KR20040009285A - 유기 전계발광 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 전계발광(electroluminescent) 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막트랜지스터(thin film transistor; TFT)를 이용하여 고계조, 대면적, 고해상도를 가능하게 하는 유기 전계 발광 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 유기전계발광 표시 장치는, 화상 신호를 나타내는 데이터 전류를 전달하는 다수의 데이터선과, 선택신호를 전달하기 위한 다수의 제 1 주사선들과, 상기 제 1 주사선과 교번되게 형성되며, 발광신호를 전달하기 위한 다수의 제 2 주사선들과, 상기 다수의 데이터선과 상기 다수의 제 1 주사선 및 제 2 주사선들에 의해 규정되는 다수의 픽셀에 각각 형성되는 다수의 픽셀회로를 포함하여 구성되는 유기전계 발광 표시 장치에 있어서, 상기 픽셀 회로는, 상기 제 1 주사선에 인가되는 n 번째 선택신호에 응답하여 상기 데이터선에 인가되는 데이터 전압을 스위칭하는 제1 스위칭소자와, 상기 제 1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호에 응답하여 제1 콘덴서의 일측단자에 일정한 전압을 인가하는 제2 스위칭소자와, 상기 제 1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호에 응답하여 제 1 트랜지스터를 다이오드 커넥션 시키기 위한 제3 스위칭소자와, 상기 제 2 주사선에 인가되는 n번째 발광신호(Emission[n])에 응답하여 상기 제 1 트랜지스터로부터 공급되는 전류를 유기 전계 발광 소자에 전달하는 제4 스위칭소자와, 상기 제 1 스위칭 소자를 통해 인가되는 상기 데이터 전압에 대응하여 유기 전계 발광 소자에 전류를 공급하는 제1 트랜지스터와, 상기 제 1 트랜지스터에서 인가되는 전류의 양에 대응하는 빛을 발광하는 유기 전계발광 소자와, 제2 콘덴서와 커플링에 의해 문턱전압이 보상된 데이터 전압값을 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 인가하는 제1 콘덴서와, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트와 소스 사이의 전압을 설정된 프레임(frame) 시간 동안 유지하는 제 2 콘덴서를 포함하여 구성된다. 따라서 본 발명의 픽셀회로에서는 박막트랜지스터(TFT)의 문턱전압의 편차를 보상하여 전 패널을 통해 동일한 픽셀전류가 흐르게 할 수 있기 때문에 고계조, 대면적, 고해상도의 유기EL 표시장치를 구현 할 수 있다.

Description

유기 전계발광 표시장치 및 그의 구동방법{Display device of organic electro luminescent and driving method there of}
본 발명은 유기 전계발광 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막트랜지스터(thin film transistor; 이하 TFT라 약칭 함)를 이용하여 고계조, 대면적, 고해상도를 가능하게 하는 유기 전계 발광(electroluminescent; 이하 EL이라 약칭 함) 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기EL 표시장치는 형광성 유기화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 표시장치로서, N × M 개의 유기발광셀들을 전압구동 혹은 전류구동하여영상을 표현할 수 있도록 되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 유기발광 소자를 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 소자의 기본 구조를 설명하기 위한 도면이다.
일반적인 유기 전계발광 소자는 도1에 도시된 바와 같이, 애노드(ITO), 유기박막층들, 캐소드(Metal)의 구조를 가지고 있다.
여기서 애노드와 캐소드 사이에 구성된 유기박막층들은 전자와 정공의 균형을 좋게 하여 발광효율을 향상시키기 위해 발광층(EML : emitting layer), 전자수송층(ETL : Electron Transport Layer) 및 정공수송층(HTL : Hole Transport Layer)을 포함한 다층구조로 이루어지고, 또한 별도의 전자주입층(EIL : Electron Injecting Layer)과 정공주입층(HIL : Hole Injecting Layer)을 포함하고 있다.
이와 같이 이루어지는 유기발광셀을 구동하는 방식에는 단순매트릭스(passive matrix) 방식과 박막트랜지스터(TFT)를 이용한 능동구동(active matrix)방식이 있다.
