KR20140123219A - 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법

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KR20140123219A
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Abstract

본 발명은 동시 발광 방식으로 구동되는 유기전계발광 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 유기전계발광 표시장치는 한 프레임의 제 1기간 동안 주사선들로 주사신호를 동시에 공급하고, 제 2기간 동안 상기 주사선들로 주사신호를 순차적으로 공급하기 위한 주사 구동부와; 상기 제 2기간 동안 순차적으로 공급되는 주사신호와 동기되도록 데이터선들로 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 구동부와; 상기 주사선들 및 데이터선들과 접속되도록 위치되는 화소들과; 상기 한 프레임 기간 동안 상기 화소들로 로우레벨 및 하이레벨로 변화되는 제 1전원을 공급하기 위한 제 1전원 구동부와; 상기 한 프레임 기간 동안 상기 화소들로 로우레벨 및 하이레벨로 변화되는 제 2전원을 공급하기 위한 제 2전원 구동부를 구비하며; 상기 제 1기간은 초기화기간, 문턱전압 보상기간 및 안정화기간으로 나뉘며, 상기 데이터선들로는 상기 초기화기간의 일부기간 동안 제 1초기화전원의 전압, 상기 문턱전압 보상기간 동안 상기 제 1초기화전압보다 높은 전압값으로 설정되는 기준전원의 전압, 상기 안정화기간 동안 상기 기준전압보다 낮은 전압값으로 설정되는 제 2초기화전원의 전압이 공급된다.

Description

유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법{Organic Light Emitting Display Device and Driving Method Thereof}
본 발명의 실시예는 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 특히 동시 발광 방식으로 구동되는 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel) 및 유기 전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device) 등이 있다.
평판 표시장치 중 유기 전계발광 표시장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시하는 것으로, 이는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
통상적으로, 유기전계발광 표시장치는 유기 발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형(PMOLED)와 액티브 매트릭스형(AMOLED)으로 분류된다.
액티브 매트릭스형 유기전계발광 표시장치는 복수개의 주사선, 복수개의 데이터선 및 복수개의 전원선들과, 상기 선들에 연결되어 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 화소를 구비한다. 화소는 통상적으로 유기 발광 다이오드와, 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터와, 구동 트랜지스터로 데이터신호를 전달하기 위한 스위칭 트랜지스터와, 데이터신호의 전압을 유지하기 위한 스토리지 커패시터로 구성된다.
이와 같은 액티브 매트릭스형 유기전계발광 표시장치는 소비전력이 적은 이점이 있지만, 유기발광소자를 구동하는 구동 트랜지스터의 게이트와 소오스간의 전압, 즉 구동 트랜지스터의 문턱전압(threshold voltage) 편차에 따라 유기발광소자를 통해 흐르는 전류 세기가 변하여 표시 불균일을 초래하는 문제점이 있다.
즉, 화소 내에 구비된 트랜지스터는 제조 공정 변수에 따라 트랜지스터의 특성이 변하게 되고, 이에 따라 화소간 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차가 존재한다. 현재에는 화소간 불균일 현상을 극복하기 위하여 구동 트랜지스터의 문턱전압을 보상할 수 있는 보상회로를 화소 내에 추가로 형성한다.
하지만, 보상회로는 다수의 트랜지스터 및 커패시터, 트랜지스터를 제어하는 신호선들을 추가로 포함한다. 따라서, 보상회로를 포함하는 화소의 경우 개구율 저하 및 불량 발생 확률이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 실시예의 목적은 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차가 보상됨과 동시에 간략한 구조를 갖는 화소를 구비하는 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예의 목적은 동시 발광 방식으로 구동되는 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치는 한 프레임의 제 1기간 동안 주사선들로 주사신호를 동시에 공급하고, 제 2기간 동안 상기 주사선들로 주사신호를 순차적으로 공급하기 위한 주사 구동부와; 상기 제 2기간 동안 순차적으로 공급되는 주사신호와 동기되도록 데이터선들로 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 구동부와; 상기 주사선들 및 데이터선들과 접속되도록 위치되는 화소들과; 상기 한 프레임 기간 동안 상기 화소들로 로우레벨 및 하이레벨로 변화되는 제 1전원을 공급하기 위한 제 1전원 구동부와; 상기 한 프레임 기간 동안 상기 화소들로 로우레벨 및 하이레벨로 변화되는 제 2전원을 공급하기 위한 제 2전원 구동부를 구비하며; 상기 제 1기간은 초기화기간, 문턱전압 보상기간 및 안정화기간으로 나뉘며, 상기 데이터선들로는 상기 초기화기간의 일부기간 동안 제 1초기화전원의 전압, 상기 문턱전압 보상기간 동안 상기 제 1초기화전압보다 높은 전압값으로 설정되는 기준전원의 전압, 상기 안정화기간 동안 상기 기준전압보다 낮은 전압값으로 설정되는 제 2초기화전원의 전압이 공급된다.
