KR20160148827A - 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘도의 균일성을 확보할 수 있도록 한 화소에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 화소는 캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와; 제 1전극이 제 1전원에 접속되며, 데이터신호에 대응하여 상기 제 1전원으로부터 상기 유기 발광 다이오드를 경유하여 상기 제 2전원으로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 제 1트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 초기화전원 사이에 직렬로 접속되며, 제 i-1주사선(i는 자연수)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 2트랜지스터와; 상기 복수의 제 2트랜지스터 사이의 제 1노드와 정전압원 사이에 접속되는 제 1커패시터를 구비한다.

Description

화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치{PIXEL AND ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명의 실시예는 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치에 관한 것으로, 특히 휘도의 균일성을 확보할 수 있도록 한 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결매체인 표시장치의 중요성이 부각되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device), 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display : FPD)의 사용이 증가하고 있다.
평판 표시장치 중 유기전계발광 표시장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시하는 것으로, 이는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
유기전계발광 표시장치는 복수의 데이터선, 주사선들, 전원선들의 교차부에 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 화소를 구비한다. 화소들은 통상적으로 유기 발광 다이오드, 구동 트랜지스터를 포함하는 둘 이상의 트랜지스터 및 하나 이상의 커패시터로 이루어진다.
이와 같은 유기전계발광 표시장치는 소비전력이 적은 이점이 있지만 화소들 각각에 포함되는 구동 트랜지스터의 문턱전압 편차에 따라 유기 발광 다이오드로 흐르는 전류량이 변화되고, 이에 따라 표시 불균일을 초래하는 문제점이 있다. 이에 따라, 구동 트랜지스터를 다이오드 형태로 접속하면서 구동 트랜지스터의 문턱전압을 보상하는 방법이 제안되었다.
하지만, 구동 트랜지스터를 다이오드 형태로 접속하는 경우 구동 트랜지스터의 게이트전극과 초기화전원, 제 1전원(ELVDD)과 유기 발광 다이오드 사이의 공통노드와 구동 트랜지스터의 게이트전극 사이에 전류 경로가 형성된다.
한 프레임 기간 동안 구동 트랜지스터의 게이트전극은 일정한 전압을 유지해야 한다. 하지만, 상기 전류 경로에 의하여 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압이 변화되고, 이에 따라 한 프레임 기간 동안 화소의 휘도가 변화된다.
따라서, 본 발명은 휘도의 균일성을 확보할 수 있도록 한 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 화소는 캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와; 제 1전극이 제 1전원에 접속되며, 데이터신호에 대응하여 상기 제 1전원으로부터 상기 유기 발광 다이오드를 경유하여 상기 제 2전원으로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 제 1트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 초기화전원 사이에 직렬로 접속되며, 제 i-1주사선(i는 자연수)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 2트랜지스터와; 상기 복수의 제 2트랜지스터 사이의 제 1노드와 정전압원 사이에 접속되는 제 1커패시터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 제 1커패시터는 상기 제 1노드와 상기 제 i-1주사선 사이에 형성되는 기생 커패시터보다 높은 용량으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 정전압원은 상기 제 1전원, 상기 제 2전원 및 상기 초기화전원 중 어느 하나로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 직렬로 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 3트랜지스터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 복수의 제 3트랜지스터 사이의 제 2노드와 상기 제 i주사선 사이에 접속되는 제 2커패시터를 구비한다.
실시 예에 의한, 데이터선과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 4트랜지스터와; 상기 초기화전원과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 제 j주사선(j는 자연수)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 5트랜지스터와; 상기 제 1전원과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 6트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 상기 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 7트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 1전원 사이에 접속되는 스토리지 커패시터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 제 j주사선으로 공급되는 주사신호는 상기 제 i발광 제어선으로 공급되는 발광 제어신호와 중첩된다.
