KR101408809B1 - 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로 - Google Patents

유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기발광다이오드의 표시패널 상에 배열된 유기발광다이오드 구동용 트랜지스터들의 문턱전압의 차이에 관계없이 균일한 휘도의 영상을 제공할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 문턱전압 보상 화소회로는, 타측 단자가 제2전원에 연결된 유기발광다이오드의 일측 단자에 구동전류를 발생하는 구동용 트랜지스터; 발광신호에 의해 턴온되어 제1전원전압과 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자를 연결하는 제1스위칭 트랜지스터; 현재스캔신호에 의해 턴온되어 데이터전압을 전달하는 제2스위칭 트랜지스터; 상기 제2스위칭 트랜지스터를 통해 전달된 상기 데이터전압을 1 프레임 동안 저장하는 제1커패시터; 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 제1커패시터의 타측 단자와 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자를 연결하는 제3스위칭 트랜지스터; 상기 제1커패시터의 타측 단자와 상기 구동용 트랜지스터의 게이트를 연결하는 제2커패시터; 상기 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 구동용 트랜지스터를 다이오드로 동작시키는 문턱전압보상용 트랜지스터; 상기 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 유기발광다이오드의 애노드에 초기화 전압을 전달하는 초기화용 트랜지스터;를 포함한다.

Description

유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로{PIXEL CIRCUIT FOR COMPENSATING THRESHOLD VOLTAGE OF ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기발광다이오드(OLED) 표시패널 상에 디스플레이되는 화면의 휘도를 균일하게 하는 기술에 관한 것으로, 특히 유기발광다이오드의 표시패널 상에 배열된 유기발광다이오드 구동용 트랜지스터들의 문턱전압의 차이에 관계없이 균일한 휘도의 영상을 제공할 수 있도록 한 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로에 관한 것이다.
일반적으로, 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널에는 유기발광다이오드를 포함하는 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있고, 각각의 화소는 해당 게이트 라인(스캔라인)에 스캔신호가 공급될 때 데이터라인으로부터 공급되는 데이터신호에 의해 점등되어 빛을 발생한다. 표시패널의 단위화소들에는 고유의 색상(Red, Green, Blue)을 나타내는 유기발광다이오드가 각기 배열되어 있어 이들의 색상조합에 의해 목적한 색상을 나타내게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 유기발광다이오드 표시장치의 화소 구동회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 스위칭 트랜지스터(T2), 구동 트랜지스터(T1) 및 커패시터(CST)를 포함한다. 여기서, 상기 스위칭 트랜지스터(T2) 및 구동 트랜지스터(T1)는 P채널 MOS 트랜지스터이다.
도 1을 참조하면, 스위칭 트랜지스터(T2)의 게이트에 "로우" 레벨의 스캔라인신호(또는 게이트신호)(GN)가 공급되면, 이에 의해 상기 스위칭 트랜지스터(T2)가 턴온된다. 이에 따라, 데이터전압(Vdata)이 상기 스위칭 트랜지스터(T2)를 통해 커패시터(CST)에 저장되어 1 프레임 동안 유지된다.
상기 커패시터(CST)에 저장된 상기 데이터전압(Vdata)에 의해 구동 트랜지스터(T1)가 구동되어 상기 구동 트랜지스터(T1)를 통해 유기발광다이오드(OLED)에 아래의 [수학식1]과 같은 구동전류(IOLED)가 흐르게 된다. 따라서, 상기 유기발광다이오드(OLED)는 상기 구동전류(IOLED)에 상응되는 밝기로 점등된다.
Figure 112013038085181-pat00001
여기서, Cox는 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 정전용량,μp는 구동 트랜지스터(T1)에서 정공의 이동도, VTHP_T1은 상기 구동 트랜지스터(T1)의 문턱전압이다.
상기 [수학식 1]에서와 같이, 상기 구동 트랜지스터(T1)의 문턱전압(VTHP_T1)이 변동되면, 그에 상응되게 유기발광다이오드(OLED)의 구동전류(IOLED)가 변화된다.
유기발광다이오드의 표시패널 상에는 매트릭스 형태로 상기 유기발광다이오드(OLED)와 같은 유기발광다이오드가 배열되고, 각각의 유기발광다이오드들은 상기 도 1과 같은 화소 구동회로(10)에 의해 구동된다. 그런데, 각 화소 구동회로(10)에 구비되는 구동트랜지스터들은 제조 공정상의 차이나 환경변화에 의해 각기 다른 문턱전압을 갖게 된다.