바람직하게, 상기 제 1전원 구동부는 상기 초기화기간 동안 로우레벨의 제 1전원을 공급하며, 그 외의 기간 동안 하이레벨의 제 1전원을 공급한다. 상기 제 2전원 구동부는 상기 한 프레임 기간 중 상기 제 1기간 및 제 2기간을 제외한 제 3기간 동안 로우레벨의 제 2전원을 공급하고, 그 외의 기간 동안 하이레벨의 제 2전원을 공급한다. 상기 제 1초기화전원의 전압은 상기 화소들 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 턴-온될 수 있는 전압으로 설정된다. 상기 제 2초기화전원은 최대 계조의 데이터신호에 대응하는 전압으로 설정된다. 상기 제 1초기화전원, 기준전원 및 제 2초기화전원의 전압은 상기 데이터 구동부로부터 상기 데이터선들로 공급된다. 상기 데이터선들 각각과 접속되며, 상기 제 1초기화전원, 제 2초기화전원 및 기준전원 중 적어도 하나의 전압을 상기 데이터선들로 공급하기 위한 스위칭부를 더 구비한다.
상기 스위칭부는 상기 데이터선들과 상기 제 1초기화전원 사이에 접속되는 제 1스위치와, 상기 데이터선들과 상기 기준전원 사이에 접속되는 제 2스위치와, 상기 데이터선들과 상기 제 2초기화전원 사이에 접속되는 제 3스위치를 구비한다. 상기 문턱전압 보상기간 동안 상기 화소들과 공통적으로 접속된 제어선으로 제어신호를 공급하기 위한 제어선 구동부를 더 구비한다. 상기 화소들 각각은 유기 발광 다이오드와; 상기 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극에 제 1단자가 접속되는 제 2커패시터와; 상기 제 2커패시터의 제 2단자와 데이터선 사이에 접속되며, 주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 1트랜지스터와; 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극과 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제어선으로 제어신호가 공급될 때 턴-온되는 제 3트랜지스터와; 상기 제 2커패시터의 제 2단자와 상기 제 1전원 사이에 접속되는 제 1커패시터를 더 구비한다.
본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치의 구동방법은 주사선들로 주사신호를 동시에 공급하면서 화소들 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압을 보상하는 단계와; 상기 문턱전압이 보상된 후 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압을 낮추어 상기 구동 트랜지스터의 제 1전극 및 제 2전극의 전압을 동일하게 설정하는 단계와; 상기 주사선들로 주사신호를 순차적으로 공급하면서 상기 화소들로 데이터신호를 전달하는 단계와; 상기 데이터신호의 계조에 대응하여 상기 화소들이 동시에 발광되는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 전압을 동일하게 설정하는 단계는 데이터선으로 초기화전압을 공급하여 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압을 하강시키는 단계이다. 상기 초기화전압은 최대 계조의 데이터신호에 대응하는 전압이다.
본 발명의 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법에 의하면 3개의 트랜지스터 및 2개의 커패시터를 포함하는 화소를 이용하여 구동 트랜지스터의 문턱전압을 안정적으로 보상할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에서는 안정화기간을 추가하여 구동 트랜지스터의 제 1전극 및 제 2전극을 동일한 전압으로 설정하고, 이에 따라 누설전류에 의하여 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압이 변화되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 순차 발광 방식으로 셔터 안경식 3D를 구현한 예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 동시 발광 방식으로 셔터 안경식 3D를 구현한 예를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 화소의 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 화소의 구동파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 화소에서 구동 트랜지스터의 기생 커패시터를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5의 화소로 낮은 계조의 데이터신호가 공급될 때 구동 트랜지스터의 제 2전극의 전압 변화를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 5의 화소로 높은 계조의 데이터신호가 공급될 때 구동 트랜지스터의 제 2전극의 전압 변화를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 5의 화소에서 구동 트랜지스터의 제 1전극 및 제 2전극의 전압차에 대응한 제 2전극의 전압 변화를 나타내는 도면이다.
도 11은 본원 발명의 구동 파형에 대응하여 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압 변화를 나타내는 도면이다.
도 12는 본원 발명의 구동 파형에 대응하여 화소의 위치에 대응한 전류 편차를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예가 첨부된 도 1 내지 도 13을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치는 주사선들(S1 내지 Sn) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)과 접속되는 화소들(140)을 포함하는 화소부(130)와, 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사신호를 공급하기 위한 주사 구동부(110)와, 화소들(140)과 공통적으로 접속된 제어선(GC)으로 제어신호를 공급하기 위한 제어선 구동부(160)와, 데이터선들(D1 내지 Dm)로 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부(120)와, 주사 구동부(110), 데이터 구동부(120) 및 제어선 구동부(160)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(150)를 구비한다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치는 화소들(140)로 제 1전원(ELVDD)을 공급하기 위한 제 1전원 구동부(170)와, 화소들(140)로 제 2전원(ELVSS)을 공급하기 위한 제 2전원 구동부(180)를 구비한다.
