KR102493130B1 - 화소 및 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

화소 및 유기 발광 표시 장치 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예들에 따라서, 주사 신호를 전달하는 주사선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 제어 신호를 전달하는 제어선, 및 제1 및 제2 전원선들에 접속되고, 제1 내지 제3 노드를 갖는 화소가 제공된다. 상기 화소는 상기 제1 전원선과 상기 제1 노드 사이의 저장 커패시터, 상기 제1 노드의 전압에 대응하여 상기 제2 노드에서 상기 제3 노드로 흐르는 전류를 제어하는 제1 트랜지스터, 상기 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 상기 제2 노드에 전달하는 제2 트랜지스터, 상기 주사 신호에 응답하여 상기 제1 노드와 상기 제3 노드를 서로 접속하는 제3 트랜지스터, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전원선과 상기 제2 노드를 서로 접속하는 제4 트랜지스터, 및 상기 제3 노드와 상기 제2 전원선 사이의 유기 발광 다이오드를 포함한다. 초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간으로 이루어지는 한 프레임 기간 중에서, 상기 제2 전원선에는 상기 초기화 기간 중에 가장 높은 레벨의 전압이 인가되고 상기 발광 기간 중에 가장 낮은 레벨의 전압이 인가된다.

Description

화소 및 유기 발광 표시 장치{Pixel and organic light emitting display}
본 발명은 화소 및 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display)는 전류에 의해 휘도가 달라지는 발광 소자, 예컨대, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 포함한다. 유기 발광 표시 장치 내의 한 화소는 유기 발광 다이오드, 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압에 따라 유기 발광 다이오드에 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터, 및 유기 발광 다이오드의 휘도를 제어하기 위한 데이터 전압을 구동 트랜지스터로 전달하는 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
제조 공정 오차에 의해 구동 트랜지스터들은 서로 상이한 문턱 전압을 가질 수 있으며, 동일한 데이터 전압이 인가되더라도 문턱 전압에 따라 구동 트랜지스터가 출력하는 전류량은 상이할 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터는 이전 프레임 기간 동안 출력한 전류량에 따라 현재 프레임 기간 동안 출력할 전류량이 달라질 수 있다. 또한, 유기 발광 다이오드가 이전 프레임 기간 동안 발광한 경우, 현재 프레임 기간 동안 풀 블랙을 표시해야 함에도 유기 발광 다이오드가 미세하게 발광할 수도 있다.
이러한 문제들을 개선하기 위해 화소는 구동 트랜지스터와 스위칭 트랜지스터 외에 복수의 트랜지스터들을 더 포함할 수 있다. 또한, 추가된 트랜지스터들을 제어하기 위한 제어선들이 추가로 요구될 수 있다. 이와 같이 하나의 화소에 트랜지스터들이 추가될 경우, 하나의 화소가 차지하는 면적은 증가하게 되고, 해상도를 높이기 어려워진다. 그러나, 헤드 마운트 디스플레이와 같이 눈과 표시 장치의 간격이 매우 가까운 경우, 자연스러운 영상을 표시하기 위해, 표시 장치의 해상도가 높아야 한다.
본 발명의 실시예들은 전술한 문제들을 해결하면서도 높은 해상도를 갖는 표시 장치에 적합한 화소를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전술한 문제들을 해결하면서도 높은 해상도를 갖는 유기 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 화소는 주사 신호를 전달하는 주사선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 제어 신호를 전달하는 제어선, 및 제1 및 제2 전원선들에 접속되고, 제1 내지 제3 노드를 갖는다. 상기 화소는 상기 제1 전원선과 상기 제1 노드 사이의 저장 커패시터, 상기 제1 노드의 전압에 대응하여 상기 제2 노드에서 상기 제3 노드로 흐르는 전류를 제어하는 제1 트랜지스터, 상기 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 상기 제2 노드에 전달하는 제2 트랜지스터, 상기 주사 신호에 응답하여 상기 제1 노드와 상기 제3 노드를 서로 접속하는 제3 트랜지스터, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전원선과 상기 제2 노드를 서로 접속하는 제4 트랜지스터, 및 상기 제3 노드와 상기 제2 전원선 사이의 유기 발광 다이오드를 포함한다. 초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간으로 이루어지는 한 프레임 기간 중에서, 상기 제2 전원선에는 상기 초기화 기간 중에 가장 높은 레벨의 전압이 인가되고 상기 발광 기간 중에 가장 낮은 레벨의 전압이 인가된다.
상기 제2 전원선에 상기 초기화 기간 중에 제1 레벨의 전압이 인가되고 상기 주사 기간 중에 상기 제1 레벨보다 낮은 제2 레벨의 전압이 인가되고 상기 발광 기간 중에 상기 제2 레벨보다 낮은 제3 레벨의 전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 전원선에 상기 초기화 기간 중에 제4 레벨의 전압이 인가되고 상기 발광 기간 중에 상기 제4 레벨보다 높은 제5 레벨의 전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 전원선에 상기 주사 기간 중에 상기 제5 레벨의 전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 레벨과 상기 제3 레벨의 차이는 상기 제5 레벨과 상기 제4 레벨의 차이보다 클 수 있다.
상기 제2 레벨은 상기 제5 레벨과 동일하고, 상기 제3 레벨은 상기 제4 레벨과 동일할 수 있다.
상기 주사 기간 중에 제6 레벨의 전압을 갖는 상기 제어 신호가 상기 제4 트랜지스터에 인가되어 상기 제4 트랜지스터가 턴 오프되고, 상기 발광 기간 중에 제7 레벨의 전압을 갖는 상기 제어 신호가 상기 제4 트랜지스터에 인가되어 상기 제4 트랜지스터가 턴 온될 될 수 있다.
상기 제6 레벨은 상기 제1 레벨과 동일할 수 있다.
상기 초기화 기간 중에 상기 제7 레벨의 전압을 갖는 상기 제어 신호가 상기 제4 트랜지스터에 인가되어 상기 제4 트랜지스터가 턴 온될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 화소는 제1 전원선과 제1 노드 사이의 저장 커패시터, 상기 제1 노드에 접속된 게이트 단자를 가지고 제2 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제1 트랜지스터, 주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 데이터선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제2 트랜지스터, 상기 주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제3 트랜지스터, 제어선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 전원선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제4 트랜지스터, 및 상기 제3 노드와 제2 전원선 사이의 유기 발광 다이오드를 포함한다. 초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간을 포함하는 한 프레임 기간 중에서, 상기 초기화 기간 중에 상기 제1 전원선에 대한 제2 전원선의 전압은 상기 발광 기간 중에 상기 제2 전원선에 대한 상기 제1 전원선의 전압보다 크다.
