KR20140044578A - 화소, 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

표시장치는 복수의 화소를 포함하는 표시부, 및 상기 복수의 화소에 데이터가 기입되는 데이터 기입 기간에는 제1 기준전압을 상기 복수의 화소에 인가하고, 상기 복수의 화소가 발광하는 발광 기간에는 제2 기준전압을 상기 복수의 화소에 인가하는 기준전압 구동부를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은, 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 턴 온되어 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압을 제1 노드에 전달하는 스위칭 트랜지스터, 상기 제1 노드의 전압 및 제1 전원전압에 따라 유기발광 다이오드로 흐르는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 및 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극, 및 상기 제1 기준전압 및 상기 제2 기준전압 중 어느 하나가 인가되는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함하고, 상기 제1 기준전압에서 상기 제2 기준전압으로의 기준전압 변동값은 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정된다.

Description

화소, 표시장치 및 그 구동 방법{PIXEL, DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 화소, 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터 구동 IC의 출력 범위를 조절할 수 있는 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 전류 또는 전압에 의해 휘도가 제어되는 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLDE)를 이용한다. 유기발광 다이오드는 전계를 형성하는 양극층 및 음극층, 전계에 의해 발광하는 유기 발광재료를 포함한다.
통상적으로, 유기발광 표시장치(OLED)는 유기발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 OLED(PMOLED)와 액티브 매트릭스형 OLED(AMOLED)로 분류된다.
이 중 해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 화소마다 선택하여 점등하는 AMOLED가 주류가 되고 있다.
액티브 매트릭스형 OLED의 한 화소는 유기발광 다이오드, 유기발광 다이오드에 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터, 및 구동 트랜지스터로 유기발광 다이오드의 발광량을 제어하는 데이터 전압을 전달하는 스위칭 트랜지스터를 포함한다. 유기발광 다이오드의 발광량은 구동 트랜지스터에 의해 제어되는 전류량에 따라 결정된다.
표시패널의 화질은 복수의 화소 각각에 포함되는 구동 트랜지스터가 데이터 전압에 따라 얼마나 정확하게 전류량을 제어하느냐에 따라 결정될 수 있다. 그러나 실질적으로 구동 트랜지스터는 생산 공정의 정밀도 한계로 인하여 문턱전압의 편차가 존재하게 된다. 하나의 표시패널에 포함되는 구동 트랜지스터 간의 문턱전압 편차는 크지 않은 반면, 서로 다른 표시패널 간에는 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차가 크게 나타날 수 있다. 예를 들어, 하나의 표시패널에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압은 대체적으로 -1V인 반면, 다른 하나의 표시패널에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압은 대체적으로 -4V가 될 수 있다.
구동 트랜지스터의 문턱전압 편차를 보상하기 위한 하나의 방법으로, 데이터 구동 IC가 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차를 보상하기 위한 보상값이 반영된 데이터 전압을 출력하여 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차를 보상할 수 있다. 이때, 보상값이 반영된 데이터 전압이 데이터 구동 IC의 출력 범위를 초과하는 경우가 생길 수 있다. 예를 들어, 문턱전압이 대체적으로 -1V인 표시패널에서 보상값이 반영된 데이터 전압은 데이터 구동 IC의 출력 범위 내에서 출력될 수 있으나, 문턱전압이 대체적으로 -4V인 표시패널에서 보상값이 반영된 데이터 전압은 데이터 구동 IC의 출력 범위를 초과할 수 있다. 보상값이 반영된 데이터 전압이 데이터 구동 IC의 출력 범위를 초과 경우에는 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차가 정상적으로 보상되지 못하고, 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차에 의한 화질 저하 현상이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 출력 범위가 충분히 넓은 데이터 구동 IC가 사용되어야 한다. 그러나 출력 범위가 넓은 데이터 구동 IC는 표시장치의 전력 소비 및 가격을 상승시키는 원인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 데이터 구동 IC의 출력 범위를 조절할 수 있는 화소, 표시장치 및 그 구동 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 복수의 화소를 포함하는 표시부, 및 상기 복수의 화소에 데이터가 기입되는 데이터 기입 기간에는 제1 기준전압을 상기 복수의 화소에 인가하고, 상기 복수의 화소가 발광하는 발광 기간에는 제2 기준전압을 상기 복수의 화소에 인가하는 기준전압 구동부를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은, 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 턴 온되어 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압을 제1 노드에 전달하는 스위칭 트랜지스터, 상기 제1 노드의 전압 및 제1 전원전압에 따라 유기발광 다이오드로 흐르는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 및 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극, 및 상기 제1 기준전압 및 상기 제2 기준전압 중 어느 하나가 인가되는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함하고, 상기 제1 기준전압에서 상기 제2 기준전압으로의 기준전압 변동값은 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정된다.