주사 구동부(110)는 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사신호를 공급한다. 여기서, 주사 구동부(110)는 한 프레임 기간 동안 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사신호를 동시에 공급하거나 순차적으로 공급한다.
데이터 구동부(120)는 주사기간 동안 주사선들(S1 내지 Sn)로 순차적으로 공급되는 주사신호와 동기되도록 데이터선들(D1 내지 Dm)로 데이터신호를 공급한다. 그리고, 데이터 구동부(120)는 주사선들(S1 내지 Sn)로 동시에 공급되는 주사신호와 중첩되도록 제 1초기화전원 및 제 2초기화전원을 공급한다. 그리고, 데이터 구동부(120)는 데이터신호, 제 1초기화전원 및 제 2초기화전원이 공급되지 않는 기간 동안 데이터선들(D1 내지 Dm)로 기준전원을 공급한다.
제어선 구동부(160)는 제어선(GC)으로 제어신호를 공급한다. 일례로, 제어선 구동부(160)는 주사선들(S1 내지 Sn)로 동시에 공급되는 주사신호와 중첩되며, 제 1초기화전원이 공급된 후 제 1초기화전원 및 제 2초기화전원과 중첩되지 않도록 제어선(GC)으로 제어신호를 공급할 수 있다.
화소부(130)는 주사선들(S1 내지 Sn) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)의 교차부에 위치되는 화소들(140)을 구비한다. 화소들(140)은 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받는다. 이와 같은 화소들(140)은 한 프레임 기간 중 발광기간 동안 데이터신호에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 공급되는 전류량을 제어한다. 그러면, 유기 발광 다이오드에서 소정 휘도의 빛이 생성된다.
제 1전원 구동부(170)는 화소들(140)로 제 1전원(ELVDD)을 공급한다. 여기서, 제 1전원 구동부(170)는 각각의 프레임 기간 동안 하이레벨 및 로우레벨을 반복하는 제 1전원(ELVDD)을 공급한다. 여기서, 제 1전원(ELVDD)의 하이레벨은 화소(140)에서 전류가 흐를 수 있는 전압을 의미하고, 로우레벨은 화소(140)에서 전류가 흐를 수 없는 전압을 의미한다.
제 2전원 구동부(180)는 화소들(140)로 제 2전원(ELVSS)을 공급한다. 여기서, 제 2전원 구동부(180)는 각각의 프레임 기간 동안 하이레벨 및 로우레벨을 반복하는 제 2전원(ELVSS)을 공급한다. 여기서, 제 2전원(ELVSS)의 하이레벨은 화소(140)에서 전류가 흐를 수 없는 전압을 의미하고, 로우레벨은 화소(140)에서 전류가 흐를 수 있는 전압을 의미한다. 실제로, 화소(140)는 한 프레임 기간 중 제 1전원(ELVDD)이 하이레벨로 설정되고 제 2전원(ELVSS)이 로우레벨로 설정되는 발광기간 동안 발광된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본원 발명의 유기전계발광 표시장치는 동시 발광 방식으로 구동한다. 일반적으로 구동방식은 순차 발광(Progressive Emission) 및 동시 발광(Simultaneous Emission) 방식으로 구분된다. 순차 발광 방식은 각 주사선별로 데이터가 순차적으로 입력되고, 데이터의 입력 순서와 동일하게 화소들이 수평라인 단위로 순차적으로 발광되는 방식을 의미한다.
동시 발광 방식은 각 주사선별로 데이터가 순차적으로 입력되고, 모든 화소들로 데이터가 입력된 이후에 화소들이 동시에 발광되는 방식을 의미한다. 동시 발광 방식으로 구동되는 본원 발명의 한 프레임은 (a) 초기화기간 (b) 문턱전압 보상기간 (c) 안정화기간 (d) 주사기간 (e) 발광기간으로 나누어진다. 여기서, (d) 주사기간 동안에는 각 주사선별로 순차적으로 화소들(140)이 구동되고, 주사기간을 제외한 (a) 초기화기간 (b) 문턱전압 보상기간 (c) 안정화기간 (e) 발광기간 동안에는 모든 화소들(140)이 동시에 구동된다.
(a) 초기화기간은 화소들(140) 각각에 포함되는 유기 발광 다이오드의 애노드전극의 전압을 로우레벨의 전압으로 초기화하는 기간이다. 여기서, 로우레벨의 전압은 제 1전원(ELVDD)의 로우레벨의 전압으로 설정되며, 로우레벨의 전압을 공급받는 유기 발광 다이오드는 비발광 상태로 설정된다.
(b) 문턱전압 보상기간은 화소들(140) 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압을 보상하는 기간이다. 이와 같은 문턱전압 보상기간에는 화소들(140) 각각에 포함되는 제 2커패시터에 구동 트랜지스터의 문턱전압에 대응하는 전압이 충전된다.
