KR102251734B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는 행 방향으로 연장되어 있는 복수의 스캔 라인, 열 방향으로 연장되어 있는 복수의 데이터 라인, 및 상기 복수의 스캔 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 있는 복수의 화소를 포함하는 표시부, 상기 복수의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 기입 기간 동안 상기 복수의 스캔 라인에 게이트 온 전압의 스캔 신호를 순차적으로 인가하는 스캔 구동부, 및 상기 기입 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 복수의 화소의 구동 전류를 제공하기 위한 제1 전원 전압을 상기 기입 기간 이외의 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 공급한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배선의 수를 줄여서 고해상도 구현이 가능한 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 표시 장치들이 개발되고 있다. 이러한 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display) 등이 있다.
유기 발광 표시 장치는 전류 또는 전압에 의해 휘도가 제어되는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 이용한다. 유기 발광 다이오드는 전계를 형성하는 양극층 및 음극층, 전계에 의해 발광하는 유기 발광재료를 포함한다.
통상적으로, 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 OLED(PMOLED)와 액티브 매트릭스형 OLED(AMOLED)로 분류된다. 이 중에서 해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 화소마다 선택하여 점등하는 액티브 매트릭스형 OLED가 주류가 되고 있다.
액티브 매트릭스형 OLED의 한 화소는 유기 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드에 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터, 및 구동 트랜지스터로 유기 발광 다이오드의 발광량을 제어하는 데이터 전압을 전달하는 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
종래의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 다이오드에 전류를 공급하는 전원 전압의 배선과 데이터 전압의 배선이 별도로 마련되어 있다. 전원 전압의 배선과 데이터 전압의 배선은 열 방향으로 나란하게 배치되어 있다.
최근에 개발되고 있는 표시 장치는 해상도를 향상시키기 위하여 설계 공간이 줄어들고 있다. 설계 공간이 줄어든 만큼 배선의 선폭도 감소되어야 하며 배선 간의 공간도 축소되어야 한다. 배선 간의 공간이 축소됨에 따라 파티클에 의한 배선 간의 쇼트 불량도 증가하게 된다. 특히, 전원 전압의 배선과 데이터 전압의 배선은 인접하여 나란하게 배치되어 있어 쇼트 불량이 쉽게 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전원 전압과 데이터 전압이 하나의 배선으로 인가될 수 있도록 구성된 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 행 방향으로 연장되어 있는 복수의 스캔 라인, 열 방향으로 연장되어 있는 복수의 데이터 라인, 및 상기 복수의 스캔 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 있는 복수의 화소를 포함하는 표시부, 상기 복수의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 기입 기간 동안 상기 복수의 스캔 라인에 게이트 온 전압의 스캔 신호를 순차적으로 인가하는 스캔 구동부, 및 상기 기입 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 복수의 화소의 구동 전류를 제공하기 위한 제1 전원 전압을 상기 기입 기간 이외의 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 공급한다.
상기 복수의 데이터 라인에 연결되고, 상기 데이터 전압 및 상기 제1 전원 전압을 상기 복수의 데이터 라인에 선택적으로 전달하는 먹스부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소 각각에 포함되어 있는 구동 트랜지스터의 게이트 전압을 초기화하기 위한 초기화 신호를 인가하는 초기화 신호부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소의 발광 기간을 제어하는 발광 신호를 인가하는 발광 신호부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소 각각은, 유기 발광 다이오드, 제1 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 복수의 데이터 라인 중 어느 하나에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 상기 스캔 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터, 및 상기 발광 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 유기 발광 다이오드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소 각각은, 상기 초기화 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 초기화 트랜지스터, 및 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 초기화 신호부는 상기 기입 기간 이전의 초기화 기간에 게이트 온 전압의 초기화 신호를 상기 복수의 화소에 동시에 인가할 수 있다.
