KR20150125419A - 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치 및 보상방법 - Google Patents

유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치 및 보상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기발광 표시장치의 화소 회로를 구성하는 구동트랜지스터(TR2)의 열화에 따른 문턱 전압의 변동을 보상하기 위한 것으로, 주사신호(SCAN)를 공급하는 복수의 게이트 라인과 화상 신호(Vdata)를 공급하는 복수의 데이터 라인이 교차하는 영역에 배치된 복수의 화소 회로(Px)를 구비하며, 복수의 화소 회로 각각은, 유기EL소자(OLED)와, 데이터 라인을 통해서 인가되는 화상 신호(Vdata)에 대응하여 유기EL소자(OLED)에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터(D-TR)와, 주사신호에 따라서 도통 상태가 제어되는 스위칭 트랜지스터(TR1)와, 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터(D-TR)의 게이트 전극 사이에 접속되어서 구동트랜지스터의 문턱 전압(Vth) 및 화상 신호(Vdata)에 대응하는 전압을 충전하는 커패시터(C)를 포함하며, 구동 트랜지스터(D-TR)는 커패시터(C)에 충전된 구동트랜지스터의 문턱 전압과 화상 신호에 대응하는 전압의 합계 전압(Vdata+Vth)에 대응하는 전류를 유기EL소자(OLED)에 인가한다.

Description

유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치 및 보상방법{APPARATUSE AND METHOD FOR COMPENSATION LUMINANCE DIFFERENCE OF ORGANIC LIGHT-EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치 및 보상방법에 관한 것으로, 특히 표시장치의 화소용 표시소자로 유기전계 발광소자를 이용하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치 및 보상방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 화소로 유기전계 발광소자(이하 「유기EL소자」라 한다)를 이용한 유기발광 표시장치가 각광을 받고 있으며, 이 유기EL소자를 발광소자로서 이용하는 유기발광 표시장치는 경량, 박형이면서 다른 표시장치에 비해 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하여 차세대 평판 표시장치로서 주목받고 있다.
유기EL소자는 유리 등의 투명한 기판상에 형성된 양극과 음극으로 이루어지는 한 쌍의 전극 사이에 유기화합물을 포함하는 유기발광 층을 삽입 형성한 구조를 가지며, 상기 한 쌍의 전극으로부터 유기발광 층에 정공(hole) 및 전자(electron)를 주입하여 재결합시킴으로써 여기자(exciton)를 생성시켜서, 이 여기자의 활성이 상실될 때의 광의 방출을 이용하여 표시 등을 하는 발광소자이다.
상기 유기발광 층은 유기재료로 이루어지는 박막 층이며, 발광하는 광의 색 및 전류를 광으로 변환하는 변환효율은 유기발광 층을 형성하는 유기재료의 조성에 의해 결정되고, 서로 다른 유기재료는 서로 다른 색의 광을 발생시킨다.
그러나 표시장치를 장시간 사용하면 이 유기재료가 열화하여 발광효율이 저하하며, 이에 의해 표시장치의 수명이 단축된다. 이때 예를 들어 발광하는 광의 색에 따라서 서로 다른 유기재료는 다른 속도로 열화할 가능성이 있고, 또, 색의 열화에도 차이가 발생한다.
또, 표시장치를 구성하는 복수의 화소는 각각 다른 화소와 동일한 속도로 열화한다고는 할 수 없으며, 이 열화의 속도의 차이는 표시의 불 균일로 이어진다.
이와 같은 열화의 원인으로는 먼저 표시장치의 장시간 사용에 따른 소자 자체의 저항값의 상승 및 발광효율의 저하를 들 수 있다. 유기EL소자는 장시간 발광하면 소자의 저항값이 서서히 증가하는 특성이 있고, 또, 표시장치를 구성하는 복수의 각 유기EL소자는 각각 발광빈도가 서로 다르므로 누적 발광시간도 서로 다를 수밖에 없다. 따라서 표시장치를 장시간 구동하면 각 유기EL소자 상호 간에 저항값의 편차가 발생하고, 이에 따라 발광 휘도의 편차가 발생하여 화면 전체의 휘도 무라(mura)나 고스트 이미지(ghost image)가 생긴다는 문제가 있다.
열화의 다른 원인으로는 화소를 구성하는 박막 트랜지스터(TFT), 특히 구동트랜지스터의 사용시간의 경과에 따른 열화에 의한 문턱 전압의 증가에 기인한 유기EL소자의 발광 광의 강도의 저하이며, 트랜지스터의 문턱 전압의 증가 역시 표시장치 내의 복수의 트랜지스터마다 다르다.
