KR101472799B1 - 유기발광 디스플레이 장치 및 구동방법 - Google Patents

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Abstract

휘도를 달리하는 서브 프레임의 표현이 가능한 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치 및 그 구동방법이 개시된다.
디스플레이 장치는 OLED(Organic Light Emitting Diode), 화상 신호에 의해 상기 OLED에 대한 전류 공급을 스위칭하는 드라이빙 트랜지스터, 상기 OLED에 대한 전류의 량을 제어하는 복수의 전류 제어 트랜지스터를 포함하는 전류 제어부;를 구비한다. 이러한 구조에 따르면 종래 비해 높은 해상도와 깊은 색감 표현이 가능한 디스플레이의 구현이 가능하다.
OLED, 디지탈, 전류 제어, 그레이스케일

Description

유기발광 디스플레이 장치 및 구동방법{Organic light emitting diode display and driving method thereof}
본 발명은 능동 구동 유기발광다이오드(Active matrix organic light emitting diode, AMOLED) 디스플레이 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
AMOLED 디스플레이는 LCD에 비해 매우 빠른 응답성과 넓은 시야각 등의 잇점을 가진다. 이러한 AMOLED 디스플레이는 각 픽셀에서 전류에 의해 발광하는 유기 발광 다이오드(다이오드) 및 이를 구동하는 구동부를 가진다. 기본적으로 구동부는 화소를 스위칭하는 트랜지스터와 유기 발광 다이오드(OLED)에 전류를 공급하는 드라이빙 트랜지스터를 구비한다.
이러한 AMOLED 디스플레이의 화소는 기본적으로 아날로그 화상 신호를 샘플링하는 스위칭(샘플링) 트랜지스터, 화상 신호를 유지하는 메모리 커패시터(memory capacitor) 및, 메모리 커패시터에 축적된 화상 신호 전압에 따라 OLED에 공급되는 전류를 제어하는 구동(드라이빙) 트랜지스터를 갖춘다.
일반적으로 스위칭 트랜지스터와 드라이빙 트랜지스터의 채널은 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 형성된다. 스위칭 트랜지스터는 데이터 전압을 드라이 빙 트랜지스터으로의 공급을 허용하는 스위칭 소자이므로 낮은 누설 전류 및 빠른 응답성이 요구된다. 그리고 드라이빙 트랜지스터는 전자발광 다이오드에 전류를 공급하기 때문에 장시간 대전류에 대해 높은 신뢰성이 요구된다.
비정질 실리콘은 우수한 균일도(uniformity)의 구현이 용이한 반면, 전압 스트레스에 의한 열화가 빠르게 나타나 문턱전압이 변화되는 결점이 있다.
다결정 실리콘은 이동도가 높고 광안정성이 우수하다. 또한 전압 스트레스에 의한 열화가 비정질 실리콘에 비해 느리게 나타나기 때문에 신뢰성이 높다. 이러한 다결정 실리콘은 비정질 실리콘을 다양한 방법에 의해 결정화함으로써 얻어진다. 다결정 실리콘이 가지는 단점들 중의 하나는 결정경계(grain boundary)를 통한 전류 누설로서 큰 오프 커런트(off-current)가 발생하는 점이다. 또한, 다결정 실리콘의 다른 단점은 비정질 실리콘에 비해 균일도가 떨어지며 따라서 화소별 균일한 동작 특성을 얻기 어렵다는 점이다.
다결정 실리콘의 균일도의 약점을 보상하기 위한 방법으로 자기 보상 전압 프로그램 방식, 전류 프로그램 방식 등의 다양한 방법에 제안되고 있다. 이러한 보상 회로는 화소의 유효 면적을 잠식함으로써 개구율을 감소시키고 그리고 전력 소모 가중시키는 새로운 결점을 낳는다.