상기 발광 신호부는 상기 기입 기간 이후의 발광 기간에 게이트 온 전압의 발광 신호를 상기 복수의 화소에 동시에 인가할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 행 방향으로 연장되어 있는 복수의 스캔 라인, 열 방향으로 연장되어 있는 복수의 데이터 라인, 및 상기 복수의 스캔 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 있는 복수의 화소를 포함하고, 상기 복수의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 기입 기간 동안 상기 복수의 스캔 라인에 게이트 온 전압의 스캔 신호가 순차적으로 인가되고, 상기 기입 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 전압이 인가되고, 상기 기입 기간 이외의 기간에 상기 복수의 화소의 구동 전류를 제공하기 위한 제1 전원 전압이 상기 복수의 데이터 라인에 인가된다.
상기 복수의 화소 각각은, 유기 발광 다이오드, 제1 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 복수의 데이터 라인 중 어느 하나에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 상기 스캔 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터, 및 발광 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 유기 발광 다이오드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소 각각은, 초기화 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 초기화 트랜지스터, 및 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 초기화 신호는 상기 기입 기간 이전의 초기화 기간에 게이트 온 전압으로 상기 복수의 화소에 동시에 인가될 수 있다.
상기 발광 신호는 상기 기입 기간 이후의 발광 기간에 게이트 온 전압으로 상기 복수의 화소에 동시에 인가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 다이오드, 데이터 라인으로부터 상기 유기 발광 다이오드에 공급되는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터로부터 상기 유기 발광 다이오드로 상기 구동 전류를 전달하는 발광 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 초기화 전압을 전달하는 초기화 트랜지스터 및 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압을 저장하는 저장 커패시터를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 방법은, 초기화 기간 동안 상기 초기화 트랜지스터의 게이트 전극에 게이트 온 전압의 초기화 신호가 인가되어 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압이 상기 초기화 전압으로 초기화되는 단계, 기입 기간 동안 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 게이트 온 전압의 스캔 신호가 인가되고, 상기 데이터 라인에 데이터 전압이 인가되어 상기 데이터 전압 및 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 반영된 구동 전압이 상기 저장 커패시터에 저장되는 단계, 및 발광 기간 동안 상기 발광 트랜지스터의 게이트 전극에 게이트 온 전압의 발광 신호가 인가되어 상기 유기 발광 다이오드가 발광하는 단계를 포함한다.
상기 게이트 온 전압의 초기화 신호는 상기 복수의 화소에 동시에 인가될 수 있다.
상기 기입 기간 동안 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 스캔 라인에 상기 게이트 온 전압의 스캔 신호가 순차적으로 인가될 수 있다.
상기 발광 기간 동안 상기 데이터 라인에는 상기 복수의 화소의 구동 전류를 제공하기 위한 제1 전원 전압이 인가될 수 있다.
상기 게이트 온 전압의 발광 신호는 상기 복수의 화소에 동시에 인가될 수 있다.
상기 초기화 기간 동안 상기 데이터 라인에는 상기 제1 전원 전압이 인가될 수 있다.
전원 전압과 데이터 전압이 하나의 배선으로 인가될 수 있도록 함으로써, 표시 장치의 해상도 향상을 위하여 설계 공간을 줄임에 따라 전원 전압의 배선과 데이터 전압의 배선 간에 쇼트 불량이 발생하는 문제를 해결할 수 있고, 표시 장치의 배선 수를 줄여서 고해상도 구현이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 동시 발광 방식의 구동 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 신호 제어부(100), 스캔 구동부(200), 데이터 구동부(300), 전원 제어부(400), 초기화 신호부(500), 발광 신호부(600), 먹스부(700) 및 표시부(800)를 포함한다.
신호 제어부(100)는 외부 장치로부터 입력되는 영상 신호(ImS) 및 동기 신호를 수신한다. 영상 신호(ImS)는 복수의 화소의 휘도(luminance) 정보를 담고 있다. 휘도는 정해진 수효, 예를 들어, 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray)를 가지고 있다. 동기 신호는 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)를 포함한다.
신호 제어부(100)는 영상 신호(ImS), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)에 따라 제1 내지 제6 구동 제어신호(CONT1, CONT2, CONT3, CONT4, CONT5, CONT6) 및 영상 데이터(ImD)를 생성한다.