이와 같은 표시장치의 장시간 사용에 따른 열화의 문제를 해결하기 위한 기술로 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다.
도 1은 특허문헌 1의 표시장치 구동회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
종래의 표시장치 구동회로는 도 1에 도시하는 것과 같이, 선택 트랜지스터(90)와 구동트랜지스터(70) 및 유기EL소자(50)로 이루어지는 화소 회로(60)를 가지며, 제 1 전압 원(14)과, 제 1 전압 원(14)을 구동트랜지스터(70)의 제 1 전극에 선택적으로 접속하는 제 1 스위치(S1)와, 구동트랜지스터(70)의 제 2 전극에 애노드가 접속된 유기EL소자(50)와, 제 2 전압 원(15)과, 유기EL소자(50)의 캐소드를 제 2 전압 원(15)에 선택적으로 접속하는 제 2 스위치(S2)를 구비한다.
또, 제 1 전극이 구동트랜지스터(70)의 제 2 전극에 접속된 리드 아웃 트랜지스터(80)와, 전류 원(16)과, 전류 원(16)을 리드 아웃 트랜지스터(80)의 제 2 전극에 선택적으로 접속하는 제 3 스위치(S3)와, 전류 싱크(17)와, 전류 싱크(17)를 리드 아웃 트랜지스터(80)의 제 2 전극에 선택적으로 접속하는 제 4 스위치(S4)와, 구동트랜지스터(70)의 게이트 전극에 시험전압을 인가한 때의 전압을 측정하기 위해 리드 아웃 트랜지스터(80)의 제 2 전극에 접속된 전압측정회로(18)를 포함한다.
전압측정회로(18)는 측정한 전압 값을 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 컨버터(18a)와 프로세서(18b) 및 측정한 전압 값을 기억하는 메모리(18c)를 구비하고, 멀티플렉서(40)를 통해서 복수의 리드 아웃 트랜지스터(80)의 제 2 전극과 접속되어 화소 회로(60)로부터의 전압(Vout)을 순차 판독한다.
프로세서(18b)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터(18e)를 통해서 화소 회로(60)의 데이터 라인에 접속되어 미리 정해진 데이터 값을 데이터 라인에 제공한다. 또, 프로세서(18b)는 입력단자로부터 입력되는 표시데이터(Data)를 수신해서 후술하는 변화의 보상을 하며, 이에 의해 보상데이터를 데이터 라인에 제공한다.
다음에, 특허문헌 1의 표시장치의 특성변화를 보상하는 방법에 대해서 간략하게 설명한다.
먼저, 제 1 스위치(S1)와 제 4 스위치(S4)를 폐쇄하고, 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)를 개방하여, 전압측정회로(18)를 이용해서 리드 아웃 트랜지스터(80)의 제 2 전극에서의 전압을 측정함으로써 구동트랜지스터(70)의 특성을 나타내는 제 1 신호(V1)를 얻는다.
도 1에서는 표시장치의 복수의 화소 중 하나의 화소만을 나타내고 있으나, 상기 제 1 신호는 표시장치를 구성하는 복수의 화소 전체에 대해서, 각각의 화소별로 측정한다.
제 1 신호(V1)는 예를 들어 화소 회로(60)를 표시장치로서 사용하기 전, 즉 사용에 의해 구동트랜지스터가 열화하기 전에 1회 측정하여, 이를 제 1 목표신호로 메모리(195)에 기억하고, 그 후, 미리 전해진 시간 동안 표시장치로 사용하여 열화한 후에 상기와 동일한 방법으로 제 1 신호를 측정하여, 이를 메모리(18c)에 기억한다.
다음에, 제 1 스위치(S1)와 제 4 스위치(S4)를 개방하고, 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)를 폐쇄하여, 전압측정회로(18)를 이용해서 리드 아웃 트랜지스터(80)의 제 2 전극에서의 전압을 측정함으로써 유기EL소자(50)의 특성을 나타내는 제 2 신호(V2)를 얻는다.
상기 제 2 신호(V2)는 표시장치를 구성하는 복수의 화소 전체에 대해서 각각의 화소별로 측정하며, 제 1 신호와 마찬가지로 표시장치의 사용 전, 즉 사용에 의해 유기EL소자(50)가 열화하기 전과, 미리 전해진 시간 동안 표시장치로 사용하여 열화한 후에 각각 측정하여 메모리(18c)에 기억한다.
다음에, 제 1 신호의 변화와 제 2 신호의 변화를 이용하여 구동회로의 특성의 변화를 보상한다.
