KR100707623B1 - 화소 및 이를 이용한 발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있도록 한 화소에 관한 것이다.
본 발명의 화소는 발광소자와; 적어도 하나의 주사선 및 데이터선과 접속되며 데이터선으로부터 소정 전압인 제 1데이터신호가 공급될 때 제 1전원과 제 1데이터신호의 차에 대응되는 소정의 전압을 적어도 하나의 커패시터에 1차 충전하고, 상기 데이터선으로부터 소정 전류인 제 2데이터신호만큼 전류가 싱크될 때 상기 적어도 하나의 커패시터를 2차 충전하는 화소회로를 구비하며; 상기 화소회로 각각은 상기 데이터선과 접속되며 제 n(n은 자연수)주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 1트랜지스터 및 제 2트랜지스터와; 상기 제 1전원과 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극 사이에 접속되며 제 n-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 3트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 상기 제 1전원 사이에 직렬로 접속되는 제 1커패시터 및 제 2커패시터와; 상기 제 1커패시터 및 제 2커패시터의 공통단자에 자신의 게이트단자가 접속되며, 제 1전극이 상기 제 1전원에 접속되는 제 4트랜지스터와; 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 접속되어 상기 제 n-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 상기 제 4트랜지스터를 다이오드 형태로 접속시키기 위한 제 5트랜지스터를 구비한다..

Description

화소 및 이를 이용한 발광 표시장치{Pixel and Light Emitting Display Using the same}
도 1은 종래의 발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 화소의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 화소의 구동방법을 나타내는 파형도이다.
도 5는 도 2에 도시된 데이터 집적회로의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 2에 도시된 데이터 집적회로의 다른례를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 전압 생성부, 전류 생성부, 선택부 및 화소의 연결구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 스위칭소자들로 공급되는 선택신호를 나타내는 파형도이다.
도 9는 도 7에 도시된 선택부의 다른례를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 스위칭소자들로 공급되는 선택신호를 나타내는 파형도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10,110 : 주사 구동부 20,120 : 데이터 구동부
30,130 : 화소부 40,140 : 화소
50,150 : 타이밍 제어부 142 : 화소회로
200 : 데이터 집적회로 210 : 쉬프트 레지스터부
220 : 샘플링 래치부 230 : 홀딩 래치부
240 : 전압 디지털-아날로그 변환부 250 : 전류 디지털-아날로그 변환부
260 : 버퍼부 270 : 선택블록
280 : 레벨 쉬프터부
본 발명은 화소 및 이를 이용한 발광 표시장치에 관한 것으로, 특히 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있도록 한 화소 및 이를 이용한 발광 표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display) 등이 있다.
평판 표시장치 중 발광 표시장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 발광소자를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한, 발광 표시장치는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
도 1은 종래의 발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광 표시장치는 주사선들(S1 내지 Sn) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)과 접속된 복수의 화소들(40)을 포함하는 화소부(30)와, 주사선들(S1 내지 Sn)을 구동하기 위한 주사 구동부(10)와, 데이터선들(D1 내지 Dm)을 구동하기 위한 데이터 구동부(20)와, 주사 구동부(10) 및 데이터 구동부(20)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(50)를 구비한다.
타이밍 제어부(50)는 외부로부터 공급되는 동기신호들에 대응하여 데이터 구동제어신호(DCS) 및 주사 구동제어신호(SCS)를 생성한다. 타이밍 제어부(50)에서 생성된 데이터 구동제어신호(DCS)는 데이터 구동부(20)로 공급되고, 주사 구동제어신호(SCS)는 주사 구동부(10)로 공급된다. 그리고, 타이밍 제어부(50)는 외부로부터 공급되는 데이터(Data)를 데이터 구동부(20)로 공급한다.
주사 구동부(10)는 타이밍 제어부(50)로부터 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받는다. 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받은 주사 구동부(10)는 주사신호를 생성하고, 생성된 주사신호를 주사선들(S1 내지 Sn)로 순차적으로 공급한다.
데이터 구동부(20)는 타이밍 제어부(50)로부터 데이터 구동제어신호(DCS)를 공급받는다. 데이터 구동제어신호(DCS)를 공급받은 데이터 구동부(20)는 데이터신 호(소정의 전압)를 생성하고, 생성된 데이터신호를 주사신호와 동기되도록 데이터선들(D1 내지 Dm)로 공급한다.
화소부(30)는 외부로부터 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받아 각각의 화소들(40)로 공급한다. 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받은 화소들(40) 각각은 데이터신호에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 발광소자를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류를 제어함으로써 데이터신호에 대응되는 빛을 생성한다.
