KR20150006731A - 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

표시장치는 제1 ELVDD 전원전압 및 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제1 서브픽셀, 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제2 서브픽셀, 및 상기 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제3 서브픽셀을 포함하고, 상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 제1 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 제2 서브픽셀 및 상기 제3 서브픽셀 중 어느 하나를 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이다.

Description

표시장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력 소모를 줄일 수 있는 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.
유기발광 다이오드는 기본색(primary color) 중 하나의 빛을 낼 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색의 삼원색을 들 수 있으며, 이들 삼원색의 공간적 합 또는 시간적 합으로 원하는 색상이 표시될 수 있다.
유기발광 다이오드는 ELVDD 전원전압으로부터 유기발광 다이오드로 흐르는 전류량에 대응하는 휘도로 발광한다. 그런데, 적색 빛으로 발광하는 적색 유기발광 다이오드를 최대 휘도로 발광시키는 전압, 녹색 빛으로 발광하는 녹색 유기발광 다이오드를 최대 휘도로 발광시키는 전압 및 청색 빛으로 발광하는 청색 유기발광 다이오드를 최대 휘도로 발광시키는 전압은 서로 다른 레벨을 갖는다. 일반적으로 적색 유기발광 다이오드를 최대 휘도로 발광시키는 전압이 가장 높다.
모든 유기발광 다이오드를 최대 휘도로 발광시키기 위해서 적색 유기발광 다이오드, 녹색 유기발광 다이오드 및 청색 유기발광 다이오드에 인가되는 ELVDD 전원전압은 적색 유기발광 다이오드를 최대 휘도로 발광시키는 전압 이상으로 정해진다. 이러한 경우, 녹색 유기발광 다이오드 및 청색 유기발광 다이오드에는 필요 이상의 레벨을 갖는 ELVDD 전원전압이 인가된다. 이는 표시장치의 불필요한 전력 소모를 유발하는 원인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있는 표시장치 및 그 구동 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 제1 ELVDD 전원전압 및 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제1 서브픽셀, 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제2 서브픽셀, 및 상기 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제3 서브픽셀을 포함하고, 상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 제1 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 제2 서브픽셀 및 상기 제3 서브픽셀 중 어느 하나를 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이다.
상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 제2 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압 및 상기 제3 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압 중에서 높은 레벨을 갖는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
상기 ELVSS 전원전압은 0V일 수 있다.
상기 제1 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀일 수 있다.
상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
상기 제1 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀일 수 있다.
상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
상기 제1 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀일 수 있다.
상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법은 제1 ELVDD 전원전압 및 ELVSS 전원전압을 이용하여 제1 서브픽셀을 발광시키는 단계, 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압을 이용하여 제2 서브픽셀을 발광시키는 단계, 및 상기 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압을 이용하여 제3 서브픽셀을 발광시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 제1 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 제2 서브픽셀 및 상기 제3 서브픽셀 중 어느 하나를 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이다.
상기 ELVSS 전원전압은 0V일 수 있다.
상기 제1 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀일 수 있다.
상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
상기 제1 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀일 수 있다.
상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
상기 제1 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀일 수 있다.
상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압일 수 있다.
표시장치의 배선 구조가 복잡화되지 않도록 하면서 불필요한 전력 소모를 줄일 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 제1 ELVDD 전원전압, 제2 ELVDD 전원전압 및 ELVSS 전원전압의 연결 구성을 나타내는 회로도이다.
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, 표시장치는 신호 제어부(100), 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300) 및 표시부(400)를 포함한다.
신호 제어부(100)는 외부 장치로부터 입력되는 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들어 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26)개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync), 메인 클록(MCLK) 등이 있다.
신호 제어부(100)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 표시부(400) 및 데이터 구동부(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 주사 제어신호(CONT1), 데이터 제어신호(CONT2) 및 영상 데이터 신호(DAT)를 생성한다. 신호 제어부(100)는 주사 제어신호(CONT1)를 주사 구동부(200)에 전달한다. 신호 제어부(100)는 데이터 제어신호(CONT2) 및 영상 데이터 신호(DAT)를 데이터 구동부(300)에 전달한다.
