KR20150064544A - 유기 발광 다이오드 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 스캔 신호에 따라 데이터 전압을 제1노드로 공급하는 제1트랜지스터; 드레인 전극이 상기 제1노드와 연결되며, 소스 전극이 제2노드와 연결되며, 게이트 전극이 제3노드와 연결되는 구동 트랜지스터; 상기 스캔 신호에 따라 상기 제2노드 및 상기 제3노드를 연결하는 제2트랜지스터; 일단이 상기 제3노드와 연결되며, 타단이 제4노드와 연결되는 제1커패시터; 발광 제어 신호에 따라 상기 제2노드와 상기 제4노드를 연결하는 제3트랜지스터; 일단으로 제어 신호가 인가되며, 타단은 상기 제3노드와 연결되는 제2커패시터; 캐소드 전극으로 저전위 전원 전압이 인가되고, 애노드 전극은 제5노드와 연결되는 유기 발광 다이오드; 및 상기 발광 제어 신호에 따라 상기 제1노드 및 상기 제5노드를 연결하는 제4트랜지스터를 포함한다.

Description

유기 발광 다이오드 표시장치 및 그 구동 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 유기 발광 다이오드 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 소비 전력 저감화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel Device), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.
특히, 최근에 연구가 활발히 진행되고 있는 유기 발광 다이오드 표시장치는 각 화소 마다 다양한 크기의 데이터 전압(Vdata)을 인가하여 상이한 계조를 표시함에 따라 영상을 표시할 수 있다.
이를 위해, 각 화소는 전류 제어 소자인 유기 발광 다이오드 및 구동 트랜지스터 및 하나 이상의 커패시터 등을 포함하고 있다. 특히, 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류는 구동 트랜지스터에 의해 제어되며, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 편차 및 각종 파라미터에 의해 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류량이 변화되고, 이에 따라 화면의 휘도 불균일이 초래되는 문제점이 있었다.
그러나, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 편차는 구동 트랜지스터의 제조 공정 변수에 따라 구동 트랜지스터의 특성이 변화게 되어 발생하며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 화소들 각각에 문턱 전압 편차를 보상하기 위해 복수의 트랜지스터 및 커패시터를 포함하는 보상 회로를 통해 해결하는 것이 일반적이다.
한편, 최근에는 소비자의 고화질에 대한 기대가 높아짐에 따라 고해상도 및 고속 구동 유기 발광 다이오드 표시장치의 필요성이 대두되고 있다. 이를 위해, 보상 회로는 고해상도를 위해 단위 면적당 보다 많은 화소를 집적해야 하므로, 문턱 전압 편차를 보상하는 기능 이외에 트랜지스터, 커패시터 및 배선들의 개수를 줄이는 것이 필요하며, 고속 구동을 위해 구동 타이밍을 간략히 하는 것이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 문턱 전압 편차 보상이 가능하며, 고해상도 및 고속 구동에 적합한 유기 발광 다이오드 표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 스캔 신호에 따라 데이터 전압을 제1노드로 공급하는 제1트랜지스터; 드레인 전극이 상기 제1노드와 연결되며, 소스 전극이 제2노드와 연결되며, 게이트 전극이 제3노드와 연결되는 구동 트랜지스터; 상기 스캔 신호에 따라 상기 제2노드 및 상기 제3노드를 연결하는 제2트랜지스터; 일단이 상기 제3노드와 연결되며, 타단이 제4노드와 연결되는 제1커패시터; 발광 제어 신호에 따라 상기 제2노드와 상기 제4노드를 연결하는 제3트랜지스터; 일단으로 제어 신호가 인가되며, 타단은 상기 제3노드와 연결되는 제2커패시터; 캐소드 전극으로 저전위 전원 전압이 인가되고, 애노드 전극은 제5노드와 연결되는 유기 발광 다이오드; 및 상기 발광 제어 신호에 따라 상기 제1노드 및 상기 제5노드를 연결하는 제4트랜지스터를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 유기 발광 다이오드 표지장치 구동 방법은 제1 내지 제4 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 제1 및 제2 커패시터 및 유기 발광 다이오드를 포함하는 유기 발광 다이오드 표지장치 구동 방법으로써, 제1노드를 통해 상기 제1트랜지스터의 드레인 전극, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 제4트랜지스터의 소스 전극이 연결되며, 제2노드를 통해 