KR102326284B1 - 유기 발광 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 센싱 배선 없이 구동 소자의 특성 변화를 센싱할 수 있는 유기 발광 표시장치에 관한 것이다. 이 유기 발광 표시장치는 구동 소자의 소스 전압을 유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드를 통해 감지하는 센싱 회로를 포함한다.

Description

유기 발광 표시장치{Organic Light Emitting Display}

본 발명은 구동 소자의 특성 변화를 센싱한 결과를 바탕으로 화질을 향상시키는 유기 발광 표시장치에 관한 것이다.

액티브 매트릭스 타입의 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. OLED는 애노드와 캐소드 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)으로 이루어진다. 애노드전극과 캐소드전극에 구동전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다.

유기 발광 표시장치의 픽셀들 각각은 OLED에 흐르는 전류를 제어하는 구동 소자를 포함한다. 구동 소자는 TFT(Thin Film Transistor)로 구현될 수 있다. 문턱 전압, 이동도 등과 같은 구동 소자의 전기적 특성은 모든 픽셀들에서 동일하게 설계됨이 바람직하나, 공정 조건, 구동 환경 등에 의해 구동 TFT의 전기적 특성이 균일하지 않다. 구동 소자는 구동 시간이 길어질수록 스트레스(stress)를 많이 받게 되고 데이터 전압에 따라 스트레스 차이가 있다. 구동 소자의 전기적 특성은 스트레스에 영향을 받는다. 따라서, 구동 TFT들은 구동 시간이 경과되면 전기적 특성이 달라진다.

유기 발광 표시장치는 각 픽셀로부터 구동 소자의 문턱 전압, 이동도 등의 특성 변화를 센싱하고, 그 센싱 결과를 바탕으로 입력 영상의 데이터를 적절히 변조함으로써 화질을 보상하는 기술이 적용되고 있다. 구동 소자의 특성 변화를 센싱하기 위하여, 표시패널에 센싱 배선들이 추가되어야 한다. 센싱 배선들을 통해 구동 소자의 전압 변화가 읽혀진다. 그런데 센싱 배선들로 인하여 픽셀의 개구율(Apertuer Ratio, AR)이 작아진다. 개구율이 작아지면 휘도 저하를 방지하기 위하여 OLED에 흐르는 전류를 높여야 한다. 구동 소자의 게이트에 인가되는 데이터 전압을 높여 OLED의 전류를 높이면, 구동 소자의 스트레스가 증가되어 구동 소자의 열화가 가속되고 그로 인하여 표시장치의 화질이 떨어지고 수명이 짧아진다. 따라서, 픽셀의 개구율 저감 없이 구동 소자의 특성 변화를 센싱할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명은 별도의 센싱 배선 없이 구동 소자의 특성 변화를 센싱할 수 있는 유기 발광 표시장치를 제공한다.

본 발명의 유기 발광 표시장치는 제1 게이트 라인으로부터의 스캔 펄스에 따라 데이터 라인과 제1 노드를 연결하는 제1 스위치 TFT, 상기 제1 노드에 접속된 게이트, 고전위 구동 전압이 공급되는 드레인, 및 제2 노드를 경유하여 OLED의 애노드에 접속된 소스를 포함한 구동 TFT, 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 커패시터, 및 상기 구동 TFT의 소스 전압을 감지하는 센싱 회로를 포함한다. 상기 센싱 회로는 상기 제2 노드를 통해 상기 구동 TFT의 소스와 상기 유기 발광 다이오드의 애노드에 연결되고 제3 노드를 통해 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드에 연결된 제2 스위치 TFT를 포함한다. 상기 제2 스위치 TFT는 제2 게이트 라인으로부터의 센스 펄스에 응답하여 턴-온되어 상기 제2 노드와 상기 제3 노드를 연결한다.