표시부(400)는 복수의 주사선(S1~Sn), 복수의 데이터선(D1~Dm) 및 복수의 서브픽셀(PX)을 포함한다. 복수의 서브픽셀(PX)은 복수의 주사선(S1~Sn) 및 복수의 데이터선(D1~Dm)에 대략 행렬의 형태로 배열된다. 복수의 주사선(S1~Sn)은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 복수의 데이터선(D1~Dm)은 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 복수의 서브픽셀(PX)은 외부로부터 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 및 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2) 중 어느 하나와 ELVSS 전원전압(ELVSS)을 공급받는다.
주사 구동부(200)는 복수의 주사선(S1~Sn)에 연결되고, 주사 제어신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압의 조합으로 이루어진 주사 신호를 복수의 주사선(S1~Sn)에 인가한다.
데이터 구동부(300)는 복수의 데이터선(D1~Dm)에 연결되고, 영상 데이터 신호(DAT)에 따른 계조 전압을 선택한다. 데이터 구동부(300)는 데이터 제어신호(CONT2)에 따라 선택한 계조 전압을 데이터 신호로서 복수의 데이터선(D1~Dm)에 인가한다.
상술한 구동 장치(100, 200, 300) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 화소 영역 외부에 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film) 위에 장착되거나 TCP(tape carrier package)의 형태로 표시부(400)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 위에 장착되거나, 또는 주사선(S1~Sn), 데이터선(D1~Dm)과 함께 화소 영역 외부에 집적될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브픽셀을 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 유기발광 표시장치의 서브픽셀은 유기발광 다이오드(OLED) 및 유기발광 다이오드(OLED)를 제어하기 위한 화소 회로(20)를 포함한다. 화소 회로(20)는 스위칭 트랜지스터(M1), 구동 트랜지스터(M2) 및 유지 커패시터(Cst)를 포함한다.
여기서는 화소 회로(20)가 2개의 트랜지스터(M1, M2)와 1개의 커패시터(Cst)로 구성되는 것을 예로 들어 설명하지만, 유기발광 표시장치의 화소 회로는 다양하게 구성되어 동작할 수 있으며, 본 발명에 따른 표시장치(10)는 화소 회로의 구성에 제한되지 않는다.
스위칭 트랜지스터(M1)는 주사 라인(Si)에 연결되어 있는 게이트 전극, 데이터 라인(Dj)에 연결되어 있는 일 전극 및 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다(1≤i≤n, 1≤j≤m).
구동 트랜지스터(M2)는 스위칭 트랜지스터(M1)의 타 전극에 연결되어 있는 게이트 전극, 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 또는 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)에 연결되어 있는 일 전극, 및 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다.
유지 커패시터(Cst)는 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 또는 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)에 연결되어 있는 일 전극 및 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 연결되어 있는 타 전극을 포함한다. 유지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(M2)의 게이트 전극에 인가되는 데이터 전압을 충전하고 스위칭 트랜지스터(M1)가 턴 오프된 뒤에도 이를 유지한다.
유기발광 다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(M2)의 타 전극에 연결되어 있는 애노드 전극 및 ELVSS 전원전압(ELVSS)에 연결되어 있는 캐소드 전극을 포함한다. 유기발광 다이오드(OLED)는 기본색(primary color) 중 하나의 빛을 낼 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색의 삼원색을 들 수 있으며, 이들 삼원색의 공간적 합 또는 시간적 합으로 원하는 색상이 표시될 수 있다.
유기발광 다이오드(OLED)에서 방출되는 빛의 종류에 따라, 서브 픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀, 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀 및 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀로 구분될 수 있다. 하나의 픽셀은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀을 포함할 수 있다.
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 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀에 형성되어 컬러 화상을 구현하게 된다.