본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치는 주사선들로 주사신호, 발광 제어선들로 발광 제어신호를 공급하기 위한 주사 구동부와; 데이터선들로 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 구동부와; 상기 주사선들 및 데이터선들에 의하여 구획된 영역에 위치되는 화소들을 구비하며; i(i는 자연수)번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은 캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와; 제 1전극이 제 1전원에 접속되며, 데이터신호에 대응하여 상기 제 1전원으로부터 상기 유기 발광 다이오드를 경유하여 상기 제 2전원으로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 제 1트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 초기화전원 사이에 직렬로 접속되며, 제 i-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 2트랜지스터와; 상기 복수의 제 2트랜지스터 사이의 제 1노드와 정전압원 사이에 접속되는 제 1커패시터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 제 1커패시터는 상기 제 1노드와 상기 제 i-1주사선 사이에 형성되는 기생 커패시터보다 높은 용량으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 정전압원은 상기 제 1전원, 상기 제 2전원 및 상기 초기화전원 중 어느 하나로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 주사 구동부는 상기 주사선들로 게이트 온 전압으로 설정되는 주사신호를 순차적으로 공급하고, 상기 발광 제어선들로 게이트 오프 전압으로 설정되는 발광 제어신호를 순차적으로 공급한다.
실시 예에 의한, 상기 주사 구동부는 적어도 상기 제 i-1주사선 및 제 i주사선으로 공급되는 주사신호와 중첩되도록 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호를 공급한다.
실시 예에 의한, 상기 i번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은 상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 직렬로 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 3트랜지스터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 i번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은 상기 복수의 제 3트랜지스터 사이의 제 2노드와 상기 제 i주사선 사이에 접속되는 제 2커패시터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 i번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은 데이터선과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 4트랜지스터와; 상기 초기화전원과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 제 j주사선(j는 자연수)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 5트랜지스터와; 상기 제 1전원과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 6트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 상기 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 7트랜지스터와; 상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 1전원 사이에 접속되는 스토리지 커패시터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 제 j주사선으로 공급되는 주사신호는 상기 제 i발광 제어선으로 공급되는 발광 제어신호와 중첩된다.
본 발명의 실시예에 의한 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치에 의하면 구동 트랜지스터의 게이트전극과 초기화전원 사이에 제 2트랜지스터들이 위치되며, 제 2트랜지스터들의 공통노드와 정전압원 사이에 커패시터가 형성된다. 커패시터는 공통노드를 구동 트랜지스터의 게이트전극보다 낮은 전압으로 설정하고, 이에 따라 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압을 한 프레임 기간 동안 균일하게 유지할 수 있다. 다시 말하여, 구동 트랜지스터의 게이트전극은 유입되는 전류 및 방출되는 전류에 의하여 대략 동일한 전압을 유지할 수 있고, 이에 따라 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유기전계발광 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 제 2트랜지스터들 및 제 3트랜지스터들 사이에 위치되는 기생 커패시터를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제 1커패시터가 형성되지 않는 경우 제 3노드로 유입되는 전류를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2와 같이 제 1커패시터가 형성되는 경우 제 3노드로 유입 및 방출되는 전류를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 화소로 공급되는 구동파형의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 화소의 다른 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 8a 및 도 8b는 본원 발명의 각 노드 전압의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 한 프레임 기간 동안 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류량을 나타내는 그래프이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
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)에 의하여 구획된 영역에 위치되는 화소들(140)을 포함하는 화소부(130)와, 주사선들(S1 내지 Sn) 및 발광 제어선들(E1 내지 En)을 구동하기 위한 주사 구동부(110)와, 데이터선들(D1 내지 Dm)을 구동하기 위한 데이터 구동부(120)와, 주사 구동부(110) 및 데이터 구동부(120)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(150)를 구비한다.
타이밍 제어부(150)는 외부로부터 공급되는 동기신호들에 대응하여 데이터 구동제어신호(DCS) 및 주사 구동제어신호(SCS)를 생성한다. 타이밍 제어부(150)에서 생성된 데이터 구동제어신호(DCS)는 데이터 구동부(120)로 공급되고, 주사 구동제어신호(SCS)는 주사 구동부(110)로 공급된다. 그리고, 타이밍 제어부(150)는 외부로부터 공급되는 데이터(Data)를 재배치하여 데이터 구동부(120)로 공급한다.
주사 구동부(110)는 타이밍 제어부(150)로부터 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받는다. 주사 구동제어신호(SCS)를 공급받은 주사 구동부(110)는 주사신호를 생성하고, 생성된 주사신호를 주사선들(S1 내지 Sn)로 공급한다. 일례로, 주사 구동부(110)는 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사신호를 순차적으로 공급할 수 있다.