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극, 상기 제2트랜지스터의 소스 전극, 상기 제3트랜지스터의 드레인 전극이 연결되며, 제3노드를 통해 상기 제2트랜지스터의 드레인 전극, 상기 제1커패시터의 일단 및 상기 제2커패시터의 일단이 연결되며, 제4노드를 통해 상기 제1커패시터의 타단 및 상기 제3트랜지스터의 소스 전극이 연결되며, 제5노드를 통해 상기 제4트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극이 연결되며, 상기 제1 내지 제4 트랜지스터가 턴 온 되는 동안, 상기 제3노드 전압을 고전위 전원 전압으로 초기화 하는 단계; 상기 제1 및 제2 트랜지스터가 턴 온 되고, 상기 제3 및 제4 트랜지스터가 턴 오프 되는 동안, 상기 제1커패시터에 제n번째 데이터 전압 및 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 저장하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 트랜지스터가 턴 오프 되고, 상기 제3 및 제4 트랜지스터가 턴 온 되는 동안, 상기 제n번째 데이터 전압에 따라 상기 유기 발광 다이오드가 발광하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 구동 트랜지스터의 동작 상태에 따른 문턱 전압을 보상함으로써, 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류를 일정하게 유지하여 화질 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제2커패시터로 별도의 라인을 통한 정전압을 인가하는 것이 아니라, 발광 제어 신호를 이용함으로써 고해상도에 적합할 수 있도록 별도의 라인을 설계할 필요가 없이 패널의 레이 아웃(Layout) 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 등가 회로를 개략적으로 보여주는 도면;
도 3은 도 2에 도시된 등가 회로에 공급되는 제어 신호들의 타이밍도;
도 4는 도 3에 도시된 타이밍도를 구체화한 도면;
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면; 및
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 문턱 전압 편차에 따른 전류의 변화를 설명하기 위한 실험데이터.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치(100)는 패널(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)를 포함한다.
패널(110)은 매트릭스 형태로 배치된 서브 픽셀들(SP)을 포함한다. 패널에 포함된 서브 픽셀들(SP)은 스캔 구동부(130)로부터 다수의 스캔 라인들(SL1~SLm)을 통해 공급되는 스캔 신호와 데이터 구동부(140)로부터 다수의 데이터 라인들(DL1~DLn)을 통해 공급되는 데이터 신호에 의해 발광한다. 이를 위해, 하나의 서브 픽셀에는 유기 발광 다이오드와 이를 구동하기 위한 다수의 트랜지스터 및 커패시터가 형성되어 있다. 이러한 서브 픽셀(SP)의 세부 구성에 대해서는 도 2에서 자세히 살펴보기로 한다.
타이밍 제어부(120)는 외부로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭 신호(CLK), 영상 신호를 공급받는다. 또한, 타이밍 제어부(120)는 외부로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위로 정렬하여 디지털 형태의 영상 데이터(R, G, B)를 생성한다.
예를 들어, 타이밍 제어부(120)는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭 신호(CLK) 등의 타이밍 신호를 이용하여 스캔 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어한다. 이를 위해, 타이밍 제어부(120)는 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 패널(110)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 포함된 트랜지스터들이 동작 가능하도록 스캔 신호(Scan)를 생성하고, 생성된 스캔 신호(Scan)를 스캔 라인들(SL)을 통해 패널(110)로 공급한다. 또한, 스캔 구동부(130)는 스캔 신호의 일종으로 발광 제어 신호(Em)를 생성하고, 생성된 발광 제어 신호(Em)를 발광 제어 라인들(미도시)을 통해 패널(110)로 공급한다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 디지털 형태의 영상 데이터(R, G, B) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 이용하여 생성하고, 생성된 데이터 신호를 데이터 라인들(DL)을 통해 패널(110)로 공급한다.
