KR20140124611A - 화소, 이를 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

화소, 이를 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

표시장치는 복수의 화소, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 주사 라인에 게이트 온 전압의 주사 신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부, 상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 대응하여 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 데이터 라인에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제1 전원 라인에 인가되는 하이 레벨 전압의 제1 전원전압을 순차적으로 로우 레벨 전압으로 변동시켜 인가하고, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제2 전원 라인에 인가되는 로우 레벨 전압의 제2 전원전압을 순차적으로 하이 레벨 전압으로 변동시켜 인가하는 전원 공급부, 및 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호를 순차적으로 인가하는 발광 신호를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은 상기 제1 전원전압이 로우 레벨 전압으로 인가됨에 따라 리셋되고, 상기 제2 전원전압이 하이 레벨 전압으로 인가되고 상기 주사 신호가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 데이터가 기입되고, 상기 발광 신호가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 발광한다.

Description

화소, 이를 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법{PIXEL, DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 화소, 이를 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액티브 매트릭스형 유기발광 표시장치를 위한 화소, 및 이를 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 전류 또는 전압에 의해 휘도가 제어되는 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 이용한다. 유기발광 다이오드는 전계를 형성하는 양극층 및 음극층, 전계에 의해 발광하는 유기 발광재료를 포함한다.
통상적으로, 유기발광 표시장치는 유기발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 유기발광 표시장치(PMOLED)와 액티브 매트릭스형 유기발광 표시장치(AMOLED)로 분류된다.
이 중에서 해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 화소마다 선택하여 점등하는 액티브 매트릭스형 유기발광 표시장치가 주류가 되고 있다.
현재, 표시장치는 크기가 대형화되고 있을 뿐만 아니라 해상도가 고해상도로 증가하고 있다. 고해상도 구현을 위해서는 정해진 면적의 표시패널에 더욱 많은 화소가 구성되어야 한다. 이를 위해서는 화소의 구조가 단순화될 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 표시장치의 고해상도 구현을 가능하게 하는 화소, 이를 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 복수의 화소, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 주사 라인에 게이트 온 전압의 주사 신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부, 상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 대응하여 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 데이터 라인에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제1 전원 라인에 인가되는 하이 레벨 전압의 제1 전원전압을 순차적으로 로우 레벨 전압으로 변동시켜 인가하고, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제2 전원 라인에 인가되는 로우 레벨 전압의 제2 전원전압을 순차적으로 하이 레벨 전압으로 변동시켜 인가하는 전원 공급부, 및 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호를 순차적으로 인가하는 발광 신호를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은 상기 제1 전원전압이 로우 레벨 전압으로 인가됨에 따라 리셋되고, 상기 제2 전원전압이 하이 레벨 전압으로 인가되고 상기 주사 신호가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 데이터가 기입되고, 상기 발광 신호가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 발광한다.
상기 복수의 화소 각각은, 상기 복수의 주사 라인에 중 어느 하나의 주사 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 복수의 데이터 라인 중 어느 하나의 데이터 라인에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터, 제2 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 상기 어느 하나의 주사 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 보상 트랜지스터, 상기 복수의 발광 라인 중 어느 하나의 발광 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터, 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 유기발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소 각각은, 상기 제1 전원전압에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터, 상기 보상 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 화소는 주사 신호가 인가되는 게이트 전극, 데이터 라인에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터, 제2 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터, 상기 주사 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 보상 트랜지스터, 발광 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터, 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 유기발광 다이오드를 포함한다.
상기 제1 전원전압에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터, 상기 보상 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 턴 온되어 데이터 신호를 제1 노드에 전달하는 스위칭 트랜지스터, 게이트 온 전압의 발광 신호에 의해 턴 온되어 제1 전원전압을 상기 제1 노드에 전달하는 발광 트랜지스터, 제2 노드의 전압에 따라 턴 온되어 상기 제1 노드로부터 유기발광 다이오드로 흐르는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 턴 온되어 상기 구동 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 보상 트랜지스터, 및 상기 제1 전원전압과 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있는 저장 커패시터를 포함하는 화소를 복수 개 포함하는 표시장치의 구동 방법은, 하이 레벨 전압의 제1 전원전압이 로우 레벨 전압으로 변동되고, 상기 저장 커패시터에 의한 커플링으로 제2 노드의 전압이 로우 레벨 전압으로 리셋되는 단계, 상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 상기 스위칭 트랜지스터 및 상기 보상 트랜지스터가 턴 온되고, 상기 저장 커패시터에 데이터 전압이 저장되는 단계, 및 상기 게이트 온 전압의 발광 신호에 의해 상기 발광 트랜지스터가 턴 온되어 상기 유기발광 다이오드로 구동 전류가 흐르고, 상기 유기발광 다이오드가 상기 구동 전류에 대응하는 밝기로 발광하는 단계를 포함한다.