본 발명은 OLED의 캐소드를 통해 구동 소자의 소자 특성 변화를 감지한다. 그 결과, 본 발명은 유기 발광 표시장치에서 별도의 센싱 배선을 생략할 수 있으므로 픽셀의 개구율을 높일 수 있고, 그로 인하여 구동 소자의 스트레스를 감소하여 표시장치의 화질과 수명을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캐소드 패턴을 보여 주는 평면도이다.
도 3은 도 2에서 선 "Ⅰ-Ⅰ'"를 따라 절취한 캐소드 패턴의 단면을 보여 주는 단면도이다.
도 4는 픽셀들에 연결된 배선들과 캐소드 배턴의 일부를 보여 주는 평면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀의 회로 구성과 동작을 보여 주는 회로도들이다.
도 7은 픽셀의 센싱 모드 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 8a 내지 도 8d는 픽셀의 센싱 모드 동작을 도 7에 도시된 구간 별로 나누어 보여 주는 도면들이다.
도 9는 픽셀의 데이터 기입 및 표시 모드 동작을 보여 주는 파형도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캐소드 패턴을 보여 주는 평면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 캐소드 패턴의 단면을 보여 주는 단면도이다. 도 4는 픽셀들에 연결된 배선들과 캐소드 배턴의 일부를 보여 주는 평면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시장치는 표시패널(10), 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 및 타이밍 콘트롤러(11)를 구비한다.

표시패널(10)에는 다수의 데이터 라인들(14)과 다수의 게이트 라인들(16)이 교차되고, 픽셀들(P11~P34)이 매트릭스 형태로 배치된다. 표시패널(10)에는 고전위 구동 전압(EVDD)이 공급되는 EVDD 라인이 형성된다. 게이트 라인들(15)은 도 4와 같이 스캔 펄스(SCAN1~SCAN4)가 공급되는 게이트 라인들과, 센스 펄스(SENSE1~SENSE4)가 공급되는 게이트 라인들로 나뉘어진다. 하나의 픽셀은 하나의 데이터 라인, 하나의 게이트 라인쌍, 하나의 EVDD 라인, 그리고 도시하지 않은 PRE 라인에 연결된다. 게이트 라인쌍은 스캔 펄스가 공급되는 하나의 게이트 라인과, 센스 펄스가 공급되는 다른 하나의 게이트 라인을 포함한다. PRE 라인은 도 5 및 도 6과 같이 초기화 전압(Vpre)을 픽셀들(P11~P34)에 공급한다.

초기화 전압(Vpre)과 센싱용 데이터 전압(Vdata)은 도 5 및 도 6에 도시된 아날로그-디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter, 이하 "ADC"라 함)의 특성에 따라 보상하는 구동 TFT의 문턱 전압 범위의 변화에 따라 다르게 설정될 수 있다. 초기화 전압(Vpre)은 OLED가 발광하지 않는 낮은 전압으로 설정된다. 고전위 구동 전압(EVDD)은 OLED의 특성에 따라 그 전압이 조정될 수 있다.

표시패널(10)는 도 2와 같이 컬럼 방향의 스트 라이프(stripe) 형태로 패터닝된 다수의 캐소드 패턴들(CAT1~CAT3)을 포함한다. 컬럼 방향은 도 1에서 y축 방향 또는 데이터 라인 방향이다.

캐소드 패턴(CAT)은 격벽(RIB)에 의해 분할되는 방법으로 패터닝될 수 있다. 격벽(RIM)은 캐소드 금속의 증착시에 격벽을 사이에 두고 캐소드 금속이 분리될 수 있도록 도 3과 같이 역 테이퍼(reverse taper) 형태의 단면을 갖는다. 캐소드 패턴(CAT)은 격벽으로 분리되기 때문에 포토리소그래피 공정 없이 패터닝될 수 있다. OLED의 애노드(ANO)는 뱅크 패턴(BANK)을 사이에 두고 분리된다. 캐소드 패턴(CAT)과 유기 화합층(EL)은 뱅크 패턴(BANK)과 애노드 패턴 위에 적층된다. 도 3에서 OLED 아래의 TFT들, 배선들 그리고 기판은 생략되어 있다.