단순 매트릭스 방식은 양극과 음극을 직교하도록 형성하고 음극 라인과 양극 라인을 선택하여 구동하는 방식이고, 능동구동 방식은 박막트랜지스터(TFT)와 커패시터를 각 화소 내에 집적하여 커패시터 용량에 의해 전압을 유지하도록 하는 구동방식이다.
도 2는 유기 EL 소자를 구동하기 위한 종래의 전압기입 방식의 능동 매트릭스 픽셀회로이고, 도 3은 도 2에 나타낸 종래 전압기입 방식 능동 매트릭스 픽셀회로에 대한 구동 타이밍도이다.
여기서 도 2는 유기 EL 소자를 TFT를 이용하여 구동하기 위한 종래의 능동매트릭스, 전압기입 픽셀회로로서, N ×M 개의 픽셀 중 하나를 대표적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 유기 EL소자(organic light emitting diode; 이하‘OLED’라 함)에 전류구동형 트랜지스터(Mb)가 연결되어 발광을 위한 전류를 공급한다. 전류구동형 트랜지스터(Mb)의 전류량은 스위칭 트랜지스터(Ma)를 통해 인가되는 데이터 전압에 의해 제어되도록 되어 있다. 이 때 인가된 전압을 일정기간 유지하기 위한 콘덴서(C)가 트랜지스터(Mb)의 소스와 게이트 사이에 연결되어 있다. 트랜지스터(Ma)의 게이트에는 n번째 선택신호선(Select[n])이 연결되어 있으며, 소스 측에는 데이터선(Data[m])이 연결되어있다.
이와 같은 구조의 픽셀의 동작을 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 스위칭 트랜지스터(Ma)의 게이트에 인가되는 선택신호(Select[n])에 의해 트랜지스터(Ma)가 온 되면, 데이터선을 통해 데이터 전압(VDATA)이 구동용 트랜지스터(Mb)의 게이트(노드 A)에 인가된다.
그리고, 게이트에 인가되는 데이터 전압(VDATA)에 대응하여 트랜지스터(Mb)를 통해 유기EL 소자(OLED)에 전류가 흘러 발광이 이루어진다.
이때, 유기 EL 소자에 흐르는 전류는 다음의 수학식 1과 같다.
여기서, IOLED는 유기EL 소자에 흐르는 전류, VGS는 트랜지스터(Mb)의 소스와 게이트 사이의 전압, VTH는 트랜지스터(Mb)의 문턱전압, VDATA는 데이터 전압, β는 트랜지스터(Mb)의 전기 전도도를 나타내는 값이다.
상기 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 도 3에 도시한 픽셀 회로에 의하면 인가되는 데이터 전압(VDATA)에 대응하는 전류가 유기EL 소자(OLED)에 공급되고, 공급된 전류에 대응하여 유기 EL 소자가 발광하게 된다. 이때, 인가되는 데이터 전압(VDATA)은 계조를 표현하기 위하여 일정 범위에서 다단계의 값을 갖는다.
그런데 상기와 같은 종래의 픽셀회로에서는 제조공정의 불균일성에 의해 생기는 TFT의 문턱전압(Vth)의 편차로 고계조를 얻기 어려운 문제점이 있다.
예를 들어, 3V로 픽셀의 TFT를 구동하는 경우 8비트(256)계조를 표현하기 위해서는 12mV(=3V/256) 간격으로 TFT의 게이트 전압에 전압을 인가해야 하는데, 만일 제조공정의 분균일로 인한 TFT의 문턱전압의 편차가 100mV이상인 경우에는 고계조를 표현하기 어렵다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 TFT의 문턱전압을 보상하는 픽셀회로가 제안 되어 왔다. 도 4는 기존에 제안된 픽셀구조의 한 예로써 유기EL 소자를 구동하기 위한 능동 매트릭스, 전압기입 방식의 픽셀회로를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 전류구동형 트랜지스터(M1)는 트랜지스터(M4)를 통해 유기EL 소자(OLED)에 발광을 위한 전류를 공급하며 트랜지스터(M1)의 전류량은 스위칭 트랜지스터(M2)를 통해 인가되는 데이터 전압에 의해 제어되도록 되어있다.