또한, 주사 구동부(110)는 주사 구동제어신호(SCS)에 응답하여 발광 제어신호를 생성하고, 생성된 발광 제어신호를 발광 제어선들(E1 내지 En)로 공급한다. 일례로, 주사 구동부(110)는 발광 제어선들(E1 내지 En)로 발광 제어신호를 순차적으로 공급할 수 있다. 여기서, 주사 구동부(110)로부터 공급되는 발광 제어신호는 주사신호보다 넓은 폭으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제 i발광 제어선(Ei)(i는 자연수)으로 공급되는 발광 제어신호는 적어도 제 i-1주사선(Si-1) 및 제 i주사선(Si)으로 공급되는 주사신호와 중첩될 수 있다.
추가적으로, 주사 구동부(110)에서 공급되는 주사신호는 화소들(140)에 포함된 트랜지스터가 턴-온될 수 있는 전압(게이트 온 전압)으로 설정되고, 발광 제어신호는 화소들(140)에 포함된 트랜지스터가 턴-오프될 수 있는 전압(게이트 오프 전압)으로 설정된다.
데이터 구동부(120)는 타이밍 제어부(150)로부터 데이터 구동제어신호(DCS) 및 데이터(Data)를 공급받는다. 데이터 구동부(120)는 데이터 구동제어신호(DCS)를 이용하여 데이터(Data)를 아날로그 데이터신호로 변환하고, 데이터신호를 주사신호와 동기되도록 데이터선들(D1 내지 Dm)로 공급한다.
화소부(130)는 외부로부터 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받아 화소들(140)로 공급한다. 제 1전원(ELVDD) 및 제 2전원(ELVSS)을 공급받은 화소들(140) 각각은 데이터신호에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(미도시)를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어하면서 소정 휘도의 빛을 생성한다.
한편, 도 1에서는 n개의 주사선들(S1 내지 Sn) 및 발광 제어선들(E1 내지 En)이 도시되었지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 실제로, 화소(140)의 구조에 대응하여 적어도 하나의 더미 주사선 및 발광 제어선이 추가로 포함될 수 있다. 그리고, 화소들(140) 각각은 회로구조에 대응하여 이전 수평라인에 위치된 주사선 및 발광 제어선과 추가로 접속될 수 있다.
또한, 도 1에서는 주사 구동부(110)가 주사선들(S1 내지 Sn) 및 발광 제어선들(E1 내지 En)과 접속되는 것으로 도시되었지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 발광 제어선들(E1 내지 En)은 별도의 구동부에 접속되어 발광 제어신호를 공급받을 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 실시예를 나타내는 회로도이다. 도 2에서는 설명의 편의성을 위하여 제 m데이터선(Dm)과 접속되며, 제 i수평라인에 위치된 화소를 도시하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 화소(140)는 유기 발광 다이오드(OLED)와, 데이터선(Dm), 주사선(Si-1, Si) 및 발광 제어선(Ei)에 접속되어 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어하기 위한 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 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다. 이를 위하여, 제 2전원(ELVSS)은 제 1전원(ELVDD)보다 낮은 전압으로 설정된다.
화소회로(142)는 데이터신호에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어한다. 이를 위하여, 화소회로(142)는 제 1트랜지스터(M1) 내지 제 7트랜지스터(M7), 제 1커패시터(C1) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다.
제 1트랜지스터(M1)의 제 1전극은 제 6트랜지스터(M6)를 경유하여 제 1전원(ELVDD)에 접속되고, 제 2전극은 제 7트랜지스터(M7)를 경유하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극에 접속된다. 이와 같은 제 1트랜지스터(M1)는 자신의 게이트전극인 제 3노드(N3)의 전압에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어한다.
제 2트랜지스터(M2)는 제 3노드(N3)와 초기화전원(Vint) 사이에 접속된다. 그리고, 제 2트랜지스터(M2)의 게이트전극은 제 i-1주사선(Si-1)에 접속된다. 이와 같은 제 2트랜지스터(M2)는 제 i-1주사선(Si-1)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 제 3노드(N3)로 초기화전원의 전압을 공급한다. 여기서, 초기화전원(Vint)은 데이터신호보다 낮은 전압으로 설정된다.
추가적으로, 제 3노드(N3)와 초기화전원(Vint) 사이의 전류경로에서 원하지 않는 전류가 흐르지 않도록 제 2트랜지스터(M2)는 2개 이상의 트랜지스터(M2_1, M2_2)가 직렬로 접속되어 구성된다. 도 2에서는 설명의 편의성을 위하여 2개의 트랜지스터(M2_1, M2_2)가 제 2트랜지스터(M2)를 구성하는 것으로 도시하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다.