상기 제2 노드의 전압이 로우 레벨 전압으로 리셋되는 단계는, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제1 전원 라인에 인가되는 하이 레벨 전압의 제1 전원전압이 순차적으로 로우 레벨 전압으로 변동되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 저장 커패시터에 데이터 전압이 저장되는 단계는, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 주사 라인에 게이트 온 전압의 주사 신호가 순차적으로 인가되는 단계, 및 상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 대응하여 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 데이터 라인에 소정의 전압 범위를 갖는 데이터 신호가 인가되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 저장 커패시터에 데이터 전압이 저장되는 단계는, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제2 전원 라인에 인가되는 로우 레벨 전압의 제2 전원전압이 순차적으로 하이 레벨 전압으로 변동되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유기발광 다이오드가 상기 구동 전류에 대응하는 밝기로 발광하는 단계는, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호가 순차적으로 인가되는 단계를 포함할 수 있다.
화소의 구조를 단순화할 수 있으며, 이에 따라 표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있으며, 표시장치의 고해상도 구현이 가능하게 된다.
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.
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), 전원 공급부(400), 발광 신호부(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 복수의 구동 제어신호(CONT1 내지 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)에 전달한다.
표시부(600)는 대략 행렬의 형태로 배열되는 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, 대량 행 방향으로 연장되어 서로 거의 평행한 복수의 전원라인, 및 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행한 복수의 발광 라인이 복수의 화소에 연결되도록 형성된다. 복수의 전원 라인은 복수의 제1 전원전압(ELVDD[1]~ELVDD[n])이 인가되는 복수의 제1 전원 라인 및 복수의 제2 전원전압(ELVSS[1]~ELVSS[n])이 인가되는 복수의 제2 전원 라인을 포함한다.
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 입력된 영상 데이터 신호(ImD)를 샘플링 및 홀딩하고, 복수의 데이터 라인 각각에 복수의 데이터 신호(data[1]~data[m])를 전달한다. 데이터 구동부(300)는 게이트 온 전압의 주사 신호(S[1]~S[n])에 대응하여 복수의 데이터 라인에 소정의 전압 범위를 갖는 데이터 신호(data[1]~data[m])를 인가할 수 있다.
전원 공급부(400)는 복수의 전원 라인에 연결되고, 제3 구동 제어신호(CONT3)에 따라 복수의 제1 전원전압(ELVDD[1]~ELVDD[n]) 및 제2 전원전압(ELVSS[1]~ELVSS[n])의 레벨을 결정한다. 전원 공급부(400)는 복수의 제1 전원 라인에 인가되는 하이 레벨 전압의 제1 전원전압(ELVDD[1]~ELVDD[n])을 순차적으로 로우 레벨 전압으로 변동시킬 수 있다. 그리고, 전원 공급부(400)는 복수의 제2 전원 라인에 인가되는 로우 레벨의 제2 전원전압(ELVSS[1]~ELVSS[n])을 순차적으로 하이 레벨 전압으로 변동시킬 수 있다.
발광 신호부(500)는 복수의 발광 라인에 연결되고, 제4 구동 제어신호(CONT4)에 따라 복수의 발광 신호(EM[1]~EM[n])를 생성한다. 발광 신호부(500)는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호(EM[1]~EM[n])를 순차적으로 인가할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 일예를 나타내는 회로도이다. 도 1의 표시장치(10)에 포함되는 복수의 화소 중 어느 하나의 화소이다.
도 2를 참조하면, 화소(20)는 스위칭 트랜지스터(M1), 발광 트랜지스터(M2), 보상 트랜지스터(M3), 발광 트랜지스터(M4), 저장 커패시터(C1) 및 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(M1)는 주사 라인(SLi)에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터 라인(Dj)에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 스위칭 트랜지스터(M1)는 주사 라인(SLi)에 인가되는 게이트 온 전압의 주사 신호(S[i])에 의해 턴 온되어 데이터 라인(Dj)에 인가되는 데이터 신호(data[j])를 제1 노드(N1)에 전달한다.