(c) 안정화기간은 구동 트랜지스터의 드레인전극(즉, 유기 발광 다이오드의 애노드전극)의 전압을 하이레벨의 제 1전원(ELVDD)의 전압으로 상승시키는 구간이다. 이와 같은 안정화기간은 누설전류 및 데이터신호의 전압차에 대응하여 불균일한 영상이 표시되는 것을 방지한다. 안정화기간에 대하여 상세한 설명은 후술하기로 한다.
(d) 주사기간은 화소들(140) 각각에 데이터신호를 공급하는 기간이다. 이와 같은 주사기간에는 화소들(140) 각각에 포함되는 제 1커패시터에 데이터신호에 대응하는 전압이 충전된다.
(e) 발광 기간은 주사기간 동안 공급된 데이터신호에 대응하여 화소들(140)이 발광하는 기간이다.
이와 같은 본 발명의 구동방법에서는 각각의 동작 구간((a) 내지 (e))이 시간적으로 명확히 분리되기 때문에 각 화소(140)에 구비되는 보상회로의 트랜지스터 및 이를 제어하는 신호선수를 줄일 수 있다. 또한, 동작 구간((a) 내지 (e))이 시간적으로 명확히 분리되기 때문에 셔터(Shutter) 안경식 3D 디스플레이 구현이 용이하다는 장점이 있다.
셔터 안경식 3D 디스플레이는 각 프레임 별로 좌안 및 우안 영상을 번갈아 출력한다. 사용자는 좌안/우안의 투과율이 0% 및 100%로 스위치되는 "셔터 안경"을 착용한다. 셔터 안경은 좌안 영상은 좌안으로 우안 영상은 우안으로 공급함으로써 사용자가 입체감있는 영상을 인지하도록 한다.
도 3은 순차 발광 방식으로 셔터 안경식 3D를 구현한 예를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 순차 발광 방식으로 화면을 출력하는 경우 좌안/우안 영상간의 크로스토크(cross talk) 현상을 방지하기 위하여 셔터 안경의 응답시간(예를 들면, 2.5ms) 만큼 발광을 꺼주어야 한다. 즉, 좌안 영상을 출력하는 프레임(i 프레임 : i는 자연수)과 우안 영상이 출력되는 프레임(i+1 프레임) 사이에 셔터 안경의 응답시간만큼 비발광 구간을 추가로 생성하고, 이에 따라 발광 시간 비율(Duty ration)이 낮아지는 단점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 동시 발광 방식으로 셔터 안경식 3D를 구현한 예를 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 동시 발광 방식으로 화면을 출력하는 경우 화소부 전체에서 동시에 발광이 수행되고, 발광 기간 이외의 구간에서 화소들이 비발광 상태로 설정된다. 따라서, 좌안 영상이 출력되는 구간 및 우안 영상이 출력되는 구간 사이에 비발광 구간이 자연스럽게 확보될 수 있다.
즉, i 프레임 및 i+1 프레임 사이에서 리셋기간, 문턱전압 보상기간 및 주사기간동안 화소들(140)이 비발광 상태로 설정되고, 이 기간을 상기 셔터 안경의 응답시간과 동기시키면 종래의 순차 발광 방식과 달리 별도로 발광 시간 비율(Duty ration)를 줄이지 않아도 된다.
도 5는 도 1에 도시된 화소의 실시예를 나타내는 회로도이다. 도 5에서는 설명의 편의성을 위하여 제 n주사선(Sn) 및 제 m데이터선(Dm)에 접속된 화소를 도시하기로 한다. 그리고, 도 5에 도시된 유기 커패시터(Coled)는 유기 발광 다이오드(OLED)에 기생적으로 형성되는 커패시터를 의미한다. 이와 같은 유기 커패시터(Coled)는 일반적으로 제 1커패시터(C1)(또는 제 2커패시터(C2))보다 높은 용량을 갖는다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 의한 화소(140)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)와, 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어하는 화소회로(142)를 구비한다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극은 화소회로(142)에 접속되고, 캐소드전극은 제 2전원(ELVSS)에 접속된다. 이와 같은 유기 발광 다이오드(OLED)는 화소회로(142)로부터 공급되는 전류에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
화소회로(142)는 데이터신호 및 구동 트랜지스터의 문턱전압에 대응하는 전압을 충전하고, 충전된 전압에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어한다. 이를 위하여, 화소회로(140)는 3개의 트랜지스터(M1 내지 M3) 및 2개의 커패시터(C1, C2)를 구비한다.
제 1트랜지스터(M1)의 게이트전극은 주사선(Sn)에 접속되고, 제 1전극은 데이터선(Dm)에 접속된다. 그리고, 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극은 제 1노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 제 1트랜지스터(M1)는 주사선(Sn)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 데이터선(Dm)과 제 1노드(N1)를 전기적으로 접속시킨다.
제 2트랜지스터(M2)(구동 트랜지스터)의 게이트전극은 제 2노드(N2)에 접속되고, 제 1전극은 제 1전원(ELVDD)에 접속된다. 그리고, 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극은 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극에 접속된다. 이와 같은 제 2트랜지스터(M2)는 제 2노드(N2)에 인가된 전압에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어한다.
