KR20110085776A - 화소 회로, 이를 이용한 표시 장치 및 표시 장치 구동 방법 - Google Patents

화소 회로, 이를 이용한 표시 장치 및 표시 장치 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 두 개의 주사 트랜지스터를 포함하는 표시 장치용 화소 회로를 개시한다. 두 개의 주사 트랜지스터들은 어닐링 구간과 오프 구간을 반복하도록 구동된다. 어닐링 구간에 의하여 주사 트랜지스터의 문턱 전압이 쉬프트 됨으로 인해 누설 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

화소 회로, 이를 이용한 표시 장치 및 표시 장치 구동 방법{A pixel circuit, and a display apparatus and a display driving method using the pixel circuit}
본 발명의 실시예들은 화소 회로, 상기 화소 회로를 이용한 표시 장치 및 표시 장치 구동 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 입력 데이터에 대응되는 데이터 신호를 복수의 화소 회로들에 인가하여 각 화소들의 휘도를 조절함으로써, 입력 데이터를 영상으로 변환하여 사용자에게 제공한다. 복수의 화소들에 출력할 데이터 신호는 데이터 구동부로부터 생성된다. 데이터 구동부는 감마 필터 회로로부터 생성된 복수의 감마 전압들 중 상기 입력 데이터에 대응되는 감마 전압을 선택하여, 선택된 감마 전압을 복수의 화소들에 데이터 신호로서 출력한다.
본 발명의 실시예들은 표시 장치용 화소 회로에서 주사 트랜지스터를 통한 누설 전류를 감소시키고, 주사 트랜지스터의 노화를 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 발광 소자에 구동 전류를 출력하는 화소 회로는, 게이트 전극을 통해 입력되는 신호에 따라 상기 구동 전류를 상기 발광 소자에 출력하고, 제1 전원 전압에 연결된 제1 전극 및 상기 발광 소자에 연결된 제2 전극을 구비하는 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 상기 구동 트랜지스터의 상기 제2 전극 사이에 연결된 저장 커패시터; 제2 전극, 데이터 선에 연결된 제1 전극, 및 제1 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제1 주사 트랜지스터; 및 상기 제1 주사 트랜지스터의 상기 제2 전극에 연결된 제1 전극, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극에 연결된 제2 전극, 및 제2 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제2 주사 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호는, 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 온되는 제1 레벨을 갖는 제1 시간 구간; 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 오프되는 제2 레벨을 갖고, 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨의 중간 레벨인 제3 레벨을 갖는 제2 시간 구간; 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 제3 시간 구간; 및 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제2 레벨을 갖고, 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제3 레벨을 갖는 제4 시간 구간을 반복하도록 구동된다.
상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 N형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있다. 대안으로, 상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 P형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 화소 회로는, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 전원 전압 사이에 직렬 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 전원 전압에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 또는 전기영동 표시 장치(EPD, electrophoretic display)를 위한 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 복수의 화소들, 상기 복수의 화소들에 데이터 선을 통해서 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동부; 및 상기 복수의 화소들에 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호를 출력하는 주사 구동부를 포함하고, 상기 복수의 화소들은, 발광 소자 및 상기 발광 소자에 구동 전류를 출력하는 화소 회로를 포함하며, 상기 화소 회로는, 게이트 전극을 통해 입력되는 신호에 따라 상기 구동 전류를 상기 발광 소자에 출력하고, 제1 전원 전압에 연결된 제1 전극 및 상기 발광 소자에 연결된 제2 전극을 구비하는 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 상기 구동 트랜지스터의 상기 제2 전극 사이에 연결된 저장 커패시터; 제2 전극, 상기 데이터 선에 연결된 제1 전극, 및 제1 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제1 주사 트랜지스터; 및 상기 제1 주사 트랜지스터의 상기 제2 전극에 연결된 제1 전극, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극에 연결된 제2 전극, 및 제2 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제2 주사 트랜지스터를 포함하고, 상기 주사 구동부는, 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 온되는 제1 레벨을 갖는 제1 시간 구간; 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 오프되는 제2 레벨을 갖고, 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨의 중간 레벨인 제3 레벨을 갖는 제2 시간 구간; 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 제3 시간 구간; 및 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제2 레벨을 갖고, 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제3 레벨을 갖는 제4 시간 구간을 반복하도록, 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호를 구동한다.
