(B)로 전달한다. 트랜지스터(M4)는 직전 선택주사선(S[i-1])으로부터의 선택신호에 응답하여 커패시터(Cvth)의 노드(B)를 전원(VDD)에 직접 연결한다. 트랜지스터(M3)는 직전 주사선(S[i-1])으로부터의 선택신호에 응답하여 트랜지스터(M1)를 다이오드 연결시킨다. 구동 트랜지스터(M1)는 게이트가 커패시터(Cvth)의 노드(A)가 접속되고, 소스가 전원(VDD)에 접속되고, 게이트에 인가되는 전압에 의하여 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 인가될 전류를 제어한다.
또한, 커패시터(Cst)는 일전극이 전원(VDD)에 접속되고 타전극이 트랜지스터(M4)의 드레인전극(노드 B)에 접속되며, 커패시터(Cvth)는 일전극이 커패시터(Cst)의 타전극에 연결되어 2개의 커패시터가 직렬 연결되고 타전극이 구동트랜지스터(M1)의 게이트(노드 A)에 연결된다.
그리고 구동 트랜지스터(M1)의 드레인에는 유기EL 소자(OLED1, OLED2)가 선택적으로 발광되도록 제어하는 트랜지스터(M21, M22)의 소스가 각각 연결되며, 트 랜지스터(M21, M22)의 게이트에는 각각 발광주사선(E1[i], E2[i])이 연결된다. 트랜지스터(M21, M22)의 드레인에는 각각 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 애노드가 연결된다. 트랜지스터(M61, M62)는 소스가 트랜지스터(M21, M22)의 드레인에 각각 연결되고 드레인은 전원선(Vbias)에 연결되며 게이트는 신호선(RB[i])에 연결된다.
아래에서는 도 10을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구동 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기EL 표시장치는 한 프레임이 두 개의 필드(1F, 2F)로 분할되어 구동되며, 각 필드(1F, 2F)에서 선택신호(S[1]∼S[n])가 순차적으로 인가된다.
제1 필드(1F)에서, 직전 선택주사선(S[0])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 트랜지스터(M3) 및 트랜지스터(M4)가 턴온된다. 트랜지스터(M3)가 턴온되어 트랜지스터(M1)는 다이오드 연결 상태가 된다. 따라서, 트랜지스터(M1)의 게이트와 소스 사이의 전압차가 트랜지스터(M1)의 문턱전압(Vth)이 될 때까지 변하게 된다. 이때 트랜지스터(M1)의 소스가 전원(VDD)에 연결되어 있으므로, 트랜지스터(M1)의 게이트 즉, 커패시터(Cvth)의 노드(A)에 인가되는 전압은 전원전압(VDD)과 문턱전압(Vth)의 합이 된다. 또한, 트랜지스터(M4)가 턴온되어 커패시터(Cvth)의 노드(B)에는 전원(VDD)이 인가되어, 커패시터(Cvth)에 충전되는 전압(VCvth)은 수학식 2와 같다.
Figure 112004033968681-pat00002
여기서, VCvth는 커패시터(Cvth)에 충전되는 전압을 의미하고, VCvthA는 커패시터(Cvth)의 노드(A)에 인가되는 전압, VCvthB는 커패시터(Cvth)의 노드(B)에 인가되는 전압을 의미한다.
현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 트랜지스터(M5)가 턴온되어 데이터선(D1)으로부터 인가된 데이터 전압(Vdata)이 노드(B)에 인가된다. 또한, 커패시터(Cvth)에는 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(Vth)에 해당되는 전압이 충전되어 있으므로, 트랜지스터(M1)의 게이트에는 데이터 전압(Vdata)과 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(Vth)의 합에 대응되는 전압이 인가된다. 즉, 트랜지스터(M1)의 게이트-소스간 전압(Vgs)은 다음의 수학식 3과 같다.
Figure 112004033968681-pat00003
제1 필드(1F)에서, 직전 선택주사선(S[0]) 및 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 발광신호(E1[1]) 및 발광신호(E2[1])는 모두 하이레벨이 되어 트랜지스터(M21) 및 트랜지스터(M22)가 모두 턴오프 되므로 누설전류가 유기EL 소자(OLED2, OLED2)로 흐르는 것이 방지된다. 또한, 직전 선택주사선(S[0]) 및 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 신호(RB[1])가 로우레벨이 되어 트랜지스터(M61, M62)가 모두 턴온되어 유기EL 소자 (OLED1, OLED2) 모두에 역바이어스가 걸리게 된다. 따라서 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 저장된 공간 전하들은 모두 방전되어 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 수명을 연장시킬 수 있다.
