KR101908497B1 - 유기발광다이오드 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

유기발광다이오드 표시장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블랙 휘도를 감소시켜 명암비를 상승시킬 수 있는 유기발광다이오드 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 다수의 데이터 라인과, 다수의 제 1 및 제 2 게이트 라인의 교차로 화소를 정의하는 표시패널과; 디지털로 제공된 비디오 데이터를 아날로그인 데이터 전압으로 변환하여 상기 다수의 데이터 라인에 공급하는 데이터 구동부와; 스캔신호를 생성해서 상기 다수의 제 1 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 제 1 게이트 구동부와; 상기 스캔신호보다 전압 스윙 범위(range)가 작은 발광신호를 생성해서 상기 다수의 제 2 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 제 2 게이트 구동부; 및 상기 데이터 구동부와 상기 제 1 및 제 2 게이트 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부를 포함하고; 상기 화소는 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 스위칭 소자와, 상기 스캔신호 및 상기 발광신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 문턱전압을 보상하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기발광다이오드 표시장치 및 그 구동방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 블랙 휘도를 감소시켜 명암비를 상승시킬 수 있는 유기발광다이오드 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시장치로 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED) 표시장치가 각광받고 있다.
OLED 표시장치는 전압구동, 전압보상, 전류구동, 디지털구동, 외부보상 등의 방법으로 구동될 수 있고, 최근에는 전압보상 구동방법이 가장 많이 이용되고 있다.
이와 같은 OLED 표시장치의 구동방법들은 화질을 향상시키기 위해 고안된 것들이나, 아직까지 사용자가 원하는 화질 스펙에는 미치지 못하는 실정이다. 특히, 종래의 OLED 표시장치는 명암비 측면에서 개선이 요구된다. 명암비는 화이트(white) 휘도에 대한 블랙(black) 휘도의 비로 정의되므로, 명암비를 상승시키기 위해서는 화이트 휘도는 증가시키고 블랙 휘도는 감소시켜야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 블랙 휘도를 감소시켜 명암비를 상승시킬 수 있는 OLED 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 다수의 데이터 라인과, 다수의 제 1 및 제 2 게이트 라인의 교차로 화소를 정의하는 표시패널과; 디지털로 제공된 비디오 데이터를 아날로그인 데이터 전압으로 변환하여 상기 다수의 데이터 라인에 공급하는 데이터 구동부와; 스캔신호를 생성해서 상기 다수의 제 1 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 제 1 게이트 구동부와; 상기 스캔신호보다 전압 스윙 범위(range)가 작은 발광신호를 생성해서 상기 다수의 제 2 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 제 2 게이트 구동부; 및 상기 데이터 구동부와 상기 제 1 및 제 2 게이트 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부를 포함하고; 상기 화소는 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 스위칭 소자와, 상기 스캔신호 및 상기 발광신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 문턱전압을 보상하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 1 게이트 오프 전압 및 제 1 게이트 온 전압을 생성해서 상기 제 1 게이트 구동부에 공급하고, 제 2 게이트 오프 전압 및 제 2 게이트 온 전압을 생성해서 상기 제 2 게이트 구동부에 공급하는 전압 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 게이트 구동부는 상기 제 1 게이트 오프 전압 및 상기 제 1 게이트 온 전압을 이용하여 상기 스캔신호를 순차적으로 출력하는 제 1 쉬프트 레지스터를 포함하고; 상기 제 2 게이트 구동부는 상기 제 2 게이트 오프 전압 및 상기 제 2 게이트 온 전압을 이용하여 스캔신호를 순차적으로 출력하는 제 2 쉬프트 레지스터와, 상기 제 2 쉬프트 레지스터로부터 제공된 스캔신호를 역위상으로 반전시키고, 위상이 반전된 스캔신호를 상기 발광신호로서 출력하는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 게이트 오프 전압은 상기 제 2 게이트 오프 전압보다 크거나 같은 전압레벨을 갖고; 상기 제 2 게이트 온 전압은 상기 제 1 게이트 온 전압보다 큰 전압레벨을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 화소는 상기 구동 스위칭 소자와; 상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터 전압을 제 1 노드에 공급하는 제 1 스위칭 소자와; 상기 발광신호에 응답하여 상기 기준전압을 상기 제 1 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자와; 상기 스캔신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극과 접속된 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 3 스위칭 