트랜지스터(M3)와 콘덴서(C1)는 트랜지스터(M1)의 문턱전압 변화를 보상하기 위하여 사용되고, 보상된 픽셀전류는 트랜지스터(M1)의 소스와 게이트 사이에 연결되어 있는 콘덴서(C2)에 의해서 프레임 기간 동안 유지되게 된다.
이와 같은 구조의 픽셀의 동작을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 오토제로신호(AZ[n])가 로우(low)가 되어 트랜지스터(M3)가 온 되고 트랜지스터(M4)의 게이트에 인가되는 오토제로바신호(AZB[n])가 하이(High)가 되어 트랜지스터(M4)가 오프 되면 구동용 트랜지스터(Ma)의 문턱전압이 콘덴서(C2)에 저장되게 된다(오토제로 동작).
다시 오토제로신호가 하이가 되고 데이터 전압을 인가하면 데이터 전압과 콘덴서(C1,C2)의 비(ratio)에 의하여 문턱전압이 보상된 형태의 데이터 전압이 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가된다(데이터 기입 동작). 이때 트랜지스터(M1)의 게이트 전압은 식 2에 나타내었다.
오토제로바신호(AZB[n])가 로우가 되면 상기 식 2의 전압값에 의해 식 3과 같은 전류가 유기EL소자(OLED)로 흘러 발광이 이루어진다.
여기서, VG는 트랜지스터(M1)의 게이트 전압, VDD는 픽셀공급전압, |VTH|는 트랜지스터(M1)의 문턱전압, ΔVdata는 인가된 데이터 전압의 변화량을 나타낸다.
여기서, IOLED는 유기 EL 소자에 흐르는 전류, VGS는 트랜지스터(M1)의 소스와 게이트 사이의 전압, ΔVdata는 인가된 데이터 전압의 변화량, |VTH|는 트랜지스터(M1)의 문턱전압, β는 트랜지스터(Mb)의 전기 전도도를 나타내는 값이다.
상기 수학식 3에서 나타낸 바와 같이 도 4에 도시한 픽셀회로에 의하면 유기EL 소자에 흐르는 전류(IOLED)는 트랜지스터(M1)의 문턱전압에 관계없이 데이터선에 인가되는 데이터 전압에만 대응하여 흐른다. 즉, 상기의 픽셀회로에 따르면 전류구동용 트랜지스터(M1)의 문턱전압의 편차가 보상되기 때문에 고계조의 유기 EL 표시장치를 구현할 수 있다.
그런데 상기와 같은 픽셀회로에서는 3개의 다른 컨트롤 신호(select, AZ,AZB)가 필요하므로 픽셀회로와 그의 주위 회로들이 다소 복잡하게 된다. 또한 한 라인시간(line time)동안 오토제로 및 데이터 기입이 이루어져야 하기 때문에 대면적, 고해상도의 유기EL 표시장치를 구현하기가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 기존의 픽셀회로에서 컨트롤 신호의 수를 줄여 픽셀회로 및 그의 주위 회로를 간단히 하며 문턱전압 저장시간(오토제로 시간) 및 데이터 기입시간을 증가시킴으로서 대면적, 고해상도의 유기 전계 발광(EL) 표시장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 유기 전계발광 표시장치는, 화상 신호를 나타내는 데이터 전류를 전달하는 다수의 데이터선과, 선택신호를 전달하기 위한 다수의 제 1 주사선들과, 상기 제 1 주사선과 교번되게 형성되며, 발광신호를 전달하기 위한 다수의 제 2 주사선들과, 상기 다수의 데이터선과 상기 다수의 제 1 주사선 및 제 2 주사선들에 의해 규정되는 다수의 픽셀에 각각 형성되는 다수의 픽셀회로를 포함하여 구성되는 유기전계 발광 표시 장치에 있어서, 상기 픽셀 회로는, 상기 제 1 주사선에 인가되는 n 번째 선택신호에 응답하여 상기 데이터선에 인가되는 데이터 전압을 스위칭하는 제1 스위칭소자와, 상기 제 1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호에 응답하여 제1 콘덴서의 일측단자에 일정한 전압을 인가하는 제2 스위칭소자와, 상기 제 1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호에 응답하여 제 1 트랜지스터를 다이오드 커넥션 시키기 위한 제3 스위칭소자와, 상기 제 2 주사선에 인가되는 n번째 발광신호(Emission[n])에 응답하여 상기 제 1 트랜지스터로부터 공급되는 전류를 유기 전계 발광 소자에 전달하는 제4 스위칭소자와, 상기 제 1 스위칭 소자를 통해 인가되는 상기 데이터 전압에 대응하여 유기 전계 발광 소자에 전류를 공급하는 제1 트랜지스터와, 상기 제 1 트랜지스터에서 인가되는 전류의 양에 대응하는 빛을 발광하는 유기 전계발광 소자와, 제2 콘덴서와 커플링에 의해 문턱전압이 보상된 데이터 전압값을 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 인가하는 제1 콘덴서와, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트와 소스 사이의 전압을 설정된 프레임(frame) 시간 동안 유지하는 제 2 콘덴서를 포함하여 구성된다.