신호 제어부(100)는 수직 동기 신호(Vsync)에 따라 프레임 단위로 영상 신호(ImS)를 구분하고, 수평 동기 신호(Hsync)에 따라 스캔 라인 단위로 영상 신호(ImS)를 구분하여 영상 데이터(ImD)를 생성한다. 신호 제어부(100)는 영상 데이터(ImD)를 제1 구동 제어신호(CONT1)와 함께 데이터 구동부(300)로 전송한다.
표시부(800)는 복수의 화소를 포함하는 표시 영역이다. 표시부(800)에는 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행한 복수의 스캔 라인, 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행한 복수의 데이터 라인, 복수의 전원 라인, 복수의 초기화 라인 및 복수의 발광제어 라인이 복수의 화소에 연결되도록 형성된다. 복수의 화소는 대략 행렬의 형태로 배열된다.
스캔 구동부(200)는 복수의 스캔 라인에 연결되고, 제2 구동 제어신호(CONT2)에 따라 복수의 스캔 신호(S[1]~S[n])를 생성한다. 스캔 구동부(200)는 복수의 스캔 라인에 게이트 온 전압의 스캔 신호(S[1]~S[n])를 순차적으로 인가할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 복수의 데이터 라인에 연결되고, 제1 구동 제어신호(CONT1)에 따라 입력된 영상 데이터(ImD)를 샘플링 및 홀딩하고, 복수의 데이터 라인 각각에 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 인가한다. 데이터 구동부(300)는 게이트 온 전압의 스캔 신호(S[1]~S[n])에 대응하여 복수의 데이터 라인에 소정의 전압 범위를 갖는 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 인가할 수 있다.
전원 제어부(400)는 제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS) 및 초기화 전압(Vinit)을 생성한다. 전원 제어부(400)는 제3 구동 제어신호(CONT3)에 따라 제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS) 및 초기화 전압(Vinit)의 레벨을 결정할 수 있다. 제1 전원 전압(ELVDD)은 하이 레벨 전압이고, 제2 전원 전압(ELVSS)은 로우 레벨 전압으로써, 제1 전원 전압(ELVDD) 및 제2 전원 전압(ELVSS)은 화소의 구동 전류를 제공한다. 초기화 전압(Vinit)은 접지 전압과 같은 로우 레벨 전압일 수 있다. 전원 제어부(400)는 먹스부(700)를 통해 복수의 데이터 라인에 연결되고, 먹스부(700)를 통해 복수의 데이터 라인에 제1 전원 전압(ELVDD)을 인가할 수 있다. 전원 제어부(400)는 제2 전원 전압(ELVSS) 및 초기화 전압(Vinit)을 복수의 전원 라인에 인가한다.
초기화 신호부(500)는 복수의 초기화 라인에 연결되고, 제4 구동 제어신호(CONT4)에 따라 초기화 신호(Gi)를 복수의 초기화 라인에 인가한다. 초기화 신호(Gi)는 복수의 화소에 포함되어 있는 구동 트랜지스터의 구동 전압을 초기화하기 위한 신호이다.
발광 신호부(600)는 복수의 발광 라인에 연결되고, 제5 구동 제어신호(CONT5)에 따라 발광 신호(Em)를 복수의 발광 라인에 인가한다. 발광 신호(Em)는 복수의 화소에 구동 전류를 흘려 복수의 화소를 발광시키는 신호이다.
먹스부(700)는 복수의 데이터 라인에 연결되고, 데이터 구동부(300)로부터 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 인가받고, 전원 제어부(400)로부터 제1 전원 전압(ELVDD)을 인가받는다. 먹스부(700)는 제6 구동 제어신호(CONT6)에 따라 복수의 데이터 라인에 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m]) 및 제1 전원 전압(ELVDD)을 선택적으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 먹스부(700)는 후술하는 초기화 기간(a) 및 발광 기간(c) 동안에는 복수의 데이터 라인에 제1 전원 전압(ELVDD)을 전달하고, 기입 기간(b) 동안에는 복수의 데이터 라인에 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 동시 발광 방식의 구동 동작을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 표시 장치가 유기 발광 다이오드를 이용한 유기 발광 표시 장치인 것으로 가정하여 설명한다.