상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 N형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있다. 대안으로, 상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 P형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 화소 회로는, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 전원 전압 사이에 직렬 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 전원 전압에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 또는 전기영동 표시 장치(EPD, electrophoretic display)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 구동 방법에 있어서, 상기 표시 장치의 화소 회로는, 제1 주사 트랜지스터 및 제2 주사 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 주사 트랜지스터는 제1 주사 제어 신호에 응답하여 데이터 신호를 상기 제2 주사 트랜지스터로 전달하고, 상기 제2 주사 트랜지스터는 제2 주사 제어 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 직접 또는 적어도 하나의 트랜지스터를 거쳐서 구동 트랜지스터의 게이트 전극으로 전달하고, 상기 표시 장치 구동 방법은, 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제1 주사 트랜지스터가 턴 온되는 제1 레벨을 갖는 제1 시간 구간; 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 오프되는 제2 레벨을 갖고, 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨의 중간 레벨인 제3 레벨을 갖는 제2 시간 구간; 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 제3 시간 구간; 및 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제2 레벨을 갖고, 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제3 레벨을 갖는 제4 시간 구간을 포함한다.
상기 제1 주사 트랜지스터, 상기 제2 주사 트랜지스터, 및 상기 화소 회로에 포함된 트랜지스터들은 N형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)일 있다. 대안으로, 상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 P형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 또는 전기영동 디스플레이(EPD, electrophoretic display)일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 어닐링 주기를 도입함으로써, 주사 트랜지스터의 문턱 전압이 변화하여 누설 전류가 발생하는 현상을 방지할 수 있다. 또한 반복된 스위칭으로 주사 트랜지스터가 노화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 유기 전계 발광 다이오드의 발광 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 예시적인 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 게이트 바이어스에 따른 문턱 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 트랜지스터에 가해지는 예시적인 게이트 바이어스(VSTRESS)를 나타내고, 도 4b는 도 4a에 도시된 게이트 바이어스(VSTRESS)에 다른 트랜지스터의 문턱 전압 변화를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(500)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(600a)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 주사 제어 신호(Sn1), 제2 주사 제어 신호(Sn2), 및 데이터 신호(Dm)의 타이밍도를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 회로(610a)의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소(600b)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소(600c)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 유기 전계 발광 다이오드의 발광 원리를 설명하기 위한 도면이다.
유기 전계 발광 표시 장치는 형광성 유기화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 표시장치로서, 행렬 형태로 배열된 유기 전계 발광 소자들을 전압구동 혹은 전류 구동하여 영상을 표현할 수 있도록 되어있다. 이러한 유기 전계 발광 소자들은 다이오드 특성을 가져서 유기 발광 다이오드(OLED)로 불린다.
OLED는 애노드(ITO), 유기 박막, 및 캐소드 전극층(금속)이 적층된 구조를 가진다. 상기 유기 박막은 전자와 정곡의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 향상시키기 위해 발광층(emitting layer, EML), 전자 수송층(electron transport layer, ETL) 및 정공 수송층(hole transport layer, HTL)을 포함한다. 이외에도 상기 유기 박막은 정공 주입층(Hole Injecting Layer, HIL) 또는 전자 주입층(Electron Injecting Layer, EIL)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 OLED를 발광 소자로 채용하는 것이 가능하다. 그러나 본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 장치, 전기영동 표시 장치(EPD) 등 다양한 표시 장치로 구현되는 것이 가능하다.
도 2는 예시적인 화소 회로를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예들에 따른 화소 회로들은 N형 트랜지스터 또는 P형 트랜지스터로 구현될 수 있다. 이하, N형 트랜지스터로 구현된 화소 회로를 중심으로 본 발명의 실시예들을 설명한다.
발광 소자(OLED)와 화소 회로(210)를 포함하는 복수의 화소들(200)을 포함한다. 발광 소자(OLED)는 화소 회로(210)에서 출력된 구동 전류(IOLED)를 입력받아 빛을 방출하며, 발광 소자(OLED)에서 방출하는 빛의 휘도는 구동 전류(IOLED)의 크기에 따라 달라진다.
화소 회로(210)는 커패시터(C1), 구동 트랜지스터(M1), 및 주사 트랜지스터(M2)를 포함할 수 있다.