바람직하게 상기 제 1 스위칭 소자는 상기 n 번째의 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고, 상기 데이터선과 상기 제 2 스위칭 소자의 일측 단자에 각각 제1 단자 및 제2 단자가 연결되는 제 2 트랜지스터로 구성되고, 상기 제 2 스위칭 소자는 상기 n-1번째의 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고, 전원전압에 제 1 단자가 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자의 제 2 단자에 제 2단자가 연결되는 제 3 트랜지스터로 구성되며, 상기 제 3 스위칭 소자는 상기 n-1번째 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 제 1 단자가 연결되며, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 제 2 단자가 연결되는 제 4 트랜지스터로 구성되고, 상기 제 4 스위칭 소자는 상기 n번째 제 2 주사선에 제어단자가 연결되고 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 제 1 단자가 연결되며 상기 전계 발광 소자에 제 2 단자가 연결되는 제 5 트랜지스터로 구성된다.
바람직하게 상기 제 1 내지 제 4 스위칭 소자는 스위치 또는 트랜지스터 중 하나로 구성되고, 상기 트랜지스터는 단결정 실리콘 트랜지스터(MOS) 또는 박막 트랜지스터(TFT)로 구성된다.
바람직하게 상기 제 1 내지 제 4 트랜지스터는 동일 전도 타입의 트랜지스터이다.
바람직하게 상기 제 2 스위칭 소자는 상기 n-1번째 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고 상기 n-1번째 제 2 주사선에 제 1 단자가 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자의 일측에 제 2 단자가 연결되는 제 3 트랜지스터로 구성된다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면 다수의 데이터선, 상기 다수의 데이터선에 교차하며 선택신호를 전달하기 위한 다수의 제 1 주사선, 상기 제 1 주사선과 교번되게 형성되며, 발광신호를 전달하기 위한 다수의 제 2 주사선, 및 상기 다수의 데이터선과 다수의 제 1 주사선 및 제 2 주사선에 의해 둘러싸이는 영역에 형성되며 각각 유기 전계발광 소자에 전류를 공급하는 트랜지스터를 가지는 행렬 형태의 다수의 픽셀을 포함하는 유기 전계발광 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 주사선 중 n-1번째 제1 주사선으로부터의 선택 신호에 응답하여 트랜지스터의 문턱전압을 콘덴서에 저장하는 제 1 단계, 화상 신호를 나타내는 데이터 전압을 상기 다수의 데이터선에 인가하는 제 2 단계, 상기 픽셀의 행을 선택하기 위한 선택 신호를 상기 다수의 제1 주사선에 순차적으로 인가하는 제 3 단계, 상기 제1 주사선 중 n번째 제1 주사선으로부터의 선택 신호에 응답하여 상기 데이터선에 인가된 데이터 전압을 스위칭하여, 문턱전압이 보상된데이터 전압을 상기 트랜지스터의 게이트에 전달하는 제4 단계, 및 상기 제 2 주사선으로부터의 발광신호에 응답하여 상기 트랜지스터에서 상기 유기 전계 발광 표시소자에 전류를 공급하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 소자를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 유기 전계 발광소자를 구동하기 위한 종래 전압기입 방식의 능동 매트릭스 픽셀회로이다.
도 3은 도 2에 나타낸 종래 전압기입 방식 능동 매트릭스 픽셀회로에 대한 구동 타이밍도이다.