제 3트랜지스터(M3)의 제 1전극은 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극에 접속되고, 제 2전극은 제 2노드(N2)에 접속된다. 그리고, 제 3트랜지스터(M3)의 게이트전극은 제어선(GC)에 접속된다. 이와 같은 제 3트랜지스터(M3)는 제어선(GC)으로 제어신호가 공급될 때 턴-온되어 제 2트랜지스터(M2)를 다이오드 형태로 접속시킨다.
제 1커패시터(C1)는 제 1노드(N1)와 제 1전원(ELVDD) 사이에 접속된다. 이와 같은 제 1커패시터(C1)는 데이터신호에 대응하는 전압을 충전한다.
제 2커패시터(C2)는 제 1노드(N1)와 제 2노드(N2) 사이에 접속된다. 이와 같은 제 2커패시터(C2)는 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압에 대응하는 전압을 충전한다.
도 6은 도 5에 도시된 화소의 구동파형을 나타내는 도면이다. 제 1전원(ELVDD)은 초기화기간 동안 로우레벨로 설정되고, 그 외의 기간 동안 하이레벨로 설정된다. 제 2전원(ELVSS)은 초기화기간, 문턱전압 보상기간, 안정화기간 및 주사기간 동안 하이레벨로 설정되고, 발광기간 동안 로우레벨로 설정된다. 여기서, 화소(140)는 제 1전원(ELVDD)이 하이레벨로 설정되고, 제 2전원(ELVSS)이 로우레벨로 설정되는 기간, 즉 발광기간 동안에만 소정 휘도의 빛을 생성한다.
도 6을 참조하면, 먼저 초기화기간, 문턱전압 보상기간 및 안정화기간 동안 주사선들(S1 내지 Sn)로 동시에 주사신호가 공급된다. 그리고, 초기화기간 중 일부기간 동안 데이터선(Dm)으로 제 1초기화전원(Vint1)의 전압이 공급된다.
주사선들(S1 내지 Sn)로 주사신호가 공급되면 화소들(140) 각각에 포함된 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온된다. 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온되면 제 1노드(N1)와 데이터선(Dm)이 전기적으로 접속된다. 그러면, 데이터선(Dm)으로부터 공급된 초기화전원(Vint1)이 제 1노드(N1)로 공급된다. 제 1노드(N1)로 초기화전원(Vint1)의 전압이 공급되면 제 2커패시터(C2)의 커플링에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 하강된다.
제 2노드(N2)의 전압이 하강되면 제 2트랜지스터(M2)가 턴-온되고, 이에 따라 로우레벨의 제 1전원(ELVDD)의 전압이 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극으로 공급된다. 즉, 초기화기간 동안 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극은 로우레벨의 제 1전원(ELVDD)의 전압으로 초기화된다. 한편, 제 1초기화전원(Vint1)의 전압은 제 2트랜지스터(M2)가 안정적으로 턴-온될 수 있도록 실험적으로 결정된다.
이후, 문턱전압 보상기간 동안 제어선(GC)으로 제어신호가 공급된다. 제어선(GC)으로 제어신호가 공급되면 제 3트랜지스터(M3)가 턴-온된다. 제 3트랜지스터(M3)가 턴-온되면 제 2트랜지스터(M2)는 다이오드 형태로 접속되고, 초기화기간에 공급된 로우레벨의 전압에 대응하여 제 2트랜지스터(M2)가 턴-온된다.
제 2트랜지스터(M2)가 턴-온되면 제 2노드(N2) 및 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극의 전압은 하이레벨의 제 1전원(ELVDD)의 전압으로부터 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압을 합한전압, 즉 ELVDD + Vth(M2)의 전압으로 상승된다. 여기서, Vth(M2)는 부극성의 전압으로 설정되기 때문에 제 2노드(N2) 및 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극의 전압은 하이레벨의 제 1전원(ELVDD)보다 낮은 전압으로 설정된다.
한편, 문턱전압 보상기간 동안 데이터선들(D1 내지 Dm)로는 제 1초기화전원의 전압(Vint1)보다 높은 기준전원(Vref)이 공급된다. 따라서, 문턱전압 보상기간 동안 제 2커패시터(C2)는 제 1노드(N1)에 인가된 기준전원(Vref)과 제 2노드(N2)에 인가된 ELVDD + Vth(M2)의 차에 대응하는 전압을 충전한다. 여기서, 기준전원(Vref) 및 하이레벨의 제 1전원(ELVDD)은 고정된 전압으로 설정되기 때문에 제 2커패시터(C2)에 저장되는 전압은 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압에 대응하여 결정된다. 즉, 문턱전압 보상기간 동안 제 2커패시터(C2)에는 제 2트랜지스터(M2)의 문턱전압에 대응하는 전압이 충전된다.
