KR101080350B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 이 표시 장치는, 발광 소자, 게이트선으로부터의 게이트 신호에 따라 데이터선에 인가되어 있는 데이터 신호를 출력하는 스위칭 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터로부터의 출력 신호와 구동 신호선에 인가되는 구동 신호에 따라 출력 전류를 발광 소자에 흘리는 구동 트랜지스터, 구동 신호선과 상기 구동 트랜지스터 사이에 연결되어 있는 제1 축전기, 그리고 구동 트랜지스터와 발광 소자 사이에 연결되어 있는 제2 축전기를 포함한다. 이 때, 제1 및 제2 축전기는 용량 결합(capacitive coupling)에 의하여 구동 신호를 구동 트랜지스터에 전달한다. 본 발명에 의하면 발광 소자의 휘도를 증가시킬 수 있고, 구동 트랜지스터의 열화 현상을 개선할 수 있다.
표시 장치, 유기 발광 소자, 트랜지스터, 축전기, 프레임, 용량 결합

Description

표시 장치 및 그 구동 방법 {DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THEREOF}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 소자의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 사용되는 각종 신호의 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제어 전압의 파형도이다.
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 비정질 규소 박막 트랜지스터를 구비한 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 경량화 및 박형화에 따라 표시 장치도 경량화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(cathode ray tube, CRT)이 평판 표시 장치로 대체되고 있다.
이러한 평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 전계 방출 표시 장치(field emission display, FED), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP) 등이 있다.
일반적으로 액티브 매트릭스형 평판 표시 장치에서는 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되며, 주어진 휘도 정보에 따라 각 화소의 광 강도를 제어함으로써 화상을 표시한다. 이 중 유기 발광 표시 장치는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 표시 장치로서 자체 발광형이고 소비 전력이 낮으며, 시야각이 넓고 화소의 응답 속도가 빠르므로 고화질의 동영상을 표시하기 용이하다.
유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자(organic light emitting device, OLED)와 이를 구동하는 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 구비한다. 이 TFT는 TFT의 활성층(active layer)의 종류에 따라 다결정 규소(poly silicon) TFT와 비정질 규소(amorphous silicon) TFT 등으로 구분된다. 다결정 규소 TFT를 채용한 유기 발광 표시 장치는 여러 가지 장점이 있어서 일반적으로 널리 사용되고 있으나 다결정 규소 TFT의 제조 공정이 복잡하고 이에 따라 비용도 증가한다. 또한 이러한 유기 발광 표시 장치는 대화면을 얻기가 어렵다.
한편 비정질 규소 TFT를 채용한 유기 발광 표시 장치는 대화면을 얻기 용이하고, 비정질 규소 TFT의 제조 공정도 상대적으로 적다. 그러나 비정질 규소 TFT 는 낮은 전자 이동도(electron mobility)로 인하여 대전류를 흘리기 어렵고 이에 따라 휘도가 떨어지는 현상이 발생한다. 또한 높은 구동 전압 하에서 장시간 직류 전류가 흐를 경우 시간이 지남에 따라 이 직류 전류가 줄어드는, 소위 바이어스 스트레스 안정도(bias stress stability)가 떨어지는 현상이 발생한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비정질 규소 TFT를 구비하면서도 높은 휘도를 구현하며 바이어스 스트레스 안정도가 개선된 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 복수의 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 의하여 정의되는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널을 포함하며,
상기 화소는,
발광 소자,
상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 있으며, 상기 게이트선으로부터의 게이트 신호에 따라 상기 데이터선에 인가되어 있는 데이터 신호를 출력하는 스위칭 트랜지스터,
상기 스위칭 트랜지스터와 구동 신호선에 연결되어 있으며, 상기 스위칭 트랜지스터로부터의 출력 신호와 상기 구동 신호선에 인가되는 구동 신호에 따라 출 력 전류를 상기 발광 소자에 흘리는 구동 트랜지스터,
상기 구동 신호선과 상기 구동 트랜지스터 사이에 연결되어 있는 제1 축전기, 그리고
상기 구동 트랜지스터와 상기 발광 소자 사이에 연결되어 있는 제2 축전기를 포함하며,
상기 제1 및 제2 축전기는 용량 결합(capacitive coupling)에 의하여 상기 구동 신호를 상기 구동 트랜지스터에 전달한다.