픽셀들(P11~P34) 각각은 도 5 및 도 6과 같이 OLED, 구동 TFT(DT), 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1, ST2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. OLED는 애노드(ANO)와 캐소드 패턴(CAT) 사이에 형성된 유기 화합물층(EL)을 포함한다. 유기 화합물층은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL)을 포함한다.

픽셀들(P11~P34)의 TFT들은 도 5 및 도 6에서 n 타입 MOSFET로 예시되었으나 p 타입 MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다. TFT들은 비정질 실리콘(a-Si) TFT, 폴리 실리콘 TFT 또는 산화물 반도체 TFT로 형성될 수 있다.

컬럼 방향을 따라 이웃하는 OLED들은 같은 캐소드 패턴에 연결된다. 따라서, 컬럼 방향을 따라 이웃하는 픽셀들의 캐소드는 하나의 캐소드 패턴을 공유하여 서로 연결된다. 예를 들어, 제1 컬럼에 배치된 픽셀들(P11~P14)은 제1 캐소드 패턴(CAT1)에 연결된다. 제2 컬럼에 배치된 픽셀들(P21~P24)은 제2 캐소드 패턴(CAT2)에 연결된다. 제3 컬럼에 배치된 픽셀들(P31~P34)은 제3 캐소드 패턴(CAT3)에 연결된다. 캐소드 패턴들(CAT1~CAT3)은 입력 영상의 데이터가 표시될 때 OLED의 캐소드로 동작하고, 구동 TFT의 소자 특성 변화가 센싱될 때 컬럼 방향을 따라 배치되는 픽셀들의 구동 TFT를 도 5 및 도 6에 도시된 ADC에 연결하여 센싱 경로를 형성한다. 이하에서, 입력 영상의 데이터가 표시되는 픽셀의 동작 모드를 "데이터 기입 및 표시 모드"라 하고, 구동 TFT의 소자 특성 변화가 센싱되는 픽셀의 동작 모드를 "센싱 모드"라 한다. 데이터 기입 및 표시 모드는 제N(N은 양의 정수) 프레임 영상 데이터가 픽셀 어레이에 표시되는 제N 프레임 기간의 액티브 기간과, 제N+1 프레임 영상 데이터가 픽셀 어레이에 표시되는 제N+1 프레임 기간의 액티브 기간에서 실행될 수 있다. 센싱 모드는 입력 영상이 표시되는 제N 프레임 기간과 제N+1 프레임 기간 사이에서 픽셀들에 새로운 데이터가 기입되지 않는 버티컬 블랭크 기간(Vertical blank period) 내에서 실행될 수 있다. 버티컬 블랭크 기간 동안, 픽셀들에 새로운 데이터가 기입되지 않는다. ADC는 센싱 모드에서 구동 TFT의 소스 전압 변화를 센싱한 결과를 디지털 데이터로 출력한다.

픽셀들은 게이트 라인들(15)을 통해 공급되는 스캔 펄스와 센스 펄스에 따라 라인 단위로 동시에 선택되어 입력 영상의 데이터 전압을 공급받거나 구동 TFT의 소자 특성 변화가 센싱된다. 캐소드 패턴(CAT1~CAT3)이 게이트 라인들(15)과 나란한 라인(row line) 방향(또는 y축 방향)의 스트 라이프 패턴으로 형성되면, 라인 방향을 따라 이웃하는 구동 TFT들이 서로 연결되기 때문에 이웃하는 구동 TFT들의 소자 특성 변화가 동시에 센싱되어 픽셀들 각각에서 구동 TFT의 소자 특성 변화를 개별적으로 감지할 수 없다. 따라서, 캐소드 패턴(CAT1~CAT3)은 도 1 내지 도 4의 예와 같이 게이트 라인들(15)과 교차되는 컬럼 방향으로 형성되어야 한다.