표시부(800)에 하나의 영상이 표시되는 한 프레임 기간은 복수의 화소 각각의 구동 트랜지스터의 게이트 전압이 초기화되는 초기화 기간(a), 복수의 화소 각각에 데이터 전압이 인가되는 기입 기간(b), 및 복수의 화소가 인가된 데이터 전압에 대응하여 발광하는 발광 기간(c)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 기입 기간(b)에서의 동작은 각 스캔 라인 별로 순차적으로 수행되나, 초기화 기간(a) 및 발광 기간(c)에서의 동작은 표시부(800) 전체에서 동시에 일괄적으로 수행된다.
데이터 구동부(300)는 기입 기간(b)에 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 생성하여 복수의 데이터 라인에 인가할 수 있다. 전원 제어부(400)는 기입 기간(b) 이외의 기간, 즉 초기화 기간(a) 및 발광 기간(c)에 제1 전원 전압(ELVDD)을 복수의 데이터 라인에 인가할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 일예를 나타내는 회로도이다. 도 1의 표시 장치(10)에 포함되는 복수의 화소 중 어느 하나의 화소를 나타낸다(1≤i≤n, 1≤j≤m).
도 3을 참조하면, 화소(20)는 구동 트랜지스터(TR1), 스위칭 트랜지스터(TR2), 발광 트랜지스터(TR3), 초기화 트랜지스터(TR4), 저장 커패시터(Cst) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
구동 트랜지스터(TR1)는 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터 라인(Dj)에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 구동 트랜지스터(TR1)는 데이터 라인으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)에 공급되는 구동 전류를 제어한다.
스위칭 트랜지스터(TR2)는 스캔 신호(S[i])가 인가되는 게이트 전극, 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 스위칭 트랜지스터(TR2)는 게이트 온 전압의 스캔 신호(S[i])에 의해 턴 온되어 구동 트랜지스터(TR1)를 다이오드 연결시킨다.
발광 트랜지스터(TR3)는 발광 신호(Em)가 인가되는 게이트 전극, 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 일 전극 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 발광 트랜지스터(TR3)는 게이트 온 전압의 발광 신호(Em)에 의해 턴 온되어 구동 트랜지스터(TR1)로부터 유기 발광 다이오드(OLED)로 구동 전류를 전달한다.
초기화 트랜지스터(TR4)는 초기화 신호(Gi)가 인가되는 게이트 전극, 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 일 전극 및 초기화 전압(Vinit)이 인가되는 타 전극을 포함한다. 초기화 트랜지스터(TR4)는 게이트 온 전압의 초기화 신호(Gi)에 의해 턴 온되어 제1 노드(N1)에 초기화 전압(Vinit)을 전달한다.
구동 트랜지스터(TR1), 스위칭 트랜지스터(TR2), 발광 트랜지스터(TR3) 및 초기화 트랜지스터(TR4)는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이때, p-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 로우 레벨 전압이고 턴-오프시키는 게이트 오프 전압은 하이 레벨 전압이다.
여기서는 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 나타내었으나, 구동 트랜지스터(TR1), 스위칭 트랜지스터(TR2), 발광 트랜지스터(TR3) 및 초기화 트랜지스터(TR4) 중 적어도 어느 하나는 n-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이때 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 하이 레벨 전압이고 턴-오프시키는 게이트 오프 전압은 로우 레벨 전압이다.