상기 구동 신호는 복수의 전압 레벨을 갖는 것이 바람직하다.
상기 표시 장치는 한 프레임을 2개 이상의 구간으로 나누고, 상기 각 구간에 대응하는 각각의 전압 레벨을 갖는 상기 구동 신호를 상기 구동 신호선에 인가할 수 있다.
상기 표시 장치는 한 프레임을 제1 내지 제3 구간으로 나누고, 상기 제1 내지 제3 구간에서 각각 제1 내지 제3 전압 레벨을 갖는 상기 구동 신호를 상기 구동 신호선에 인가하는 것이 바람직하다.
상기 표시 장치는 상기 제1 구간에서 상기 화소에 상기 데이터 신호를 기입하고, 상기 제2 구간에서 상기 데이터 신호에 기초하여 상기 발광 소자를 발광시키며, 상기 제3 구간에서 상기 구동 트랜지스터에 역바이어스를 제공하는 것이 바람직하다.
상기 제1 전압 레벨은 상기 구동 트랜지스터를 오프시키는 전압 레벨이고, 상기 제2 전압 레벨은 상기 구동 트랜지스터를 온시키는 전압 레벨이며, 상기 제3 전압 레벨은 상기 제1 전압 레벨 이하의 전압 레벨이다.
상기 구동 트랜지스터는 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있는 제어 단자, 상기 구동 신호선에 연결되어 있는 입력 단자, 그리고 상기 발광 소자에 연결되어 있는 출력 단자를 포함하며,
상기 제1 축전기는 상기 제어 단자와 상기 입력 단자 사이에 연결되어 있으며,
상기 제2 축전기는 상기 제어 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결되어 있다.
상기 스위칭 트랜지스터 및 상기 구동 트랜지스터는 비정질 규소 박막 트랜지스터인 것이 바람직하다.
상기 스위칭 트랜지스터 및 상기 구동 트랜지스터는 nMOS 박막 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는,
발광 소자와 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 구동 트랜지스터를 가지는 화소를 포함하는 표시 패널,
한 프레임을 3개 이상의 구간으로 나누고, 상기 각 구간을 지시하는 제어 신호를 생성하는 신호 제어부,
상기 신호 제어부로부터의 상기 제어 신호에 따라 상기 구동 트랜지스터에 복수의 전압 레벨을 갖는 구동 신호를 인가하는 구동 신호 생성부,
를 포함하며,
상기 구간 중 제1 구간에서 상기 화소에 데이터 신호를 기입하고, 제2 구간 에서 상기 데이터 신호에 기초하여 상기 발광 소자를 발광시키며, 제3 구간에서 상기 구동 트랜지스터에 역바이어스를 제공한다.
상기 화소는 직렬 연결되어 있는 제1 및 제2 축전기를 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 축전기는 용량 결합에 의하여 상기 구동 신호를 상기 구동 트랜지스터에 전달하는 것이 바람직하다.