이하에서는 서브 픽셀의 세부 구성에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 등가 회로를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 서브 픽셀(SP)은 제1 내지 제4 트랜지스터(T1, T2, T3, T4)와 구동 트랜지스터(Tdr), 제1 및 제2 커패시터(C1, C2) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 트랜지스터(T1 ~ T4) 및 구동 트랜지스터(Tdr)는 도 2에 도시된 바와 같이 PMOS 타입의 트랜지스터가 적용되어 있으나, 다른 실시예로 NMOS 타입의 트랜지스터도 가능하며, 이 경우 PMOS 타입의 트랜지스터를 턴 온 시키는 전압은 NMOS 타입의 트랜지스터를 턴 온 시키는 전압과 반대 극성을 갖는다.
먼저, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 데이터 전압(Vdata) 전압이 인가되며, 게이트 전극으로 스캔 신호(Scan[n])가 인가되며, 드레인 전극은 제1노드(N1)를 통해 구동 트랜지스터의 드레인 전극 및 제4트랜지스터의 소스 전극과 연결된다. 여기서, 스캔 신호 “Scan[n]”은 복수의 스캔 라인들 중 제n번째 스캔 라인을 통해 인가되는 제n번째 스캔 신호라고 가정하기로 한다.
예를 들어, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압(Vdata)이 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 인가되고, 제1트랜지스터(T1)는 스캔 라인(SL)을 통해 인가되는 스캔 신호(Scan[n])에 따라 동작이 제어될 수 있다.
따라서, 제1트랜지스터(T1)는 스캔 신호(Scan[n])에 따라 턴 온 되어, 데이터 전압(Vdata)을 제1노드(N1)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 데이터 전압(Vdata)은 1 수평 주기(1H)마다 서로 다른 연속된 전압일 수 있다.
다음으로, 제2트랜지스터(T2)의 소스 전극은 제2노드(N2)를 통해 제3트랜지스터(T3)의 드레인 전극 및 구동 트랜지스터(Tdr)의 소스 전극과 연결되며, 드레인 전극은 제3노드(N3)를 통해 제1커패시터(C1)의 일단 및 제2커패시터(C2)의 일단과 연결되며, 게이트 전극으로 스캔 신호(Scan[n])가 인가된다.
예를 들어, 스캔 라인을 통해 인가되는 스캔 신호(Scan[n])에 따라 제2트랜지스터(T2)가 턴 온 되면, 제2노드(N2) 및 제3노드(N3)가 연결될 수 있다. 따라서, 제2트랜지스터(T2)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 전극과 연결되는 제3노드(N3) 전압을 제2노드(N2) 전압으로 초기화 시키는 역할을 수행할 수 있다.
다음으로, 제3트랜지스터(T3)의 소스 전극과 연결되는 제4노드(N4)로 고전위 전원 전압(VDD)이 인가되고, 게이트 전극으로 발광 제어 신호(Em[n])가 인가되며, 드레인 전극은 제2노드(N2)와 연결된다.
예를 들어, 제4노드(N4)로 고전위 전원 전압(VDD)이 인가되고, 발광 제어 라인을 통해 인가되는 발광 제어 신호(Em[n])에 따라 제3트랜지스터가 턴 온 되면 제4노드(N4)와 제2노드(N2)가 연결되어 제2노드(N2)로 고전위 전원 전압(VDD)이 인가될 수 있다. 따라서, 제4트랜지스터(T4)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 소스 전극이 연결되는 제2노드(N2) 전압을 고전위 전원 전압(VDD)으로 초기화 시키는 역할을 수행할 수 있으며, 제2트랜지스터가 턴 온 되는 경우에는 앞에서 설명한 바와 같이 제2트랜지스터는 제3노드(N3) 전압을 제2노드(N2) 전압인 고전위 전원 전압(VDD)으로 초기화 시킬 수 있다.