소자와; 상기 발광신호에 응답하여 상기 유기발광다이오드의 애노드 전극과 접속된 제 3 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 4 스위칭 소자와; 상기 스캔신호에 응답하여 상기 기준전압을 상기 제 3 노드에 공급하는 제 5 스위칭 소자와; 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 스토리지 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법은 다수의 데이터 라인과, 다수의 제 1 및 제 2 게이트 라인의 교차로 정의된 화소를 구동하기 위해, 디지털로 제공된 비디오 데이터를 아날로그인 데이터 전압으로 변환하여 상기 다수의 데이터 라인에 공급하는 단계; 스캔신호를 생성해서 상기 다수의 제 1 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 단계; 상기 스캔신호보다 전압 스윙 범위(range)가 작은 발광신호를 생성해서 상기 다수의 제 2 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 단계; 상기 스캔신호 및 상기 발광신호에 응답하여 상기 화소를 구동하는 단계를 포함하고 상기 화소는 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 스위칭 소자와, 상기 스캔신호 및 상기 발광신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 문턱전압을 보상하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화소를 구동하는 화소 구동부는 제 1 노드와, 스토리지 커패시터를 사이에 두고 상기 제 1 노드와 직렬로 연결되고 구동 스위칭 소자의 게이트 전극과 연결된 제 2 노드, 및 유기발광다이오드의 애노드 전극과 연결된 제 3 노드를 기준전압으로 초기화하는 제 1 기간과; 초기화된 제 1 노드에 데이터 전압을 공급하고, 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극과 상기 제 2 노드를 서로 연결하여 상기 구동 스위칭 소자의 문턱전압을 센싱하는 제 2 기간과; 제 1 노드에 공급된 데이터 전압을 홀드(hold)시키는 제 3 기간과; 상기 제 1 노드에 상기 기준전압을 공급함으로써 상기 제 2 노드의 전압레벨을 변환시키고, 변환된 제 2 노드의 전압레벨에 따라 상기 구동 스위칭 소자가 상기 유기발광다이오드에 구동전류를 공급하는 제 4 기간으로 나뉘어 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기 화소 구동부는 상기 구동 스위칭 소자와; 상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터 전압을 제 1 노드에 공급하는 제 1 스위칭 소자와; 상기 발광신호에 응답하여 상기 기준전압을 상기 제 1 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자와; 상기 스캔신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극과 접속된 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 3 스위칭 소자와; 상기 발광신호에 응답하여 상기 유기발광다이오드의 애노드 전극과 접속된 제 3 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 4 스위칭 소자와; 상기 스캔신호에 응답하여 상기 기준전압을 상기 제 3 노드에 공급하는 제 5 스위칭 소자와; 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 스토리지 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 기간은 상기 스캔신호가 제 1 게이트 온 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 제 2 게이트 온 전압으로 출력되는 기간이고; 상기 제 2 기간은 상기 스캔신호가 상기 제 1 게이트 온 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 제 2 게이트 오프 전압으로 출력되는 기간이고; 상기 제 3 기간은 상기 스캔신호가 제 1 게이트 오프 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 상기 제 2 게이트 오프 전압으로 출력되는 기간이고; 상기 제 4 기간은 상기 스캔신호가 상기 제 1 게이트 오프 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 상기 제 2 게이트 온 전압으로 출력되는 기간인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 게이트 오프 전압은 상기 제 2 게이트 오프 전압보다 크거나 같은 전압레벨을 갖고; 상기 제 2 게이트 온 전압은 상기 제 1 게이트 온 전압보다 큰 전압레벨을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발광신호의 전압 스윙 범위가 스캔신호의 전압 스윙 범위보다 작도록 설정하여 OLED가 발광하는 제 4 기간에 구동 TFT의 Vgs를 최소화하고 블랙 계조 표현시 블랙 휘도를 최소화하여 명암비를 상승시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 OLED 표시장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제 1 게이트 구동부(6)의 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제 2 게이트 구동부(8)의 구성도이다.
도 4 및 도 5는 스캔신호 및 발광신호의 파형도이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 제 2 게이트 구동부(8)의 구성도이다.
도 7은 도 1에 도시된 발광셀(P)의 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시된 발광셀(P)의 구동 파형도이다.