저장 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 일 전극 및 초기화 전압(Vinit)이 인가되는 타 전극을 포함한다. 저장 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)의 전압, 즉 구동 트랜지스터(TR1)의 게이트 전압을 유지한다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 발광 트랜지스터(TR3)의 타 전극에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원 전압(ELVSS)에 연결되어 있는 캐소드 전극을 포함한다. 유기 발광 다이오드(OLED)는 기본색(primary color) 중 하나의 빛을 낼 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색의 삼원색을 들 수 있으며, 이들 삼원색의 공간적 합 또는 시간적 합으로 원하는 색상이 표시될 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 유기 발광층을 포함한다. 유기 발광층은 저분자 유기물 또는 PEDOT(Poly 3,4-ethylenedioxythiophene) 등의 고분자 유기물로 이루어질 수 있다. 또한, 유기 발광층은 발광층과, 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL), 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 하나 이상을 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 이들 모두를 포함할 경우, 정공 주입층이 양극인 화소 전극 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층된다.
유기 발광층은 적색을 발광하는 적색 유기 발광층, 녹색을 발광하는 녹색 유기 발광층 및 청색을 발광하는 청색 유기 발광층을 포함할 수 있으며, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층은 각각 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 형성되어 컬러 화상을 구현하게 된다.
또한, 유기 발광층은 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 모두 함께 적층하고, 각 화소별로 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수 있다. 다른 예로, 백색을 발광하는 백색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 모두에 형성하고, 각 화소별로 각각 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수도 있다. 백색 유기 발광층과 색필터를 이용하여 컬러 화상을 구현하는 경우, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 각각의 개별 화소 즉, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 증착하기 위한 증착 마스크를 사용하지 않아도 된다.
다른 예에서 설명한 백색 유기 발광층은 하나의 유기 발광층으로 형성될 수 있음은 물론이고, 복수 개의 유기 발광층을 적층하여 백색을 발광할 수 있도록 한 구성까지 포함한다. 예로, 적어도 하나의 옐로우 유기 발광층과 적어도 하나의 청색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 시안 유기 발광층과 적어도 하나의 적색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 마젠타 유기 발광층과 적어도 하나의 녹색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성 등도 포함할 수 있다.
한편, 구동 트랜지스터(TR1), 스위칭 트랜지스터(TR2), 발광 트랜지스터(TR3) 및 초기화 트랜지스터(TR4)는 중 적어도 어느 하나는 반도체층이 산화물 반도체로 이루어진 산화물 박막 트랜지스터(Oxide TFT)일 수 있다.
산화물 반도체는 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 인듐(In)을 기본으로 하는 산화물, 이들의 복합 산화물인 산화아연(ZnO), 인듐-갈륨-아연 산화물(InGaZnO4), 인듐-아연 산화물(Zn-In-O), 아연-주석 산화물(Zn-Sn-O) 인듐-갈륨 산화물 (In-Ga-O), 인듐-주석 산화물(In-Sn-O), 인듐-지르코늄 산화물(In-Zr-O), 인듐-지르코늄-아연 산화물(In-Zr-Zn-O), 인듐-지르코늄-주석 산화물(In-Zr-Sn-O), 인듐-지르코늄-갈륨 산화물(In-Zr-Ga-O), 인듐-알루미늄 산화물(In-Al-O), 인듐-아연-알루미늄 산화물(In-Zn-Al-O), 인듐-주석-알루미늄 산화물(In-Sn-Al-O), 인듐-알루미늄-갈륨 산화물(In-Al-Ga-O), 인듐-탄탈륨 산화물(In-Ta-O), 인듐-탄탈륨-아연 산화물(In-Ta-Zn-O), 인듐-탄탈륨-주석 산화물(In-Ta-Sn-O), 인듐-탄탈륨-갈륨 산화물(In-Ta-Ga-O), 인듐-게르마늄 산화물(In-Ge-O), 인듐-게르마늄-아연 산화물(In-Ge-Zn-O), 인듐-게르마늄-주석 산화물(In-Ge-Sn-O), 인듐-게르마늄-갈륨 산화물(In-Ge-Ga-O), 티타늄-인듐-아연 산화물(Ti-In-Zn-O), 하프늄-인듐-아연 산화물(Hf-In-Zn-O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
반도체층은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역과, 채널 영역의 양 옆으로 불순물이 도핑되어 형성된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다. 여기서, 이러한 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라지며, N형 불순물 또는 P형 불순물이 가능하다.