그 다음, 현재 선택주사선(S[1])이 하이 레벨이 되면, 발광제어선(E1[1])에 로우 레벨의 발광신호가 인가되어 트랜지스터(M21)가 온되어 트랜지스터(M1)의 게이트-소스 전압(VGS)에 대응하는 전류(IOLED)가 유기EL 소자(OLED1)에 공급되어, 유기EL 소자(OLED1)는 발광하게 된다. 전류(IOLED)는 수학식 4와 같다.
Figure 112004033968681-pat00004
여기서, IOLED는 유기EL 소자(OLED1)에 흐르는 전류이고, Vgs는 트랜지스터(M1)의 소스와 게이트 사이의 전압, Vth는 트랜지스터(M1)의 문턱 전압, Vdata는 데이터 전압, β는 상수 값을 나타낸다.
제2 필드(2F)에서, 직전 선택주사선(S[0])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 제1 필드(1F)에서와 동일하게 커패시터(Cvth)에 전압(VCvth)이 충전된다. 그 다음 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 트랜지스터(M5)가 턴온되어 데이터선(D1)으로부터 인가된 데이터 전압(Vdata)이 노드(B)에 인가된다.
제2 필드(2F)에서, 직전 선택주사선(S[0]) 및 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 발광신호(E1[1]) 및 발광신호(E2[1])는 모두 하이레벨이 되어 트랜지스터(M21) 및 트랜지스터(M22)가 모두 턴오프 되므로 누설전류가 유기EL 소자(OLED2, OLED2)로 흐르는 것이 방지된다. 또한, 직전 선택주사선(S[0]) 및 현재 선택주사선(S[1])에 로우 레벨의 선택신호가 인가되는 동안, 신호(RB[1])가 로우레벨이 되어 트랜지스터(M61, M62)가 모두 턴온되어 유기EL 소자(OLED1, OLED2) 모두에 역바이어스가 걸리게 된다. 따라서 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 저장된 공간 전하들은 모두 방전되어 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 수명을 연장시킬 수 있다.
그리고 현재 선택주사선(S[1])에 하이 레벨의 신호가 인가되면, 발광제어선(E2[1])에 로우 레벨의 발광신호가 인가되어 트랜지스터(M22)가 온되어 트랜지스터(M1)의 게이트-소스 전압(VGS)에 대응하는 전류(IOLED)가 유기EL 소자(OLED2)에 공급되어, 유기EL 소자(OLED2)는 발광하게 된다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 발광신호(E1[i], E2[i])가 모두 하이레벨인 동안 로우레벨의 신호(RB[i])를 인가하여 유기EL 소자(OLED2, OLED2)에 역바이어스를 걸어 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 저장된 공간 전하들은 모두 방전시킴으로써 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 수명을 연장시킬 수 있다.
다음은 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치에 대하여 설명한다. 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치는 하나의 화소에 하나의 유기EL 소자를 포함하며, 유기EL 소자에 역바이어스를 가하기 위하여 별도 의 독립적인 필드가 마련된다는 점이 제3 실시예와 다르다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 선택주사구동부(710) 및 데이터구동부(900)는 제3 실시예와 동일하다. 발광주사구동부(810)는 두 개의 발광신호를 생성하여 출력하는 제3 실시예의 발광주사구동부(800)와는 달리 하나의 발광신호(E[i])를 순차적으로 생성하여 출력한다.
표시 패널(400)은 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 선택주사선(S[i]), 복수의 발광주사선(E[i]), 역바이어스신호선(RB[i]), 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선(D[j]), 복수의 전원선(VDD), 복수의 바이어스 전원선(Vbias) 및 복수의 화소(410)를 포함한다. 화소(410)는 직전 선택주사선(S[i-1]), 현재 선택주사선(S[i]), 발광주사선(E[i]) 및 데이터선(D[j])으로부터 전달되는 신호에 의해 유기EL 소자가 발광하도록 구동된다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 화소(410)를 보여주는 회로도이다. 화소(410)는 유기EL 소자(OLED) 및 트랜지스터(M2)가 각각 하나라는 점이 제3 실시예의 화소(310)와 다르다.
화소(410)는 화소구동부(411), 유기EL 소자(OLED) 및 유기EL 소자(OLED)의 발광을 제어하는 트랜지스터(M2), 유기EL 소자(OLED)에 역바이어스를 제어하는 트랜지스터(M6)를 포함한다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기EL 표시장치의 신호 타이밍도이다. 도 13에서와 같이 제4 실시예에 따르면, 한 프레임은 2개의 필드로 구동된다.