이런 단점을 보완한 구동방식으로, 유기발광다이오드에 흘러 들어가는 전류의 크기는 일정하지만, 한 프레임 동안 흐르는 전류의 시간을 조절함으로써 표시장치에 표현되는 색과 밝기를 조절하는 방식이 제안되었다(참조 : Yoshifumi Tanada et al., SID'04 Digest, p1398-1400 (2004). 이 방식은 전류의 레벨을 조절하는 것 이 아니라, 흐르는 시간을 조절하기 때문에, 발광 다이오드를 구동(driving)하는 드라이빙 트랜지스터는 선형 구간(linear region)에서 작동하며 따라서 단순한 스위치로서 역할한다. 따라서 드라이빙 트랜지스터의 문턱 전압의 이동 및 문턱 전압의 화소간 편차로 인한 신뢰성 악화가 감소될 수 있고, 특히, 많은 트랜지스터와 커패시터를 요구하는 추가적인 보상회로가 필요없기 때문에 보상 회로에 의한 개구율의 감소가 없다.
이와 같이 흐르는 전류의 시간을 조절하는 구동 방식에서, 한 프레임은 여러 서브 프레임으로 나뉘게 된다. 예를 들어, 6 bit 의 그레이스케일을 표현한다면 한 프레임 내에 6개의 서브프레임이 있게 되며, 각 서브프레임은 어드레싱 구간과 발광 구간으로 나뉘게 된다. 이러한 구동 방식에서, 고해상도를 표현하기 위해서는 어드레싱 해야 하는 화소 수가 상당히 증가해야 하는데, 이에 따르면 프레임 내의 어드레싱 구간의 상당한 증가가 불가피하며, 결과적으로 발광 시간은 감소하게 된다. 이와 같이 프레임 시간은 일정한데, 어드레싱 구간이 증가하면 그 만큼 발광 구간이 상대적으로 짧아지게 되어 결과적으로 화면이 어두워지게 된다. 또한, 더욱 많은 그레이스케일을 표현하기 위해서는 비트 수를 증가시켜야 하는데, 증가한 비트 수만큼 서브 프레임이 증가하게 되는데 이것 또한 전체 발광 시간을 감소시켜 어두운 화면의 원인이 될 수 있다.
본 발명은 고해상도에서도 다양한 단계의 그레이스케일의 구현이 가능한 AMOLED 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제시한다.
본 발명은 높은 해상도 및 다양한 단계의 그레이스케일에서도 밝은 화면을 구현할 수 있는 AMOLED 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법을 제시한다.
본 발명의 한 유형에 따르면,
OLED(Organic Light Emitting Diode);
화상 신호에 의해 상기 OLED를 대한 전류 공급을 스위칭하는 드라이빙 트랜지스터;
상기 OLED에 대한 전류의 량을 제어하는 복수의 전류 제어 트랜지스터를 포함하는 전류 제어부;를 구비하는 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치는:
상기 화상 신호를 저장하는 스토리지 커패시터; 그리고
상기 스토리지 커패시터에 화상 신호를 저장하는 스위칭 트랜지스터;를 더 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치에서, 상기 드라이빙 트랜지스터는 선형 영역(linear region)에서 동작하며, 상기 전류 제어 트랜지스터 들은 포화 영역(saturation region)에서 동작한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치에서, 상기 전류 제어 트랜지스터 중 적어도 하나의 게이트에는 고정 게이트 바이어스 전압이 인가될 수 있으며, 또한, 상기 전류 제어 트랜지스터 중 적어도 하나의 게이트에는 유동 게이트 바이어스 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 전류 제어부는 고정 게이트 바이어스 전압이 인가되는 하나의 전류 제어 트랜지스터와, 유동 게이트 바이어스 전압이 인가되는 하나의 전류 제어 트랜지스터를 구비할 수 있으며, 상기 전류 제어 트랜지스터 들은 포화영역에서 동작하며, 상기 드라이빙 트랜지스터는 선형 영역에서 동작할 수 있다.
상기 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치에 있어서, 상기 트랜지스터들은 p 형 트랜지스터이다.