상기 표시 장치는 상기 데이터 신호를 상기 화소에 기입하는 데이터 구동부를 더 포함하며,
상기 데이터 신호는 전압 신호인 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시예에 따른, 발광 소자와 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 구동 트랜지스터를 가지는 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 방법은,
한 프레임을 3개 이상의 구간으로 나누는 단계,
상기 구간 중 제1 구간에서 상기 화소에 데이터 신호를 기입하는 단계,
상기 구간 중 제2 구간에서 상기 데이터 신호에 기초하여 상기 발광 소자를 발광시키는 단계, 그리고
상기 구간 중 제3 구간에서 상기 구동 트랜지스터에 역바이어스를 제공하는 단계
를 포함한다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 소자의 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 표시 패널(display panel)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 구동 신호 생성부(40), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
표시 패널(300)은 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-D m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-D m)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D 1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
도 2에 보이는 것처럼, 각 화소는 유기 발광 소자(OLED), 스위칭 및 구동 트랜지스터(Qs, Qd), 그리고 축전기(Cs, Cd)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(Qs)는 스위칭 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(Qs)는 게이트선(Gi)에 인가되는 게이트 신호에 따라 데이터선(Dj)에 인가되어 있는 데이터 신호를 구동 트랜지스터(Qd)에 전달한다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)는 스위칭 트랜지스터(Qs)의 출력 단자에 연결되어 있고, 입력 단자(Nd)는 구동 신호(Vp)를 공급하는 구동 신호선(Lv)에 연결되어 있으며, 출력 단자(Ns)는 유기 발광 소자(OLED)의 애노드(anode)에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(Qd)는 출력 단자(Ns)를 통하여 유기 발광 소자(OLED)에 전류를 공급한다. 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)와 출력 단자(Ns) 사이에 걸리는 전압(Vgs)에 의하여 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 전류(IOLED)가 제어된다.
이러한 스위칭 및 구동 트랜지스터(Qs, Qd)는 n채널 금속 산화막 반도체(nMOS) 트랜지스터로 형성된다. 그러나 이들 트랜지스터(Qs, Qd)를 pMOS 트 랜지스터로 형성할 수 있으며, 이 경우 pMOS 트랜지스터와 nMOS 트랜지스터는 서로 상보형(complementary)이므로 pMOS 트랜지스터의 동작과 전압 및 전류는 nMOS 트랜지스터의 그것과 반대가 된다.
유기 발광 소자(OLED)의 캐소드(cathode)는 공통 전압(Vcom)에 연결되어 있고, 애노드는 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자(Ns)에 연결되어 있다. 유기 발광 소자(OLED)는 구동 트랜지스터(Qd)로부터의 출력 전류(IOLED)에 따라 발광한다.
유기 발광 소자(OLED)는 도 3에 나타낸 바와 같이 애노드, 유기 박막, 캐소드의 구조를 가지고 있다. 애노드는 전류를 흘리는 동시에 빛을 통과시켜야 하므로 투명한 도전 물질인 ITO(indium tin oxide) 따위로 만드는 것이 일반적이고, 캐소드는 금속층(metal layer)으로 이루어진다. 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. 한편, 유기 발광 소자(OLED)는 발광층(EML)을 형성하는 유기 물질에 따라 삼원색, 예를 들면 적색, 녹색, 청색 중 하나를 고유하게 표시하여 이들 삼원색의 공간적 합으로 원하는 색상을 표시한다.
축전기(Cd)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)와 입력 단자(Nd) 사이에 연결되어 있으며, 축전기(Cs)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)와 출력 단자(Ns) 사이에 연결되어 있다. 이들 축전기(Cd, Cs)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에 인가되는 데이터 신호를 충전하여 일정 기간 유지하며, 용량 결합(capacitive coupling)에 의하여 구동 신호(Vp)의 전압 변화를 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에 전달한다.
한편, 축전기(Qs, Qd)에 전압을 유지시키기 위해 인가되는 데이터 신호의 형태에 따라 유기 발광 표시 장치의 구동 방식은 전압 기입(voltage programming) 방식과 전류 기입(current programming) 방식으로 나뉜다. 전압 기입 방식은 계조를 나타내는 데이터 신호로서 데이터 전압을 사용하여 화소에 공급하여 화상을 표시하는 방식이고, 전류 기입 방식은 계조를 나타내는 데이터 신호로서 데이터 전류를 사용하여 화소에 공급하여 표시하는 방식이다. 이하의 본 발명의 실시예에서는 전압 기입 방식으로서 데이터 전압을 사용하여 유기 발광 표시 장치를 구동하는 것으로 설명한다. 그러나 이에 한정하지 않으며 전류 기입 방식을 사용하여 유기 발광 표시 장치를 구동할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 게이트 구동부(400)는 표시 패널(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.
