KR20120078416A - 발광표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동스위칭소자의 전자이동도에 따른 특성치를 데이터 신호에 반영하여 각 화소별 구동스위칭소자들간의 전류 구동능력 편차를 최소화하여 화질을 향상시킬 수 있는 발광표시장치에 관한 것으로, 스캔라인으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 데이터라인과 제 1 노드 사이에 접속된 데이터스위칭소자; 발광제어라인으로부터의 발광제어신호에 따라 동작이 제어되며, 제 1 구동전원라인과 제 2 노드 사이에 접속된 발광제어스위칭소자; 상기 스캔라인으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 기준전원라인과 제 3 노드 사이에 접속된 발광방지스위칭소자; 상기 제 1 노드에 게이트전극이 연결되고, 상기 제 2 노드와 제 3 노드에 소스전극 및 드레인전극이 연결된 구동스위칭소자; 상기 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 커패시터; 상기 제 1 노드와 상기 기준전원라인 사이에 접속된 제 2 커패시터; 및, 상기 제 3 노드와 제 2 구동전원라인 사이에 접속된 발광소자를 포함하며; 상기 발광제어스위칭소자가 턴-오프되는 시점과 상기 데이터스위칭소자가 턴-오프되는 시점 사이의 기간동안 상기 구동스위칭소자의 전자이동도가 산출됨을 특징으로 한다.

Description

발광표시장치{LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 발광표시장치에 관한 것으로, 특히 구동스위칭소자의 전자이동도에 따른 특성치를 데이터 신호에 반영하여 각 화소별 구동스위칭소자들간의 전류 구동능력 편차를 최소화하여 화질을 향상시킬 수 있는 발광표시장치에 대한 것이다.
발광표시장치의 화소들은 정전류소자인 구동스위칭소자를 포함한다. 이 화소들의 구동스위칭소자들은 엑시머 레이저 결정화(ELA; Excimer Laser Annealing) 공정으로 형성되는 바, 이 구동스위칭소자들의 전류 구동능력은 이들의 문턱전압보다는 전자이동도에 많은 영향을 받는다.
그러나, 종래에는 이 구동스위칭소자들의 문턱전압에 근거하여 데이터 신호를 보정함으로써 이 구동스위칭소자들간의 전류 구동능력 편차를 보정하였다.
따라서, 종래에는 여전히 이 구동스위칭소자들간의 전류 구동능력 편차가 존재하여 각 화소간의 휘도차가 발생하고, 이로 인해 화질이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 구동스위칭소자의 전자이동도에 따른 특성치를 데이터 신호에 반영하여 각 화소별 구동스위칭소자들간의 전류 구동능력 편차를 최소화하여 화질을 향상시킬 수 있는 발광표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광표시장치는, 스캔라인으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 데이터라인과 제 1 노드 사이에 접속된 데이터스위칭소자; 발광제어라인으로부터의 발광제어신호에 따라 동작이 제어되며, 제 1 구동전원라인과 제 2 노드 사이에 접속된 발광제어스위칭소자; 상기 스캔라인으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 기준전원라인과 제 3 노드 사이에 접속된 발광방지스위칭소자; 상기 제 1 노드에 게이트전극이 연결되고, 상기 제 2 노드와 제 3 노드에 소스전극 및 드레인전극이 연결된 구동스위칭소자; 상기 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 커패시터; 상기 제 1 노드와 상기 기준전원라인 사이에 접속된 제 2 커패시터; 및, 상기 제 3 노드와 제 2 구동전원라인 사이에 접속된 발광소자를 포함하며; 상기 발광제어스위칭소자가 턴-오프되는 시점과 상기 데이터스위칭소자가 턴-오프되는 시점 사이의 기간동안 상기 구동스위칭소자의 전자이동도가 산출됨을 특징으로 한다.
상기 스캔신호 및 발광제어신호는 순차적으로 발생되는 초기화 기간, 검출/기입 기간, 유지 기간 및 발광 기간에 근거하여 액티브 상태 또는 비액티브 상태로 변화하며; 그리고 상기 발광제어스위칭소자가 턴-오프되는 시점과 상기 데이터스위칭소자가 턴-오프되는 시점 사이의 기간은 상기 검출/기입 기간에 해당함을 특징으로 한다.
상기 초기화 기간동안 상기 발광제어신호 및 스캔신호가 액티브 상태로 유지되며; 상기 검출/데이터기입 기간동안 상기 발광제어신호가 비액티브 상태로 유지되고, 상기 스캔신호가 액티브 상태로 유지되며; 상기 유지 기간동안 상기 발광제어신호가 비액티브 상태로 유지되고, 상기 스캔신호가 비액티브 상태로 유지되며; 상기 발광 기간동안 상기 발광제어신호가 액티브 상태로 유지되고, 상기 스캔신호가 비액티브 상태로 유지되며; 데이터신호가 상기 초기화 기간, 검출/데이터기입 기간 및 유지 기간동안 상기 데이터 라인으로 공급되며; 상기 데이터신호는 상기 스캔신호가 초기화 기간에 액티브 상태로 천이된 이후부터 상기 발광제어신호가 발광 기간에 액티브 상태로 천이되기 이전까지 상기 데이터라인으로 공급되며; 상기 제 1 구동전원라인으로 공급되는 제 1 구동전압이 상기 제 2 구동전원라인으로 공급되는 제 2 구동전압보다 더 크며; 상기 제 1 구동전압 및 제 2 구동전압 모두 모든 기간 동안 일정한 전압을 갖는 직류전압이며; 상기 기준전원라인으로 공급되는 기준전압이 상기 제 2 구동전압과 동일하며; 상기 발광스위칭소자는 상기 발광제어신호가 액티브 상태일 때 턴-온되고, 비액티브 상태일 때 턴-오프되며; 그리고, 상기 데이터스위칭소자 및 발광방지스위칭소자는 상기 스캔신호가 액티브 상태일 때 턴-온되고, 비액티브 상태일 때 턴-오프됨을 특징으로 한다.