데이터 구동부(12)는 구동 TFT의 소자 특성 변화를 센싱하기 위한 센싱 모드에서 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 스캔 펄스(SCAN1~SCAN4)에 동기되는 센싱용 데이터 전압을 픽셀들(P)에 공급한다. 센싱용 데이터 전압은 입력 영상의 데이터와는 무관한 데이터 전압이다. 타이밍 콘트롤러(11)는 센싱 모드에서 내장 메모리에 미리 저장된 센싱 데이터를 데이터 구동부(12)로 전송하고, 데이터 구동부(12)는 디지털 데이터로 수신된 센싱 데이터를 센싱용 데이터 전압으로 변환한다. 센싱 데이터 전압은 센싱 모드에서 구동 TFT의 게이트에 인가된다. 센싱 데이터 전압은 센싱 모드에서 구동 TFT를 턴-온(turn-on)시켜 그 구동 TFT에서 전류가 흐르게 한다. 따라서, 센싱 데이터 전압은 구동 TFT의 문턴 전압 보다 높은 전압으로 설정된다. 데이터 구동부(12)는 센싱 모드에서 캐소드 패턴(CAT)을 통해 픽셀들(P11~P34)로부터 수신되는 센싱 전압을 디지털 데이터로 변환하여 센싱 데이터(SEN)를 출력한다. 데이터 구동부(12)는 센싱 데이터(SEN)를 타이밍 콘트롤러(11)로 전송한다. 센싱 전압은 후술하는 바와 같이 구동 TFT의 소스 전압(Vsen)이다.

데이터 구동부(12)는 입력 영상을 표시하기 위한 데이터 기입 및 표시 모드에서, 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 타이밍 콘트롤러(11)로부터 수신되는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(MDATA)를 데이터 전압으로 변환한 후, 그 데이터 전압을 스캔 펄스에 동기시켜 데이터 라인들(14)에 공급한다. 데이터 구동부(12)에 공급되는 디지털 비디오 데이터(MDATA)는 구동 TFT의 소자 특성 변화의 센싱 결과 즉, 센싱 데이터(SEN)를 바탕으로 그 소자 특성 변화를 보상하기 위하여 데이터 변조부(20)에 의해 변조된 보상 데이터이다.

데이터 구동부(12)는 도 5 및 도 6에 도시된 디지털 아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter, 이하 "DAC"라 함), ADC, 및 스위치들(SPRE, SAM)를 포함한다. DAC는 데이터 구동부(12)에 수신되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. ADC는 구동 TFT의 소자 특성을 보여 주는 센싱 전압(Vsen)을 디지털 데이터인 센싱 데이터(SEN)로 변환한다.

초기화 스위치(SPRE)는 PRE 라인과 제3 노드(n3) 사이에 연결되어 초기화 제어 신호에 응답하여 초기화 전압(Vpre)을 제3 노드(n3)에 공급한다. 샘플링 스위치(SAM)는 제3 노드(n3)와 ADC 사이에 연결되어 샘플링 제어 신호에 응답하여 센싱 전압(Vsen)을 ADC에 공급한다. 스위치들(SPRE, SAM)은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 센싱 모드에서 도 7과 같이 온/오프되고, 데이터 기입 및 표시 모드에서 도 9와 같이 온/오프된다.

게이트 구동부(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 도 7 및 도 9와 같이 스캔 펄스(SCAN1~SCAN4)와 센스 펄스(SENSE1~SENSE4)를 게이트 라인들(16)에 공급한다. 게이트 구동부(13)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 스캔 펄스(SCAN1~SCAN4)와 센스 펄스(SENSE1~SENSE4)를 시프트시킴으로써 그 펄스들을 게이트 라인들(16)에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부(13)는 GIP(Gate-driver In Panel) 공정으로 표시패널(10) 상에 직접 형성될 수 있다. 도 7은 센싱 모드에서 발생되는 스캔 펄스(SCAN1~SCAN4)와 센스 펄스(SENSE1~SENSE4)를 보여 주고 있다. 도 9는 데이터 기입 및 표시 모드에서 발생되는 스캔 펄스(SCAN1~SCAN4)와 센스 펄스(SENSE1~SENSE4)를 보여 주고 있다.

