KR20030044566A - 능동 매트릭스 유기 ｅｌ 소자의 구동 회로 - Google Patents

능동 매트릭스 유기 ｅｌ 소자의 구동 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로에 관한 것으로, 유기 발광 다이오드에 두 배의 더 많은 계조 레벨을 구현시키기 위하여, 더블(Double) 구동 트랜지스터를 이용하여 PAM(Pulse Amplitude Modulation; 펄스 진폭 변조)과 PWM(Pulse Width Modulation; 펄스 폭 변조)의 두 가지 계조 데이터 신호를 사용함으로써 능동 매트릭스(Active matrix) 형태의 유기 EL(Electroluminescent) 소자의 계조(Gray Scale) 범위를 증가시키는 것이다. 그리하여 PAM과 PWM 데이터의 계조를 동시에 진행하므로 두 배의 더 많은 계조 레벨을 구현시키고 정확한 계조와 높은 구동 전류를 인가하여 화소의 밝기를 증가시키는 효과가 있다.

Description

능동 매트릭스 유기 ＥＬ 소자의 구동 회로{Circuit for driving active matrix organic electroluminescent device}
본 발명은 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 더블(Double) 구동 트랜지스터를 이용하여 PAM(Pulse Amplitude Modulation; 펄스 진폭 변조)과 PWM(Pulse Width Modulation; 펄스 폭 변조)의 두 가지 계조 데이터 신호를 사용함으로써 능동 매트릭스(Active matrix) 형태의 유기 EL(Electroluminescent) 소자의 계조(Gray Scale) 범위를 증가시키는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로에 관한 것이다.
통상, 평판 디스플레이 장치를 구현하는 일례로 유기 EL 소자가 많이 이용되고 있으며, 최근 유기 EL 소자의 다양한 장점들이 부각되면서 점차적으로 그 채용이 확대되고 있다.
대표적인 종래의 유기 EL 소자의 구동 회로는 도 1과 같으며, 종래의 유기 EL 소자는, 픽셀의 PAM 계조 데이터 신호를 인가하는 데이터 라인과, 픽셀의 수직 스캔 신호를 인가하는 스캔 라인 및 픽셀의 전원 Vdd공급 라인을 구비한다.
또한, 드레인이 상기 데이터 라인과 연결되고 게이트가 상기 스캔 라인과 연결되어 계조 데이터의 전달을 스위칭 제어하는 스위칭 트랜지스터(SW_Tr)가 캐패시터(Cap)와 함께 전원 Vdd공급 라인 사이에 연결된다. 따라서, 상기 데이터 라인으로부터의 데이터 값이 스위칭 트랜지스터(SW_Tr)의 동작에 따라서 상기 캐패시터(Cap)에 저장된다.
그리고, 구동 트랜지스터(DRV_Tr)가 구비되어 게이트에 인가되는 전압에 따라 소스에 연결된 유기 발광 다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diode)를 구동시킨다.
상술된 종래 유기 EL 소자의 구동 원리를 살펴보면 다음과 같다.
스캔 신호에 의해 스위칭 트랜지스터(SW_Tr)의 게이트가 턴온되면, 데이터 라인으로부터 데이터 값이 스위칭 트랜지스터(SW_Tr)를 통해 캐패시터(Cap)에 저장된다.
그러면, 상기 캐패시터(Cap)에 저장된 신호 값이 구동 트랜지스터(DRV_Tr)를턴온시켜 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류를 제어하여 휘도를 제어하게 된다.
그리고, 스위칭 트랜지스터(SW_Tr)가 턴오프되더라도 캐패시터(Cap)에 저장된 전압 값에 의해 구동 트랜지스터(DRV_Tr)가 구동되기 때문에 다음 화면의 화상 데이터 값이 들어올 때까지 계속적으로 전류가 유기 발광 다이오드(OLED)로 흘러 빛을 발하게 된다.
즉, 데이터에 인가되는 전압을 변화시켜 구동 전류를 변조하는 방법을 사용하고 있다.