안정화기간 동안에는 데이터선들(D1 내지 Dm)로는 제 2초기화전원(Vint2)이 공급된다. 데이터선들(D1 내지 Dm)로 공급된 제 2초기화전원(Vint2)은 제 1노드(N1)로 공급된다. 여기서, 제 2초기화전원(Vint2)의 전압은 기준전원(Vref)의 전압보다 낮게 설정되고, 이에 따라 제 1노드(N1)의 전압이 하강된다. 일례로, 본원 발명에서 제 2초기화전원(Vint2)의 전압은 최대 계조(일례로, 화이트)에 대응하는 데이터신호의 전압으로 설정될 수 있다.
제 1노드(N1)의 전압이 하강되면 제 2커패시터(C2)의 커플링에 의하여 제 2노드(N2)의 전압도 하강된다. 제 2노드(N2)의 전압이 하강되면 제 2트랜지스터(M2)가 턴-온 상태로 설정되어 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극(즉, 드레인전극)의 전압이 ELVDD + Vth(M2)의 전압에서 하이레벨의 제 1전원(ELVDD)의 전압으로 상승된다. 즉, 본원 발명에서는 안정화기간 동안 제 2트랜지스터(M2)의 제 1전극과 제 2전극이 동일한 전압으로 설정되도록 제 2전극의 전압을 하이레벨의 제 1전원(ELVDD)의 전압으로 상승시킨다. 이와 같이 제 2트랜지스터(M2)의 제 1전극과 제 2전극이 동일한 전압으로 설정되면 누설전류 및 계조차에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 변화되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대하여, 상세한 설명은 후술하기로 한다.
주사기간 동안에는 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사신호가 순차적으로 인가되고, 주사신호에 동기되도록 데이터선들(D1 내지 Dm)로 데이터신호가 공급된다. 주사선(Sn)으로 주사신호가 공급되면 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온된다. 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온되면 데이터선(Dm)으로부터의 데이터신호가 제 1노드(N1)로 공급된다. 이때, 제 1커패시터(C1)는 데이터신호에 대응하여 소정의 전압을 충전한다. 한편, 주사기간 동안 제 2노드(N2)는 플로팅 상태로 설정되고, 이에 따라 제 2커패시터(C2)는 제 1노드(N1)의 전압변화와 무관하게 이전기간에 충전된 전압을 유지한다.
발광기간 동안에는 로우레벨의 제 2전원(ELVSS)이 공급된다. 이 경우, 제 2트랜지스터(M2)는 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)에 충전된 전압에 대응하여 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류량을 제어한다. 따라서, 발광기간 동안에 화소부(130)에서는 데이터신호에 대응하는 소정 휘도의 영상이 표시된다.
한편, 상술한 본원 발명에서는 안정화기간 동안 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극 전압을 제 1전극과 동일한 전압, 즉 하이레벨의 제 1전원(ELVDD)의 전압으로 상승시킨다. 그러면, 데이터신호의 전압차 및 누설전류에 의하여 화소들(140) 각각에 포함된 제 2노드(N2)의 전압이 변화되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 원하는 휘도의 영상을 표시할 수 있는 장점이 있다. 실제로, 본원 발명은 동시 발광 방식에서 안정화기간을 추가함을 핵심으로 하며, 구동 트랜지스터(M2), 제 1 및 제 2커패시터(C2), 제 3트랜지스터(M3)를 포함하는 다양한 화소에 적용 가능한다.
한편, 안정화 기간을 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 7에 도시된 바와 같이 구동 트랜지스터(M2)의 게이트전극과 제 2전극 사이에는 기생 커패시터(Cox)가 형성된다. 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온 상태로 설정되는 경우 제 2노드(N2)의 전압 변화량은 제 2커패시터(C2)와 기생 커패시터(Cox)의 비율에 의하여 결정된다. 여기서, 제 2커패시터(C2)는 기생 커패시터(Cox)보다 매우 큰 용량으로 설정되기 때문에 제 1트랜지스터(M1)의 턴-온 상태에서 기생 커패시터(Cox)에 의한 제 2노드(N2)의 전압 변화량은 미미하게 설정된다.
반면에, 제 1트랜지스터(M1)가 턴-오프 상태로 설정되는 경우 제 1노드(N1)의 전압 변화량은 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)의 합성용량과 기생 커패시터(Cox)의 비율에 의하여 결정된다. 여기서, 합성용량은 제 2커패시터(C2)보다 낮은 용량으로 설정되고, 이에 따라 기생 커패시터(Cox)에 의한 제 1노드(N1) 전압 변화량이 크게 설정된다.
상세히 설명하면, 문턱전압 보상기간 이후에 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극 전압(ELVDD + Vth(M2))은 제 1전극의 전압(ELVDD(하이레벨))보다 낮은 전압으로 설정되고, 이에 따라 소정의 누설전류가 발생한다. 이와 같은 누설전류에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 변화되는 문제점이 발생한다.