상기 발광 기간 중에 상기 제1 전원선에는 제1 구동 전압이 인가되고 상기 제2 전원선에는 제1 구동 전압보다 낮은 제2 구동 전압이 인가될 수 있다. 상기 초기화 기간 중에 상기 제1 전원선에는 상기 제2 구동 전압이 인가되고 상기 제2 전원선에는 상기 제1 구동 전압보다 높은 게이트 오프 전압이 인가될 수 있다.
상기 주사 기간 중에 상기 제1 및 제2 전원선들에는 상기 제1 구동 전압이 인가될 수 있다.
상기 제어선에는 상기 주사 기간 중에 상기 게이트 오프 전압이 인가되고 상기 초기화 기간과 상기 발광 기간 중에 게이트 온 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 표시 장치는 한 프레임 기간이 초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간으로 나뉘어 구동된다. 상기 유기 발광 표시 장치는 화소들을 포함하는 표시부, 제1 구동 전압, 상기 제1 구동 전압보다 낮은 제2 구동 전압, 상기 제1 구동 전압보다 높은 제1 게이트 전압, 및 상기 제1 게이트 전압보다 낮은 제2 게이트 전압을 생성하는 전압 생성부, 및 상기 전압 생성부에서 생성된 전압들을 이용하여 상기 화소들에 접속되는 제어선 및 제1 및 제2 전원선들을 구동하는 제어 구동부를 포함한다. 상기 제어 구동부는 상기 초기화 기간 동안 상기 제2 전원선에 상기 제1 게이트 전압을 인가한다.
상기 화소들 각각은, 상기 제1 전원선과 제1 노드 사이의 저장 커패시터, 상기 제1 노드에 접속된 게이트 단자를 가지고 제2 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제1 트랜지스터, 주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 데이터선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제2 트랜지스터, 상기 주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제3 트랜지스터, 제어선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 전원선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제4 트랜지스터, 및 상기 제3 노드와 상기 제2 전원선 사이의 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제어 구동부는 상기 초기화 기간 동안 상기 제1 전원선에 상기 제2 구동 전압을 인가할 수 있다.
상기 제어 구동부는 상기 주사 기간 동안 상기 제1 전원선과 상기 제2 전원선에 상기 제1 구동 전압을 인가할 수 있다.
상기 제어 구동부는 상기 발광 기간 동안 상기 제1 전원선에 상기 제1 구동 전압을 인가하고 상기 제2 전원선에 상기 제2 구동 전압을 인가할 수 있다.
상기 제어 구동부는 상기 초기화 기간과 상기 발광 기간 동안 상기 제어선에 상기 제2 게이트 전압을 인가하고 상기 주사 기간 동안 상기 제어선에 상기 제1 게이트 전압을 인가할 수 있다.
상기 화소들은 상기 주사 기간 동안 순차적으로 데이터 신호를 수신하고 상기 발광 기간이 시작할 때 동시에 발광하고 상기 초기화 기간이 시작될 때 동시에 발광을 중단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 화소는 구동 트랜지스터 외에 오직 3개의 스위칭 트랜지스터만을 포함하고, 주사선과 데이터선 외에 오직 하나의 제어선에 접속된다. 따라서, 화소의 면적은 감소될 수 있으며, 이러한 화소를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 해상도는 높아질 수 있다. 또한, 이 화소는 구동 트랜지스터의 문턱 전압의 불균일 문제, 구동 트랜지스터가 히스테리시스 특성을 갖는 문제, 및 유기 발광 다이오드가 미세하게 발광하는 문제를 모두 해결할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 높은 해상도를 갖는 영상을 높은 화질로 표시할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 화소의 회로도이다.
도 3는 도 2의 화소를 구동하기 위한 한 프레임 기간 동안의 타이밍도이다.
본 발명은 다양하게 변형되고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 도시하고 상세한 설명을 통해 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세히 설명된다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다. 명세서 전체에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 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. 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 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 유기 발광 표시 장치(100)는 표시부(110), 주사 구동부(120), 데이터 구동부(130), 타이밍 제어부(140), 전압 생성부(150), 및 제어 구동부(160)를 포함한다.
표시부(110)는 화소(PX)들을 포함한다. 도 1에는 오직 하나의 화소(PX)만이 도시되었지만, 이는 용이한 이해를 위한 것이며 화소들(PX)이 예컨대 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
화소들(PX)은 주사선들(SL1 내지 SLn)과 데이터선들(DL1 내지 DLm)에 접속된다. 주사선들(SL1 내지 SLn) 각각은 주사 구동부(120)로부터 출력되는 주사 신호들(S1 내지 Sn)을 동일 행의 화소들(PX)에게 전달하고, 데이터선들(DL1 내지 DLm) 각각은 데이터 구동부(130)로부터 출력되는 데이터 신호(D1 내지 Dm)를 동일 열의 화소들(PX)에게 전달한다. 화소(PX)는 주사선들(SL1 내지 SLn) 중 동일 행에 위치하는 주사선(SL)과 데이터선들(DL1 내지 DLm) 중 동일 열에 위치하는 데이터선(DL)에 접속된다.
화소들(PX)은 제어선(CL) 및 제1 및 제2 전원선들(PL1, PL2)에 공통적으로 접속된다. 제어선(CL) 및 제1 및 제2 전원선들(PL1, PL2)은 제어 구동부(160)에 의해 구동된다.
제어선(CL)은 매트릭스 형태로 배열되는 화소들(PX)에 접속하기 위해 복수의 서브 제어선들을 포함할 수 있다. 서브 제어선들은 주사선들(SL1 내지 SLn)과 평행하게 행 방향으로 연장될 수 있다. 주사선들(SL1 내지 SLn)은 서로 상이한 타이밍의 주사 신호들을 전달하는 데에 반하여, 서브 제어선들은 모두 동일 타이밍의 제어 신호(EM)를 화소들(PX)에게 전달하므로, 모두 전기적으로 접속된다. 이러한 점에서 서브 제어선들은 하나의 제어선(CL)으로 지칭한다.
제1 전원선(PL1)도 역시 매트릭스 형태로 배열되는 화소들(PX)에 접속하기 위해 복수의 서브 전원선들을 포함할 수 있다. 서브 전원선들은 데이터선들(DL1 내지 DLm)과 평행하게 열 방향으로 연장될 수 있다. 서브 전원선들도 역시 동일 타이밍에 전압 레벨이 변동하며 모두 전기적으로 접속된다. 이러한 점에서 서브 전원선들은 하나의 제1 전원선(PL1)으로 지칭한다. 제1 전원선(PL1)에 인가되는 전압은 한 프레임 기간 내에서 변동할 수 있으며, 제1 전원 전압(PS1)으로 지칭된다.