상기 표시부의 문턱전압 편차 특성은 상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압의 평균값일 수 있다.
상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 p-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 차이값이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값이 결정될 수 있다.
상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 합이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값이 결정될 수 있다.
상기 제1 기준전압은 미리 정해진 일정한 전압일 수 있다.
상기 제1 기준전압은 상기 제1 전원전압과 동일한 전압일 수 있다.
상기 복수의 화소 각각은, 게이트 온 전압의 발광 신호에 의해 턴 온되어 상기 유기발광 다이오드에 상기 구동 전류를 전달하는 발광 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전압을 제1 노드에 전달하는 스위칭 트랜지스터, 상기 제1 노드의 전압 및 제1 전원전압에 따라 유기발광 다이오드로 흐르는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 및 상기 제1 노드와 기준전압 라인 사이에 연결되어 있는 저장 커패시터를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시장치의 구동 방법은 상기 기준전압 라인에 제1 기준전압이 인가되고, 상기 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 상기 데이터 전압이 상기 제1 노드에 전달되는 데이터 기입 단계, 및 상기 기준전압 라인에 제2 기준전압이 인가되고, 상기 구동 전류에 따라 상기 유기발광 다이오드가 발광하는 발광 단계를 포함하고, 상기 제1 기준전압과 상기 제2 기준전압의 차이는 상기 복수의 화소를 포함하는 표시부의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정된다.
상기 표시부의 문턱전압 편차 특성은 상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압의 평균값일 수 있다.
상기 발광 단계는, 상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 p-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 차이값이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 발광 단계는, 상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 합이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 데이터 기입 단계는, 상기 스위칭 트랜지스터가 턴 온되는 데이터 기입 기간 동안 생성되는 데이터 신호를 1:2 디먹스를 이용하여 상기 복수의 화소에 연결된 데이터 라인에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 발광 단계는, 상기 구동 트랜지스터와 상기 유기발광 다이오드 사이에 연결된 발광 트랜지스터가 턴 온되고, 상기 구동 전류가 상기 유기발광 다이오드에 전달되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소는 주사 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터 라인에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 게이트 전극 및 제1 전원전압에 연결되어 있는 일 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 발광 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 구동 트랜지스터의 타 전극에 연결되어 있는 일 전극 및 유기발광 다이오드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터, 및 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 기준전압 라인에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함하고, 상기 저장 커패시터는 상기 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 상기 제1 노드에 데이터 전압이 전달되는 데이터 기입 기간 동안 상기 기준전압 라인에 인가되는 제1 기준전압으로 상기 데이터 전압을 저장하고, 상기 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되고 상기 발광 트랜지스터가 턴 온되는 발광 기간 동안 상기 기준전압 라인에 인가되는 전압이 상기 제1 기준전압에서 표시패널의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정되는 제2 기준전압으로 변동함에 따라 커플링으로 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압을 변동시킨다.
상기 표시패널의 문턱전압 편차 특성은 상기 화소를 구비한 표시패널에 포함된 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압의 평균값일 수 있다.
상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 p-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 제1 기준전압에서 상기 제2 기준전압으로의 기준전압 변동값과 상기 표시패널의 문턱전압 편차 특성의 차이값이 미리 정해진 값이 되도록 상기 제2 기준전압이 결정될 수 있다.
상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 제1 기준전압에서 상기 제2 기준전압으로의 기준전압 변동값과 상기 표시패널의 문턱전압 편차 특성의 합이 미리 정해진 값이 되도록 상기 제2 기준전압이 결정될 수 있다.
상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터일 수 있다.