이와 같이 종래 기술에 의한 유기발광다이오드 표시장치에서는 각각의 화소 구동회로에 동일한 레벨의 데이터전압을 공급하는 경우 각각의 구동 트랜지스터들의 문턱전압이 상이하여 이에 대한 적절한 보상이 이루어지지 않으면 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널 상에 휘도 불균일 현상이 나타나는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널에 배열된 각각의 유기발광다이오드를 구동하기 위한 구동트랜지스터들의 문턱전압이 서로 상이한 것에 관계없이 유기발광다이오드에 항상 일정한 구동전류가 흘러 균일한 휘도의 영상이 디스플레이되도록 하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로는, 타측 단자가 제2전원에 연결된 유기발광다이오드의 일측 단자에 구동전류를 발생하는 구동용 트랜지스터; 발광신호에 의해 턴온되어 제1전원전압과 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자를 연결하는 제1스위칭 트랜지스터; 현재스캔신호에 의해 턴온되어 데이터전압을 전달하는 제2스위칭 트랜지스터; 상기 제2스위칭 트랜지스터를 통해 전달된 상기 데이터전압을 1 프레임 동안 저장하는 제1커패시터; 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 제1커패시터의 타측 단자와 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자를 연결하는 제3스위칭 트랜지스터; 상기 제1커패시터의 타측 단자와 상기 구동용 트랜지스터의 게이트를 연결하는 제2커패시터; 상기 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 구동용 트랜지스터를 다이오드로 동작시키는 문턱전압보상용 트랜지스터; 및 상기 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 유기발광다이오드의 애노드에 초기화 전압을 전달하는 초기화용 트랜지스터;를 포함한다.
본 발명은 문턱전압보상용 트랜지스터를 이용하여 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널에 배열된 각각의 유기발광다이오드를 구동하기 위한 구동트랜지스터들의 문턱전압을 보상해 줌으로써, 각 구동트랜지스터들의 문턱전압이 서로 상이한 것에 관계없이 모든 유기발광다이오드에 항상 일정한 구동전류가 흘러 균일한 휘도의 영상을 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 유기발광다이오드 표시장치의 화소 구동회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로도이다.
도 3은 도 2의 문턱전압 보상 화소회로에 공급되는 각 신호의 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로도이다.
도 2를 참조하면, 게이트에 발광신호(EM)가 공급되는 제1스위칭 트랜지스터(M1)의 일측 단자가 제1전원전압(VDD)에 접속되고 타측 단자는 구동용 트랜지스터(M4)의 일측 단자에 접속된다. 게이트에 현재스캔신호(GN)가 공급되는 제2스위칭 트랜지스터(M2)의 일측 단자가 데이터전압(Vdata)의 단자에 접속되고 타측 단자는 제1노드(N1)에 접속된다. 게이트에 이전스캔신호(GN-1)가 공급되는 제3스위칭 트랜지스터(M3)의 일측 단자가 상기 제1노드(N1)에 접속되고 타측 단자는 상기 구동용 트랜지스터(M4)의 일측 단자에 접속된다. 게이트에 이전스캔신호(GN-1)가 공급되는 문턱전압보상용 트랜지스터(M5)의 일측 단자가 제2노드(N2)에 접속되고 타측 단자는 캐소우드가 제2전원전압(VSS)에 접속된 유기발광다이오드(OLED)의 애노드에 접속된다. 게이트에 이전스캔신호(GN-1)가 공급되는 초기화용 트랜지스터(M6)의 일측 단자가 초기화 전압(Vinit)의 단자에 접속되고 타측 단자는 상기 유기발광다이오드(OLED)의 애노드에 접속된다. 제1커패시터(Cdata)의 일측 단자가 제1전원전압(VDD)에 접속되고 타측 단자는 상기 제1노드(N1)에 접속된다. 제2커패시터(CST)의 일측 단자가 상기 제1노드(N1)에 접속되고 타측 단자는 상기 구동용 트랜지스터(M4)의 게이트에 접속된다.
도 2에서 트랜지스터(M1-M6)은 P 채널 모스 트랜지스터를 예로 하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라 다른 트랜지스터로 구현할 수 있다.
도 3은 도 2의 문턱전압 보상 화소회로에 공급되는 현재스캔신호(GN), 이전스캔신호(GN-1) 및 발광신호(EM)의 타이밍도를 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 문턱전압 보상 화소회로의 각 구간별 동작을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1구간(T1)은 초기화 구간으로서 이 구간에서 발광신호(EM) 및 이전스캔신호(GN-1)가 모두 "로우"로 공급되고, 현재스캔신호(GN)는 "하이"로 공급된다. 이에 따라, 제1스위칭 트랜지스터(M1), 제3스위칭 트랜지스터(M3), 문턱전압보상용 트랜지스터(M5) 및 초기화용 트랜지스터(M6)가 턴온되고, 제2스위칭 트랜지스터(M2)가 턴오프된다.
