KR100805597B1 - 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 및 그의구동방법 - Google Patents

화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 및 그의구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화소에 포함되는 트랜지스터의 수를 최소화함과 동시에 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있도록 한 화소에 관한 것이다.
본 발명의 화소는 게이트전극이 주사선에 접속되고, 제 1전극이 데이터선에 접속되는 제 1트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극에 게이트전극이 접속되고, 제 1전극이 제 1전원에 접속되는 제 2트랜지스터와; 게이트전극이 상기 주사선에 접속되고, 제 1전극이 상기 제 1전원에 접속되며 제 2전극이 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극에 접속되는 제 3트랜지스터와; 상기 제 2트랜지스터 및 제 3트랜지스터의 제 2전극에 애노드전극이 접속되고, 캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와; 상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 1전극 사이에 접속되는 스토리지 커패시터와; 상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 접속되는 피드백 커패시터를 구비한다.

Description

화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법{Pixel, Organic Light Emitting Display Device and Driving Method Thereof}
도 1은 종래의 화소를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 화소를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 화소의 구동방법을 나타내는 파형도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 구동방법에 의하여 구동되는 화소의 동작과정을 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 문턱전압의 변화에 대응하여 본 발명의 실시예에 의한 화소와 종래의 화소에 흐르는 전류 변화를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2,142 : 화소회로 4,140 : 화소
110 : 주사 구동부 120 : 데이터 구동부
130 : 화소부 150 : 타이밍 제어부
본 발명은 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 특히 화소에 포함되는 트랜지스터의 수를 최소화함과 동시에 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있도록 한 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법에 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 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display) 등이 있다.
평판 표시장치 중 유기전계발광 표시장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한, 유기전계발광 표시장치는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
도 1은 종래의 유기전계발광 표시장치의 화소를 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유기전계발광 표시장치의 화소(4)는 유기 발광 다 이오드(OLED)와, 데이터선(Dm) 및 주사선(Sn)에 접속되어 유기 발광 다이오드(OLED)를 제어하기 위한 화소회로(2)를 구비한다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극은 화소회로(2)에 접속되고, 캐소드전극은 제 2전원(ELVSS)에 접속된다. 이와 같은 유기 발광 다이오드(OLED)는 화소회로(2)로부터 공급되는 전류에 대응되어 소정 휘도의 빛을 생성한다.
화소회로(2)는 주사선(Sn)에 주사신호가 공급될 때 데이터선(Dm)으로 공급되는 데이터신호에 대응되어 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어한다. 이를 위해, 화소회로(2)는 제 1전원(ELVDD)과 유기 발광 다이오드(OLED) 사이에 접속된 제 2트랜지스터(M2)와, 제 2트랜지스터(M2), 데이터선(Dm) 및 주사선(Sn)의 사이에 접속된 제 1트랜지스터(M1)와, 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극과 제 1전극 사이에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다.
제 1트랜지스터(M1)의 게이트전극은 주사선(Sn)에 접속되고, 제 1전극은 데이터선(Dm)에 접속된다. 그리고, 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 일측단자에 접속된다. 여기서, 제 1전극은 소오스전극 및 드레인전극 중 어느 하나로 설정되고, 제 2전극은 제 1전극과 다른 전극으로 설정된다. 예를 들어, 제 1전극이 소오스전극으로 설정되면 제 2전극은 드레인전극으로 설정된다. 주사선(Sn) 및 데이터선(Dm)에 접속된 제 1트랜지스터(M1)는 주사선(Sn)으로부터 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 데이터선(Dm)으로부터 공급되는 데이터신호를 스토리지 커패시터(Cst)로 공급한다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터신호에 대응되는 전압을 충전한다.
제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 일측단자에 접속되고, 제 1전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 다른측단자 및 제 1전원(ELVDD)에 접속된다. 그리고, 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극은 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극에 접속된다. 이와 같은 제 2트랜지스터(M2)는 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압값에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어한다. 이때, 유기 발광 다이오드(OLED)는 제 2트랜지스터(M2)로부터 공급되는 전류량에 대응되는 빛을 생성한다.