상기 데이터스위칭소자, 발광제어스위칭소자, 발광방지스위칭소자 및 구동스위칭소자는 모두 P타입 트랜지스터이며; 상기 액티브 상태는 로우전압의 상태이며; 그리고, 상기 비액티브 상태는 하이전압의 상태인 것을 특징으로 한다
상기 제 2 구동전압 및 기준전압은 모두 그라운드에 해당하는 전압인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광표시장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명에서는 구동스위칭소자의 문턱전압이 아닌 전자이동도에 근거하여 구동스위칭소자의 동작을 제어한다. 따라서, 엑시머 레이저 결정화(ELA) 공정에 의해 형성된 트랜지스터들간의 특성차를 보정하는데 더 유리하다.
둘째, 본 발명의 화소에 구비된 데이터스위칭소자, 발광제어스위칭소자, 발광방지스위칭소자 및 구동스위칭소자는 모두 P타입 트랜지스터로 구성된다. 이에 따라 발광소자에 의해 발생되는 전압에 영향을 받지 않고 구동스위칭소자의 게이트-소스전극간 전압을 항상 일정하게 유지할 수 있다.
셋째, 본 발명에서는 검출/기입 기간의 길이를 발광제어신호와 스캔신호를 이용하여 설정하기 때문에 대면적 표시장치에서도 본 화소 구조를 적용할 수 있다. 즉, 본 발명에서의 검출/기입 기간의 길이는 발광제어스위칭소자의 턴-오프되는 시점과 데이터스위칭소자의 턴-오프되는 시점을 조절하는 것만으로 설정될 수 있으므로, 이 시점들 사이를 근접하게 조절하여 아주 짧은 시간을 갖는 검출/기입 기간을 구현할 수 있다.
넷째, 본 발명에서는 상술된 화소 구조로 인해 제 1 구동전압을 스윙할 필요 없이 일정한 직류전압으로 전송할 수 있다. 이에 따라, 발광표시장치의 소비전력을 줄일 수 있으며, 본 발명의 화소 구조를 대면적 표시장치에 적용하는데 유리하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 도면
도 2는 도 1의 발광제어 드라이버로 및 스캔 드라이버로부터의 출력들을 나타낸 도면
도 3은 도 1의 임의의 하나의 화소에 구비된 회로 구성을 나타낸 도면
도 4는 도 3의 화소에 공급되는 발광제어신호, 스캔신호 및 데이터신호의 파형과, 그리고 이들 신호에 의해 제 1 및 제 2 노드에 발생된 전압 파형을 나타낸 도면
도 5a 내지 도 5e는 도 4에서의 각 기간에 따른 화소의 회로 상태를 나타낸 도면
도 6은 서로 다른 전자이동도 특성을 갖는 구동스위칭소자들간의 게이트-소스전극간 전압을 비교하기 위한 도면
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시부(DSP), 시스템(SYS), 스캔 드라이버(SD), 발광제어 드라이버(ED), 데이터 드라이버(DD), 타이밍 컨트롤러(TC) 및 전원 공급부(PS)를 포함한다.
표시부(DSP)는 다수의 화소(PXL)들과, 이들 화소(PXL)들이 화상을 표시하는데 필요한 각종 신호들을 전송하기 위한 다수의 스캔라인들(SL1 내지 SLm), 다수의 데이터라인들(DL1 내지 DLn) 및 전원공급라인들을 포함한다. 도 1에는 이 전원공급라인들 중 제 1 구동전원라인(VL1)만이 도시되어 있다.
이 화소(PXL)들은 매트릭스 형태로 표시부(DSP)에 배열되어 있다. 이 화소(PXL)들은 적색을 표시하는 적색 화소(PXL), 녹색을 표시하는 녹색 화소(PXL) 및 청색을 표시하는 청색 화소(PXL)로 구분된다.
시스템(SYS)은 그래픽 콘트롤러의 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기를 통하여 수직동기신호, 수평 동기신호, 클럭신호 및 영상 데이터들을 인터페이스회로를 통해 출력한다. 이 시스템(SYS)으로부터 출력된 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다. 또한, 이 시스템(SYS)으로부터 순차적으로 출력된 영상 데이터들은 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다.
타이밍 컨트롤러(TC)는 자신에게 입력되는 수평동기신호, 수직동기신호, 및 클럭신호를 이용하여 데이터 제어신호, 스캔 제어신호, 발광 제어신호를 발생시켜 데이터 드라이버(DD), 스캔 드라이버(SD) 및 발광제어 드라이버(ED)로 공급한다. 데이터 제어신호는 도트클럭, 소스쉬프트클럭, 소스인에이블신호, 극성반전신호 등을 포함한다. 스캔 제어신호는 스캔 스타트 펄스, 스캔쉬프트클럭, 스캔출력인에이블 등을 포함하며, 그리고 발광 제어신호는 발광 스타트 펄스, 발광쉬프트클럭, 발광출력인에이블 등을 포함한다.