도 4는 상기 도 2의 픽셀회로를 개선한 종래의 전압기입 방식의 능동 매트릭스 픽셀 회로이다.
도 5는 상기 도 4의 픽셀회로에 대한 구동 타이밍도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유기 전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 유기 전계발광 표시 장치의 픽셀회로의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명 제 1 실시예에 따른 유기 전계발광 표시 장치의 픽셀회로를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명 제 2 실시예에 따른 유기 전계발광 표시 장치의 픽셀회로를나타내는 도면이다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시한 유기 전계발광 표시 장치의 픽셀회로에 대한 구동 타이밍도이다.
도 11은 본 발명 제 3 실시예에 따른 유기 전계발광 표시 장치의 픽셀회로를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명 제 4 실시예에 따른 유기 전계발광 표시 장치의 픽셀회로를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11 및 도 12에 도시한 유기 전계발광 표시 장치의 픽셀회로에 대한 구동 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 유기 전계 발광 표시 장치 및 그의 구동 방법을 상세히 설명한다.
도6은 본 발명에 따른 유기EL 표시장치를 나타내는 도면이다.
도6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기EL 표시장치는 유기EL 표시장치 패널(Panel)(10), 데이터 구동부(driver)(30), 주사 구동부(scan driver)(20)를 포함한다.
유기EL 표시장치 패널(10)은 화상신호를 나타내는 데이터 전압을 전달하는 다수의 데이터선(D1, D2, D3, ..., Dy), 선택신호를 전달하기 위한 다수의 제 1 주사선(S1, S2, S3, ...,Sz), 다수의 제 1 주사선(S1, S2, S3, ...,Sz)과 평행한 방향으로 교번(alternate)되게 형성되어 발광신호를 전달하기 위한 다수의 제 2 주사선(E1, E2, E3, ...,Ez), 상기 다수의 데이터선(D1, D2, D3, ..., Dy)과 다수의 제 1 주사선(S1, S2, S3, ...,Sz) 및 다수의 제 2 주사선(E1, E2, E3, ...,Ez)에 의해 둘러싸이는 다수의 픽셀에 각각 형성되는 픽셀회로(11)를 포함한다.
데이터 구동부(30)는 상기 다수의 데이터선(D1, D2, D3, ..., Dy)에 화상신호를 나타내는 데이터 전압을 인가하고, 주사 구동부(20)는 상기 다수의 제 1 주사선 (S1, S2, S3. ..., Sz) 및 제 2 주사선 (E1, E2, E3, ... , Ez) 에 각각 선택신호 및 발광신호를 순차적으로 인가한다.
도7은 본 발명에 따른 유기 EL 장치의 픽셀회로의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 EL 장치에 사용되는 픽셀 회로의 기본 개념은, 유기EL 소자(OLED), 박막 트랜지스터(M1), 복수개의 제 1 내지 제 4 스위치(S1, S2, S3, S4) 및 제 1, 제 2 콘덴서(C1, C2)를 포함한다.
유기 EL 소자(OLED)는 전류구동용 박막 트랜지스터(M1)의 드레인과 접지 사이에 연결되며 인가되는 전류의 양에 대응하는 빛을 발광한다.
박막 트랜지스터(M1)는 제 1 스위치(S1)를 통해 인가되는 데이터 전압(data[m])에 대응하여 상기 유기 EL 소자(OLED)에 전류를 공급한다.
제 1 스위치(S1)는 제1 주사선에 인가되는 n번째 선택신호(Select[n])에 응답하여 데이터선에 인가되는 데이터 전압을 스위칭한다.
제 2 스위치(S2)는 제1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호(Select[n-1])에 응답하여 제1 콘덴서(C1)의 일측단자에 일정한 전압을 인가한다.
제 3 스위치(S3)는 제1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호(Select[n-1])에 응답하여 박막트랜지스터(M1)를 다이오드 커넥션 시킨다.
제4 스위치(S4)는 제 2 주사선에 인가되는 n번째 발광신호(Emission[n])에 응답하여 박막트랜지스터(M1)로부터 공급되는 전류를 유기 EL 소자(OLED)에 전달한다.