하지만, 이와 같은 종래의 유기전계발광 표시장치의 화소(4)는 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 없는 문제점이 발생된다. 이를 상세히 설명하면, 화소(4) 각각에 포함된 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압은 공정편차 등에 의하여 화소(4)들 마다 상이하게 설정된다. 이와 같이 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압이 상이하게 설정되면 다수의 화소(4)들에 동일 계조에 대응하는 데이터신호를 공급하여도 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압의 차에 의하여 서로 다른 휘도의 빛이 유기 발광 다이오드(OLED)에서 생성된다.
한편, 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 화소회로(2)에 다수의 트랜지스터를 추가로 형성하여 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압을 보상하는 방법이 제안되었다. 실제로, 화소회로(2)에 6개 이상의 트랜지스터를 추가하여 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압을 보상하는 방법이 사용되고 있다. 하지만, 화소회로(2)에 6개 이상의 트랜지스터가 포함되면 화소회로(2)의 구조가 복잡해지고, 화소회로(2)에 포함되는 트랜지스터를 제어하기 위한 추가 배선들이 필요해진다. 또한, 화소회로(2)에 다수의 트랜지스터가 포함되더라도 제 2트랜지스터(M2)의 이동도 등의 특성은 보상되지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 화소에 포함되는 트랜지스터의 수를 최소화함과 동시에 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있도록 한 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 화소는 게이트전극이 주사선에 접속되고, 제 1전극이 데이터선에 접속되는 제 1트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극에 게이트전극이 접속되고, 제 1전극이 제 1전원에 접속되는 제 2트랜지스터와; 게이트전극이 상기 주사선에 접속되고, 제 1전극이 상기 제 1전원에 접속되며 제 2전극이 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극에 접속되는 제 3트랜지스터와; 상기 제 2트랜지스터 및 제 3트랜지스터의 제 2전극에 애노드전극이 접속되고, 캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와; 상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 1전극 사이에 접속되는 스토리지 커패시터와; 상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 접속되는 피드백 커패시터를 구비한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치는 주사선으로 주사신호를 순차적으로 공급하고, 발광 제어선으로 발광 제어신호를 순차적으로 공급하기 위한 주사 구동부와; 데이터선들로 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와; 상기 주사선 및 데이터선과 접속되는 복수의 화소를 구비하며; 상기 화소들 각각은 상기 주사선과 데이터선과 접속되며, 상기 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 1트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 제 1전원 사이에 위치되며, 상기 제 1트랜지스터가 턴-온될 때 상기 데이터신호에 대응하는 전압을 충전하기 위한 스토리지 커패시터와; 상기 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 대응하여 상기 제 1전원으로부터 유기 발광 다이오드를 경유하여 제 2전원으로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 제 2트랜지스터와; 상기 주사선으로 주사신호가 공급될 때 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극으로 상기 제 1전원의 전압을 공급하기 위한 제 3트랜지스터와; 상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 위치되며, 상기 유기 발광 다이오드로 전류가 공급될 때 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극 전압 변화량을 상기 제 2트랜지스터의 게이트전극으로 전달하기 위한 피드백 커패시터를 구비한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치의 구동방법은 주사선으로 주사신호를 공급하여 스토리지 커패시터에 데이터신호에 대응되는 전압을 충전하는 단계와, 상기 스토리지 커패시터에 데이터신호에 대응되는 전압이 충전될 때 구동 트랜지스터의 제 2전극을 제 1전원의 전압으로 유지하는 단계와, 상기 구동 트랜지스터에서 상기 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 대응하는 전류를 상기 제 1전원으로부터 유기 발광 다이오드를 경유하여 제 2전원으로 공급하는 단계와, 상기 유 기 발광 다이오드로 전류가 공급될 때 상기 유기 발광 다이오드에 인가되는 전압과 상기 제 1전원의 차에 대응하는 전압 변화량에 대응하여 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극의 전압을 제어하는 단계와, 상기 게이트전극의 전압이 제어된 구동 트랜지스터에서 상기 유기 발광 다이오드로 전류를 공급하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 첨부된 도 2 내지 도 7c를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치는 주사선들(S1 내지 Sn), 발광 제어선들(E1 내지 En) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)과 접속되도록 위치되는 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.