제 3트랜지스터(M3)는 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극과 제 3노드(N3) 사이에 접속된다. 그리고, 제 3트랜지스터(M3)의 게이트전극은 제 i주사선(Si)에 접속된다. 이와 같은 제 3트랜지스터(M3)는 제 i주사선(Si)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극과 제 3노드(N3)를 전기적으로 접속시킨다. 따라서, 제 3트랜지스터(M3)가 턴-온될 때 제 1트랜지스터(M1)는 다이오드 형태로 접속된다.
추가적으로, 제 3노드(N3)와 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극 사이의 전류경로에서 원하지 않는 전류가 흐르지 않도록 제 3트랜지스터(M3)는 2개 이상의 트랜지스터(M3_1, M2_2)가 직렬로 접속되어 구성된다. 도 2에서는 설명의 편의성을 위하여 2개의 트랜지스터(M3_1, M3_2)가 제 3트랜지스터(M3)를 구성하는 것으로 도시하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다.
제 4트랜지스터(M4)는 데이터선(Dm)과 제 1트랜지스터(M1)의 제 1전극 사이에 접속된다. 그리고, 제 4트랜지스터(M4)의 게이트전극은 제 i주사선(Si)에 접속된다. 이와 같은 제 4트랜지스터(M4)는 제 i주사선(Si)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 데이터선(Dm)과 제 1트랜지스터(M1)의 제 1전극을 전기적으로 접속시킨다.
제 5트랜지스터(M5)는 초기화전원(Vint)과 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극 사이에 접속된다. 그리고, 제 5트랜지스터(M5)의 게이트전극은 제 j주사선(Sj)(j는 자연수)에 접속된다. 이와 같은 제 5트랜지스터(M5)는 제 j주사선(Sj)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되어 초기화전원(Vint)의 전압을 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극으로 공급한다. 여기서, 제 j주사선(Sj)은 제 i발광 제어선(Ei)으로 공급되는 발광 제어신호와 중첩되는 주사신호를 공급받는다. 즉, 제 j주사선(Sj)은 제 i발광 제어선(Ei)으로 공급되는 발광 제어신호와 중첩되는 주사신호를 공급받는 주사선들 중 어느 하나로 설정될 수 있다.
이와 같은 제 5트랜지스터(M5)는 화소(140)의 블랙 표현 능력을 향상시킨다. 상세히 설명하면, 제 5트랜지스터(M5)가 턴-온되면 유기 발광 다이오드(OLED)에 기생적으로 형성된 유기 기생 커패시터(미도시)가 방전된다. 그러면, 블랙휘도 구현시 제 1트랜지스터(M1)로부터 공급되는 누설전류에 의하여 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광되지 않고, 이에 따라 블랙 표현 능력이 향상된다.
제 6트랜지스터(M6)는 제 1전원(ELVDD)과 제 1트랜지스터(M1)의 제 1전극 사이에 접속된다. 그리고, 제 6트랜지스터(M6)의 게이트전극은 제 i발광 제어선(Ei)에 접속된다. 이와 같은 제 6트랜지스터(M6)는 제 i발광 제어선(Ei)으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온된다.
제 7트랜지스터(M7)는 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극과 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극 사이에 접속된다. 그리고, 제 7트랜지스터(M7)의 게이트전극은 제 i발광 제어선(Ei)에 접속된다. 이와 같은 제 7트랜지스터(M7)는 제 i발광 제어선(Ei)으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1전원(ELVDD)과 제 3노드(N3) 사이에 접속된다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터신호에 대응되는 전압을 저장한다.
제 1커패시터(C1)는 제 2트랜지스터들(M2_1, M2_2) 사이의 제 1노드(N1)와 정전압원(VS) 사이에 접속된다. 이와 같은 제 1커패시터(C1)는 제 3노드(N3)가 일정한 전압을 유지하도록 제어한다. 이와 관련하여 상세한 설명은 후술하기로 한다.
추가로, 정전압원(VS)은 한 프레임 기간 동안 일정한 전압을 유지하는 전원으로 선택된다. 일례로, 정전압원(VS)은 제 1전원(ELVDD), 제 2전원(ELVSS) 및 초기화전원(Vint) 중 어느 하나의 전원으로 선택될 수 있다.