제1 콘덴서(C1)는 제2 콘덴서(C2)와 커플링에 의해 문턱전압이 보상된 형태의 데이터 전압을 상기 박막 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가한다.
제2 콘덴서(C2)는 상기 박막 트랜지스터(M1)의 게이트와 소스 사이의 전압을 설정된 프레임(frame) 시간동안 유지한다.
도7에 도시한 픽셀 회로에 따르면, 전류공급용 박막 트랜지스터(M1)를 PMOS형 박막 트랜지스터로 구성하였으나, 후술하는 바와 같이 NMOS형 박막 트랜지스터로 구성할 수도 있다.
다음에는 도7에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 픽셀회로의 동작을 설명한다.
제 3 스위치(S3)가 제어단자에 인가되는 n-1번째 선택신호(Select[n-1])에 의해 온 되어 구동용 박막 트랜지스터(M1)는 다이오드 커넥션 상태가 되고, 제 4 스위치(S4)가 n번째 발광신호(Emission[n])에 의해 오프 되면 박막 트랜지스터(M1)의 문턱전압이 콘덴서(C2)에 저장되게 된다.
다시 n-1번째 선택신호가 하이가 되어 제 3 스위치(S3)가 오프 되고, n번째 선택신호가 로우가 되어 제 1 스위치(S1)가 온 된 후 데이터 전압을 인가하면, 데이터 전압과 제 1, 제 2 콘덴서(C1,C2)의 비(ratio)에 의하여 문턱전압이 보상된 형태의 데이터 전압이 박막 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가된다. 이때 박막 트랜지스터(M1)의 게이트 전압은 상기한 바와 같은 수학식 2와 같다.
n번째 발광신호가 로우가 되면 상기 수학식 2의 전압값에 의해, 상기 수학식3과 같은 전류가 유기EL소자(OLED)로 흘러 발광이 이루어진다.
상기 수학식 3에서 나타낸 바와 같이, 도 7에 도시한 픽셀회로에 의하면 유기EL 소자(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)는 박막 트랜지스터(M1)의 문턱전압에 관계없이 데이터선에 인가되는 데이터 전압에만 대응하여 흐른다. 즉, 상기의 픽셀회로에 따르면 전류구동용 박막 트랜지스터(M1)의 문턱전압의 편차가 보상되기 때문에 고계조의 유기EL 표시장치를 구현할 수 있다. 또한 n-1번째 라인시간동안 박막 트랜지스터(M1)의 문턱전압을 저장하고, n번째 라인시간동안 데이터를 기입하기 때문에 기존의 문턱전압 보상 픽셀 회로에 비해 픽셀회로 및 그의 주위 회로를 간단히 할 수 있을 뿐만 아니라 약 2배 정도의 오토제로시간과 데이터 기입시간을 얻을 수 있다.
도8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 EL 표시장치의 픽셀회로를 나타내는 도면이다.
도8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 픽셀회로는 도7에 도시한 픽셀회로와 마찬가지로 전류 공급용 트랜지스터(M1)를 PMOS 트랜지스터로 구성하였으며, 도 7에 나타낸 바와 같은 제 1 내지 제 4 스위치(S1, S2, S3, S4)를 각각 제 2 내지 제 5 PMOS형 트랜지스터(M2, M3, M4, M5)로 구성한 것이다.
도9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 EL 표시장치의 픽셀회로를 나타내는 도면이다.
도9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 픽셀회로는 도8에도시한 픽셀회로와 거의 동일한 구성을 가지나, 제 3 트랜지스터(M3)의 소스가 n-1번째 발광신호선(Emission[n-1])에 연결되어있다는 점이 다르다.
즉 도8에서처럼 제 3 트랜지스터(M3)의 소스가 전원전압(VDD)에 연결되어있는 경우 대면적, 고해상도의 EL표시장치를 구현함에 있어서, IR drop에 의해 픽셀 공급전압이 전 패널에서 일정하지 않다면 패널의 균일성을 떨어뜨리는 원인이 된다. 그러나 상기 도9에서처럼 트랜지스터(M3)의 소스를 n-1번째 발광신호선에 연결함으로써 전술한 영향을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도10은 도8 및 도9에 도시한 픽셀회로를 구동하기 위한 타이밍 도이다.