제2 전원선(PL2)은 공통 전극의 형태로 화소들(PX)의 유기 발광 다이오드들에 공통적으로 접속될 수 있다. 제2 전원선(PL2)에 인가되는 전압은 한 프레임 기간 내에서 변동할 수 있으며, 제2 전원 전압(PS2)으로 지칭된다.
화소(PX)는 유기 발광 다이오드, 및 수신되는 데이터 신호(D)의 전압 레벨에 기초하여 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터를 포함한다. 데이터 신호(D)는 대응하는 데이터선(DL)을 통해 데이터 구동부(130)로부터 전달된다. 유기 발광 다이오드는 데이터 신호(D)의 전압 레벨에 대응하는 휘도로 발광한다. 화소(PX)는 풀 컬러를 표시할 수 있는 화소의 일부, 예컨대, 부화소에 대응될 수 있다.
화소(PX)에 대하여 도 2 및 도 3을 참조로 아래에서 더욱 자세히 설명한다.
전압 생성부(150)는 주사 구동부(120) 및 제어 구동부(160)의 동작에 필요한 전압들을 생성할 수 있다. 예컨대, 전압 생성부(150)는 제1 구동 전압(ELVDD)과 제2 구동 전압(ELVSS)을 생성할 수 있다. 제1 구동 전압(ELVDD)은 발광 기간에 제1 전원선(PL1)에 인가되는 전압이고, 제2 구동 전압(ELVSS)은 발광 기간에 제2 전원선(PL2)에 인가되는 전압이다. 제2 구동 전압(ELVSS)의 레벨은 제1 구동 전압(ELVDD)의 레벨보다 낮을 수 있다. 또한, 전압 생성부(150)는 화소(PX)의 트랜지스터를 제어하기 위한 제1 게이트 전압(VGH) 및 제2 게이트 전압(VGL)을 생성할 수 있다. 제1 게이트 전압(VGH)이 트랜지스터의 게이트에 인가되면 트랜지스터는 턴 오프되고, 제2 게이트 전압(VGL)이 트랜지스터의 게이트에 인가되면 트랜지스터는 턴 온될 수 있다. 이러한 점에서 제1 게이트 전압(VGH)은 게이트 오프 전압으로 지칭되고, 제2 게이트 전압(VGL)은 게이트 온 전압으로 지칭될 수 있다. 제1 게이트 전압(VGH)의 레벨은 제2 게이트 전압(VGL)의 레벨보다 높을 수 있다. 또한, 제1 게이트 전압(VGH)의 레벨은 제1 구동 전압(ELVDD)의 레벨보다 높을 수 있다. 제2 게이트 전압(VGL)의 레벨은 제2 구동 전압(ELVSS)의 레벨보다 낮을 수 있다. 예컨대, 제1 구동 전압(ELVDD)은 약 4.6V이고, 제2 구동 전압(ELVSS)은 약 -4V일 수 있다. 제1 게이트 전압(VGH)은 약 7V이고, 제2 게이트 전압(VGL)은 약 -8V일 수 있다. 이러한 수치들은 본 발명을 한정하지 않으며, 오로지 예시적인 목적으로 제공된다. 또한, 전압 생성부(150)는 상기 4가지 전압들 외에, 다른 레벨의 전압들을 생성하여 제어 구동부(160)에 제공할 수도 있다. 또한, 전압 생성부(150)는 감마 기준 전압들을 생성하여 데이터 구동부(130)에 제공할 수도 있다.
타이밍 제어부(140)는 주사 구동부(120), 데이터 구동부(130) 및 제어 구동부(160)의 동작 타이밍을 제어함으로써, 표시부(110)를 제어할 수 있다. 표시부(110)의 화소들(PX)은 프레임 기간 마다 새로운 데이터 신호(D)를 수신하고 수신된 데이터 신호(D)에 대응하는 휘도로 발광함으로써 한 프레임의 영상 데이터(RGB)에 대응하는 영상을 표시할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 한 프레임 기간은 초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간을 포함할 수 있다. 초기화 기간에는 화소들(PX)의 구동 트랜지스터의 히스테리시스 특성을 제거하기 위해 구동 트랜지스터가 초기화된다. 주사 기간에는 표시부(110)의 화소들(PX)에 순차적으로 주사 신호(S)가 인가되며, 주사 신호(S)에 동기화되어 데이터 신호(D)가 수신된다. 발광 기간에는 표시부(110)의 화소들(PX)이 발광한다. 일 실시예에 따르면, 표시부(110) 내의 화소들(PX)은 모두 동시에 발광할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 표시부(110)가 복수의 영역으로 구분되는 경우, 예컨대, 좌안용 영상을 표시하는 영역과 우안용 영상을 표시하는 영역으로 구분되는 경우, 각 영역 내의 화소들(PX)은 동시에 발광할 수 있다.
타이밍 제어부(140)는 외부로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭 신호(CLK), 영상 데이터(RGB)를 수신한다. 타이밍 제어부(140)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭 신호(CLK) 등의 타이밍 신호를 이용하여 주사 구동부(120), 데이터 구동부(130) 및 제어 구동부(160)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 타이밍 제어부(140)는 1 수평 주사 기간(horizontal scanning period)의 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하여 프레임 기간을 판단할 수 있으며, 이 경우, 외부로부터 공급되는 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)는 생략될 수 있다. 영상 데이터(RGB)는 화소들(PX)의 휘도(luminance) 정보를 포함한다. 휘도는 정해진 수효, 예를 들어, 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray)를 갖는다.
타이밍 제어부(140)는 주사 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제1 게이트 타이밍 제어 신호(GDC1), 데이터 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호(DDC), 및 제어 구동부(160)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제2 게이트 타이밍 제어 신호(GDC2)를 포함하는 제어 신호들을 생성할 수 있다.
제1 게이트 타이밍 제어 신호(GDC1)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable, GOE) 신호 등을 포함할 수 있다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 주사 기간의 시작 시점에 첫 번째 주사 신호를 생성하는 주사 구동부(120)에 공급된다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 주사 구동부(120)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 게이트 스타트 펄스(GSP)를 시프트시키기 위한 클럭 신호이다. 게이트 출력 인에이블(GOE) 신호는 주사 구동부(120)의 출력을 제어한다.
데이터 타이밍 제어 신호(DDC)는 소스 스타트 펄스(Source, Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블(Source Output Enable, SOE) 신호 등을 포함할 수 있다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(130)의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어하며, 주사 기간의 시작 시점에 데이터 구동부(130)에 제공된다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동부(130) 내에서 데이터의 샘플링 동작을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동부(130)의 출력을 제어한다. 한편, 데이터 구동부(130)에 공급되는 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 전송 방식에 따라 생략될 수도 있다.