반도체층이 산화물 반도체로 이루어지는 경우에는 고온에 노출되는 등의 외부 환경에 취약한 산화물 반도체를 보호하기 위해 별도의 보호층이 추가될 수 있다.
이하, 도 3 및 4를 참조하여 표시 장치의 구동 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 초기화 기간(a)에 있어서, 초기화 신호(Gi)는 게이트 온 전압으로 인가되고, 스캔 신호(S[i]) 및 발광 신호(Em)는 게이트 오프 전압으로 인가된다. 이때, 데이터 라인(Dj)에는 제1 전원 전압(ELVDD)이 인가되고, 데이터 라인(Dj)의 전압(Vdj)은 하이 레벨 전압이 된다. 게이트 온 전압의 초기화 신호(Gi)에 의해 초기화 트랜지스터(TR4)가 턴 온되고, 초기화 전압(Vinit)이 제1 노드(N1)에 전달된다. 제1 노드(N1)의 전압(Vn1)은 초기화 전압(Vinit), 즉 로우 레벨 전압이 된다. 제1 노드(N1)의 전압(Vn1)에 의해 구동 트랜지스터(TR1)가 턴 온되고, 데이터 라인(Dj)의 전압(Vdj)이 제2 노드(N2)에 전달되어 제2 노드(N2)의 전압(Vn2)은 하이 레벨 전압이 된다.
이와 같이, 초기화 기간(a)에 구동 트랜지스터(TR1)의 게이트 전압이 초기화 전압(Vinit)으로 초기화된다. 초기화 기간(a)에 게이트 온 전압의 초기화 신호(Gi)는 복수의 화소에 동시에 인가될 수 있다. 즉, 초기화 신호부(500)는 게이트 온 전압의 초기화 신호(Gi)를 복수의 화소에 동시에 인가한다. 복수의 화소 각각의 구동 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극의 전압은 동시에 초기화 전압(Vinit)으로 초기화될 수 있다.
기입 기간(b)에 있어서, 복수의 게이트 온 전압의 스캔 신호(S[1]~S[n])가 복수의 스캔 라인에 순차적으로 인가된다. 이때, 초기화 신호(Gi) 및 발광 신호(Em)는 게이트 오프 전압으로 인가된다. 복수의 게이트 온 전압의 스캔 신호(S[1]~S[n])에 대응하여 복수의 데이터 라인에 데이터 전압(Vdat)이 인가된다. i번째 스캔 라인에 연결되어 있는 화소(20)에 게이트 온 전압의 스캔 신호(S[i])가 인가되는 시간(b[i])에 데이터 라인(Dj)에는 해당 화소(20)에 기입될 데이터 전압(Vdat[j])이 인가된다. 데이터 전압(Vdat[j])은 제1 전원 전압(ELVDD)보다 낮은 전압으로 소정의 전압 범위를 가질 수 있다. 게이트 온 전압의 스캔 신호(S[i])에 의해 스위칭 트랜지스터(TR2)가 턴 온되고, 구동 트랜지스터(TR1)는 다이오드 연결된다. 구동 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극에는 데이터 전압(Vdat[j])에서 구동 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압(Vth)을 차감한 구동 전압(Vdat[j]-Vth)이 공급된다. 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)의 전압(Vn1, Vn2)은 구동 전압(Vdat[j]-Vth)이 되고, 구동 전압(Vdat[j]-Vth)은 저장 커패시터(Cst)에 의해 유지된다.
이와 같이, 기입 기간(b)에 복수의 화소 각각에 데이터 전압(Vdat[j]) 및 구동 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압(Vth)이 반영된 구동 전압(Vdat[j]-Vth)이 기입된다.