즉, 종래의 발광 표시장치에서 화소들(40) 각각은 데이터신호에 대응되어 소정 휘도의 빛을 생성한다. 하지만, 종래에는 화소들(40) 각각에 포함되는 트랜지스터들의 문턱전압 불균일 및 전자 이동도(electron mobility)의 편차에 의하여 원하는 휘도의 영상을 표시하지 못하는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 데이터신호로써 전류를 공급할 수 있다. 실제로, 데이터신호로써 전류가 공급되면 트랜지스터들이 불균일한 전압-전류 특성을 갖는다 하더라도 화소부(30)에서 균일한 영상을 표시할 수 있다.
하지만, 데이터신호로써 공급되는 전류는 미세 전류이기 때문에 데이터선을 충전하는데 많은 시간이 소모되는 문제점이 있다. 예를 들어, 데이터선의 부하 커패시턴스가 30㎊이라 가정할 경우에 수십 nA에서 수백 nA 정도의 데이터신호로써 데이터선의 부하를 충전하려면 수 ms의 시간이 필요하다. 이는 수십 ㎲의 1수평기간(1H)를 고려하여 볼 때 충전시간이 충분하지 못하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 균일한 영상을 표시할 수 있도록 한 화소 및 이를 이용한 발광 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1측면은 발광소자와; 적어도 하나의 주사선 및 데이터선과 접속되며 데이터선으로부터 소정 전압인 제 1데이터신호가 공급될 때 제 1전원과 제 1데이터신호의 차에 대응되는 소정의 전압을 적어도 하나의 커패시터에 1차 충전하고, 상기 데이터선으로부터 소정 전류인 제 2데이터신호만큼 전류가 싱크될 때 상기 적어도 하나의 커패시터를 2차 충전하는 화소회로를 구비하며; 상기 화소회로 각각은 상기 데이터선과 접속되며 제 n(n은 자연수)주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 1트랜지스터 및 제 2트랜지스터와; 상기 제 1전원과 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극 사이에 접속되며 제 n-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 3트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 상기 제 1전원 사이에 직렬로 접속되는 제 1커패시터 및 제 2커패시터와; 상기 제 1커패시터 및 제 2커패시터의 공통단자에 자신의 게이트단자가 접속되며, 제 1전극이 상기 제 1전원에 접속되는 제 4트랜지스터와; 상기 제 4트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 접속되어 상기 제 n-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 상기 제 4트랜지스터를 다이오드 형태로 접속시키기 위한 제 5트랜지스터를 구비하는 화소를 제공한다.
삭제
본 발명의 제 2측면은 주사선들로 주사신호를 순차적으로 공급하기 위한 주사 구동부와; 각 수평기간의 제 1기간 동안 데이터선들로 소정 전압인 제 1데이터신호를 공급하고, 제 1기간 이외의 제 2기간 동안 상기 데이터선들로 소정 전류인 제 2데이터신호만큼 전류를 싱크하기 위한 적어도 하나의 데이터 집적회로를 구비하는 데이터 구동부와; 상기 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 화소를 포함하는 화소부를 구비하는 발광 표시장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 데이터 집적회로는 외부로부터 공급되는 데이터의 계조값에 대응하여 상기 제 1데이터신호를 생성하기 위한 전압 디지털-아날로그 변환부와; 상기 데이터의 계조값에 대응하여 상기 제 2데이터신호를 생성하기 위한 전류 디지털-아날로그 변환부와; 상기 수평기간의 제 1기간 동안 상기 전압 디지털-아날로그 변환부와 상기 데이터선들을 접속시키고, 상기 제 2기간 동안 상기 전류 디지털-아날로그 변환부와 상기 데이터선들을 접속시키기 위한 선택블록을 구비한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 첨부된 도 2 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 발광 표시장치는 주사선들(S1 내지 Sn), 발광 제어선들(E1 내지 En) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)과 접속되는 복수의 화소들(140)을 포함하는 화소부(130)와, 주사선들(S1 내지 Sn) 및 발광 제어선들(E1 내지 En)을 구동하기 위한 주사 구동부(110)와, 데이터선들(D1 내지 Dm)을 구동하기 위한 데이터 구동부(120)와, 주사 구동부(110) 및 데이터 구동부(120)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(150)를 구비한다.
화소부(130)는 주사선들(S1 내지 Sn), 발광 제어선들(E1 내지 En) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)에 의하여 구획된 영역에 형성되는 화소들(140)을 구비한다. 화소들(140)은 외부로부터 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받는다. 제 1전원(ELVDD)을 공급받은 화소들(140) 각각은 데이터신호와 제 1전원(ELVDD)의 차에 대응하여 소정의 전압을 적어도 하나의 커패시터에 충전한다. 그리고, 화소들(140) 각각은 적어도 하나의 커패시터에 충전된 전압에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 발광소자를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어한다. 이를 위하여, 화소들(140) 각각은 도 3과 같이 구성된다. 도 3에 도시된 화소(140)의 상세한 구조는 후술하기로 한다.