도 3은 제 2트랜지스터들 및 제 3트랜지스터들 사이에 위치되는 기생 커패시터를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제 1노드(N1)와 제 i-1주사선(Si-1) 사이에는 제 1기생 커패시터(Cp1)가 위치된다. 그리고, 제 3트랜지스터들(M3_1, M3_2) 사이의 제 2노드(N2)와 제 i주사선(Si) 사이에는 제 2기생 커패시터(Cp2)가 위치된다.
제 1기생 커패시터(Cp1)는 제 i-1주사선(Si-1)으로 주사신호의 공급이 중단될 때 제 1노드(N1)의 전압을 상승시킨다. 다시 말하여, 제 i-1주사선(Si-1)의 전압이 게이트 온 전압에서 게이트 오프 전압으로 상승할 때 제 1기생 커패시터(Cp1)의 부스팅에 의하여 제 1노드(N1)의 전압이 상승된다.
제 2기생 커패시터(Cp2)는 제 i주사선(Si)으로 주사신호의 공급이 중단될 때 제 2노드(N2)의 전압을 상승시킨다. 다시 말하여, 제 i주사선(Si)의 전압이 게이트 온 전압에서 게이트 오프 전압으로 상승할 때 제 2기생 커패시터(Cp2)의 부스팅에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 상승된다.
여기서, 제 1커패시터(C1)가 형성되지 않는다면 제 1노드(N1) 및 제 2노드(N2)의 전압 상승에 의하여 제 3노드(N3)의 전압이 변화된다. 다시 말하여, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1커패시터(C1)가 형성되지 않는 경우, 발광기간 동안 제 2노드(N2)로부터 제 3노드(N3)로 제 1전류(I1)가 공급되고 제 1노드(N1)로부터 제 3노드(N3)로 제 2전류(I2)가 공급된다.
그러면, 제 3노드(N3)의 전압은 제 1전류(I1) 및 제 2전류(I2)에 의하여 상승되고, 이에 따라 화소(140)는 한 프레임 기간 동안 균일한 휘도를 생성하지 못한다.
이와 같은 현상을 방지하기 위하여, 본원 발명에서는 제 1노드(N1)와 정전압원(VS) 사이에 제 1커패시터(C1)를 형성한다. 제 1커패시터(C1)는 제 1기생 커패시터(Cp1)에 의하여 제 1노드(N1)의 전압상승을 최소화한다. 이를 위하여, 제 1커패시터(C1)는 제 1기생 커패시터(Cp1) 이상의 용량으로 설정될 수 있다.
상세히 설명하면, 제 1커패시터(Cp1)가 형성되면 제 1기생 커패시터(Cp1)에 의한 제 1노드(N1) 전압 상승률은 대략 Cp1/(Cp1+C1)에 비례되도록 설정된다. 여기서, 제 1커패시터(C1)의 용량을 제어하는 경우 제 1기생 커패시터(Cp1)에 의한 제 1노드(N1)의 부스팅이 발생되더라도 제 1노드(N1)의 전압을 제 3노드(N3) 보다 낮은 전압으로 유지할 수 있다.
그러면, 도 5에 도시된 바와 같이 발광기간 동안 제 1전류(I1')는 제 2노드(N2)로부터 제 3노드(N3)로 공급되고, 제 2전류(I2')는 제 3노드(N3)로부터 제 1노드(N1)로 공급된다. 즉, 발광 기간 동안 제 3노드(N3)로는 제 1전류(I1')가 유입되고, 제 2전류(I2')가 방출된다. 이 경우, 제 3노드(N3)는 전류 유입 및 전류 방출에 대응하여 대략 균일한 전압을 유지할 수 있고, 이에 따라 화소(140)는 한 프레임 기간 동안 균일한 휘도를 생성할 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 화소로 공급되는 구동파형의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 6에서는 설명의 편의성을 위하여 제 j주사선(Sj)을 제 i주사선(Si)과 동일한 주사선으로 도시하였다.
도 6을 참조하면, 제 1기간(T1) 동안 제 i발광 제어선(Ei)으로 발광 제어신호가 공급된다. 제 i발광 제어선(Ei)으로 발광 제어신호가 공급되면 제 6트랜지스터(M6) 및 제 7트랜지스터(M7)가 턴-오프된다.