구동 트랜지스터의 문턱전압 편차를 보상하기 위해 출력 범위가 넓은 데이터 구동 IC를 사용할 필요가 없으며, 출력 범위가 작은 데이터 구동 IC를 사용함으로써 표시장치의 전력 소비를 줄이고 가격을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 구동부를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 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. 또한 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 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(10)는 신호 제어부(100), 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 기준전압 구동부(400), 발광 구동부(500) 및 표시부(600)를 포함한다.
신호 제어부(100)는 외부 장치로부터 입력되는 영상 신호(ImS) 및 동기 신호를 수신한다. 영상 신호(ImS)는 복수의 화소의 휘도(luminance) 정보를 담고 있다. 휘도는 정해진 수효, 예를 들어, 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray)를 가지고 있다. 동기 신호는 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)를 포함한다.
신호 제어부(100)는 영상 신호(ImS), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)에 따라 제1 내지 제4 구동 제어신호(CONT1, CONT2, CONT3, CONT4) 및 영상 데이터 신호(ImD)를 생성한다.
신호 제어부(100)는 수직 동기 신호(Vsync)에 따라 프레임 단위로 영상 신호(ImS)를 구분하고, 수평 동기 신호(Hsync)에 따라 주사 라인 단위로 영상 신호(ImS)를 구분하여 영상 데이터 신호(ImD)를 생성한다. 신호 제어부(100)는 영상 데이터 신호(ImD)를 제1 구동 제어신호(CONT1)와 함께 데이터 구동부(300)로 전송한다.
표시부(600)는 복수의 화소를 포함하는 표시 영역이다. 표시부(600)에는 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행한 복수의 주사 라인, 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행한 복수의 데이터 라인, 복수의 기준전압 라인 및 복수의 발광 라인이 복수의 화소에 연결되도록 형성된다. 복수의 발광 라인은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하게 형성되어 복수의 화소에 연결될 수 있다.
주사 구동부(200)는 복수의 주사 라인에 연결되고, 제2 구동 제어신호(CONT2)에 따라 복수의 주사 신호(S[1]~S[n])를 생성한다. 주사 구동부(200)는 복수의 주사 라인에 게이트 온 전압의 주사 신호(S[1]~S[n])를 순차적으로 인가할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 복수의 데이터 라인에 연결되고, 제1 구동 제어신호(CONT1)에 따라 영상 데이터 신호(ImD)를 샘플링 및 홀딩하고, 복수의 데이터 라인 각각에 복수의 데이터 신호(data[1]~data[m])를 인가한다. 데이터 구동부(300)는 게이트 온 전압의 주사 신호(S[1]~S[n])에 대응하여 복수의 데이터 라인에 소정의 전압 범위를 갖는 데이터 신호를 인가할 수 있다.
기준전압 구동부(400)는 복수의 기준전압 라인에 연결되고, 제3 구동 제어신호(CONT3)에 따라 기준전압(Vsus)의 레벨을 결정하여 복수의 기준전압 라인에 인가한다. 즉, 기준전압 구동부(400)는 복수의 화소에 데이터가 기입되는 데이터 기입 기간에는 제1 전압 레벨의 제1 기준전압(Vsus1)을 복수의 기준전압 라인에 인가하고, 복수의 화소가 발광하는 발광 기간에는 제2 전압 레벨의 제2 기준전압(Vsus2)을 복수의 기준전압 라인에 인가할 수 있다. 이때, 제2 기준전압(Vsus2)과 제1 기준전압(Vsus1)의 전압차(ΔVsus)는 표시부(600)에 포함된 복수의 화소의 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정된다.
발광 구동부(500)는 복수의 발광 라인에 연결되고, 제4 구동 제어신호(CONT4)에 따라 복수의 발광 신호(Em[1]~Em[n])를 생성한다. 발광 구동부(500)는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호(Em[1]~Em[n])를 순차적으로 인가하여 복수의 화소를 순차적으로 발광시킬 수 있다. 또는 발광 구동부(500)는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호(Em[1]~Em[n])를 동시에 인가하여 복수의 화소를 동시에 발광시킬 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소를 나타내는 회로도이다. 도 1의 표시장치(10)에 포함되는 복수의 화소 중 어느 하나의 화소를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 화소(20)는 스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2), 발광 트랜지스터(M3), 저장 커패시터(Cst1) 및 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(M1)는 주사 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터 라인에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 스위칭 트랜지스터(M1)는 주사 라인에 인가되는 게이트 온 전압의 주사 신호(S[i])에 의해 턴 온되어 데이터 라인에 인가되는 데이터 신호(data[j])를 제1 노드(N1)에 전달한다.