주사 구동부(110)는 타이밍 제어부(150)로부터 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받는다. 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받은 주사 구동부(110)는 주사신호를 생 성하고, 생성된 주사신호를 주사선들(S1 내지 Sn)로 순차적으로 공급한다. 또한 주사 구동부(110)는 주사 구동제어신호(SCS)에 응답하여 발광 제어신호를 생성하고, 생성된 발광 제어신호를 발광 제어선들(E1 내지 En)로 순차적으로 공급한다. 여기서, 발광 제어신호의 폭은 주사신호와 동일하거나 넓은 폭으로 설정된다. 실제로, i(i는 자연수)번째 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어신호는 i번째 주사선으로 공급되는 주사신호와 중첩될 수 있도록 그 폭이 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 주사신호와 동기되도록 데이터선들(D1 내지 Dm)로 공급한다.
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 구동제어신호(SCS)는 주사 구동부(110)로 공급된다. 그리고, 타이밍 제어부(150)는 외부로부터 공급되는 데이터(Data)를 데이터 구동부(120)로 공급한다.
화소부(130)는 외부로부터 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받아 각각의 화소들(140)로 공급한다. 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받은 화소들(140) 각각은 데이터신호에 대응하는 빛을 생성한다. 여기서, 화소들(140)의 발광 시간은 발광 제어신호에 의하여 제어된다. 한편, 제 1전원(ELVDD)은 제 2전원(ELVSS) 보다 높은 전압값으로 설정된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 화소를 나타내는 회로도이다. 도 3에서는 설명의 편의성을 위하여 제 n주사선(Sn) 및 제 m데이터선(Dm)과 접속된 화소를 도시하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 화소(140)는 유기 발광 다이오드(OLED)와, 데이터선(Dm), 주사선(Sn) 및 발광 제어선(En)에 접속되어 유기 발광 다이오드(OLED)를 제어하기 위한 화소회로(142)를 구비한다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 애노드전극은 화소회로(142)에 접속되고, 캐소드전극은 제 2전원(ELVSS)에 접속된다. 이와 같은 유기 발광 다이오드(OLED)는 화소회로(142)로부터 공급되는 전류에 대응되어 소정 휘도의 빛을 생성한다.
화소회로(142)는 주사선(Sn)에 주사신호가 공급될 때 데이터선(Dm)으로 공급되는 데이터신호에 대응되어 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어한다. 한편, 화소회로(142)에 포함되는 구동 트랜지스터로부터 유기 발광 다이오드(OLED)로 소정의 전류가 공급될 때 유기 발광 다이오드(OLED)에는 소정의 전압이 인가된다. 이 경우, 화소회로(142)는 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가되는 소정의 전압을 구동 트랜지스터의 게이트전극으로 부궤환(negative feedback) 입력하여 구동 트랜지스터의 문턱전압 및 이동도 등을 보상하게 된다.
이를 위하여, 화소회로(142)는 제 1트랜지스터(M1) 내지 제 4트랜지스터(M4)와, 스토리지 커패시터(Cst) 및 피드백 커패시터(Cfb)를 구비한다.
제 1트랜지스터(M1)의 게이트전극은 주사선(Sn)에 접속되고, 제 1전극은 데 이터선(Dm)에 접속된다. 그리고, 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극은 제 2트랜지스터(M2)(구동 트랜지스터)의 게이트전극에 접속된다. 이와 같은 제 1트랜지스터(M1)는 주사선(Sn)으로 주사신호가 공급될 때 데이터선(Dm)으로 공급되는 데이터신호를 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극으로 공급한다.
제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극은 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극에 접속되고, 제 1전극은 제 1전원(ELVDD)에 접속된다 그리고, 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극은 제 4트랜지스터(M4)의 제 1전극과 접속된다. 이와 같은 제 2트랜지스터(M2)는 자신의 게이트전극에 인가되는 전압에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어한다.
제 3트랜지스터(M3)의 게이트전극은 주사선(Sn)에 접속되고, 제 1전극은 제 1전원(ELVDD)에 접속된다. 그리고, 제 3트랜지스터(M3)의 제 2전극은 제 4트랜지스터(M4)의 제 1전극과 접속된다. 이와 같은 제 3트랜지스터(M3)는 주사신호가 공급될 때 제 1전원(ELVDD)의 전압을 제 4트랜지스터(M4)의 제 1전극으로 공급한다.