도10을 참조하면, 최초 n-1번째 선택신호(Select[n-1])를 통해 해당 픽셀의 전류구동용 박막 트랜지스터(M1)의 문턱전압을 제 2 콘덴서(C2)에 저장하고, n번째 선택신호(Select[n])를 통해 데이터신호(Data[m])를 보상하여 박막 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가하며 n번째 발광신호(Emission[n])를 통해 해당 픽셀을 발광시킨다.
즉, 좀더 구체적으로 설명하면 제 4 트랜지스터(M4)의 제어단자에 인가되는 n-1번째 선택신호(Select[n-1])가 로우(low)가 되어 제 4 트랜지스터(M4)가 온 되고, 제 5 트랜지스터(M5)의 제어단자 인가되는 n번째 발광신호(Emission[n])가 하이(High)가 되어 제 5 트랜지스터(M5)가 오프 되면, 구동용 박막 트랜지스터(M1)의 문턱전압이 제 2 콘덴서(C2)에 저장되게 된다.
다시 n-1번째 선택신호가 하이가 되어 제 4 트랜지스터(M4)가 오프 되고, n번째 선택신호가 로우가 되어 제 2 트랜지스터(M2)가 온 되면, 데이터 전압이 인가되어 데이터 전압과 콘덴서(C1,C2)의 비(ratio)에 의하여 보상된 데이터 전압이 구동용 박막 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가된다. 이때 박막 트랜지스터(M1)의 게이트 전압은 식 2에 나타내었다.
n번째 발광신호가 로우가 되면 상기 제 5 트랜지스터(M5)가 온 되어 상기 식 2의 전압값에 의해 식 3과 같은 전류가 유기EL소자(OLED)로 흘러 발광이 이루어진다.
상기 수학식 3에서 나타낸 바와 같이 도 8 및 도 9에 도시한 픽셀회로에 의하면 유기EL 소자에 흐르는 전류(IOLED)는 박막 트랜지스터(M1)의 문턱전압에 관계없이 데이터선에 인가되는 데이터 전압에만 대응하여 흐른다.
도11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 EL 표시장치의 픽셀회로를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 픽셀회로는 도8에 도시한 픽셀회로와 거의 동일한 구성을 가지나, 제 6 내지 제 10 트랜지스터(M6, M7, M8, M9, M10)가 NMOS형 트랜지스터로 구성되어 있으며, 도8에 도시한 회로와 완전히 대칭구조를 이룬다는 점이 다르다.
도12는 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 EL 표시 장치의 픽셀회로를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 픽셀회로는 도9에 도시한 픽셀회로와 거의 동일한 구성을 가지나, 제 6 내지 제 10 트랜지스터(M6, M7, M8, M9, M10)가 NMOS형트랜지스터로 구성되어 있으며 도9에 도시한 회로와 완전히 대칭구조를 이룬다는 점이 다르다.
도13은 도11 및 도12에 도시한 픽셀회로를 구동하기 위한 타이밍도이다. 상기 타이밍도는 상기 도10의 타이밍도가 반전(Inverting)된 형태로서 동작은 상기 도10의 경우와 동일하다.