데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 데이터 제어신호에 따라 영상 데이터들을 샘플링한 후에, 매 수평기간(Horizontal Time : 1H, 2H, ...)마다 한 수평라인분에 해당하는 샘플링 영상 데이터들을 래치하고 래치된 영상 데이터들을 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다. 즉, 데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 영상 데이터를 전원 공급부(PS)로부터 입력되는 감마전압을 이용하여 아날로그 화소 신호(데이터신호)로 변환하여 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다.
스캔 드라이버(SD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 스캔 스타트 펄스에 응답하여 스캔신호들을 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 이 스캔신호들을 화소(PXL)의 구동에 알맞은 전압레벨로 쉬프트시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함한다. 스캔 드라이버(SD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 스캔 제어신호에 응답하여 스캔라인들(SL1 내지 SLm)로 순차적으로 스캔펄스를 공급한다.
발광제어 드라이버(ED)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 발광 스타트 펄스에 응답하여 발광제어신호들을 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 이 발광제어신호들을 화소(PXL)의 구동에 알맞은 전압레벨로 쉬프트시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함한다. 발광제어 드라이버(ED)는 타이밍 컨트롤러로부터의 발광 제어신호에 응답하여 발광제어라인들로 순차적으로 발광제어신호들을 공급한다.
전원 공급부(PS)는 화소(PXL)의 구동에 필요한 감마전압, 제 1 구동전압, 제 2 구동전압 및 기준전압을 생성한다. 제 1 구동전압은 제 1 구동전원라인들로 공급된다.
도 2는 도 1의 발광제어 드라이버(ED)로 및 스캔 드라이버(SD)로부터의 출력들을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광제어 드라이버(ED)로부터 출력된 m개의 발광제어신호들(ES1 내지 ESm)은 순차적으로 m개의 발광제어라인들(EL1 내지 ELm)로 공급된다. 즉, 제 1 발광제어신호(ES1)는 제 1 발광제어라인(EL1)으로 공급되며, 제 2 발광제어신호(ES2)는 제 2 발광제어라인(EL2)으로 공급되며, ... 제 m 발광제어신호(ESm)는 제 m 발광제어라인(ELm)으로 공급된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 스캔 드라이버(SD)로부터 출력된 m개의 스캔신호들(SS1 내지 SSm)은 순차적으로 m개의 스캔제어라인들(SL1 내지 SLm)로 공급된다. 즉, 제 1 스캔신호(SS1)는 제 1 스캔라인(SL1)으로 공급되며, 제 2 스캔신호(SS2)는 제 2 스캔라인(SL2)으로 공급되며, ... 제 m 스캔신호(SSm)는 제 m 스캔라인(SLm)으로 공급된다.
도 2에서 도번 Td는 화소에 구비된 구동스위칭소자의 전자이동도가 산출되는 구간을 나타낸 것으로, 이에 대해서는 이후에 자세히 설명한다.
도 3은 도 1의 임의의 하나의 화소(PXL)에 구비된 회로 구성을 나타낸 도면이다.
하나의 화소(PXL)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터스위칭소자(Tr_ds), 발광제어스위칭소자(Tr_ec), 발광방지스위칭소자(Tr_ep), 구동스위칭소자(Tr_dr), 제 1 커패시터(C1), 제 2 커패시터(C2) 및 발광소자(ED)를 포함한다.
데이터스위칭소자(Tr_ds)는 스캔라인(SL)으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 데이터라인(DL)과 제 1 노드(n1) 사이에 접속된다. 이를 위해, 이 데이터스위칭소자(Tr_ds)의 게이트전극은 스캔라인(SL)에 접속되며, 소스전극은 데이터라인(DL)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 제 1 노드(n1)에 접속된다.
발광제어스위칭소자(Tr_ec)는 발광제어라인(EL)으로부터의 발광제어신호에 따라 동작이 제어되며, 제 1 구동전원라인(VL1)과 제 2 노드(n2) 사이에 접속된다. 이를 위해, 이 발광제어스위칭소자(Tr_ec)의 게이트전극은 발광제어라인(EL)에 접속되며, 소스전극은 제 2 노드(n2)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 제 1 구동전원라인(VL1)에 접속된다.
발광방지스위칭소자(Tr_ep)는 스캔라인(SL)으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 기준전원라인(RL)과 제 3 노드(n3) 사이에 접속된다. 이를 위해, 이 발광방지스위칭소자(Tr_ep)의 게이트전극은 스캔라인(SL)에 접속되며, 소스전극은 기준전원라인(RL)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 제 3 노드(n3)에 접속된다.
구동스위칭소자(Tr_dr)는 데이터라인(DL)으로부터 화소(PXL)에 공급된 데이터신호에 따른 구동전류를 스위칭하고, 이 구동전류를 발광소자(ED)로 공급한다. 이를 위해, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극은 제 1 노드(n1)에 접속되며, 소스전극은 제 2 노드(n2)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 제 3 노드(n3)에 접속된다.
제 1 커패시터(C1)는 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이에 접속된다. 이 제 1 커패시터(C1)는 구동스위칭소자(Tr_dr)의 문턱전압 및 전자이동도가 저장된다.
제 2 커패시터(C2)는 제 1 노드(n1)와 기준전원라인(RL) 사이에 접속된다. 이 제 2 커패시터(C2)는, 구동스위칭소자(Tr_dr)의 문턱전압 및 전자이동도가 검출된 후 발광제어스위칭소자(Tr_ec)가 턴-온되어 이 구동스위칭소자(Tr_dr)가 제 1 구동전원라인(VL1)에 접속될 때, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극에 인가된 전압의 커플링 비를 조절한다.