도 9는 본 발명의 효과를 설명하기 위해 OLED 구동전류를 측정한 시뮬레이션이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 OLED 표시장치 및 그 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
참고로, 실시 예에서 상술되는 TFT는 P 타입 또는 N 타입으로 구성될 수 있으나, 이하에서 TFT는 P 타입으로 구성된 것으로 한다. 따라서, 실시 예에서 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 OLED 표시장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제 1 게이트 구동부(6)의 구성도이고, 도 3은 도 1에 도시된 제 2 게이트 구동부(8)의 구성도이다.
도 1에 도시된 OLED 표시장치는 표시패널(2)과, 데이터 구동부(4)와, 제 1 게이트 구동부(6)와, 제 2 게이트 구동부(8)와, 타이밍 제어부(10)와, 전압 생성부(12)를 포함한다.
표시패널(2)은 다수의 데이터 라인(DL)과, 다수의 제 1 게이트 라인(SL)과, 다수의 제 2 게이트 라인(EL)을 구비한다. 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 제 1 및 제 2 게이트 라인(SL, EL)은 서로 교차하여 화소 영역을 정의한다. 각 화소 영역에는 발광셀(P)이 구비되며, 발광셀(P)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 제 1 및 제 2 게이트 라인(SL, EL)에 접속된다. 그리고 각 발광셀(P)들에는 공통으로 고전위 전압(VDD)과, 저전위 전압(VSS)과, 기준전압(Vref)이 공급된다. 고전위 전압(VDD)은 저전위 전압(VSS) 보다 높은 전압레벨을 갖는다. 그리고 저전위 전압(VSS)은 접지전압(GND)이 될 수 있다. 발광셀(P)의 구성에 관해서는 구체적으로 후술하기로 한다.
데이터 구동부(4)는 디지털로 제공된 비디오 데이터(RGB)를 아날로그인 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)에 공급한다.
타이밍 제어부(10)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 표시패널(2)의 크기 및 해상도에 알맞게 정렬하여 데이터 구동부(6)에 공급한다. 그리고 타이밍 제어부(10)는 외부로부터 입력되는 동기신호들 예를 들어, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 동기신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync) 등을 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS1, GCS2, DCS)들을 생성하고 이를 제 1 및 제 2 게이트 구동부(6, 8)와 데이터 구동부(4) 각각에 공급한다.
실시 예는 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위(range)와, 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위가 상이한 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 실시 예는 전압 생성부(12)로부터 제 1 및 제 2 게이트 구동부(6, 8) 각각에 공급되는 게이트 오프 전압(VGH) 및 게이트 온 전압(VGL)을 상이하게 설정하는데 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전압 생성부(12)는 제 1 및 제 2 게이트 오프 전압(VGH1, VGH2)과, 제 1 및 제 2 게이트 온 전압(VGL1, VGL2)을 생성한다. 전압 생성부(12)는 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)과 제 1 게이트 온 전압(VGL1)을 제 1 게이트 구동부(6)에 공급하고, 제 2 게이트 오프 전압(VGH2)과 제 2 게이트 온 전압(VGL2)을 제 2 게이트 구동부(8)에 공급한다. 여기서, 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)은 제 2 게이트 오프 전압(VGH2)보다 크거나 같은 전압레벨을 갖는다. 그리고 제 2 게이트 온 전압(VGL2)은 제 1 게이트 온 전압(VGL1)보다 큰 전압레벨을 갖는다.
도 2를 참조하면, 제 1 게이트 구동부(6)는 스캔신호(SCAN)를 생성해서 다수의 제 1 게이트 라인(SL)에 순차적으로 공급한다. 이를 위해, 제 1 게이트 구동부(6)는 전압 생성부(12)로부터 제공된 제 1 게이트 오프 전압(VGH1) 및 제 1 게이트 온 전압(VGL1)을 이용하여 스캔신호(SCAN)를 순차적으로 출력하는 제 1 쉬프트 레지스터를 포함한다. 제 1 쉬프트 레지스터는 다수의 스테이지(14)를 포함하는데, 다수의 스테이지(14)는 타이밍 제어부(10)로부터 제공된 스타트 펄스(Vst) 및 클럭 펄스(CLK)에 응답하여 첫 번째 스테이지(14)부터 마지막 번째 스테이지(14)까지 순차적으로 스캔신호(SCAN)를 출력한다.