타이밍 콘트롤러(11)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 도트클럭신호(DCLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등을 포함한다. 호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나일 수 있다.

타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호를 바탕으로서 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호(DDC)와, 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어 신호(GDC)를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 데이터 구동부(12)로부터 수신된 센싱 데이터(SEN)를 데이터 변조부(20)에 공급하고, 데이터 변조부(20)에 의해 변조된 데이터(MDATA)를 데이터 구동부(12)로 전송한다.

데이터 변조부(20)는 센싱 데이터(SEN)를 참조하여 구동 TFT의 문턱 전압 변화를 보상하기 위한 옵셋값과, 구동 TFT의 이동도 변화를 보상하기 위한 게인값을 선택하고, 그 옵센값과 게인값으로 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 변조한다. 옵셋값은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)에 더해져 구동 TFT의 문턱 전압 변화를 보상한다. 게인값은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)에 곱해져 구동 TFT의 이동도 변화를 보상한다. 데이터 변조부(20)의 메모리에는 옵셋값 및 게인값 계산에 필요한 보상값들이 저장된다. 데이터 변조부(20)는 타이밍 콘트롤러(11)에 내장될 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀의 회로 구성과 동작을 보여 주는 회로도들이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 픽셀은 OLED, 구동 TFT(DT), 스토리지 커패시터(Cst), 제1 스위치 TFT(ST1), 제2 스위치 TFT(ST2) 등을 포함한다. 픽셀 회로는 도 5 및 도 6에 한정되지 않는다. 예컨대, 픽셀은 도 5 및 도 6을 기본으로 TFT나 커패시터가 더 추가될 수 있다.

본 발명은 제2 스위치 TFT(ST1)가 턴-온될 때 구동 TFT(DT)의 소스 전압(Vsen)을 OLED의 캐소드 패턴(CAT)을 통해 감지하는 센싱 회로를 포함한다. 센싱 회로는 제2 스위치 TFT(ST2), ADC, 초기화 스위치(SPRE), 및 샘플링 스위치(SAM)를 포함한다.

OLED의 애노드는 제2 노드(n2)에 접속된다. 캐소드 패턴(CAT)은 컬럼 방향을 따라 배열된 다수의 픽셀들에 공통으로 연결된 OLED의 캐소드이다. 따라서, 하나의 캐소드 패턴(CAT)은 제3 노드(n3)를 통해 컬럼 방향을 따라 배치된 다수의 OLED들에 연결된다.

구동 TFT(DT)는 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 OLED에 흐르는 전류(Ioled)를 제어한다. 구동 TFT(DT)는 제1 노드(n1)에 접속된 게이트, 고전위 구동 전압(EVDD)이 공급되는 드레인, 및 제2 노드(n2)에 접속된 소스를 포함한다.

스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 접속된다.

제1 스위치 TFT(ST1)는 스캔 펄스(SCAN)에 응답하여 데이터 라인(14)으로부터의 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 인가한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 스캔 펄스(SCAN)가 공급되는 게이트, 데이터 라인(14)에 접속된 드레인, 및 제1 노드(n1)에 접속된 소스를 포함한다.

제2 스위치 TFT(ST2)는 센스 펄스(SENSE)에 응답하여 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3) 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 센스 펄스(SENSE)가 공급되는 게이트, 제2 노드(n2)에 접속된 드레인, 및 제3 노드(n3)에 연결된 소스를 포함한다. 제2 노드(n2)는 OLED의 애노드에 연결된다. 제3 노드(n2)는 OLED의 캐소드 패턴(CAT)에 연결된다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 OLED의 양단을 선택적으로 연결한다.

도 5 및 도 6에 도시된 DAC, ADC 및 스위치들(SPRE, SAM)은 데이터 구동부(12)에 내장될 수 있다.