구동 트랜지스터(M2)는 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 일 전극 및 제3 노드(N3)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 구동 트랜지스터(M2)는 제1 전원전압(ELVDD)으로부터 유기발광 다이오드(OLED)에 공급되는 구동 전류를 제어한다.
보상 트랜지스터(M3)는 주사 라인(SLi)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 일 전극 및 제3 노드(N3)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 보상 트랜지스터(M3)는 게이트 온 전압의 주사 신호(S[i])에 의해 턴 온되어 구동 트랜지스터(M2)를 다이오드 연결시킨다.
발광 트랜지스터(M4)는 발광 라인(EMLi)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 전원전압(ELVDD[i])에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 발광 트랜지스터(M4)는 게이트 온 전압의 발광 신호(EM[i])에 의해 턴 온되어 제1 전원전압(ELVDD[i])을 제1 노드(N1)에 전달한다.
저장 커패시터(C1)는 제1 전원전압(ELVDD[i])에 연결되어 있는 일 전극 및 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다.
유기발광 다이오드(OLED)는 제3 노드(N3)에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원전압(ELVSS[i])에 연결되어 있는 캐소드 전극을 포함한다. 유기발광 다이오드(OLED)는 기본색(primary color) 중 하나의 빛을 내는 유기 발광층을 포함한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색의 삼원색을 들 수 있으며, 이들 삼원색의 공간적 합 또는 시간적 합으로 원하는 색상이 표시될 수 있다.
스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2), 보상 트랜지스터(M3) 및 발광 트랜지스터(M4)는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이때, 스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2), 보상 트랜지스터(M3) 및 발광 트랜지스터(M4)를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 로우 레벨 전압이고 턴-오프시키는 게이트 오프 전압은 하이 레벨 전압이다.
여기서는 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 나타내었으나, 스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2), 보상 트랜지스터(M3) 및 발광 트랜지스터(M4) 중 적어도 어느 하나는 n-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이때 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 하이 레벨 전압이고 턴 오프시키는 게이트 오프 전압은 로우 레벨 전압이다.
스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2), 보상 트랜지스터(M3) 및 발광 트랜지스터(M4) 중 적어도 어느 하나는 반도체층이 산화물 반도체로 이루어진 산화물 박막 트랜지스터(Oxide TFT)일 수 있다.
산화물 반도체는 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 인듐(In)을 기본으로 하는 산화물, 이들의 복합 산화물인 산화아연(ZnO), 인듐-갈륨-아연 산화물(InGaZnO4), 인듐-아연 산화물(Zn-In-O), 아연-주석 산화물(Zn-Sn-O) 인듐-갈륨 산화물 (In-Ga-O), 인듐-주석 산화물(In-Sn-O), 인듐-지르코늄 산화물(In-Zr-O), 인듐-지르코늄-아연 산화물(In-Zr-Zn-O), 인듐-지르코늄-주석 산화물(In-Zr-Sn-O), 인듐-지르코늄-갈륨 산화물(In-Zr-Ga-O), 인듐-알루미늄 산화물(In-Al-O), 인듐-아연-알루미늄 산화물(In-Zn-Al-O), 인듐-주석-알루미늄 산화물(In-Sn-Al-O), 인듐-알루미늄-갈륨 산화물(In-Al-Ga-O), 인듐-탄탈륨 산화물(In-Ta-O), 인듐-탄탈륨-아연 산화물(In-Ta-Zn-O), 인듐-탄탈륨-주석 산화물(In-Ta-Sn-O), 인듐-탄탈륨-갈륨 산화물(In-Ta-Ga-O), 인듐-게르마늄 산화물(In-Ge-O), 인듐-게르마늄-아연 산화물(In-Ge-Zn-O), 인듐-게르마늄-주석 산화물(In-Ge-Sn-O), 인듐-게르마늄-갈륨 산화물(In-Ge-Ga-O), 티타늄-인듐-아연 산화물(Ti-In-Zn-O), 하프늄-인듐-아연 산화물(Hf-In-Zn-O) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
반도체층은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역과, 채널 영역의 양 옆으로 불순물이 도핑되어 형성된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다. 여기서, 이러한 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라지며, N형 불순물 또는 P형 불순물이 가능하다.
반도체층이 산화물 반도체로 이루어지는 경우에는 고온에 노출되는 등의 외부 환경에 취약한 산화물 반도체를 보호하기 위해 별도의 보호층이 추가될 수 있다.