제1 필드(1F) 동안에, 제3 실시예의 제1 필드(1F)와 동일하게 동작한다.
제2 필드(2F) 동안에, 역바이어스신호(RB[1])가 로우레벨이 되어 트랜지스터(M6)가 턴온되어 유기EL 소자(OLED)의 애노드와 전원선(Vbias)이 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 비교적 긴 시간동안 유기EL 소자(OLED1, OLED2)에 역바이어스를 걸어줌으로써 유기EL 소자에 저장된 공간 전하들은 보다 확실하게 방전시킴으로써 유기EL 소자(OLED1, OLED2)의 수명을 연장시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 권리범위는 실시예와 같은 구조에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따르면, 소정 시간동안 유기EL 소자에 역바이어스를 인가함으로써 유기EL 소자가 한 방향으로만 전류가 흐르는 것을 방지한다. 따라서 유기EL 소자(OLED)에 한 방향으로만 전류가 흐르게 되어 유기층의 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML) 사이 또는 전자 수송층(ETL)과 발광층(EML) 사이에 저장되는 공간 전하를 충분히 방전시킴으로써 유기EL 소자(OLED)의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 선택신호를 전달하는 복수의 주사선, 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선 및 상기 주사선과 상기 데이터선에 각각 연결되는 복수의 화소를 포함하는 발광 표시 장치에 있어서,
    상기 화소는,
    제1 전원전압이 인가되고, 상기 선택신호에 응답하여 상기 데이터 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하는 화소구동부;
    상기 제1 전류에 대응하는 빛으로 발광하는 발광소자;
    상기 화소구동부와 상기 발광소자 사이에 전기적으로 연결되며 턴온 시 제1 전류를 상기 발광소자로 전달하는 제1 스위칭 소자; 및
    상기 제1 스위칭 소자가 턴오프된 때 상기 발광소자에 상기 제1 전류와 반대방향의 제2 전류를 인가하는 제2 스위칭소자를 포함하는 발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 제2 스위칭소자에 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 상기 제1 전원보다 낮은 제2 전원전압이 인가되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제2 스위칭 소자가 턴온될 때 상기 발광소자의 제1 전극에 상기 제2 전원전압보다 낮은 역바이어스 전압이 인가되는 발광 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 소자는,
    제어전극이 제1 제어신호를 전달하는 신호선에 전기적으로 연결되고, 제1 주전극이 상기 역바이어스 전압을 인가하는 역바이어스전원에 전기적으로 연결되며, 제2 주전극이 상기 발광소자의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 트랜지스터인 발광 표시 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 주사선은 제1 및 제2 선택신호를 각각 전달하는 제1 및 제2 주사선을 포함하고,
    상기 회로구동부는,
    제어전극이 상기 제1 주사선에 연결되고 소스가 상기 데이터선에 전기적으로 연결되는 제1 트랜지스터;
    일전극에 상기 제1 전원전압이 인가되며, 타전극은 상기 제1 트랜지스터의 드레인에 전기적으로 연결되는 제1 커패시터;
    제어전극이 상기 제2 주사선에 연결되고 소스가 제1 커패시터의 일전극이 연결되는 제2 트랜지스터;
    일전극이 상기 제2 트랜지스터의 드레인에 연결되는 제2 커패시터;
    제어전극이 상기 제1 커패시터의 타전극에 전기적으로 연결되고 소스에는 제1 전원전압이 인가되는 제3 트랜지스터; 및
    제어전극이 상기 제2 주사선에 연결되고 상기 제3 트랜지스터를 다이오드 연결하는 제4 트랜지스터를 포함하는 발광 표시 장치.
