KR102450894B1 - 전계 발광 표시장치와 그 구동 방법 - Google Patents

전계 발광 표시장치와 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치는 다수의 화소들을 구비한다. 상기 화소들 각각은, 구동 전류를 생성하는 구동 소자; 상기 구동 전류에 따라 발광하는 발광 소자; 상기 구동 소자와 상기 발광 소자 사이에서 상기 구동 전류의 흐름을 제어하는 발광 제어 소자; 및 제1 기간 내에서 제1 데이터전압을 기초로 상기 구동 전류에 대응되는 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압을 설정하고, 상기 제1 기간에 이어 상기 발광 제어 소자가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 상기 제1 데이터전압과 다른 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 설정하는 스위치 회로를 포함한다.

Description

전계 발광 표시장치와 그 구동 방법{Electroluminescent Display Device And Driving Method Of The Same}
본 명세서는 전계 발광 표시장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
전계 발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 유기 발광 표시장치로 대별된다. 이 중에서, 표시 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기 발광 표시장치는 OLED를 각각 포함한 화소들을 매트릭스 형태로 배열하고 영상 데이터의 계조에 따라 화소들의 휘도를 조절한다. 화소들 각각은 게이트-소스 간 전압에 따라 OLED에 흐르는 구동전류를 제어하는 구동 TFT(Thin Film Transistor)와, 구동 TFT의 게이트-소트 간 전압을 프로그래밍하기 위한 하나 이상의 스위치 TFT를 포함하며, 구동전류에 비례하는 OLED의 발광량으로 표시 계조(휘도)를 조절한다.
화소들 간 휘도, 색감 차이 없는 균일한 화질을 구현하기 위해서는 구동 TFT의 문턱 전압과 같은 화소의 구동 특성이 모든 화소들에서 동일해야 한다. 하지만, 공정 편차에 의해 화소들 간 구동 특성에 편차가 있을 수 있다. 또한, 표시장치의 구동 시간에 따라 화소들 간의 열화 진행 속도가 다르게 되어 화소들 간에 구동 특성에서 차이가 커질 수 있다. 이러한, 구동 특성 편차에 의해 OLED로 흐르는 구동 전류량이 변화될 수 있고, 그 결과 화소들 간에 화질의 불균일이 생길 수 있다.
이에 표시장치의 화질과 수명을 개선하기 위하여 화소들 간의 구동 특성 차이를 보상하기 위한 내부 보상 회로가 유기발광 표시장치에 적용되고 있다. 내부 보상 회로는 화소 내에 적용될 수 있다. 유기 발광 표시장치는 화소 내의 보상 회로를 이용하여 구동 TFT의 문턱전압에 따라 변하는 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압을 샘플링하고 샘플링된 전압으로 구동 TFT의 문턱전압 변화를 보상한다.
OLED의 발광 휘도를 결정하는 구동 전류는 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압에 의해 좌우 된다. 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압은 데이터전압의 기입 주기에 맞춰 매 프레임마다 갱신된다. 그런데, 특정 화소에 동일 영상이 장시간 표시되는 경우, 그 화소에 포함된 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압은 변하지 않기 때문에 이력 현상(Hysteresis Phenomenon)이 나타난다. 이러한 이력 현상은 직류 잔상을 유발하여 표시 품위를 떨어뜨린다. 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압이 동일 값으로 유지되는 시간이 길어질수록 이력 현상의 수준이 강해진다.
따라서, 본 명세서는 구동 TFT의 이력 현상을 개선하여 표시 품위를 높일 수 있도록 한 전계 발광 표시장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치는 다수의 화소들을 구비한다. 상기 화소들 각각은, 구동 전류를 생성하는 구동 소자; 상기 구동 전류에 따라 발광하는 발광 소자; 상기 구동 소자와 상기 발광 소자 사이에서 상기 구동 전류의 흐름을 제어하는 발광 제어 소자; 및 제1 기간 내에서 제1 데이터전압을 기초로 상기 구동 전류에 대응되는 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압을 설정하고, 상기 제1 기간에 이어 상기 발광 제어 소자가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 상기 제1 데이터전압과 다른 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 설정하는 스위치 회로를 포함한다.
상기 스위치 회로는, 상기 제2 기간 동안 복수의 상기 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 복수 회 설정한다.
상기 구동 소자는, 상기 제1 게이트-소스 간 전압에 의해 제1 온 바이어스 상태가 되고, 상기 제2 게이트-소스 간 전압에 의해 제2 온 바이어스 상태가 되며, 상기 제1 온 바이어스 상태와 상기 제2 온 바이어스 상태는 서로 다르다.
상기 제2 데이터전압은 상기 제2 기간 동안 다른 화소에도 인가되며, 상기 다른 화소에서 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압은 상기 제2 데이터전압에 따라 설정된다.
상기 발광 제어 소자가 상기 제1 기간 내에서 턴 온 되는 동안, 상기 발광 소자는 상기 발광 제어 소자를 통해 인가되는 상기 구동 전류에 의해 발광되고, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간은 한 프레임 내에 포함된다.
본 명세서의 전계 발광 표시장치는 상기 제1 기간 내에서 상기 제1 데이터전압을 생성하여 상기 화소들에 연결된 데이터라인에 공급하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압을 생성하여 상기 데이터라인에 공급하는 소스 드라이버; 및 상기 제1 기간 내에서 상기 제1 데이터전압에 동기되는 제1 스캔 신호1을 생성하여 상기 화소들에 연결된 제1 게이트라인에 공급하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압에 동기되는 제1 스캔 신호2를 생성하여 상기 제1 게이트라인에 공급함과 아울러, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압에 동기되는 제2 스캔 신호1을 생성하여 상기 화소들에 연결된 제2 게이트라인에 공급하는 게이트 드라이버를 더 포함한다.
상기 구동 소자는 노드 N2에 게이트전극이 접속되고, 노드 N1 및 노드 N3에 각각 제1 전극 및 제2 전극이 접속되고, 상기 발광 제어 소자는 상기 노드 N3와 노드 N4 사이에 접속되고, 상기 발광 소자는 상기 노드 N4와 저전위 전원전압의 입력단 사이에 접속되며, 상기 스위치 회로는 상기 제1 데이터전압과 상기 제2 데이터전압이 공급되는 데이터라인과 초기화 전압이 공급되는 제1 전원라인과 고전위 전원전압이 공급되는 제2 전원라인에 접속된다.
상기 스위치 회로는, 상기 노드 N1과 상기 데이터라인 사이에 접속된 스위치 소자 T1; 상기 노드 N1과 상기 제2 전원라인 사이에 접속된 스위치 소자 T2; 상기 노드 N2와 상기 노드 N3 사이에 접속된 스위치 소자 T3; 상기 노드 N2와 상기 제1 전원 라인 사이에 접속된 스위치 소자 T4; 상기 노드 N4와 상기 제1 전원 라인 사이에 접속된 스위치 소자 T5; 및 상기 제2 전원라인과 상기 노드 N2 사이에 접속된 스토리지 커패시터를 포함한다.
