KR101901757B1 - 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 데이터 기입을 위한 스캔신호를 공급하는 스캔 배선과 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하기 위한 센싱신호를 공급하는 센싱 배선을 분리하여 구동 트랜지스터의 문턱전압 센싱 시간을 늘림에 따라 구동 트랜지스터의 문턱전압 및 이동도 편차를 보정하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동 트랜지스터의 문턱 전압 및 이동도 편차를 보정하여 트랜지스터 특성 차이에 의해 발생되는 휘도 불균일을 개선할 수 있는 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display device) 등이 연구되고 있다.
유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display device)는 투명 기판에 적(R), 녹(G), 청(B) 등의 빛을 내는 유기 화합물을 사용하여 자체 발광되는 표시장치로서, 일반적으로 OLED 패널과 구동회로를 포함한다.
따라서, 유기발광 다이오드 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않다.
그 결과 백라이트 유닛이 필요 없어 액정표시장치 대비 제조 공정이 단순하고, 제조비용을 줄일 수 있는 장점이 있어 차세대 평판 표시 장치로 각광을 받고 있다
또한, 유기발광 다이오드 표시장치는 액정표시장치에 비해 시야각과 대조비 등이 우수할 뿐만 아니라, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓다는 장점을 가지고 있다.
특히, 액티브 매트릭스 방식(active matrix type)에서는 화소영역에 인가되는 전류를 제어하는 전압이 스토리지 커패시터(storage capacitor)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전압을 유지해 줌으로써, 게이트 배선 수에 관계없이 한 화면이 표시되는 동안 발광상태를 유지하도록 구동된다.
따라서, 액티브 매트릭스 방식에서는, 낮은 전류를 인가해 주더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 대형화가 가능한 장점을 가진다.
도1은 종래의 유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역의 등가회로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도2는 종래의 유기발광 다이오드 표시장치에 공급되는 다수의 제어신호를 도시한 타이밍도이다.
도1에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(도1의 P)에는 제 1 내지 제 5 트랜지스터(T1 내지 T5)와 구동 트랜지스터(Tdr) 그리고 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광다이오드(Del)가 형성된다.
여기서 제 1 내지 제 5 트랜지스터(T1 내지 T5) 및 구동 트랜지스터(Tdr)는 P타입의 트랜지스터일 수 있다.
제 1 트랜지스터(T1)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 데이터 배선(DL)과 제 1 스캔 배선(GL)에 연결되고, 제 1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 일단인 제 1 노드(N1)에 연결된다.
이러한 제 1 트랜지스터(T1)는 제 1 스캔 배선(GL)을 통하여 공급되는 제 1 스캔 신호(S1)에 따라 턴-온(Turn-On)되어 제 1 노드(N1)에 데이터 전압(DATA)을 공급하는 스위칭 트랜지스터 역할을 한다.
제 2 트랜지스터(T2)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 제 1 노드(N1) 및 발광제어 배선(EL)에 연결되고, 제 2 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 기준전압 배선(VL)에 연결된다.
이러한 제 2 트랜지스터(T2)는 발광제어 배선(EL)을 통하여 공급되는 발광제어 신호(Em)에 따라 턴-온(Turn-On)되어 제 1 노드(N1)에 기준전압(Vref)을 공급한다.
즉, 제 2 트랜지스터(T2)는 발광기간 중 트랜지스터 들의 누설전류에 의한 영향으로 구동 트랜지스터(Tdr)의 데이터 전압이 변하는 것을 방지하는 역할을 한다.
제 3 트랜지스터(T3)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 스토리지 커패시터(Cst)의 타단인 제 2 노드(N2)와 제 1 스캔 배선(GL)에 연결되고, 제 3 트랜지스터(T3)의 드레인 전극은 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 전극에 연결된다.
제 4 트랜지스터(T4)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 전극 및 발광제어 배선(EL)에 연결되고, 제 4 트랜지스터(T4)의 드레인 전극은 발광다이오드(Del)의 애노드 전극인 제 3 노드(N3)에 연결된다.
이와 같은 제 3 트랜지스터(T3) 및 제 4 트랜지스터(T4)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 특성을 센싱하는 역할을 한다.
제 5 트랜지스터(T5)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 기준전압 배선(VL) 및 제 2 스캔 배선(SL)에 연결되고, 제 5 트랜지스터(T5)의 드레인 전극은 제 3 노드(N3)에 연결된다.
이러한 제 5 트랜지스터(T5)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 특성을 센싱 중에 발광다이오드(Del)의 발광을 막는 역할을 한다.
구동 트랜지스터(Tdr)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 고전위 전압(ELVDD) 단자 및 제 2 노드(N2)에 연결되고, 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 전극은 제 3 트랜지스터(T3)의 드레인 전극에 연결된다.