따라서, 상기 제1전원전압(VDD)로부터 제1스위칭 트랜지스터(M1), 제3스위칭 트랜지스터(M3), 제1노드(N1), 제2커패시터(CST), 제2노드(N2), 문턱전압보상용 트랜지스터(M5) 및 초기화용 트랜지스터(M6)를 통해 초기화 전압(Vinit)의 단자로 전류가 흐르게 된다. 이로 인하여, 상기 제1노드(N1)의 전압은 Vinit + ┃VTHP_M4┃보다 높은 전압으로 초기화된다.
여기서, 상기 "Vinit"은 상기 초기화용 트랜지스터(M6)의 일측 단자에 공급되는 초기화전압이고, "VTHP_M4"는 구동용 트랜지스터(M4)의 문턱전압이다. 상기 초기화 전압(Vinit)의 레벨은 특별하게 한정되지 않지만 유기발광다이오드(OLED)의 턴온전압 및 VSS 전압의 합보다 낮게 설정된다.
제2구간(T2)은 문턱전압 감지구간으로서 이 구간에서는 이전스캔신호(GN-1)가 "로우"로 공급되고, 현재스캔신호(GN) 및 발광신호(EM)는 "하이"로 공급된다. 이에 따라, 제3스위치 트랜지스터(M3), 문턱전압보상용 트랜지스터(M5) 및 초기화용 트랜지스터(M6)가 턴온되고, 제1스위칭 트랜지스터(M1) 및 제2스위칭 트랜지스터(M2)는 턴오프된다.
따라서, 구동용 트랜지스터(M4)의 타측단자(드레인)와 게이트가 상기 문턱전압보상용 트랜지스터(M5)를 통해 서로 연결되므로, 상기 구동용 트랜지스터(M4)가 다이오드로 동작하게 된다. 이로 인하여, 제1노드(N1)의 전압은 Vinit + ┃VTHP_M4┃이 되고, 제2커패시터(CST)에는 상기 구동용 트랜지스터(M4)의 문턱전압(VTHP_M4)이 저장된다.
제3구간(T3)은 데이터 기입구간으로서 이 구간에서는 현재스캔신호(GN)가 "로우"로 공급되고, 이전스캔신호(GN-1) 및 발광신호(EM)는 "하이"로 공급된다. 이에 따라, 제2스위칭 트랜지스터(M2)가 턴온되고, 나머지 트랜지스터들은 모두 턴오프된다.
따라서, 데이터전압(Vdata)이 상기 제2스위칭 트랜지스터(M2)를 통해 제1커패시터(Cdata)에 저장되어 1 프레임 동안 유지된다. 이때, 상기 구동용 트랜지스터(M4)의 게이트전압(VG_M4)과 소스-게이트 전압(VSG_M4)은 다음의 [수학식 2]로 표현할 수 있다.
Figure 112013038085181-pat00002
제4구간(T4)은 발광구간으로서 이 구간에서는 발광신호(EM)가 "로우"로 공급되고, 현재스캔신호(GN) 및 이전스캔신호(GN-1)는 "하이"로 공급된다. 이에 따라, 제1스위칭 트랜지스터(M1)가 턴온되고, 제2스위칭 트랜지스터(M2), 제3스위칭 트랜지스터(M3), 문턱전압보상용 트랜지스터(M5) 및 초기화용 트랜지스터(M6)가 턴오프된다.
그런데, 상기 구동용 트랜지스터(M4)의 게이트 전압(VG_M4)은 상기와 같은 일련의 과정을 통해 상기 [수학식2]에서와 같이 Vdata - ┃VTHP_M4┃로 계속 유지되고 있다. 이로 인하여, 임의의 문턱전압보상화소회로(20)의 구동용 트랜지스터(M4)의 문턱전압이 다른 문턱전압보상화소회로의 구동용 트랜지스터의 문턱전압과 상이한 것에 관계없이 상기 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)를 다음의 [수학식3]과 같은 전류로 일정하게 유지할 수 있게 된다.
Figure 112013038085181-pat00003
여기서, Cox는 구동용 트랜지스터(M4)의 게이트의 정전용량, μp는 구동 트랜지스터(M4)에서 정공의 이동도, VTHP_M4는 상기 구동용 트랜지스터(M4)의 문턱전압이다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로도이다. 도 4를 상기 도 2의 실시예와 비교할 때 동작 원리는 동일하지만, 초기화용 트랜지스터(M6)의 타측 단자가 상기 제2커패시터(CST)의 타측 단자와 구동용 트랜지스터(M4)의 게이트인 제2노드(N2)에 접속된 것이 다른 점이다.