스캔신호(SCAN)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 게이트 오프 전압(VGH1) 또는 제 1 게이트 온 전압(VGL1) 상태로 출력된다. 구체적으로, 스캔신호(SCAN)는 제 1 및 제 2 기간(①, ②)에 제 1 게이트 온 전압(VGL1)으로 출력되고, 제 3 및 제 4 기간(③, ④)에 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)으로 출력된다.
도 3을 참조하면, 제 2 게이트 구동부(8)는 발광신호(EM)를 생성해서 다수의 제 2 게이트 라인(EL)에 순차적으로 공급한다. 이를 위해, 제 2 게이트 구동부(8)는 전압 생성부(12)로부터 제공된 제 2 게이트 오프 전압(VGH2) 및 제 2 게이트 온 전압(VGL2)을 이용하여 스캔신호(SCAN)를 순차적으로 출력하는 제 2 쉬프트 레지스터와, 제 2 게이트 오프 전압(VGH2) 및 제 2 게이트 온 전압(VGL2)을 이용하여 제 2 쉬프트 레지스터로부터 제공된 스캔신호(SCAN)를 역위상으로 반전시키고, 위상이 반전된 스캔신호(SCAN)를 발광신호(EM)로서 출력하는 인버터(16)를 포함한다. 제 2 쉬프트 레지스터는 다수의 스테이지(14)를 포함하는데, 다수의 스테이지(14)는 타이밍 제어부(10)로부터 제공된 스타트 펄스(Vst) 및 클럭 펄스(CLK)에 응답하여 첫 번째 스테이지(14)부터 마지막 번째 스테이지(14)까지 순차적으로 스캔신호(SCAN)를 출력한다. 이러한 제 2 쉬프트 레지스터는 제 1 게이트 구동부(6)의 제 1 쉬프트 레지스터와 동일한 회로로 구성될 수 있다.
발광신호(EM)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 게이트 오프 전압(VGH2) 또는 제 2 게이트 온 전압(VGL2) 상태로 출력된다. 구체적으로, 발광신호(EM)는 제 1 및 제 4 기간(①, ④)에 제 2 게이트 온 전압(VGL2)으로 출력되고, 제 2 및 제 3 기간(②, ③)에 제 2 게이트 오프 전압(VGH2)으로 출력된다.
도 5는 본 발명의 스캔신호(SCAN)와 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위를 비교한 신호 파형도이다.
도 5를 참조하면, 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위는 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위보다 작은 것을 알 수 있다. 즉, 스캔신호(SCAN)의 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)은 발광신호(EM)의 제 2 게이트 오프 전압(VGH2)보다 크거나 같은 전압레벨을 갖는다. 그리고 스캔신호(SCAN)의 제 1 게이트 온 전압(VGL1)은 발광신호(EM)의 제 2 게이트 온 전압(VGL2)보다 작은 전압레벨을 갖는다. 이러한 관계를 수식화해서 나타내면 수학식 1과 같이 된다.
Figure 112011087495559-pat00001
한편, 제 2 게이트 오프 전압(VGH2)과 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)의 전압 레벨이 동일하게 설정될 경우, 전압 생성부(12)는 제 2 게이트 오프 전압(VGH2)을 별도로 생성할 필요가 없다. 이 같은 경우에 전압 생성부(12)는 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)과, 제 1 및 제 2 게이트 온 전압(VGL1, VGL2)를 생성하게 된다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 게이트 구동부(8)의 제 2 쉬프트 레지스터에는 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)과 제 1 게이트 온 전압(VGL1)이 공급되고, 인버터(16)에는 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)과 제 2 게이트 온 전압(VGL2)이 공급된다. 그러면, 발광신호(EM)는 제 1 및 제 4 기간(①, ④)에 제 2 게이트 온 전압(VGL2)으로 출력되고, 제 2 및 제 3 기간(②, ③)에 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)으로 출력된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 실시 예는 제 1 및 제 2 게이트 라인(SL, EL)들을 통해 각 발광셀(P)에 공급되는 스캔신호(SCAN) 및 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위를 조절한다. 이러한 실시 예는 발광셀(P)의 OLED가 발광하는 제 4 기간(④)에 발광셀(P)에 구비된 구동 TFT(DT)의 Vgs(게이트 전압과 소스 전압의 차)를 최소화하여 블랙 휘도를 감소시키고 명암비를 상승시킨다.