그 외에도, 특허문헌 2에는 유기발광 표시장치의 각각의 유기EL소자의 1면의 전압을 감지하여 피드백 신호를 발생하는 트랜지스터를 포함하는 전압감지회로와 개개의 유기EL소자에 대해 보정신호를 계산하여 개개의 유기EL소자를 구동하는 데이터에 보정신호를 적용함으로써 각 유기EL소자의 출력 변화를 보상하는 표시장치가 기재되어 있다.
특허문헌 1, 2의 종래의 유기발광 표시장치는 모두 열화 전과 열화 후의 구동트랜지스터 및/또는 유기EL소자의 특성 값의 비교에 의해 표시장치의 발광 휘도의 편차를 보상하고 있다.
그러나 유기발광 표시장치의 구동트랜지스터 및 유기EL소자의 열화는 사용에 따라서 지속적으로 이루어지는 것임에도 불구하고 특허문헌 1, 2의 기술에서는 열화 전과 열화 후의 트랜지스터 및/또는 유기EL소자의 특성 값의 차이를 이용하여 휘도 편차의 보상을 하며, 열화 전과 열화 후라는 측정시간에는 상당한 시간 차가 존재하며, 그 사이에도 유기발광 표시장치의 발광 휘도의 저하는 연속적으로 이루어지고 있으므로, 결과적으로 특허문헌 1, 2의 기술은 열화의 보상에 즉시성을 결여하고 있다.
또, 특허문헌 2는 표시장치의 사용에 따른 특성 저하의 원인 중 하나인 구동트랜지스터의 열화에 대해서는 고려하고 있지 않으므로, 표시장치의 장시간 사용에 따른 성능 저하의 문제를 완전하게 해결할 수는 없다는 문제도 있다.
특허문헌 1 : WO2009/002468호 공개 팸플릿 특허문헌 2 : 일본 특표2007-514966호 공보
본 발명은 상기 과제를 고려하여 이루어진 것으로, 유기발광 표시장치의 각 화소를 구성하는 구동트랜지스터의 문턱 전압을 구동트랜지스터 발광 시마다 사전에 측정하고, 이 측정값을 반영한 전압을 구동트랜지스터에 인가하여 발광소자가 발광하도록 함으로써 표시장치의 사용시간의 경과와 관계없이 항상 일정한 휘도로 발광할 수 있는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치 및 보상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표시장치의 휘도 편차 보상장치는, 주사신호를 공급하는 복수의 게이트 라인과 화상 신호를 공급하는 복수의 데이터 라인이 교차하는 영역에 배치된 복수의 화소 회로를 구비하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치로, 상기 복수의 화소 회로 각각은, 발광소자와, 상기 데이터 라인을 통해서 인가되는 화상 신호에 대응하여 상기 발광소자에 흐르는 전류를 제어하는 구동트랜지스터와, 상기 주사신호에 따라서 도통 상태가 제어되는 스위칭 트랜지스터와, 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속되어서 구동트랜지스터의 문턱 전압 및 상기 화상 신호에 대응하는 전압을 충전하는 커패시터를 포함하며, 상기 구동트랜지스터는 상기 커패시터에 충전된 구동트랜지스터의 문턱 전압과 상기 화상 신호에 대응하는 전압의 합계 전압에 대응하는 전류를 상기 발광소자에 인가한다.
또, 상기 데이터 라인과 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속된 제 1 세팅트랜지스터를 더 포함하며, 상기 커패시터는 상기 스위칭 트랜지스터 및 상기 제 1 세팅트랜지스터가 오프 상태에서 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극과 제 2 전극 간의 전압을 상기 구동트랜지스터의 문턱 전압으로 충전하는 것으로 해도 좋다.
또, 상기 데이터 라인과 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속된 제 1 세팅트랜지스터를 더 포함하며, 상기 커패시터는 세팅트랜지스터가 오프 상태에서 상기 스위칭 트랜지스터를 통해서 인가되는 상기 화상 신호에 대응하는 전압을 충전하는 것으로 해도 좋다.
또, 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속되는 제 2 세팅 트랜지스터와, 상기 구동트랜지스터의 제 2 전극과 초기화전압 원 사이에 접속되는 초기화 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 화상 신호에 대응하는 전압은 상기 제 1 세팅 트랜지스터와 제 2 세팅 트랜지스터 및 상기 초기화 트랜지스터가 오프 상태인 때에 상기 스위칭 트랜지스터를 통해서 상기 커패시터에 충전되는 것으로 해도 좋다.