타이밍 제어부(150)는 외부로부터 공급되는 동기신호들에 대응하여 데이터 구동제어신호(DCS) 및 주사 구동제어신호(SCS)를 생성한다. 타이밍 제어부(150)에서 생성된 데이터 구동제어신호(DCS)는 데이터 구동부(120)로 공급되고, 주사 구동 제어신호(SCS)는 주사 구동부(110)로 공급된다. 그리고, 타이밍 제어부(150)는 외부로부터 공급되는 데이터(Data)를 데이터 구동부(120)로 공급한다.
주사 구동부(110)는 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받는다. 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받은 주사 구동부(110)는 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사신호를 순차적으로 공급한다. 그리고, 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받은 주사 구동부(110)는 발광 제어선들(E1 내지 En)로 발광 제어신호를 순차적으로 공급한다. 여기서, 발광 제어신호는 2개의 주사신호와 중첩되도록 공급된다. 이를 위하여, 발광 제어신호의 폭은 주사신호의 폭과 같거나 넓게 설정된다.
데이터 구동부(120)는 타이밍 제어부(150)로부터 데이터 구동제어신호(DCS)를 공급받는다. 데이터 구동제어신호(DCS)를 공급받은 데이터 구동부(120)는 데이터신호를 생성하고, 생성된 데이터신호를 데이터선들(D1 내지 Dm)로 공급한다. 여기서, 데이터 구동부(120)는 1수평기간(1H) 중 소정기간 동안 데이터신호(제 1데이터신호)로써 전압(이후 "전압 데이터신호"라 하기로 함)을 공급하고, 나머지 기간 동안 데이터신호(제 2데이터신호)로써 화소(140)로부터 전류(이후 "전류 데이터신호"라 하기로 함)를 공급받는다. 이를 위해, 데이터 구동부(120)는 적어도 하나의 데이터 집적회로(200)를 구비한다. 데이터 집적회로(200)의 상세한 구성은 후술하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 화소의 일례를 나타내는 회로도이다. 도 3에서는 설명의 편의성을 위하여 제 m데이터선(Dm), 제 n-1주사선(Sn-1), 제 n주사선(Sn) 및 제 n발광 제어선(En)과 접속된 화소를 도시하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 화소(140)는 발광소자(OLED), 발광소자(OLED)로 전류를 공급하기 위한 화소회로(142)를 구비한다.
발광소자(OLED)는 화소회로(142)로부터 공급되는 전류에 대응하여 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 생성한다. 이를 위하여, 발광소자(OLED)는 유기물질 또는 무기물질 등으로 형성된다.
화소회로(142)는 데이터선(Dm)으로부터 공급되는 데이터신호에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 발광소자(OLED)를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어한다. 이를 위해, 화소회로(142)는 제 1 내지 제 6트랜지스터(M6)와, 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)를 구비한다.
제 1트랜지스터(M1)의 제 1전극은 데이터선(Dm)에 접속되고, 제 2전극은 제 1노드(N1)에 접속된다. 그리고, 제 1트랜지스터(M1)의 게이트전극은 제 n주사선(Sn)에 접속된다. 이와 같은 제 1트랜지스터(M1)는 제 n주사선(Sn)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 데이터선(Dm)과 제 1노드(N1)를 전기적으로 접속시킨다. 실질적으로, 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온되면 데이터선(Dm)으로부터 공급되는 전압 데이터신호가 제 1노드(N1)로 공급된다.
제 2트랜지스터(M2)의 제 1전극은 데이터선(Dm)에 접속되고, 제 2전극은 제 4트랜지스터(M4)의 제 2전극에 접속된다. 그리고, 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극은 제 n주사선(Sn)에 접속된다. 이와 같은 제 2트랜지스터(M2)는 제 n주사선(Sn)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 데이터선(Dm)과 제 4트랜지스터(M4)의 제 2전극을 전기적으로 접속시킨다. 실질적으로, 제 2트랜지스터(M2)가 턴-온되면 제 4트랜지스터(M4)로부터 공급되는 전류가 제 2트랜지스터(M2) 및 데이터선(Dm)을 경유하여 데이터 집적회로(200)로 공급된다.
제 3트랜지스터(M3)의 제 1전극은 제 1전원(ELVDD)에 접속되고, 제 2전극은 제 1노드(N1)에 접속된다. 그리고, 제 3트랜지스터(M3)의 게이트전극은 제 n-1주사선(Sn-1)에 접속된다. 이와 같은 제 3트랜지스터(M3)는 제 n-1주사선(Sn-1)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 제 1전원(ELVDD)과 제 1노드(N1)를 전기적으로 접속시킨다.