이러한 경우에는 정확한 계조 레벨을 구현하기 위하여 데이터 신호의 전압 변화가 매우 작아야 하므로 정확한 계조 구현에 어려움이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유기 발광 다이오드에 채널 폭이 다른 구동 트랜지스터를 둘 이상 병렬로 연결하여 두 배의 더 많은 계조 레벨을 구현시키는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 픽셀 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 픽셀 회로도.
도 3은 도 2의 동작 타이밍도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예의 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 픽셀 회로도.
이를 위하여, 본 발명은 픽셀의 펄스 진폭 변조 계조 데이터 신호를 인가하는 제 1 데이터 라인과 픽셀의 펄스 폭 변조 계조 데이터 신호를 인가하는 제 2 데이터 라인, 픽셀의 스캔 신호를 인가하는 스캔 라인, 상기 스캔 신호의 반대 극성의 스캔바 신호를 인가하는 스캔바 라인 및 픽셀의 전원을 공급하는 전원 라인을 구비하여, 드레인으로부터 상기 제 1 데이터 라인과 연결되고 게이트로부터 상기스캔 라인과 연결되어 상기 펄스 진폭 변조 계조 데이터의 신호를 제어하는 제 1 스위칭 트랜지스터와, 드레인으로부터 상기 제 2 데이터 라인과 연결되고 게이트로부터 상기 스캔바 라인과 연결되어 상기 펄스 폭 변조 계조 데이터 신호를 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터의 소스와 전원 라인 사이에 연결된 저장수단, 상기 전원을 공급받고 상기 제 1 스위칭 트랜지스터와 상기 저장수단 사이 노드의 전위에 의하여 동작되는 제 1 구동 트랜지스터 및 상기 전원을 공급받고 상기 제 2 스위칭 트랜지스터에 의하여 동작되는 제 2 구동 트랜지스터를 구동시킴으로써, 상기 제 1 구동 트랜지스터와 상기 제 2 구동 트랜지스터에 공통으로 연결되는 유기 발광 다이오드를 발광시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 픽셀 회로도로서, 픽셀의 PAM 계조 데이터 신호(Data1)를 인가하는 제 1 데이터 라인(10)과, 픽셀의 PWM 계조 데이터 신호(Data2)를 인가하는 제 2 데이터 라인(12), 픽셀의 스캔 신호(Scan)를 인가하는 스캔 라인(14), 상기 스캔 신호(Scan)의 반대 극성의 스캔바 신호(Scan_bar)를 인가하는 스캔바 라인(16) 및 픽셀의 전원 Vdd를 공급하는 전원 라인(18)이 구비된다.
또한, 상기 제 1 데이터 라인(10) 및 스캔 라인(14)과 드레인 및 게이트가 연결되어 PAM 계조 데이터 신호(Data1)의 전달을 제어하는 제 1 스위칭트랜지스터(N1)와, 상기 제 2 데이터 라인(12) 및 스캔바 라인(16)과 연결되어 PWM 계조 데이터 신호(Data2)의 전달을 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터(N2)가 구비된다.
그리고, 상기 제 1 데이터 라인(10)으로부터의 데이터 값을 저장하는 캐패시터(C1)가 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(N1)와 전원 라인(18) 사이에 연결되어 있다.
또한, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(N1)와 캐패시터(C1) 사이에 형성되는 노드에 게이트가 연결되어 유기 발광 다이오드(O1)를 구동시키는 제 1 구동 트랜지스터(P1) 및 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(N2)와 전원 라인(18)에 연결되어 유기 발광 다이오드(O1)를 구동시키는 제 2 구동 트랜지스터(P2)가 구비된다.
그리하여, 스캔 신호(Scan)가 ON으로 인가되어 제 1 스위칭 트랜지스터(N1)가 턴온되면 데이터의 신호 높이에 해당하는 PAM 변조 데이터(Data1)가 캐패시터(C1)에 저장된다.