DAC는 센싱 모드에서 센싱용 데이터 전압(Vdata)을 데이터 라인(14)에 공급한다. DAC는 데이터 기입 및 표시 모드에서 입력 영상의 데이터 전압(Vdata)을 데이터 라인(14)에 공급한다.

초기화 스위치(SPRE)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 초기화 타이밍 제어 신호에 응답하여 초기화 전압(Vpre)을 제3 노드(n3)에 공급한다. 샘플링 스위치(SAM)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 샘플링 타이밍 제어 신호에 응답하여 제3 노드(n3)와 ADC 사이의 전류 패스를 스위칭한다.

도 7은 픽셀의 센싱 모드 동작을 보여 주는 파형도이다. 도 8a 내지 도 8d는 픽셀의 센싱 모드 동작을 도 7에 도시된 구간 별로 나누어 보여 주는 도면들이다.

도 7을 참조하면, 픽셀의 센싱 모드는 초기화 기간(T1), 프로그래밍 기간(T2), 센싱 기간(T3), 및 샘플링 기간(T4)으로 나뉘어진다.

스캔 펄스(SCAN)와 초기화 제어 신호는 초기화 기간(T1)에 하이 로직 레벨(H)로 발생되어 도 8a와 같이 제1 스위치 TFT(ST1)와 초기화 스위치(SPRE)를 턴-온시킨다. 그 결과, 도 8a와 같이 센싱용 데이터 전압(Vdata)이 구동 TFT(DT)의 게이트에 인가되고, 캐소드 패턴(CAT)에 초기화 전압(Vpre)이 공급된다. 초기화 전압(Vpre)은 0~2 V 사이의 전압일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

하이 로직 레벨(H)은 n 타입 MOSFET 구조의 TFT를 턴-온시키는 온 레벨이다. 로우 로직 레벨(L)은 n 타입 MOSFET 구조의 TFT를 턴-오프시키는 오프 레벨이다. p 타입 MOSFET 구조의 TFT의 온 레벨과 오프 레벨은 n 타입 MOSFET의 반대이다.

이어서, 센스 펄스(SENSE)는 프로그래밍 기간(T2)에 하이 로직 레벨(H)로 발생되어 OLED의 애노드를 캐소드 패턴(CAT)에 연결한다. 스캔 펄스(SCAN)와 초기화 제어 신호는 프로그래밍 기간(T2) 동안 하이 로직 레벨을 유지한다. 프로그래밍 기간(T2) 동안, 도 8b와 같이 제1 스위치 TFT(ST1)와 초기화 스위치(SPRE)는 온 상태를 유지하고, 제2 스위치 TFT(ST2)는 턴-온된다. 이 때, 초기화 전압(Vpre)이 캐소드 패턴(CAT)을 통해 구동 TFT(DT)의 소스에 인가된다. 그 결과, 구동 TFT(DT)의 소스 전압(Vsen)은 프로그래밍 기간(T2) 동안 초기화 전압(Vpre)으로 설정된다.

이어서, 센싱 기간(T3)에 초기화 제어 신호는 로우 로직 레벨(L)로 반전되어 초기화 스위치(SPRE)이 턴-오프된다. 센싱 기간(T3) 동안, 도 8c와 같이 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1, ST2)는 온 상태를 유지하고 구동 TFT(DT)는 게이트 전압(Vg)이 상승하여 턴-온된다. 스위치들(SPRE, SAM)은 센싱 기간(T3)에 오프 상태를 유지한다. 그 결과, 센싱 기간(T3) 동안 캐소드 패턴(CAT)이 플로팅(floating) 상태로 된다. 그리고, 센싱 기간(T3) 동안 구동 TFT(DT)의 소스 전압(Vsen)이 구동 TFT(DT)의 게이트 전압(Vg)에서 구동 TFT(DT)의 문턱 전압(Vth)을 뺀 전압(Vg-Vth)까지 상승한다. 이 전압(Vg-Vth)은 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된다.