본 발명의 다른 유형에 따르면,
액티브 매트릭스 구조의 OLED 디스플레이 장치에서, 다수의 서브 프레임을 OLED에 의해 시순차적으로 표시하여 하나의 메인 프레임을 표시하는 단계;를 포함하고,
상기 메인 프레임은 서로 다른 적어도 2개의 휘도 레벨을 가지는 서브 프레임을 포함하는 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법이 제공된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서, 상기 2 개의 휘도 레벨을 가지는 서브 프레임 중 상대적으로 높은 휘도의 서브 프 레임을 상대적으로 휘도가 낮은 다른 서브 프레임에 선행하며, 또한, 상기 서로 다른 적어도 2 개의 휘도 레벨은 서브 프레임을 표시하는 AMOLED의 OLED 전류에 의해 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서, 상기 AMOLED 디스플레이 장치:는
스토리지 커패시터;
상기 스토리지 커패시터에 이미지 정보를 저장하는 스위칭 트랜지스터;
상기 스토리지 커패시터의 이미지 정보에 의해 작동하여 상기 OLED에 대한 전류를 스위칭하는 드라이빙 트랜지스터와;
상기 드라이빙 트랜지스터에 의해 OLED에 인가되는 전류량을 제어하는 복수의 전류 제어 트랜지스터를 구비하는 전류 제어부를 구비하고,
상기 서브 프레임을 표시하는 단계:는
주사신호와 데이터 신호에 의해 스토리지 커패시터에 이미지 정보를 기록하는 단계;
스토리지 커패시터의 이미지 정보에 의해 드라이빙 트랜지스터를 작동시켜 상기 OLED에 대한 전류를 온-오프하는 단계;
상기 드라이빙 트랜지스터와 상기 OLED 사이에서 복수의 전류 제어 트랜지스터에 의해 OLED에 대한 전류를 제어하여 OLED에 의해 제어된 발광을 일으키는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 구동방법에 있 어서, 상기 전류 제어부는 두 개의 전류 제어 트랜지스터를 구비하고,
하나의 전류 제어 트랜지스터에는 고정 게이트 바이어스 전압을 인가하고,
나머지 하나의 전류 제어 트랜지스터에는 유동 게이트 바이어스 전압을 인가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서, 상기 전류 제어 트랜지스터들은 포화 영역에서 작동시키며, 또한, 상기 드라이빙 트랜지스터는 선형 영역에서 작동시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 OLED 디스플레이 장치 및 그 구동 방법의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 AMOLED 디스플레이 장치는 일반적인 AMOLED에서와 같은 X-Y 매트릭스 상으로 배치되는 복수의 데이타 라인과 스캔 라인을 구비하며, 테이타 라인과 스캔라인의 각 교차부에 후술하는 화소가 마련된다.
각 화소는 도 1에 도시된 바와 같이 4개의 트랜지스터(T1, T2, T3, T4)와 하나의 스토리지 커패시터(Cm)를 구비한다. 본 실시예에서는 상기 트랜지스터들이 p-형인 것으로 설명되나, 다른 실시예에 따르면 상기 트랜지스터 들이 모두 n-형 트랜지스터일 수 있으며, 또 다른 실시예에 따르면 4개의 트랜지스터 중 일부는 p-형트랜지스터, 그 나머지는 n-형 트랜지스터일 수 있다. 본 발명에 따른 AMOLED 디스플레이 장치에 있어서, 화소 구동에 필요한 상기와 같은 트랜지스터의 타입의 선택은 통상의 지식에 근거한 화소 설계 사양에 따르는 것으로 본 발명의 기술적 범위 를 제한하지 않는다.
한편, 각 화소에서 스캔 라인과 데이타 라인에 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인과 게이트가 전기적으로 연결되고, 소스는 드라이빙 트랜지스터(T2)의 게이트에 접속된다. 각 화소별 이미지 정보를 메모리하는 메모리 커패시터(Cm)는 드라이빙 트랜지스터(T2)의 게이트와 소스에 병렬 접속된다.
드라이빙 트랜지스터(T2)의 드레인은 전류 제어부(Current controller)를 통해 OLED의 애노드에 연결된다. 그리고 OLED의 캐소드(K)는 전체 화소가 공유하는 공통 전극에 해당한다.