제2 게이트 타이밍 제어 신호(GDC2)는 각 프레임 기간 내의 초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간을 구분하기 위해 제어 구동부(160)에 제공된다.
주사 구동부(120)는 전압 생성부(150)로부터 제공되는 제1 및 제2 게이트 전압(VGH, VGL)을 이용하여 타이밍 제어부(140)로부터 공급된 제1 게이트 타이밍 제어 신호(GDC1)에 응답하여 주사 신호들(S1 내지 Sn)을 순차적으로 생성한다. 주사 구동부(120)는 주사선들(SL1 내지 SLn)을 통해 주사 신호들(S1 내지 Sn)을 표시부(110)이 화소들(PX)에 제공한다. 주사 구동부(120)는 초기화 기간과 발광 기간 동안 제1 게이트 전압(VGH)을 주사선들(S1 내지 Sn)에 인가할 수 있다. 주사 구동부(120)는 주사 기간 동안 선택된 주사선에만 제2 게이트 전압(VGL)을 인가할 수 있다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(140)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어 신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(140)로부터 공급되는 디지털 형태의 데이터신호(RGB)를 샘플링하고 래치하여 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환한다. 데이터 구동부(130)는 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환할 때, 디지털 형태의 데이터신호(RGB)를 감마 기준 전압으로 변환하여 아날로그 형태의 데이터 신호로 변환한다. 데이터 구동부(130)는 데이터선들(DL1 내지 DLm)을 통해 데이터 신호(D)를 표시부(110)에 포함된 화소들(PX)에 공급한다. 화소들(PX)은 주사 신호(S)에 응답하여 데이터 신호(D)를 수신한다.
제어 구동부(160)는 전압 생성부(150)로부터 제공되는 상이한 레벨을 갖는 전압들을 이용하여 타이밍 제어부(140)로부터 공급된 제2 게이트 타이밍 제어 신호(GDC1)에 응답하여 제1 및 제2 전원선들(PL1, PL2) 및 제어선(CL)을 구동한다. 예컨대, 전압 생성부(150)로부터 제공되는 제1 및 제2 구동 전압(ELVDD, ELVSS) 및 제1 및 제2 게이트 전압(VGH, VGL)을 이용하여 제1 및 제2 전원선들(PL1, PL2) 및 제어선(CL)을 구동할 수 있다. 제어 구동부(160)는 제1 및 제2 구동 전압(ELVDD, ELVSS) 및 제1 및 제2 게이트 전압(VGH, VGL) 외에 다른 레벨의 전압을 전압 생성부(150)로부터 수신할 수 있다.
제어 구동부(160)는 제1 전원선(PL1)에 초기화 기간 동안 제2 구동 전압(ELVSS)을 인가할 수 있다. 제어 구동부(160)는 제1 전원선(PL1)에 주사 기간 동안 제1 구동 전압(ELVDD)을 인가할 수 있다. 제어 구동부(160)는 제1 전원선(PL1)에 발광 기간 동안 제1 구동 전압(ELVDD)을 인가할 수 있다. 제어 구동부(160)는 제2 전원선(PL2)에 초기화 기간 동안 제1 게이트 전압(VGH)을 인가할 수 있다. 제어 구동부(160)는 제2 전원선(PL2)에 주사 기간 동안 제1 구동 전압(ELVDD)을 인가할 수 있다. 제어 구동부(160)는 제2 전원선(PL2)에 발광 기간 동안 제2 구동 전압(ELVSS)을 인가할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 제어 구동부(160)는 제2 게이트 타이밍 제어 신호(GDC1)에 응답하여 다른 레벨의 전압들을 제1 및 제2 전원선들(PL1, PL2)에 인가할 수도 있다.
제어 구동부(160)는 초기화 기간 동안 제어선(CL)에 제2 게이트 전압(VGL)을 인가할 수 있다. 제어 구동부(160)는 주사 기간 동안 제어선(CL)에 제1 게이트 전압(VGH)을 인가할 수 있다. 제어 구동부(160)는 발광 기간 동안 제어선(CL)에 제2 게이트 전압(VGL)을 인가할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 화소의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 화소(PXij)는 유기 발광 다이오드(OLED), 제1 내지 제4 트랜지스터(M1-M4), 및 저장 커패시터(Cst)를 포함한다. 화소(PXij)는 제1 내지 제3 노드(N1-N3)를 갖는다. 화소(PXij)는 주사선들(SL1-SLn) 중 동일 행에 위치하는 주사선(SLi)에 접속되어 주사 구동부(120)로부터 주사 신호(Si)를 수신한다. 화소(PXij)는 데이터선들(DL1-DLm) 중 동일 열에 위치하는 데이터선(DLj)에 접속되어 데이터 구동부(130)로부터 데이터 신호(Dj)를 수신한다. 화소(PXij)는 제어선(CL) 및 제1 및 제2 전원선들(PL1, PL2)에 접속되어 제어 구동부(160)로부터 제어 신호(EM) 및 제1 및 제2 전원 전압들(PS1, PS2)을 수신한다. 제1 내지 제4 트랜지스터(M1-M4)는 p형 MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)인 것으로 도시되었지만, 이는 예시적이며 본 발명의 사상의 범위 내에서 다른 도전형의 트랜지스터로 변형될 수 있다.
저장 커패시터(Cst)는 제1 전원선(PL1)과 제1 노드(N1) 사이에 접속된다.
제1 트랜지스터(M1)는 제1 노드(N1)에 게이트 단자를 가지고 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 접속된다. 예컨대, 제1 트랜지스터(M1)는 제2 노드(N2)에 접속된 소스 단자와 제3 노드(N3)에 접속된 드레인 단자를 가질 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 제2 노드(N2)에서 제3 노드(N3)로 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 상기 전류는 발광 기간에 유기 발광 다이오드(OLED)로 제공되며, 유기 발광 다이오드(OLED)는 상기 전류의 양에 대응하는 휘도로 발광한다. 제1 트랜지스터(M1)는 구동 트랜지스터로 지칭될 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)는 주사선(SLi)에 접속된 게이트 단자를 가지고 데이터선(DLj)과 제2 노드(N2) 사이에 접속된다. 예컨대, 제2 트랜지스터(M2)는 데이터선(DLj)에 접속된 소스 단자와 제2 노드(N2)에 접속된 드레인 단자를 가질 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 주사선(SLi)을 통해 전달되는 주사 신호(Sj)에 응답하여 데이터선(DLj)을 통해 전달되는 데이터 신호(Dj)를 제2 노드(N2)에 전달할 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 주사 기간 중에 주사 신호(Sj)가 제2 게이트 전압(VGL)을 가질 때 데이터 신호(Dj)를 제2 노드(N2)로 전달할 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 주사 트랜지스터로 지칭될 수 있다.