이어서, 샘플링 기간(T4) 동안 샘플링 제어 신호가 하이 로직 레벨(H)로 발생되어 샘플링 스위치(SAM)를 턴-온시킨다. 센싱 기간(T3) 동안, 도 8d와 같이 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1, ST2)는 온 상태를 유지하고 초기화 스위치(SPRE)는 오프 상태를 유지한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 제1 스위치 TFT(ST1)에 앞서 턴-오프된다. 그 결과, 구동 TFT의 소스 전압(Vsen)이 ADC를 통해 샘플링되어 디지털 데이터(SEN)로 변환된다. 이 때, 구동 TFT의 소스 전압(Vsen)이은 커패시터(C)에 저장된다. 커패시터(C)는 캐소드 패턴의 기생 용량이므로 별도로 형성될 필요가 없다.

본 발명은 전술한 바와 같이 OLED의 캐소드를 통해 구동 TFT(DT)의 소자 특성 변화를 감지한다. 그 결과, 본 발명은 유기 발광 표시장치에서 별도의 센싱 배선을 생략할 수 있으므로 픽셀의 개구율을 높일 수 있고, 그로 인하여 구동 소자의 스트레스를 감소하여 표시장치의 화질과 수명을 개선할 수 있다.

도 9는 픽셀의 데이터 기입 및 표시 모드 동작을 보여 주는 파형도이다.

도 9를 참조하면, 데이터 기입 및 표시 모드에서 스캔 펄스(SCAN)와 센스 펄스(SENSE)는 동시에 하이 로직 레벨(H)로 발생된다. 데이터 기입 및 표시 모드에서, 초기화 제어 신호는 하이 로직 레벨(H)로 유지되고 샘플링 제어 신호는 로우 로직 레벨(L)로 유지된다. 데이터 기입 및 표시 모드에서 제1 및 제2 스위치 TFT(ST1, ST2)는 동시에 턴-온되고, 초기화 스위치(SPRE)는 온 상태를 유지한다. 그리고, 데이터 기입 및 표시 모드에서 샘플링 스위치(SAM)는 오프 상태를 유지한다. 그 결과, 픽셀은 데이터 기입 및 표시 모드에서 도 5와 같이 동작한다. 데이터 기입 및 표시 모드에서, 제1 노드(n1)에 입력 영상의 데이터 전압(Vdata)이 충전되고, 구동 TFT(DT)의 소스에 초기화 전압(Vpre)으로 설정된다. 데이터 기입 및 표시 모드에서 스캔 펄스(SCAN)와 센스 펄스(SENSE)이 로우 로직 레벨로 반전되면, 구동 TFT(DT)를 통해 OLED에 전류가 흘러 구동 TFT(DT)의 소스 전압이 상승하고 소스 팔로잉(Source following)으로 구동 TFT(DT)의 게이트 전압(Vg)이 상승한다. 따라서, 데이터 기입 및 표시 모드에서 스캔 펄스(SCAN)와 센스 펄스(SENSE)이 로우 로직 레벨로 반전된 후부터 OLED는 발광될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동부 13 : 게이트 구동부
14 : 데이터 라인 15 : 게이트 라인
20 : 데이터 변조부 CAT : 캐소드 패턴
RIB : 격벽 EL : OLED의 유기 화합물층
ANO : OLED의 애노드

Claims (6)