전류 제어부는 소스-드레인이 병렬 접속되는 두개의 전류 제어 트랜지스터(T3, T4)를 구비하는데, 이들 전류 제어 트랜지스터(T3, T4)의 소스들은 드라이빙 트랜지스터(T2)의 드레인에 접속되고, 그 드레인들은 OLED의 애노드에 접속된다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 OLED 디스플레이 장치는 파워공급라인(Vdd)과 OLED의 사이에 드라이빙 트랜지스터(T2)와 전류 제어 트랜지스터(T3, T4)들이 마련된다. 여기에서 드라이빙 트랜지스터(T2)는 선형 영역(linear region)에서 작동하는 OLED 발광 스위치로서 작용하며, 전류 제어 트랜지스터(T3, T4)들은 포화영역(Saturation region)에서 작동하여 게이트 바이어스 전압(Bias1, Bias2)에 의해 결정되는 소스 드레인 간의 전류를 허용한다. 본 발명의 실시 예에 따라 두개의 전류 제어 트랜지스터(T3, T4) 중 제 1 전류 제어 트랜지스터(T3)의 게이트에는 고정 바이어스 전압(Bial1)이 인가되며, 제 2 전류 제어 트랜지스터(T4)의 게이트 에는 동적 바이어스 전압(Bial2)가 인가된다.
따라서, 화소가 선택된 후 메모리 커패시터(Cm)에 전압이 발생하면 드라이빙 트랜지스터(T2)가 턴온되어 OLED에 대한 전류 공급이 이루어지게 되는데, 이때에 상시 턴온 상태에 있는 제 1 전류 제어 트랜지스터(T3)를 경유해서 전류(I1)가 흐르게 되는데, 이의 크기는 포화 영역에서 동작하는 제 1 전류 제어 트랜지스터(T3)의 게이트 바이어스에 결정된다. 즉, 본원 발명에 따르면, 드라이빙 트랜지스터는 선형 영역에서 동작하는 OLED 온-오프 스위치로서의 기능을 가지며, 제 1 전류 제어 트랜지스터(T3)는 전류 소스로서의 기능을 가진다. 이와 같은 상태에서 제 2 전류 제어 트랜지스터(T4)의 게이트에도 유동적 바이어스 전압이 인가되면 제 2 전류 제어 트랜지스터(T4)도 턴-온하여 전류(I2)의 흐름이 발생하게 되어 OLED에 대한 전체 전류량이 증가하게 된다. 도 2는 전류 소스로서의 기능을 가지는 제 1, 제 2 전류 제어트랜지스터(T3, T4)에 의한 OLED의 전류 공급을 상징적으로 보이는 도면이다. 도 2의 (A)는 제 1 제어트랜지스터(T3)만 턴온된 상태를 보이는 것으로 OLED에는 제 1 제어 트랜지스터(T3)에서 허용되는 전류(I1)이 OLED에 공급되는 상태를 보이며, 도 2의 (B)는 제 1, 제 2 전류 제어트랜지스터(T3, T4)가 모두 턴온되어 이들 OLED에 보다 많은 전류(I1+I2)가 공급되는 상태를 보인다. 이와 같이 전류 제어부에 의한 OLED에 대한 전류의 공급이 변화되면 따라서 OLED는 이에 상응하는 밝기의 발광을 하게 된다.
이하, 타이밍 다이어그램을 통해 본 발명에 다른 AMOLED 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 3은 두 개의 서브 프레임에 대한 화소 동작을 발췌하여 보이는 타이밍 다이어 그램으로 첫번째 서브프레임(Fsub-1)에서는 낮은 전류가 OLED에 공급되고 두번째 서브프레임(Fsub-2)에서는 높은 전류가 OLED에 공급되는 것을 예시한다. 이의 동작은 임의의 n 번째 화소에 대한 것으로 계속 발광이 일어난다는 것을 가정하며, 따라서 Vdata는 일정하게 인가된다.