상기 스위치 소자 T4는 제n-1 스캔 신호에 따라 스위칭되고, 상기 스위치 소자들 T1,T3,T5는 상기 제n-1 스캔 신호보다 온 구간의 위상이 늦은 제n 스캔 신호에 따라 스위칭되고, 상기 발광 제어 소자와 상기 스위치 소자 T2는 제n 에미션 신호에 따라 스위칭되며, 상기 제n-1 스캔 신호와 상기 제n 스캔 신호는, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간 각각에서 순차적으로 온 레벨로 입력되고, 상기 제n 에미션 신호는 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에서 오프 레벨로 입력되고, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간 사이의 제3 기간에서 온 레벨로 입력된다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따라 다수의 화소들이 구비되고, 상기 화소들 각각이 구동 전류를 생성하는 구동 소자, 상기 구동 전류에 따라 발광하는 발광 소자, 및 상기 구동 소자와 상기 발광 소자 사이에서 상기 구동 전류의 흐름을 제어하는 발광 제어 소자를 갖는 전계 발광 표시장치의 구동 방법은, 제1 기간 내에서 제1 데이터전압을 기초로 상기 구동 전류에 대응되는 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압을 설정하는 단계; 및 상기 제1 기간에 이어 상기 발광 제어 소자가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 상기 제1 데이터전압과 다른 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 설정하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 전계 발광 표시장치에 따르면, 한 프레임 내에서 발광 제어 소자가 오프 되는 동안 다른 화소에 기입되는 데이터전압을 멀티 스캔 구동 방식으로 해당 화소의 구동 소자에 인가하여 구동 소자에 걸리는 온 바이어스 상태를 바꾼다. 이를 통해 본 명세서의 전계 발광 표시장치는 한 프레임 내에서 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 유지되는 시간을 줄임으로써, 구동 소자의 이력 현상의 수준과 그에 따른 직류 잔상을 개선하여 표시 품위를 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치의 화소 어레이를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 화소의 일 등가회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 이력 현상을 개선하기 위한 멀티 스캔 구동의 일 예를 보여주는 파형도이다.
도 5는 이력 현상을 개선하기 위한 멀티 스캔 구동의 다른 예를 보여주는 파형도이다.
도 6은 멀티 스캔 구동에 따라 잔상이 개선되는 것을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 화소의 일 등가회로를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 화소에 입력되는 구동 신호들과 그에 따른 특정 화소 노드들의 전위 변화를 나타낸 파형도이다.
도 9a는 도 8의 제1 초기화 기간 동안 화소의 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 9b는 도 8의 제1 샘플링 기간 동안 화소의 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 9c는 도 8의 발광 기간 동안 화소의 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 9d는 도 8의 제2 초기화 기간 동안 화소의 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 9e는 도 8의 제2 샘플링 기간 동안 화소의 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명세서의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서의 권리 범위는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 명세서에서 표시패널의 기판 상에 형성되는 화소 회로는 p 타입 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조의 TFT로 구현될 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. TFT는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. TFT 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 TFT에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 즉, MOSFET에서의 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. p 타입 TFT(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 타입 TFT에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. MOSFET의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, MOSFET의 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 실시예에 대한 설명에서는 소스와 드레인 중 어느 하나를 제1 전극, 소스와 드레인 중 나머지 하나를 제2 전극으로 기술한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다. 이하의 실시예에서, 전계 발광 표시장치는 유기발광 물질을 포함한 유기 발광 표시장치를 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 유기 발광 표시장치에 국한되지 않고, 무기발광 물질을 포함한 무기 발광 표시장치에 적용될 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치이다. 도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 전계 발광 표시장치의 화소 어레이이다. 그리고, 도 3은 도 2에 도시된 화소의 일 등가회로를 개략적으로 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 명세서에 따른 전계 발광 표시장치는 화소들(PXL)이 구비된 표시패널(10), 화소들(PXL)에 연결된 신호라인들을 구동하는 표시패널 구동회로(12,13), 및 표시패널 구동회로(12,13)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(11)를 포함한다.
표시패널 구동회로(12,13)는 표시패널(10)의 화소들(PXL)에 입력 영상 데이터(DATA)를 기입한다. 표시패널 구동회로(12,13)는 화소들(PXL)에 연결된 데이터라인들(14)을 구동하는 소스 드라이버(12)와, 화소들(PXL)에 연결된 게이트라인들(15)을 구동하는 게이트 드라이버(13)를 포함한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터 라인들(14)과 다수의 게이트 라인들(15)이 교차되고, 화소들(PXL)이 매트릭스 형태로 배치된다. 화소들(PXL)은 OLED를 포함할 수 있다. 자발광 소자인 OLED는 애노드전극 및 캐소드전극과, 이들 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 전원전압이 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.
표시패널(10)은 화소 어레이(Pixel array)가 구비된 표시 영역(AA)과, 표시 영역(AA) 바깥의 비 표시영역을 포함할 수 있다. 화소 어레이(Pixel array)에는 도 2와 같이 다수의 수평 화소 라인들(L1~L4)이 구비되며, 각 수평 화소 라인(L1~L4) 상에는 수평으로 이웃하며 게이트 라인들(15)에 공통으로 연결된 다수의 화소들(PXL)이 배치된다. 여기서, 수평 화소 라인들(L1~L4) 각각은 물리적인 신호 라인이 아니라, 수평으로 이웃한 화소들(PXL)에 의해 구현되는 1라인 분량의 화소 집합을 의미한다. 화소 어레이에는 초기화 전압(Vinit)을 화소들(PXL)에 공급하는 초기화 전원라인(16), 고전위 전원 전압(EVDD)을 화소들(PXL)에 공급하는 고전위 전원라인(17)이 포함될 수 있다. 또한, 화소들(PXL)은 저전위 전원 전압(EVSS)에 연결될 수 있다. 게이트 라인들(15) 각각은 스캔 신호(SC)가 공급되는 제1 게이트 라인(15a), 및 에미션 신호(EM)가 공급되는 제2 게이트 라인(15b)을 포함할 수 있다.
화소들(PXL) 각각은 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소 중 어느 하나일 수 있다. 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소는 컬러 구현을 위하여 하나의 단위 화소를 구성할 수 있다. 단위 화소에서 구현되는 컬러는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소의 발광 비율에 따라 결정될 수 있다. 화소들(PXL) 각각에는 하나의 데이터 라인(14), 적어도 하나 이상의 제1 게이트 라인(15a), 하나의 제2 게이트 라인(15b), 초기화 전원 라인(16), 고전위 전원라인(17) 등이 연결될 수 있다. 화소들(PXL) 각각은 전단 수평 화소 라인에 배치된 제1 게이트 라인(15a)에 더 연결될 수 있다. 이를 통해, 제n 수평 화소 라인(L(n))에 배치된 각 화소(PXL)에는 제n 수평 화소 라인(L(n))에 할당된 제n 스캔 신호(SC(n))와 제n 에미션 신호(EM(n)) 이외에 제n-1 수평 화소 라인(L(n-1))에 할당된 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))가 더 공급될 수 있다. 다만, 각 화소(PXL)에 연결되는 게이트 라인들과 게이트신호는 화소(PXL)의 회로 구성에 따라 달라질 수 있다.