구동 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 전원전압(ELVDD)에 연결되어 있는 일 전극 및 발광 트랜지스터(M3)의 일 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 구동 트랜지스터(M2)는 스위칭 트랜지스터(M1)를 통해 전달되는 데이터 신호(data[j])에 의해 온-오프되어 제1 전원전압(ELVDD)으로부터 유기발광 다이오드(OLED)로 흐르는 구동 전류를 제어한다.
발광 트랜지스터(M3)는 발광 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 구동 트랜지스터(M2)의 타 전극에 연결되어 있는 일 전극 및 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 발광 트랜지스터(M3)는 발광 라인에 인가되는 게이트 온 전압의 발광 신호(Em[i])에 의해 턴 온되어 유기발광 다이오드로(OLED)로 구동 전류를 전달하여 유기발광 다이오드(OLED)를 발광시킨다.
저장 커패시터(Cst1)는 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 일 전극 및 기준전압 라인에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 저장 커패시터(Cst1)는 제1 노드(N1)에 인가되는 데이터 신호(data[j])를 저장한다. 발광 기간에 기준전압(Vsus)이 변동되면, 저장 커패시터(Cst1)에 의한 커플링으로 제1 노드(N1)의 전압이 변동된다.
유기발광 다이오드(OLED)는 발광 트랜지스터(M3)의 타 전극에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원전압(ELVSS)에 연결되어 있는 캐소드 전극을 포함한다. 유기발광 다이오드(OLED)는 기본색(primary color) 중 하나의 빛을 낼 수 있다. 기본색의 예로는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 삼원색을 들 수 있으며, 이들 삼원색의 공간적 합 또는 시간적 합으로 원하는 색상이 표시될 수 있다.
제1 전원전압(ELVDD)은 논리 하이 레벨 전압이고, 제2 전원전압(ELVSS)은 논리 로우 레벨 전압으로써, 화소 동작에 필요한 구동 전압을 공급한다.
스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2) 및 발광 트랜지스터(M3)는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이때, 스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2) 및 발광 트랜지스터(M3)를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 논리 로우 레벨 전압이고 턴-오프시키는 게이트 오프 전압은 논리 하이 레벨 전압이다.
여기서는 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 나타내었으나, 스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2) 및 발광 트랜지스터(M3) 중 적어도 어느 하나는 n-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이때 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 논리 하이 레벨 전압이고 턴-오프시키는 게이트 오프 전압은 논리 로우 레벨 전압이다.
스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2) 및 발광 트랜지스터(M3)는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous-Si TFT), 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS) 박막 트랜지스터, 및 산화물 박막 트랜지스터(Oxide TFT) 중 어느 하나로 마련될 수 있다. 산화물 박막 트랜지스터(Oxide TFT)는 비정질IGZO(Indium-Galium-Zinc-Oxide), ZnO(Zinc-Oxide), TiO(Titanum Oxide) 등의 산화물을 활성화 층으로 가질 수 있다.
이하, 도 1 내지 3을 참조하여 표시장치(10)의 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 표시장치(10)의 구동 방식은 데이터 신호(data[j])가 각 화소에 기입되는 데이터 기입 기간(T11) 및 각 화소가 발광하는 발광 기간(T12)을 포함한다.