데이터 구동부(500)는 표시 패널(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 화상 신호를 나타내는 데이터 전압을 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어 진다.
복수의 게이트 구동 집적 회로 또는 데이터 구동 집적 회로는 칩의 형태로 TCP(tape carrier package)(도시하지 않음)에 장착하여 TCP를 표시 패널(300)에 부착할 수도 있고, TCP를 사용하지 않고 유리 기판 위에 이들 집적 회로 칩을 직접 부착할 수도 있으며(chip on glass, COG 실장 방식), 이들 집적 회로 칩과 같은 기능을 수행하는 회로를 화소의 박막 트랜지스터와 함께 표시 패널(300)에 직접 형성할 수도 있다.
구동 신호 생성부(40)는 복수의 전압 레벨을 갖는 구동 신호(Vp)를 생성하여 표시 패널(300)의 구동 신호선(Lv)에 인가한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 구동 신호 생성부(40) 등의 동작을 제어한다.
그러면 이러한 유기 발광 표시 장치의 표시 동작에 대하여 도 4 및 도 5를 더 참고하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 사용되는 각종 신호의 타이밍도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제어 전압의 파형도이다.
도 4에 보이는 바와 같이, 신호 제어부(600)는 한 프레임을 3개의 구간(T1, T2, T3)으로 나누어 영상을 표시한다. 각 구간(T1, T2, T3)에서 구동 신호(Vp)는 서로 다른 전압 레벨을 갖는다. 구동 신호(Vp)에 따라, 구간(T1)에서는 데이터 전압이 각 화소에 기입되고, 구간(T2)에서는 유기 발광 소자(OLED)가 구동 트랜지스 터(Qd)에 인가된 제어 전압(VNg)에 따라 발광하며, 구간(T3)에서는 구동 트랜지스터(Qd)에 역바이어스가 제공된다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 표시 패널(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 구동 신호 제어 신호(CONT3) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보내며, 구동 신호 제어 신호(CONT3)는 구동 신호 생성부(40)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 등을 포함한다.
구동 신호 제어 신호(CONT3)는 어느 구간(T1, T2, T3)에 해당하는지 가리키며 구동 신호(Vp)의 전압 레벨의 변경을 지시한다.
먼저 구간(T1)에서, 데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받아 시프트시키고, 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 데이터 전압을 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 신호(Vg1∼Vgn)를 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 트랜지스터(Qs)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 트랜지스터(Qs)를 통하여 해당 구동 트랜지스터(Qd)에 인가된다.
1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 중 구간(T1) 내에서 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 신호(Vg1∼Vgn)를 인가하여 모든 화소에 해당 데이터 전압을 인가한다.
도 5에 보이는 것처럼, 이 구간(T1)에서 한 화소에 대한 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에서의 제어 전압(VNg)은 스위칭 트랜지스터(Qs)를 통한 데이터 전압(Vdj)이 축전기(Cs, Cd)에 의하여 축적되어 형성되며, 게이트 신호(Vgi)가 오프 전압(Voff)이 되어 스위칭 트랜지스터(Qs)가 오프되더라도 축적된 전압은 이 구간(T1) 내에서 계속 유지된다.
한편, 구동 신호 생성부(40)는 신호 제어부(600)로부터의 구동 신호 제어 신호(CONT3)에 따라 구간(T1)에서 구동 트랜지스터(Qd)를 오프시키는 전압 레벨(VA)을 갖는 구동 신호(Vp)를 구동 신호선(Lv)에 인가한다. 이 전압 레벨(VA)은 발광 소자(OLED)의 캐소드에 인가되는 공통 전압(Vcom) 이하인 것이 바람직하다. 즉, 공통 전압(Vcom)은 0V이므로 전압 레벨(VA)은 대략 -10V와 0V 사이인 것이 바람직하다. 이하에서는 편의상 전압 레벨(VA)은 0V라고 가정하여 설명한다.