다음으로, 제1커패시터(C1)는 제3노드(N3)와 제4노드(N4) 사이에 연결된다. 예를 들어, 제1커패시터(C1)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth) 센싱 및 데이터 전압(Vdata)을 샘플링하는 역할을 수행하며, 구체적으로, 제1커패시터(C1)에는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth) 및 데이터 전압(Vdata)에 대한 정보가 저장될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 제1커패시터는 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth) 센싱과 데이터 전압(Vdata) 샘플링을 동시에 수행할 수 있다.
다음으로, 제2커패시터(C2)의 일단은 제3노드(N3)와 연결되며, 타단으로 제어 신호가 인가된다. 여기서, 제어 신호는 하이 레벨 전압 또는 로우 레벨 전압일 수 있다. 만일, 발광 제어 신호가 제n번째 발광 제어 신호라고 가정하면, 제어 신호는 제(n-1)번째 발광 제어 신호 일 수 있다.
따라서, 제2커패시터(C2)의 타단으로 인가되는 제어 신호는 별도로 생성할 필요 없이 이전 라인의 발광 제어 신호를 이용함에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 제어 신호를 생성하기 위한 별도의 IC가 필요 없다.
다음으로, 제4트랜지스터(T4)의 소스 전극은 제1노드(N1)와 연결되며, 게이트 전극으로 발광 제어 신호(Em[n])가 인가되며, 드레인 전극은 제5노드(N5)를 통해 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극과 연결된다.
예를 들어, 발광 제어 라인을 통해 인가되는 발광 제어 신호(Em[n])에 따라 제4트랜지스터가 턴 온 되면 제1노드(N1)와 제5노드(N5)가 연결될 수 있다.
한편, 후술할 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류량은 구동 트랜지스터(Tdr)의 소스 전극과 게이트 전극 사이의 전압(Vsg)과 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth)의 합(Vsg+Vth)에 의해 결정되며, 보상 회로에 의해 최종적으로 데이터 전압(Vdata)과 고전위 전원 전압(VDD)에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류의 양은 데이터 전압(Vdata)의 크기에 비례하므로, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 각 서브 픽셀(SP)마다 다양한 크기의 데이터 전압(Vdata)을 인가하여 상이한 계조를 표시함에 따라 영상을 디스플레이 한다.
다음으로, 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극은 제5노드(N5)와 연결되며, 캐소드 전극으로 전원 전압(VSS)이 인가된다.
이하에서는 도 3 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치에 포함된 각 서브 픽셀의 동작을 자세히 살펴보기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 등가 회로에 공급되는 제어 신호들의 타이밍도이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 초기화(Initial) 기간, 샘플링 기간(t2) 및 발광(Emission) 기간(t3)으로 구분되어 동작할 수 있다.
먼저, 초기화(Initial) 기간(t1) 동안에, 도 3에 도시된 바와 같이 로우 레벨의 스캔 신호(Scan[n]) 및 발광 제어 신호(Em[n])가 인가되며, 일단이 제3노드(N3)와 연결된 제2커패시터(C2)의 타단으로 하이 레벨 전압(VGH)의 제어 신호(Em[n-1])가 인가되며, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 데이터 라인을 통해 제(n-1)번째 데이터 전압(Vdata[n-1])이 인가된다.
이에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1트랜지스터(T1) 및 제2트랜지스터(T2)는 로우 레벨의 스캔 신호(Scan[n])에 의해 턴 온 되고, 제3트랜지스터(T3) 및 제4트랜지스터(T4)는 로우 레벨의 발광 제어 신호(Em[n])에 의해 턴 온 된다.
또한, 제1트랜지스터(T1)가 턴 온 되므로, 데이터 라인을 통해 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 인가되는 제(n-1)번째 데이터 전압(Vdata[n-1])이 제1노드(N1)로 공급된다. 그리고, 제3트랜지스터(T3)가 턴 온 되므로, 제3트랜지스터(T3)의 소스 전극과 연결된 제4노드(N4)로 인가되는 고전위 전원 전압(VDD)이 구동 트랜지스터의 소스 전극과 연결된 제2노드(N2)로 공급된다. 이에 따라 제2노드(N2) 전압은 고전위 전원 전압(VDD)으로 초기화 된다. 또한, 제2트랜지스터(T2)가 턴 온 되므로, 제2노드(N2)와 제3노드(N3)가 연결됨에 따라 제3노드(N3) 전압은 제2노드(N2) 전압인 고전위 전원 전압(VDD)으로 초기화 된다.