구동 TFT(DT)는 발광셀(P)의 OLED에 흐르는 전류량을 제어함으로써 OLED의 발광량을 제어하는 스위칭 소자이다. 구동 TFT(DT)를 통해 흐르는 전류량은 제 4 기간(④)에 구동 TFT(DT)의 Vgs로 결정되는데, 실시 예는 스캔신호(SCAN) 및 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위를 조절함으로써 구동 TFT(DT)의 게이트 전압에 영향을 미치는 킥백을 조절하여 구동 TFT(DT)의 Vgs를 최소화한다. 구동 TFT(DT)의 Vgs가 최소화 되면 블랙 휘도가 감소하여 결과적으로는 명암비를 상승시킬 수 있다.
이하, 실시 예에 따른 발광셀(P)을 구체적으로 설명한다.
도 7은 도 1에 도시된 발광셀(P)의 회로도이다. 그리고 도 8은 도 7에 도시된 발광셀(P)의 구동 파형도이다.
도 7을 참조하면, 발광셀(P)은 OLED와, OLED를 독립적으로 구동하는 화소 구동부를 포함한다. 화소 구동부는 구동 TFT(DT)와, 제 1 내지 제 5 TFT(T1~T5)와, 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다.
제 1 TFT(T1)는 스캔신호(SCAN)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 데이터 전압(Vdata)을 제 1 노드(N1)에 공급한다. 제 1 노드(N1)는 제 1 TFT(T1)와, 제 2 TFT(T2)의 출력단이 공통으로 접속되는 노드이다. 제 1 TFT(T1)는 제 1 및 제 2 기간(①, ②)에 턴-온 되어 데이터 라인(DL)과 제 1 노드(N1) 사이에 전류패스를 형성한다.
제 2 TFT(T2)는 발광신호(EM)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 기준전압(Vref)을 제 1 노드(N1)에 공급한다. 제 2 TFT(T2)는 제 1 및 제 4 기간(①, ④)에 턴-온 되어 기준전압(Vref)을 제 1 노드(N1)에 공급한다.
제 3 TFT(T3)는 스캔신호(SCAN)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 제 2 노드(N2)와 구동 TFT(DT)의 드레인 전극을 서로 연결한다. 제 2 노드(N2)는 구동 TFT(DT)의 게이트 전극과 접속된 노드이다. 제 3 TFT(T3)는 제 1 및 제 2 기간(①, ②)에 턴-온 되어 제 2 노드(N2)와 구동 TFT(DT)의 드레인 전극 사이에 전류패스를 형성한다.
제 4 TFT(T4)는 발광신호(EM)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 구동 TFT(DT)의 드레인 전극과 제 3 노드(N3)를 서로 연결한다. 제 3 노드(N3)는 OLED의 애노드 전극과 접속된 노드이다. 제 4 TFT(T4)는 제 1 및 제 4 기간(①, ④)에 턴-온 되어 구동 TFT(DT)의 드레인 전극과 제 3 노드(N3) 사이에 전류패스를 형성한다.
제 5 TFT(T5)는 스캔신호(SCAN)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 기준전압(Vref)을 제 3 노드(N3)에 공급한다. 제 5 TFT(T5)는 제 1 및 제 2 기간(①, ②)에 턴-온 되어 기준전압(Vref)을 제 3 노드(N3)에 공급한다.
구동 TFT(DT)는 소스 전극에 고전위 전압(VDD)이 공급되며, 제 2 노드(N2)의 전압레벨에 따라 OLED로 공급되는 전류량을 제어함으로써 OLED의 발광량을 조절한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결된다.
OLED는 화소 구동부에 접속된 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 유기층을 포함한다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 통해 발광셀(P)의 동작을 설명하고, 실시 예에서 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위를 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위보다 작게 함으로써 발광셀(P)의 명암비를 상승시키는 방법을 설명한다.
제 1 기간(①)에는 제 1 내지 제 5 TFT(T1~T5)가 턴-온 된다. 이러한 제 1 기간(①)에는 제 1 내지 제 3 노드(N1, N2, N3)가 기준전압(Vref)으로 초기화된다.