  5. 선택신호를 전달하는 복수의 주사선, 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선 및 상기 주사선과 상기 데이터선에 각각 연결되는 복수의 화소를 포함하는 발광 표시 장치에 있어서,
    상기 화소는,
    상기 선택신호에 응답하여 상기 데이터 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하는 화소구동부;
    상기 제1 전류를 선택적으로 전달하는 제1 및 제2 스위칭소자;
    상기 제1 및 제2 스위칭 소자로부터 각각 전달받은 제1 전류에 대응하는 빛으로 발광하는 제1 및 제2 발광소자; 및
    상기 제1 및 제2 발광소자에 역바이어스전압을 각각 인가하는 제3 및 제4 스위칭소자를 포함하는 발광 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 스위칭소자는 상기 제2 스위칭소자와 동시에 턴온되고, 상기 제4 스위칭소자는 상기 제1 스위칭소자와 동시에 턴온되는 발광 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는 제어전극이 제1 발광신호를 전달하는 제1 발광신호선에 전기적으로 연결되는 트랜지스터이고,
    상기 제2 스위칭 소자는 제어전극이 제2 발광신호를 전달하는 제2 발광신호선에 전기적으로 연결되는 트랜지스터이고,
    상기 제3 스위칭 소자는 제어전극이 상기 제2 발광신호선에 연결되고, 제1 주전극이 역바이어스전압을 인가하는 역바이어스전원선에 연결되며, 제2 주전극이 상기 제1 발광소자에 연결되는 트랜지스터이고,
    상기 제4 스위칭 소자는 제어전극이 상기 제1 발광신호선에 연결되고, 제1 주전극이 역바이어스전압을 인가하는 역바이어스전원선에 연결되며, 제2 주전극이 상기 제2 발광소자에 연결되는 트랜지스터인 발광 표시 장치.
  8. 순차적으로 선택신호를 전달하는 복수의 주사선;
    데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선;
    제1 및 제2 발광신호를 각각 전달하는 복수의 제1 및 제2 발광신호선;
    제1 전압의 전원을 공급하는 복수의 제1 전원선;
    제2 전압의 전원을 공급하는 복수의 제2 전원선;
    제어신호를 전달하는 복수의 제어신호선; 및
    상기 주사선, 데이터선, 제1 및 제2 발광신호선, 제1 및 제2 전원선, 제어신호선에 각각 연결되는 화소를 포함하고,
    상기 화소는,
    상기 선택신호에 응답하여 상기 데이터 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하는 복수의 화소구동부;
    제어전극이 상기 제1 및 제2 발광신호선에 각각 연결되며 상기 제1 전류를 전달하는 제1 및 제2 트랜지스터;
    제1 전극이 상기 제1 및 제2 트랜지스터의 드레인에 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 발광소자; 및
    제어전극이 상기 제어신호선에 각각 연결되고, 소스가 상기 제1 및 제2 발광소자의 제1 전극에 각각 연결되고, 드레인이 상기 제2 전원선에 각각 연결되는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함하는 발광 표시 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 발광소자는 제2 전극에 상기 제1 전압보다 낮은 제3 전압이 인가되는 발광 표시 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 전압은 상기 제3 전압보다 낮은 전압인 발광 표시 패널.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 회로구동부는,
    현재 선택신호에 응답하여 턴온되어 상기 데이터신호를 전달하는 제1 트랜지 스터;
    상기 데이터신호에 대응하는 전압을 저장하는 제1 커패시터;
    직전 선택신호에 응답하여 턴온되어 상기 제1 커패시터와 병렬 연결되는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 커패시터에 저장된 전압에 대응되는 전류를 출력하는 제3 트랜지스터;
    상기 제3 트랜지스터의 게이트에 연결되어 상기 제3 트랜지스터의 문턱전압에 대응하는 전압을 저장하는 제2 커패시터; 및
    직전 선택신호에 응답하여 턴온되어 상기 제3 트랜지스터를 다이오드 연결하는 제4 트랜지스터를 포함하는 발광 표시 패널.
  12. 발광 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 발광 표시 장치는,
    인가되는 제1 전류에 대응하여 발광하는 제1 및 제2 발광소자를 포함하는 복수의 발광 소자; 및
    선택신호, 데이터신호에 기초하여 상기 제1 전류를 생성하는 복수의 화소구동부를 포함하고
    상기 구동 방법은,
    a) 상기 제1 전류를 제1 발광소자에 인가하는 단계; 및
    b) 상기 화소구동부와 상기 제1 발광소자를 전기적으로 차단하고, 상기 제1 발광소자에 역바이어스를 가하는 단계
    를 포함하는 발광 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 b) 단계가 수행되는 동안에, 상기 제2 발광소자에 상기 제1 전류를 인가하는 발광 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 b) 단계가 수행되는 동안에, 상기 화소구동부와 상기 제2 발광소자를 전기적으로 차단하고, 상기 제2 발광소자에 역바이어스를 가하는 발광 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b) 단계는, 선택신호가 인가되는 동안에 진행되는 발광 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 제1 필드동안 진행되고
    상기 b) 단계는 상기 제1 필드를 뒤따르는 제2 필드동안에 진행되는 발광 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 발광 표시 장치는 복수의 화소를 포함하고
    상기 복수의 화소 각각은 상기 제1 및 제2 발광소자와 상기 화소구동부가 포함되는 발광 표시 장치의 구동방법.
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