이러한 구동 트랜지스터(Tdr)가 턴-온(Turn-On)되는 동안에 발광다이오드(Del)로 전류가 흘러 발광다이오드(Del)가 발광하도록 전류원 역할을 한다.
이때, 발광다이오드(Del)가 방출하는 빛의 세기는 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류의 양에 비례하고, 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류의 양은 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 전극으로 인가되는 데이터 전압(DATA)의 크기에 비례한다.
그 결과 유기발광 다이오드 표시장치는 각 화소영역(P) 마다 다양한 크기의 데이터 전압(DATA)을 인가하여 상이한 계조를 표시함에 따라 영상을 표시할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2) 사이에 연결되며, 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 노드 전압을 저장한다.
즉, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 전압(DATA)을 한 프레임(frame) 동안 유지하여 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류의 양을 일정하게 하고 발광다이오드(Del)가 표시하는 계조를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
이하에서 위와 같은 종래의 유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역의 동작을 살펴보기로 한다.
도2에 도시한 바와 같이, 제 1 시간(t1) 동안에, 하이 레벨의 제 1 스캔 신호(S1)가 인가되고, 로우 레벨의 제 2 스캔 신호(S2) 및 로우 레벨의 발광제어 신호(Em)가 각각 인가된다.
따라서, 제 5 트랜지스터(T5)가 턴-온(Turn-On)되고, 제 3 노드(N3)를 기준전압(Vref)으로 초기화시킨다. 이때, 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 4 트랜지스터(T4)는 턴-온(Turn-On)되어 있는 상태이다.
여기서, 제 3 노드(N3)와 그라운드(GND) 사이의 전압차는 발광다이오드(Del)의 문턱전압(Vth) 이하일 수 있으며, 그 결과 제 1 시간(t1) 동안에, 발광다이오드(Del)를 통해 전류가 흐르지 않는다.
제 2 시간(t2) 동안에, 제 1 스캔 신호(S1)는 하이 레벨에서 로우 레벨로 변하면서 인가되며, 로우 레벨의 제 2 스캔 신호(S2)가 인가되고, 발광제어 신호(Em)는 로우 레벨에서 하이 레벨로 변하면서 인가된다.
그 결과 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-온(Turn-On)되고 제 4 트랜지스터(T4)의 오프 지연 시간을 이용하여 제 2 노드(N2) 및 제 3 노드(N3)는 기준전압(Vref)으로 초기화된다. 이 때, 제 5 트랜지스터(T5)는 턴-온(Turn-On) 상태를 유지하므로 제 3 노드(N3)는 기준전압(Vref)을 유지하게 된다.
따라서, 제 3 노드(N3)의 전압은 기준전압(Vref)을 유지하기 때문에 제 2 시간(t2) 동안에도 발광다이오드(Del)를 통해 전류가 흐르지 아니하는 비발광 상태를 유지한다.
제 3 시간(t3) 동안에, 로우 레벨의 제 1 스캔 신호(S1) 및 로우 레벨의 제 2 스캔 신호(S2), 그리고 하이 레벨의 발광제어 신호(Em)가 각각 인가된다.
따라서, 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth)이 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된다. 이 때, 제 4 트랜지스터(T4)는 턴-오프(Turn-Off) 상태를 유지하고 제 3 노드(N3)는 기준전압(Vref)을 유지하게 된다.
제 4 시간(t4) 동안에, 발광제어 신호(Em)는 하이 레벨에서 로우 레벨로 변하면서 인가되고, 제 1 스캔 신호(S1) 및 제 2 스캔 신호(S2)는 로우 레벨에서 하이 레벨로 변하면서 인가된다.
그 결과 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 4 트랜지스터(T4)는 턴-온(Turn-On)되고, 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3) 및 제 5 트랜지스터(T5)는 턴-오프(Turn-Off)되면서 한 프레임동안 발광다이오드(Del)가 발광하게 된다.
유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역은 제 1 시간 내지 제 4 시간(t1~t4)의 반복을 통하여 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth) 및 고전위 전압(VDD)을 보상하면서 구동된다.
이때, 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류(IOLED)는 수학식 1과 같이 정의된다.
[수학식 1]
Figure 112011093137177-pat00001
여기서, k는 비례상수로서 구동 트랜지스터(Tdr)의 구조와 물리적 특성에 의해 결정되는 값으로, 구동 트랜지스터(Tdr)의 이동도(mobility) 및 구동 트랜지스터(Tdr)의 채널 폭(W)과 채널 길이(L)의 비(W/L) 등에 의해서 결정될 수 있다.
즉, 종래의 유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역에서 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류(IOLED)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth) 및 고전위 전압(VDD)의 변동에 무관하고, 데이터 전압(DATA) 및 기준전압(Vref)에 의해 결정될 수 있다.