데이터 기입 기간(T11) 동안, 발광 신호(Em[i])는 논리 하이 레벨 전압으로 인가되고, 주사 신호(S[i])는 논리 로우 레벨 전압으로 인가되고, 기준전압(Vsus)은 제1 기준전압(Vsus1)으로 인가된다. 이때, 데이터 신호(data[i])는 소정의 전압 범위의 데이터 전압(Vdat)으로 인가된다. 발광 신호(Em[i])가 논리 하이 레벨 전압으로 인가됨에 따라 발광 트랜지스터(M3)가 턴 오프된다. 주사 신호(S[i])가 논리 로우 레벨 전압으로 인가됨에 따라 스위칭 트랜지스터(M1)가 턴 온된다. 데이터 신호(data[i])는 턴 온된 스위칭 트랜지스터(M1)를 통해 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 전달된다. 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전압은 Vdat가 된다. 저장 커패시터(Cst1)의 일 전극에는 제1 기준전압(Vsus1)이 인가되므로, 저장 커패시터(Cst1)에는 Vsus1-Vdat의 전압이 저장된다. 데이터 신호(data[i])에 의해 구동 트랜지스터(M2)가 턴 온되더라도 발광 트랜지스터(M3)가 턴 오프된 상태이므로 유기발광 다이오드(OLED)로 전류가 흐르지 않는다.
발광 기간(T12) 동안, 발광 신호(Em[i])는 논리 로우 레벨 전압으로 인가되고, 주사 신호(S[i])는 논리 하이 레벨 전압으로 인가되고, 기준전압(Vsus)은 제2 기준전압(Vsus2)으로 인가된다. 발광 신호(Em[i])가 논리 로우 레벨 전압으로 인가됨에 따라 발광 트랜지스터(M3)가 턴 온된다. 주사 신호(S[i])가 논리 하이 레벨 전압으로 인가됨에 따라 스위칭 트랜지스터(M1)가 턴 오프된다. 스위칭 트랜지스터(M1)가 턴 오프되므로, 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 플로팅 상태가 된다. 이때, 기준전압(Vsus)이 제1 기준전압(Vsus1)에서 제2 기준전압(Vsus2)으로 변동함에 따라 저장 커패시터(Cst1)에 의해 커플링으로 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전압은 Vdat + (Vsus2-Vsus1) = Vdat + ΔVsus가 된다. 제2 기준전압(Vsus2)과 제1 기준전압(Vsus1)의 전압차, 즉 기준전압(Vsus)의 변동값인 ΔVsus는 표시부(600)에 포함된 복수의 화소의 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정된다. 즉, 제1 기준전압(Vsus1)은 제1 전원전압(ELVDD)과 같이 미리 정해진 일정한 전압이라고 하면, 제2 기준전압(Vsus2)이 표시부(600)에 포함된 복수의 화소의 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정된다.
발광 기간(T12) 동안, 발광 트랜지스터(M3)가 턴 온됨에 따라 유기발광 다이오드(OLED)로 구동 전류(Ioled)가 흘러 유기발광 다이오드(OLED)를 발광시킨다. 유기발광 다이오드(OLED)로 흐르는 구동 전류(Ioled)는 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
여기서, Vgs는 구동 트랜지스터(M2)의 게이트-소스 전압이고, Vth는 구동 트랜지스터(M2)의 문턱전압의 절대값이고, β는 구동 트랜지스터(M2)의 특성에 따라 결정되는 파라미터이다.
이와 같이, 유기발광 다이오드(OLED)로 흐르는 구동 전류(Ioled)는 데이터 전압(Vdat), 기준전압(Vsus)의 변동값(ΔVsus) 및 구동 트랜지스터(M2)의 문턱전압(Vth)에 의해 결정된다.
데이터 전압(Vdat)은 데이터 구동부(300)가 출력할 수 있는 소정의 전압 범위 내에서 출력되는 전압이다.
구동 트랜지스터(M2)의 문턱전압(Vth)은 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성을 반영한다. 하나의 표시패널에 포함되는 구동 트랜지스터들은 유사한 문턱전압을 가지고 서로 다른 표시패널에 포함되는 구동 트랜지스터 간에는 문턱전압 차이가 존재한다. 이때, 표시패널에 포함되는 구동 트랜지스터들이 갖는 문턱전압의 대략적인 평균값을 해당 표시패널의 문턱전압 편차 특성이라 한다. 예를 들어, 제1 표시패널에 포함되는 구동 트랜지스터들의 문턱전압은 대략적으로 -1V이고, 제2 표시패널에 포함되는 구동 트랜지스터들의 문턱전압이 대략적으로 -4V라고 하자. 제1 표시패널의 문턱전압 편차 특성은 -1V가 되고, 제2 표시패널의 문턱전압 편차 특성은 -4V가 된다.