제 6트랜지스터(M6)가 턴-오프되면 제 1전원(ELVDD)과 제 1트랜지스터(M1)의 제 1전극이 전기적으로 차단된다. 제 7트랜지스터(M7)가 턴-오프되면 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극과 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극이 전기적으로 차단된다. 따라서, 제 i발광 제어선(Ei)으로 발광 제어신호가 공급되는 기간 동안 화소(140)는 비발광 상태로 설정된다.
제 2기간(T2) 동안 제 i-1주사선(Si-1)으로 주사신호가 공급된다. 제 i-1주사선(Si-1)으로 주사신호가 공급되면 제 2트랜지스터들(M2_1, M2_2)이 턴-온된다. 제 2트랜지스터들(M2_1, M2_2)이 턴-온되면 제 3노드(N3)로 초기화전원(Vint)의 전압이 공급된다. 그리고, 제 2기간(T2) 동안 제 1노드(N1)의 전압은 초기화전원(Vint)의 전압으로 설정되고, 이에 따라 제 1커패시터(C1) 및 제 1기생 커패시터(Cp1)에는 초기화전원(Vint)에 대응하는 전압이 저장된다.
제 3기간(T3)에는 제 i-1주사선(Si-1)으로 주사신호의 공급이 중단된다. 제 i-1주사선(Si-1)으로 주사신호의 공급이 중단되면 제 1기생 커패시터(Cp1)의 부스팅에 의하여 제 1노드(N1)의 전압이 상승된다. 다만, 제 1커패시터(C1)가 제 1기생 커패시터(Cp1) 이상의 용량으로 설정되기 때문에 제 1노드(N1)는 초기화전원(Vint)보다 약간 높은 전압으로 상승된다.
제 4기간(T4)에는 제 i주사선(Si)(즉, 제 j주사선)으로 주사신호가 공급된다. 제 i주사선(Si)으로 주사신호가 공급되면 제 3트랜지스터들(M3_1, M3_2), 제 4트랜지스터(M4) 및 제 5트랜지스터(M5)가 턴-온된다.
제 5트랜지스터(M5)가 턴-온되면 초기화전원(Vint)의 전압이 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극으로 공급된다. 그러면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 초기화전원(Vint)의 전압에 의하여 초기화된다.
제 3트랜지스터들(M3_1, M3_2)이 턴-온되면 제 3노드(N3)와 제 1트랜지스터(M1)의 제 2전극이 전기적으로 접속된다. 즉, 제 3트랜지스터들(M3_1, M3_2)이 턴-온되면 제 1트랜지스터(M1)가 다이오드 형태로 접속된다.
제 4트랜지스터(M4)가 턴-온되면 데이터선(Dm)으로부터의 데이터신호가 제 1트랜지스터(M1)이 제 1전극으로 공급된다. 이때, 제 3노드(N3)가 초기화전원(Vint)의 전압으로 초기화되었기 때문에 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온된다. 제 1트랜지스터(M1)가 턴-온되면 데이터신호의 전압으로부터 제 1트랜지스터(M1)의 절대치 문턱전압을 감한 전압이 제 3노드(N3)로 공급된다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)는 제 3노드(N3)에 대응되는 전압을 저장한다. 그리고, 제 4기간(T4) 동안 제 2기생 커패시터(Cp2)는 데이터신호에 대응되는 전압을 저장한다.
제 5기간(T5)에는 제 i주사선(Si)으로 주사신호의 공급이 중단된다. 제 i주사선(Si)으로 주사신호의 공급이 중단되면 제 2기생 커패시터(Cp2)에 의하여 제 2노드(N2)의 전압이 상승된다. 이때, 제 2노드(N2)의 전압은 데이터신호보다 높은 전압으로 설정된다.
