KR20180077699A - 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동 TFT의 문턱 전압을 실시간으로 보상하는 외부 보상 회로의 구성을 단순화할 수 있는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 일 실시예는 데이터 라인을 구동하는 제1 증폭기와, 레퍼런스 라인을 구동하는 제2 증폭기와, 구동 TFT의 문턱 전압이 반영된 레퍼런스 라인의 전위를 센싱하고 레퍼런스 센싱 전압을 제2 증폭기로 공급하는 제3 증폭기를 포함하는 데이터 구동부를 포함한다.

Description

유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 구동 방법{ORGAINC EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 실시간으로 보상하는 외부 보상 회로의 구성을 단순화할 수 있는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 데이터를 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치로는 액정을 이용한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED)를 이용한 OLED 표시 장치, 전기영동 입자를 이용한 전기영동 표시 장치(ElectroPhoretic Display; EPD) 등이 대표적이다.
이들 중 OLED 표시 장치는 전자와 정공의 재결합으로 유기 발광층을 발광시키는 자발광 소자로 휘도가 높고 구동 전압이 낮으며 초박막화가 가능하여 차세대 표시 장치로 기대되고 있다.
OLED 표시 장치를 구성하는 다수의 화소 각각은 OLED 소자와, OLED 소자를 구동하는 화소 회로를 구비한다. 화소 회로는 스토리지 커패시터에 데이터 전압을 전달하는 스위칭 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)와, 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 따라 전류를 제어하여 OLED 소자로 공급하는 구동 TFT 등을 포함하고, OLED 소자는 전류값에 비례하는 광을 발생한다.
OLED 표시 장치는 공정 편차, 구동 환경, 구동 시간 등에 따라 화소별 구동 TFT의 문턱 전압과 구동 특성이 불균일하여 동일 전압 대비 구동 전류가 달라짐으로써 휘도 불균일 현상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, OLED 표시 장치는 각 구동 TFT의 구동 특성을 센싱하여 보상하기 위한 외부 보상 동작을 추가적으로 실행하고 있다.
예를 들면, OLED 표시 장치는 제조 공정과 실시간 구동 과정에서 외부 보상 동작을 실행함으로써 각 구동 TFT의 구동 특성을 센싱하고, 센싱 정보를 바탕으로 구동 TFT의 특성 편차를 보상하기 위한 보상값을 결정하여 메모리에 저장한다. OLED 표시 장치는 메모리에 저장된 보상값을 이용하여 각 서브화소에 공급될 데이터를 보상하고, 보상된 데이터를 이용하여 각 서브화소를 구동함으로써 영상을 표시한다.
이로 인하여, 종래의 외부 보상 기능을 갖는 OLED 표시 장치는 제조 공정 및 실시간 구동시 외부 보상 동작을 위한 별도의 시간이 필요할 뿐만 아니라 보상값을 획득하기 위한 센싱 회로 및 연산 회로와 보상값들을 저장하기 위한 메모리 등이 추가로 필요하므로 시간과 회로 부품 비용의 손실이 크다는 단점이 있다.
본 발명은 구동 TFT의 문턱 전압을 실시간으로 보상하는 외부 보상 회로의 구성을 단순화할 수 있는 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 OLED 소자를 구동하는 구동 TFT와, 제1 게이트 라인의 제어에 의해 데이터 라인과 구동 TFT의 게이트 전극을 접속시키는 제1 스위칭 TFT와, 제2 게이트 라인의 제어에 의해 레퍼런스 라인과 구동 TFT의 소스 전극을 접속시키는 제2 스위칭 TFT와, 구동 TFT의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 접속된 커패시터를 포함하는 화소를 포함한다. 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 데이터 라인을 구동하는 제1 증폭기와, 레퍼런스 라인을 구동하는 제2 증폭기와, 구동 TFT의 문턱 전압이 반영된 레퍼런스 라인의 전위를 센싱하고 레퍼런스 센싱 전압을 제2 증폭기로 공급하는 제3 증폭기를 포함하는 데이터 구동부를 포함한다.
화소를 구동하는 각 프레임은 제1 및 제2 스위칭 TFT가 턴-온되어 커패시터에 데이터 전압에 대응하는 타겟 구동 전압을 충전하는 스캔 기간과, 제1 및 제2 스위칭 TFT가 턴-오프되고 커패시터에 충전된 타겟 구동 전압에 의해 구동 TFT가 OLED 소자를 구동하는 발광 기간을 포함한다. 스캔 기간은 초기화 기간, 센싱 기간, 샘플링 기간을 포함한다.