화소들(PXL) 각각은 도 3과 같이 구동 전류를 생성하는 구동 TFT(DT)와, 구동전류에 따라 발광하는 OLED와, 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압을 프로그래밍하는 스위치 회로(SWC)를 포함할 수 있다. 화소들(PXL) 각각은 PWM(Pulse Width Modulation) 구동을 위해 구동 TFT(DT)와 OLED 사이의 전류 흐름을 온/오프시키는 발광 제어 TFT(ET)를 더 포함할 수 있다. PWM 구동은 1 프레임 내에서 OLED의 발광 듀티를 제어함으로써 저계조 표현시 플리커와 잔상을 제거하기 위한 것이다. PWM 구동을 위한 발광 제어 TFT(ET)의 오프 기간은 미리 설정된 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비(duty ratio)에 따라 결정될 수 있다.
화소들(PXL) 각각은 이력 현상의 수준이 경감될 수 있도록 발광 제어 TFT(ET)의 오프 기간 내에서 적어도 한번 이상 구동 TFT(DT)의 온 바이어스(On-Bias) 상태를 바꿀 수 있다. 이를 위해, 화소들(PXL) 각각은 멀티 스캔 구동 방식에 의거하여 한 프레임 내에서 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압을 2번 이상 바꿀 수 있다.
소스 드라이버(12)는 매 프레임 마다 타이밍 콘트롤러(11)로부터 수신되는 입력 영상 데이터(DATA)를 데이터 전압(Vdata)으로 변환한 후, 그 데이터 전압(Vdata)을 데이터 라인들(14)에 공급한다. 소스 드라이버(12)는 입력 영상 데이터(DATA)를 감마 보상 전압으로 변환하는 디지털 아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)를 이용하여 데이터 전압(Vdata)을 출력한다.
소스 드라이버(12)와 표시패널(10)의 데이터 라인들(14) 사이에는 멀티플렉서가 더 배치될 수 있다. 멀티플렉서는 소스 드라이버(12)에서 하나의 출력 채널을 통해 출력되는 데이터 전압을 복수개의 데이터라인들로 분배함으로써, 데이터라인의 개수 대비 소스 드라이버(12)의 출력 채널 개수를 줄일 수 있다. 멀티플렉서는 표시장치의 해상도, 용도에 따라 생략 가능하다.
소스 드라이버(12)는 전원 생성부를 더 포함할 수 있다. 전원 생성부는 초기화 전압(Vinit)을 생성하여 초기화 전원 라인(16)에 공급하고, 고전위 전원 전압(EVDD)을 생성하여 고전위 전원 라인(17)에 공급할 수 있다. 전원 생성부는 저전위 전원 전압(EVSS)을 더 생성할 수 있다. 한편, 전원 생성부는 소스 드라이버(12) 외부에 장착된 후에 도전성 필름 등을 통해 소스 드라이버(12)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 초기화 기간 및 샘플링 기간 동안에 불필요한 OLED의 발광이 방지되도록, 초기화 전압(Vinit)은 OLED의 동작점 전압보다 충분히 낮은 전압 범위 내에서 설계될 수 있다.
게이트 드라이버(13)는 도 2의 스캔 신호들(SC(1)~SC(4))을 생성하는 제1 게이트 구동부와, 도 2의 에미션 신호들(EM(1)~EM(4))을 생성하는 제2 게이트 구동부를 포함할 수 있다.
제1 게이트 구동부는 수평 화소 라인(L1~L4)만큼의 스테이지들을 가지며, 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 스캔 신호들(SC(1)~SC(4))을 출력한다. 제1 게이트 구동부는 쉬프트 레지스터(Shift register)로 구현되고 다수의 제1 출력 노드들을 통해 스캔 신호들(SC(1)~SC(4))을 제1 게이트 라인들(15a(1)~15a(4))에 순차적으로 공급할 수 있다. 제1 게이트 구동부는 멀티 스캔 구동 방식에 따라 1 프레임 내에서 스캔 신호들(SC(1)~SC(4))을 복수회씩 제1 게이트 라인들(15a(1)~15a(4))에 순차적으로 공급할 수 있다.
제2 게이트 구동부는 수평 화소 라인(L1~L4)만큼의 스테이지들을 가지며, 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 에미션 신호들(EM(1)~EM(4))을 출력한다. 제2 게이트 구동부는 쉬프트 레지스터로 구현되고 다수의 제2 출력 노드들을 통해 에미션 신호들(EM(1)~EM(4))을 제2 게이트 라인들(15b(1)~15b(4))에 순차적으로 공급할 수 있다.
게이트 드라이버(13)의 구성이 간소해지도록, 제1 출력 노드들 각각은 이웃한 2개의 수평 화소 라인들에 공통으로 연결될 수 있다. 도 7과 같은 화소(PXL)를 구동시키기 위해서는 서로 다른 온 타이밍을 갖는 2개의 스캔신호들이 필요하다. 예를 들어, 제n 수평 화소라인(Ln)의 화소들(PXL)에 인가되는 2개의 스캔신호들을 제n-1 스캔신호(SC(n-1))와 제n 스캔신호(SC(n))로 구성하면, 게이트 구동부 1개를 생략할 수 있어 게이트 드라이버(13)의 구성을 간소화할 수 있는 이점이 있다. 이 경우, 제n 스캔 신호(SC(n))와 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))는 단일의 게이트 구동부에서 연속적으로 출력되는 게이트 신호이기 때문에 펄스 폭은 동일하고 위상이 서로 다를 수 있다.
게이트 드라이버(13)는 GIP(Gate-driver In Panel) 공정으로 화소 어레이와 함께 표시패널(10)의 비 표시영역 상에 직접 형성될 수 있으나 그에 한정되지 않는다. 게이트 드라이버(13)는 IC 타입으로 제작된 후 도전성 필름을 통해 표시패널(10)에 접합될 수도 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 디지털 데이터(DATA)와, 그와 동기되는 타이밍 신호를 수신한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 도트 클럭 신호(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 입력 프레임 주파수를 i(i는 0 보다 큰 양의 정수)배 체배하여 입력 프레임 주파수×i Hz의 프레임 주파수로 표시패널 구동회로(12,13)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 수신된 타이밍 신호(Vsync, Hsync, DE)를 바탕으로서 소스 드라이버(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호(DDC)와, 게이트 드라이버(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어 신호(GDC)를 생성한다.
데이터 타이밍 제어신호(DDC)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스는 소스 드라이버(12)의 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 데이터 샘플링 타이밍을 쉬프트시키는 클럭이다. 타이밍 콘트롤러(11)와 소스 드라이버(12) 사이의 신호 전송 인터페이스가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스라면, 소스 스타트 펄스와 소스 샘플링 클럭은 생략될 수 있다.
게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable) 등을 포함한다. GIP 회로의 경우에, 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable)는 생략될 수 있다. 게이트 스타트 펄스는 매 프레임 기간마다 프레임 기간의 초기에 발생되어 게이트 드라이버(13) 각각의 쉬프트 레지스터에 입력된다. 게이트 스타트 펄스는 매 프레임 기간 마다 스캔 신호(SC(1)~SC(4))와 에미션 신호(EM(1)~EM(4))가 출력되는 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭은 게이트 드라이버(13)의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 신호의 쉬프트 타이밍(shift timing)을 제어한다.
도 4는 이력 현상을 개선하기 위한 멀티 스캔 구동의 일 예를 보여주는 파형도이다. 그리고, 도 5는 이력 현상을 개선하기 위한 멀티 스캔 구동 방법의 다른 예를 보여주는 파형도이다.