도 3을 살펴보면, 각 서브 프레임(Fs-1, Fs-2)는 4 개의 구간을 가지며, 각 서브 프레임에서 어드레싱 기간(Addressing period)은 캐소드 전압(Vcat)이 하이 레벨로서 OLED가 오프된 상태이며, 발광 기간(Emission)에서는 로우 상태 를 유지하여, 스토리지 커패시터의 화상 정보(축적값)에 따라 발광할 수 있는 상태인데, 본 실시 예의 설명에서는 화소가 계속 발광하는 것을 전제하여 Vdata가 일정하게 인가되고, 따라서 스토리지 커패시터의 기억 정보에 의해 드라이빙 트랜지스터가 턴온됨으로써 OLED는 켜지게 된다.
아래의 표는 각 서브프레임의 구간별 동작상태를 보이는 챠트이다. 여기에서 제 1 전류 제어 트랜지스터(T3)에는 고정 게이트 바이어스 전압(Bias1)이 인가되는 것을 전제하며 따라서 제 1 전류 제어 트랜지스터는 상시 온 상태를 유지한다.

서브프레임		 구간
T1
T2		 Current Source
Vcat
Bias2
OLED
OLED current
T3 T4

Fs-1
 1 off off on off high high off 0
2 on on on off high high off 0
3 off on on off high high off 0
4 off on on off low high on low

Fs-2
 5 off off on on high low off 0
6 on on on on high low off 0
7 off on on on high low off 0
8 off on on on low low on high
구간 1에서는 스캔 신호(Vscan (n))가 하이 상태이며, OLED의 캐소드 전압(Vcat) 역시 하이 상태이다. 따라서 스위칭 트랜지스터(T1)와 드라이빙 트랜지스터(T2) 모두 오프 상태이다. 따라서 OLED에 대한 전류는 "0"이다.
구간 2에서는 n 번째 화소에 대한 어드레싱, 즉 스토리지 커패시터(Cst)에 대한 프로그래밍(메모리)이 이루어지게 되는데, 이를 위하여 스캔 신호(Vscan)가 로우 상태가 되면서 스위칭 트랜지스터(T1), 드라이빙 트랜지스터(T2)는 온 상태로 바뀌며, 그러나 캐소드 전압(Vcat)는 여전히 하이 상태를 유지한다. 따라서 OLED에 대한 전류는 "0"이다. 여기에서 캐소드 전압의 하이 레벨은 OLED의 애노드에 인가되는 전압 레벨에 대해 OLED의 발광 전압 이하의 차이를 유지한다.
구간 3은 n 번째 이후의 화소들에 대한 어드레싱이 이루어지는 구간으로 n 번째 화소에 대한 스캔 신호는 하이 상태이다.
구간 4는 스토리지 커패시터(Cst)의 화상 정보, 즉 전하축적 여부에 따라서 OLED 를 발광시키는 단계로서 캐소드 전압(Vcat)이 로우 상태로 바뀌면서 OLED에 대한 동작 전압이 인가됨으로써 OLED가 발광한다. 이때에 고정 게이트 바이어스 전압(Vbias1)이 인가되는 제 1 전류 제어트랜지스터는 포화구간에서 작동하며, 게이트 전압에 의해 결정되는 소스-드레인 전류가 결정된다. 그리고 제 2 전류 제어 트랜지스터(T4)의 게이트에는 바이어스 전압이 인가되지 않아 오프 상태를 유지한다. 따라서 OLED에는 제 1 전류 제어 트랜지스터(T3)에 의해 결정된 값의 전류(I1)가 흐르며, 이에 상응하는 밝기로 OLED는 발광한다. OLED에 대한 전류의 공급상태는 도 2의 (A)와 같이 표현될 수 있을 것이다.
구간 5 내지 8은 두 번째 서브프레임(Fsub-2)에 대한 것으로 제 1, 제 2 전류 제어 트랜지스터가 모두 작동되어 높은 전류가 OLED에 공급되는 고휘도 발광기간이다. 두 번째 서브플레임에 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
구간 5에서는 스캔 신호(Vscan (n))가 하이 상태이며, OLED의 캐소드 전압(Vcat) 역시 하이 상태이다. 따라서 스위칭 트랜지스터(T1)와 드라이빙 트랜지스터(T2) 모두 오프 상태이다. 따라서 OLED에 대한 전류는 "0"이며, 따라서 OLED는 꺼진 상태이다.