일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구동 방법은 초기화 기간 동안, 구동 TFT의 게이트 전극에 레퍼런스 전압을 공급하고 구동 TFT의 소스 전극에 초기화 전압을 충전한다. 센싱 기간 동안, 레퍼런스 전압과 초기화 전압의 차전압에 의해 구동 TFT가 구동하여 구동 TFT의 소스 전극에 구동 TFT의 문턱 전압이 반영된 레퍼런스 전압을 충전한다. 샘플링 기간 동안, 구동 TFT의 게이트 전극에 데이터 전압을 공급하고, 구동 TFT의 소스 전극을 통해 문턱 전압이 반영된 레퍼런스 전압을 센싱하고, 센싱된 레퍼런스 센싱 전압을 그 소스 전극에 공급한다.
초기화 기간 동안, 제1 증폭기는 데이터 라인 및 제1 스위칭 TFT를 경유하여 구동 TFT의 게이트 전극에 레퍼런스 전압을 공급하고, 제2 증폭기는 레퍼런스 라인 및 제2 스위칭 TFT를 경유하여 구동 TFT의 소스 전극에 초기화 전압을 공급한다.
센싱 기간 동안 제1 증폭기는 데이터 라인 및 제1 스위칭 TFT를 경유하여 레퍼런스 전압을 공급하고 제2 증폭기는 하이 임피던스 상태가 되며, 구동 TFT의 구동으로 소스 전극 및 레퍼런스 라인에 문턱 전압이 감소된 레퍼런스 전압이 충전된다.
샘플링 기간 동안 제1 증폭기는 데이터 라인 및 제1 스위칭 TFT를 경유하여 구동 TFT의 게이트 전극으로 데이터 전압을 공급하고, 제3 증폭기는 레퍼런스 라인의 문턱 전압이 감소된 레퍼런스 전압을 레퍼런스 센싱 전압으로 센싱하여 제2 증폭기로 공급하고, 제2 증폭기는 제3 증폭기로부터 공급된 레퍼런스 센싱 전압을 레퍼런스 라인 및 제2 스위칭 TFT를 경유하여 구동 TFT의 소스 전극으로 공급한다. 커패시터는 데이터 전압과 레퍼런스 센싱 전압의 차전압을 타겟 구동 전압으로 저장한다.
일 실시예에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 레퍼런스 라인을 구동하는 증폭기와 레퍼런스 라인을 센싱하는 증폭기가 피드백 구조로 구성된 외부 아날로그 보상부를 이용하여 각 화소로부터 구동 TFT의 Vth가 반영된 레퍼런스 전압을 센싱하고 센싱된 레퍼런스 전압을 샘플링 기간에 각 화소에 다시 공급할 수 있다. 이에 따라, 각 화소는 구동 TFT의 Vth가 보상된 타겟 구동 전압(Vgs)을 이용하여 균일한 구동 전류로 OLED 소자를 구동할 수 있으므로 구동 TFT의 Vth 편차로 인한 휘도 불균일 현상을 방지하고 균일한 휘도를 표현할 수 있다.
이 결과, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치 및 그 구동 방법은 제조 공정시 외부 보상 동작을 생략하여 공정 비용을 저감할 수 있고, 실시간 구동시에도 외부 보상 동작을 생략하여 시간 손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 보상값을 획득하기 위한 센싱 회로 및 연산 회로와 보상값을 저장하기 위한 메모리 등의 외부 보상 회로가 불필요하므로 회로 부품수 및 회로 면적을 줄이고 회로 비용을 크게 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치를 대표하는 하나의 화소 회로 및 그와 접속된 데이터 구동부의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치를 대표하는 하나의 화소 회로 및 그와 접속된 데이터 구동부의 일부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 내지 제3 증폭기의 출력 전압을 나타낸 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해당 화소 및 데이터 구동부의 초기화 기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해당 화소 및 데이터 구동부의 센싱 기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해당 화소 및 데이터 구동부의 샘플링 기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 회로도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 데이터 구동부의 구동 파형도이다.