제3 트랜지스터(M3)는 주사선(SLi)에 접속된 게이트 단자를 가지고 제1 노드(N1) 및 제3 노드(N3) 사이에 접속된다. 예컨대, 제3 트랜지스터(M3)는 제3 노드(N3)에 접속된 소스 단자와 제1 노드(N1)에 접속된 드레인 단자를 가질 수 있다. 제3 트랜지스터(M3)는 주사선(SLi)을 통해 전달되는 주사 신호(Sj)에 응답하여 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)를 서로 접속시킬 수 있다. 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)는 각각 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 단자와 드레인 단자이므로, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)가 서로 접속될 때 제1 트랜지스터(M1)는 다이오드-연결된다. 제3 트랜지스터(M3)는 주사 기간 중에 주사 신호(Sj)가 제2 게이트 전압(VGL)을 가질 때 제3 노드(N3)와 제1 노드(N1)를 서로 접속시킬 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)가 다이오드-연결되므로, 데이터 신호(Dj)의 전압(Vdj)에서 제1 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(|Vth|)이 감산된 전압(Vdj-|Vth|)이 제1 노드(N1)에 전달된다. 제3 트랜지스터(M3)는 문턱 전압 보상 트랜지스터로 지칭될 수 있다.
제4 트랜지스터(M4)는 제어선(CL)에 접속된 게이트 단자를 가지고 제1 전원선(PL1)과 제2 노드(N2) 사이에 접속된다. 제4 트랜지스터(M4)는 제1 전원선(PL1)에 접속된 소스 단자와 제2 노드(N2)에 접속된 드레인 단자를 가질 수 있다. 제4 트랜지스터(M4)는 제어선(CL)을 통해 전달되는 제어 신호(EM)에 응답하여 제1 전원선(PL1)과 제2 노드(N2)를 서로 접속시킬 수 있다. 제4 트랜지스터(M4)는 초기화 기간과 발광 기간 동안 제어 신호(EM)가 제2 게이트 전압(VGL)을 가질 때 제1 전원선(PL1)을 제2 노드(N2)에 접속시킬 수 있다. 제4 트랜지스터(M4)는 접속 트랜지스터로 지칭될 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 제3 노드(N3)와 제2 전원선(PL2) 사이에 접속될 수 있다. 유기 발광 다이오드(OLED)는 제3 노드(N3)에 접속되는 애노드와 제2 전원선(PL2)에 접속되는 캐소드를 가질 수 있다.
도 3는 도 2의 화소를 구동하기 위한 한 프레임 기간 동안의 타이밍도이다.
도 2와 함께 도 3을 참조하면, 제1 및 제2 전원 전압(PS1, PS2), 제어 신호(EM), 제1 내지 제n 주사 신호(S1 내지 Sn) 및 데이터 신호(Dj)가 도시된다. 한 프레임 기간은 초기화 기간(T1), 주사 기간(T2) 및 발광 기간(T3)을 포함한다.
도 1에 도시된 제어 구동부(160)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 전원선(PL1, PL2)에 제1 및 제2 전원 전압(PS1, PS2)을 인가한다. 또한, 제어 구동부(160)는 도 3에 도시된 바와 같이 제어선(CL)에 제어 신호(EM)를 출력한다. 주사 구동부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 내지 제n 주사선(SL1 내지 SLn)에 제1 내지 제n 주사 신호(S1 내지 Sn)를 출력한다. 데이터 구동부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 데이터선(DLj)에 데이터 신호(Dj)를 출력한다.
제어 구동부(160)는 제2 전원선(PL2)에 초기화 기간(T1) 중에 제1 레벨(Va)의 전압을 출력하고, 주사 기간(T2) 중에 제1 레벨(Va)보다 낮은 제2 레벨(Vb)의 전압을 출력하고, 발광 기간(T3) 중에 제2 레벨(Vb)보다 낮은 제3 레벨(Vc)의 전압을 출력할 수 있다. 따라서, 제어 구동부(160)는 제2 전원선(PL1)에 초기화 기간(T1) 중에 가장 높은 레벨, 즉, 제1 레벨(Va)의 전압을 출력하고, 발광 기간(T3) 중에 가장 낮은 레벨, 즉, 제3 레벨(Vc)의 전압을 출력할 수 있다.
제어 구동부(160)는 제1 전원선(PL1)에 초기화 기간(T1) 중에 제4 레벨(Vd)의 전압을 출력하고, 발광 기간(T3) 중에 제4 레벨(Vd)보다 높은 제5 레벨(Ve)의 전압을 출력할 수 있다. 또한, 제어 구동부(160)는 주사 기간(T2) 중에 제5 레벨(Ve)의 전압을 출력할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 레벨(Va)과 제3 레벨(Vc)의 차이는 제5 레벨(Ve)과 제4 레벨(Vd)의 차이보다 클 수 있다. 또한, 제2 레벨(Vb)은 제5 레벨(Ve)과 동일하고, 제3 레벨(Vc)은 제4 레벨(Vd)과 동일할 수 있다. 예컨대, 제2 레벨(Vb)의 전압 및 제5 레벨(Ve)의 전압은 제1 구동 전압(ELVDD)이고, 제3 레벨(Vc)의 전압과 제4 레벨(Vd)의 전압은 제2 구동 전압(ELVSS)일 수 있다.
제어 구동부(160)는 주사 기간(T2) 중에 제6 레벨의 전압을 갖는 제어 신호(EM)를 제어선(CL)에 출력하고, 발광 기간(T3) 중에 제7 레벨의 전압을 갖는 제어 신호(EM)를 제어선(CL)에 출력할 수 있다. 예컨대, 제6 레벨의 전압은 제1 게이트 전압(VGH)이고, 제7 레벨의 전압은 제2 게이트 전압(VGL)일 수 있다. 제6 레벨의 전압은 제1 레벨(Va)의 전압과 동일할 수 있다. 즉, 제어 구동부(160)는 초기화 기간(T1) 중에 제2 전원선(PL2)에 제1 게이트 전압(VGH)을 출력할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 게이트 전압(VGH)의 레벨은 제2 레벨(Vb), 예컨대, 제1 구동 전압(ELVDD)의 레벨보다 높을 수 있다. 또한, 제어 구동부(160)는 초기화 기간(T1) 중에 제7 레벨의 전압을 갖는 제어 신호(EM)를 제어선(CL)에 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 구동부(160)는 초기화 기간(T1) 중에 제1 전원선(PL1)에 제2 구동 전압(ELVSS)을 출력하고 제2 전원선(PL2)에 제1 게이트 전압(VGH)을 출력하고 제어선(CL)에 제2 게이트 전압(VGL)을 출력할 수 있다. 제어 구동부(160)는 주사 기간(T2) 중에 제1 전원선(PL1)에 제1 구동 전압(ELVDD)을 출력하고 제2 전원선(PL2)에 제1 구동 전압(ELVDD)을 출력하고 제어선(CL)에 제1 게이트 전압(VGH)을 출력할 수 있다. 제어 구동부(160)는 발광 기간(T3) 중에 제1 전원선(PL1)에 제1 구동 전압(ELVDD)을 출력하고 제2 전원선(PL2)에 제1 구동 전압(ELVDD)을 출력하고 제어선(CL)에 제2 게이트 전압(VGL)을 출력할 수 있다.