제 2 기간(②)에는 제 1, 제 3, 제 5 TFT(T1, T3, T5)가 턴-온 되고, 제 2, 제 4 TFT(T2, T4)가 턴-오프 된다. 이러한 제 2 기간(②)에는 데이터 전압(Vdata)이 제 1 TFT(T1)를 통해 제 1 노드(N1)에 공급된다. 그리고 구동 TFT(DT)를 통해 흐르는 전류가 제 3 TFT(T3)를 통해 제 2 노드(N2)에 유입되면서 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱하게 된다. 이때, 제 2 노드(N2)의 전압레벨은 기준전압(Vref)에서 "VDD+Vth"으로 수렴하게 된다.
제 3 기간(③)에는 제 1 내지 제 5 TFT(T1~T5)가 턴-오프 된다. 이러한 제 3 기간(③)은 제 1 노드(N1)에 공급된 데이터 전압(Vdata)을 홀드(hold)시키는 기간이다. 이러한 제 3 기간(③)에는 제 1 내지 제 3 노드(N1, N2, N3)가 플로팅 되는데, 제 2 노드(N2)는 제 3 TFT(T3)의 턴-오프에 따른 킥백 전압으로 인해 전압레벨이 상승하게 된다.
한편, 제 3 기간(③)의 킥백 전압은 제 3 TFT(T3)의 게이트 전극과 제 2 노드(N2) 사이의 기생 캡으로 인해 발생되는 것이다. 구체적으로, 킥백 전압은 제 3 TFT(T3)의 게이트 전극에 인가되는 스캔신호(SCAN)가 제 1 게이트 온 전압(VGL1)에서 제 1 게이트 오프 전압(VGH1)으로 상승되면서 플로팅 상태인 제 2 노드(N2)의 전압레벨이 커플링되어 상승되는 현상이다. 즉, 제 3 기간(③)에 제 2 노드(N2)의 전압레벨을 상승시키는 킥백 전압은 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위에 영향을 받는다.
제 4 기간(④)에는 제 2, 제 4 TFT(T2, T4)가 턴-온 되고, 제 1, 제 3, 제 5 TFT(T1, T3, T5)가 턴-오프 된다. 이러한 제 4 기간(④)에는 제 2 노드(N2)가 제 2, 제 4 TFT(T2, T4)의 턴-온에 따른 킥백 전압으로 인해 전압레벨이 하강하게 된다. 그리고 제 4 기간(④)에는 기준전압(Vref)이 제 2 TFT(T2)를 통해 제 1 노드(N1)에 공급되는데, 제 2 노드(N2)는 스토리지 커패시터(Cst)의 커플링 현상으로 제 1 노드(N1)의 전압 변화량(Vdata-Vref)만큼 전압레벨이 하강하게 된다. 구동 TFT(DT)는 변경된 제 2 노드(N2)의 전압레벨에 따라 OLED에 구동전류를 공급하게 된다.
한편, 제 4 기간(④)의 킥백 전압은 제 4 TFT(T4)의 게이트 전극과 구동 TFT(DT)의 드레인 전극 사이의 기생 캡과, 구동 TFT(DT)의 드레인 전극 및 게이트 전극 사이의 기생 캡으로 인해 발생되는 것이다. 구체적으로, 제 4 기간(④)에 제 4 TFT(T4)의 게이트 전극에 인가되는 발광신호(EM)가 제 2 게이트 오프 전압(VGH2)에서 제 2 게이트 온 전압(VGL2)으로 하강되면 플로팅 상태인 구동 TFT(DT)의 드레인 전압은 커플링 되어 하강된다. 그러면, 구동 TFT(DT)의 게이트 전압(제 2 노드의 전압)은 구동 TFT(DT)의 드레인 전극 및 게이트 전극 사이의 기생 캡으로 인해 커플링 되어 하강된다. 즉, 제 4 기간(④)에 제 2 노드(N2)의 전압레벨을 하강시키는 킥백 전압은 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위에 영향을 받는다.
Figure 112011087495559-pat00002
참고로, OLED에 공급되는 구동전류는 수학식 2과 같이 되는데, 수학식 2에서 "Vgs"는 구동 TFT(DT)의 게이트 전압과 소스 전압의 전위차를 나타내고, "Vth"는 구동 TFT(DT)의 문턱전압을 나타내고, "β"는 구동 TFT(DT)의 이동도 및 기생용량에 의해 결정되는 상수값을 나타낸다.