구동 TFT(DT)의 온 바이어스 상태는 도통 조건을 만족하는 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압에 의해 구현될 수 있다. 화소들(PXL) 각각은 온 바이어스 상태가 한 프레임 내에서 적어도 한 번 이상 바뀔 수 있도록 발광 제어 TFT(ET)의 오프 기간 내에서 다른 화소에 할당된 데이터전압을 더 인가 받을 수 있다. 이를 위해, 화소들(PXL) 각각은 도 4 및 도 5와 같은 멀티 스캔 방식에 따라 2 이상의 데이터전압들을 인가 받을 수 있다.
도 4를 참조하면, 멀티 스캔 구동을 위해 스캔 신호들(SC(1)~SC(n)) 각각은 한 프레임 내에서 2회씩 온 레벨(ON)로 입력될 수 있다. 이 경우, 스캔 신호들(SC(1)~SC(n)) 각각은 첫 번째 온 레벨(ON)에 해당되는 스캔 신호1과 두 번째 온 레벨(ON)에 해당되는 스캔 신호2를 포함한다. 이때, 에미션 신호들(EM(1)~EM(n)) 각각은 스캔 신호1과 스캔 신호2 사이에서 온 레벨(ON)로 입력되고, 스캔 신호1과 스캔 신호2에 중첩하여 오프 레벨(OFF)로 입력된다. 발광 제어 TFT(ET)의 오프 기간은 에미션 신호들(EM(1)~EM(n))의 오프 레벨(OFF) 구간이 된다.
도 4를 참조하면, 제1 스캔 신호(SC(1))와 제1 에미션 신호(EM(1))에 따라 화소 A가 구동되고, 제2 스캔 신호(SC(k))와 제2 에미션 신호(EM(k))에 따라 화소 B가 구동되는 예를 설명하면 다음과 같다. 화소 A와 화소 B는 동일한 데이터라인(14)에 연결된다.
도 4를 참조하면, 화소 A는 제1 기간 내에서 제1 데이터전압(V1)을 기초로 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압을 설정하고, 제1 기간에 이어 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 제1 데이터전압(V1)과 다른 제2 데이터전압(Vk)을 기초로 구동 TFT(DT)의 제2 게이트-소스 간 전압을 설정할 수 있다. 여기서, 제1 게이트-소스 간 전압은 화소 A에서 OLED를 발광시키는 구동 전류를 생성하기 위한 것이고, 제2 게이트-소스 간 전압은 화소 A에서 구동 TFT(DT)의 온 바이어스 상태를 바꾸어 이력 현상 수준을 낮추기 위한 것이다. 발광 제어 TFT(ET)는 제1 기간 내에서 턴 온 되고, OLED는 발광 제어 TFT(ET)가 턴 온 되는 동안 구동 전류에 의해 발광된다. 제1 기간과 제2 기간은 한 프레임 내에 포함된다.
도 4를 참조하면, 소스 드라이버(12)는 제1 기간 내에서 제1 데이터전압(V1)을 생성하여 화소들 A,B에 연결된 데이터라인(14)에 공급하고, 제2 기간 동안 제2 데이터전압(Vk)을 생성하여 화소들 A,B에 연결된 데이터라인(14)에 공급한다. 그리고, 게이트 드라이버(13)는 제1 기간 내에서 제1 데이터전압(V1)에 동기되는 제1 스캔 신호1(SC(1)의 P1)을 생성하여 화소 A에 연결된 제1 게이트라인에 공급하고, 제2 기간 동안 제2 데이터전압(Vk)에 동기되는 제1 스캔 신호2(SC(1)의 P2)를 생성하여 제1 게이트라인에 공급한다. 또한, 게이트 드라이버(13)는 제2 기간 동안 제2 데이터전압(Vk)에 동기되는 제2 스캔 신호1(SC(k)의 P1')을 생성하여 화소 B에 연결된 제2 게이트라인에 공급한다.
따라서, 제2 데이터전압(Vk)은 제2 기간 동안 화소 A와 화소 B에 동시에 입력된다. 화소 A의 경우 제2 데이터전압(Vk)에 따라 구동 TFT(DT)의 제2 게이트-소스 간 전압이 설정되는 데 반해, 화소 B의 경우 제2 데이터전압(Vk)에 따라 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압이 설정된다.
결국, 모든 화소들의 경우, 한 프레임 내에서 제1 게이트-소스 간 전압에 따른 제1 온 바이어스 상태가 제2 게이트-소스 간 전압에 따른 제2 온 바이어스 상태로 바뀌는 주기가 짧아지게 된다. 따라서, 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압이 동일하게 유지되는 시간이 줄어들기 때문에 이력 현상이 완화될 수 있는 것이다.
한편, 도 5를 참조하면, 멀티 스캔 구동을 위해 스캔 신호들(SC(1)~SC(n)) 각각은 한 프레임 내에서 3회씩 온 레벨(ON)로 입력될 수 있다. 이 경우, 스캔 신호들(SC(1)~SC(n)) 각각은 첫 번째 온 레벨(ON)에 해당되는 스캔 신호1과 두 번째 온 레벨(ON)에 해당되는 스캔 신호2와 세 번째 온 레벨(ON)에 해당되는 스캔 신호3을 포함한다. 이때, 에미션 신호들(EM(1)~EM(n)) 각각은 스캔 신호1과 스캔 신호2 사이에서 온 레벨(ON)로 입력되고, 스캔 신호1과 스캔 신호2와 스캔 신호3에 중첩하여 오프 레벨(OFF)로 입력된다. 발광 제어 TFT(ET)의 오프 기간은 에미션 신호들(EM(1)~EM(n))의 오프 레벨(OFF) 구간이 된다.
도 5를 참조하면, 제1 스캔 신호(SC(1))와 제1 에미션 신호(EM(1))에 따라 화소 A가 구동되고, 제2 스캔 신호(SC(i))와 제2 에미션 신호(EM(i))에 따라 화소 B가 구동되고, 제3 스캔 신호(SC(j))와 제2 에미션 신호(EM(j))에 따라 화소 C가 구동되는 예를 설명하면 다음과 같다. 화소 A와 화소 B와 화소 C는 동일한 데이터라인(14)에 연결된다.
도 5를 참조하면, 화소 A는 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 되는 제1 기간 내에서 제1 데이터전압(V1)을 기초로 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압을 설정하고, 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 제1 데이터전압(V1)과 다른 제2 데이터전압들(Vi,Vj)을 기초로 구동 TFT(DT)의 제2 게이트-소스 간 전압을 2회 설정할 수 있다. 여기서, 제1 게이트-소스 간 전압은 화소 A에서 OLED를 발광시키는 구동 전류를 생성하기 위한 것이고, 제2 게이트-소스 간 전압은 화소 A에서 구동 TFT(DT)의 온 바이어스 상태를 바꾸어 이력 현상 수준을 낮추기 위한 것이다. 제2 게이트-소스 간 전압을 복수회 설정하면 응답 속도가 좋아지는 장점도 있다. 발광 제어 TFT(ET)는 제1 기간 내에서 턴 온 되므로, OLED는 발광 제어 TFT(ET)가 턴 온 되는 동안 구동 전류에 의해 발광된다. 제1 기간과 제2 기간은 한 프레임 내에 포함된다.