도 1 및 도 2에서 화소(Pmn)는 표시 패널에 매트릭스 형태로 구성된 다수의 화소들 중 m번째(m은 자연수) 화소열과 n번째(n은 자연수) 화소행에 위치하는 (m, n)번째 화소 구조를 대표적으로 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2에서 데이터 구동부(10)는 표시 패널의 데이터 라인들을 개별적으로 구동하는 제1 증폭기들 중 m번째 데이터 라인(Dm)을 구동하는 제1 증폭기(Alm)와, 표시 패널의 레퍼런스 라인들을 개별적으로 구동하는 제2 증폭기들 중 m번째 레퍼런스 라인(Rm)을 구동하는 제2 증폭기(A2m)와, 레퍼런스 라인들을 개별적으로 센싱하는 제3 증폭기들 중 m번째 레퍼런스 라인(Rm)을 센싱하는 제3 증폭기(A3m)를 대표적으로 나타낸 것이다.
화소(Pmn)는 OLED 소자와, OLED 소자를 구동하는 구동 TFT(DT), 데이터 라인(Dm)과 구동 TFT(DT)의 게이트 전극을 접속시키는 제1 스위칭 TFT(ST1)와, 레퍼런스 라인(Rm)과 구동 TFT(DT)의 소스 전극을 접속시키는 제2 스위칭 TFT(ST2)와, 구동 TFT(DT)의 게이트 전극 및 소스 전극 사이에 접속된 커패시터(C)를 구비한다.
스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)는 아몰퍼스 실리콘 (a-Si) TFT, 폴리-실리콘(poly-Si) TFT, 산화물(Oxide) TFT, 또는 유기(Organic) TFT 등이 이용될 수 있다.
구동 TFT(DT)는 제1 전원(이하 EVDD) 라인과 OLED 소자의 애노드 사이에 접속되고, EVDD 라인으로부터 공급되는 전류를 커패시터(C)에 저장된 구동 전압(Vgs)에 따라 제어하여 OLED 소자에 구동 전류를 공급한다.
OLED 소자는 구동 TFT(DT)의 소스 전극와 접속된 애노드와, 제2 전원(이하 EVSS)과 접속된 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층을 구비한다. 애노드는 화소별로 독립적이지만 캐소드는 전체 화소들이 공유하는 공통 전극일 수 있다. OLED 소자는 구동 TFT(DT)로부터 구동 전류가 공급되면 캐소드로부터의 전자가 유기 발광층으로 주입되고, 애노드로부터의 정공이 유기 발광층으로 주입되어, 유기 발광층에서 전자 및 정공의 재결합으로 형광 또는 인광 물질을 발광시킴으로써, 구동 전류의 전류값에 비례하는 밝기의 광을 발생한다.
도 1을 참조하면, 제1 스위칭 TFT(ST1)는 n번째 화소행의 제1 게이트 라인(G1n)에 의해 제어되고, 제2 스위칭 TFT(ST2)는 n번째 화소행의 제2 게이트 라인(G2n)에 의해 제어될 수 있다.
이와 달리, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 스위칭 TFT(ST1) 및 제2 스위칭 TFT(ST2)는 n번째 화소행의 하나의 게이트 라인(Gn)에 의해 제어될 수 있다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 n번째 화소행의 포함하는 스캔 기간 동안 턴-온되어 데이터 라인(Dm)과 구동 TFT(DT)의 게이트 전극을 연결하고, 제2 스위칭 TFT(ST2)는 n번째 화소행의 포함하는 스캔 기간 동안 턴-온되어 레퍼런스 라인(Rm)과 구동 TFT(DT)의 소스 전극을 연결한다. 각 스캔 기간은 도 3과 같이 초기화 기간(M1) 및 센싱 기간(M3)과 샘플링 기간(M3)을 포함한다. 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)는 발광 기간 동안 턴-오프된다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 초기화 기간(M1) 및 센싱 기간(M2) 동안 데이터 라인(Dm)에 공급된 레퍼런스 전압(Vref)을 구동 TFT(DT)의 게이트 전극에 공급하고, 샘플링 기간(M3) 동안 데이터 라인(Dm)에 공급된 데이터 전압(Vdata)을 구동 TFT(DT)의 게이트 전극에 공급한다.
제2 스위칭 TFT(ST2)는 초기화 기간(M1) 동안 레퍼런스 라인(Rm)에 공급된 초기화 전압(Vi)을 구동 TFT(DT)의 소스 전극에 공급하고, 센싱 기간(M2) 동안 구동 TFT(DT)의 소스 전극에서 Vth가 반영된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)을 레퍼런스 라인(Rm)에 전달하고, 샘플링 기간(M3) 동안 레퍼런스 라인(Rm)에 공급된 Vth가 보상된 레퍼런스 전압(Vref-Vth), 즉 레퍼런스 전압과 문턱 전압의 차(Vref-Vth)를 구동 TFT(DT)의 소스 전극에 공급한다.