수학식 2에 나타낸 바와 같이, OLED의 구동전류는 구동 TFT(DT)의 Vgs에 따라 결정된다. 따라서, 명암비 상승을 위해 블랙 휘도를 감소시키려면 제 4 기간(④)에 구동 TFT(DT)의 Vgs를 최소화시켜야 한다.
이를 위해, 실시 예는 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위가 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위보다 작도록 설정한다. 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위가 작아지면 제 4 기간(④)에 제 2 노드(N2)의 전압레벨을 하강시키는 킥백 전압이 줄어든다. 제 4 기간(④)의 킥백 전압이 줄어들면 블랙 계조 표현시 구동 TFT(DT)의 Vgs가 최소화되고, OLED의 구동전류는 최소화 되어 블랙 휘도가 감소한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위가 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위보다 작도록 설정하여 OLED가 발광하는 제 4 기간(④)에 구동 TFT(DT)의 Vgs를 최소화하고 블랙 계조 표현시 블랙 휘도를 최소화 하므로 명암비를 상승시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 효과를 설명하기 위해 OLED 구동전류를 측정한 시뮬레이션이다.
도 9에서는 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위가 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위보다 작도록 발광신호(EM)를 조절하면서 블랙 휘도를 측정하였다. 발광신호(EM)의 게이트 온 전압(VGL2)을 스캔신호(SCAN)의 게이트 온 전압(VGL1)보다 높아지게 설정한 결과, 블랙 계조 표현시 OLED 구동전류가 감소한 것을 알 수 있었다. 이는 종래기술 대비 블랙 휘도가 감소하고 명암비가 상승한 것을 나타낸다.
한편, 본 발명은 발광신호(EM)와 스캔신호(SCAN)를 이용하여 발광셀(P)을 독립적으로 구동하는 보상화소들에 모두 적용이 가능하다. 즉, 도 7에 도시된 발광셀(P)의 회로도는 하나의 예일 뿐, 발광신호(EM)의 전압 스윙 범위가 스캔신호(SCAN)의 전압 스윙 범위보다 작도록 설정하여 블랙 휘도를 낮추는 방법은 스캔신호(SCAN) 및 발과신호(EM)에 응답하여 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)을 보상하는 화소들에 모두 적용가능 할 것이다.
즉, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
SL: 제 1 게이트 라인 EL: 제 2 게이트 라인
VGH1: 제 1 게이트 오프 전압 VGL1: 제 1 게이트 온 전압
VGH2: 제 2 게이트 오프 전압 VGL2: 제 2 게이트 온 전압

Claims (10)

  1. 다수의 데이터 라인과, 다수의 제 1 및 제 2 게이트 라인의 교차로 화소를 정의하는 표시패널과;
    디지털로 제공된 비디오 데이터를 아날로그인 데이터 전압으로 변환하여 상기 다수의 데이터 라인에 공급하는 데이터 구동부와;
    스캔신호를 생성해서 상기 다수의 제 1 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 제 1 게이트 구동부와;
    상기 스캔신호보다 전압 스윙 범위(range)가 작은 발광신호를 생성해서 상기 다수의 제 2 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 제 2 게이트 구동부; 및
    상기 데이터 구동부와 상기 제 1 및 제 2 게이트 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부를 포함하고;
    상기 화소는 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 스위칭 소자와, 상기 스캔신호 및 상기 발광신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 문턱전압을 보상하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 게이트 오프 전압 및 제 1 게이트 온 전압을 생성해서 상기 제 1 게이트 구동부에 공급하고, 제 2 게이트 오프 전압 및 제 2 게이트 온 전압을 생성해서 상기 제 2 게이트 구동부에 공급하는 전압 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 구동부는 상기 제 1 게이트 오프 전압 및 상기 제 1 게이트 온 전압을 이용하여 상기 스캔신호를 순차적으로 출력하는 제 1 쉬프트 레지스터를 포함하고;
    상기 제 2 게이트 구동부는 상기 제 2 게이트 오프 전압 및 상기 제 2 게이트 온 전압을 이용하여 스캔신호를 순차적으로 출력하는 제 2 쉬프트 레지스터와, 상기 제 2 쉬프트 레지스터로부터 제공된 스캔신호를 역위상으로 반전시키고, 위상이 반전된 스캔신호를 상기 발광신호로서 출력하는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 오프 전압은 상기 제 2 게이트 오프 전압보다 크거나 같은 전압레벨을 갖고;
    상기 제 2 게이트 온 전압은 상기 제 1 게이트 온 전압보다 큰 전압레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소는
    상기 구동 스위칭 소자와;
    상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터 전압을 제 1 노드에 공급하는 제 1 스위칭 소자와;