기준전압의 변동값(ΔVsus)은 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성에 따라 결정되고, 이에 따라 데이터 구동부(300)의 출력 범위가 조절된다. 기준전압의 변동값(ΔVsus)과 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성의 합 또는 차이값이 표시패널마다 동일한 값이 되도록 기준전압의 변동값(ΔVsus)이 결정될 수 있다.
구동 트랜지스터가 p-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우에는 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성이 음의 값을 가진다. 이때, 기준전압의 변동값(ΔVsus)과 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성의 차이값이 미리 정해진 값, 즉 표시패널마다 동일한 값이 되도록 기준전압의 변동값(ΔVsus)이 결정될 수 있다. 즉, 미리 정해진 일정한 제1 기준전압(Vsus1)을 기준으로 기준전압의 변동값(ΔVsus)과 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성의 차이값이 표시패널마다 동일한 값이 되도록 제2 기준전압(Vsus2)이 결정될 수 있다.
구동 트랜지스터가 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우에는 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성이 양의 값을 가진다. 이때, 기준전압의 변동값(ΔVsus)과 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성의 합이 미리 정해진 값, 즉 표시패널마다 동일한 값이 되도록 기준전압의 변동값(ΔVsus)이 결정될 수 있다. 즉, 미리 정해진 일정한 제1 기준전압(Vsus1)을 기준으로 기준전압의 변동값(ΔVsus)과 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성의 합이 표시패널마다 동일한 값이 되도록 제2 기준전압(Vsus2)이 결정될 수 있다.
표 1은 표시패널의 문턱전압 편차 특성에 따라 기준전압(Vsus)의 변동값(ΔVsus)을 결정하여 데이터 구동부(300)의 출력 범위를 시뮬레이션한 일 예를 나타낸다.
Figure pat00002
문턱전압 편차 특성이 -2V, -3V, -4V인 경우 수학식 1에서 -ΔVsus-Vth 항의 값이 -3V가 되도록 기준전압 변동값(ΔVsus)을 설정하고, 문턱전압 편차 특성이 -1V인 경우 -ΔVsus-Vth 항의 값이 -2.5V가 되도록 기준전압 변동값(ΔVsus)을 설정하여 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 각각을 256개의 계조로 발광시키는 데이터 구동부(300)의 출력 범위를 측정하였다. 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성이 -1V 내지 -4V라고 할 때, 데이터 구동부(300)의 출력 범위는 적색 화소에 대해 0.971~4.2V가 되고, 녹색 화소에 대해 0.759~4.0V가 되고, 청색 화소에 대해 0.589~3.4V가 된다. 따라서, 데이터 구동부(300)는 0.589~4.2V의 출력 범위를 갖는 구동 IC를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시패널의 문턱전압 편차 특성에 따라 기준전압(Vsus)의 변동값(ΔVsus)을 결정하여 데이터 구동부(300)의 출력 범위를 조절할 수 있다. 이에 따라, 데이터 구동부(300)는 표시패널에 따른 문턱전압 편차 특성에 영향을 크게 받지 않으며 불필요하게 넓은 출력 범위를 갖지 않고 작은 출력 범위를 갖는 구동 IC를 사용할 수 있다.
표 2는 기준전압(Vsus)이 데이터 기입 기간(T11) 및 발광 기간(T12) 동안 제1 전원전압(ELVDD)과 동일한 전압으로 인가되는 경우에 있어서, 표시패널의 문턱전압 편차 특성에 따라 데이터 구동부(300)의 출력 범위를 시뮬레이션한 일 예를 나타낸다.
Figure pat00003
기준전압(Vsus)을 변동시키지 않는 경우에는 데이터 구동부(300)의 출력 범위는 적색 화소에 대해 0.15~5.18V가 되고, 녹색 화소에 대해 -0.05~5.02V가 되고, 청색 화소에 대해 -0.17~5.21V가 된다. 따라서, 데이터 구동부(300)는 -0.17~5.21V의 출력 범위를 갖는 구동 IC를 사용하여야 한다.