또한, 주사기간 동안 각각의 화소(140)로 공급되는 데이터신호의 전압에 대응하여 누설전류의 차이가 발생하고, 이 누설전류의 차이에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 변화되는 문제점이 발생한다. 다시 말하여, 도 8과 같이 주사기간 동안 낮은 계조에 대응하는 데이터신호(Vdata)가 공급되는 경우 적은 양의 누설전류가 발생되고, 이에 따라 구동 트랜지스터의 제 2전극의 전압(Vdrain)이 서서히 변화된다. 이 경우, 제 2노드(N2)의 전압도 누설전류에 대응하여 변화된다.
반면에, 도 9와 같이 높은 계조에 대응하는 데이터신호(Vdata)가 공급되는 경우 많은 양의 누설전류에 의하여 주사신호가 공급되는 기간 동안 구동 트랜지스터의 제 2전극의 전압(Vdrain)이 제 1전원(ELVDD)의 전압을 상승된다. 이와 같은 주사신호가 공급되는 기간 동안 구동 트랜지스터의 제 2전극의 전압(Vdrain)이 제 1전원(ELVDD)의 전압하면 그 이후 기간 동안 누설전류가 발생하지 않고, 이에 따라 제 2노드(N2)의 전압도 변화되지 않는다. 또한, 데이터신호와 무관하게 문턱전압 보상기간에 발생된 구동 트랜지스터(M2)의 제 1전극과 제 2전극의 전압차에 의한 누설전류에 의하여 도 10과 같이 구동 트랜지스터(M2)의 제 2전극의 전압(Vdrain)이 변화된다.
상술한 바와 같이 본원 발명에서 안정화기간이 포함되지 않는 경우 누설전류에 의하여 화소들(140) 각각에 포함된 제 2노드(N2)의 전압이 불균일하게 변화되고, 이에 따라 원하는 영상을 표시할 수 있다. 반면에 본원 발명과 같이 안정화기간이 포함되는 경우 도 11과 같이 안정화기간 동안 제 2트랜지스터(M2)의 제 2전극 전압(Vdrain)을 제 1전원(ELVDD)과 동일하게 설정하고, 이에 따라 누설전류에 의한 제 2노드(N2)의 전압 변화를 방지할 수 있다. 또한, 본원 발명과 같이 안정화기간이 포함되는 경우 도 12에 도시된 바와 화소들(140)의 위치(패널의 하부, 중앙 및 상부)와 무관하게 전류편차가 최소화되어, 이에 따라 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다. 도 13을 설명할 때 도 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 할당함과 아울러 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치는 데이터선들(D1 내지 Dm)과 접속되는 스위칭부(200)를 더 구비한다.
스위칭부(200)는 데이터선들(D1 내지 Dm)로 제 1초기화전원(Vint1), 제 2초기화전원(Vint2) 및 기준전원(Vref) 중 적어도 하나의 전압을 공급한다. 이를 위하여, 스위칭부(200)는 제 1스위치(SW1), 제 2스위치(SW2) 및 제 3스위치(SW3)를 구비한다.
제 1스위치(SW1)는 데이터선들(D1 내지 Dm) 각각과 제 1초기화전원(Vint1) 사이에 접속된다. 이와 같은 제 1스위치(SW1)는 도 6에 도시된 바와 같이 초기화기간의 일부기간 동안 턴-온되어 데이터선들(D1 내지 Dm)로 제 1초기화전원(Vint1)의 전압을 공급한다.
제 2스위치(SW2)는 데이터선들(D1 내지 Dm) 각각과 제 2초기화전원(Vint2) 사이에 접속된다. 이와 같은 제 2스위치(SW2)는 안정화기간 동안 턴-온되어 데이터선들(D1 내지 Dm)로 제 2초기화전원(Vint2)의 전압을 공급한다.
제 3스위치(SW3)는 데이터선들(D1 내지 Dm) 각각과 기준전원(Vref) 사이에 접속된다. 이와 같은 제 3스위치(SW3)는 문턱전압 공급기간 동안 턴-온되어 데이터선들(D1 내지 Dm)로 기준전원(Vref)의 전압을 공급한다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치는 스위칭부(200)는 제외한 구성이 도 1과 동일하게 설정된다. 즉, 도 1의 유기전계발광 표시장치에서는 데이터 구동부(120)에서 제 1초기화전원(Vint1), 제 2초기화전원(Vint2) 및 기준전원(Vref)을 공급하는 반면, 본원 발명의 다른 실시예에서는 스위칭부(200)를 이용하여 제 1초기화전원(Vint1), 제 2초기화전원(Vint2) 및 기준전원(Vref)을 공급한다. 이 경우, 주사기간을 제외한 기간 동안 데이터 구동부(120)는 하이 임피던스 상태로 설정된다.
한편, 본원 발명에서는 설명의 편의성을 위하여 트랜지스터들을 피모스(PMOS)로 도시하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 다시 말하여, 트랜지스터들은 엔모스(NMOS)로 형성될 수도 있다.