그리고, 상술한 유기발광 다이오드(OLED)의 유기 발광층은 저분자 유기물 또는 PEDOT(Poly 3,4-ethylenedioxythiophene) 등의 고분자 유기물로 이루어질 수 있다. 또한, 유기 발광층은 발광층과, 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL), 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 하나 이상을 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 이들 모두를 포함할 경우, 정공 주입층이 양극인 화소 전극 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층된다.
유기 발광층은 적색을 발광하는 적색 유기 발광층, 녹색을 발광하는 녹색 유기 발광층 및 청색을 발광하는 청색 유기 발광층을 포함할 수 있으며, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층은 각각 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 형성되어 컬러 화상을 구현하게 된다.
또한, 유기 발광층은 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 모두 함께 적층하고, 각 화소별로 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수 있다. 다른 예로, 백색을 발광하는 백색 유기 발광층을 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소 모두에 형성하고, 각 화소별로 각각 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수도 있다. 백색 유기 발광층과 색필터를 이용하여 컬러 화상을 구현하는 경우, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 각각의 개별 화소 즉, 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 증착하기 위한 증착 마스크를 사용하지 않아도 된다.
다른 예에서 설명한 백색 유기 발광층은 하나의 유기 발광층으로 형성될 수 있음은 물론이고, 복수 개의 유기 발광층을 적층하여 백색을 발광할 수 있도록 한 구성까지 포함한다. 예로, 적어도 하나의 옐로우 유기 발광층과 적어도 하나의 청색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 시안 유기 발광층과 적어도 하나의 적색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성, 적어도 하나의 마젠타 유기 발광층과 적어도 하나의 녹색 유기 발광층을 조합하여 백색 발광을 가능하게 한 구성 등도 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 한 프레임(kth frame) 내에서, 복수의 제1 전원전압(ELVDD[1]~ELVDD[n])은 하이 레벨 전압으로 인가되는 상태에서 순차적으로 1 수평 주기(1H) 동안 로우 레벨 전압으로 인가된다. 1 수평 주기(1H)는 수평 동기 신호(Hsync)의 주기와 동일할 수 있다.
이때, 제2 전원전압(ELVSS[1]~ELVSS[n])은 로우 레벨 전압으로 인가되는 상태에서 제1 전원전압(ELVDD[1]~ELVDD[n])이 로우 레벨 전압으로 인가되는 시간보다 1 수평 주기(1H)만큼 지연되어 순차적으로 1 수평 주기(1H) 동안 하이 레벨 전압으로 인가된다.
복수의 주사 신호(S[1]~S[n])는 제2 전원전압(ELVSS[1]~ELVSS[n])이 순차적으로 하이 레벨 전압으로 인가되는 시간과 동일한 시간 동안 게이트 온 전압으로 순차적으로 인가된다.
복수의 발광 신호(EM[1]~EM[n])는 주사 신호(S[1]~S[n])가 게이트 온 전압으로 인가되는 시간보다 1 수평 주기(1H)만큼 지연되어 순차적으로 게이트 온 전압으로 인가되기 시작한다. 그리고 복수의 발광 신호(EM[1]~EM[n])는 다음 프레임((k+1)th frame)에서 제1 전원전압(ELVDD[1]~ELVDD[n])이 로우 레벨 전압으로 인가되기 전까지 게이트 온 전압을 유지한다.
먼저, 첫 번째 주사 라인에 배열된 화소의 동작에 대하여 설명한다.
t1 기간 동안, 하이 레벨 전압으로 인가되던 제1 전원전압(ELVDD[1])이 로우 레벨 전압으로 변동된다. 이때, 제2 전원전압(ELVSS[1])은 로우 레벨 전압으로 인가된다. 그리고 주사 신호(S[1]) 및 발광 신호(EM[1])는 게이트 오프 전압으로 인가된다. 제1 전원전압(ELVDD[1])이 로우 레벨 전압으로 변동됨에 따라 저장 커패시터(C1)에 의한 커플링으로 제2 노드(N2)의 전압은 로우 레벨 전압으로 떨어진다. 즉, 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전압이 로우 레벨 전압으로 리셋된다.