주사 구동부(120)는 초기화 기간(T1)과 발광 기간(T3) 중에 주사선들(SL1 내지 SLn)에 제1 게이트 전압(VGH)을 출력할 수 있다. 주사 구동부(120)는 주사 기간(T2) 중에 주사선들(SL1 내지 SLn)에 제2 게이트 전압(VGL)을 미리 정해진 순서에 따라, 예컨대, 순차적으로 출력할 수 있다. 데이터 구동부(130)는 주사 기간(T2) 동안 타이밍 제어부(140)로부터 수신된 영상 데이터(RGB)에 대응하는 데이터 신호(Dj)를 출력할 수 있다.
아래에서는 초기화 기간(T1), 주사 기간(T2) 및 발광 기간(T3)을 포함하는 한 프레임 기간 동안의 화소(PX)의 동작을 설명한다. 용이한 이해를 위하여, 예시적으로 제1 레벨(Va)의 전압은 제1 게이트 전압(VGH)이고, 제2 레벨(Vb)의 전압 및 제5 레벨(Ve)의 전압은 제1 구동 전압(ELVDD)이고, 제3 레벨(Vc)의 전압과 제4 레벨(Vd)의 전압은 제2 구동 전압(ELVSS)인 것으로 가정한다. 또한, 예시적으로, 제1 구동 전압(ELVDD)은 약 4.6V이고, 제2 구동 전압(ELVSS)은 약 -4V이고, 제1 게이트 전압(VGH)은 7V이고, 제2 게이트 전압(VGL)은 약 -8V인 것으로 가정한다.
발광 기간(T3)에 제1 전원선(PL1)에는 제1 구동 전압(ELVDD)이 인가되고, 제2 전원선(PL2)에는 제2 구동 전압(ELVSS)이 인가된다. 이때, 제1 노드(N1)의 전압, 즉, 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 단자의 전압은 이전 프레임의 데이터 전압에 따라 약 1V 내지 4V인 것으로 가정한다. 제1 노드(N1)의 전압이 약 1V일 때 유기 발광 다이오드(OLED)는 설정된 최대 휘도로 발광하고, 제1 노드(N1)의 전압이 약 4V일 때 유기 발광 다이오드(OLED)는 발광하지 않는다. 제3 노드(N3)의 전압, 즉, 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드의 전압은 제2 구동 전압(ELVSS)과 발광하는 유기 발광 다이오드(OLED)의 전압(Voled)을 더한 전압(ELVSS+Voled, 즉, -4+Voled)이 된다. 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광하지 않는 경우, 제3 노드(N3)의 전압은 약 -4.6V인 것으로 가정한다.
초기화 기간(T1)이 시작되면, 제1 전원선(PL1)에는 제2 구동 전압(ELVSS)이 인가되고, 제2 전원선(PL2)에는 제1 게이트 전압(VGH)이 인가된다. 유기 발광 다이오드(OLED)에는 역전압이 인가되므로, 발광을 중단한다. 제1 전원선(PL1)의 전압은 약 -8.6V만큼 변동하고, 저장 커패시터(Cst)는 제1 전원선(PL1)과 제1 노드(N1) 사이의 전압을 유지하므로, 제1 노드(N1)의 전압은 약 -7.6V 내지 -4.6V로 떨어진다. 제2 전원선(PL2)의 전압은 약 11V만큼 상승하고, 유기 발광 다이오드(OLED)는 양단의 전압을 유지하는 커패시터로 기능하므로, 제3 노드(N3)의 전압은 약 7V+Voled 내지 약 6.4V로 상승한다. 제3 노드(N3)의 전압이 제2 노드(N2)의 전압보다 높으므로, 구동 트랜지스터(M1)는 제3 노드(N3)와 제1 노드(N1) 사이의 전압에 의해 제어된다. 제1 노드(N1)의 전압은 제3 노드(N3)의 전압에 비해 상당히 낮기 때문에, 구동 트랜지스터(M1)는 완전히(fully) 턴 온된다. 따라서, 구동 트랜지스터(M1)는 이전 프레임의 발광 기간(T3) 동안 얼마나 큰 전류를 출력했는지와 무관하게 완전히 턴 온됨으로써 초기화된다. 구동 트랜지스터(M1)의 히스테리시스 특성은 제거되거나 감소될 수 있다.
구동 트랜지스터(M1)가 턴 온되므로, 제1 노드(N1)의 전압에 따라 제3 노드(N3)의 전압은 약 -4V 내지 -4.6+|Vth|로 떨어지게 된다. 제1 노드(N1)의 전압이 충분히 낮은 경우, 예컨대, -7.6V인 경우, 제3 노드(N3)에는 제4 트랜지스터를 통해 제1 전원선(PL1)에 인가되는 전압, 즉, 제2 구동 전압(ELVSS)이 인가된다. 제1 노드(N1)의 전압이 -4.6V인 경우, 제3 노드(N3)의 전압은 구동 트랜지스터(M1)가 턴 오프될 때까지, 즉, 제3 노드(N3)와 제1 노드(N1) 사이의 전압이 구동 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(|Vth|)보다 작을 때까지 떨어진다. 즉, 제3 노드(N3)의 전압은 -4.6+|Vth|로 떨어진다. 제3 노드(N3)의 전압이 제2 전원선(PL2)의 전압, 즉, 제1 게이트 전압(VGH)보다 낮기 때문에, 유기 발광 다이오드(OLED)는 완전히 발광을 중단하게 된다. 즉, 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드도 초기화된다. 따라서, 풀 블랙에 대응하는 데이터 신호(Dj)가 수신될 때, 유기 발광 다이오드(OLED)가 미세하게 발광하는 문제가 해소될 수 있다.