제 6기간(T6)에는 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어신호의 공급이 중단된다. 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어신호의 공급이 중단되면 제 6트랜지스터(M6) 및 제 7트랜지스터(M7)가 턴-온된다. 제 6트랜지스터(M6)가 턴-온되면 제 1전원(ELVDD)과 제 1트랜지스터(M1)의 제 1전극이 전기적으로 접속된다. 제 7트랜지스터(M7)가 턴-온되면 제 1트랜지스터(M1)이 제 2전극과 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드전극이 전기적으로 접속된다. 이때, 제 1트랜지스터(M1)는 제 3노드(N3)의 전압에 대응하여 제 1전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)를 경유하여 제 2전원(ELVSS)으로 흐르는 전류량을 제어한다. 그러면, 제 6기간(T6) 동안 유기 발광 다이오드(OLED)는 제 1트랜지스터(M1)로부터 공급되는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
한편, 제 6기간(T6) 동안 제 2노드(N2)는 제 3노드(N3)보다 높은 전압으로 설정되며, 제 1노드(N1)는 제 3노드(N3)보다 낮은 전압으로 설정된다. 따라서, 제 6기간(T6) 동안 제 2노드(N2)로부터 제 3노드(N3)로 제 1전류(I1')가 공급되고, 제 3노드(N3)로부터 제 1노드(N1)로 제 2전류(I2')가 공급된다.
즉, 제 6기간(T6) 동안 제 3노드(N3)로는 제 1전류(I1')가 유입되고, 제 2전류(I2')가 방출된다. 이 경우, 제 3노드(N3)는 전류 유입 및 전류 방출에 대응하여 제 6기간(T6) 동안 대략 균일한 전압을 유지할 수 있고, 이에 따라 화소(140)는 한 프레임 기간 동안 균일한 휘도를 유지할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 화소의 다른 실시예를 나타내는 회로도이다. 도 7에서는 도 2와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 할당함과 아울러 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 화소(140)는 유기 발광 다이오드(OLED)와, 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어하기 위한 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 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
화소회로(142')는 제 2노드(N2)와 제 i주사선(Si) 사이에 위치되는 제 2커패시터(C2)를 구비한다. 여기서, 제 2커패시터(C2)는 제 2기생 커패시터(Cp2)와 별도로 설치되는 커패시터이다.
상세히 설명하면, 제 2노드(N2)와 제 i주사선(Si) 사이에 제 2기생 커패시터(Cp2)만이 존재하는 경우 제 2노드(N2)로부터 제 3노드(N3)로 공급되는 전류량을 제어하기 어렵다. 따라서, 본원 발명에서는 제 2노드(N2)와 제 i주사선(Si) 사이에 제 2커패시터(C2)를 추가로 형성하고, 제 2노드(N2)로부터 제 3노드(N3)로 원하는 전류가 공급될 수 있도록 제 2커패시터(C2)의 용량을 제어한다.
그러면, 제 1커패시터(C1) 및 제 2커패시터(C2)의 용량을 조절하여 제 2노드(N2)로부터 제 3노드(N3)로 유입되는 전류와 제 3노드(N3)로부터 제 1노드(N1)로 방출되는 전류를 대략 동일하게 설정할 수 있다. 제 3노드(N3)로 유입되는 전류 및 방출되는 전류가 대략 동일하게 설정되면, 제 3노드(N3)는 안정적으로 원하는 전압을 유지할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본원 발명의 각 노드 전압의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 8a는 도 5의 화소회로(142)에서 제 1커패시터(C1)가 제거된 경우를 나타내며, 제 8b는 제 1커패시터(C1)가 포함된 경우를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 화소회로(142)에 제 1커패시터(C1)가 포함되지 않는 경우 도 8a에 도시된 바와 같이 제 2노드(N2) 및 제 1노드(N1)의 전압은 제 3노드(N3)의 전압보다 높게 설정된다. 반면에, 화소회로(142)에 제 1커패시터(C1)가 포함되는 경우 도 8b에 도시된 바와 같이 제 2노드(N2)의 전압은 제 3노드(N3)보다 높게 설정되고, 제 1노드(N1)의 전압은 제 3노드(N3)보다 낮게 설정된다.
도 9는 한 프레임 기간 동안 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류량을 나타내는 그래프이다. 도 9에서 종래는 화소회로(142)에서 제 1커패시터(C1)가 제거된 경우를 나타내며, 본 발명은 제 1커패시터(C1)가 포함된 경우를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 종래의 경우 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압 상승에 대응하여 화소회로로부터 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류량은 시간이 지남에 따라 변화된다. 즉, 시간이 지남에 따라 구동 트랜지스터의 게이트전극 전압이 상승하고, 이에 따라 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류량이 감소된다.