또한, 유기 발광층은 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층을 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀에 모두 함께 적층하고, 각 서브픽셀별로 적색 색필터, 녹색 색필터 및 청색 색필터를 형성하여 컬러 화상을 구현할 수 있다. 다른 예로, 백색을 발광하는 백색 유기 발광층을 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀 모두에 형성하고, 각 서브픽셀별로 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 서브픽셀 즉, 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀에 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.
스위칭 트랜지스터(M1) 및 구동 트랜지스터(M2)는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 이때, 스위칭 트랜지스터(M1) 및 구동 트랜지스터(M2)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) 및 구동 트랜지스터(M2) 중 적어도 어느 하나는 n-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키는 게이트 온 전압은 하이 레벨 전압이고 턴 오프시키는 게이트 오프 전압은 로우 레벨 전압이다.
스위칭 트랜지스터(M1) 및 구동 트랜지스터(M2) 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.
서브픽셀의 동작을 간략히 설명한다.
주사 라인(Si)으로 게이트 온 전압의 주사 신호가 인가되면 스위칭 트랜지스터(M1)가 턴 온되고, 데이터선(Dj)으로 인가되는 데이터 신호가 유지 커패시터(Cst)의 타 전극으로 인가되어 유지 커패시터(Cst)를 충전시킨다. 구동 트랜지스터(M2)는 유지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 대응하여 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 또는 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)으로부터 유기발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류량을 제어한다. 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 또는 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)으로부터 구동 트랜지스터(M2)를 통하여 흐르는 전류가 유기발광 다이오드(OLED)로 흐른다. 유기발광 다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(M2)를 통하여 흐르는 전류량에 대응하는 빛을 생성한다.
이하, 하나의 픽셀이 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀을 포함할 때, 하나의 픽셀에 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1), 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2) 및 ELVSS 전원전압(ELVSS)이 연결되는 구성에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 ELVDD 전원전압, 제2 ELVDD 전원전압 및 ELVSS 전원전압의 연결 구성을 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 설명의 편의를 위해 제1 서브픽셀(PX1)의 구동 트랜지스터(M2') 및 유기발광 다이오드(OLED1), 제2 서브픽셀(PX2)의 구동 트랜지스터(M2") 및 유기발광 다이오드(OLED2), 제3 서브픽셀(PX3)의 구동 트랜지스터(M3"') 및 유기발광 다이오드(OLED3)만을 도시하였다.
제1 서브픽셀(PX1), 제2 서브픽셀(PX2) 및 제3 서브픽셀(PX3)은 하나의 픽셀을 구성할 수 있다.
제1 서브픽셀(PX1)은 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 및 ELVSS 전원전압(ELVSS)에 전기적으로 연결된다. 제2 서브픽셀(PX2)은 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2) 및 ELVSS 전원전압(ELVSS)에 전기적으로 연결된다. 제3 서브픽셀(PX3)은 제2 전원전압(ELVDD2) 및 ELVSS 전원전압(ELVSS)에 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 제1 서브픽셀(PX1)은 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 및 ELVSS 전원전압을 이용하여 발광한다. 그리고 제2 서브픽셀(PX2)은 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2) 및 ELVSS 전원전압을 이용하여 발광한다. 그리고 제3 서브픽셀(PX3)은 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2) 및 ELVSS 전원전압을 이용하여 발광한다.
ELVSS 전원전압은 0V 일 수 있다.
이때, 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1)은 제1 서브픽셀(PX1)을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이다. 즉, 제1 서브픽셀(PX1)의 구동 트랜지스터(M2')의 게이트 전극에 최대 계조의 데이터 신호가 인가될 때, 유기발광 다이오드(OLED1)를 최대 휘도로 발광시키는 전류량을 생성시키는 전압으로 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1)이 정해진다.
그리고, 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)은 제2 서브픽셀(PX2) 및 제3 서브픽셀(PX3) 중 어느 하나를 최대 휘로도 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이다. 이때, 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)은 제2 서브픽셀(PX2)을 최대 휘도로 발광시키는 전압 및 제3 서브픽셀(PX3)을 최대 휘도로 발광시키는 전압 중에서 높은 레벨을 갖는 전압과 동일한 레벨의 전압이다.