도 5를 참조하면, 소스 드라이버(12)는 제1 기간 내에서 제1 데이터전압(V1)을 생성하여 화소들 A,B,C에 연결된 데이터라인(14)에 공급하고, 제2 기간 동안 제2 데이터전압들(Vi,Vj)을 생성하여 화소들 A,B,C에 연결된 데이터라인(14)에 공급한다. 그리고, 게이트 드라이버(13)는 제1 기간 내에서 제1 데이터전압(V1)에 동기되는 제1 스캔 신호1(SC(1)의 P1)을 생성하여 화소 A에 연결된 제1 게이트라인에 공급하고, 제2 기간 동안 제2 데이터전압(Vi)에 동기되는 제1 스캔 신호2(SC(1)의 P2)를 생성하여 제1 게이트라인에 공급한 후에 제2 데이터전압(Vj)에 동기되는 제1 스캔 신호3(SC(1)의 P3)를 생성하여 제1 게이트라인에 공급한다. 또한, 게이트 드라이버(13)는 제2 기간 동안 제2 데이터전압(Vi)에 동기되는 제2 스캔 신호1(SC(i)의 P1')을 생성하여 화소 B에 연결된 제2 게이트라인에 공급한 후에 제2 데이터전압(Vj)에 동기되는 제3 스캔 신호1(SC(j)의 P1”)을 생성하여 화소 C에 연결된 제3 게이트라인에 공급한다.
따라서, 제2 데이터전압(Vi)은 제2 기간 동안 화소 A와 화소 B에 동시에 입력된다. 화소 A의 경우 제2 데이터전압(Vi)에 따라 구동 TFT(DT)의 제2 게이트-소스 간 전압이 설정되는 데 반해, 화소 B의 경우 제2 데이터전압(Vi)에 따라 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압이 설정된다.
또한, 제2 데이터전압(Vj)은 제2 기간 동안 화소들 A,B,C에 동시에 입력된다. 화소들 A,B의 경우 제2 데이터전압(Vj)에 따라 구동 TFT(DT)의 제2 게이트-소스 간 전압이 설정되는 데 반해, 화소 C의 경우 제2 데이터전압(Vj)에 따라 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압이 설정된다.
결국, 모든 화소들의 경우, 한 프레임 내에서 제1 게이트-소스 간 전압에 따른 제1 온 바이어스 상태가 제2 게이트-소스 간 전압에 따른 제2 온 바이어스 상태로 바뀌는 주기가 도 4에 비해 더 짧아진다. 따라서, 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압이 동일하게 유지되는 시간이 줄어들기 때문에 이력 현상이 도 4에 비해 더 완화될 수 있는 것이다.
도 6은 멀티 스캔 구동 방법에 따라 잔상이 개선되는 것을 보여주는 도면이다.
이력 현상의 수준은 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압이 유지되는 시간에 비례한다. 도 6의 (A)와 같은 영상을 장시간 표시하면 도 6의 (B)와 같은 잔상이 나타난다. 이력 현상은 각 화소에서 구동 TFT의 문턱전압을 보상할 때 오보상을 초래하고 직류 잔상을 유발하여 표시 품위를 떨어뜨린다. 본 명세서의 도 4 및 도 5와 같이 멀티 스캔 구동을 통해 한 프레임 내에서 구동 TFT의 게이트-소스 간 전압이 유지되는 시간을 줄이면 도 6의 (C)와 같이 직류 잔상이 획기적으로 줄어들고 표시 품위가 향상될 수 있다. 본 명세서에 따르면, 한 프레임 내에서 제1 화소의 발광 제어 TFT가 오프 되는 동안 제2 화소에 기입되는 데이터전압을 제1 화소의 구동 TFT에도 인가함으로써, 추가적인 구동 시간의 증가 없이 제1 화소의 구동 TFT의 이력 현상을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 화소의 일 등가회로를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 화소(PXL)는, OLED, 다수의 TFT들(Thin Film Transistor)(T1~T5, ET, DT) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. TFT들(T1~T5, ET, DT)은 응답 특성이 좋은 PMOS형 LTPS TFT로 구현될 수 있다. 다만, 본 명세서의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스위치 TFT들(T1~T5) 중에서 구동 TFT(DT)의 게이트전극에 연결된 일부 TFT는 오프 커런트 특성이 좋은 NMOS형 옥사이드 TFT로 구현되고, 나머지 TFT들은 응답 특성이 좋은 PMOS형 LTPS TFT로 구현될 수도 있다.
이하, 제n 수평 화소 라인 상에 배치된 일 화소(PXL)의 접속 구성을 구체적으로 설명한다.
OLED는 구동 TFT(DT)로부터 입력되는 구동 전류에 따라 발광하는 발광 소자이다. OLED의 애노드 전극은 노드 N4에 연결되고, OLED의 캐소드 전극은 저전위 전원전압(EVSS)의 입력단에 연결된다. 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에는 유기 화합물층이 구비된다.
구동 TFT(DT)는 제1 기간 내에서 제1 게이트-소스 간 전압에 따라 OLED에 흐르는 구동 전류를 생성하는 구동 소자이다. 구동 TFT(DT)는 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 제1 게이트-소스 간 전압과 다른 제2 게이트-소스 간 전압에 따라 이력 현상을 보상한다. 구동 TFT(DT)는 노드 N2에 접속된 게이트 전극, 노드 N1에 접속된 제1 전극, 및 노드 N3에 접속된 제2 전극을 포함한다.
발광 제어 TFT(ET)는 노드 N3와 노드 N4 사이에 접속되며, 제n 에미션 신호 (EM(n))에 따라 스위칭되는 발광 제어 소자이다. 발광 제어 TFT(ET)는 일정 발광 듀티비로 OLED가 점등 및 소등을 반복할 수 있도록 구동 전류를 제어하는 소자이다. 발광 제어 TFT(ET)의 게이트 전극은 제n 에미션 신호(EM(n))가 인가되는 n번째 제2 게이트라인(15b(n))에 접속되고, 발광 제어 TFT(ET)의 제1 전극은 노드 N3에 접속되며, 발광 제어 TFT(ET)의 제2 전극은 노드 N4에 접속된다.
제1 스위치 TFT(T1)는 데이터라인(14)과 노드 N1 사이에 접속되며, 제n 스캔 신호(SC(n))에 따라 스위칭되는 스위치 소자이다. 제1 스위치 TFT(T1)의 게이트 전극은 제n 스캔 신호(SC(n))가 인가되는 n번째 제1 게이트라인(15a(n))에 접속되고, 제1 스위치 TFT(T1)의 제1 전극은 데이터라인(14)에 접속되며, 제1 스위치 TFT(T1)의 제2 전극은 노드 N1에 접속된다.
제2 스위치 TFT(T2)는 고전위 전원라인(17)과 노드 N1 사이에 접속되며, 제n 에미션 신호(EM(n))에 따라 스위칭되는 스위치 소자이다. 제2 스위치 TFT(T2)의 게이트 전극은 제n 에미션 신호(EM(n))가 인가되는 n번째 제2 게이트라인(15b(n))에 접속되고, 제2 스위치 TFT(T2)의 제1 전극은 고전위 전원라인(17)에 접속되며, 제2 스위치 TFT(T2)의 제2 전극은 노드 N1에 접속된다.