발광소자(ED)는 제 3 노드(n3)와 제 2 구동전원라인(VL2) 사이에 접속된다. 이 발광소자(ED)는 구동스위칭소자(Tr_dr)로부터 스위칭된 구동전류에 따라 발광한다. 이 발광소자(ED)는 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Diode)를 사용할 수 있다.
도 1의 모든 화소(PXL)는 도 3에 도시된 바와 같은 회로 구성을 갖는다.
이하, 도 4, 그리고 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 본 발명에 따른 하나의 화소(PXL)의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 도 3의 화소(PXL)에 공급되는 발광제어신호(ES), 스캔신호(SS) 및 데이터신호(Data)의 파형과, 그리고 이들 신호에 의해 제 1 및 제 2 노드(n1, n2)에 발생된 전압 파형을 나타낸 도면이다. 그리고, 도 5a 내지 도 5e는 도 4에서의 각 기간에 따른 화소(PXL)의 회로 상태를 나타낸 도면이다.
먼저 동작의 설명에 앞서, 본 발명에 따른 유기발광표시장치에 구비된 화소(PXL)는 순차적으로 발생되는 초기화 기간(Ti), 검출/기입 기간(Td), 유지 기간(Th) 및 발광 기간(Te)에 근거하여 하나의 데이터에 따라 화상을 표시함을 언급한다. 이에 따라, 스캔신호(SS) 및 발광제어신호(ES)는 순차적으로 발생되는 초기화 기간(Ti), 검출/기입 기간(Td), 유지 기간(Th) 및 발광 기간(Te)에 근거하여 액티브 상태 또는 비액티브 상태로 변화한다. 여기서, 어느 신호의 액티브 상태란 이를 공급받는 어느 스위칭소자가 턴-온시킬 수 있는 상태를 의미하며, 어느 신호의 비액티브 상태란 이를 공급받는 어느 스위칭소자를 턴-오프시킬 수 있는 상태를 의미한다. 본 발명에서는 상술된 스위칭소자들을 모두 P타입으로 구성된 트랜지스터로 사용하므로, 이 액티브 상태는 로우전압의 상태를 의미하며, 그리고 비 액티브 상태는 하이전압의 상태를 의미한다.
1) 초기화 기간 (Ti)
먼저, 도 4 및 도 5a를 참조하여, 초기화 기간(Ti)에서의 화소(PXL)의 동작을 살펴보자.
초기화 기간(Ti)동안에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 발광제어신호(ES) 및 스캔신호(SS)가 액티브 상태로 유지된다. 또한, 스캔신호(SS)가 초기화 기간(Ti)에 액티브 상태로 천이된 이후에 데이터신호(Data)가 데이터라인(DL)으로 공급된다. 이 데이터신호(Data)는 스캔신호(SS)가 초기화 기간(Ti)에 액티브 상태로 천이된 이후부터 발광제어신호(ES)가 발광 기간(Te)에 액티브 상태로 천이되기 이전까지 상기 데이터라인(DL)으로 공급된다. 이 데이터신호(Data)는 기존과 같은 별도의 초기화 데이터가 아닌 실제 이 화소(PXL)가 영상을 표현하는데 필요한 영상 데이터에 해당하는 데이터신호(Data)이다. 도 4에는 화이트 레벨에 해당하는 데이터신호가 공급되는 예를 나타내고 있다. 이 화이트 레벨에 해당하는 데이터신호(Data)는 0[V]의 전압 레벨을 가질 수 있다.
이와 같은 신호들에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 액티브 상태의 발광제어신호(ES)를 공급받는 발광제어스위칭소자(Tr_ec)가 턴-온되고, 또한 액티브 상태의 스캔신호(SS)를 공급받는 데이터스위칭소자(Tr_ds) 및 발광방지스위칭소자(Tr_ep)가 모두 턴-온된다.
그러면, 턴-온된 발광제어스위칭소자(Tr_ec)를 통해 제 1 구동전원라인(VL1)으로부터의 제 1 구동전압(VDD)이 제 2 노드(n2)에 공급된다. 이에 따라, 이 제 2 노드(n2)는 제 1 구동전압(VDD)의 레벨로 충전된다.
또한, 턴-온된 데이터스위칭소자(Tr_ds)를 통해 데이터라인(DL)으로부터의 데이터신호(Data)가 제 1 노드(n1)에 공급된다. 이에 따라, 이 제 1 노드(n1)는 데이터신호(Data)의 레벨로 충전된다.
또한, 턴-온된 발광방지스위칭소자(Tr_ep)를 통해 기준전원라인(RL)으로부터의 기준전압(Vref)이 제 3 노드(n3)에 공급된다. 이에 따라, 제 3 노드(n3)는 기준전압(Vref)의 레벨로 충전된다. 여기서, 이 기준전압(Vref)은 제 2 구동전압(GND)과 동일한 레벨을 갖는 전압으로서, 이 제 2 구동전압(GND)이 그라운드 레벨로 설정되면 이 제 2 구동전압(GND) 역시 그라운드 레벨로 설정된다. 이 발광방지스위칭소자(Tr_ep)는 발광 기간(Te)을 제외한 기간에 이 발광소자(ED)가 켜지는 것을 방지하기 위해, 이 발광소자(ED)의 애노드전극, 즉 제 3 노드(n3)에 제 2 구동전압(GND)과 동일한 레벨의 전압을 인가함으로써 이 발광소자(ED)의 애노드전극과 캐소드전극이 등전위를 이루도록 한다.