주사 제어 신호(Sn)가 주사 트랜지스터(M2)로 인가되면, 데이터 신호(Dm)가 주사 트랜지스터(M2)를 통해서 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 전극 및 커패시터(C1)의 제1 전극에 인가된다. 데이터 신호(Dm)가 인가되는 동안, 저장 커패시터(C1)에 데이터 신호(Dm)에 상응하는 레벨이 충전된다. 구동 트랜지스터(M1)는 데이터 신호(Dm)의 크기에 따라, 구동 전류(IOLED)를 생성하여 발광 소자(OLED)로 출력한다.
발광 소자(OLED)는 화소 회로(210)로부터 구동 전류(IOLED)를 입력받아, 데이터 신호(Dm)에 상응하는 휘도의 빛을 방출한다.
n형 트랜지스터로 구현된 도 2의 화소 회로에서는, 주사 트랜지스터(M2)는 대부분의 프레임 시간 동안 음의 게이트 바이어스가 걸린다. 양의 바이어스는 오직 데이터 신호(Dm)가 화소로 기록되는 프로그래밍 시간 동안에만 인가되고, 이러한 프로그래밍 시간은 음의 게이트 바이어스가 걸리는 시간에 비해서 매우 짧다. 그러나 주사 트랜지스터는 프로그래밍 구간 사이에 음의 바이어스가 인가될 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 주사 트랜지스터(M2)의 문턱 전압이 쉬프트되는 현상을 경험하게 된다.
도 3은 게이트 바이어스에 따른 문턱 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 음의 게이트 바이어스(VSTRESS)가 증가함에 따라 문턱 전압이 쉬프트되는 크기(-ΔVTH)가 증가한다. 또한 음의 바이어스가 걸리는 시간(Stress time)이 증가할수록 문턱 전압이 쉬프트되는 크기(-ΔVTH)가 증가한다.
도 4a는 트랜지스터에 가해지는 예시적인 게이트 바이어스(VSTRESS)를 나타내고, 도 4b는 도 4a에 도시된 게이트 바이어스(VSTRESS)에 다른 트랜지스터의 문턱 전압 변화를 나타낸다.
도 4a에 도시된 바와 같이 트랜지스터에 게이트 바이어스(VSTRESS)가 시간에 따라 인가될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 트랜지스터는 도 4a와 같은 게이트 바이어스(VSTRESS)로 인해 문턱 전압이 계속해서 변화한다. 문턱 전압 변화는 시간이 경과함에 따라 증가한다. 또한 게이트 바이어스(VSTRESS)가 도 4a에 도시된 바와 같이 계속해서 변화함으로써 문턱 전압 변화가 반복된다. 이러한 문턱 전압 변화는 누설 전류를 발생시키고, 트랜지스터의 열화로 이어질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 문턱 전압이 쉬프트하여 음의 방향으로 쉬프트하면, 주사 트랜지스터(M2)는 프로그래밍 구간 사이에 누설 전류를 전달하게 된다. 이로 인해 프로그래밍 구간들 사이에 데이터 선과 화소가 서로 절연되지 않고, 화소 간에 크로스토크(cross-talk)가 발생하며, 시간이 지날수록 이러한 현상이 더욱 심해지게 된다. 결국, 표시 장치의 화질이 열화된다.
본 발명의 실시예들은, 주사 트랜지스터를 직렬로 추가하고, 주사 트랜지스터에 인가되는 구동 신호를 변화시켜, 주사 트랜지스터에 가해지는 게이트 바이어스를 줄인다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(500)의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 제어부(510), 데이터 구동부(520), 주사 구동부(530), 및 복수의 화소들(540)을 포함한다.
제어부(510)는 RGB 데이터(Data), 데이터 구동부 제어 신호(DCS) 등을 생성하여 데이터 구동부(520)에 출력하고, 주사 구동부 제어 신호(SCS) 등을 생성하여 주사 구동부(530)에 출력한다.
데이터 구동부(520)는 RGB 데이터(Data)로부터 데이터 신호(Dm)를 생성하여, 복수의 화소들(540)에 출력한다. 데이터 구동부(520)는 감마 필터, 디지털-아날로그 변환 회로 등을 이용하여 RGB 데이터(Data)로부터 데이터 신호(Dm)를 생성할 수 있다. 데이터 신호(Dm)는 한 주사 주기 동안, 같은 행에 위치한 복수의 화소들에 각각 출력될 수 있다. 또한, 데이터 신호(Dm)를 전달하는 복수의 데이터 선들 각각은 같은 열에 위치한 복수의 화소들에 연결될 수 있다.