주사 기간(T2)이 시작되면, 제1 전원선(PL1)과 제2 전원선(PL2)에는 제1 구동 전압(ELVDD)이 인가된다. 제1 전원선(PL1)과 제2 전원선(PL2) 사이에 전위차가 없으므로, 유기 발광 다이오드(OLED)를 통해 전류가 흐르지 않게 되며, 유기 발광 다이오드(OLED)는 비발광 상태를 유지한다. 제2 및 제3 트랜지스터(M2, M3)는 턴 온되고, 제4 트랜지스터(M4)는 턴 오프된다.
제1 전원선(PL1)의 전압은 약 8.6V만큼 상승하고, 저장 커패시터(Cst)는 제1 전원선(PL1)과 제1 노드(N1) 사이의 전압을 유지하므로, 제1 노드(N1)의 전압은 약 1V 내지 4V로 상승한다. 제2 전원선(PL2)의 전압은 약 -2.4V만큼 변동하고, 유기 발광 다이오드(OLED)는 양단의 전압을 유지하는 커패시터로 기능하므로, 제3 노드(N3)의 전압은 약 -7V+|Vth| 내지 약 -6.4V로 떨어진다. 그러나, 제3 트랜지스터(M3)가 턴 온되면서, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)가 서로 접속하여 동일 전위를 갖게 된다. 저장 커패시터(Cst)에 저장된 전하와 유기 발광 다이오드(OLED)에 저장된 전하는 서로 공유되면서, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)의 전압은 약 -2.7V 내지 -1.2V로 변동한다. 그러나, 이 수치는 예시적이며, 저장 커패시터(Cst)의 커패시턴스와 유기 발광 다이오드(OLED)의 커패시턴스의 비율에 따라 달라질 수 있다.
제3 트랜지스터(M3)가 턴 온되면서, 구동 트랜지스터(M1)는 다이오드-연결된다. 데이터 신호(Dj)는 제2 트랜지스터(M2)를 통해 제2 노드(N2)에 도달하고, 다이오드-연결된 구동 트랜지스터(M1)에 의해 제1 노드(N1)의 전압은 데이터 신호(Dj)의 전압(Vdata)에서 구동 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(|Vth|)을 감산한 전압(Vdata-|Vth|)이 된다. 상기 전압(Vdata-|Vth|)은 약 1V 내지 4V이며, 보상 전압으로 지칭한다. 아래에서 더욱 자세히 설명하겠지만, 구동 트랜지스터(M1)는 발광 기간 동안 소스-게이트 전압(ELVDD-Vdata+|Vth|)에서 문턱 전압(|Vth|)을 차감한 값(ELVDD-Vdata)의 제곱, 즉, (ELVDD-Vdata)2에 비례하는 크기를 갖는 전류를 유기 발광 다이오드(OLED)로 출력한다. 즉, 구동 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(|Vth|)와 관계없이 결정되는 전류가 출력될 수 있다. 따라서, 구동 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(|Vth|)의 불균일성에 따른 화질 저하의 문제는 해소될 수 있다.
전하 공유 후에 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)의 전압은 보상 전압(Vdata-|Vth|)보다 작아야 한다. 그렇지 않을 경우, 데이터 신호(Dj)의 전압(Vdata)은 다이오드-연결된 구동 트랜지스터(M1)을 통과하지 못하고, 저장 커패시터(Cst)에 데이터 신호(Dj)의 전압(Vdata)와 무관한 전압이 저장될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 주사 기간(T2)에 제2 전원선(PL2)에 인가되는 전압의 레벨이 초기화 기간(T1)에 제2 전원선(PL2)에 인가되는 전압의 레벨보다 낮기 때문에, 제3 노드(N3)의 전압은 초기화 기간(T1)의 마지막 시점에 비해 주사 기간(T2)의 시작 시점에 더욱 낮출 수 있다. 따라서, 전하 공유 후의 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)의 전압이 보상 전압(Vdata-|Vth|)보다 높아짐에 따라 발생할 수 있는 문제가 해소될 수 있다.
발광 기간(T3)이 되면, 제1 전원선(PL1)에는 계속하여 제1 구동 전압(ELVDD)이 인가되고, 제2 전원선(PL2)에는 제2 구동 전압(ELVSS)이 인가된다. 제1 전원선(PL1)의 전압은 변동하지 않으므로, 제1 노드(N1)의 전압은 계속하여 보상 전압(Vdata-|Vth|)으로 유지된다. 즉, 제1 노드(N1)의 전압은 약 1V 내지 4V를 유지하며, 이는 위의 가정과 일치한다. 제2 전원선(PL2)의 전압은 약 -8.6V만큼 변동하고, 유기 발광 다이오드(OLED)는 양단의 전압을 유지하는 커패시터로 기능하므로, 제3 노드(N3)의 전압은 약 -7.6V 내지 -4.6V로 떨어진다. 제1 노드(N1)의 전압이 1V일 때, 제3 노드(N3)의 전압은 -7.6V로 떨어지고, 제1 노드(N1)의 전압이 4V일 때, 제3 노드(N3)의 전압은 -4.6V로 떨어진다. 제1 노드(N1)의 전압이 4V인 경우는 전술한 바와 같이 유기 발광 다이오드(OLED)는 발광하지 않아야 하는 경우이므로, 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드의 전압이 캐소드의 전압보다 낮기 때문에, 유기 발광 다이오드(OLED)는 완전히 발광하지 않을 수 있다. 풀 블랙에 대응하는 데이터 신호(Dj)가 수신될 때, 유기 발광 다이오드(OLED)가 미세하게 발광하는 문제가 해소될 수 있다.
제1 노드(N1)의 전압이 4V보다 낮을 때, 전술한 바와 같이, 구동 트랜지스터(M1)는 (ELVDD-Vdata)2에 비례하는 크기를 갖는 전류를 유기 발광 다이오드(OLED)로 출력하게 된다. 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광을 시작하면서 제3 노드(N3)의 전압은 제2 구동 전압(ELVSS)과 유기 발광 다이오드(OLED)의 전압(Voled)을 더한 전압(ELVSS+Voled, 즉, -4+Voled)이 된다. 이는 위의 가정과 일치한다.
따라서, 일 실시예에 따른 화소(PX)는 초기화 기간(T1), 주사 기간(T2) 및 발광 기간(T3)을 포함하는 한 프레임 기간 동안 동작할 수 있다. 한 프레임 기간의 시작 시점과 종료 시점의 상태가 일치하므로, 화소(PX)는 연속적으로 동작할 수 있다. 화소(PX)는 오직 4개의 트랜지스터를 포함하면서도, 구동 트랜지스터(M1)를 초기화하여 히스테리시스 특성을 제거할 수 있으면서도, 구동 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(Vth)을 보상할 수 있으며, 유기 발광 다이오드(OLED)가 완전히 비발광하지 못하는 문제도 해결할 수 있다. 따라서, 화소(PX)를 포함하는 유기 발광 표시 장치(100)는 1000ppi 이상의 고해상도로 제조될 수 있으므로, 더욱 선명한 화질의 영상을 표시할 수 있다. 특히 헤드 마운트 디스플레이 장치와 같이 눈과 화면이 매우 가까운 경우에 유용할 수 있다. 유기 발광 표시 장치(100)는 헤드 마운트 디스플레이 장치로 구현될 수 있다.