그러면, 제 1 구동 트랜지스터(P1)가 턴온되어 캐패시터(C1)에 저장된 PAM 변조 데이터(Data1)에 해당되는 전류가 계조되어 유기 발광 다이오드(O1)를 발광시킨다.
제 2 스위칭 트랜지스터(N2)에는 스캔 신호(Scan)가 OFF되는 동안 반대로 스캔바 신호(Scan_bar)가 ON으로 인가되므로 PWM 변조 데이터(Data2)의 신호를 취할 수 있어 제 2 구동 트랜지스터(P2)를 통하여 유기 발광 다이오드(O1)로 계속 계조 신호를 인가할 수 있다.
보다 상세하게 도 3의 타이밍도를 참조하여 설명하면, 스캔 신호(Scan)가 ON으로 인가되면 PAM 변조 데이터(Data1) 신호에 의해 유기 발광 다이오드(O1)가 발광을 하게 되고, 스캔 신호(Scan)가 OFF되면 반대로 스캔바 신호(Scan_bar)가 ON되어 PWM 변조 데이터(Data2)의 신호에 의해 유기 발광 다이오드(O1)는 빛이 끊어지지 않고 연속적으로 발광을 한다.
여기에서, 진폭 a는 PAM의 진폭에 따라 조절될 수 있으며, 펄스폭 w 또한 PWM의 펄스폭에 따라 조절될 수 있다.
상기 타이밍도에 따르면, PAM과 PWM을 모두 사용함으로써 계조 신호 범위의 증가에 따른 유기 발광 다이오드(O1)의 발광 시간이 길어졌음을 알 수 있다.
여기서, 상기 PWM 계조 데이터 신호에 의해 구동되는 구동 트랜지스터(P2)의 채널은 PAM 계조 데이터 신호에 의해 구동되는 구동 트랜지스터(P1) 채널의 3/2배나 1/2배로 설계하며, 여기서 비율은 (채널 폭/채널 길이)를 나타낸다.
본 발명에 따른 다른 실시예로 도 4는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 픽셀 회로도로서 구동 트랜지스터로 N형 트랜지스터를 사용한 예이다.
상기 다른 실시예는, 도 2의 실시예와 마찬가지로 픽셀의 PAM 계조 데이터 신호(Data1)를 인가하는 제 1 데이터 라인(10)과, 픽셀의 PWM 계조 데이터 신호(Data2)를 인가하는 제 2 데이터 라인(12), 픽셀의 스캔 신호(Scan)를 인가하는 스캔 라인(14), 상기 스캔 신호(Scan)의 반대 극성의 스캔바 신호(Scan_bar)를 인가하는 스캔바 라인(16) 및 픽셀의 전원 Vdd를 공급하는 전원 라인(18)이 구비된다.
또한, 상기 제 1 데이터 라인(10) 및 스캔 라인(14)과 드레인 및 게이트가 연결되어 PAM 계조 데이터 신호(Data1)의 전달을 제어하는 제 1 스위칭 트랜지스터(N3)와, 상기 제 2 데이터 라인(12) 및 스캔바 라인(16)과 연결되어 PWM 계조 데이터 신호(Data2)의 전달을 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터(N4)가 구비된다.
그리고, 상기 제 1 데이터 라인(10)으로부터의 데이터 값을 저장하는 캐패시터(C2)가 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(N3)와 접지 사이에 연결되어 있다.
또한, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(N3)와 캐패시터(C2) 사이에 형성되는 노드에 게이트가 연결되어 유기 발광 다이오드(O2)를 구동시키는 제 1 구동 트랜지스터(N5) 및 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(N4)와 접지에 연결되어 유기 발광 다이오드(O2)를 구동시키는 제 2 구동 트랜지스터(N6)가 구비되어, 그 구성과 동작은 도 2와 유사하다.
또한, 상기 PWM 계조 데이터 신호에 의해 구동되는 구동 트랜지스터(N4)의 채널은 PAM 계조 데이터 신호에 의해 구동되는 구동 트랜지스터(N6) 채널의 3/2배나 1/2배로 설계하며, 여기서 비율은 (채널 폭/채널 길이)를 나타낸다.