발광 기간(c)에 있어서, 발광 신호(Em)가 게이트 온 전압으로 인가되고, 초기화 신호(Gi) 및 스캔 신호(S[i])는 게이트 오프 전압으로 인가된다. 이때, 데이터 라인(Dj)에는 제1 전원 전압(ELVDD)이 인가된다. 게이트 온 전압의 발광 신호(Em)에 의해 발광 트랜지스터(TR3)가 턴 온되고, 구동 트랜지스터(TR1)의 구동 전류가 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르게 된다. 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 전류에 대응한 밝기로 발광한다.
구동 트랜지스터(TR1)의 구동 전류는 소스 전압에서 게이트 전압을 차감한 전압에서 다시 문턱 전압(Vth)을 차감한 전압의 제곱에 비례한다. 즉, 구동 트랜지스터(TR1)의 구동 전류는 제1 전원 전압(ELVDD)에서 구동 전압(Vdat-Vth)을 차감한 전압 ELVDD-(Vdat-Vth)에서 다시 문턱 전압(Vth)을 차감한 전압의 제곱 [ELVDD-(Vdat-Vth)-Vth]2 = (ELVDD-Vdat)2에 대응된다.
이와 같이, 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 구동 전류는 구동 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압(Vth)의 편차에 상관없이 데이터 전압(Vdat)에 대응된다. 따라서, 구동 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압(Vth)의 편차에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 밝기 편차가 발생하지 않게 된다.
발광 기간(c)에 게이트 온 전압의 발광 신호(Em)는 복수의 화소에 동시에 인가될 수 있으며, 복수의 화소는 동시에 발광할 수 있다. 즉, 발광 기간(c)에 발광 신호부(600)는 게이트 온 전압의 발광 신호(Em)를 복수의 화소에 동시에 인가하여 복수의 화소를 동시에 발광시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 표시 장치(10)는 신호 제어부(100), 스캔 구동부(200), 데이터 구동부(300), 전원 제어부(400), 초기화 신호부(500), 발광 신호부(600) 및 표시부(800)를 포함한다. 이는 도 1의 표시 장치에서 먹스부(700)의 기능이 데이터 구동부(300)에 포함되거나, 또는 도 1의 표시 장치에서 먹스부(700)가 제외된 구성이다.
먹스부(700)의 기능이 데이터 구동부(300)에 포함됨에 따라, 전원 제어부(400)는 제1 전원 전압(ELVDD)을 데이터 구동부(300)에 전달한다. 데이터 구동부(300)는 제1 구동 제어신호(CONT1)에 따라 제1 전원 전압(ELVDD) 및 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 복수의 데이터 라인에 선택적으로 인가할 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(300)는 초기화 기간(a) 및 발광 기간(c) 동안에는 복수의 데이터 라인에 제1 전원 전압(ELVDD)을 인가하고, 기입 기간(b) 동안에는 복수의 데이터 라인에 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 인가할 수 있다.
또는, 데이터 구동부(300)가 제1 전원 전압(ELVDD) 및 복수의 데이터 전압(Vdat[1]~Vdat[m])을 생성할 수도 있다. 이러한 경우, 데이터 구동부(300)는 전원 제어부(400)로부터 제1 전원 전압(ELVDD)을 전달받지 않고, 데이터 구동부(300) 자체적으로 제1 전원 전압(ELVDD)을 생성할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 표시 장치
20 : 화소
100 : 신호 제어부
200 : 스캔 구동부
300 : 데이터 구동부
400 : 전원 제어부
500 : 초기화 신호부
600 : 발광 신호부
700 : 먹스부
800 : 표시부

Claims (19)

  1. 행 방향으로 연장되어 있는 복수의 스캔 라인, 열 방향으로 연장되어 있는 복수의 데이터 라인, 및 상기 복수의 스캔 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 있는 복수의 화소를 포함하는 표시부;
    상기 복수의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 기입 기간 동안 상기 복수의 스캔 라인에 게이트 온 전압의 스캔 신호를 순차적으로 인가하는 스캔 구동부; 및
    상기 기입 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하고,
    상기 복수의 화소의 구동 전류를 제공하기 위한 제1 전원 전압을 상기 기입 기간 이외의 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 공급하고,
    상기 복수의 화소 각각은,
    유기 발광 다이오드;
    제1 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 복수의 데이터 라인 중 어느 하나에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터;
    상기 스캔 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터;
    발광 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 유기 발광 다이오드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터;
    초기화 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 초기화 트랜지스터; 및
    상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 라인에 연결되고, 상기 데이터 전압 및 상기 제1 전원 전압을 상기 복수의 데이터 라인에 선택적으로 전달하는 먹스부를 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각에 포함되어 있는 구동 트랜지스터의 게이트 전압을 초기화하기 위한 초기화 신호를 인가하는 초기화 신호부를 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 화소의 발광 기간을 제어하는 발광 신호를 인가하는 발광 신호부를 더 포함하는 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 초기화 신호부는 상기 기입 기간 이전의 초기화 기간에 게이트 온 전압의 초기화 신호를 상기 복수의 화소에 동시에 인가하는 표시 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 발광 신호부는 상기 기입 기간 이후의 발광 기간에 게이트 온 전압의 발광 신호를 상기 복수의 화소에 동시에 인가하는 표시 장치.