구동 TFT(DT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 접속된 커패시터(C)는 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)을 저장한다. 해당 화소(Pmn)의 센싱 기간(M2) 동안 구동 TFT(DT)의 Vth를 센싱하여 저장하고, 샘플링 기간(M3) 동안 데이터 전압(Vdata)과, Vth가 반영된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)과의 차전압(Vdata-Vref+Vth)을 구동 전압(Vgs)으로 저장하며, 발광 기간 동안 그 구동 전압(Vgs)을 유지하면서 구동 TFT(DT)가 일정한 타겟 전류를 공급할 수 있게 한다.
데이터 구동부(10)는 데이터 라인(Dm)을 구동하는 제1 증폭기(A1m)를 포함한다. 제1 증폭기(A1m)에서 비반전 입력 단자(+)는 레퍼런스 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)이 교번적으로 공급되는 입력 라인이 접속되고, 반전 단자(-)는 출력 단자와 피드백 구조로 접속되어, 출력 버퍼 역할을 한다. 제1 증폭기(A1m)는 각 수평 기간에 비반전 입력 단자(+)에 순차적으로 공급되는 레퍼런스 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)을 버퍼링하여 데이터 라인(Dm)에 순차적으로 공급한다. 데이터 구동부(10)는 디지털 화소 데이터를 아날로그 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 데이터 구동부(10)는 각 수평 기간 중 초기화 기간(M1) 및 센싱 기간(M2) 동안 제1 증폭기(A1m)의 입력단에 레퍼런스 전압(Vref)을 공급하고 제1 증폭기(A1m)는 레퍼런스 전압(Vref)을 버퍼링하여 데이터 라인(Dm)에 공급한다. 데이터 구동부(10)는 각 수평 기간 중 센싱 기간(M2) 다음의 샘플링 기간(M3) 동안 제1 증폭기(A1m)의 입력단에 데이터 전압(Vdata)을 공급하고 제1 증폭기(A1m)가 데이터 전압(Vdata)을 버퍼링하여 데이터 라인(Dm)에 공급한다.
데이터 구동부(10)는 레퍼런스 라인(Rm)을 구동하는 제2 증폭기(A2m)와, 레퍼런스 라인(Rm)의 전위를 센싱하는 제3 증폭기(A3m)가 피드백 구조로 구성된 외부 아날로그 보상부를 포함한다. 제3 증폭기(A3m)는 레퍼런스 라인(Rm)의 전위를 센싱하고 센싱된 전압을 제2 증폭기(A2m)로 공급하여, 제2 증폭기(A2m)는 레퍼런스 라인(Rm)의 센싱 전압으로 레퍼런스 라인(Rm)을 구동한다.
제2 증폭기(A2m)의 비반전 입력 단자(+)는 초기화 전압(Vi)이 공급되는 입력 라인과 접속됨과 아울러 제3 증폭기(A3m)의 출력 단자와 접속되고, 반전 단자(-)는 자신의 출력 단자와 피드백 구조로 접속된다. 제3 증폭기(A2m)의 비반전 입력 단자(+)는 레퍼런스 라인(Rm)과 접속되고, 반전 단자(-)는 자신의 출력 단자와 피드백 구조로 접속되고, 출력 단자는 제2 증폭기(A2m)의 비반전 입력 단자(+)와 접속된다.
제2 증폭기(A2m)는 각 수평 기간 중 초기화 기간(M1) 동안 레퍼런스 라인(Rm)에 초기화 전압(Vi)을 공급하고, 센싱 기간(M2) 동안에는 하이 임피던스(Hi-Z) 상태가 되며, 샘플링 기간(M3) 동안에는 제3 증폭기(A3m)를 통해 센싱된 레퍼런스 라인(Rm)의 전압(Vref-Vth)을 레퍼런스 라인(Rm)에 공급한다. 제3 증폭기(A3m)는 각 수평 기간 중 초기화 기간(M1) 동안 하이 임피던스(Hi-Z) 상태가 되고, 센싱 기간(M2) 동안 하이 임피던스(Hi-Z) 상태 또는 노멀(normal) 구동 상태가 되고, 샘플링 기간(M3) 동안에는 레퍼런스 라인(Rm)의 전위(Vref-Vth)를 센싱하여 제2 증폭기(A2m)의 입력단으로 공급한다.