또, 본 발명의 휘도 편차 보상방법은, 주사신호를 공급하는 복수의 게이트 라인과 화상 신호를 공급하는 복수의 데이터 라인이 교차하는 영역에 배치된 복수의 화소 회로를 구비하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상방법으로, 상기 복수의 화소 회로 각각은, 발광소자와, 상기 데이터 라인을 통해서 인가되는 화상 신호에 대응하여 상기 발광소자에 흐르는 전류를 제어하는 구동트랜지스터와, 상기 주사신호에 따라서 도통 상태가 제어되는 스위칭 트랜지스터와, 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속되어서 구동트랜지스터의 문턱 전압 및 상기 화상 신호에 대응하는 전압을 충전하는 커패시터를 포함하며, 상기 휘도 편차 보상방법은, 상기 구동트랜지스터를 초기화하는 단계와, 상기 구동트랜지스터의 문턱 전압을 상기 커패시터에 충전하는 단계와, 상기 화상 신호에 대응하는 전압을 상기 커패시터에 충전하는 단계와, 상기 커패시터에 충전된 상기 구동트랜지스터의 문턱 전압과 상기 화상 신호에 대응하는 전압의 합계 전압에 대응하는 전류를 상기 발광소자에 인가하는 단계를 포함한다.
또, 상기 구동트랜지스터의 문턱 전압은 상기 발광소자와 상기 스위칭 트랜지스터가 오프 상태에서의 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극과 제 2 전극 간의 전압인 것으로 해도 좋다.
또, 상기 화상 신호에 대응하는 전압은 상기 발광소자가 오프 상태에서 상기 스위칭 트랜지스터를 통해서 상기 커패시터에 충전되는 것으로 해도 좋다.
본 발명에 의하면, 각 화소 회로는 유기EL소자가 발광할 때마다, 발광에 앞서 구동트랜지스터의 문턱 전압을 검출하고, 검출된 문턱 전압에 대응하는 전압을 화상 신호에 합산한 합계 전압에 대응하는 전류를 유기EL소자에 흘림으로써 구동트랜지스터의 장시간 사용에 따른 열화와 관계없이 발광소자를 항상 적정 휘도로 발광시킬 수 있는 동시에, 구동트랜지스터의 문턱 전압 변동에 대한 실시간 보상이 가능하다.
또, 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth) 검출을 위해 별도의 전원을 사용하지 않고, 데이터 드라이버로부터 인가되는 데이터 신호 중 유효 데이터가 존재하지 않는 구간을 이용하고 있으므로 전원 개수를 줄일 수 있다.
또, 종래와 같이 구동트랜지스터의 문턱 전압을 측정 및 연산하기 위한 별도의 외부 회로나 장치를 필요로 하지 않으며, 특히 문턱 전압 변동치 저장을 위한 별도의 메모리 등을 필요로 하지 않으므로 비용 절감이 가능하다.
또한, 구동트랜지스터의 문턱 전압 변화에 대한 보상이 이루어지지 않아서 표시장치의 휘도 저하에 따른 화질의 저하가 발생하는 경우에도 표시부의 외부에서 공급되는 각종 신호 및 데이터의 정상 여부만의 확인에 의해 그 원인이 화소 회로의 문제인가, 아니면 화소 회로에 인가되는 신호나 데이터의 문제인가를 용이하게 구분하여 확인할 수 있다.
도 1은 종래의 표시장치 구동회로의 구성을 나타내는 회로도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 표시장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 표시장치의 화소 회로의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도,
도 4는 본 실시형태의 화소 회로의 동작 타이밍을 나타내는 타이밍도,
도 5는 유기EL소자 초기화동작 시의 화소 회로의 동작을 나타내는 도면,
도 6은 구동트랜지스터의 문턱 전압 검출시의 화소 회로의 동작을 나타내는 도면,
도 7은 주사신호 인가 시의 화소 회로의 동작을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 유기발광 표시장치(본 명세서에서는 간단하게 「표시장치」라고 표기하는 경우도 있다)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 도시하는 것과 같이, 본 실시형태의 표시장치는 표시부(100)와 게이트 드라이버(200)와 데이터 드라이버(300)와 애노드 드라이버(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
표시부(100)는 각각 평행하게 배치되며 복수의 행 중 하나의 행을 선택하는 주사신호(SCAN)(행 선택신호)를 공급하는 복수의 게이트 라인(S1~Sn)과, 상기 게이트 라인(S1~Sn)과 실질적으로 수직방향으로 배치되며 선택된 화소 회로에 화상 신호(Vdata)를 공급하는 복수의 데이터 라인(D1~Dm) 및 선택된 화소 회로에 발광신호를 공급하는 복수의 애노드 라인(E1~En)을 구비하고 있고, 복수의 게이트 라인(S1~Sn)과 복수의 애노드 라인(E1~En)은 서로 평행하게 배열되어 있다.