1. 제1 게이트 라인으로부터의 스캔 펄스에 따라 데이터 라인과 제1 노드를 연결하는 제1 스위치 TFT;
   상기 제1 노드에 접속된 게이트, 고전위 구동 전압이 공급되는 드레인, 및 제2 노드를 경유하여 유기 발광 다이오드의 애노드에 접속된 소스를 포함한 구동 TFT;
   상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 커패시터; 및
   상기 구동 TFT의 소스 전압을 감지하는 센싱 회로를 포함하고,
   상기 센싱 회로는,
   상기 제2 노드를 통해 상기 구동 TFT의 소스와 상기 유기 발광 다이오드의 애노드에 연결되고 제3 노드를 통해 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드에 연결된 제2 스위치 TFT를 포함하고,
   상기 제2 스위치 TFT는 제2 게이트 라인으로부터의 센스 펄스에 응답하여 턴-온되어 상기 제2 노드와 상기 제3 노드를 연결하는 유기 발광 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐소드는 상기 제1 및 제2 게이트 라인들과 교차되는 컬럼 방향의 스트라이프 형태를 가지며 격벽을 사이에 두고 분리되는 다수의 캐소드 패턴들을 포함하고,
   상기 컬럼 방향을 따라 배열된 픽셀들의 유기 발광 다이오드들이 상기 캐소드 패턴에 연결되는 유기 발광 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 센싱 회로는
   상기 제2 스위치 TFT를 통해 공급되는 상기 구동 TFT의 소스 전압을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터;
   초기화 제어 신호에 응답하여 초기화 전압을 상기 제3 노드에 공급하는 초기화 스위치; 및
   샘플링 제어 신호에 응답하여 상기 구동 TFT의 소스 전압을 상기 아날로그 디지털 컨버터에 공급하는 샘플링 스위치를 더 포함하고,
   상기 센싱 회로는 상기 제2 스위치 TFT가 턴-온될 때 상기 구동 TFT의 소스 전압을 상기 유기 발광 다이오드의 캐소드를 통해 감지하는 유기 발광 표시장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 아날로그 디지털 컨버터는 센싱 모드에서 상기 구동 TFT의 소스 전압을 감지하여 디지털 데이터로 변환하여 출력하고,
   상기 픽셀들은 데이터 기입 및 표시 모드에서 입력 영상의 데이터를 표시하는 유기 발광 표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 센싱 모드는 초기화 기간, 프로그래밍 기간, 센싱 기간, 및 샘플링 기간으로 나뉘어지고,
   상기 초기화 기간에, 상기 스캔 펄스와 상기 초기화 제어 신호는 상기 초기화 기간에 온 레벨로 발생되어 상기 제1 스위치 TFT와 상기 초기화 스위치를 턴-온시켜, 센싱용 데이터 전압을 상기 구동 TFT의 게이트에 인가하고, 상기 캐소드 패턴에 상기 초기화 전압을 공급하고,
   상기 프로그래밍 기간에 상기 스캔 펄스, 상기 센스 펄스 및 상기 초기화 제어 신호는 온 레벨로 발생되어 상기 제1 및 제2 스위치 TFT들을 턴-온시키고, 상기 초기화 스위치를 턴-온시켜 상기 센싱용 데이터 전압을 상기 구동 TFT의 게이트에 인가하고 상기 애노드를 상기 캐소드 패턴에 연결하고 상기 초기화 전압을 상기 구동 TFT의 소스에 공급하고,
   상기 센싱 기간에 상기 스캔 펄스와 상기 센스 펄스는 온 레벨로 발생되고 상기 초기화 제어 신호는 오프 레벨로 반전되어, 상기 캐소드 패턴이 플로팅되고 상기 구동 TFT의 소스 전압이 상기 구동 TFT의 게이트 전압에서 상기 구동 TFT의 문턱 전압을 뺀 전압까지 상승하고,
   상기 샘플링 기간에 상기 스캔 펄스, 상기 센스 펄스 및 상기 샘플링 제어 신호는 온 레벨로 발생되고 상기 초기화 제어 신호는 오프 레벨을 유지하여 상기 구동 TFT의 소스 전압이 상기 아날로그 디지털 컨버터를 통해 샘플링되어 디지털 데이터로 변환되는 유기 발광 표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 데이터 기입 및 표시 모드에서 상기 스캔 펄스와 상기 센스 펄스는 동시에 온 로직 레벨로 발생된 후에 동시에 오프 레벨로 반전되고, 상기 초기화 제어 신호는 온 레벨로 유지되고 상기 샘플링 제어 신호는 오프 레벨로 유지되는 유기 발광 표시장치.

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