구간 6에서는 n 번째 화소에 대한 어드레싱, 즉 스토리지 커패시터(Cst)에 대한 프로그래밍(메모리)이 이루어지게 되는데, 이를 위하여 스캔 신호(Vscan)가 로우 상태가 되면서 스위칭 트랜지스터(T1), 드라이빙 트랜지스터(T2)는 온 상태로 바뀌며, 그러나 캐소드 전압(Vcat)는 여전히 하이 상태를 유지한다. 따라서 OLED에 대한 전류는 "0"이다.
구간 7은 n 번째 이후의 화소들에 대한 어드레싱이 이루어지는 구간으로 n 번째 화소에 대한 스캔 신호는 하이 상태이다.
구간 8은 상기 구간 6에서의 메모리 과정에 따른 스토리지 커패시터(Cst)의 화상 정보, 즉 전하축적 여부에 따라서 OLED 를 발광시키는 단계로서 캐소드 전압(Vcat)이 로우 상태로 바뀌면서 OLED에 인가되는 전압이 동작 전압으로 증가함으로써 OLED가 발광한다. 이때에 제 2 전류 제어 트랜지스터(T4)의 게이트 바이어스 전압도 로우 상태가 됨으로서 제 2 전류 제어 트랜지스터(T4)도 온 상태가 되어 소스-드래인간 전류 간 발생한다. 전술한 바와 같이 고정 게이트 바이어스 전압(Vbias1)이 인가되는 제 1 전류 제어트랜지스터(T3)와 제 2 전류 제어트랜지스터(T4)는 포화구간에서 작동하며, 각각의 게이트 바이어스 전압에 의해 결정되는 소스-드레인 전류(I1, I2)가 결정된다.
제 2 전류 제어 트랜지스터의 소스-드레인 전류(I2)가 제 1 전류 제어트랜지스터의 소스-드레인 전류(I1)와 같은 값을 가지도록 유동 바이어스 전압(Vbais2)를 인가한다.
따라서 OLED에는 두 배의 전류가 인가되어 전 단계의 서브프레임(Fs1)에 비해 상대적으로 높은 휘도로 발광하게 된다. OLED에 대한 전류의 공급상태는 도 2의 (B)와 같이 표현될 수 있을 것이다.
위의 설명에서는 두 개의 서브프레임에 대해서만 설명되었는데 이 보다 많은 서브프레임에서도 위와 같은 동작에 의해 OLED의 밝기를 조절할 수 있다. 여기에서 상기 서브프레임의 기간의 길이는 서로 다를 수 있으며, 예를 들어 선행의 서브 프레임은 그 후행의 서브프레임에 비해 긴, 즉 서브 프레임이 순차적으로 감소할 수 있다. 위의 설명에서는 종래의 한 프레임을 다수의 시순차적 서브 프레임으로 구성하는 방식에서 시간 분할뿐 아니라 휘도도 서브 프레임별로 차등화함으로써 보다 많은 계조의 표현이 가능함으로 보여 준다.
즉, 본 발명에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 실시 예에 따르면, OLED에 대한 전류 공급량을 가변함으로써 한 프레임의 화면을 다수의 서브 프레임 화면을 표 시하는 디지탈 방식의 구동 메커니즘에서 보다 많은 계조의 프레임을 구현할 수 있게 한다. 즉, 기존의 다수 서브 프레임에 의해 하나의 메인 프레임의 화면을 구성하는 방식은 한 프레임의 주기를 다수의 서브 프레임 수 만큼 나눈 것이어서 해상도가 높아 질 수 록 그 만큼 발광 주기가 짧아 지고 결과적으로 어두운 화면을 구현하게 된다. 그러나, 본 발명에 따르면 한 프레임을 시간적으로 분할(시분할)할 뿐 아니라 그 밝기도 다단계화 또는 차별화 할 수 있기 때문에 보다 많은 계조의 디스플레이의 구현이 가능하다. 또한, 서브프레임들의 밝기가 일정한 종래의 디스플레이 장치에 비해 보다 밝은 서브 프레임을 구현함으로써 서브 프레임의 기간을 단축할 수 있고 따라서 보다 많은 서브 프레임을 추가할 수 있게 되고, 따라서 높은 해상도의 화상 구현이 가능하게 된다.