복수의 게이트 라인(S1~Sn)과 복수의 데이터 라인(D1~Dm)이 교차하는 각 교차지점에는 각각 복수의 화소 회로(Px)가 매트릭스 형상으로 배열되어 있다.
게이트 드라이버(200)는 표시부(100)의 각 게이트 라인(S1~Sn)과 연결되며, 제어부(500)로부터 공급되는 주사제어신호(CONT1)에 따라서 게이트 라인(S1~Sn)에 순차 행 선택신호(SCAN, 주사신호)를 인가한다.
데이터 드라이버(300)는 표시부(100)의 각 데이터 라인(D1~Dm)과 연결되어 있고, 제어부(500)로부터 공급되는 데이터 제어신호(CONT2)에 따라서 제어부(500)로부터 입력되는 영상데이터신호(D)에 대응하는 화상 신호(Vdata)를 생성하여 각 데이터 라인(D1~Dm)에 순차 인가한다.
애노드 드라이버(400)는 표시부(100)의 각 애노드 라인(E1~En)과 연결되며, 제어부(500)로부터 공급되는 발광제어신호(CONT3)에 따라서 발광신호를 애노드 라인(E1~En)에 순차 인가한다.
제어부(500)는 외부로부터 입력신호(IS), 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync) 및 메인 클록 신호(MCLK)를 수신하여 영상데이터신호(D), 주사제어신호(CONT1), 데이터 제어신호(CONT2) 및 발광제어신호(CONT3)를 생성하여 각각 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300) 및 애노드 드라이버(400)에 인가한다.
다음에, 화소 회로(Px)의 구성에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 표시장치의 표시부(100)의 화소 회로(Px)의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 3에 도시하는 것과 같이 본 실시형태의 화소 회로(Px)는 유기EL소자(OLED)와, 스위칭 트랜지스터(TR1)와 제 1 세팅트랜지스터(TR2)와 제 2 세팅트랜지스터(TR3)와 초기화 트랜지스터(TR4) 및 구동 트랜지스터(D-TR)의 5개의 트랜지스터와, 커패시터(C)를 구비한다.
각 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4, D-TR)는 제 1 전극과 제 2 전극 및 게이트 전극을 갖는다.
스위칭 트랜지스터(TR1)는 게이트 전극이 게이트 라인을 통해서 미 도시의 게이트 드라이버(도 2의 게이트 드라이버(200))와 접속되고, 제 1 전극은 데이터 라인을 통해서 미 도시의 데이터 드라이버(도 2의 데이터 드라이버(300))와 접속되며, 제 2 전극은 커패시터(C)의 일단 및 제 2 세팅트랜지스터(TR3)의 제 1 전극과 접속된다.
커패시터(C)는 일단이 스위칭 트랜지스터(TR1)의 제 2 전극 및 제 2 세팅트랜지스터(TR3)의 제 1 전극과 접속되고, 타단은 구동 트랜지스터(D-TR)의 게이트 전극 및 제 1 세팅트랜지스터(TR2)의 제 2 전극과 접속된다.
이와 같은 접속관계를 갖는 스위칭 트랜지스터(TR1)는 게이트 드라이버로부터 인가되는 주사신호(SCAN)에 의해 온(ON) 되어 데이터 드라이버로부터 인가되는 화상 신호(Vdata)에 대응하는 전압을 커패시터(C)에 충전한다.
구동 트랜지스터(D-TR)의 게이트 전극은 커패시터(C)를 개재하여 스위칭 트랜지스터(TR1)의 제 2 전극과 접속되는 동시에 제 1 세팅트랜지스터(TR2)의 제 2 전극과 접속되고, 제 1 전극은 제 1 전압 원(VDD)과 접속되며, 제 2 전극은 유기EL소자(OLED)의 애노드 단과 접속되는 동시에 제 2 세팅트랜지스터(TR3)의 제 2 전극 및 초기화 트랜지스터(TR4)의 제 1 전극과 접속된다.
이와 같이 접속된 구동트랜지스터(D-TR)는 커패시터(C)에 충전된 전압인 화상 신호(Vdata)에 대응하는 전압과 구동트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)의 합계 전압(Vdata+Vth)에 대응하는 전류를 제 1 전압 원(VDD)으로부터 유기EL소자(OLED)에 흘리게 되며, 이 전류에 대응하는 휘도로 유기EL소자(OLED)가 발광하게 된다.
제 1 세팅트랜지스터(TR2)는 게이트 전극(REF)이 미 도시의 제어부와 접속되고, 제 1 전극은 데이터 라인을 통해서 미 도시의 데이터 드라이버와 접속되며, 제 2 전극은 커패시터(C)의 타단 및 구동 트랜지스터(D-TR)의 게이트 전극과 접속된다.