반면에 본원 발명의 경우 구동 트랜지스터의 게이트전극의 전압에 대략 동일하게 유지되고, 이에 따라 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 대략 동일하게 유지된다. 즉, 본원 발명에서는 한 프레임 기간 동안 화소(142)에서 균일한 휘도의 빛을 생성할 수 있다.
추가적으로, 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 및 청색을 포함한 다양한 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.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
110 : 주사 구동부 120 : 데이터 구동부
130 : 화소부 140 : 화소
150 : 타이밍 제어부 142 : 화소회로

Claims (16)

  1. 캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와;
    제 1전극이 제 1전원에 접속되며, 데이터신호에 대응하여 상기 제 1전원으로부터 상기 유기 발광 다이오드를 경유하여 상기 제 2전원으로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 제 1트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 초기화전원 사이에 직렬로 접속되며, 제 i-1주사선(i는 자연수)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 2트랜지스터와;
    상기 복수의 제 2트랜지스터 사이의 제 1노드와 정전압원 사이에 접속되는 제 1커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 화소.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1커패시터는 상기 제 1노드와 상기 제 i-1주사선 사이에 형성되는 기생 커패시터보다 높은 용량으로 설정되는 것을 특징으로 하는 화소.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정전압원은 상기 제 1전원, 상기 제 2전원 및 상기 초기화전원 중 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 화소.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 직렬로 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 3트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 화소.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 제 3트랜지스터 사이의 제 2노드와 상기 제 i주사선 사이에 접속되는 제 2커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 화소.
  6. 제 1항에 있어서,
    데이터선과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 4트랜지스터와;
    상기 초기화전원과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 제 j주사선(j는 자연수)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 5트랜지스터와;
    상기 제 1전원과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 6트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 상기 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 7트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 1전원 사이에 접속되는 스토리지 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 화소.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 j주사선으로 공급되는 주사신호는 상기 제 i발광 제어선으로 공급되는 발광 제어신호와 중첩되는 것을 특징으로 하는 화소.
  8. 주사선들로 주사신호, 발광 제어선들로 발광 제어신호를 공급하기 위한 주사 구동부와;
    데이터선들로 데이터신호를 공급하기 위한 데이터 구동부와;
    상기 주사선들 및 데이터선들에 의하여 구획된 영역에 위치되는 화소들을 구비하며;
    i(i는 자연수)번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은
    캐소드전극이 제 2전원에 접속되는 유기 발광 다이오드와;
    제 1전극이 제 1전원에 접속되며, 데이터신호에 대응하여 상기 제 1전원으로부터 상기 유기 발광 다이오드를 경유하여 상기 제 2전원으로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 제 1트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 초기화전원 사이에 직렬로 접속되며, 제 i-1주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 2트랜지스터와;
    상기 복수의 제 2트랜지스터 사이의 제 1노드와 정전압원 사이에 접속되는 제 1커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1커패시터는 상기 제 1노드와 상기 제 i-1주사선 사이에 형성되는 기생 커패시터보다 높은 용량으로 설정되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 정전압원은 상기 제 1전원, 상기 제 2전원 및 상기 초기화전원 중 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 주사 구동부는 상기 주사선들로 게이트 온 전압으로 설정되는 주사신호를 순차적으로 공급하고, 상기 발광 제어선들로 게이트 오프 전압으로 설정되는 발광 제어신호를 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 주사 구동부는 적어도 상기 제 i-1주사선 및 제 i주사선으로 공급되는 주사신호와 중첩되도록 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 i번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은
    상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 제 2전극 사이에 직렬로 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 복수의 제 3트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 i번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은
    상기 복수의 제 3트랜지스터 사이의 제 2노드와 상기 제 i주사선 사이에 접속되는 제 2커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 i번째 수평라인에 위치된 상기 화소들 각각은
    데이터선과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i주사선으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 4트랜지스터와;
    상기 초기화전원과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 제 j주사선(j는 자연수)으로 주사신호가 공급될 때 턴-온되는 제 5트랜지스터와;
    상기 제 1전원과 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극 사이에 접속되며, 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 6트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 상기 유기 발광 다이오드의 애노드전극 사이에 접속되며, 상기 제 i발광 제어선으로 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되는 제 7트랜지스터와;
    상기 제 1트랜지스터의 게이트전극과 상기 제 1전원 사이에 접속되는 스토리지 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 j주사선으로 공급되는 주사신호는 상기 제 i발광 제어선으로 공급되는 발광 제어신호와 중첩되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
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