t2 기간 동안, 제1 전원전압(ELVDD[1]) 및 제2 전원전압(ELVSS[1])은 하이 레벨 전압으로 인가된다. 이때, 발광 신호(EM[1])는 게이트 오프 전압으로 인가되고, 주사 신호(S[1])가 게이트 온 전압으로 인가된다. 주사 신호(S[1])가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 스위칭 트랜지스터(M1) 및 보상 트랜지스터(M3)가 턴 온된다. 게이트 온 전압의 주사 신호(S[1])에 대응하여 데이터 신호(data[1]~data[m])가 복수의 데이터 라인에 인가된다. 턴 온된 스위칭 트랜지스터(M1)를 통해 데이터 전압(Vdat)이 제1 노드(N1)에 인가된다. 보상 트랜지스터(M3)가 턴 온됨에 따라 구동 트랜지스터(M2)는 다이오드 연결되고, 제2 노드(N2)에는 Vdat-Vth 전압이 인가된다. 저장 커패시터(C1)에는 ELVDD-(Vdat-Vth) 전압이 저장된다. Vth는 구동 트랜지스터(M2)의 문턱 전압이고, ELVDD는 하이 레벨 전압의 제1 전원전압(ELVDD[1])이다. 이때, 제2 전원전압(ELVSS[1])은 하이 레벨 전압으로 인가되므로, 유기발광 다이오드(OLED)에는 전류가 흐르지 않는다.
t3 기간 동안, 제1 전원전압(ELVDD[1])은 하이 레벨 전압을 유지하고, 제2 전원전압(ELVSS[1])은 로우 레벨 전압으로 인가된다. 이때, 주사 신호(S[1])는 게이트 오프 전압으로 인가되고, 발광 신호(EM[1])가 게이트 온 전압으로 인가된다. t3 기간은 발광 신호(EM[1])가 게이트 온 전압으로 인가되어 유기발광 다이오드(OLED)가 발광하는 시간이다. 발광 신호(EM[1])는 제2 전원전압(ELVSS[1])이 로우 레벨 전압으로 인가된 이후부터 다음 프레임((K+1)th Frame)에서 제1 전원전압(ELVDD[1])이 로우 레벨 전압으로 인가될 때까지 게이트 온 전압으로 인가된다. 발광 신호(EM[1])가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 발광 트랜지스터(M4)가 턴 온되고, 제1 노드(N1)에 하이 레벨 전압의 제1 전원전압(ELVDD[1])이 전달된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(M2)를 통해 Ioled = k(Vgs-Vth) = k[(ELVDD-(Vdat-Vth))-Vth] = k(ELVDD-Vdat)에 해당하는 구동 전류(Ioled)가 유기발광 다이오드(OLED)로 흐른다. 여기서, k는 구동 트랜지스터(M2)의 특성에 따른 파라미터이다. 유기발광 다이오드(OLED)는 구동 전류(Ioled)에 대응하는 밝기로 발광한다.
t1 기간은 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전압이 리셋되는 동작이 수행되는 리셋 기간이고, t2 기간은 화소에 데이터 신호가 기입되는 동작이 수행되는 데이터 기입 기간이고, t3 기간은 유기발광 다이오드가 데이터 신호에 대응하여 발광하는 동작이 수행되는 발광 기간이라 할 수 있다.
두 번째 주사 라인에 배열된 화소들에 인가되는 제1 전원전압(ELVDD[2]), 제2 전원전압(ELVSS[2]), 주사 신호(S[2]) 및 발광 신호(EM[2])는 첫 번째 주사 라인에 배열된 화소들에 인가되는 제1 전원전압(ELVDD[1]), 제2 전원전압(ELVSS[1]), 주사 신호(S[1]) 및 발광 신호(EM[1]) 보다 1 수평 주기만큼 지연된다. 따라서, 두 번째 주사 라인에 배열된 화소들은 첫 번째 주사 라인에 배열된 화소들보다 1 수평 주기만큼 지연되어 리셋 동작, 데이터 기입 동작 및 발광 동작을 수행한다.
이러한 방식으로 첫 번째 주사 라인에 배열된 화소들부터 마지막 번째 주사 라인에 배열된 화소들이 순차적으로 리셋 동작, 데이터 기입 동작 및 발광 동작을 수행한다.
상술한 바와 같이, 제안하는 화소는 4개의 트랜지스터와 1개의 커패시터를 포함하는 단순한 구조를 갖는다. 이에 따라, 표시장치의 개구율을 향상시킬 수 있으며, 표시장치의 고해상도 구현이 가능하게 된다.