한편, 이 초기화 기간(Ti)에는 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극이 접속된 제 1 노드(n1)가 데이터신호(Data)의 레벨로 충전되고, 소스전극이 접속된 제 2 노드(n2)가 제 1 구동전압(VDD)의 레벨로 충전되고, 그리고 드레인전극이 접속된 제 3 노드(n3)가 기준전압(Vref)의 레벨로 충전됨에 따라 이 구동스위칭소자(Tr_dr)가 초기화된다. 이때, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)는 자신의 게이트전극과 소스전극간의 전압차가 자신의 문턱전압을 초과함에 제 2 노드(n2)와 제 3 노드(n3)간의 전류 패쓰를 형성한다. 이때, 상술된 바와 같이, 발광소자(ED)의 애노전극과 캐소드전극이 등전위를 이루기 때문에, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)에 의해 발생된 전류는 발광소자(ED)로 흐르지 않고, 기준전원라인(RL)으로 싱크된다. 이에 따라, 발광소자(ED)는 꺼진 상태를 유지한다.
이와 같이 초기화 기간(Ti)에는, 발광소자(ED)가 꺼진 상태를 유지하게 되며, 또한 구동스위칭소자(Tr_dr)가 초기화된다.
2) 검출/기입 기간 (Td)
이어서, 도 4, 도 5b 및 5c를 참조하여, 검출/기입 기간(Td)에서의 화소(PXL)의 동작을 살펴보자.
일명 프로그래밍 기간이라고도 불리는 이 검출/기입 기간(Td)의 초기시점에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 발광제어신호(ES)가 액티브 상태에서 비액티브 상태로 천이되어 이 상태로 유지되는 반면, 스캔신호(SS)가 액티브 상태 그대로 유지된다. 이때, 앞서 공급된 데이터신호(Data)가 여전히 그대로 이 검출/기입 기간(Td)동안 공급된다.
이에 따라, 도 5b에 도시된 바와 같이, 비액티브 상태의 발광제어신호(ES)를 공급받는 발광제어스위칭소자(Tr_ec)가 턴-오프되는 반면, 이전과 동일한 상태의 액티브 상태의 스캔신호(SS)를 공급받는 데이터스위칭소자(Tr_ds) 및 발광방지스위칭소자(Tr_ep)가 모두 턴-온 상태를 유지한다.
상술된 발광제어스위칭소자(Tr_ec)가 턴-오프됨에 따라 제 2 노드(n2)와 제 1 구동전원라인(VL1)간의 접속이 끊어지게 되어 제 2 노드(n2)가 플로팅 상태로 되고, 이때 이 플로팅 상태인 제 2 노드(n2)에 걸려있던 제 1 구동전압(VDD)이 방전되기 시작한다. 다시 말하여, 이 검출/기입 기간(Td)의 초기 시점에는 데이터스위칭소자(Tr_ds)가 여전히 턴-온 상태이므로, 이 데이터스위칭소자(Tr_ds)에 의해 공급되는 데이터신호(Data)와 상기 제 2 노드(n2)에 걸려 있는 제 1 구동전압(VDD)에 의해서 구동스위칭소자(Tr_dr)가 턴-온 상태를 유지한다. 이에 따라, 상술된 제 2 노드(n2)의 전하가 상기 턴-온된 구동스위칭소자(Tr_dr), 제 3 노드(n3) 및 턴-온된 발광방지스위칭소자(Tr_ep) 및 기준전원라인(RL)으로 구성된 방전 패쓰를 통해 방전됨에 따라, 제 2 노드(n2)의 전압 레벨이 감소하기 시작한다.
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 검출/기입 기간(Td)의 종료 시점에 스캔신호(SS)마저 비액티브 상태로 천이되어 상술된 데이터스위칭소자(Tr_ds) 및 발광방지스위칭소자(Tr_ep)가 모두 턴-오프된다. 그러면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 3 노드(n1, n3), 즉 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극과 드레인전극이 모두 플로팅 상태로 된다. 결국, 이 검출/기입 기간(Td)의 종료 시점에 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극(제 1 노드(n1)), 소스전극(제 2 노드(n2)) 및 드레인전극(제 3 노드(n3))이 모두 플로팅 상태가 된다. 그러면, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)는 턴-오프되며, 이로 인해 더 이상 제 2 노드(n2)로부터의 전하 유출은 발생하지 않는다. 즉, 이 종료 시점에 이 제 2 노드(n2)로부터의 방전이 종료된다. 이에 따라, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극(제 1 노드(n1))은 데이터신호(Data)의 전압 레벨로 유지되고, 소스전극은 제 1 구동전압(VDD)으로부터 이 검출/기입 기간(Td)동안 유출된 전하의 량에 대응되는 유출 전압만큼을 차감한 차전압의 레벨로 유지되며, 그리고 드레인전극은 그라운드 레벨로 유지된다.
이때, 이 검출/기입 기간(Td)동안 이 구동스위칭소자(Tr_dr)에 대한 전자이동도가 검출된다. 즉, 화소(PXL)별로 각 구동스위칭소자(Tr_dr)에 대한 특성, 즉 전자이동도가 다를 수 있는 바, 어떤 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성이 좋다면 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 방전 능력(전류 구동능력) 또한 우수하기 때문에, 상술된 검출/기입 기간(Td)동안 이 턴-온된 구동스위칭소자(Tr_dr)를 통해 방전되는 전하량도 많을 것이다. 이에 따라, 제 2 노드(n2)로부터 전압이 방전되는 속도 또한 높아 이 제 2 노드(n2)의 전압이 빠르게 감소할 것이다.