제3 스위치 TFT(T3)는 노드 N2와 노드 N3 사이에 접속되며, 제n 스캔 신호(SC(n))에 따라 스위칭되는 스위치 소자이다. 제3 스위치 TFT(T3)의 게이트 전극은 제n 스캔 신호(SC(n))가 인가되는 n번째 제1 게이트라인(15a(n))에 접속되고, 제3 스위치 TFT(T3)의 제1 전극은 노드 N3에 접속되며, 제3 스위치 TFT(T3)의 제2 전극은 노드 N2에 접속된다.
제4 스위치 TFT(T4)는 노드 N2와 초기화 전원라인(16) 사이에 접속되며, 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))에 따라 스위칭되는 스위치 소자이다. 제4 스위치 TFT(T4)의 게이트 전극은 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))가 인가되는 n-1번째 제1 게이트라인(15a(n-1))에 접속되고, 제4 스위치 TFT(T4)의 제1 전극은 노드 N2에 접속되며, 제4 스위치 TFT(T4)의 제2 전극은 초기화 전원라인(16)에 접속된다.
제5 스위치 TFT(T5)는 노드 N4와 초기화 전원라인(16) 사이에 접속되며, 제n 스캔 신호(SC(n))에 따라 스위칭되는 스위치 소자이다. 제5 스위치 TFT(T5)의 게이트 전극은 제n 스캔 신호(SC(n))가 인가되는 n번째 제1 게이트라인(15a(n))에 접속되고, 제5 스위치 TFT(T5)의 제1 전극은 노드 N4에 접속되며, 제5 스위치 TFT(T5)의 제2 전극은 초기화 전원라인(16)에 접속된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 고전위 전원라인(17)과 노드 N2 사이에 접속된다.
한편, 노드 N2에 일측 전극이 연결된 제3 및 제4 스위치 TFT들(T3,T4)은 턴 오프시 누설 전류가 억제될 수 있도록 듀얼 게이트 구조로 설계될 수 있다. 듀얼 게이트 구조에서 2개의 게이트전극들은 동일한 전위를 가지도록 서로 연결된다. 듀얼 게이트 구조에 따르면, 채널 길이가 단일 게이트 구조에 비해 길어지기 때문에 오프 저항이 증가하고 오프 전류가 감소되어, 동작의 안정성이 확보될 수 있다.
도 8은 도 7의 화소에 입력되는 구동 신호들과 그에 따른 특정 화소 노드들의 전위 변화를 나타낸 파형도이다. 그리고, 도 9a 내지 도 9e는 도 8의 제1 초기화 기간, 제1 샘플링 기간, 발광 기간, 제2 초기화 기간, 및 제2 샘플링 기간에 대응되는 화소의 동작 상태를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 제n 수평 화소 라인(Ln) 상에 배치된 각 화소(PXL)를 구동하기 위한 1 프레임 기간은 제1 초기화 기간(IP1), 제1 초기화 기간에 이은 제1 샘플링 기간(SP1), 제1 샘플링 기간에 이은 발광 기간(EP), 및 발광 기간에 이은 제2 초기화 기간(IP2), 및 제2 초기화 기간에 이은 제2 샘플링 기간(SP2)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 초기화 기간(IP1)과 제1 샘플링 기간(SP1)과 발광 기간(EP)은 도 4 및 도 5에서 설명한, 그리고 특허 청구범위에 기재된 제1 기간에 포함될 수 있다. 또한, 제2 초기화 기간(IP2)과 제2 샘플링 기간(SP2)은 도 4 및 도 5에서 설명한, 그리고 특허 청구범위에 기재된 제2 기간에 포함될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 초기화 기간(IP1)에서, 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))는 온 레벨(ON)로 입력되고, 제n 스캔 신호(SC(n))와 제n 에미션 신호(EM(n))는 오프 레벨(OFF)로 입력된다. 제1 초기화 기간(IP1)은 제1 샘플링 기간(SP1)에 앞서 노드 N2를 초기화 전압(Vinit)으로 리셋시키기 위한 것이다.
도 9a를 참조하면, 제1 초기화 기간(IP1)동안 온 레벨(ON)의 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))에 응답하여 제4 스위치 TFT(T4)가 턴 온 된다. 제4 스위치 TFT(T4)의 턴 온에 의해 노드 N2에 초기화 전압(Vinit)이 인가되어, 구동 TFT(DT)의 게이트전위가 초기화 전압(Vinit)으로 리셋된다.
도 9a를 참조하면, 제1 초기화 기간(IP1)동안 오프 레벨(OFF)의 제n 스캔 신호(SC(n))에 응답하여 제1, 3, 5 스위치 TFT들(T1,T3,T5)이 턴 오프 되고 오프 레벨(OFF)의 제n 에미션 신호(EM(n))에 응답하여 제2 스위치 TFT(T2)와 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 된다.
도 8을 참조하면, 제1 샘플링 기간(SP1)에서, 제n 스캔 신호(SC(n))는 온 레벨(ON)로 입력되고, 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))와 제n 에미션 신호(EM(n))는 오프 레벨(OFF)로 입력된다. 제1 샘플링 기간(SP1)은 구동 TFT(DT)의 문턱전압을 샘플링하기 위한 것이다.
도 9b를 참조하면, 제1 샘플링 기간(SP1) 동안 온 레벨(ON)의 제n 스캔 신호(SC(n))에 응답하여 제1, 3, 5 스위치 TFT들(T1,T3,T5)이 턴 온 된다. 제1 스위치 TFT(T1)의 턴 온에 의해 노드 N1의 전위가 데이터전압 Vx로 변경된다. 그리고, 제3 스위치 TFT(T3)의 턴 온에 의해 구동 TFT(DT)의 게이트전극과 제2 전극이 쇼트되어 구동 TFT(DT)가 다이오드 결선(Diode-connection)된다. 구동 TFT(DT)가 다이오드 결선된 상태에서 구동 TFT(DT)에 전류가 흐르면, 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)이 샘플링되어 노드 N2 및 노드 N3에 저장된다. 즉, 노드 N2 및 노드 N3의 전위는 "Vx-Vth"가 된다. 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 노드 N1과 노드 N2 간의 전압이다. 따라서, 제1 샘플링 기간(SP1) 동안 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압은 구동 TFT(DT)의 문턱전압이 된다.
도 9b를 참조하면, 제1 샘플링 기간(SP1) 동안 제5 스위치 TFT(T5)의 턴 온에 의해 노드 N4의 전위가 초기화 전압(Vinit)으로 리셋되어, 제1 샘플링 기간(SP1) 동안 OLED의 불필요한 발광이 방지된다.
도 9b를 참조하면, 제1 샘플링 기간(SP1) 동안 오프 레벨(OFF)의 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))에 응답하여 제4 스위치 TFT(T4)가 턴 오프 된다. 그리고, 제1 샘플링 기간(SP1) 동안 오프 레벨(OFF)의 제n 에미션 신호(EM(n))에 응답하여 제2 스위치 TFT(T2)와 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 상태를 유지한다.
도 8을 참조하면, 발광 기간(EP)에서, 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))와 제n 스캔 신호(SC(n))는 오프 레벨(OFF)로 입력되고, 제n 에미션 신호(EM(n))는 온 레벨(ON)로 입력된다. 발광 기간(EP)은 데이터전압 Vx를 기초로 구동 전류에 대응되는 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압(Vgs1)을 설정하기 위한 것이다. 그리고, 발광 기간(EP)은 구동 TFT(DT)에 흐르는 구동 전류에 따라 OLED를 발광시키기 위한 것이다.