제 4트랜지스터(M4)의 제 1전극은 제 3노드(N3)(즉, 제 1전원(ELVDD))에 접속되고, 제 2전극은 제 6트랜지스터(M6)의 제 1전극에 접속된다. 그리고, 제 4트랜지스터(M4)의 게이트전극은 제 2노드(N2)에 접속된다. 이와 같은 제 4트랜지스터(M4)는 제 2노드(N2)에 인가되는 전압, 즉 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 충전된 전압에 대응되는 전류를 제 6트랜지스터(M6)의 제 1전극으로 공급한다.
제 5트랜지스터(M5)의 제 2전극은 제 2노드(N2)에 접속되고, 제 1전극은 제 4트랜지스터(M4)의 제 2전극에 접속된다. 그리고, 제 5트랜지스터(M5)의 게이트전극은 제 n-1주사선(Sn-1)에 접속된다. 이와 같은 제 5트랜지스터(M5)는 제 n-1주사선(Sn-1)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 제 4트랜지스터(M4)를 다이오드 형태로 접속시킨다.
제 6트랜지스터(M6)의 제 1전극은 제 4트랜지스터(M4)의 제 2전극에 접속되 고, 제 2전극은 발광소자(OLED)의 애노드전극에 접속된다. 그리고, 제 6트랜지스터(M6)의 게이트전극은 제 n발광 제어선(En)에 접속된다. 이와 같은 제 6트랜지스터(M6)는 제 n발광 제어선(En)으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 발광 제어신호가 공급되지 않을 때 턴-온된다. 여기서, 제 n발광 제어선(En)으로 공급되는 발광 제어신호는 제 n-1주사선(Sn-1) 및 제 n주사선(Sn)으로 공급되는 주사신호와 중첩되게 공급된다. 따라서, 제 6트랜지스터(M6)는 제 n-1주사선(Sn-1) 및 제 n주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되어 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 소정의 전압이 충전될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온되어 제 4트랜지스터(M4)와 발광소자(OLED)를 전기적으로 접속시킨다. 한편, 도 3에서는 설명의 편의성을 위하여 트랜지스터들(M1 내지 M6)을 피모스(PMOS) 타입으로 도시하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 도 3에 도시된 화소의 구동방법을 나타내는 파형도이다. 도 4에서 1수평기간(1H)은 제 1기간 및 제 2기간으로 나누어 구동된다. 제 1기간 동안 데이터선들(D1 내지Dm)로는 전압 데이터신호(VD)가 공급되고, 제 2기간 동안 데이터선들(D1 내지 Dm)로는 전류 데이터신호(ID)가 공급(싱크)된다.
도 3 및 도 4를 결부하여 동작과정을 상세히 설명하면, 먼저 제 n-1주사선(Sn-1)으로 주사신호가 공급된다. 제 n-1주사선(Sn-1)으로 주사신호가 공급되면 제 3트랜지스터(M3) 및 제 5트랜지터(M5)가 턴-온된다. 제 5트랜지스터(M5)가 턴-온되면 제 4트랜지스터(M4)가 다이오드 형태로 접속된다. 제 4트랜지스터(M4)가 다이오드 형태로 접속되면 제 2노드(N2)에는 제 1전원(ELVDD)에서 제 4트랜지스터(M4)의 문턱전압을 감한 전압값이 인가된다. 여기서, 제 3노드(N3)는 제 1전원(ELVDD)의 전압값으로 설정되기 때문에 제 1커패시터(C1)에는 제 4트랜지스터(M4)의 문턱전압에 대응되는 전압이 충전된다.
그리고, 제 3트랜지스터(M3)가 턴-온되면 제 1노드(N1)가 제 1전원(ELVDD)과 접속된다. 따라서, 제 2커패시터(C2)에는 제 4트랜지스터(M4)의 문턱전압에 대응되는 전압이 충전된다. 한편, 제 n-1주사선(Sn-1)으로 주사신호가 공급되는 기간 동안 제 1트랜지스터(M1) 및 제 2트랜지스터(M2)는 턴-오프 상태를 유지하기 때문에 데이터선(Dm)으로 공급되는 데이터신호들(VD, ID)은 화소(140)로 공급되지 않는다.
이후, 제 n주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되어 제 1트랜지스터(M1) 및 제 2트랜지스터(M2)가 턴-온된다. 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온되면 제 1기간 동안 데이터선(Dm)으로 공급되는 전압 데이터신호(VD)가 제 1노드(N1)로 공급된다. 그러면, 제 1노드(N1)의 전압이 제 1전원(ELVDD)의 전압으로부터 전압 데이터신호(VD)의 전압으로 하강된다. 이때, 제 2노드(N2)가 플로팅되어 있기 때문에 제 1노드(N1)의 전압 하강량에 대응하여 제 2노드(N2)의 전압값도 하강된다. 여기서, 제 1커패시터(C1)와 제 2커패시터(C2)가 동일 용량으로 설정된다면 제 2노드(N2)는 제 1노드(N1)의 절반 만큼 전압이 하강된다. 예를 들어, 제 1노드(N1)에서 2V의 전압이 하강되었다면 제 2노드(N2)에서는 1V의 전압이 하강된다.