제 4트랜지스터(M4)의 제 1전극은 제 2 및 제 3트랜지스터(M2, M3)이 제 2전극에 접속되고, 제 2전극은 유기 발광 다이오드(OLED)에 접속된다. 그리고, 제 4트랜지스터(M4)의 게이트전극은 발광 제어선(En)에 접속된다. 이와 같은 제 4트랜지스터(M4)는 발광 제어선(En)으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온된다. 이와 같은 제 4트랜지스터(M4)는 제거될 수도 있다. 이 경우, 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극이 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극에 직접 접속된다.
스토리지 커패시터(Cst)의 일측단자는 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극에 접속되고, 다른측단자는 제 1전원(ELVDD)에 접속된다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온되었을 때 데이터신호에 대응하는 전압을 충전한다.
피드백 커패시터(Cfb)의 일측단자는 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극에 접속되고, 다른측단자는 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극에 접속된다. 이와 같은 피드백 커패시터(Cfb)는 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극 전압 변화량을 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극으로 피드백한다.
도 4는 도 3에 도시된 화소의 구동방법을 나타내는 파형도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되기 이전에 발광 제어선(En)으로 발광 제어신호가 공급되어 제 4트랜지스터(M4)가 턴-오프된다. 이후, 주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되어 제 1트랜지스터(M1) 및 제 3트랜지스터(M3)가 턴-온된다.
제 1트랜지스터(M1)가 턴-온되면 도 5에 도시된 바와 같이 제 1노드(N1)로 데이터신호에 대응하는 데이터전압(Vdata)이 인가된다. 그러면, 스토리지 커패시터(Cst)에는 데이터전압(Vdata)과 제 1전원(ELVDD)의 차에 대응하는 전압이 충전된다. 그리고, 제 3트랜지스터(M3)가 턴-온되면 제 2노드(N2)로 제 1전원(ELVDD)의 전압이 공급된다.
이후, 주사선(Sn)으로 공급되는 주사신호 및 발광 제어선(En)으로 공급되는 발광 제어신호의 공급이 중단된다. 그러면, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1트랜지서(M1) 및 제 3트랜지스터(M3)가 턴-오프되고, 제 4트랜지스터(M4)가 턴-온된다.
이때, 제 2트랜지스터(M2)는 제 1노드(N1)에 인가되는 전압에 대응하는 전류를 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급한다. 이 경우, 제 2노드(N2)의 전압은 수학식 1과 같이 변화된다.
ΔN2 = ELVDD - VOLED
수학식 1에서 VOLED는 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가되는 전압을 나타낸다. 따라서, VOLED 전압은 흐르는 전류량에 비례하여 증가한다.
수학식 1을 참조하면, 제 2노드(N2)의 전압은 제 1전원(ELVDD)의 전압으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가되는 전압만큼 하강된다. 그러면, 피드백 커패시터(Cfb)에 의하여 플로팅 상태로 설정된 제 1노드(N1)의 전압이 변화된다. 실제로, 제 1노드(N1)의 전압 변화량은 수학식 2와 같이 설정된다.
ΔN1 = Vdata - Cfb/(Cst+Cfb) × ΔN2
즉, 제 1노드(N1)의 전압은 제 2노드(N2)의 전압 변화량에 대응하여 변화되게 된다. 여기서, 제 2노드(N2)의 전압 변화량은 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압 과 연관되어 변화되기 때문에 제 1노드(N1)의 전압 변화량은 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압에 대응하여 변화된다.
이후, 제 2트래지스터(M2)는 제 1노드(N1)에 인가된 전압에 대응하는 전류를 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급하고, 유기 발광 다이오드(OLED)는 자신에게 공급되는 전류에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 제 2트랜지스터(M2)로부터 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가되는 전압을 피드백 커패시터(Cfb)를 이용하여 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극으로 전달한다. 여기서, 제 2트랜지스터(M2)로부터 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류는 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압의 영향을 받기 때문에 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압 불균일을 어느 정도 보상할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 표 1을 참조하여 설명하기로 한다.
M2(Vth) = small M2(Vth) = large
IOLED large small
VOLED large small
ΔN1(V) small large
ΔN2(V) small large
ΔIOLED small large
최종발광전류 IOLED(large)+ΔIOLED(small) IOLED(small)+ΔIOLED(large)
표 1에서는 동일한 데이터신호가 공급될 때 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압이 작은(small) 경우와 큰(large)를 비교한다.