도 9c를 참조하면, 발광 기간(EP) 동안 온 레벨(ON)의 제n 에미션 신호(EM(n))에 응답하여 제2 스위치 TFT(T2)와 발광 제어 TFT(ET)가 턴 온 된다. 발광 기간(EP) 동안 제2 스위치 TFT(T2)의 턴 온에 의해 노드 N1의 전위가 데이터전압 Vx에서 고전위 전원전압(EVDD)으로 변경된다. 발광 기간(EP) 동안 노드 N2의 전위는 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 제1 샘플링 기간(SP1)에서 저장된 "Vdata-Vth"를 유지한다. 따라서, 발광 기간(EP) 동안 구동 TFT(DT)의 제1 게이트-소스 간 전압(Vgs1)은 "EVDD-Vx+Vth"가 되며, 구동 TFT(DT)에는 그에 대응되는 구동전류가　흐른다． 이러한　구동전류는 발광 제어 TFT(ET)를 경유하여　OLED에　인가된다．
발광 기간(EP) 동안 OLED에　흐르는 구동 전류(Ioled)는　수학식　１과　같이　구동 TFT(DT)의 문턱전압（Vth）에　무관한　함수가　된다．
[수학식 1]
Figure 112017111774137-pat00001
Figure 112017111774137-pat00002
Figure 112017111774137-pat00003
여기서, K는 구동 TFT(DT)의 이동도, 채널비, 기생 용량 등에 의해 결정되는 상수값이다.
도 9c를 참조하면, 발광 기간(EP) 동안 오프 레벨(OFF)의 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))에 응답하여 제4 스위치 TFT(T4)가 턴 오프 상태를 유지한다. 그리고, 발광 기간(EP) 동안 오프 레벨(OFF)의 제n 스캔 신호(SC(n))에 응답하여 제1,3,5 스위치 TFT들(T1,T3,T5)이 턴 오프 된다.
도 8을 참조하면, 제2 초기화 기간(IP2)에서, 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))는 온 레벨(ON)로 입력되고, 제n 스캔 신호(SC(n))와 제n 에미션 신호(EM(n))는 오프 레벨(OFF)로 입력된다. 제2 초기화 기간(IP2)은 제2 샘플링 기간(SP2)에 앞서 노드 N2를 초기화 전압(Vinit)으로 리셋시키기 위한 것이다.
도 9d를 참조하면, 제2 초기화 기간(IP2)동안 온 레벨(ON)의 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))에 응답하여 제4 스위치 TFT(T4)가 턴 온 된다. 제4 스위치 TFT(T4)의 턴 온에 의해 노드 N2에 초기화 전압(Vinit)이 인가되어, 구동 TFT(DT)의 게이트전위가 초기화 전압(Vinit)으로 재차 리셋된다.
도 9d를 참조하면, 제2 초기화 기간(IP2)동안 오프 레벨(OFF)의 제n 스캔 신호(SC(n))에 응답하여 제1, 3, 5 스위치 TFT들(T1,T3,T5)이 턴 오프 되고 오프 레벨(OFF)의 제n 에미션 신호(EM(n))에 응답하여 제2 스위치 TFT(T2)와 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 된다.
도 8을 참조하면, 제2 샘플링 기간(SP2)에서, 제n 스캔 신호(SC(n))는 온 레벨(ON)로 입력되고, 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))와 제n 에미션 신호(EM(n))는 오프 레벨(OFF)로 입력된다. 제2 샘플링 기간(SP2)은 데이터전압 Vx와 다른 데이터전압 Vy(다른 화소에 기입되는 데이터전압)를 기초로 구동 TFT(DT)의 이력 현상을 보상하기 위해 구동 TFT(DT)의 제2 게이트-소스 간 전압(Vgs2)을 설정하기 위한 것이다.
도 9e를 참조하면, 제2 샘플링 기간(SP2) 동안 온 레벨(ON)의 제n 스캔 신호(SC(n))에 응답하여 제1, 3, 5 스위치 TFT들(T1,T3,T5)이 턴 온 된다. 제1 스위치 TFT(T1)의 턴 온에 의해 노드 N1의 전위가 데이터전압 Vy로 변경된다. 그리고, 제3 스위치 TFT(T3)의 턴 온에 의해 구동 TFT(DT)의 게이트전극과 제2 전극이 쇼트되어 구동 TFT(DT)가 다이오드 결선(Diode-connection)된다. 구동 TFT(DT)가 다이오드 결선된 상태에서 구동 TFT(DT)에 전류가 흐르면, 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)이 샘플링되어 노드 N2 및 노드 N3에 저장된다. 즉, 노드 N2 및 노드 N3의 전위는 "Vy-Vth"가 된다. 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 노드 N1과 노드 N2 간의 전압이다. 따라서, 제2 샘플링 기간(SP2) 동안 구동 TFT(DT)의 제2 게이트-소스 간 전압(Vgs2)은 구동 TFT(DT)의 문턱전압으로 점차 수렴된다. 이는 전술한 발광 기간(EP)의 제1 게이트-소스 간 전압(Vgs1)인 "EVDD-Vx+Vth"과 다른 값으로 구동 TFT(DT)의 이력 현상 수준을 낮추는 데 기여한다.
도 9e를 참조하면, 제2 샘플링 기간(SP2) 동안 오프 레벨(OFF)의 제n-1 스캔 신호(SC(n-1))에 응답하여 제4 스위치 TFT(T4)가 턴 오프 된다. 그리고, 제2 샘플링 기간(SP2) 동안 오프 레벨(OFF)의 제n 에미션 신호(EM(n))에 응답하여 제2 스위치 TFT(T2)와 발광 제어 TFT(ET)가 턴 오프 상태를 유지한다.
전술한 바와 같이, 본 명세서의 전계 발광 표시장치에 따르면, 한 프레임 내에서 발광 제어 소자가 오프 되는 동안 다른 화소에 기입되는 데이터전압을 멀티 스캔 구동 방식으로 해당 화소의 구동 소자에 인가하여 구동 소자에 걸리는 온 바이어스 상태를 바꾼다. 이를 통해 본 명세서의 전계 발광 표시장치는 한 프레임 내에서 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이 유지되는 시간을 줄임으로써, 구동 소자의 이력 현상의 수준과 그에 따른 직류 잔상을 개선하여 표시 품위를 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 명세서의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야 할 것이다.