구간(T1)에서는 구동 신호(Vp)가 0V이어서 구동 트랜지스터(Qd)의 입력 단자(Nd)의 전압이 0V이고 공통 전압(Vcom)도 0V이므로 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자(Ns)의 전압도 0V가 된다. 따라서 구동 트랜지스터(Qd)는 오프가 되어 유기 발광 소자(OLED)에는 전류(IOLED)가 흐르지 않고, 그 결과 구간(T1)에서는 유기 발광 소자(OLED)가 발광하지 않는다. 결국 구간(T1)에서는 데이터 전압이 각 화소에 기입되나 유기 발광 소자(OLED)는 발광하지 않는다.
모든 화소에 데이터 전압이 기입되고 신호 제어부(600)로부터의 구동 신호 제어 신호(CONT3)에 따라 구간(T2)이 시작되면 구동 신호 생성부(40)는 구동 트랜 지스터(Qd)를 온(on)시키는 전압 레벨(VB)을 갖는 구동 신호(Vp)를 구동 신호선(Lv)에 인가한다. 이 전압 레벨(VB)은 대략 20V 내외인 것이 바람직하다. 여기서 구간(T2)은 모든 화소에 데이터 전압이 기입된 후 시간 여유를 가지고 시작될 수 있다.
이와 같이 구동 신호(Vp)의 전압 레벨이 변하면 구동 트랜지스터(Qd)의 입력 단자(Nd)의 전압이 상승하고 구동 트랜지스터(Qd)는 온이 된다. 이에 따라 구동 트랜지스터(Qd)는 제어 단자(Ng)에 걸려 있는 제어 전압(VNg)에 따른 전류(IOLED)를 출력한다. 그리고 이 전류(IOLED)가 유기 발광 소자(OLED)에 흐르면서 각 화소는 해당 영상을 표시한다.
그런데 구간(T2)이 시작하면서 제어 전압(VNg)도 구동 신호(Vp)의 전압 변화(VB-VA)에 따라 직렬 연결되어 있는 축전기(Cs, Cd)를 통한 용량 결합에 의하여 변한다. 구동 신호(Vp)의 변화에 따라 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에 전달되는 전압(ΔV1)은 다음 [수학식 1]과 같다.
Figure 112004014267514-pat00001
따라서, 도 5에 보이는 것처럼, 구간(T2)에서의 제어 전압(VNg(2))은 구간(T2)이 시작하기 바로 직전의 구간(T1)에서의 제어 전압(VNg(1))에 전압(ΔV1)을 더한 전 압이 된다(즉, VNg(2)＝VNg(1)＋ΔV1). 그러면 데이터 구동부(500)가 출력하는 데이터 전압(Vdj)보다 큰 전압으로 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 전류(IOLED)를 제어할 수 있고 이에 따라 전류(IOLED)가 증대되어 휘도를 증가시킬 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 구동 신호 제어 신호(CONT3)에 따라 구간(T3)이 시작되면 구동 신호 생성부(40)는 제1 구간에서의 전압 레벨(VA) 이하의 전압 레벨(VC)을 갖는 구동 신호(Vp)를 구동 신호선(Lv)에 인가한다. 이 전압 레벨(VC)은 대략 -20V 내외인 것이 바람직하다. 구간(T3)에서도 구간(T2)에서와 마찬가지로, 제어 전압(VNg)은 구동 신호(Vp)의 전압 변화(VC-VB)에 따라 축전기(Cs, Cd)를 통한 용량 결합에 의하여 변한다. 구동 신호(Vp)의 전압 변화에 따라 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에 전달되는 전압(ΔV2)은 다음 [수학식 2]와 같다.