한편, 제 3노드(N3)는 제 1전원(ELVDD)의 전압값을 유지한다. 따라서, 제 1 커패시터(C1)에는 제 2노드(N2)와 제 3노드(N3)의 차에 대응하는 소정의 전압이 충전된다. 이때, 제 1전원(ELVDD)은 항상 일정값을 유지하기 때문에 제 1커패시터(C1)충전되는 전압값은 전압 데이터신호(VD)에 의하여 결정된다. 그리고, 제 2커패시터(C2)에는 제 1노드(N1)와 제 2노드(N2)의 전압차에 대응하는 소정의 전압이 충전된다.
제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 전압 데이터신호(VD)에 대응되는 전압이 충전된 후 제 2기간 동안 전류 데이터신호(ID)에 대응되는 전류가 화소(140)로부터 데이터선(Dm)을 경유하여 데이터 구동부(120)로 공급된다. 실제로, 전류 데이터신호(ID)에 대응되는 전류는 제 1전원(ELVDD), 제 4트랜지스터(M4) 및 제 2트랜지스터(M2)를 경유하여 데이터 구동부(120)로 공급된다. 이때, 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에는 전류 데이터신호(ID)에 대응되는 전압이 충전된다.
즉, 본 발명에서는 제 1기간 동안 전압 데이터신호(VD)를 공급하여 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 소정의 전압을 먼저 충전한다. 그리고, 제 2기간 동안 전류 데이터신호(ID)를 공급하여 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 충전된 전압을 정확히 원하는 전압으로 제어한다. 여기서, 제 1기간 동안 데이터선의 부하가 충전되었기 때문에 제 2기간 동안 전류 데이터신호(ID)를 이용하여 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)의 충전전압을 안정적으로 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 트랜지스터의 문턱전압 및 전자 이동도(electron mobility)의 편차와 무관하게 균일한 영상을 표시할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 데이터 집적회로를 상세히 나타내는 도면이다. 도 5에서는 설명의 편의성의 위하여 데이터 집적회로(200)가 j(j는 2이상의 자연수)개의 채널을 갖는다고 가정하기로 한다.
도 5를 참조하면, 데이터 집적회로(200)는 샘플링 신호를 순차적으로 생성하기 위한 쉬프트 레지스터부(210)와, 샘플링 신호에 응답하여 데이터(Data)를 순차적으로 저장하기 위한 샘플링 래치부(220)와, 샘플링 래치부(220)의 데이터(Data)들을 일시 저장함과 아울러 저장된 데이터들(Data)을 전압 디지털-아날로그 변환부(이하 "VDAC부"라 함)(240) 및 전류 디지털-아날로그 변환부(이하 "IDAC부"라 함)(250)로 공급하기 위한 홀딩 래치부(230)와, 데이터(Data)의 계조값에 대응하여 전압 데이터신호(VD)(소정의 전압)를 생성하기 위한 VDAC부(240)와, 데이터(Data)의 계조값에 대응하여 전류 데이터신호(ID)(소정의 전류)를 생성하기 위한 IDAC부(250)와, 전압 데이터신호(VD)를 완충하여 공급하기 위한 버퍼부(260)와, 1수평기간 중 제 1기간 동안 데이터선들(D1 내지 Dj)을 버퍼부(260)와 접속시키고, 제 2기간 동안 데이터선들(D1 내지 Dj)을 IDAC부(250)와 접속시키기 위한 선택블록(270)을 구비한다.
쉬프트 레지스터부(210)는 타이밍 제어부(150)로부터 소스 쉬프트 클럭(SSC) 및 소스 스타트 펄스(SSP)를 공급받는다. 소스 쉬프트 클럭(SSC) 및 소스 스타트 펄스(SSP)를 공급받은 쉬프트 레지스터부(210)는 소스 쉬프트 클럭(SSC)의 1주기 마다 소스 스타트 펄스(SSP)를 쉬프트 시키면서 순차적으로 j개의 샘플링 신호를 생성한다. 이를 위해, 쉬프트 레지스터부(210)는 j개의 쉬프트 레지스터(2101 내지 210j)를 구비한다.
샘플링 래치부(220)는 쉬프트 레지스터부(210)로부터 순차적으로 공급되는 샘플링신호에 응답하여 데이터(Data)를 순차적으로 저장한다. 여기서, 샘플링 래치부(220)는 j개의 데이터(Data)를 저장하기 위하여 j개의 샘플링 래치(2201 내지 220j)를 구비한다. 그리고, 각각의 샘플링 래치들(2201 내지 220j)은 데이터(Data)의 비트수에 대응되는 크기를 갖는다. 예를 들어, 데이터(Data)들이 k비트로 구성되는 경우 샘플링 래치(2201 내지 220i) 각각은 k비트의 크기로 설정된다.