반면, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성이 좋지 않다면 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 방전 능력 또한 저조하기 때문에, 상술된 검출/기입 기간(Td)동안 이 턴-온된 구동스위칭소자(Tr_dr)를 통해 방전되는 전하량도 적을 것이다. 이에 따라, 제 2 노드(n2)로부터 전압이 방전되는 속도 또한 낮아 이 제 2 노드(n2)의 전압이 더디게 감소할 것이다.
결국, 이 검출/기입 기간(Td)동안 각 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성이 검출됨을 알 수 있다.
이때, 이 검출/기입 기간(Td)은 상당히 작은 시간이어야 한다. 이 시간이 크면, 구동스위칭소자(Tr_dr)들간의 전자이동도 특성을 구분할 수 없기 때문이다. 즉, 이 검출/기입 기간(Td)이 상당히 길다면(다시 말해 제 2 노드(n2)의 전압이 완전하게 방전될 수 있을 만큼 충분히 길다면), 각 구동스위칭소자(Tr_dr)의 소스전극의 전압이 동일하게 유지되므로 문턱전압에 대한 특성을 검출될 수 있지만 전자이동도에 대한 특성을 검출할 수 없다. 따라서, 이 검출/기입 기간(Td)은 작게 설정할수록 좋으며, 가장 전자이동도 특성이 우수한 구동스위칭소자(Tr_dr)를 사용하였을 때를 기준으로 하여 상기 제 2 노드(n2)의 전압이 완전히 방전될 수 있는 시간 보다는 작아야 한다.
이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성은 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극과 소스전극간 전압(이하, 게이트-소스전극간 전압)에 반영된다. 즉, 소스전극의 전압은 결국 제 2 노드(n2)의 전압인 바, 이 검출/기입 기간(Td)에서의 이 제 2 노드(n2)의 전압의 변동량은 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성에 따라 다르므로, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성은 이의 게이트-소스전극간 전압에 반영된다. 다시 말하여, 이 검출/기입 기간(Td)이 종료하기 전까지는 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극에는 일정한 데이터신호(Data)가 공급되고 있으므로 이 게이트전극의 전압은 고정되어 있으며, 상술된 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성에 따라 소스전극의 전압 변화율이 다르게 나타나므로, 게이트전극의 전압을 기준으로 할 때 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도는 소스전극의 전압 변화율로 알 수 있다. 본 발명에서는 검출/기입 기간(Td)동안 이 소스전극의 전압 변동량에 근거하여 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스전극간 전압이 자동으로 설정된다. 예를 들어, 전자이동도 특성이 우수한 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스전극간 전압은 상대적으로 작게 설정되는 반면, 전자이동도 특성이 좋지 않은 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스전극간 전압은 상대적으로 낮게 설정된다. 이에 따라, 각 화소(PXL)별로 각 구동스위칭소자(Tr_dr)의 전자이동도 특성에 맞게 게이트-소스전극간 전압이 보정된다. 이에 따라 화소(PXL)별로 각 구동스위칭소자(Tr_dr)간의 전자이동도 특성이 서로 다르다고 하더라도, 동일한 조건에서 각 구동스위칭소자(Tr_dr)를 통해 흐르는 전류간 편차를 최소화할 수 있어 화질 향상에 효과가 있다.
이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스간 전압은 제 1 커패시터(C1)에 의해 유지된다.
3) 유지 기간(Th) (Th)
이어서, 도 4 및 도 5d를 참조하여, 유지 기간(Th)에서의 화소(PXL)의 동작을 살펴보자.
더미 기간인 이 유지 기간(Th)동안에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 발광제어신호(ES)가 비액티브 상태로 그대로 유지되고, 또한 스캔신호(SS)도 비액티브 상태로 그대로 유지된다. 따라서, 데이터스위칭소자(Tr_ds), 발광제어스위칭소자(Tr_ec), 발광방지스위칭소자(Tr_ep) 및 구동스위칭소자(Tr_dr)는 모두 턴-오프된 상태를 유지한다. 물론, 이 기간동안 발광소자(ED)는 꺼진 상태를 유지한다.
이상적인 회로라면, 이 유지 기간(Th)동안에는 상술된 제 1 노드(n1)(게이트전극), 제 2 노드(n2)(소스전극) 및 제 3 노드(n3)(드레인전극)의 각 전압 레벨이 상술된 검출/기입 기간(Td)에서의 그 레벨로 유지되어야 한다. 그러나, 실제로 각 스위칭소자의 누설전류로 인해, 이 유지 기간(Th)동안에 제 1 및 제 2 노드(n1, n2)의 전압이 약간 감소할 수 있다.
4) 발광 기간 (Te)
이어서, 도 4 및 5e를 참조하여, 발광 기간(Te)에서의 화소(PXL)의 동작을 살펴보자.
발광 기간(Te)동안에는 발광제어신호(ES)가 비액티브 상태에서 액티브 상태로 천이되어 이 상태로 유지되는 반면, 스캔신호(SS)는 비액티브 상태로 그대로 유지된다. 이 발광 기간(Te)에는 데이터신호(Data)가 공급되지 않을 수 도 있고, 다음 프레임에 이 화소(PXL)에 표시될 데이터신호(Data)가 공급될 수 있다.