Figure 112004014267514-pat00002
도 5에 보이는 것처럼, 구간(T2)에서와 마찬가지로, 구간(T3)에서의 제어 전압(VNg(3))은 구간(T2)에서의 제어 전압(VNg(2))에 전압(ΔV2)을 더한 전압이 된다(즉, VNg(3)＝VNg(2)＋ΔV2). 여기서 제어 전압(VNg(3))이 가능한 한 음의 전압이 되도록 [수학식 2]에서의 용량 및 전압 레벨을 설정하는 것이 바람직하다.
구간(T3)에서는 전압 레벨(VC)을 갖는 구동 신호(Vp)가 구동 트랜지스터(Qd) 의 입력 단자(Nd)에 인가되고, 음의 제어 전압(VNg(3))이 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에 인가되므로, 즉 구동 트랜지스터(Qd)에 역바이어스가 걸리게 되므로, 구동 트랜지스터(Qd)는 오프되고 유기 발광 소자(OLED)에는 전류가 흐르지 않게 된다.
이와 같이, 구간(T3)에서 음의 제어 전압(VNg(3))이 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자(Ng)에 인가되면 구동 트랜지스터(Qd)의 열화 현상이 개선된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 높은 구동 전압 하에서 장시간 DC 출력 전류(IOLED)가 흐를 경우 시간이 지남에 따라 이 DC 출력 전류(IOLED)가 줄어드는, 소위 바이어스 스트레스 안정도(bias stress stability)가 떨어지는 현상이 개선된다.
한 프레임 내에서의 각 구간(T1∼T3)의 시간은 필요에 따라 설정할 수 있으며, 한 예로 유기 발광 소자(OLED)가 발광하는 구간(T2)과 발광하지 않는 구간(T1, T3)의 시간이 같도록 설정할 수 있다(T2＝T1＋T3). 또는 역바이어스에 의하여 구동 트랜지스터(Qd)의 열화 현상을 줄이도록 구간(T3)의 시간을 설정할 수 있다. 한편 본 발명의 한 실시예에서와 같이 한 프레임 내에서 유기 발광 소자(OLED)가 발광하는 시간과 발광하지 않는 시간이 적절한 비율로 존재하면 임펄시브(impulsive) 방식의 표시 효과가 생기므로 동화상 구현 시 화면 끌림 현상이 사라진다.
구동 신호(Vp)가 구간(T1, T2, T3)에서 갖는 각각의 전압 레벨(VA, VB, VC)은 앞서 설명한 값에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 변화가 가능하다.
또한, 한 프레임을 3개의 구간으로 나누어 제어하는 것이 아니라, 2개의 구간으로 나누거나 4개 이상의 구간으로 나누어 영상을 표시할 수도 있다. 즉, 데이터 기입과 동시에 유기 발광 소자(OLED)를 발광시키고 그 후 역바이어스를 제공하거나, 데이터를 기입하고 유기 발광 소자(OLED)를 발광시키되 역바이어스를 생략하는 방식으로 2개의 구간으로 나눌 수 있다. 그리고 앞서 설명한 3개의 구간(T1, T2, T3)을 각각 나누어 각 구간 사이에 삽입하는 방식으로 4개 이상의 구간으로 나눌 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이와 같이, 구동 트랜지스터의 입력 단자에 인가되는 구동 신호의 레벨을 변경하고 직렬로 연결되어 있는 축전기의 용량 결합에 의하여 이 구동 신호를 구동 트랜지스터의 제어 단자에 전달함으로써 데이터 구동부가 출력하는 데이터 전압보다 큰 전압으로 구동 트랜지스터를 구동하게 되어 발광 소자의 휘도를 증가시킬 수 있다.
또한, 한 프레임을 3개의 구간으로 나누어 데이터 신호를 기입하고, 발광 소자를 발광시키며, 구동 트랜지스터에 역바이어스를 제공함으로써 구동 트랜지스터의 열화 현상을 개선할 수 있다.