예를 들어, 초기화 기간(t1) 동안, 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 연결된 제3노드(N3) 전압과 소스 전극과 연결된 제2노드 전압(N2)이 고전위 전원 전압(VDD)으로 동일하게 초기화 되기 때문에 구동 트랜지스터가 턴 오프 되어 유기 발광 다이오드(OLED)에 전류가 흐르지 않을 수 있다.
결국, 초기화 기간(t1) 동안, 제2트랜지스터(T2) 및 제3트랜지스터(T3)가 턴 온 됨에 따라, 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 전극과 연결된 제3노드(N3) 전압과 소스 전극과 연결된 제2노드(N2) 전입이 고전위 전원 전압(VDD)으로 초기화 된다.
다음으로, 샘플링(Sampling) 기간(t2) 동안에, 도 3에 도시된 바와 같이 로우 레벨의 스캔 신호(Scan[n])와 하이 레벨의 발광 제어 신호(Em[n])가 인가되며, 일단이 제3노드(N3)와 연결된 제2커패시터(C2)의 타단으로 로우 레벨 전압(VGL)의 제어 신호(Em[n-1])가 인가되며, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 데이터 라인을 통해 제n번째 데이터 전압(Vdata[n])이 인가된다.
이에 따라, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1트랜지스터(T1) 및 제2트랜지스터(T2)는 로우 레벨의 스캔 신호(Scan[n])에 의해 턴 온 되고, 제3트랜지스터(T3) 및 제4트랜지스터(T4)는 하이 레벨의 발광 제어 신호(Em[n])에 의해 턴 오프 된다.
또한, 제1트랜지스터(T1)가 턴 온 상태를 유지함에 따라, 데이터 라인을 통해 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 인가되는 제n번째 데이터 전압(Vdata[n])이 제1노드(N1)로 공급되며, 제2트랜지스터(T2)가 턴 온 상태를 유지함에 따라, 제2노드(N2) 및 제3노드(N3)가 연결된 상태를 유지한다. 한편, 제3트랜지스터(T3) 및 제4트랜지스터(T4)가 턴 오프 됨에 따라, 제2노드(N2) 및 제4노드(N4)의 연결이 끊어지며, 제1노드(N1) 및 제5노드(N5) 사이의 연결이 끊어진다. 그리고, 제2커패시터(C2)의 타단으로 로우 레벨 전압(VGL)의 제어 신호(Em[n-1])가 인가되며, 제1커패시터(C1)의 일단과 연결된 제4노드(N4) 전압은 고전위 전원 전압(VDD)을 유지한다.
예를 들어, 샘플링 기간(t2) 동안, 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 제1노드(N1) 전압은 제n번째 데이터 전압(Vdata[n])을 유지하지만, 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및 제1커패시터의 타단과 연결된 제3노드(N3) 전압은 제2커패시터(C2)의 타단으로 인가되는 로우 레벨 전압의 제어 신호(Em[n-1])이 인가되면서 매우 낮은 전압으로 급격하게 감소하였다가 제n번째 데이터 전압(Vdata[n])보다 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth)만큼 큰 전압(Vdata[n] + Vth)까지 상승하게 된다.
결국, 샘플링 기간(t2) 동안, 제1커패시터(C1)의 일단에는 고전위 전원 전압(VDD)을 유지하지만, 제1커패시터(C1) 타단과 연결된 제3노드(N3) 전압은 제n번째 데이터 전압(Vdata[n])보다 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth)만큼 큰 전압(Vdata[n] + Vth)까지 상승하게 된다. 이에 따라, 샘플링 기간(t2)이 완료되는 시점에, 제1커패시터(C1)에는 고전위 전원 전압(VDD)와 제n번째 데이터 전압(Vdata[n])보다 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth)만큼 큰 전압(Vdata[n] + Vth)의 차이에 해당하는 전압(VDD - Vdata[n] - Vth)이 충전될 수 있다.