홀딩 래치부(230)는 소스 출력 인에이블(SOE) 신호가 입력될 때 샘플링 래치부(220)로부터 데이터(Data)를 입력받아 저장한다. 그리고, 홀딩 래치부(230)는 소스 출력 인에이블(SOE) 신호가 입력될 때 자신에게 저장된 데이터(Data)를 VDAC부(240) 및 IDAC부(250)로 공급한다. 이를 위해, 홀딩 래치부(230)는 k비트로 설정된 j개의 홀딩 래치(2301 내지 230j)를 구비한다.
VDAC부(240)는 데이터(Data)의 비트값에 대응하여 전압 데이터신호(VD)를 생성하고, 생성된 전압 데이터신호(VD)를 버퍼부(260)를 경유하여 선택블록(270)으로 공급한다. 이를 위해, VDAC부(240)는 j개의 전압 생성부(2401 내지 240j)를 구비한다. 한편, VDAC부(240)는 버퍼부(260)를 경유하지 않고 전압 데이터신호(VD)를 선택블록(270)으로 직접 공급할 수도 있다.
IDAC부(250)는 데이터(Data)의 비트값에 대응하여 전류 데이터신호(ID)를 생성하고, 생성된 전류 데이터신호(ID)를 선택블록(270)을 경유하여 화소들(140)로부 터 공급받는다. 즉, IDAC부(250)는 데이터(Data)의 비트값에 대응하여 전류 데이터신호(ID) 만큼의 전류를 화소들(140)로부터 싱크한다(Current Sink). 이를 위해, IDAC부(250)는 j개의 전류 생성부(2501 내지 250j)를 구비한다.
버퍼부(260)는 VDAC부(240)로부터 공급되는 전압 데이터신호(VD)를 선택블록(270)으로 공급한다. 이를 위해, 버퍼부(260)는 j개의 버퍼(2601 내지 260j)를 구비한다.
선택블록(270)은 수평기간(1H)의 제 1기간 동안 버퍼부(260)를 경유하여 데이터선들(D1 내지 Dj)과 VDAC부(260)를 접속시키고, 그 외의 제 2기간 동안 데이터선들(D1 내지 Dj)과 IDAC부(250)를 접속시킨다. 그러면, 제 1기간 동안 전압 데이터신호(VD)가 데이터선들(D1 내지 Dj)을 경유하여 주사신호에 의하여 선택된 화소들(140)로 공급된다. 그리고, 제 2기간 동안 전류 데이터신호(ID)가 화소들(140)로부터 데이터선들(D1 내지 Dj)을 경유하여 IDAC부(250)로 공급된다. 이를 위해, 선택블록(270)은 j개의 선택부(2701 내지 270j)를 구비한다.
한편 본 발명의 데이터 집적회로(200)는 도 6과 같이 홀딩 래치부(230)의 다음단에 레벨 쉬프터부(280)를 더 포함할 수 있다. 레벨 쉬프터부(280)는 홀딩 래치부(230)로부터 공급되는 데이터(Data)의 전압레벨을 상승시켜 VDAC부(240)와 IDAC부(250)로 공급한다. 외부 시스템으로부터 데이터 집적회로(200)로 높은 전압레벨을 가지는 데이터(Data)가 공급되면 전압레벨에 대응되는 회로 부품들이 설치되어야 하기 때문에 제조비용이 증가된다. 따라서, 데이터 집적회로(200)의 외부에서는 낮은 전압레벨을 가지는 데이터(Data)를 공급하고, 이 낮은 전압레벨을 가지는 데이터(Data)를 레벨 쉬프터부(280)에서 높은 전압레벨로 승압시킨다.
도 7은 데이터선과 접속된 화소, 전류 생성부, 전압 생성부 및 선택부를 나타내는 도면이다. 도 7에서는 설명의 편의성을 위하여 j번째 전압 생성부(240j) 및 j번째 전류 생성부(250j)를 도시하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 선택부(270j)는 전압 생성부(240j)와 데이터선(Dj) 사이에 접속되는 제 1스위칭소자(SW1)와, 전류 생성부(250j)와 데이터선(Dj) 사이에 접속되는 제 2스위칭소자(SW2)를 구비한다.
제 1스위칭소자(SW1)는 도 8과 같이 제 1제어라인(CL1)으로부터 공급되는 제 1선택신호에 의하여 1수평기간(1H) 중 제 1기간 동안 턴-온된다. 즉, 제 1스위칭소자(SW1)는 데이터선(Dj)으로 전압 데이터신호(VD)가 공급되는 기간 동안 턴-온된다.
제 2스위칭소자(SW2)는 제 2제어라인(CL2)으로부터 공급되는 제 2선택신호에 의하여 1수평기간(1H) 중 제 2기간 동안 턴-온된다. 즉, 제 2스위칭소자(SW2)는 화소(140)로부터 데이터선(Dj)을 경유하여 전류 데이터신호(ID)가 싱크되는 기간 동안 턴-온된다.