도 4는 6 비트의 그레이 스케일을 가지며 한 프레임이 16 mSec 인 화상 표시에 있어서, 종래의 방법과 본 발명의 한 실시 예에 따른 서브 프레임의 표현 방법을 보이는 시간-OLED 전류 그래프이다. 종래의 방법은 모든 서브 프레임의 전류가 1㎂이며, 본 발명은 첫 번째에서 세 번째 서브 프레임의 전류가 2㎂ 이며, 그 이후의 3 개의 서브 프레임은 종래와 같이 1㎂ 인 실시 예를 보인다. 본 발명에 따른 디스플레이 방법와 종래의 방법이 같은 밝기의 프레임을 구성하는 경우, 본 발명은 높은 전류에 의해 일부 서브프레임이 두 배의 밝기를 나타내므로 해당 서브 프레임의 기간을 단축할 수 있게 된다. 이와 같은 경우 서브 프레임의 발광 기간이 짧아지므로 각 서브 프레임의 발광 기간 간의 어드레싱 기간이 길어 질 수 있게 된다. 이와 같이 어드레싱 기간이 길어지게 되면 그 만큼 많은 화소에 대한 어드레싱이 가능하게 된다. 즉, 본 발명은 서브 프레임의 전류를 종래에 비해 일부 기간에서 크게 함으로써 발광기간을 줄일 수 있고, 이에 따라, 보다 많은 화소의 어드레스가 가능하게 됨으로써 고해상 대형화하는 현 추세에 적합하다.
도 5는 동일 휘도 및 동일 해상도의 디스플레이 구현에 있어서 본 발명에 의해 보다 다양한 그레이스케일의 구현을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 방법과 종래 방법은 같은 길이의 어드레싱 기간을 가지며, 대신에 본 발명은 일부 구간, 즉 첫 번째에서 세 번째 서브프레임에서의 OLED 전류가 종래에 비해 두 배인 2㎂에 이르며, 그 기간은 종래에 비해 단축되었다. 이와 같이 되며, 같은 비트, 즉 6개의 서브 프레임을 표시함에 있어서 본 발명은 종래에 비해 짧은 기간 내에 한 프레임의 표현이 완료되며, 따라서 종래에 비해 절약된 시간(saved time)을 가지게 된다. 본 발명은 이와 같이 절약된 시간에 추가적인 서브 프레임를 위한 추가된 비트(bit) 신호를 적어도 하나 이상 삽입함으로써 종래에 비해 다양한 단계의 그레이스케일에 의한 보다 풍부한 색감의 이미지 표시가 가능하게 된다.
전술한 실시예에서 설명된 도 1의 구조, 즉 본 발명에 따른 OLED 디스플레이 장치의 화소 회로는 추가적인 하나 또는 그 이상의 전류 제어 트랜지스터를 더 구비할 수 있다. 이들은 모두 OLED에 대한 총 전류량을 제어하는 것으로서 그 중에 적어도 하나는 고정 게이트 바이어스 전압이 인가되고 그 나머지에는 유동 게이트 바이어스 전압이 인가될 수 있다. 모든 전류 제어 트랜지스터에 대한 게이트 바이어스 전압은 동일할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 다른 값을 가질 수 있다. 즉, 이러한 서로 다른 게이트 바이어스 전압은 해당 전류 제어 트랜지스터의 통과전류를 결정하게 되며, 그 레벨이 전술한 바와 같이 동일할 수 있으며, 다른 실시 예에 따르면 둘 또는 그 이상의 서로 다른 레벨을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치에서 단위 화소의 등가 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 단위 화소의 구동에 따른 OLED의 전류량을 등가적으로 나타내 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법을 설명하는 타이밍 다이어그램(timing diagram)이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법에서 각 서브 프레임에서의 OLED에 전류를 보인다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법에서 각 서브 프레임에서의 OLED에 전류를 보인다.