상술된 바와 같이, 두 개의 구동 트랜지스터를 이용하여 PAM과 PWM 데이터의 계조를 동시에 진행하므로 정확한 계조와 높은 구동 전류를 인가하여 화소의 밝기를 증가시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 픽셀의 펄스 진폭 변조 계조 데이터 신호를 인가하는 제 1 데이터 라인과;
    픽셀의 펄스 폭 변조 계조 데이터 신호를 인가하는 제 2 데이터 라인;
    스캔 신호와 그의 반대 극성의 스캔바 신호를 인가하는 스캔 라인 및 스캔바 라인;
    픽셀의 전원을 공급하는 전원 라인;
    상기 스캔 신호에 의하여 상기 펄스 진폭 변조 계조 데이터의 신호의 전달을 제어하는 제 1 스위칭 트랜지스터;
    상기 스캔바 신호에 의하여 상기 펄스 폭 변조 계조 데이터 신호의 전달을 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터;
    상기 제 1 스위칭 트랜지스터와 전원 라인 사이에 연결된 저장수단;
    상기 전원을 공급받고 상기 제 1 스위칭 트랜지스터와 상기 저장수단 사이 노드의 전위에 의하여 동작되는 제 1 구동 트랜지스터;
    상기 전원을 공급받고 상기 제 2 스위칭 트랜지스터에 연동되는 제 2 구동 트랜지스터; 및
    상기 제 1 구동 트랜지스터와 상기 제 2 구동 트랜지스터에 공통으로 연결되어 발광 동작하는 유기 발광 다이오드를 구비함을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 트랜지스터와 제 2 구동 트랜지스터의 채널 재료는, 비정질실리콘, 다결정실리콘, 유기물, 화합물 실리콘 및 단결절실리콘 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 트랜지스터의 채널은 (채널 폭/채널 길이)비를 제 1 구동 트랜지스터 채널의 3/2배로 설계되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 트랜지스터의 채널은 (채널 폭/채널 길이)비를 제 1 구동 트랜지스터 채널의 1/2배로 설계되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
  5. 픽셀의 펄스 진폭 변조 계조 데이터 신호를 인가하는 제 1 데이터 라인과;
    픽셀의 펄스 폭 변조 계조 데이터 신호를 인가하는 제 2 데이터 라인;
    스캔 신호와 그의 반대 극성의 스캔바 신호를 인가하는 스캔 라인 및 스캔바 라인;
    픽셀의 전원을 공급하는 전원 라인;
    상기 스캔 신호에 의하여 상기 펄스 진폭 변조 계조 데이터 신호의 전달을 제어하는 제 1 스위칭 트랜지스터;
    상기 스캔바 신호에 의하여 상기 펄스 폭 변조 계조 데이터 신호의 전달을 제어하는 제 2 스위칭 트랜지스터;
    상기 제 1 스위칭 트랜지스터와 접지 사이에 연결된 저장수단;
    접지에 연결되고 상기 제 1 스위칭 트랜지스터와 상기 저장수단 사이 노드의 전위에 의하여 동작되는 제 1 구동 트랜지스터;
    접지에 연결되고 상기 제 2 스위칭 트랜지스터에 연동되는 제 2 구동 트랜지스터 및
    상기 제 1 구동 트랜지스터와 상기 제 2 구동 트랜지스터에 공통으로 연결되어 발광 동작하는 유기 발광 다이오드를 구비함을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 트랜지스터와 제 2 구동 트랜지스터의 채널 재료는, 비정질실리콘, 다결정실리콘, 유기물, 화합물 실리콘 및 단결절실리콘 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 트랜지스터의 채널은 (채널 폭/채널 길이)비를 제 1 구동 트랜지스터 채널의 3/2배로 설계되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 트랜지스터의 채널은 (채널 폭/채널 길이)비를 제 1 구동 트랜지스터 채널의 1/2배로 설계되는 것을 특징으로 하는 능동 매트릭스 유기 EL 소자의 구동 회로.
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