제 2 세팅트랜지스터(TR3)는 게이트 전극(SET)이 미 도시의 제어부와 접속되고, 제 1 전극은 커패시터(C)의 일단 및 스위칭 트랜지스터(TR1)의 제 2 전극과 접속되며, 제 2 전극은 구동 트랜지스터(D-TR)의 유기EL소자(OLED)의 애노드 단과 제 2 전극 및 초기화 트랜지스터(TR4)의 제 1 전극과 접속된다.
초기화 트랜지스터(TR4)는 게이트 전극(INIT)이 미 도시의 제어부와 접속되고, 제 1 전극은 유기EL소자(OLED)의 애노드 단과 구동 트랜지스터(D-TR) 및 제 2 세팅트랜지스터(TR3)의 제 2 전극과 접속되며, 제 2 전극은 초기화전압 원(Vinit)에 접속된다.
제 1 세팅트랜지스터(TR2)와 제 2 세팅트랜지스터(TR3) 및 초기화 트랜지스터(TR4)는 구동 트랜지스터(D-TR)의 초기화 동작 및 문턱 전압(Vth) 검출시에 동작하며, 상세에 대해서는 후술한다.
유기EL소자(OLED)는 애노드 단이 구동트랜지스터(D-TR)를 개재하여 제 1 전압 원(VDD)과 접속되는 동시에 제 2 세팅트랜지스터(TR3)의 제 2 전극 및 초기화 트랜지스터(TR4)의 제 1 전극과 접속되고, 캐소드 단이 제 2 전압 원(VSS)과 접속되며, 초기화 트랜지스터(TR4)의 오프 시에 구동트랜지스터(D-TR)의 제어 하에 발광한다.
제 1 세팅트랜지스터(TR2)와 제 2 세팅트랜지스터(TR3) 및 초기화 트랜지스터(TR4)의 게이트 전극과 접속되는 제어부는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 비롯한 유기발광 표시장치의 전체적인 동작을 제어하는 제어부(도 2의 제어부(500))가 그 기능을 겸해도 좋고, 도 2의 제어부(500)와는 별개의 독립적인 제어부로 해도 좋다.
이어서, 도 4 내지 7을 이용하여 본 실시형태의 유기발광 표시장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 4는 본 실시형태의 화소 회로(Px)의 동작 타이밍을 나타내는 타이밍도, 도 5는 유기EL소자(OLED) 초기화동작 시의 화소 회로(Px)의 동작을 나타내는 도면, 도 6은 구동트랜지스터(TR2)의 문턱 전압 검출시의 화소 회로(Px)의 동작을 나타내는 도면, 도 7은 주사신호(SCAN) 인가 시의 화소 회로(Px)의 동작을 나타내는 도면이다.
또, 본 실시형태에서의 각 부에 인가되는 전압의 크기는 [제 1 전압 원(VDD)의 전압 > 제 2 전압 원(VSS)의 전압 + 유기EL소자(OLED)의 문턱 전압(VOLED _ Vth) > 초기화전압 원(Vinit)의 전압]의 관계를 갖는 것으로 한다.
또, 일반적으로, 데이터 드라이버를 통해서 표시장치의 각 화소 회로(Px)에 인가되는 유효 데이터 신호(화상 신호(Vdata))와 유효 데이터 신호 사이에는 데이터가 없는 구간이 존재하며, 본 실시형태에서는 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)의 검출을 위해 별도의 전압 원을 이용하는 것이 아니라, 데이터 드라이버의 데이터 신호 중 이 데이터가 없는 구간을 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth) 검출에 이용한다.
먼저, 도 4의 타이밍 도에 도시하는 것과 같이, 1 프레임 기간의 구간 t1에서 미 도시의 제어부의 제어에 의해 제 1 세팅트랜지스터(TR2)를 온 상태로 하면 미 도시의 데이터 드라이버(예를 들어 도 2의 데이터 드라이버(300))로부터 구동 트랜지스터(D-TR)의 게이트 전극에 전압이 인가되며, 이때 인가되는 전압은 유효 데이터 신호(화상 신호(Vdata))와 유효 데이터 신호 사이의 데이터가 없는 구간에서의 데이터 신호이다.
이어서 제 2 세팅트랜지스터(TR3) 및 초기화 트랜지스터(TR4)의 게이트 전극을 하이 레벨(High Level)로 하여 각각 제 2 세팅트랜지스터(TR3) 및 초기화 트랜지스터(TR4)를 온으로 하면 구동 트랜지스터(D-TR)가 초기화된다(도 5 참조).