다시 말해, 제1커패시터(C1)에는 제n번째 데이터 전압(Vdata[n]) 및 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)에 대한 정보가 저장됨에 따라, 제1커패시터(C1)는 샘플링 기간(t2) 동안 데이터 전압을 샘플링하는 역할을 수행하면서 동시에 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)을 센싱하는 역할을 수행한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱과 데이터 전압의 샘플링을 동시에 수행함에 따라 고속 구동이 가능할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 유기발광 다이오드 표시장치는 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth) 센싱 및 데이터 전압 샘플링을 매 프레임 마다 수행하며, 각각의 유기발광 다이오드(OLED)는 매 프레임마다 각각의 스캔 라인에 해당하는 데이터 전압의 샘플링이 완료된 후 발광을 바로 시작한다.
다시 말해, 각 스캔 라인들마다 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱 및 데이터 전압을 샘플링하기 위해 매 프레임 마다 각각의 스캔 라인들에 연결된 서브 픽셀에 포함된 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱과 동시에 데이터 전압을 샘플링하고, 각 서브 픽셀에 포함된 각각의 유기발광 다이오드(OLED)는 매 프레임 마다 문턱 전압 센싱 및 데이터 전압의 샘플링을 완료한 후 바로 발광을 시작하는 것으로 도 4를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 타이밍도를 구체화한 도면으로, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 스캔 라인들의 개수가 m개라고 가정하면, 제1번째, 제2번째, 제n번째 및 제m번째 스캔 라인 각각에는 스캔 신호로서 Scan[1], Scan[2], Scan[n] 및 Scan[m]이 인가되며, 모든 스캔 라인에는 제1번째 데이터 전압(Vdata[1])부터 제m번째 데이터 전압(Vdata[m])까지 인가되는 것을 알 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 각 스캔 라인 별로 초기화(Initial) 기간(t1), 샘플링(Sampling) 기간(t2) 및 발광(Emission) 기간(t3)을 포함할 수 있다.
그리고, 각 스캔 라인별로 해당 데이터 전압의 샘플링 기간(t3)이 완료된 후 곧 바로 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광을 시작하는 것을 알 수 있다.
다음으로, 발광(Emission) 기간(t3) 동안에, 도 에 도시된 바와 같이 하이 레벨의 스캔 신호(Scan[n])와 로우 레벨의 발광 제어 신호(Em[n])가 인가되며, 일단이 제3노드(N3)와 연결된 제2커패시터(C2)의 타단으로 로우 레벨 전압(VGL)의 제어 신호(Em[n-1])가 인가되며, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 데이터 라인을 통해 제n번째 데이터 전압(Vdata[n]) 이후의 데이터 전압(Vdata[n+1], Vdata[n+2], …등)이 연속하여 인가된다.
이에 따라, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1트랜지스터(T1) 및 제2트랜지스터(T2)는 하이 레벨의 스캔 신호(Scan[n])에 의해 턴 오프 되고, 제3트랜지스터(T3) 및 제4트랜지스터(T4)는 로우 레벨의 발광 제어 신호(Em[n])에 의해 턴 온 된다.
또한, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극으로 데이터 라인을 통해 제n번째 데이터 전압(Vdata[n]) 이후의 데이터 전압(Vdata[n+1], Vdata[n+2], …등)이 연속하여 인가되지만, 제1트랜지스터는 하이 레벨의 스캔 신호에 의해 턴 오프 되므로 제1노드 전압에는 아무런 영향을 주지 않는다. 그리고, 제3트랜지스터(T3) 및 제4트랜지스터(T4)가 턴 온 됨에 따라 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광이 시작된다.