Claims (17)

  1. 복수의 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 의하여 정의되는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널을 포함하며,
    상기 화소는,
    발광 소자,
    상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결되어 있으며, 상기 게이트선으로부터의 게이트 신호에 따라 상기 데이터선에 인가되어 있는 데이터 신호를 출력하는 스위칭 트랜지스터,
    상기 스위칭 트랜지스터와 구동 신호선에 연결되어 있으며, 상기 스위칭 트랜지스터로부터의 출력 신호와 상기 구동 신호선에 인가되는 구동 신호에 따라 출력 전류를 상기 발광 소자에 흘리는 구동 트랜지스터,
    상기 구동 신호선과 상기 구동 트랜지스터 사이에 연결되어 있는 제1 축전기, 그리고
    상기 구동 트랜지스터와 상기 발광 소자 사이에 연결되어 있는 제2 축전기
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 축전기는 용량 결합(capacitive coupling)에 의하여 상기 구동 신호를 상기 구동 트랜지스터에 전달하고,
    상기 구동 트랜지스터는 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있는 제어 단자, 상기 구동 신호선에 연결되어 있는 입력 단자, 그리고 상기 발광 소자에 연결되어 있는 출력 단자를 포함하며,
    상기 제1 축전기는 상기 제어 단자와 상기 입력 단자 사이에 연결되어 있으며,
    상기 제2 축전기는 상기 제어 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결되어 있는
    표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 한 프레임을 2개 이상의 구간으로 나누고, 상기 각 구간에 대응하는 각각의 전압 레벨을 갖는 상기 구동 신호를 상기 구동 신호선에 인가하는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 한 프레임을 제1 내지 제3 구간으로 나누고, 상기 제1 내지 제3 구간에서 각각 제1 내지 제3 전압 레벨을 갖는 상기 구동 신호를 상기 구동 신호선에 인가하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 표시 장치는 상기 제1 구간에서 상기 화소에 상기 데이터 신호를 기입하고, 상기 제2 구간에서 상기 데이터 신호에 기초하여 상기 발광 소자를 발광시키며, 상기 제3 구간에서 상기 구동 트랜지스터에 역바이어스를 제공하는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 전압 레벨은 상기 구동 트랜지스터를 오프시키는 전압 레벨이고, 상기 제2 전압 레벨은 상기 구동 트랜지스터를 온시키는 전압 레벨이며, 상기 제3 전압 레벨은 상기 제1 전압 레벨 이하의 전압 레벨인 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 스위칭 트랜지스터 및 상기 구동 트랜지스터는 비정질 규소 박막 트랜지스터인 표시 장치.
  8. 발광 소자와 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 구동 트랜지스터를 가지는 화소를 포함하는 표시 패널,
    한 프레임을 3개 이상의 구간으로 나누고, 상기 각 구간을 지시하는 제어 신호를 생성하는 신호 제어부, 그리고
    상기 신호 제어부로부터의 상기 제어 신호에 따라 상기 구동 트랜지스터에 복수의 전압 레벨을 갖는 구동 신호를 인가하는 구동 신호 생성부
    를 포함하며,
    상기 구간 중 제1 구간에서 상기 화소에 데이터 신호를 기입하고, 제2 구간에서 상기 데이터 신호에 기초하여 상기 발광 소자를 발광시키며, 제3 구간에서 상기 구동 트랜지스터에 역바이어스를 제공하고,
    상기 구동 신호는 상기 제1 내지 제3 구간에서 각각 제1 내지 제3 전압 레벨을 가지는
    표시 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에서,
    상기 제1 전압 레벨은 상기 구동 트랜지스터를 오프시키는 전압 레벨이고, 상기 제2 전압 레벨은 상기 구동 트랜지스터를 온시키는 전압 레벨이며, 상기 제3 전압 레벨은 상기 제1 전압 레벨 이하의 전압 레벨인 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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