그런데 이와 같은 화소 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치는 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)가 동일한 신호선에 의해 구동되기 때문에 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압 센싱(Sensing)과 데이터 기입(Writing)이 동시에 진행하게 된다.
그 결과 고속구동이 요구되는 고해상도 대면적 패널에 적용할 경우에는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압 센싱(Sensing) 시간이 부족하여 보상 능력이 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고, 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압만 보상하고 구동 트랜지스터(Tdr)의 이동도 편차에 따른 보정이 이루어 지지 않아 이동도 편차에 따른 휘도 불균일이 발생하는 문제점이 존재한다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 및 이동도 편차를 보정하여 트랜지스터 특성 차이에 의해 발생되는 휘도 불균일을 개선할 수 있는 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 유기발광 다이오드 표시장치는, 제 2 노드와 센싱 배선 및 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 제 1 트랜지스터와; 데이터 배선과 스캔 배선 및 제 1 노드에 연결되는 제 2 트랜지스터와; 상기 제 1 노드와 상기 센싱 배선 및 기준전압 배선과 연결되는 제 3 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 발광제어 배선 및 발광다이오드의 애노드 전극과 연결되는 제 4 트랜지스터와; 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 제 1 커패시터와; 상기 제 1 노드 및 상기 발광다이오드의 애노드 전극 사이에 연결되는 제 2 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기준전압 배선을 통해 전달되는 기준전압은 상기 데이터 배선을 통해 전달되는 데이터 전압보다 큰 전압일 수 있으며, 하이 기준전압 또는 로우 기준전압일 수 있다.
그리고, 상기 제 3 트랜지스터는, 상기 센싱 배선을 통하여 공급되는 센싱 신호에 따라 턴-온되어 상기 제 1 노드를 하이 기준전압으로 초기화시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법은, 제 1 내지 제 4 트랜지스터와 제 1 및 제 2 커패시터와 구동 트랜지스터 및 발광다이오드를 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터가 센싱 신호에 의해 턴-온되는 동안에, 상기 제 1 커패시터의 일단인 제 1 노드를 하이 기준전압으로 초기화시키는 단계와; 상기 제 1 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터는 턴-온되고 기준전압 배선을 통해 로우 기준전압이 전달되는 동안에, 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하는 단계와; 상기 제 2 트랜지스터가 스캔 신호에 의해 턴-온되는 동안에, 상기 제 1 노드에 데이터 전압을 인가하는 단계와; 상기 제 4 트랜지스터가 발광제어 신호에 의해 턴-온되는 동안에, 상기 발광다이오드가 발광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하는 단계에서, 상기 제 2 노드에 걸리는 전압이 증가할 수 있다.
그리고, 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하는 센싱 시간은 하나의 수평주기보다 긴 시간인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 노드에 데이터 전압을 인가하는 단계에서, 상기 제 1 커패시터의 부스팅에 의해 상기 제 2 노드에 걸리는 전압이 감소할 수 있다.
그리고, 상기 발광다이오드가 발광하는 단계에서, 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터의 부스팅에 의해 발생한 상기 제 1 노드의 전압 변화량이 상기 제 2 노드에 반영되어 상기 제 2 노드에 걸리는 전압이 증가하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제 1 노드의 전압 변화량은 상기 데이터 전압에 따라 달라질 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에서는, 데이터 기입을 위한 스캔신호를 공급하는 스캔 배선과 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하기 위한 센싱신호를 공급하는 센싱 배선을 분리하여 구동 트랜지스터의 문턱전압 센싱 시간을 늘림에 따라 구동 트랜지스터의 문턱전압 및 이동도 편차를 보정할 수 있다.
그 결과 트랜지스터 특성 차이에 의해 발생되는 휘도 불균일을 개선할 수 있다.
그리고, 데이터 전압에 따른 이동도 편차를 보정하여 휘도 불균일을 개선할 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터의 문턱전압 센싱 시간 증가에 따라 고속구동/고해상도/대면적 패널의 휘도 균일도를 향상 시킬 수 있다.
도1은 종래의 유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역의 등가회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도2는 종래의 유기발광 다이오드 표시장치에 공급되는 다수의 제어신호를 도시한 타이밍도이다.
도3은 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역의 등가회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에 공급되는 다수의 제어신호와, 기준전압 변화 및 제 2 노드의 전압 변화를 개략적으로 도시한 타이밍도이다.