100: 유기 발광 표시 장치
110: 표시부
120: 주사 구동부
130: 데이터 구동부
140: 타이밍 제어부
150: 전압 생성부
160: 제어 구동부

Claims (20)

  1. 주사 신호를 전달하는 주사선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 제어 신호를 전달하는 제어선, 및 제1 및 제2 전원선들에 접속되고, 제1 내지 제3 노드를 갖는 화소에 있어서,
    상기 제1 전원선과 상기 제1 노드 사이의 저장 커패시터;
    상기 제1 노드의 전압에 대응하여 상기 제2 노드에서 상기 제3 노드로 흐르는 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    상기 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 상기 제2 노드에 전달하는 제2 트랜지스터;
    상기 주사 신호에 응답하여 상기 제1 노드와 상기 제3 노드를 서로 접속하는 제3 트랜지스터;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전원선과 상기 제2 노드를 서로 접속하는 제4 트랜지스터; 및
    상기 제3 노드와 상기 제2 전원선 사이의 유기 발광 다이오드를 포함하고,
    초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간으로 이루어지는 한 프레임 기간 중에서,
    상기 제2 전원선에 상기 초기화 기간 중에 제1 레벨의 전압이 인가되고 상기 주사 기간 중에 상기 제1 레벨보다 낮은 제2 레벨의 전압이 인가되고 상기 발광 기간 중에 상기 제2 레벨보다 낮은 제3 레벨의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화소.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전원선에 상기 초기화 기간 중에 제4 레벨의 전압이 인가되고 상기 발광 기간 중에 상기 제4 레벨보다 높은 제5 레벨의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화소.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 전원선에 상기 주사 기간 중에 상기 제5 레벨의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화소.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 레벨과 상기 제3 레벨의 차이는 상기 제5 레벨과 상기 제4 레벨의 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 화소.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 레벨은 상기 제5 레벨과 동일하고, 상기 제3 레벨은 상기 제4 레벨과 동일한 것을 특징으로 하는 화소.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 주사 기간 중에 제6 레벨의 전압을 갖는 상기 제어 신호가 상기 제4 트랜지스터에 인가되어 상기 제4 트랜지스터가 턴 오프되고,
    상기 발광 기간 중에 제7 레벨의 전압을 갖는 상기 제어 신호가 상기 제4 트랜지스터에 인가되어 상기 제4 트랜지스터가 턴 온되는 것을 특징으로 하는 화소.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제6 레벨은 상기 제1 레벨과 동일한 것을 특징으로 하는 화소.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 초기화 기간 중에 상기 제7 레벨의 전압을 갖는 상기 제어 신호가 상기 제4 트랜지스터에 인가되어 상기 제4 트랜지스터가 턴 온되는 것을 특징으로 하는 화소.
  10. 제1 전원선과 제1 노드 사이의 저장 커패시터;
    상기 제1 노드에 접속된 게이트 단자를 가지고 제2 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제1 트랜지스터;
    주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 데이터선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제2 트랜지스터;
    상기 주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제3 트랜지스터;
    제어선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 전원선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제4 트랜지스터; 및
    상기 제3 노드와 제2 전원선 사이의 유기 발광 다이오드를 포함하고,
    초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간을 포함하는 한 프레임 기간 중에서,
    상기 발광 기간 중에 상기 제1 전원선에는 제1 구동 전압이 인가되고 상기 제2 전원선에는 제1 구동 전압보다 낮은 제2 구동 전압이 인가되고,
    상기 초기화 기간 중에 상기 제1 전원선에는 상기 제2 구동 전압이 인가되고 상기 제2 전원선에는 상기 제1 구동 전압보다 높은 게이트 오프 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화소.
  11. 삭제
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 주사 기간 중에 상기 제1 및 제2 전원선들에는 상기 제1 구동 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화소.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제어선에는 상기 주사 기간 중에 상기 게이트 오프 전압이 인가되고 상기 초기화 기간과 상기 발광 기간 중에 게이트 온 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화소.
  14. 한 프레임 기간이 초기화 기간, 주사 기간 및 발광 기간으로 나뉘어 구동되는 유기 발광 표시 장치에 있어서,
    화소들을 포함하는 표시부;
    제1 구동 전압, 상기 제1 구동 전압보다 낮은 제2 구동 전압, 상기 제1 구동 전압보다 높은 제1 게이트 전압, 및 상기 제1 게이트 전압보다 낮은 제2 게이트 전압을 생성하는 전압 생성부; 및
    상기 전압 생성부에서 생성된 전압들을 이용하여 상기 화소들에 접속되는 제어선 및 제1 및 제2 전원선들을 구동하는 제어 구동부를 포함하고,
    상기 화소들 각각은,
    상기 제1 전원선과 제1 노드 사이의 저장 커패시터;
    상기 제1 노드에 접속된 게이트 단자를 가지고 제2 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제1 트랜지스터;
    주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 데이터선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제2 트랜지스터;
    상기 주사선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 및 제3 노드들 사이에 접속되는 제3 트랜지스터;
    제어선에 접속된 게이트 단자를 가지고 상기 제1 전원선과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 제4 트랜지스터; 및
    상기 제3 노드와 상기 제2 전원선 사이의 유기 발광 다이오드를 포함하며,
    상기 제어 구동부는 상기 제2 전원선에 상기 초기화 기간에 상기 제1 게이트 전압을 인가하고 상기 주사 기간에 상기 제1 구동 전압을 인가하고 상기 발광 기간에 상기 제2 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  15. 삭제
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제어 구동부는 상기 초기화 기간 동안 상기 제1 전원선에 상기 제2 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제어 구동부는 상기 주사 기간 동안 상기 제1 전원선에 상기 제1 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 제어 구동부는 상기 발광 기간 동안 상기 제1 전원선에 상기 제1 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 제어 구동부는 상기 초기화 기간과 상기 발광 기간 동안 상기 제어선에 상기 제2 게이트 전압을 인가하고 상기 주사 기간 동안 상기 제어선에 상기 제1 게이트 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 화소들은 상기 주사 기간 동안 순차적으로 데이터 신호를 수신하고 상기 발광 기간이 시작할 때 동시에 발광하고 상기 초기화 기간이 시작될 때 동시에 발광을 중단하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.

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