주사 구동부(530)는 주사 구동부 제어 신호(SCS)로부터 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 제2 주사 제어 신호(Sn2)를 생성하여, 복수의 화소들(540)로 출력한다. 제1 주사 제어 신호(Sn1)를 전달하는 각각의 제1 주사 제어 신호선 및 제2 주사 제어 신호(Sn2)를 전달하는 각각의 제2 주사 제어 신호선은 같은 행에 위치한 복수의 화소들에 연결될 수 있다. 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 행을 단위로 순차적으로 구동될 수 있다.
본 실시예에 따른 주사 구동부(530)는, 상기 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 상기 제2 주사 제어 신호(Sn2)가 제1 레벨을 갖는 제1 시간 구간, 상기 제2 주사 제어 신호(Sn2)가 제2 레벨을 갖고, 상기 제1 주사 제어 신호(Sn1)가 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨의 중간 레벨인 제3 레벨을 갖는 제2 시간 구간, 상기 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 상기 제2 주사 제어 신호(Sn2)가 상기 제1 레벨을 갖는 제3 시간 구간, 및 상기 제1 주사 제어 신호(Sn1)가 상기 제2 레벨을 갖고, 상기 제2 주사 제어 신호(Sn2)가 상기 제3 레벨을 갖는 제4 시간 구간을 반복하며, 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 제2 주사 제어 신호(Sn2)를 구동할 수 있다.
복수의 화소들(540)은 도 5에 도시된 바와 같이, NxM 행렬 형태로 배열될 수 있다. 복수의 화소들(540) 각각(Pnm)은 발광 소자(OLED) 및 발광 소자(OLED)를 구동하기 위한 화소 회로를 포함할 수 있다. 복수의 화소들(540) 각각에는 제1 전원 전압(ELVDD), 및 제2 전원 전압(ELVSS)이 인가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 화소들(540)은 각각 제1 주사 트랜지스터 및 제2 주사 트랜지스터를 포함한다. 제1 주사 제어 신호(Sn1)는 제1 주사 트랜지스터의 게이트 전극으로 인가되고, 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 제2 주사 트랜지스터의 게이트 전극으로 인가된다. 상기 제1 레벨은 제1 주사 트랜지스터 및 제2 주사 트랜지스터가 턴 온되는 레벨, 상기 제2 레벨은 제1 주사 트랜지스터 및 제2 주사 트랜지스터가 턴 오프되는 레벨, 상기 제3 레벨은 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨 사이의 레벨이다. 제3 레벨은 트랜지스터에서 음의 문턱 전압이 발생하지 않는 레벨로 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화소(600a)는 화소 회로(610a) 및 발광 소자(OLED)를 포함한다. 구동 트랜지스터(T1), 제1 주사 트랜지스터(T2), 제2 주사 트랜지스터(T3), 및 저장 커패시터(Cst)를 포함한다.
구동 트랜지스터(T1)는 제1 전원 전압(ELVDD)에 연결된 제1 전극 및 발광 소자(OLED)에 연결된 제2 전극을 구비한다.
제1 주사 트랜지스터(T2)는 제1 주사 제어 신호(Sn1)에 연결된 게이트 전극, 데이터 신호(Dm)를 전달하는 데이터 선에 연결된 제1 전극, 및 제2 전극을 구비한다.
제2 주사 트랜지스터(T3)는 제2 주사 제어 신호(Sn2)에 연결된 게이트 전극, 제1 주사 트랜지스터(T2)의 제2 전극에 연결된 제1 전극, 및 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결된 제2 전극을 구비한다.
저장 트랜지스터(Cst)는 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 구동 트랜지스터의 제2 전극 사이에 연결된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 주사 제어 신호(Sn1), 제2 주사 제어 신호(Sn2), 및 데이터 신호(Dm)의 타이밍도를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 프로그래밍 주기(A 및 C) 사이에 어닐링 구간 및 오프 구간을 번갈아가며 갖는다. 이로 인해, 어닐링 구간 동안, 제1 주사 트랜지스터(T2) 및 제2 주사 트랜지스터(T3)에 가해지는 게이트 바이어스가 감소되어, 제1 주사 트랜지스터(T2) 및 제2 주사 트랜지스터(T3)의 문턱 전압이 변화되는 현상을 완화시키고, 노화 속도를 감소시킬 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 회로(610a)의 구동을 설명하기 위한 도면이다. 도 7, 도 8a, 도 8b, 및 도 8c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 회로(610a)의 동작을 설명한다.