따라서, 초기화 구간인 제1구간(T1)에서 "로우"로 공급되는 이전스캔신호(GN-1)에 의해 상기 초기화용 트랜지스터(M6)가 턴온될 때 제1전원전압(VDD)로부터 제1스위칭 트랜지스터(M1), 제3스위칭 트랜지스터(M3), 제1노드(N1), 제2커패시터(CST), 제2노드(N2) 및 초기화용 트랜지스터(M6)를 통해 초기화 전압(Vinit)의 단자로 전류가 흐르게 된다. 이로 인하여, 상기 제1노드(N1)의 전압은 Vinit + ┃VTHP_M4┃보다 높은 전압으로 초기화된다.
한편, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로도이다. 도 5를 상기 도 4의 다른 실시예와 비교할 때 동작 원리는 동일하지만,
도 4에서 문턱전압보상용 트랜지스터(M5)의 일측 단자가 도 5에서는 초기화 전압(Vinit)의 단자에 접속된 것이 다른 점이다.
따라서, 초기화 구간인 제1구간(T1)에서 "로우"로 공급되는 이전스캔신호(GN-1)에 의해 상기 문턱전압보상용 트랜지스터(M5)가 턴온되어 초기화 전압(Vinit)의 단자가 상기 문턱전압보상용 트랜지스터(M5)를 통해 유기발광다이오드(OLED)의 애노드에 접속된다.
이때, 상기 "로우"로 공급되는 이전스캔신호(GN-1)에 의해 상기 문턱전압보상용 트랜지스터(M5)의 타측 단자가 유기발광다이오드(OLED)의 애노드에 접속된다.
이로 인하여 상기 유기발광다이오드(OLED)의 애노드가 상기 초기화 전압(Vinit)으로 초기화 된다. 이에 따라, 임의의 문턱전압보상회로(20)의 구동용 트랜지스터(M4)의 문턱전압이 다른 문턱전압보상회로의 구동용 트랜지스터의 문턱전압과 상이한 것에 관계없이 상기 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
M1-M3 : 제1-3스위칭 트랜지스터 M4 : 구동용 트랜지스터
M5 : 문턱전압보상용 트랜지스터 M6 : 초기화용 트랜지스터
OLED : 유기발광다이오드 Cdata : 제1커패시터
CST : 제2커패시터

Claims (8)

  1. 타측 단자가 제2전원에 연결된 유기발광다이오드의 일측 단자에 구동전류를 발생하는 구동용 트랜지스터;
    발광신호에 의해 턴온되어 제1전원전압과 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자를 연결하는 제1스위칭 트랜지스터;
    현재스캔신호에 의해 턴온되어 데이터전압을 전달하는 제2스위칭 트랜지스터;
    상기 제2스위칭 트랜지스터를 통해 전달된 상기 데이터전압을 1 프레임 동안 저장하는 제1커패시터;
    이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 제1커패시터의 타측 단자와 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자를 연결하는 제3스위칭 트랜지스터;
    상기 제1커패시터의 타측 단자와 상기 구동용 트랜지스터의 게이트를 연결하는 제2커패시터;
    상기 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 구동용 트랜지스터를 다이오드로 동작시키는 문턱전압보상용 트랜지스터; 및
    상기 이전스캔신호에 의해 턴온되어 상기 유기발광다이오드의 애노드에 초기화 전압을 전달하는 초기화용 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1스위칭 트랜지스터는 일측 단자가 상기 제1전원전압에 접속되고 타측 단자는 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자에 접속되며, 게이트에 발광신호가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2스위칭 트랜지스터는 일측 단자가 상기 데이터전압의 단자에 접속되고 타측 단자는 상기 제1커패시터의 타측 단자에 접속되며, 게이트에 현재스캔신호가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3스위칭 트랜지스터는 일측 단자가 상기 제1커패시터의 타측 단자에 접속되고 타측 단자는 상기 구동용 트랜지스터의 일측 단자에 접속되며, 게이트에 이전스캔신호가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 문턱전압보상용 트랜지스터는 일측 단자가 상기 구동용 트랜지스터의 게이트에 접속되고 타측 단자는 상기 구동용 트랜지스터의 타측 단자와 상기 유기발광다이오드의 애노드에 접속되며, 게이트에 이전스캔신호가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 초기화용 트랜지스터는 일측 단자가 초기화 전압의 단자에 접속되고 타측 단자는 상기 유기발광다이오드의 애노드에 접속되며, 게이트에 이전스캔신호가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 초기화용 트랜지스터는 일측 단자가 초기화 전압의 단자에 접속되고 타측 단자는 상기 구동용 트랜지스터의 게이트에 접속되며 게이트에 이전스캔신호가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 문턱전압보상용 트랜지스터는 일측 단자가 초기화 전압의 단자에 접속되고 타측 단자는 상기 구동용 트랜지스터의 타측 단자와 상기 유기발광다이오드의 일측 단자의 공통접속점에 접속되고 게이트에 이전스캔신호가 공급되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 보상 화소회로.
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