전압 생성부(240j)는 자신에게 공급되는 데이터(Data)의 계조값에 대응하여 소정 전압(즉, 전압 데이터신호(VD))을 출력한다. 전압 생성부(240j)에서 출력되는 전압 데이터신호(VD)는 제 1스위칭소자(SW1)가 턴-온되는 기간 동안 데이터선(Dj)으로 공급된다.
전류 생성부(250j)는 전류 싱크형으로 구성된다. 다시 말하여, 전류 생성부(250j)는 자신에게 공급되는 데이터(Data)의 계조값에 대응하는 소정 전류(즉, 전류 데이터신호(ID))를 화소(140)로부터 공급받는다. 실제로, 전류 생성부(250j)는 제 2스위칭소자(SW20가 턴-온되는 기간 동안 화소(140) 및 데이터선(Dj)을 경유하여 전류 데이터신호(ID)를 공급받는다.
도 4, 도 7 및 도 8을 결부하여 동작과정을 상세히 설명하면, 먼저 제 n-1주사선(Sn-1)으로 주사신호가 공급되는 기간 동안 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 제 4트랜지스터(M4)의 문턱전압에 대응되는 전압이 충전된다. 이후, 제 n주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되어 제 1트랜지스터(M1) 및 제 2트랜지스터(M2)가 턴-온된다.
그리고, 제 n주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되는 특정 수평기간의 제 1기간 동안 제 1스위칭소자(SW1)가 턴-온된다. 제 1스위칭소자(SW1)가 턴-온되면 전압 생성부(240j)에서 생성된 전압 데이터신호(VD)가 버퍼(260j), 제 1스위칭소자(SW1) 및 제 1트랜지스터(M1)를 경유하여 제 1노드(N1)로 공급된다. 이때, 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에는 제 1전원(ELVDD)과 전압 데이터신호(VD)의 차에 대응하여 소정의 전압이 1차 충전된다.
그리고, 특정 수평기간의 제 2기간 동안 제 2스위칭소자(SW2)가 턴-온된다. 제 2스위칭소자(SW2)가 턴-온되면 제 1전원(ELVDD), 제 4트랜지스터(M4), 제 2트랜지스터(M2), 데이터선(Dj)을 경유하여 소정의 전류(전류 데이터신호(ID))가 전류 생성부(250j)로 공급된다. 이때, 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에는 전류 데이터신호(ID)에 대응되는 소정의 전압이 2차 충전된다.
이후, 제 n-1주사선(Sn-1) 및 제 n주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되는 기간 동안 턴-오프 상태를 유지하고 있던 제 6트랜지스터(M6)가 턴-온된다. 그러면, 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 충전된 전압에 대응하여 제 4트랜지스터(M4)로부터 공급되는 전류가 제 6트랜지스터(M6)를 경유하여 발광소자(OLED)로 공급되고, 이에 따라 발광소자(OLED)에서 소정 휘도의 빛이 발생된다.
한편, 본 발명에서 스위칭소자(SW)의 구성은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서는 도 9과 같이 제 1스위칭소자(SW1) 및 제 3스위칭소자(SW3)가 트랜스미션 게이트(Transmission Gate) 형태로 접속될 수 있다. 여기서, NMOS 타입으로 형성된 제 1스위칭소자(SW1)는 제 1제어라인(CL1)과 접속되고, PMOS 타입으로 형성된 제 3스위칭소자(SW3)는 제 3제어라인(CL3)과 접속된다. 이 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 제 1제어라인(CL1)으로 공급되는 제 1선택신호와 제 3제어라인(CL3)으로 공급되는 제 3선택신호를 서로 반대의 극성을 갖는다. 따라서, 제 1 및 제 3스위칭소자(SW1, SW3)는 동일한 시간에 턴-온 및 턴-오프된다.
한편, 제 1스위칭소자(SW1) 및 제 3스위칭소자(SW3)가 트랜스미션 게이트 형태로 접속되면 전압-전류 특성 곡선이 대략 직선 형태로 설정되기 때문에 스위칭에러를 최소화할 수 있다.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 이 상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 화소 및 이를 이용한 발광 표시장치에 의하면 1수평기간의 제 1기간 동안 데이터선들로 전압을 공급하고, 제 2기간 동안 데이터선들로부터 전류를 싱크한다. 여기서, 화소들에 포함된 적어도 하나의 커패시터는 제 1기간 동안 1차 충전되고, 제 2기간 동안 2차 충전됨으로써 원하는 전압을 충전할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 최종적으로 전류를 이용하여 화소들에 포함된 적어도 하나의 커패시터의 충전전압을 제어하기 때문에 균일한 영상을 표시할 수 있다.