또한, 본원 발명에서 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터로부터 공급되는 전류량에 대응하여 적색, 녹색 또는 청색의 광을 생성하지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터로부터 공급되는 전류량에 대응하여 백색 광을 생성할 수도 있다. 이 경우, 별도의 컬러필터 등을 이용하여 컬러 영상을 구현한다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 주사 구동부 120 : 데이터 구동부
130 : 화소부 140 : 화소
142 : 화소회로 150 : 타이밍 제어부
160 : 제어선 구동부 170 : 제 1전원 구동부
180 : 제 2전원 구동부 200 : 스위칭부

Claims (13)

  1. 한 프레임의 제 1기간 동안 주사선들로 주사신호를 동시에 공급하고, 제 2기간 동안 상기 주사선들로 주사신호를 순차적으로 공급하기 위한 주사 구동부와;
    상기 제 2기간 동안 순차적으로 공급되는 주사신호와 동기되도록 데이터선들로 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 구동부와;
    상기 주사선들 및 데이터선들과 접속되도록 위치되는 화소들과;
    상기 한 프레임 기간 동안 상기 화소들로 로우레벨 및 하이레벨로 변화되는 제 1전원을 공급하기 위한 제 1전원 구동부와;
    상기 한 프레임 기간 동안 상기 화소들로 로우레벨 및 하이레벨로 변화되는 제 2전원을 공급하기 위한 제 2전원 구동부를 구비하며;
    상기 제 1기간은 초기화기간, 문턱전압 보상기간 및 안정화기간으로 나뉘며, 상기 데이터선들로는 상기 초기화기간의 일부기간 동안 제 1초기화전원의 전압, 상기 문턱전압 보상기간 동안 상기 제 1초기화전압보다 높은 전압값으로 설정되는 기준전원의 전압, 상기 안정화기간 동안 상기 기준전압보다 낮은 전압값으로 설정되는 제 2초기화전원의 전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전원 구동부는 상기 초기화기간 동안 로우레벨의 제 1전원을 공급하며, 그 외의 기간 동안 하이레벨의 제 1전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  3. 제 2에 있어서,
    상기 제 2전원 구동부는 상기 한 프레임 기간 중 상기 제 1기간 및 제 2기간을 제외한 제 3기간 동안 로우레벨의 제 2전원을 공급하고, 그 외의 기간 동안 하이레벨의 제 2전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  4. 제 2에 있어서,
    상기 제 1초기화전원의 전압은 상기 화소들 각각에 포함된 구동 트랜지스터가 턴-온될 수 있는 전압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  5. 제 1에 있어서,
    상기 제 2초기화전원은 최대 계조의 데이터신호에 대응하는 전압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  6. 제 1에 있어서,
    상기 제 1초기화전원, 기준전원 및 제 2초기화전원의 전압은 상기 데이터 구동부로부터 상기 데이터선들로 공급되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  7. 제 1에 있어서,
    상기 데이터선들 각각과 접속되며, 상기 제 1초기화전원, 제 2초기화전원 및 기준전원 중 적어도 하나의 전압을 상기 데이터선들로 공급하기 위한 스위칭부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  8. 제 7에 있어서,
    상기 스위칭부는
    상기 데이터선들과 상기 제 1초기화전원 사이에 접속되는 제 1스위치와,
    상기 데이터선들과 상기 기준전원 사이에 접속되는 제 2스위치와,
    상기 데이터선들과 상기 제 2초기화전원 사이에 접속되는 제 3스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  9. 제 1에 있어서,
    상기 문턱전압 보상기간 동안 상기 화소들과 공통적으로 접속된 제어선으로 제어신호를 공급하기 위한 제어선 구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  10. 제 9에 있어서,
    상기 화소들 각각은
    유기 발광 다이오드와;
    상기 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터와;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트전극에 제 1단자가 접속되는 제 2커패시터와;
    상기 제 2커패시터의 제 2단자와 데이터선 사이에 접속되며, 주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 1트랜지스터와;
    상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극과 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극 사이에 접속되며, 상기 제어선으로 제어신호가 공급될 때 턴-온되는 제 3트랜지스터와;
    상기 제 2커패시터의 제 2단자와 상기 제 1전원 사이에 접속되는 제 1커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  11. 주사선들로 주사신호를 동시에 공급하면서 화소들 각각에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱전압을 보상하는 단계와;
    상기 문턱전압이 보상된 후 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압을 낮추어 상기 구동 트랜지스터의 제 1전극 및 제 2전극의 전압을 동일하게 설정하는 단계와;
    상기 주사선들로 주사신호를 순차적으로 공급하면서 상기 화소들로 데이터신호를 전달하는 단계와;
    상기 데이터신호의 계조에 대응하여 상기 화소들이 동시에 발광되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치의 구동방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전압을 동일하게 설정하는 단계는 데이터선으로 초기화전압을 공급하여 상기 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압을 하강시키는 단계인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치의 구동방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 초기화전압은 최대 계조의 데이터신호에 대응하는 전압인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치의 구동방법.
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