따라서, 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류(Ioled)는 구동 트랜지스터(Tdr)에 흐르는 전류에 의하여 결정될 수 있으며, 구동 트랜지스터의 흐르는 전류는 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극간의 전압(Vgs) 및 구동 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)에 의해 결정되며, 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
한편, 샘플링 기간(t2) 동안 제1커패시터(C1)에 저장된 전압(VC1)에 의해, 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트 전극과 연결된 제3노드(N3) 전압은 “Vdata[n] + Vth”가 될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, “K”는 비례 상수로서 구동 트랜지스터(Tdr)의 구조와 물리적 특성에 의해 결정되는 값으로, 구동 트랜지스터(Tdr)의 이동도(mobility) 및 구동 트랜지스터(Tdr)의 채널 폭(W)과 채널 길이(L)의 ]비인 “W/L” 등에 의해서 결정될 수 있다. 또한, 유기 발광 다이오드 표시장치에 포함된 트랜지스터들이 PMOS 타입의 트랜지스터인 경우, 구동 트랜지스터의 문턱 전압은 음의 값을 가진다. 한편, 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth)은 항상 일정한 값을 갖는 것이 아니라, 구동 트랜지스터(Tdr)의 동작 상태에 따라 편차가 발생할 수 있다.
다시 말해, 수학식 1을 살펴보면, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치는 발광 기간(t3) 동안 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류(Ioled)가 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth)의 영향을 받지 않으며, 단지 고전위 전원 전압(VDD)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 구동 트랜지스터의 동작 상태에 따른 문턱 전압의 편차를 보상함으로써, 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류를 일정하게 유지하여 화질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 제2커패시터로 별도의 라인을 통한 정전압이 인가되는 것이 아니라, 이전 발광 제어 신호를 인가함으로써, 별도의 라인을 설계할 필요가 없이 패널의 레이 아웃(Layout) 면적을 줄이는 것이 가능하므로 고해상도에 적합할 수 있다.
한편, 앞에서 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류(Ioled)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱 전압(Vth)에 영향을 받지 않는 것으로 설명하였으나, 도 6을 참조하여 이에 대해 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 문턱 전압 편차에 따른 전류의 변화를 설명하기 위한 실험데이터이다.
먼저, 도 6에 도시된 실험데이터는 고전위 전원 전압(VDD)은 8V, 하이 레벨의 스캔 신호 및 발광 제어 신호는 15V, 로우 레벨의 스캔 신호 및 발광 제어 신호는 -5V를 기준으로 데이터 전압 및 구동 트랜지스터의 문턱 전압 편차에 따른 실험데이터이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류(Ioled)의 크기는 데이터 전압(Vdata)의 변화에 따라 변하지만, 동일한 데이터 전압(Vdata)에서는 -0.5V ~ 0.5V 사이의 문턱 전압(Vth)의 편차(dVth)에 따라 크게 변하지 않는 것을 알 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
T1 ~ T4 : 제1 내지 제4트랜지스터 C1, C2 : 제1 및 제2 커패시터
Tdr : 구동 트랜지스터 OLED : 유기 발광 다이오드
VDD : 고전위 전원 전압 VSS : 저전위 전원 전압

Claims (15)

  1. 스캔 신호에 따라 데이터 전압을 제1노드로 공급하는 제1트랜지스터;
    드레인 전극이 상기 제1노드와 연결되며, 소스 전극이 제2노드와 연결되며, 게이트 전극이 제3노드와 연결되는 구동 트랜지스터;
    상기 스캔 신호에 따라 상기 제2노드 및 상기 제3노드를 연결하는 제2트랜지스터;
    일단이 상기 제3노드와 연결되며, 타단이 제4노드와 연결되는 제1커패시터;
    발광 제어 신호에 따라 상기 제2노드와 상기 제4노드를 연결하는 제3트랜지스터;
    일단으로 제어 신호가 인가되며, 타단은 상기 제3노드와 연결되는 제2커패시터;
    캐소드 전극으로 저전위 전원 전압이 인가되고, 애노드 전극은 제5노드와 연결되는 유기 발광 다이오드; 및
    상기 발광 제어 신호에 따라 상기 제1노드 및 상기 제5노드를 연결하는 제4트랜지스터를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터는 스캔 라인을 통해 인가되는 상기 스캔 신호에 의해 턴 온 되며,
    상기 제3 및 제4 트랜지스터는 발광 제어 라인을 통해 인가되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴 온 되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터가 턴 온 되면,
    상기 제1노드로 상기 데이터 전압 중 제(n-1)번째 데이터 전압이 공급되며, 상기 제2 및 제3 노드가 연결되고,