  9. 행 방향으로 연장되어 있는 복수의 스캔 라인;
    열 방향으로 연장되어 있는 복수의 데이터 라인; 및
    상기 복수의 스캔 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 연결되어 있는 복수의 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 기입 기간 동안 상기 복수의 스캔 라인에 게이트 온 전압의 스캔 신호가 순차적으로 인가되고, 상기 기입 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 전압이 인가되고, 상기 기입 기간 이외의 기간에 상기 복수의 화소의 구동 전류를 제공하기 위한 제1 전원 전압이 상기 복수의 데이터 라인에 인가되고,
    상기 복수의 화소 각각은,
    유기 발광 다이오드;
    제1 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 복수의 데이터 라인 중 어느 하나에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터;
    상기 스캔 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터;
    발광 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 유기 발광 다이오드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터;
    초기화 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 초기화 트랜지스터; 및
    상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 초기화 전압이 인가되는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함하는 표시 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 초기화 신호는 상기 기입 기간 이전의 초기화 기간에 게이트 온 전압으로 상기 복수의 화소에 동시에 인가되는 표시 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 발광 신호는 상기 기입 기간 이후의 발광 기간에 게이트 온 전압으로 상기 복수의 화소에 동시에 인가되는 표시 장치.
  14. 유기 발광 다이오드, 데이터 라인으로부터 상기 유기 발광 다이오드에 공급되는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터로부터 상기 유기 발광 다이오드로 상기 구동 전류를 전달하는 발광 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 초기화 전압을 전달하는 초기화 트랜지스터 및 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압을 저장하는 저장 커패시터를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    초기화 기간 동안 상기 초기화 트랜지스터의 게이트 전극에 게이트 온 전압의 초기화 신호가 인가되어 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압이 상기 초기화 전압으로 초기화되는 단계;
    기입 기간 동안 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극에 게이트 온 전압의 스캔 신호가 인가되고, 상기 데이터 라인에 데이터 전압이 인가되어 상기 데이터 전압 및 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 반영된 구동 전압이 상기 저장 커패시터에 저장되는 단계; 및
    발광 기간 동안 상기 발광 트랜지스터의 게이트 전극에 게이트 온 전압의 발광 신호가 인가되어 상기 유기 발광 다이오드가 발광하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압의 초기화 신호는 상기 복수의 화소에 동시에 인가되는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 기입 기간 동안 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 스캔 라인에 상기 게이트 온 전압의 스캔 신호가 순차적으로 인가되는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 발광 기간 동안 상기 데이터 라인에는 상기 복수의 화소의 구동 전류를 제공하기 위한 제1 전원 전압이 인가되는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압의 발광 신호는 상기 복수의 화소에 동시에 인가되는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 초기화 기간 동안 상기 데이터 라인에는 상기 제1 전원 전압이 인가되는 표시 장치의 구동 방법.
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