제1 시간 구간(A) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 제1 레벨(LV1)을 갖고, 데이터 신호(Dm)는 유효한 레벨을 갖는다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 주사 제어 신호(T2) 및 제2 주사 제어 신호(T3)는 턴 온되어, 데이터 신호(Dm)를 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 저장 커패시터(Cst)에 인가한다. 저장 커패시터(Cst)는 제1 시간 구간(A) 동안, 데이터 신호(Dm)를 저장한다. 구동 트랜지스터(T1)는 데이터 신호(Dm)가 게이트 전극으로 인가되면, 데이터 신호(Dm)에 대응되는 구동 전류(IOLED)를 생성하여 발광 소자(OLED)로 출력한다.
제2 시간 구간(B) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1)는 제3 레벨(LV3)을 갖고, 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 제2 레벨(LV2)을 갖는다. 이로 인해, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 주사 트랜지스터(T2)는 어닐링(annealing)되고, 제2 주사 트랜지스터(T3)는 턴 오프된다. 제2 주사 트랜지스터(T3)가 턴 오프됨에 따라, 데이터 신호(Dm)를 전달하는 데이터 선과 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 분리된다. 구동 트랜지스터(T1)는 저장 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 신호(Dm)를 이용하여 계속해서 구동 전류(IOLED)를 생성하여 발광 소자(OLED)로 출력한다.
제3 시간 구간(C) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1) 및 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 제1 레벨(LV1)을 갖고, 데이터 신호(Dm)는 다음 프레임의 데이터에 해당하는 유효한 레벨을 갖는다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 주사 트랜지스터(T2) 및 제2 주사 트랜지스터(T3)가 턴 온되어, 데이터 신호(Dm)가 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 저장 커패시터(Cst)에 인가된다. 이로 인해 저장 커패시터(Cst)에 다음 프레임의 데이터 신호(Dm)가 프로그램되고, 구동 트랜지스터(T1)는 데이터 신호(Dm)에 대응되는 구동 전류(IOLED)를 생성하여 발광 소자(OLED)로 출력한다.
제4 시간 구간(D) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1)는 제2 레벨(LV2)을 갖고, 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 제3 레벨(LV3)을 갖는다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 제1 주사 제어 신호(Sn1)에 의해 제1 주사 트랜지스터(T2)는 턴 오프되고, 제2 주사 제어 신호(Sn2)에 의해 제2 주사 트랜지스터(T3)는 어닐링된다. 제1 주사 트랜지스터(T2)가 턴 오프됨에 따라, 데이터 신호(Dm)를 전달하는 데이터 선과 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 분리된다. 구동 트랜지스터(T1)는 저장 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 신호(Dm)를 이용하여 구동 전류(IOLED)를 생성하여 발광 소자(OLED)에 출력한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 화소(600b)는 제1 전원 전압(ELVDD)와 구동 트랜지스터(T1) 사이에 직렬로 연결된 제3 트랜지스터(T4)를 더 포함한다. 또한 저장 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 제3 트랜지스터(T4)의 게이트 전극 사이에 연결되고, 제3 트랜지스터(T4)의 게이트 전극과 제1 전원 전압(ELVDD)은 전기적으로 연결되어 있다.
제3 트랜지스터(T4)는 게이트 전극과 드레인 전극이 전기적으로 연결되어, 항상 포화 영역(saturation area)에서 동작한다. 따라서 제3 트랜지스터(T4)는 저항처럼 동작하고, 제3 트랜지스터(T3)에서의 전압 강하는 구동 전류(IOLED)의 크기에 의해 결정된다. 디스플레이 동작 동안, 구동 트랜지스터(T1)의 문턱 전압과 발광 소자(OLED)의 문턱 전압은 소자의 특성 쉬프트 때문에 증가하고, 이로 인해 구동 전류(IOLED)의 레벨이 낮아진다. 구동 전류(IOLED)의 크기가 낮아지면, 제3 트랜지스터(T4)에 걸리는 전압 또한 낮아져, 구동 트랜지스터(T1)의 드레인-소스 간 전압이 높아지고, 이로 인해 구동 트랜지스터(T1)에서 출력되는 구동 전류(IOLED)의 크기가 증가한다. 이러한 구동 전류(IOLED)의 증가는, 소자 특성 쉬프트를 보상하게 된다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동 트랜지스터(T1) 또는 발광 소자(OLED)의 문턱 전압 변화를 보상하는 효과가 있다.