상기 도11과 도12에 도시한 픽셀회로의 동작 설명 및 상기 도13에 도시한 타이밍도의 설명은 도8부터 도10에서 이미 설명한 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 내용이므로 이하에서는 중복되는 설명을 생략한다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제어 신호선의 수를 줄여 픽셀회로와 그의 주위 회로를 간단히 하며, 두 배의 라인시간동안 문턱전압 보상 및 데이터 기입이 이루어지기 때문에 대면적, 고해상도의 능동 매트릭스 전압기입 방식의 유기 EL 표시장치 및 구동 방법을 구현할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 화상 신호를 나타내는 데이터 전류를 전달하는 다수의 데이터선과, 선택신호를 전달하기 위한 다수의 제 1 주사선들과, 상기 제 1 주사선과 교번되게 형성되며, 발광신호를 전달하기 위한 다수의 제 2 주사선들과, 상기 다수의 데이터선과 상기 다수의 제 1 주사선 및 제 2 주사선들에 의해 규정되는 다수의 픽셀에 각각 형성되는 다수의 픽셀회로를 포함하여 구성되는 유기전계 발광 표시 장치에 있어서,
    상기 픽셀 회로는,
    상기 제 1 주사선에 인가되는 n 번째 선택신호에 응답하여 상기 데이터선에 인가되는 데이터 전압을 스위칭하는 제1 스위칭소자와;
    상기 제 1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호에 응답하여 제1 콘덴서의 일측단자에 일정한 전압을 인가하는 제2 스위칭소자와;
    상기 제 1 주사선에 인가되는 n-1번째 선택신호에 응답하여 제1 트랜지스터를 다이오드 커넥션 시키기 위한 제3 스위칭소자와;
    상기 제 2 주사선에 인가되는 n번째 발광신호(Emission[n])에 응답하여 상기 제1 트랜지스터로부터 공급되는 전류를 유기 전계 발광 소자에 전달하는 제4 스위칭소자와;
    상기 제 1 스위칭 소자를 통해 인가되는 상기 데이터 전압에 대응하여 유기 전계 발광 소자에 전류를 공급하는 제1 트랜지스터와;
    상기 제 1 트랜지스터에서 인가되는 전류의 양에 대응하는 빛을 발광하는 유기 전계발광 소자와;
    제2 콘덴서와 커플링에 의해 문턱전압이 보상된 데이터 전압값을 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 인가하는 제1 콘덴서와;
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트와 소스 사이의 전압을 설정된 프레임(frame) 시간 동안 유지하는 제 2 콘덴서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 소자는 상기 n 번째의 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고, 상기 데이터선과 상기 제 2 스위칭 소자의 일측 단자에 각각 제1 단자 및 제2 단자가 연결되는 제 2 트랜지스터로 구성되고,
    상기 제 2 스위칭 소자는 상기 n-1번째의 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고, 전원전압에 제 1 단자가 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자의 제 2 단자에 제 2단자가 연결되는 제 3 트랜지스터로 구성되며,
    상기 제 3 스위칭 소자는 상기 n-1번째 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트에 제 1 단자가 연결되며, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 제 2 단자가 연결되는 제 4 트랜지스터로 구성되고,
    상기 제 4 스위칭 소자는 상기 n번째 제 2 주사선에 제어단자가 연결되고 상기 제 1 트랜지스터의 드레인에 제 1 단자가 연결되며 상기 전계 발광 소자에 제 2 단자가 연결되는 제 5 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 스위칭 소자는 스위치 또는 트랜지스터 중 하나로 구성되고, 상기 트랜지스터는 단결정 실리콘 트랜지스터(MOS) 또는 박막 트랜지스터(TFT)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 트랜지스터는 동일 전도 타입의 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 소자는 상기 n-1번째 제 1 주사선에 제어단자가 연결되고 상기 n-1번째 제 2 주사선에 제 1 단자가 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자의 일측에 제 2 단자가 연결되는 제 3 트랜지스터로 구성됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시장치.
  6. 다수의 데이터선, 상기 다수의 데이터선에 교차하는 다수의 주사선, 상기 다수의 데이터선과 다수의 주사선에 의해 둘러싸이는 영역에 형성되며 각각 유기 전계발광 소자에 전류를 공급하는 트랜지스터를 가지는 행렬 형태의 다수의 픽셀을 포함하는 유기 전계발광 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 주사선 중 n-1번째 주사선으로부터의 선택 신호에 응답하여 트랜지스터의 문턱전압을 콘덴서에 저장하는 제 1 단계;
    화상 신호를 나타내는 데이터 전압을 상기 다수의 데이터선에 인가하는 제 2 단계;
    상기 픽셀의 행을 선택하기 위한 선택 신호를 상기 다수의 주사선에 순차적으로 인가하는 제 3 단계;
    상기 주사선 중 n번째 주사선으로부터의 선택 신호에 응답하여 상기 데이터선에 인가된 데이터 전압을 스위칭하여, 문턱전압이 보상된 데이터 전압을 상기 트랜지스터의 게이트에 전달하는 제4 단계; 및
    상기 트랜지스터에서 상기 유기 전계 발광 표시소자에 전류를 공급하는 제 5 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시장치의 구동방법.
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