표시패널의 문턱전압 편차 특성에 따라 기준전압(Vsus)의 변동값(ΔVsus)을 결정하여 데이터 구동부(300)의 출력 범위를 조절하는 경우에는 0.589~4.2V의 출력 범위를 갖는 구동 IC를 사용할 수 있는 반면, 기준전압(Vsus)으로 제1 전원전압(ELVDD)을 인가하고 변동시키지 않는 경우에는 -0.17~5.21V의 출력 범위를 갖는 구동 IC를 사용하여야 한다.
즉, 표시패널의 문턱전압 편차 특성에 따라 기준전압(Vsus)의 변동값(ΔVsus)을 결정하여 데이터 구동부(300)의 출력 범위를 조절함에 따라 출력 범위가 넓은 구동 IC를 사용할 필요가 없으며, 상대적으로 출력 범위가 작은 구동 IC를 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 구동부를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 데이터 구동부(300)는 데이터 생성부(310) 및 디먹스(Demux)부(320)를 포함한다.
데이터 생성부(310)는 m/2개의 제1 데이터 라인(DL1~DLm/2)에 연결된다. 데이터 생성부(310)는 제1 구동 제어신호(CONT1)에 따라 영상 데이터 신호(ImB)를 샘플링 및 홀딩하고, 데이터 신호(data[1]~data[m])를 생성한다. 데이터 생성부(310)는 m/2개의 제1 데이터 라인(DL1~DLm/2)에 m개의 데이터 신호(data[1]~data[m])를 시간적으로 분배하여 인가한다.
디먹스부(320)는 m/2개의 제1 데이터 라인(DL1~DLm/2)을 통해 입력되는 m개의 데이터 신호(data[1]~data[m])를 디먹싱(demuxing)하여 m개의 제2 데이터 라인(D1~Dm)에 인가한다. 즉, 디먹스부(320)는 1:2 디먹스일 수 있다. m개의 제2 데이터 라인(D1~Dm)은 복수의 화소에 연결된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 5를 참조하면, 데이터 구동부(300)가 도 4와 같이 데이터 생성부(310) 및 디먹스부(320)를 포함하는 경우에 있어서, 표시장치(10)의 구동 방식을 나타낸다.
도 3의 표시장치(10)의 구동 방식과의 차이점 위주로 설명한다.
데이터 기입 기간(T21)동안, 주사 신호(S[i])가 논리 로우 레벨 전압으로 인가될 때, 데이터 생성부(310)는 m개의 데이터 신호(data[1]~data[m]) 중 m/2개의 데이터 신호를 m/2개의 제1 데이터 라인(DL1~DLm/2)에 먼저 출력하고, 소정 시간 뒤에 나머지 m/2개의 데이터 신호를 m/2개의 제1 데이터 라인(DL1~DLm/2)에 출력한다. 디먹스부(320)는 먼저 입력되는 m/2개의 데이터 신호를 m개의 제2 데이터 라인(D1~Dm) 중에서 미리 정해진 m/2개의 제2 데이터 라인에 인가하고, 소정 시간 뒤에 입력되는 나머지 m/2개의 데이터 신호를 나머지 m/2개의 제2 데이터 라인에 인가한다.
이와 같이, 주사 신호(S[i])가 논리 로우 레벨 전압으로 인가되는 동안 2회에 걸쳐 데이터 신호(data[j], data[j+1])가 인가된다. 2회에 걸쳐 인가되는 데이터 신호(data[j], data[j+1])는 서로 다른 화소에 기입되는 데이터이다.