제1 주사 트랜지스터(T2)와 제2 주사 트랜지스터(T3)의 구동은 도 6 내지 도 8c를 이용하여 앞서 설명한 것과 동일하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소(600c)의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 도 10에 도시된 바와 같이 액정 표시 장치로 구현될 수 있으며, 발광 소자는 액정셀(LC)일 수 있다. 제1 주사 트랜지스터(T2)와 제2 주사 트랜지스터(T3)의 구동은 도 6 내지 도 8c를 이용하여 앞서 설명한 것과 동일하다.
또한, 본 발명은 전기영동 디스플레이(EPD, electrophoretic display)로 구현되는 것도 가능하다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 구동 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 주사 트랜지스터(T2) 및 제2 주사 트랜지스터(T3)를 포함하는 화소 회로들을 구동한다.
제1 시간 구간(A) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1)와 제2 주사 제어 신호(Sn2)가 제1 레벨(LV1)을 가져, 제1 주사 트랜지스터(T2) 및 제2 주사 트랜지스터(T3)가 턴 온되어, 데이터 신호(Dm)가 저장 커패시터(Cst)에 프로그래밍된다(S902). 데이터 신호(Dm)에 따른 구동 전류(IOLED)가 발광 소자(OLED)로 출력된다.
제2 시간 구간(B) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1)는 제3 레벨(LV3)을 갖고, 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 제2 레벨(LV2)을 갖는다. 이로 인해, 제1 주사 트랜지스터(T2)는 어닐링되고, 제2 주사 트랜지스터(T3)는 턴 오프된다(S904). 저장 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 신호(Dm)에 따라 구동 전류(IOLED)가 계속해서 발광 소자(OLED)로 출력된다.
제3 시간 구간(C) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1)와 제2 주사 제어 신호(Sn2)가 제1 레벨(LV1)을 가져, 제1 주사 트랜지스터(T2) 및 제2 주사 트랜지스터(T3)가 턴 온되어, 다음 프레임의 데이터 신호(Dm)가 저장 커패시터(Cst)에 프로그래밍된다(S906). 데이터 신호(Dm)에 따른 구동 전류(IOLED)가 발광 소자(OLED)로 출력된다.
제4 시간 구간(D) 동안, 제1 주사 제어 신호(Sn1)는 제2 레벨(LV2)을 갖고, 제2 주사 제어 신호(Sn2)는 제3 레벨(LV3)을 갖는다. 이로 인해, 제1 주사 트랜지스터(T2)는 턴 오프되고, 제2 주사 트랜지스터(T3)는 어닐링된다(S908). 저장 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 신호(Dm)에 따라 구동 전류(IOLED)가 계속해서 발광 소자(OLED)로 출력된다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
200,600a, 600b, 600c 화소
210, 610a, 610b, 610c 화소 회로
500 표시 장치 510 제어부
520 데이터 구동부 530 주사 구동부

Claims (14)

  1. 발광 소자에 구동 전류를 출력하는 화소 회로에 있어서,
    게이트 전극을 통해 입력되는 신호에 따라 상기 구동 전류를 상기 발광 소자에 출력하고, 제1 전원 전압에 연결된 제1 전극 및 상기 발광 소자에 연결된 제2 전극을 구비하는 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 상기 구동 트랜지스터의 상기 제2 전극 사이에 연결된 저장 커패시터;
    제2 전극, 데이터 선에 연결된 제1 전극, 및 제1 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제1 주사 트랜지스터; 및
    상기 제1 주사 트랜지스터의 상기 제2 전극에 연결된 제1 전극, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극에 연결된 제2 전극, 및 제2 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제2 주사 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호는,
    상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 온되는 제1 레벨을 갖는 제1 시간 구간;
    상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 오프되는 제2 레벨을 갖고, 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨의 중간 레벨인 제3 레벨을 갖는 제2 시간 구간;
    상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 제3 시간 구간; 및
    상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제2 레벨을 갖고, 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제3 레벨을 갖는 제4 시간 구간을 반복하도록 구동되는, 화소 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 N형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)인, 화소 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 P형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)인, 화소 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 전원 전압 사이에 직렬 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 전원 전압에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함하는, 화소 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 또는 전기영동 표시 장치(EPD, electrophoretic display)를 위한 발광 소자인, 화소 회로.