다음에, 도 4의 타이밍 도에 도시하는 것과 같이, 1 프레임 기간의 구간 t2에서 미 도시의 제어부는 초기화 트랜지스터(TR4)의 게이트 전압을 로 레벨(Low Level)로 하여 초기화 트랜지스터(TR4)를 오프 상태로 하면 구동 트랜지스터(D-TR)의 제 2 전극의 전압(노드 N3의 전압)은 플로팅 상태에서 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)까지 상승하며, 이어서, 제 2 세팅트랜지스터(TR3)를 오프 하고 제 1 세팅트랜지스터(TR2)를 오프 하면 커패시터(C)에는 구동 트랜지스터(D-TR)의 게이트 전극과 제 2 전극 사이의 전압, 즉, 구동트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)에 대응하는 전압이 충전된다(도 6 참조).
다음에, 도 4의 1 프레임 기간의 구간 t3에서 데이터 드라이버로부터 스위칭 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극에 주사신호(SCAN)가 인가되면 스위칭 트랜지스터(TR1)가 활성화되고, 제 1 전극에 화상 신호(Vdata)가 인가되면 스위칭 트랜지스터(TR1)의 제 2 전극인 노드 N2에는 화상 신호(Vdata)에 대응하는 전압이 인가되며, 이 화상 신호(Vdata)에 대응하는 전압은 구간 t3에서 커패시터(C)에 충전되어 있는 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)과 합산된 합계 전압(Vdata+Vth)으로서 구동 트랜지스터(D-TR)의 게이트 전극 단인 노드 N1에 인가되며, 결과적으로 커패시터(C)에는 구동 트랜지스터(D-TR)는 화상 신호(Vdata)와 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)이 합산된 합계 전압(Vdata+Vth)이 충전된다(도 7 참조).
다음에, 도 4의 1 프레임 기간의 구간 t4에서 주사신호(SCAN) 및 화상 신호(Vdata)가 로 레벨이 되어서 스위칭 트랜지스터(TR1)가 오프 상태가 되면 구동트랜지스터(D-TR)는 커패시터(C)에 충전된 전압, 즉, 화상 신호(Vdata)에 대응하는 전압과 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)이 합산된 합계 전압(Vdata+Vth)에 대응하는 전류를 제 1 전압 원(VDD)으로부터 유기EL소자(OLED)에 흘려서, 이 전류의 크기에 대응하는 휘도로 발광소자인 유기EL소자(OLED)가 발광하게 된다.
이상에서는 1 프레임 기간의 동작에 대해 설명하였으나, 각 화소 회로(Px)는 이상의 동작을 각 프레임 기간 단위로 반복한다.
또, 이상의 설명에서는 표시부(100)를 구성하는 복수의 화소 회로 중 특정 화소 회로(Px)에 대해서 설명하였으나, 복수의 화소 회로 각각은 제어부(500)의 제어에 따른 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300) 및 애노드 드라이버(400)로부터 인가되는 각각의 신호에 따라서 공지의 방법으로 동작함으로써 본 발명의 주제인 각 화소 회로(Px)의 구동트랜지스터(D-TR)의 열화에 다른 문턱 전압을 보상하여 발광소자인 유기EL소자(OLED)를 구동한다.
또, 이상의 동작에 의해 각 화소 회로(Px)는 유기EL소자(OLED)가 발광할 때마다, 발광에 앞서 구동트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)을 검출하고, 검출된 문턱 전압(Vth)에 대응하는 전압을 화상 신호(Vdata)에 합산한 합계 전압에 대응하는 전류를 유기EL소자(OLED)에 흘림으로써 구동트랜지스터(D-TR)의 장시간 사용에 따른 열화와 관계없이 발광소자인 유기EL소자(OLED)를 항상 적정 휘도로 발광시킬 수 있는 동시에, 구동트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth) 변동에 대한 실시간 보상이 가능하다.
또, 구동 트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth) 검출을 위해 별도의 전원을 사용하지 않고, 데이터 드라이버로부터 인가되는 데이터 신호 중 유효 데이터가 존재하지 않는 구간을 이용하고 있으므로 전원 개수를 줄일 수 있다.
또, 종래와 같이 구동트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth)을 측정하고 연산하기 위한 별도의 외부 회로나 장치를 필요로 하지 않으며, 특히 문턱 전압(Vth)의 변동치 저장을 위한 별도의 메모리 등을 필요로 하지 않으므로 비용 절감이 가능하다.