적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압을 VR이라 하고, 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압을 VG라 하고, 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압을 VB라 하자. 이때, 전압 관계는 VR > VG > VB 가 된다. 예를 들어, ELVSS 전원전압이 0V 일 때, VR은 7.6V, VG는 6.6V, VB는 5.0V가 될 수 있다.
따라서, 제2 서브픽셀(PX2) 및 제3 서브픽셀(PX3)이 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀 중 어느 것인지에 따라 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)은 VR 및 VG 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
<제1 실시예에 따른 픽셀>
제1 서브픽셀(PX1)은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀이고, 제2 서브픽셀(PX2)은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 제3 서브픽셀(PX3)은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀일 수 있다. 이때, 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1)은 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압(VB)과 동일한 레벨의 전압이 되고, 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)은 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압(VR)과 동일한 레벨의 전압이 된다. ELVSS 전원전압(ELVSS)은 0V가 될 수 있다.
<제2 실시예에 따른 픽셀>
제1 서브픽셀(PX1)은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 제2 서브픽셀(PX2)은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 제3 서브픽셀(PX3)은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀일 수 있다. 이때, 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1)은 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압(VR)과 동일한 레벨의 전압이 되고, 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)은 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압(VG)과 동일한 레벨의 전압이 된다. ELVSS 전원전압(ELVSS)은 0V가 될 수 있다.
<제3 실시예에 따른 픽셀>
제1 서브픽셀(PX1)은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 제2 서브픽셀(PX2)은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 제3 서브픽셀(PX3)은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀일 수 있다. 이때, 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1)은 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압(VG)과 동일한 레벨의 전압이 되고, 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2)은 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압(VR)과 동일한 레벨의 전압이 된다. ELVSS 전원전압(ELVSS)은 0V가 될 수 있다.
종래에는 하나의 픽셀에 하나의 ELVDD 전원전압과 ELVSS 전원전압이 연결되었다. 즉, 종래에는 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀에 ELVDD 전원전압과 ELVSS 전원전압이 연결되었다. 이때, ELVDD 전원전압은 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압(VR) 이상의 전압으로 정해진다. 이러한 경우는 녹색 서브픽셀과 청색 서브픽셀에는 필요 이상의 전압이 인가되는 것으로, 불필요한 전력 소모를 유발하게 된다.
한편, 픽셀에 포함된 3개의 서브픽셀 각각에 별도의 ELVDD 전원전압을 연결할 수 있다. 즉, 적색 서브픽셀에는 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압(VR)의 제1 ELVDD 전원전압을 연결하고, 녹색 서브픽셀에는 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압(VG)의 제2 ELVDD 전원전압을 연결하고, 청색 서브픽셀에는 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압(VB)의 제3 ELVDD 전원전압을 연결할 수 있다. 이러한 경우에는 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀에 필요 이상의 전압이 인가되는 것을 방지하여 불필요한 전력 소모를 없앨 수 있다. 하지만, 이러한 경우에는 서브픽셀을 구동하기 위해 4개의 전원배선이 설계되어야 한다. 이는 표시장치의 배선 구조를 복잡하게 만들고 생산 공정상에서 수율을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다.
제안하는 바와 같이, 제1 서브픽셀(PX1)에는 제1 ELVDD 전원전압(ELVDD1) 및 ELVSS 전원전압(ELVSS)을 연결하고, 제2 서브픽셀(PX2) 및 제3 서브픽셀(PX3)에는 제2 ELVDD 전원전압(ELVDD2) 및 ELVSS 전원전압(ELVSS)을 연결함으로써, 불필요한 전력 소모를 줄이면서 표시장치의 배선 구조가 복잡화되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 종래의 하나의 픽셀에 하나의 ELVDD 전원전압과 ELVSS 전원전압이 연결되는 구조와 비교하여, 3개의 서브픽셀 각각에 별도의 ELVDD 전원전압이 연결된 픽셀, 제1 실시예에 따른 픽셀, 제2 실시예에 따른 픽셀 및 제3 실시예에 따른 픽셀에서의 전력 감소량에 대하여 설명한다.