도6은 종래의 유기발광 다이오드 표시장치 및 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에서 구동 트랜지스터의 이동도 보정에 따른 전류 편차를 비교하기 위해 참조되는 도면이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에서 데이터 전압에 따른 보정 능력을 비교하기 위해 참조되는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도3은 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역의 등가회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 표시장치(100)는, 영상을 표시하는 표시패널(110)과 소스 드라이버(120), 스캔 드라이버(130)와, 소스 드라이버(120) 및 스캔 드라이버(130) 각각의 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어부(140) 등을 포함할 수 있다.
표시패널(110)은, 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 스캔 배선(GL1 내지 GLm) 및 다수의 데이터 배선(DL1 내지 DLn) 그리고, 다수의 발광제어 배선(EL1 내지 ELm)을 포함할 수 있다.
그리고, 각 화소영역(P)을 제어하기 위한 제어신호를 공급하기 위한 다수의 센싱 배선(SL)이 다수의 스캔 배선(GL1 내지 GLm)과 평행하게 이격되어 형성될 수 있다.
각 화소영역(P)은 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 편의상 다수의 스캔 배선(GL1 내지 GLm)을 스캔 배선(GL)으로, 제 1 내지 제n데이터 배선(DL1 내지 DLn)을 데이터 배선(DL)으로, 다수의 발광제어 배선(EL1 내지 ELm)을 발광제어 배선(EL)으로 설명하기로 한다.
한편, 각 화소영역(P)에는 제 1 내지 제 54 트랜지스터(T1 내지 T4)와 구동 트랜지스터(Tdr) 그리고 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)와 발광다이오드(Del)가 형성될 수 있다.
여기서, 제 1 내지 제 4 트랜지스터(T1 내지 T4) 및 구동 트랜지스터(Tdr)는 도시된 바와 같이, P타입의 트랜지스터일 수 있지만, 이에 한정되지 않고, N타입의 트랜지스터를 적용할 수 있다.
제 1 트랜지스터(T1)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 제 1 커패시터(C1)의 타단인 제 2 노드(N2)와 센싱 배선(SL)에 연결되고, 제 1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극은 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 전극에 연결된다.
이러한 제 1 트랜지스터(T1)는 센싱 배선(SL)을 통하여 공급되는 센싱 신호에 따라 턴-온(Turn-On)되어 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 노드와 게이트 노드 사이에 스위치 역할을 한다.
제 2 트랜지스터(T2)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 데이터 배선(DL)과 스캔 배선(GL)에 연결되고, 제 2 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 제 1 커패시터(C1)의 일단인 제 1 노드(N1)에 연결된다.
이러한 제 2 트랜지스터(T2)는 스캔 배선(GL)을 통하여 공급되는 스캔 신호에 따라 턴-온(Turn-On)되어 제 1 노드(N1)에 데이터 전압(Vdata)을 공급하는 스위칭 트랜지스터 역할을 한다.
제 3 트랜지스터(T3)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 제 1 노드(N1) 및 센싱 배선(SL)에 연결되고, 제 3 트랜지스터(T3)의 드레인 전극은 기준전압 배선(VL)에 연결된다.
이러한 제 3 트랜지스터(T3)는 센싱 배선(SL)을 통하여 공급되는 센싱 신호에 따라 턴-온(Turn-On)되어 제 1 노드(N1)에 기준전압을 공급하는 역할을 한다.
제 4 트랜지스터(T4)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 전극 및 발광제어 배선(EL)에 연결되고, 제 4 트랜지스터(T4)의 드레인 전극은 발광다이오드(Del)의 애노드 전극에 연결된다.
이러한 제 4 트랜지스터(T4)는 발광제어 배선(EL)을 통하여 공급되는 발광제어 신호에 따라 턴-온(Turn-On)되어 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 노드와 발광다이오드(Del)의 애노드 노드 사이에서 스위치 역할을 하여 발광다이오드(Del)의 발광 타이밍을 제어한다.
구동 트랜지스터(Tdr)의 소스 전극 및 게이트 전극은 각각 고전위 전압(ELVDD) 단자 및 제 2 노드(N2)에 연결되고, 구동 트랜지스터(Tdr)의 드레인 전극은 제 1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극에 연결된다.
구동 트랜지스터(Tdr)는 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류의 양을 조절하는 역할을 하는데, 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류의 양은 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 전극으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)의 크기에 비례한다.
즉, 유기발광 다이오드 표시장치(100)는 각 화소영역(P) 마다 다양한 크기의 데이터 전압을 인가하여 상이한 계조를 표시함에 따라 영상을 표시할 수 있다.
제 1 커패시터(C1)는 제 1 노드(N1) 및 제 2 노드(N2) 사이에 연결되며, 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth) 및 데이터 전압(Vdata)을 저장한다.
이러한 제 1 커패시터(C1)는 데이터 전압을 한 프레임(frame) 동안 유지하여 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류의 양을 일정하게 하고 발광다이오드(Del)가 표시하는 계조를 일정하게 유지시키는 역할을 하는 스토리지 커패시터일 수 있다.