    상기 제3 및 제4 트랜지스터가 턴 온 되면,
    상기 제2 및 제4노드가 연결되고, 상기 제1 및 제5 노드가 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2커패시터의 일단으로 인가되는 상기 제어 신호는 하이 레벨의 전압인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표지장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4노드로 고전위 전원 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터가 턴 온 되면,
    상기 제1노드로 상기 데이터 전압 중 제n번째 데이터 전압이 공급되고, 상기 제2 및 제3 노드가 연결되고,
    상기 제3 및 제4 트랜지스터가 턴 오프 되면,
    상기 제2 및 제4노드의 연결이 끊어지고, 상기 제1 및 제5 노드의 연결이 끊어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    로우 레벨 전압의 상기 제어 신호가 상기 제2커패시터의 일단으로 인가되면,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 연결되는 상기 제3노드의 전압은 상기 제n번째 데이터 전압과 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압의 합까지 변하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터가 턴 오프 되면,
    상기 제1트랜지스터의 소스 전극으로 상기 데이터 전압 중 제n번째 데이터 전압 이후의 데이터 전압이 연속하여 인가되며, 상기 제2 및 제3 노드 사이의 연결이 끊어지며,
    상기 제3 및 제 4 트랜지스터가 턴 온 되면,
    상기 제2 및 제4노드가 연결되고, 상기 제1 및 제5 노드가 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기 발광 다이오드가 발광하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 제어 신호가 제n번째 발광 제어 신호이면,
    상기 제어 신호는 제(n-1)번째 발광 제어 신호인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  11. 제1 내지 제4 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 제1 및 제2 커패시터 및 유기 발광 다이오드를 포함하는 유기 발광 다이오드 표지장치 구동 방법에 있어서,
    제1노드를 통해 상기 제1트랜지스터의 드레인 전극, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 제4트랜지스터의 소스 전극이 연결되며, 제2노드를 통해 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극, 상기 제2트랜지스터의 소스 전극, 상기 제3트랜지스터의 드레인 전극이 연결되며, 제3노드를 통해 상기 제2트랜지스터의 드레인 전극, 상기 제1커패시터의 일단 및 상기 제2커패시터의 일단이 연결되며, 제4노드를 통해 상기 제1커패시터의 타단 및 상기 제3트랜지스터의 소스 전극이 연결되며, 제5노드를 통해 상기 제4트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극이 연결되며,
    상기 제1 내지 제4 트랜지스터가 턴 온 되는 동안, 상기 제3노드 전압을 고전위 전원 전압으로 초기화 하는 단계;
    상기 제1 및 제2 트랜지스터가 턴 온 되고, 상기 제3 및 제4 트랜지스터가 턴 오프 되는 동안, 상기 제1커패시터에 제n번째 데이터 전압 및 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 저장하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 트랜지스터가 턴 오프 되고, 상기 제3 및 제4 트랜지스터가 턴 온 되는 동안, 상기 제n번째 데이터 전압에 따라 상기 유기 발광 다이오드가 발광하는 단계를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시장치 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 초기화 하는 단계는,
    상기 제1노드로 상기 데이터 전압 중 제(n-1)번째 데이터 전압이 공급되며, 상기 제2커패시터의 타단으로 하이 레벨 전압의 제어 신호를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치 구동 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 저장하는 단계는,
    상기 제1노드로 상기 데이터 전압 중 제n번째 데이터 전압이 공급되며, 상기 제2커패시터의 타단으로 로우 레벨 전압의 제어 신호를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치 구동 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광하는 단계는,
    상기 제2커패시터의 타단으로 로우 레벨 전압의 제어 신호를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치 구동 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터는 스캔 라인을 통해 인가되는 스캔 신호에 의해 턴 온 되고,
    상기 제3 및 제4 트랜지스터는 발광 제어 라인을 통해 인가되는 발광 제어 신호에 의해 턴 온 되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치 구동 방법.
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