3개의 서브픽셀 각각에 별도의 ELVDD 전원전압이 연결되는 픽셀에서 전력 감소량은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기서, ΔP는 전력 감소량, VR은 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압이고, VG는 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압이고, VB는 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압이고, IG는 녹색 서브픽셀의 유기발광 다이오드로 흘러 최대 휘도로 발광시키는 전류량이고, IB는 청색 서브픽셀의 유기발광 다이오드로 흘러 최대 휘도로 발광시키는 전류량이다.
제1 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
제2 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00003
제3 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
3개의 서브픽셀 각각에 별도의 ELVDD 전원전압이 연결된 픽셀, 제1 실시예에 따른 픽셀, 제2 실시예에 따른 픽셀 및 제3 실시예에 따른 픽셀에서의 전력 감소량 측정을 하였다. 이때, VR = 7.6V, VG = 6.6V, VB = 5.0V, IR = 2.97μA, IG = 4.35μA, IB = 10.7μA 이었다. 3개의 서브픽셀 각각에 별도의 ELVDD 전원전압이 연결된 픽셀에서 전력 감소량은 32.17μW 이고, 제1 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 27.82μW이고, 제2 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 15.05μW이고, 제3 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 4.35μW 이다. 3개의 서브픽셀 각각에 별도의 ELVDD 전원전압이 연결된 픽셀에서 전력 감소량에 대비하여, 제1 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 86.48%, 제2 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 46.78%, 제3 실시예에 따른 픽셀에서 전력 감소량은 13.52%가 된다.
제1 실시예에 따른 픽셀은 3개의 서브픽셀 각각에 별도의 ELVDD 전원전압이 연결된 픽셀에 비해 전력 감소량이 불과 13.52% 작으면서도 전원배선의 수를 줄일 수 있다. 따라서, 표시장치의 배선 구조가 복잡화되지 않도록 하면서 불필요한 전력 소모가 줄어들게 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.
100 : 신호 제어부
200 : 주사 구동부
300 : 데이터 구동부
400 : 표시부

Claims (17)

  1. 제1 ELVDD 전원전압 및 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제1 서브픽셀;
    제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제2 서브픽셀; 및
    상기 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압에 전기적으로 연결되어 있는 제3 서브픽셀을 포함하고,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 제1 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 제2 서브픽셀 및 상기 제3 서브픽셀 중 어느 하나를 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 제2 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압 및 상기 제3 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압 중에서 높은 레벨을 갖는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 ELVSS 전원전압은 0V인 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀인 표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀인 표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀인 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치.
  10. 제1 ELVDD 전원전압 및 ELVSS 전원전압을 이용하여 제1 서브픽셀을 발광시키는 단계;
    제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압을 이용하여 제2 서브픽셀을 발광시키는 단계; 및
    상기 제2 ELVDD 전원전압 및 상기 ELVSS 전원전압을 이용하여 제3 서브픽셀을 발광시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 제1 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 제2 서브픽셀 및 상기 제3 서브픽셀 중 어느 하나를 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치의 구동 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 ELVSS 전원전압은 0V인 표시장치의 구동 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀인 표시장치의 구동 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 청색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치의 구동 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀인 표시장치의 구동 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치의 구동 방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 서브픽셀은 녹색 빛으로 발광하는 녹색 서브픽셀이고, 상기 제2 서브픽셀은 적색 빛으로 발광하는 적색 서브픽셀이고, 상기 제3 서브픽셀은 청색 빛으로 발광하는 청색 서브픽셀인 표시장치의 구동 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 ELVDD 전원전압은 상기 녹색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압이고, 상기 제2 ELVDD 전원전압은 상기 적색 서브픽셀을 최대 휘도로 발광시키는 전압과 동일한 레벨의 전압인 표시장치의 구동 방법.
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