제 2 커패시터(C2)는 제 1 노드(N1) 및 발광다이오드(Del)의 애노드 전극 사이에 연결되며, 발광구간 동안에 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류 양에 따라 구동 트랜지스터(Tdr)의 이동도(mobility)를 보정하는 역할을 한다.
발광다이오드(Del)의 애노드 전극은 제4 트랜지스터(T4)의 드레인 전극과 연결되고, 캐소드 전극은 저전위 전압(ELVSS) 단자와 연결된다.
데이터 드라이버(120)는 표시패널(110)로 데이터 신호를 공급하는 적어도 하나의 드라이버 IC(미도시)를 포함할 수 있다.
그리고, 데이터 드라이버(120)는 타이밍 제어부(140)로부터 전달 받은 변환된 영상 신호(R/G/B)와 다수의 데이터 제어신호를 이용하여 데이터 신호를 생성하고, 생성한 데이터 신호를 데이터 배선(DL)을 통해 표시패널(110)로 공급한다.
타이밍 제어부(140)는 인터페이스를 통해 그래픽 카드와 같은 시스템(System)으로부터 다수의 영상 신호 및 수직동기신호(VSY), 수평동기신호(HSY), 데이터 인에이블 신호(DE) 등과 같은 다수의 제어신호를 전달 받을 수 있다.
그리고, 타이밍 제어부(140)는, 다수의 데이터 신호 등을 생성하여 데이터 드라이버(120)의 각 드라이버 IC로 공급할 수 있다.
스캔 드라이버(130)는 타이밍 제어부(140)로부터 전달 받은 제어신호를 이용하여 스캔 신호를 생성하고, 생성된 스캔 신호를 스캔 배선(GL)을 통해 표시패널(110)로 공급하도록 제어할 수 있다.
이하에서 위와 같은 유기발광 다이오드 표시장치의 화소영역의 동작을 살펴보기로 한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에 공급되는 다수의 제어신호와, 기준전압 변화 및 제 2 노드의 전압 변화를 개략적으로 도시한 타이밍도이다. 도4를 참조하여 설명한다.
도5에 도시한 바와 같이, 제 1 시간(t1) 동안에, 발광제어 신호(Em)는 로우 레벨에서 하이 레벨로 변하면서 인가되고, 센싱 신호(Sen)는 하이 레벨에서 로우 레벨로 변하면서 인가되며, 하이 레벨의 스캔 신호(Scan)가 인가될 수 있다.
이때, 기준전압 배선(VL)을 통해 되는 기준전압(VRef)은 하이 레벨의 기준전압인 하이 기준전압(VRef_H)일 수 있다.
따라서, 제 1 트랜지스터(T1)가 로우 레벨의 센싱 신호(Sen)에 의해 턴-온(Turn-On)되고, 제 1 노드(N1)는 하이 기준전압(VRef_H)으로 초기화된다.
한편, 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)가 턴-온(Turn-On)되는 경우에 구동 트랜지스터(Tdr)도 턴-온(Turn-On)되지만, 그 전에 제 4 트랜지스터(T4)가 턴-오프(Turn-Off)되기 때문에 발광다이오드(Del)로 흐르는 전류를 차단시킬 수 있다.
이때, 제 2 트랜지스터(T2)는 턴-오프(Turn-Off)상태이다.
보다 자세히 설명하면, 제 1 시간(t1) 동안에 제 1 노드(N1)는 하이 기준전압(VRef_H)으로 초기화되고, 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 전극과 소스 전극 간의 전압 차(Vgs)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth)보다 커지게 된다.
그리고, 제 3 트랜지스터(T3)가 턴-온(Turn-On)되는 동안에, 구동 트랜지스터(Tdr)의 소스 전극인 제 2 노드(N2)에서 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth)을 센싱하기 시작한다.
제 2 시간(t2) 동안에, 하이 레벨의 발광제어 신호(Em) 및 로우 레벨의 센싱 신호(Sen) 그리고 하이 레벨의 스캔 신호(Scan)가 각각 인가될 수 있다.
이때, 기준전압 배선(VL)을 통해 되는 기준전압(VRef)은 로우 레벨의 기준전압(VRef)인 로우 기준전압(VRef_L)일 수 있으며, 제 2 시간(t2)은 한 수평주기(1H)보다 긴 시간일 수 있으며, 예를 들어 한 수평주기(1H)의 다섯 배인 5H일 수 있다.