발광 기간(T22)에서의 동작은 도 3에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 표시장치
100 : 신호 제어부
200 : 주사 구동부
300 : 데이터 구동부
400 : 기준전압 구동부
500 : 발광 구동부
600 : 표시부

Claims (19)

  1. 복수의 화소를 포함하는 표시부; 및
    상기 복수의 화소에 데이터가 기입되는 데이터 기입 기간에는 제1 기준전압을 상기 복수의 화소에 인가하고, 상기 복수의 화소가 발광하는 발광 기간에는 제2 기준전압을 상기 복수의 화소에 인가하는 기준전압 구동부를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은,
    게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 턴 온되어 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압을 제1 노드에 전달하는 스위칭 트랜지스터;
    상기 제1 노드의 전압 및 제1 전원전압에 따라 유기발광 다이오드로 흐르는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터; 및
    상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극, 및 상기 제1 기준전압 및 상기 제2 기준전압 중 어느 하나가 인가되는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함하고,
    상기 제1 기준전압에서 상기 제2 기준전압으로의 기준전압 변동값은 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정되는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부의 문턱전압 편차 특성은 상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압의 평균값인 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 p-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 차이값이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값이 결정되는 표시장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 합이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값이 결정되는 표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기준전압은 미리 정해진 일정한 전압인 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 기준전압은 상기 제1 전원전압과 동일한 전압인 표시장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각은,
    게이트 온 전압의 발광 신호에 의해 턴 온되어 상기 유기발광 다이오드에 상기 구동 전류를 전달하는 발광 트랜지스터를 더 포함하는 표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터인 표시장치.
  9. 데이터 전압을 제1 노드에 전달하는 스위칭 트랜지스터, 상기 제1 노드의 전압 및 제1 전원전압에 따라 유기발광 다이오드로 흐르는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 및 상기 제1 노드와 기준전압 라인 사이에 연결되어 있는 저장 커패시터를 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 기준전압 라인에 제1 기준전압이 인가되고, 상기 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 상기 데이터 전압이 상기 제1 노드에 전달되는 데이터 기입 단계; 및
    상기 기준전압 라인에 제2 기준전압이 인가되고, 상기 구동 전류에 따라 상기 유기발광 다이오드가 발광하는 발광 단계를 포함하고,
    상기 제1 기준전압과 상기 제2 기준전압의 차이는 상기 복수의 화소를 포함하는 표시부의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정되는 표시장치의 구동 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 표시부의 문턱전압 편차 특성은 상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압의 평균값인 표시장치의 구동 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 발광 단계는,
    상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 p-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 차이값이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값을 결정하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 발광 단계는,
    상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 기준전압 변동값과 상기 표시부의 문턱전압 편차 특성의 합이 미리 정해진 값이 되도록 상기 기준전압의 변동값을 결정하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 기입 단계는,
    상기 스위칭 트랜지스터가 턴 온되는 데이터 기입 기간 동안 생성되는 데이터 신호를 1:2 디먹스를 이용하여 상기 복수의 화소에 연결된 데이터 라인에 인가하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 발광 단계는,
    상기 구동 트랜지스터와 상기 유기발광 다이오드 사이에 연결된 발광 트랜지스터가 턴 온되고, 상기 구동 전류가 상기 유기발광 다이오드에 전달되는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  15. 주사 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터 라인에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터;
    상기 제1 노드에 연결되어 있는 게이트 전극 및 제1 전원전압에 연결되어 있는 일 전극을 포함하는 구동 트랜지스터;
    발광 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 구동 트랜지스터의 타 전극에 연결되어 있는 일 전극 및 유기발광 다이오드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터; 및
    상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 기준전압 라인에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 포함하고,
    상기 저장 커패시터는 상기 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 상기 제1 노드에 데이터 전압이 전달되는 데이터 기입 기간 동안 상기 기준전압 라인에 인가되는 제1 기준전압으로 상기 데이터 전압을 저장하고, 상기 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되고 상기 발광 트랜지스터가 턴 온되는 발광 기간 동안 상기 기준전압 라인에 인가되는 전압이 상기 제1 기준전압에서 표시패널의 문턱전압 편차 특성에 따라 결정되는 제2 기준전압으로 변동함에 따라 커플링으로 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전압을 변동시키는 화소.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 표시패널의 문턱전압 편차 특성은 상기 화소를 구비한 표시패널에 포함된 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압의 평균값인 화소.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 p-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 제1 기준전압에서 상기 제2 기준전압으로의 기준전압 변동값과 상기 표시패널의 문턱전압 편차 특성의 차이값이 미리 정해진 값이 되도록 상기 제2 기준전압이 결정되는 화소.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 n-채널 전계 효과 트랜지스터인 경우, 상기 제1 기준전압에서 상기 제2 기준전압으로의 기준전압 변동값과 상기 표시패널의 문턱전압 편차 특성의 합이 미리 정해진 값이 되도록 상기 제2 기준전압이 결정되는 화소.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터인 화소.
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