    상기 발광신호에 응답하여 기준전압을 상기 제 1 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자와;
    상기 스캔신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극과 접속된 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 3 스위칭 소자와;
    상기 발광신호에 응답하여 상기 유기발광다이오드의 애노드 전극과 접속된 제 3 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 4 스위칭 소자와;
    상기 스캔신호에 응답하여 상기 기준전압을 상기 제 3 노드에 공급하는 제 5 스위칭 소자와;
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 스토리지 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  6. 다수의 데이터 라인과, 다수의 제 1 및 제 2 게이트 라인의 교차로 정의된 화소를 구동하기 위해,
    디지털로 제공된 비디오 데이터를 아날로그인 데이터 전압으로 변환하여 상기 다수의 데이터 라인에 공급하는 단계;
    스캔신호를 생성해서 상기 다수의 제 1 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 단계;
    상기 스캔신호보다 전압 스윙 범위(range)가 작은 발광신호를 생성해서 상기 다수의 제 2 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 단계;
    상기 스캔신호 및 상기 발광신호에 응답하여 상기 화소를 구동하는 단계를 포함하고;
    상기 화소는 유기발광다이오드의 발광량을 제어하는 구동 스위칭 소자와, 상기 스캔신호 및 상기 발광신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 문턱전압을 보상하는 다수의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소를 구동하는 화소 구동부는
    제 1 노드와, 스토리지 커패시터를 사이에 두고 상기 제 1 노드와 직렬로 연결되고 구동 스위칭 소자의 게이트 전극과 연결된 제 2 노드, 및 유기발광다이오드의 애노드 전극과 연결된 제 3 노드를 기준전압으로 초기화하는 제 1 기간과;
    초기화된 제 1 노드에 데이터 전압을 공급하고, 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극과 상기 제 2 노드를 서로 연결하여 상기 구동 스위칭 소자의 문턱전압을 센싱하는 제 2 기간과;
    제 1 노드에 공급된 데이터 전압을 홀드(hold)시키는 제 3 기간과;
    상기 제 1 노드에 상기 기준전압을 공급함으로써 상기 제 2 노드의 전압레벨을 변환시키고, 변환된 제 2 노드의 전압레벨에 따라 상기 구동 스위칭 소자가 상기 유기발광다이오드에 구동전류를 공급하는 제 4 기간으로 나뉘어 구동되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화소 구동부는
    상기 구동 스위칭 소자와;
    상기 스캔신호에 응답하여 상기 데이터 전압을 제 1 노드에 공급하는 제 1 스위칭 소자와;
    상기 발광신호에 응답하여 상기 기준전압을 상기 제 1 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자와;
    상기 스캔신호에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극과 접속된 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 3 스위칭 소자와;
    상기 발광신호에 응답하여 상기 유기발광다이오드의 애노드 전극과 접속된 제 3 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극을 서로 연결하는 제 4 스위칭 소자와;
    상기 스캔신호에 응답하여 상기 기준전압을 상기 제 3 노드에 공급하는 제 5 스위칭 소자와;
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 스토리지 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 기간은 상기 스캔신호가 제 1 게이트 온 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 제 2 게이트 온 전압으로 출력되는 기간이고;
    상기 제 2 기간은 상기 스캔신호가 상기 제 1 게이트 온 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 제 2 게이트 오프 전압으로 출력되는 기간이고;
    상기 제 3 기간은 상기 스캔신호가 제 1 게이트 오프 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 상기 제 2 게이트 오프 전압으로 출력되는 기간이고;
    상기 제 4 기간은 상기 스캔신호가 상기 제 1 게이트 오프 전압으로 출력되고, 상기 발광신호가 상기 제 2 게이트 온 전압으로 출력되는 기간인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 오프 전압은 상기 제 2 게이트 오프 전압보다 크거나 같은 전압레벨을 갖고;
    상기 제 2 게이트 온 전압은 상기 제 1 게이트 온 전압보다 큰 전압레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
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