표 1을 참조하면, 먼저 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압(Vth)이 작은 경우 데이터신호에 대응하여 많은(large) 양의 전류가 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급된다.(IOLED = large) 이 경우, 유기 발광 다이오드(OLED)에는 자신에게 공급되는 전류에 대응하여 높은 전압이 인가된다.(VOLED = large)
여기서, 제 2노드(N2)는 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가된 전압(VOLED)으로 변화되기 때문에 전압 변화량이 작게 설정된다.(ΔN2 = small) 마찬가지로, 제 2노드(N2)의 전압 변화량에 대응하여 변화되는 제 1노드(N1)의 전압 변화량도 작게 설정된다.(ΔN1 = small) 이와 같이, 제 1노드(N1)의 전압 변화량이 작게 설정되면 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류량도 작은 범위 내에서 변화된다(ΔIOLED = small) 따라서, 최종적으로 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류는 데이터신호에 대응하는 전류(IOLED)에서 낮은 전류량만 변화된다.
한편, 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압(Vth)이 높은 경우 데이터신호에 대응하여 적은(small) 양의 전류가 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급된다.(IOLED = small) 이 경우, 유기 발광 다이오드(OLED)에는 자신에게 공급되는 전류에 대응하여 낮은 전압이 인가된다.(VOLED = small)
여기서, 제 2노드(N2)는 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가된 전압(VOLED)으로 변화되기 때문에 전압 변화량이 크게 설정된다.(ΔN2 = large) 마찬가지로, 제 2노드(N2)의 전압 변화량에 대응하여 변화되는 제 1노드(N1)의 전압 변화량도 크게 설정된다.(ΔN1 = large) 이와 같이, 제 1노드(N1)의 전압 변화량이 크게 설정되면 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류량도 높은 범위 내에서 변화된다(ΔIOLED = large) 따라서, 최종적으로 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류는 데이터신호에 대응하는 전류(IOLED)에서 높은 전류량이 변화된다.
다시 말하여, 본 발명에서는 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류량을 변화하고, 이에 따라 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 4개의 트랜지스터 및 2개의 커패시터를 사용하여 비교적 간단한 회로로 화소(140)를 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류량에 대응하는 전압을 피드백하기 위하여 소정의 저항이 화소(140)에 포함되는 경우가 예측될 수 있다. 하지만, 화소(140)들 각각에 동일한 용량을 가지는 저항이 형성되는 것은 현재의 공정과정에서는 실질적으로 불가능하다. 다시 말하여, 화소(140)들 각각에 형성되는 저항들에서 저항 편차가 심하게 발생되어 원하는 목적을 달성하기 곤란한다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 피드백 커패시터(Cfb)를 사용하여 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가되는 전압을 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극으로 피드백한다.
도 7a 내지 도 7c는 문턱전압의 변화에 대응하여 본 발명의 실시예에 의한 화소와 종래의 화소에 흐르는 전류 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 먼저 유기 발광 다이오드(OLED)로 10㎁의 전류가 공급될 때 도 1에 도시된 종래의 화소에서는 구동 트랜지스터(즉, 제 2트랜지스터)의 문턱 전압의 변화에 대응하여 많은 양의 전류(대략 10㎁의 80%까지 변화)가 변화된다. 하지만, 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 화소에서는 구동 트랜지스터의 문턱 전압의 변환에 대응하여 낮은 양의 전류(대략 10㎁의 35%까지 변화)가 변환된다.