Claims (12)

  1. 발광소자와;
    적어도 하나의 주사선 및 데이터선과 접속되며 데이터선으로부터 소정 전압인 제 1데이터신호가 공급될 때 제 1전원과 제 1데이터신호의 차에 대응되는 소정의 전압을 적어도 하나의 커패시터에 1차 충전하고, 상기 데이터선으로부터 소정 전류인 제 2데이터신호만큼 전류가 싱크될 때 상기 적어도 하나의 커패시터를 2차 충전하는 화소회로를 구비하며;
    상기 화소회로 각각은
    상기 데이터선과 접속되며 제 n(n은 자연수)주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 1트랜지스터 및 제 2트랜지스터와;
    상기 제 1전원과 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극 사이에 접속되며 제 n-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 3트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 상기 제 1전원 사이에 직렬로 접속되는 제 1커패시터 및 제 2커패시터와;
    상기 제 1커패시터 및 제 2커패시터의 공통단자에 자신의 게이트단자가 접속되며, 제 1전극이 상기 제 1전원에 접속되는 제 4트랜지스터와;
    상기 제 4트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 접속되어 상기 제 n-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 상기 제 4트랜지스터를 다이오드 형태로 접속시키기 위한 제 5트랜지스터를 구비하는 화소.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2트랜지스터는 상기 제 4트랜지스터의 제 2전극과 상기 데이터선 사이에 접속되어 상기 전류가 싱크될 때 전류 통로를 제공하는 화소.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 4트랜지스터의 제 2전극과 상기 발광소자 사이에 접속되며, 상기 제 n-1주사선 및 제 n주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 기간동안 턴-온되는 제 6트랜지스터를 더 구비하는 화소.
  5. 주사선들로 주사신호를 순차적으로 공급하기 위한 주사 구동부와;
    각 수평기간의 제 1기간 동안 데이터선들로 소정 전압인 제 1데이터신호를 공급하고, 제 1기간 이외의 제 2기간 동안 상기 데이터선들로 소정 전류인 제 2데이터신호만큼 전류를 싱크하기 위한 적어도 하나의 데이터 집적회로를 구비하는 데이터 구동부와;
    상기 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 화소를 포함하는 화소부를 구비하는 발광 표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 데이터 집적회로는
    외부로부터 공급되는 데이터의 계조값에 대응하여 상기 제 1데이터신호를 생성하기 위한 전압 디지털-아날로그 변환부와;
    상기 데이터의 계조값에 대응하여 상기 제 2데이터신호를 생성하기 위한 전류 디지털-아날로그 변환부와;
    상기 수평기간의 제 1기간 동안 상기 전압 디지털-아날로그 변환부와 상기 데이터선들을 접속시키고, 상기 제 2기간 동안 상기 전류 디지털-아날로그 변환부와 상기 데이터선들을 접속시키기 위한 선택블록을 구비하는 발광 표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 선택블록은 복수의 선택부를 구비하며 상기 선택부 각각은
    상기 전압 디지털-아날로그 변환부와 상기 데이터선 사이에 접속되어 상기 제 1기간 동안 턴-온되고, 제 2기간 동안 턴-오프되는 제 1스위칭소자와;
    상기 전류 디지털-아날로그 변환부와 상기 데이터선 사이에 접속되어 상기 제 2기간 동안 턴-온되고, 제 1기간 동안 턴-오프되는 제 2스위칭소자를 구비하는 발광 표시장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 전압 디지털-아날로그 변환부와 상기 선택블록 사이에 접속되는 버퍼부를 더 구비하는 발광 표시장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    순차적으로 샘플링신호를 생성하기 위한 쉬프트 레지스터부와,
    상기 샘플링신호에 응답하여 상기 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 상기 전압 디지털-아날로그 변환부 및 전류 디지털-아날로그 변환부로 공급하기 위한 래치부를 더 구비하는 발광 표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 래치부는
    상기 샘플링신호에 응답하여 상기 데이터를 순차적으로 저장하기 위한 샘플링 래치부와,
    상기 샘플링 래치부에 저장된 데이터들을 저장함과 동시에 저장된 데이터들을 상기 전압 디지털-아날로그 변환부 및 전류 디지털-아날로그 변환부로 공급하기 위한 홀딩 래치부를 구비하는 발광 표시장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 홀딩 래치부에 저장된 데이터의 전압레벨을 상승시켜 상기 전압 디지털-아날로그 변환부 및 전류 디지털-아날로그 변환부로 공급하기 위한 레벨 쉬프터부를 더 구비하는 발광 표시장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1스위칭소자와 다른 도전형의 트랜지스터로 형성되며, 상기 제 1스위칭소자의 제 1전극과 제 2전극 사이에 접속되어 상기 제 1스위칭소자와 동시에 턴-온 및 턴-오프되는 제 3스위칭소자를 더 구비하는 발광 표시장치.
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