10 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 소스 드라이버 13 : 게이트 드라이버

Claims (15)

  1. 다수의 화소들이 구비된 전계 발광 표시장치에 있어서,
    상기 화소들 각각은,
    구동 전류를 생성하는 구동 소자;
    상기 구동 전류에 따라 발광하는 발광 소자;
    상기 구동 소자와 상기 발광 소자 사이에서 상기 구동 전류의 흐름을 제어하는 발광 제어 소자; 및
    제1 기간 내에서 제1 데이터전압을 기초로 상기 구동 전류에 대응되는 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압을 설정하고, 상기 제1 기간에 이어 상기 발광 제어 소자가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 상기 제1 데이터전압과 다른 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 설정하는 스위치 회로를 포함하되,
    하나의 프레임은 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간으로 나뉘고,
    상기 제1 기간은 제1 초기화 기간, 제1 샘플링 기간 및 발광 기간을 포함하고,
    상기 제2 기간은 상기 발광 기간 이후의 제1 초기화 기간, 제2 샘플링 기간을 포함하며,
    상기 제1 게이트-소스 간 전압은 상기 발광 기간에서의 상기 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이고,
    상기 제2 게이트-소스 간 전압은 상기 제2 샘플링 기간에서의 상기 구동 소자의 상기 게이트-소스 간 전압으로 상기 제1 게이트-소스 간 전압과 상이한 전계 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 회로는,
    상기 제2 기간 동안 복수의 상기 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 복수 회 설정하는 전계 발광 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 소자는,
    상기 제1 게이트-소스 간 전압에 의해 제1 온 바이어스 상태가 되고, 상기 제2 게이트-소스 간 전압에 의해 제2 온 바이어스 상태가 되며,
    상기 제1 온 바이어스 상태와 상기 제2 온 바이어스 상태는 서로 다른 전계 발광 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 데이터전압은 상기 제2 기간 동안 다른 화소에도 인가되며,
    상기 다른 화소에서 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압은 상기 제2 데이터전압에 따라 설정되는 전계 발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 제어 소자가 상기 제1 기간 내에서 턴 온 되는 동안,
    상기 발광 소자는 상기 발광 제어 소자를 통해 인가되는 상기 구동 전류에 의해 발광되는 전계 발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기간 내에서 상기 제1 데이터전압을 생성하여 상기 화소들에 연결된 데이터라인에 공급하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압을 생성하여 상기 데이터라인에 공급하는 소스 드라이버; 및
    상기 제1 기간 내에서 상기 제1 데이터전압에 동기되는 제1 스캔 신호1을 생성하여 상기 화소들에 연결된 제1 게이트라인에 공급하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압에 동기되는 제1 스캔 신호2를 생성하여 상기 제1 게이트라인에 공급함과 아울러, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압에 동기되는 제2 스캔 신호1을 생성하여 상기 화소들에 연결된 제2 게이트라인에 공급하는 게이트 드라이버를 더 포함하는 전계 발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 소자는 노드 N2에 게이트전극이 접속되고, 노드 N1 및 노드 N3에 각각 제1 전극 및 제2 전극이 접속되고,
    상기 발광 제어 소자는 상기 노드 N3와 노드 N4 사이에 접속되고,
    상기 발광 소자는 상기 노드 N4와 저전위 전원전압의 입력단 사이에 접속되며,
    상기 스위치 회로는 상기 제1 데이터전압과 상기 제2 데이터전압이 공급되는 데이터라인과 초기화 전압이 공급되는 제1 전원라인과 고전위 전원전압이 공급되는 제2 전원라인에 접속되는 전계 발광 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치 회로는,
    상기 노드 N1과 상기 데이터라인 사이에 접속된 스위치 소자 T1;
    상기 노드 N1과 상기 제2 전원라인 사이에 접속된 스위치 소자 T2;
    상기 노드 N2와 상기 노드 N3 사이에 접속된 스위치 소자 T3;
    상기 노드 N2와 상기 제1 전원 라인 사이에 접속된 스위치 소자 T4;
    상기 노드 N4와 상기 제1 전원 라인 사이에 접속된 스위치 소자 T5; 및
    상기 제2 전원라인과 상기 노드 N2 사이에 접속된 스토리지 커패시터를 포함하는 전계 발광 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치 소자 T4는 제n-1 스캔 신호에 따라 스위칭되고,
    상기 스위치 소자들 T1,T3,T5는 상기 제n-1 스캔 신호보다 온 구간의 위상이 늦은 제n 스캔 신호에 따라 스위칭되고,
    상기 발광 제어 소자와 상기 스위치 소자 T2는 제n 에미션 신호에 따라 스위칭되며,
    상기 제n-1 스캔 신호와 상기 제n 스캔 신호는, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간 각각에서 순차적으로 온 레벨로 입력되고,
    상기 제n 에미션 신호는 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에서 오프 레벨로 입력되고, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간 사이의 제3 기간에서 온 레벨로 입력되는 전계 발광 표시장치.
  10. 다수의 화소들이 구비되고, 상기 화소들 각각이 구동 전류를 생성하는 구동 소자, 상기 구동 전류에 따라 발광하는 발광 소자, 및 상기 구동 소자와 상기 발광 소자 사이에서 상기 구동 전류의 흐름을 제어하는 발광 제어 소자를 갖는 전계 발광 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    제1 기간 내에서 제1 데이터전압을 기초로 상기 구동 전류에 대응되는 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압을 설정하는 단계; 및
    상기 제1 기간에 이어 상기 발광 제어 소자가 턴 오프 되는 제2 기간 동안 상기 제1 데이터전압과 다른 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 설정하는 단계를 포함하되,
    하나의 프레임은 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간으로 나뉘고,
    상기 제1 기간은 제1 초기화 기간, 제1 샘플링 기간 및 발광 기간을 포함하고,
    상기 제2 기간은 상기 발광 기간 이후의 제1 초기화 기간, 제2 샘플링 기간을 포함하며,
    상기 제1 게이트-소스 간 전압은 상기 발광 기간에서의 상기 구동 소자의 게이트-소스 간 전압이고,
    상기 제2 게이트-소스 간 전압은 상기 제2 샘플링 기간에서의 상기 구동 소자의 상기 게이트-소스 간 전압으로 상기 제1 게이트-소스 간 전압과 상이한 전계 발광 표시장치의 구동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 설정하는 단계는,
    상기 제2 기간 동안 복수의 상기 제2 데이터전압을 기초로 상기 구동 소자의 이력 현상을 보상하기 위한 상기 구동 소자의 제2 게이트-소스 간 전압을 복수 회 설정하는 것을 포함하는 전계 발광 표시장치의 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동 소자는
    상기 제1 게이트-소스 간 전압에 의해 제1 온 바이어스 상태가 되고, 상기 제2 게이트-소스 간 전압에 의해 제2 온 바이어스 상태가 되며,
    상기 제1 온 바이어스 상태와 상기 제2 온 바이어스 상태는 서로 다른 전계 발광 표시장치의 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 데이터전압은 상기 제2 기간 동안 다른 화소에도 인가되며,
    상기 다른 화소에서 상기 구동 소자의 제1 게이트-소스 간 전압은 상기 제2 데이터전압에 따라 설정되는 전계 발광 표시장치의 구동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 발광 제어 소자가 상기 제1 기간 내에서 턴 온 되는 동안,
    상기 발광 소자는 상기 발광 제어 소자를 통해 인가되는 상기 구동 전류에 의해 발광되는 전계 발광 표시장치의 구동 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 기간 내에서 상기 제1 데이터전압을 생성하여 상기 화소들에 연결된 데이터라인에 공급하고, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압을 생성하여 상기 데이터라인에 공급하는 단계;
    상기 제1 기간 내에서 상기 제1 데이터전압에 동기되는 제1 스캔 신호1을 생성하여 상기 화소들에 연결된 제1 게이트라인에 공급하는 단계; 및
    상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압에 동기되는 제1 스캔 신호2를 생성하여 상기 제1 게이트라인에 공급함과 아울러, 상기 제2 기간 내에서 상기 제2 데이터전압에 동기되는 제2 스캔 신호1을 생성하여 상기 화소들에 연결된 제2 게이트라인에 공급하는 단계를 더 포함하는 전계 발광 표시장치의 구동 방법.
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