또한, 유기 발광 다이오드(OLED)로 100㎁의 전류가 공급될 때 종래의 화소에서는 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화에 대응하여 100㎁의 35% 정도까지 전류가 변화되지만, 본 발명의 화소에서는 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화에 대응하여 100㎁의 15% 정도까지 전류가 변화된다. 마찬가지로, 유기 발광 다이오드(OLED)로 200㎁의 전류가 공급될 때 종래의 화소에서는 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화에 대응하여 200㎁의 25% 정도까지 전류가 변화되지만, 본 발명의 화소에서는 구동 트랜지스터의 문턱전압의 변화에 대응하여 200㎁의 12% 정도까지 전류가 변환된다. 즉, 본 발명의 실시예에 의한 화소에서는 구동 트랜지스터의 문턱전압의 불균일을 어느 정도 보상할 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, 이상 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 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법에 의하면 피드백 커패시터를 이용하여 구동 트랜지스터의 제 2전극의 전압 변화량을 구동 트랜지스터의 게이트전극으로 부궤환(negative feedback) 하기 때문에 구동 트랜지스터의 문턱 전압 불균일을 어느 정도 보상할 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터의 게이트전극으로 피드백되는 전압은 구동 트랜지스터에서 흐르는 전류량에 의하여 결정되기 때문에 구동 트랜지스터의 이동도 특성도 어느 정도 보상할 수 있다. 더불어, 본 발명에서는 4개의 트랜지스터와 2개의 커패시터만을 이용하여 구동 트랜지스터의 문턱전압을 보상할 수 있는 장점이 있다. 또한, 각각의 화소들은 하나의 주사선과 접속되기 때문에 배선을 추가적으로 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 게이트전극이 주사선에 접속되고, 제 1전극이 데이터선에 접속되는 제 1트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 제 2전극에 게이트전극이 접속되고, 제 1전극이 제 1전원에 접속되는 제 2트랜지스터와;
    게이트전극이 상기 주사선에 접속되고, 제 1전극이 상기 제 1전원에 접속되며 제 2전극이 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극에 접속되는 제 3트랜지스터와;
    상기 제 2트랜지스터 및 제 3트랜지스터의 제 2전극에 애노드전극이 접속되고, 캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와;
    상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 1전극 사이에 접속되는 스토리지 커패시터와;
    상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 접속되는 피드백 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 화소.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극과 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극 사이에 접속되며 상기 스토리지 커패시터에 데이터신호에 대응되는 전압이 충전될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온되는 제 4트랜지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화소.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전원은 상기 제 2전원보다 높은 전압값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 화소.
  4. 주사선으로 주사신호를 순차적으로 공급하고, 발광 제어선으로 발광 제어신호를 순차적으로 공급하기 위한 주사 구동부와;
    데이터선들로 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와;
    상기 주사선 및 데이터선과 접속되는 복수의 화소를 구비하며;
    상기 화소들 각각은
    상기 주사선과 데이터선과 접속되며, 상기 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 1트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 제 1전원 사이에 위치되며, 상기 제 1트랜지스터가 턴-온될 때 상기 데이터신호에 대응하는 전압을 충전하기 위한 스토리지 커패시터와;
    상기 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 대응하여 상기 제 1전원으로부터 유기 발광 다이오드를 경유하여 제 2전원으로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 제 2트랜지스터와;
    상기 주사선으로 주사신호가 공급될 때 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극으로 상기 제 1전원의 전압을 공급하기 위한 제 3트랜지스터와;
    상기 제 2트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 위치되며, 상기 유기 발광 다이오드로 전류가 공급될 때 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극 전압 변화량을 상기 제 2트랜지스터의 게이트전극으로 전달하기 위한 피드백 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 화소들 각각은 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극과 상기 유기 발광 다이오드 사이에 위치되며, 상기 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고 그 외의 경우에 턴-온되는 제 4트랜지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    i(i는 자연수)번째 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어신호는 i번째 주사선으로 공급되는 주사신호와 중첩되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  7. 주사선으로 주사신호를 공급하여 스토리지 커패시터에 데이터신호에 대응되는 전압을 충전하는 단계와,
    상기 스토리지 커패시터에 데이터신호에 대응되는 전압이 충전될 때 구동 트랜지스터의 제 2전극을 제 1전원의 전압으로 유지하는 단계와,
    상기 구동 트랜지스터에서 상기 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 대응하 는 전류를 상기 제 1전원으로부터 유기 발광 다이오드를 경유하여 제 2전원으로 공급하는 단계와,
    상기 유기 발광 다이오드로 전류가 공급될 때 상기 유기 발광 다이오드에 인가되는 전압과 상기 제 1전원의 차에 대응하는 전압 변화량에 대응하여 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극의 전압을 제어하는 단계와,
    상기 게이트전극의 전압이 제어된 구동 트랜지스터에서 상기 유기 발광 다이오드로 전류를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치의 구동방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 설치되는 피드백 커패시터를 이용하여 상기 전압 변화량에 대응하여 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치의 구동방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 스토리지 커패시터에 전압이 충전될 때 상기 구동 트랜지스터와 상기 유기 발광 다이오드를 전기적으로 차단시키는 단계를 더 포함하는 유기전계발광 표시장치의 구동방법.
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