Claims (17)

  1. OLED(Organic Light Emitting Diode);
    화상 신호에 의해 상기 OLED를 대한 전류 공급을 스위칭하는 드라이빙 트랜지스터;
    상기 OLED에 대한 전류의 량을 제어하는 복수의 전류 제어 트랜지스터를 포함하는 전류 제어부;를 구비하며,
    상기 복수의 전류 제어 트랜지스터 중 적어도 하나의 게이트에는 고정 게이트 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상 신호를 저장하는 스토리지 커패시터; 그리고
    상기 스토리지 커패시터에 화상 신호를 저장하는 스위칭 트랜지스터;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이빙 트랜지스터는 선형 영역(linear region)에서 동작하며, 상기 전류 제어 트랜지스터들은 포화 영역(saturation region)에서 동작하는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 제어 트랜지스터 중 적어도 하나의 게이트에는 유동 게이트 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 2항 또는 제3항에 있어서,
    주사 신호가 인가되는 주사 라인; 그리고
    데이터 신호가 인가되는 데이터 라인;을 더 구비하고,
    상기 스위칭 트랜지스터의 게이트와 드레인은 상기 주사 라인과 데이터 라인에 각각 연결되고, 상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트에는 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스가 연결되고,
    상기 스토리지 커패시터는 상기 드라이빙 트랜지스터의 게이트와 소오스에 각각 병렬 접속되고,
    상기 전류제어부는 상기 OLED와 상기 드라이빙 트랜지스터의 드레인의 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치.
  11. 액티브 매트릭스 구조의 OLED 디스플레이 장치에서, 다수의 서브 프레임을 OLED에 의해 시순차적으로 표시하여 하나의 메인 프레임을 표시하는 단계;를 포함하고,
    상기 메인 프레임은 서로 다른 적어도 2 개의 휘도 레벨을 가지는 서브 프레임을 포함하며,
    상기 AMOLED 디스플레이 장치는
    스토리지 커패시터;
    상기 스토리지 커패시터에 이미지 정보를 저장하는 스위칭 트랜지스터;
    상기 스토리지 커패시터의 이미지 정보에 의해 작동하여 상기 OLED에 대한 전류를 스위칭하는 드라이빙 트랜지스터와;
    상기 드라이빙 트랜지스터에 의해 OLED에 인가되는 전류량을 제어하는 복수의 전류 제어 트랜지스터를 구비하는 전류 제어부를 구비하고,
    상기 복수의 전류 제어 트랜지스터 중 적어도 하나의 게이트에는 고정 게이트 바이어스 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 2 개의 휘도 레벨을 가지는 서브 프레임 중 상대적으로 높은 휘도의 서브 프레임을 상대적으로 휘도가 낮은 다른 서브 프레임에 선행하는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 서브 프레임을 표시하는 단계:는
    주사신호와 데이터 신호에 의해 스토리지 커패시터에 이미지 정보를 기록하는 단계;
    스토리지 커패시터의 이미지 정보에 의해 드라이빙 트랜지스터를 작동시켜 상기 OLED에 대한 전류를 온-오프하는 단계;
    상기 드라이빙 트랜지스터와 상기 OLED 사이에서 복수의 전류 제어 트랜지스터에 의해 OLED에 대한 전류를 제어하여 OLED에 의해 제어된 발광을 일으키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전류 제어부는 두 개의 전류 제어 트랜지스터를 구비하고,
    하나의 전류 제어 트랜지스터에는 고정 게이트 바이어스 전압을 인가하고,
    나머지 하나의 전류 제어 트랜지스터에는 유동 게이트 바이어스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 전류 제어 트랜지스터들은 포화 영역에서 작동시키는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이 장치의 구동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 드라이빙 트랜지스터는 선형 영역에서 작동시키는 것을 특징으로 하는 AMOLED 디스플레이의 구동방법.
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