그 결과 제 1 트랜지스터(T1)는 턴-온(Turn-On) 상태를 유지하고, 제 1 노드(N1)는 로우 기준전압(VRef_L)이 인가되고, 제 1 커패시터(C1)의 부스팅에 의해 제 2 노드(N2)에 걸리는 전압(VN2)은 제 1 노드(N1)의 전압 변화량(VRef_H-VRef_L)가 반영되어 'Vg0-VREF_L-VREF_H'로 낮아질 수 있다.
여기서, Vg0는 제 4 트랜지스터(T4)가 턴-오프(Turn-Off)되면서 순간적으로 증가하게 된 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 단자전압일 수 있다.
그리고, 제 2 시간(t2) 동안 제 2 노드(N2)에서 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth)을 센싱하고, 시간이 지나면서 제 2 노드(N2)에 걸리는 전압(VN2)은 'ELVDD-Vth'까지 증가하게 된다.
이때, 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 4 트랜지스터(T4)는 턴-오프(Turn-Off)상태이다.
제 3 시간(t3) 동안에, 하이 레벨의 발광제어 신호(Em) 및 로우 레벨의 센싱 신호(Sen) 그리고 로우 레벨의 스캔 신호(Scan)가 각각 인가될 수 있다.
이때, 기준전압 배선(VL)을 통해 되는 기준전압(VRef)은 로우 레벨의 기준전압인 로우 기준전압(VRef_L)일 수 있으며, 제 3 시간(t3)은 예를 들어 한 수평주기(1H)일 수 있다.
따라서, 제 2 트랜지스터(T2)가 턴-온(Turn-On)되면서 제 1 노드(N1)에 데이터 전압(Vdata)을 공급한다.
여기서, 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-온(Turn-On)상태이고, 제 4 트랜지스터(T4)는 턴-오프(Turn-Off)상태이다.
제 3 시간(t3) 동안에 제 1 노드(N1)에 걸리는 전압(VN1)은 데이터 전압(Vdata)이 되고, 이때 제 1 노드(N1)의 전압 변화량은 'VRef_L-Vdata'이 된다.
그리고, 제 2 노드(N2)에 걸리는 전압(VN2)은 제 1 커패시터(C1)의 부스팅에 의해 제 1 노드(N1)의 전압 변화량(VRef_L-Vdata)이 반영되어 'ELVDD-Vth+Vdata-VRef_L'가 된다.
즉, 제 2 노드(N2)에 걸리는 전압(VN2)은 제 1 커패시터(C1)의 부스팅에 의해 'ELVDD-Vth+Vdata-VRef_L'가 된다.
제 4 시간(t4) 동안에, 로우 레벨의 발광제어 신호(Em) 및 하이 레벨의 센싱 신호(Sen) 그리고 하이 레벨의 스캔 신호(Scan)가 각각 인가될 수 있다.
이때, 기준전압 배선(VL)을 통해 되는 기준전압(VRef)은 하이 레벨의 기준전압(VRef)인 하이 기준전압(VRef_H)일 수 있다.
그 결과 제 4 트랜지스터(T4)와 구동 트랜지스터(Tdr)가 턴-온(Turn-On)되고, 발광다이오드(Del)로 전류(IOLED)가 흐르게 되어 발광상태가 된다.
여기서, 제 1 트랜지스터 내지 제 3 트랜지스터(T1~T3)는 턴-오프(Turn-Off)상태이다.
제 4 시간(t4) 동안에 제 2 노드(N2)에 걸리는 전압(VN2)이 'ELVDD-Vth+Vdata-VRef_L'가 되면, 구동 트랜지스터(Tdr)에 전류가 흐르게 되어 발광다이오드(Del)의 애노드 노드에서 전압 변화가 일어난다.
그리고, 발광다이오드(Del)의 애노드 노드에서 전압 변화는 제 2 커패시터(C2)의 부스팅에 의해 제 1 노드(N1)에서 전압 변화(ΔV)를 발생시키게 된다.
그 결과 제 2 노드(N2)에 걸리는 전압(VN2)은 제 1 노드(N1)의 전압 변화량(ΔV)이 반영되어 'ELVDD-Vth+Vdata-VRef_L+ΔV'가 되면서 구동 트랜지스터(Tdr)의 이동도가 보상된다.
이때, 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류(IOLED)는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112011093137177-pat00002
여기서, k는 비례상수로서 구동 트랜지스터(Tdr)의 구조와 물리적 특성에 의해 결정되는 값으로, 구동 트랜지스터(Tdr)의 이동도(mobility) 및 구동 트랜지스터(Tdr)의 채널 폭(W)과 채널 길이(L)의 비(W/L) 등에 의해서 결정될 수 있다.
그리고, Vsg는 구동 트랜지스터(Tdr)의 소스 노드 및 게이트 노드 사이의 전압을 의미하고, Vth는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압을 의미한다.