이에 따라, 도 5e에 도시된 바와 같이, 액티브 상태의 발광제어신호(ES)를 공급받는 발광제어스위칭소자(Tr_ec)가 턴-온된다. 그러면, 이 턴-온된 발광제어스위칭소자(Tr_ec)를 통해 제 1 구동전원라인(VL1)으로부터의 제 1 구동전압(VDD)이 제 2 노드(n2)에 공급된다. 이에 의해, 제 2 노드(n2)의 전압이 제 1 구동전압(VDD)의 레벨로 상승한다. 그리고, 제 1 커패시터(C1)에 의해 제 1 노드(n1)의 전압 레벨도 상승한다. 이때, 이 제 2 노드(n2)의 전압은 제 1 구동전압(VDD)의 레벨까지 상승하며, 제 1 노드(n1)의 전압은 이 제 1 커패시터(C1)의 양단 전압의 레벨에 해당하는 만큼 더 상승된다. 즉, 이 제 1 노드(n1)의 전압은 이 제 1 노드(n1)와 상기 제 1 구동전압(VDD)의 레벨까지 상승한 제 2 노드(n2)간의 전압차가 상술된 게이트-소스전극간 전압을 유지할 때까지 상승한다. 이에 따라, 구동스위칭소자(Tr_dr)가 턴-온되고, 이 턴-온된 구동스위칭소자(Tr_dr)를 통해 구동전류가 발광소자(ED)로 공급된다. 따라서, 이 발광 기간(Te)동안 발광소자(ED)가 발광한다.
도 6은 서로 다른 전자이동도 특성을 갖는 구동스위칭소자(Tr_dr)들간의 게이트-소스전극간 전압을 비교하기 위한 도면이다. 이 도 6에는 유지 기간(Th)동안 누설전류가 없는 것으로 가정하여 게이트전극 및 소스전극의 전압을 나타내었다.
도 6의 도트로 표시된 제 1 곡선은 전자이동도 특성이 우수한 구동스위칭소자(이하, 제 1 구동스위칭소자)에 대한 게이트전극의 전압(Vg1) 및 소스전극의 전압(Vs1)을 나타낸 도면이고, 실선으로 표시된 제 2 곡선은 전자이동도 특성이 좋지 않은 구동스위칭소자(이하, 제 2 구동스위칭소자)에 대한 게이트전극의 전압(Vg2) 및 소스전극의 전압(Vs2)을 나타낸 도면이다. 여기서, 실상 제 1 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트전극의 전압(Vg1) 및 제 2 구동스위칭소자의 게이트전극의 전압(Vg2)은 동일하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 구동스위칭소자는 방전 능력이 우수하여 검출/기입 기간(Td)동안 소스전극의 전압 레벨이 빠른 속도로 감소하는 반면, 제 2 구동스위칭소자는 방전 능력이 저조하여 검출/기입 기간(Td)동안 소스전극의 전압 레벨이 완만하게 감소하고 있음을 알 수 있다. 이러한 방전 능력의 차이도 인해, 제 1 구동스위칭소자의 게이트-소스전극간 전압(Vgs1)이 제 2 구동스위칭소자의 게이트-소스전극간 전압(Vgs2)보다 낮게 설정됨을 알 수 있다. 이에 따라, 제 1 구동스위칭소자로부터의 구동전류와 제 2 구동스위칭소자로부터의 구동전류간 편차가 최소화된다.
이와 같이 본 발명에서는 구동스위칭소자(Tr_dr)의 문턱전압이 아닌 전자이동도에 근거하여 구동스위칭소자(Tr_dr)의 동작을 제어한다. 따라서, 엑시머 레이저 결정화(ELA) 공정에 의해 형성된 트랜지스터들간의 특성차를 보정하는데 더 유리하다. 이 ELA 공정에 의해 형성된 트랜지스터들의 구동 능력은 문턱전압보다 전자이동도에 많은 영향을 받는다.
또한, 본 발명의 화소(PXL)에 구비된 데이터스위칭소자(Tr_ds), 발광제어스위칭소자(Tr_ec), 발광방지스위칭소자(Tr_ep) 및 구동스위칭소자(Tr_dr)는 모두 P타입 트랜지스터로 구성된다. 이에 따라 발광소자(ED)에 의해 발생되는 전압에 영향을 받지 않고 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스전극간 전압을 항상 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 구동스위칭소자(Tr_dr)는 정전류소자로서 구동하는데, 이러한 역할을 하기 위해서 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스 전압이 일정하게 유지되어야 한다. 기존과 같이 N타입으로 이 구동스위칭소자(Tr_dr)를 구성을 할 경우, 이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 소스전극이 발광소자(ED)의 애노드전극에 접속되기 때문에 이 애노드전극의 전압이 변화화면 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스전극간 전압이 변화할 수 있다. 그러나, 본 발명에서의 구동스위칭소자(Tr_dr)는 P타입이기 때문에 이의 소스전극이 일정한 직류전압인 제 1 구동전압(VDD)으로 고정된다. 따라서 애노드전극의 전압 변화에 상관없이 구동스위칭소자(Tr_dr)의 게이트-소스전극간 전압이 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 검출/기입 기간(Td)의 길이를 발광제어신호(ES)와 스캔신호(SS)를 이용하여 설정하기 때문에 대면적 표시장치에서도 본 화소(PXL) 구조를 적용할 수 있다. 즉, 표시장치가 대면적화됨에 따라 1수평시간(1H time: 1 Horizontal time)이 점점 짧아질 수밖에 없는 바, 이 1수평시간내에 검출/기입 기간(Td)을 위한 시간을 할애하기 위해 데이터신호(Data)의 펄스폭 자체를 줄여서 이러한 검출/기입 기간(Td)을 설정하는데 에는 한계가 있다. 그러나, 본 발명에서는 발광제어신호(ES)의 펄스폭과 스캔신호(SS)의 펄스폭의 충첩되는 정도를 조절함으로써 아주 짧은 시간의 검출/기입 기간(Td)을 만들 수 있다. 