또한, 구동트랜지스터(D-TR)의 문턱 전압(Vth) 변화에 대한 보상이 이루어지지 않아서 표시장치의 휘도 저하에 따른 화질의 저하가 발생하는 경우에도 표시부의 외부에서 공급되는 각종 신호 및 데이터의 정상 여부만의 확인에 의해 화소 회로의 문제인가, 아니면 화소 회로에 인가되는 신호나 데이터의 문제인가를 용이하게 구분할 수 있다.
이상의 설명에서는 화소 회로(Px)를 구성하는 각 트랜지스터를 n채널형 FET로 설명하였으나, p채널형 FET로 해도 좋다. 이 경우에는 각 트랜지스터의 게이트 전극에 인가하는 게이트 신호의 레벨이 n채널형의 경우와는 반대가 된다.
그 외에도, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다.
Px 화소 회로
OLED 유기EL소자
TR1 스위칭 트랜지스터
TR2 제 1 세팅트랜지스터
D-TR 구동트랜지스터
TR3 제 2 세팅트랜지스터
TR4 초기화 트랜지스터
C 커패시터

Claims (7)

  1. 주사신호를 공급하는 복수의 게이트 라인과 화상 신호를 공급하는 복수의 데이터 라인이 교차하는 영역에 배치된 복수의 화소 회로를 구비하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치로,
    상기 복수의 화소 회로 각각은,
    발광소자와,
    상기 데이터 라인을 통해서 인가되는 화상 신호에 대응하여 상기 발광소자에 흐르는 전류를 제어하는 구동트랜지스터와,
    상기 주사신호에 따라서 도통 상태가 제어되는 스위칭 트랜지스터와,
    상기 스위칭 트랜지스터와 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속되어서 구동트랜지스터의 문턱 전압 및 상기 화상 신호에 대응하는 전압을 충전하는 커패시터를 포함하며,
    상기 구동트랜지스터는 상기 커패시터에 충전된 구동트랜지스터의 문턱 전압과 상기 화상 신호에 대응하는 전압의 합계 전압에 대응하는 전류를 상기 발광소자에 인가하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 라인과 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속된 제 1 세팅트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 커패시터는 상기 스위칭 트랜지스터 및 상기 제 1 세팅트랜지스터가 오프 상태에서 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극과 제 2 전극 간의 전압을 상기 구동트랜지스터의 문턱 전압으로 충전하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 라인과 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속된 제 1 세팅트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 커패시터는 세팅트랜지스터가 오프 상태에서 상기 스위칭 트랜지스터를 통해서 인가되는 상기 화상 신호에 대응하는 전압을 충전하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스위칭 트랜지스터와 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속되는 제 2 세팅 트랜지스터와,
    상기 구동트랜지스터의 제 2 전극과 초기화전압 원 사이에 접속되는 초기화 트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 화상 신호에 대응하는 전압은 상기 제 1 세팅 트랜지스터와 제 2 세팅 트랜지스터 및 상기 초기화 트랜지스터가 오프 상태인 때에 상기 스위칭 트랜지스터를 통해서 상기 커패시터에 충전되는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상장치.
  5. 주사신호를 공급하는 복수의 게이트 라인과 화상 신호를 공급하는 복수의 데이터 라인이 교차하는 영역에 배치된 복수의 화소 회로를 구비하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상방법으로,
    상기 복수의 화소 회로 각각은, 발광소자와, 상기 데이터 라인을 통해서 인가되는 화상 신호에 대응하여 상기 발광소자에 흐르는 전류를 제어하는 구동트랜지스터와, 상기 주사신호에 따라서 도통 상태가 제어되는 스위칭 트랜지스터와, 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극 사이에 접속되어서 구동트랜지스터의 문턱 전압 및 상기 화상 신호에 대응하는 전압을 충전하는 커패시터를 포함하며,
    상기 휘도 편차 보상방법은,
    상기 구동트랜지스터를 초기화하는 단계와,
    상기 구동트랜지스터의 문턱 전압을 상기 커패시터에 충전하는 단계와,
    상기 화상 신호에 대응하는 전압을 상기 커패시터에 충전하는 단계와,
    상기 커패시터에 충전된 상기 구동트랜지스터의 문턱 전압과 상기 화상 신호에 대응하는 전압의 합계 전압에 대응하는 전류를 상기 발광소자에 인가하는 단계를 포함하는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동트랜지스터의 문턱 전압은 상기 발광소자와 상기 스위칭 트랜지스터가 오프 상태에서의 상기 구동트랜지스터의 게이트 전극과 제 2 전극 간의 전압인 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 화상 신호에 대응하는 전압은 상기 발광소자가 오프 상태에서 상기 스위칭 트랜지스터를 통해서 상기 커패시터에 충전되는 유기발광 표시장치의 휘도 편차 보상방법.
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