  6. 복수의 화소들,
    상기 복수의 화소들에 데이터 선을 통해서 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동부; 및
    상기 복수의 화소들에 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호를 출력하는 주사 구동부를 포함하고,
    상기 복수의 화소들은, 발광 소자 및 상기 발광 소자에 구동 전류를 출력하는 화소 회로를 포함하고, 상기 화소 회로는,
    게이트 전극을 통해 입력되는 신호에 따라 상기 구동 전류를 상기 발광 소자에 출력하고, 제1 전원 전압에 연결된 제1 전극 및 상기 발광 소자에 연결된 제2 전극을 구비하는 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 상기 구동 트랜지스터의 상기 제2 전극 사이에 연결된 저장 커패시터;
    제2 전극, 상기 데이터 선에 연결된 제1 전극, 및 제1 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제1 주사 트랜지스터; 및
    상기 제1 주사 트랜지스터의 상기 제2 전극에 연결된 제1 전극, 상기 구동 트랜지스터의 상기 게이트 전극에 연결된 제2 전극, 및 제2 주사 제어 신호에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제2 주사 트랜지스터를 포함하고,
    상기 주사 구동부는,
    상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 온되는 제1 레벨을 갖는 제1 시간 구간;
    상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 오프되는 제2 레벨을 갖고, 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨의 중간 레벨인 제3 레벨을 갖는 제2 시간 구간;
    상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 제3 시간 구간; 및
    상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제2 레벨을 갖고, 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제3 레벨을 갖는 제4 시간 구간을 반복하도록, 상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호를 구동하는, 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 N형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)인, 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터, 상기 제1 주사 트랜지스터, 및 상기 제2 주사 트랜지스터는 P형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)인, 화소 회로.
  9. 제6항에 있어서, 상기 화소 회로는, 상기 구동 트랜지스터와 상기 제1 전원 전압 사이에 직렬 연결되고, 게이트 전극이 상기 제1 전원 전압에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함하는, 표시 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 표시 장치는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 또는 전기영동 표시 장치(EPD, electrophoretic display)인, 표시 장치.
  11. 표시 장치 구동 방법에 있어서,
    상기 표시 장치의 화소 회로는, 제1 주사 트랜지스터 및 제2 주사 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 주사 트랜지스터는 제1 주사 제어 신호에 응답하여 데이터 신호를 상기 제2 주사 트랜지스터로 전달하고,
    상기 제2 주사 트랜지스터는 제2 주사 제어 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 직접 또는 적어도 하나의 트랜지스터를 거쳐서 구동 트랜지스터의 게이트 전극으로 전달하고,
    상기 표시 장치 구동 방법은,
    상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제1 주사 트랜지스터가 턴 온되는 제1 레벨을 갖는 제1 시간 구간;
    상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 주사 트랜지스터 및 상기 제2 주사 트랜지스터가 턴 오프되는 제2 레벨을 갖고, 상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨과 상기 제2 레벨의 중간 레벨인 제3 레벨을 갖는 제2 시간 구간;
    상기 제1 주사 제어 신호 및 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제1 레벨을 갖는 제3 시간 구간; 및
    상기 제1 주사 제어 신호가 상기 제2 레벨을 갖고, 상기 제2 주사 제어 신호가 상기 제3 레벨을 갖는 제4 시간 구간을 포함하는, 표시 장치 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 주사 트랜지스터, 상기 제2 주사 트랜지스터, 및 상기 화소 회로에 포함된 트랜지스터들은 N형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)인, 표시 장치 구동 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 주사 트랜지스터, 상기 제2 주사 트랜지스터, 및 상기 화소 회로에 포함된 트랜지스터들은 P형 MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor)인, 표시 장치 구동 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 표시 장치는 유기 전계 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 또는 전기영동 디스플레이(EPD, electrophoretic display)인, 표시 장치 구동 방법.
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