따라서, Vsg는 Vs-Vg이므로 'ELVDD-(ELVDD-Vth+Vdata-VRef_L+ΔV)'가 되어 'ELVDD'가 소거되고, (Vsg-Vth)는 '(Vth-Vdata+VRef_L-ΔV)-Vth'가 되어 'Vth'가 소거된다. (Vs: ELVDD, Vg: ELVDD-Vth +Vdata-VRef_L+ΔV)
그리하여 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류(IOLED)는 고전위 전압(ELVDD)과 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth) 변화의 영향을 받지 않게 된다.
그리고, 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류(IOLED)는 입력하는 각 화소영역(P)마다 인가되는 데이터 전압(Vdata)에 따라 발광다이오드(Del)로 흐르는 전류양이 달라지고, 발광다이오드(Del)로 흐르는 전류양이 달라지면서 제 1 노드(N1)에서 전압 변화(ΔV)도 달라지므로 데이터 전압(Vdata)에 따라 서로 다른 이동도(mobility) 보정능력을 갖게 된다.
결과적으로 제 4 시간(t4) 동안에 발광다이오드(Del)를 흐르는 전류(IOLED)는 고전위 전압(ELVDD)과 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth)에 무관하고, 데이터 전압(Vdata) 및 로우 기준전압(VRef_L)에 의해 결정될 수 있다.
종래의 유기발광 다이오드 표시장치는 제 1 트랜지스터(도1의 T1) 및 제 3 트랜지스터(도1의 T3)가 동일한 신호선에 의해 구동되기 때문에 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압 센싱(Sensing)과 데이터 기입(Writing)이 동시에 진행하게 된다.
그 결과 고속구동이 요구되는 고해상도 대면적 패널에 적용할 경우에는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압 센싱(Sensing) 시간이 부족하여 보상 능력이 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고, 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth)만 보상하고 구동 트랜지스터(Tdr)의 이동도 편차에 따른 보정이 이루어 지지 않아 이동도 편차에 따른 휘도 불균일이 발생하는 문제점이 존재했었다.
하지만 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에서는 스캔신호(Scan)를 공급하는 스캔 배선(GL)과 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth)을 센싱하기 위한 센싱신호를 공급하는 센싱 배선(SL)을 분리하여 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압 센싱 시간을 늘림에 따라 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth) 및 이동도(mobility) 편차를 보정할 수 있다.
그 결과 트랜지스터 특성 차이에 의해 발생되는 휘도 불균일을 개선할 수 있다.
그리고, 데이터 전압(Vdata)에 따라 제 1 노드(N1)에서 전압 변화(ΔV)가 달라지기 때문에, 데이터 전압(Vdata)에 따른 이동도(mobility) 편차를 보정하여 휘도 불균일을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에서는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압 센싱(Sensing) 시간이 충분하기 때문에 고속구동/고해상도/대면적 패널패널에 적용할 경우에도 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다.
도6은 종래의 유기발광 다이오드 표시장치 및 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에서 구동 트랜지스터의 이동도 보정에 따른 전류 편차를 비교하기 위해 참조되는 도면이고, 도7은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 다이오드 표시장치에서 데이터 전압에 따른 보정 능력을 비교하기 위해 참조되는 도면이다.
유기발광 다이오드 표시장치에서 Δμ(%)가 -10 내지 10인 경우에 도6에 도시한 바와 같이, 이동도 편차(Δμ)에 따른 종래의 유기발광 다이오드 표시장치에서의 Error(%)는 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치에서의 Error(%)보다 그 편차가 크다.
예를 들어, 이동도 편차(Δμ)에 따른 종래의 유기발광 다이오드 표시장치에서의 Error(%)는 약 -8 내지 7.5이고, 이동도 편차(Δμ)에 따른 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치에서의 Error(%)는 약 -5 내지 5이다.
따라서, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치에서는 Error(%) 편차가 감소하여 종래 대비 이동도 편차가 보정되었음을 알 수 있다.
그 결과 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치에서는 트랜지스터 특성 차이에 의해 발생되는 휘도 불균일을 개선할 수 있다.
유기발광 다이오드 표시장치에서 Δμ(%)가 -10 내지 10인 경우에 도7에 도시한 바와 같이, 데이터 전압(그레이 레벨)에 따른 Error(%)는 그레이 레벨(Low_gray, Middle_gray, High_gray)에 따라 달라진다.
예를 들어, 중간 그레이 레벨(Middle_gray)인 경우에 Error(%)는 약 -6 내지 5이고, 하이 그레이 레벨(High_gray)인 경우에 Error(%)는 약 -4 내지 5이다.
다시 말해서, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치에서는 데이터 전압에 따라 발광다이오드로 흐르는 전류양이 달라지고, 제 1 노드에서 전압 변화(ΔV)도 달라지므로 데이터 전압에 따라 서로 다른 이동도(mobility) 보정능력을 갖게 된다.