즉, 본 발명에서의 검출/기입 기간(Td)의 길이는 발광제어스위칭소자(Tr_ec)의 턴-오프되는 시점과 데이터스위칭소자(Tr_ds)의 턴-오프되는 시점을 조절하는 것만으로 설정될 수 있으므로, 이 시점들 사이를 근접하게 조절하여 아주 짧은 시간을 갖는 검출/기입 기간(Td)을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상술된 화소(PXL) 구조로 인해 제 1 구동전압(VDD)을 스윙할 필요 없이 일정한 직류전압으로 전송할 수 있다. 이 제 1 구동전압(VDD)을 스윙하기 위해서는 큰 전류 레벨을 충전 및 방전해야 하므로 전력소비가 상당히 심해진다. 이는 표시장치가 대면적화될 수록 더 심화된다. 그러나, 본 발명에서는 제 1 구동전압(VDD)은 일정한 직류전압으로 공급할 수 있으므로 소비전력을 줄일 수 있으며, 대면적 표시장치에 적용하는데 유리하다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
DL: 데이터라인 SL: 스캔라인
Data: 데이터신호 ES: 발광제어신호
SS: 스캔신호 VDD: 제 1 구동전압
VL1: 제 1 구동전원라인 VL2: 제 2 구동전원라인
n1: 제 1 노드 n2: 제 2 노드
n3: 제 3 노드 C1: 제 1 커패시터
C2: 제 2 커패시터 Vref: 기준전압
RL: 기준전원라인 GND: 그라운드
ED: 발광소자 Tr_ds: 데이터스위칭소자
Tr_dr: 구동스위칭소자 Tr_ec: 발광제어스위칭소자
Tr_데: 발광방지스위칭소자 EL: 발광제어라인

Claims (5)

  1. 스캔라인으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 데이터라인과 제 1 노드 사이에 접속된 데이터스위칭소자;
    발광제어라인으로부터의 발광제어신호에 따라 동작이 제어되며, 제 1 구동전원라인과 제 2 노드 사이에 접속된 발광제어스위칭소자;
    상기 스캔라인으로부터의 스캔신호에 따라 동작이 제어되며, 기준전원라인과 제 3 노드 사이에 접속된 발광방지스위칭소자;
    상기 제 1 노드에 게이트전극이 연결되고, 상기 제 2 노드와 제 3 노드에 소스전극 및 드레인전극이 연결된 구동스위칭소자;
    상기 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 접속된 제 1 커패시터;
    상기 제 1 노드와 상기 기준전원라인 사이에 접속된 제 2 커패시터; 및,
    상기 제 3 노드와 제 2 구동전원라인 사이에 접속된 발광소자를 포함하며;
    상기 발광제어스위칭소자가 턴-오프되는 시점과 상기 데이터스위칭소자가 턴-오프되는 시점 사이의 기간동안 상기 구동스위칭소자의 전자이동도가 산출됨을 특징으로 하는 발광표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캔신호 및 발광제어신호는 순차적으로 발생되는 초기화 기간, 검출/기입 기간, 유지 기간 및 발광 기간에 근거하여 액티브 상태 또는 비액티브 상태로 변화하며; 그리고
    상기 발광제어스위칭소자가 턴-오프되는 시점과 상기 데이터스위칭소자가 턴-오프되는 시점 사이의 기간은 상기 검출/기입 기간에 해당함을 특징으로 하는 발광표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 초기화 기간동안 상기 발광제어신호 및 스캔신호가 액티브 상태로 유지되며;
    상기 검출/데이터기입 기간동안 상기 발광제어신호가 비액티브 상태로 유지되고, 상기 스캔신호가 액티브 상태로 유지되며;
    상기 유지 기간동안 상기 발광제어신호가 비액티브 상태로 유지되고, 상기 스캔신호가 비액티브 상태로 유지되며;
    상기 발광 기간동안 상기 발광제어신호가 액티브 상태로 유지되고, 상기 스캔신호가 비액티브 상태로 유지되며;
    데이터신호가 상기 초기화 기간, 검출/데이터기입 기간 및 유지 기간동안 상기 데이터 라인으로 공급되며;
    상기 데이터신호는 상기 스캔신호가 초기화 기간에 액티브 상태로 천이된 이후부터 상기 발광제어신호가 발광 기간에 액티브 상태로 천이되기 이전까지 상기 데이터라인으로 공급되며;
    상기 제 1 구동전원라인으로 공급되는 제 1 구동전압이 상기 제 2 구동전원라인으로 공급되는 제 2 구동전압보다 더 크며;
    상기 제 1 구동전압 및 제 2 구동전압 모두 모든 기간 동안 일정한 전압을 갖는 직류전압이며;
    상기 기준전원라인으로 공급되는 기준전압이 상기 제 2 구동전압과 동일하며;
    상기 발광스위칭소자는 상기 발광제어신호가 액티브 상태일 때 턴-온되고, 비액티브 상태일 때 턴-오프되며; 그리고,
    상기 데이터스위칭소자 및 발광방지스위칭소자는 상기 스캔신호가 액티브 상태일 때 턴-온되고, 비액티브 상태일 때 턴-오프됨을 특징으로 하는 발광표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터스위칭소자, 발광제어스위칭소자, 발광방지스위칭소자 및 구동스위칭소자는 모두 P타입 트랜지스터이며;
    상기 액티브 상태는 로우전압의 상태이며; 그리고,
    상기 비액티브 상태는 하이전압의 상태인 것을 특징으로 하는 발광표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 구동전압 및 기준전압은 모두 그라운드에 해당하는 전압인 것을 특징으로 하는 발광표시장치.
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