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 : 전원 공급부
500 : 발광 신호부
600 : 표시부

Claims (12)

  1. 복수의 화소;
    상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 주사 라인에 게이트 온 전압의 주사 신호를 순차적으로 인가하는 주사 구동부;
    상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 대응하여 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 데이터 라인에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부;
    상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제1 전원 라인에 인가되는 하이 레벨 전압의 제1 전원전압을 순차적으로 로우 레벨 전압으로 변동시켜 인가하고, 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제2 전원 라인에 인가되는 로우 레벨 전압의 제2 전원전압을 순차적으로 하이 레벨 전압으로 변동시켜 인가하는 전원 공급부; 및
    상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호를 순차적으로 인가하는 발광 신호를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은 상기 제1 전원전압이 로우 레벨 전압으로 인가됨에 따라 리셋되고, 상기 제2 전원전압이 하이 레벨 전압으로 인가되고 상기 주사 신호가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 데이터가 기입되고, 상기 발광 신호가 게이트 온 전압으로 인가됨에 따라 발광하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각은,
    상기 복수의 주사 라인에 중 어느 하나의 주사 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 복수의 데이터 라인 중 어느 하나의 데이터 라인에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터;
    제2 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터;
    상기 어느 하나의 주사 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 보상 트랜지스터;
    상기 복수의 발광 라인 중 어느 하나의 발광 라인에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터; 및
    상기 제3 노드에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 유기발광 다이오드를 포함하는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 각각은,
    상기 제1 전원전압에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 더 포함하는 표시장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터, 상기 보상 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터인 표시장치.
  5. 주사 신호가 인가되는 게이트 전극, 데이터 라인에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 스위칭 트랜지스터;
    제2 노드에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 구동 트랜지스터;
    상기 주사 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 보상 트랜지스터;
    발광 신호가 인가되는 게이트 전극, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일 전극 및 제1 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 발광 트랜지스터; 및
    상기 제3 노드에 연결되어 있는 애노드 전극 및 제2 전원전압에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 유기발광 다이오드를 포함하는 화소.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전원전압에 연결되어 있는 일 전극 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타 전극을 포함하는 저장 커패시터를 더 포함하는 화소.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터, 상기 보상 트랜지스터 및 상기 발광 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 산화물 박막 트랜지스터인 화소.
  8. 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 턴 온되어 데이터 신호를 제1 노드에 전달하는 스위칭 트랜지스터, 게이트 온 전압의 발광 신호에 의해 턴 온되어 제1 전원전압을 상기 제1 노드에 전달하는 발광 트랜지스터, 제2 노드의 전압에 따라 턴 온되어 상기 제1 노드로부터 유기발광 다이오드로 흐르는 구동 전류를 제어하는 구동 트랜지스터, 상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 턴 온되어 상기 구동 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 보상 트랜지스터, 및 상기 제1 전원전압과 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있는 저장 커패시터를 포함하는 화소를 복수 개 포함하는 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    하이 레벨 전압의 제1 전원전압이 로우 레벨 전압으로 변동되고, 상기 저장 커패시터에 의한 커플링으로 제2 노드의 전압이 로우 레벨 전압으로 리셋되는 단계;
    상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 의해 상기 스위칭 트랜지스터 및 상기 보상 트랜지스터가 턴 온되고, 상기 저장 커패시터에 데이터 전압이 저장되는 단계; 및
    상기 게이트 온 전압의 발광 신호에 의해 상기 발광 트랜지스터가 턴 온되어 상기 유기발광 다이오드로 구동 전류가 흐르고, 상기 유기발광 다이오드가 상기 구동 전류에 대응하는 밝기로 발광하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 노드의 전압이 로우 레벨 전압으로 리셋되는 단계는,
    상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제1 전원 라인에 인가되는 하이 레벨 전압의 제1 전원전압이 순차적으로 로우 레벨 전압으로 변동되는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 저장 커패시터에 데이터 전압이 저장되는 단계는,
    상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 주사 라인에 게이트 온 전압의 주사 신호가 순차적으로 인가되는 단계; 및
    상기 게이트 온 전압의 주사 신호에 대응하여 상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 데이터 라인에 소정의 전압 범위를 갖는 데이터 신호가 인가되는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 저장 커패시터에 데이터 전압이 저장되는 단계는,
    상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 제2 전원 라인에 인가되는 로우 레벨 전압의 제2 전원전압이 순차적으로 하이 레벨 전압으로 변동되는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 유기발광 다이오드가 상기 구동 전류에 대응하는 밝기로 발광하는 단계는,
    상기 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 발광 라인에 게이트 온 전압의 발광 신호가 순차적으로 인가되는 단계를 포함하는 표시장치의 구동 방법.
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