따라서, 본 발명의 유기발광 다이오드 표시장치에서는 데이터 전압에 따라 서로 다른 이동도(mobility) 보정능력을 갖게 되고, 결과적으로 데이터 전압에 따른 이동도(mobility) 편차를 보정하여 휘도 불균일을 개선할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
100: 유기발광 다이오드 표시장치 110: 표시패널
120: 소스 드라이버 130: 스캔 드라이버
140: 타이밍 제어부
Tdr: 구동 트랜지스터 Del: 발광다이오드

Claims (10)

  1. 소스 전극이 제 2 노드에 연결되고, 게이트 전극이 센싱 배선에 연결되고, 드레인 전극이 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 제 1 트랜지스터와;
    소스 전극이 데이터 배선에 연결되고, 게이트 전극이 스캔 배선에 연결되고, 드레인 전극이 제 1 노드에 연결되는 제 2 트랜지스터와;
    소스 전극이 상기 제 1 노드에 연결되고, 게이트 전극이 상기 센싱 배선에 연결되고, 드레인 전극이 기준전압 배선에 연결되는 제 3 트랜지스터와;
    소스 전극이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되고, 게이트 전극이 발광제어 배선에 연결되고, 드레인 전극이 발광다이오드의 애노드 전극에 연결되는 제 4 트랜지스터와;
    상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 제 1 커패시터와;
    상기 제 1 노드 및 상기 발광다이오드의 애노드 전극 사이에 연결되는 제 2 커패시터를 포함하고,
    상기 제 2 트랜지스터가 턴-온 되기 전, 턴-온 되는 동안, 턴-오프 된 후에 상기 제 1 트랜지스터는 턴-온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준전압 배선을 통해 전달되는 기준전압은 상기 데이터 배선을 통해 전달되는 데이터 전압보다 큰 전압인 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준전압 배선을 통해 전달되는 기준전압은 하이 기준전압 또는 로우 기준전압인 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제 3 트랜지스터는,
    상기 센싱 배선을 통하여 공급되는 센싱 신호에 따라 턴-온되어 상기 제 1 노드를 하이 기준전압으로 초기화시키는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  5. 소스 전극이 제 2 노드에 연결되고, 게이트 전극이 센싱 배선에 연결되고, 드레인 전극이 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 제 1 트랜지스터, 소스 전극이 데이터 배선에 연결되고, 게이트 전극이 스캔 배선에 연결되고, 드레인 전극이 제 1 노드에 연결되는 제 2 트랜지스터, 소스 전극이 상기 제 1 노드에 연결되고, 게이트 전극이 상기 센싱 배선에 연결되고, 드레인 전극이 기준전압 배선에 연결되는 제 3 트랜지스터, 소스 전극이 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되고, 게이트 전극이 발광제어 배선에 연결되고, 드레인 전극이 발광다이오드의 애노드 전극에 연결되는 제 4 트랜지스터, 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 제 1 커패시터, 상기 제 1 노드 및 상기 발광다이오드의 애노드 전극 사이에 연결되는 제 2 커패시터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 발광다이오드를 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터가 상기 센싱 배선의 센싱 신호에 의해 턴-온되는 동안에, 상기 제 1 커패시터의 일단인 제 1 노드를 하이 기준전압으로 초기화시키는 단계와;
    상기 제 1 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터는 턴-온되고 상기 기준전압 배선을 통해 로우 기준전압이 전달되는 동안에, 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하는 단계와;
    상기 제 2 트랜지스터가 상기 스캔 배선의 스캔 신호에 의해 턴-온되는 동안에, 상기 제 1 노드에 데이터 전압을 인가하는 단계와;
    상기 제 4 트랜지스터가 상기 발광제어 배선의 발광제어 신호에 의해 턴-온되는 동안에, 상기 발광다이오드가 발광하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제 2 트랜지스터가 턴-온 되기 전, 턴-온 되는 동안, 턴-오프 된 후에 상기 제 1 트랜지스터는 턴-온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하는 단계에서,
    상기 제 2 노드에 걸리는 전압이 증가하는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하는 센싱 시간은 하나의 수평주기보다 긴 시간인 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제 1 노드에 데이터 전압을 인가하는 단계에서,
    상기 제 1 커패시터의 부스팅에 의해 상기 제 2 노드에 걸리는 전압이 감소하는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 발광다이오드가 발광하는 단계에서,
    상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터의 부스팅에 의해 발생한 상기 제 1 노드의 전압 변화량이 상기 제 2 노드에 반영되어 상기 제 2 노드에 걸리는 전압이 증가하는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 노드의 전압 변화량은 상기 데이터 전압에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 유기발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
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