도 4 내지 도 6은 일 실시예에 따른 어느 하나의 화소에 대한 스캔 기간 동안의 동작 과정을 순차적으로 나타낸 도면으로, 도 3에 도시된 데이터 구동부의 구동 파형을 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각 스캔 기간 중 초기화 기간(M1) 동안, 제1 증폭기(A1m)는 데이터 라인(Dm)에 레퍼런스 전압(Vi)을 공급하고 제2 증폭기(A2m)는 레퍼런스 라인(Rm)에 초기화 전압(Vi)을 공급한다. 이때, 제3 증폭기(A3m)는 하이 임피던스 상태(Hi-Z)가 되어 버퍼링 동작을 하지 않는다. 제1 스위칭 TFT(ST1)는 데이터 라인(Dm)에 공급된 레퍼런스 전압(Vi)을 구동 TFT(DT)의 게이트 전극으로 전달하여 그 게이트 전극을 레퍼런스 전압(Vi)으로 초기화하고, 제2 스위칭 TFT(ST2)는 레퍼런스 라인(Rm)에 공급된 초기화 전압(Vi)을 구동 TFT(DT)의 소스 전극으로 전달하여 그 소스 전극을 초기화 전압(Vi)으로 초가화한다.
이에 따라, 커패시터(C)는 구동 TFT(DT)의 게이트 전극 및 소스 전극에 각각 공급된 레퍼런스 전압(Vref)과 초기화 전압(Vi)의 차전압(Vref-Vi)을 충전한다. 초기화 기간(M1) 동안 커패시터(C)에 충전되는 차전압(Vref-Vi)이 구동 TFT(DT)의 Vth 보다 크도록 레퍼런스 전압(Vref)과 초기화 전압(Vi)이 설정된다. 즉, 레퍼런스 라인(Rm)의 초기화 전압(Vi)은 "Vref-Vth" 보다 작게 설정되고, OLED 소자의 Vth 보다 작게 설정되며, Vth는 패널 설계치이므로 사전 예측 가능한 값이다. 커패시터(C)에 충전된 차전압(Vref-Vi)은 구동 TFT(DT)의 Vth 보다 크기 때문에 구동 TFT(DT)가 구동되지만, 초기화 전압(Vi)은 OLED 소자의 Vth 보다 작기 때문에 OLED 소자는 발광하지 않는다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 센싱 기간(M2) 동안, 제1 증폭기(A1m)는 데이터 라인(Dm) 및 제1 스위칭 TFT(ST1)를 통해 레퍼런스 전압(Vref)을 계속 공급하고, 제2 증폭기(A2m)는 하이 임피던스(Hi-Z) 상태가 되어 레퍼런스 라인(Rm)에 초기화 전압(Vi)을 출력하지 않는다. 이때, 제3 증폭기(A3m)는 하이 임피던스(Hi-Z) 상태로 동작하거나 통상 동작하여 버퍼 기능을 할 수 있다. 통상 구동하는 제3 증폭기(A3m)는 레퍼런스 라인(Rm)에 충전되는 전압을 버퍼링하여 하이 임피던스(Hi-Z) 상태인 제2 증폭기(A2m)의 입력단에 공급할 수 있다.
이 센싱 기간(M2) 동안, 구동 TFT(DT)는 커패시터(C)에 충전된 전압(Vref-Vi)에 의해 구동되어 포화 상태가 될 때까지, 즉 커패시터(C)의 양단 전압차가 Vth가 될 때까지 구동된다. 이에 따라, 구동 TFT(DT)의 소스 전극 전위는 초기화 전압(Vi)으로부터 상승하여 Vth가 반영된 레퍼런스 전압(Vref-Vth), 즉 Vth가 감소된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)으로 충전되고, 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 레퍼런스 라인(Rm)도 소스 전극과 동일하게 Vth가 감소된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)으로 충전된다. 이러한 센싱 기간(M2) 동안, 도 5에 도시된 전압 파형과 같이 하이 임피던스(Hi-Z) 상태인 제2 증폭기(A2m)의 출력단과, 제3 증폭기(A3m)의 출력단 전압은 레퍼런스 라인(Rm)과 동일하게 초기화 전압(Vi)으로부터 Vth가 반영된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)까지 점진적으로 상승한다. 이 결과, 제3 증폭기(A3m)는 레퍼런스 라인(Rm) 상에 충전된 Vth가 반영된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)을 센싱할 수 있다. 이 센싱 기간(M2) 동안 구동 TFT(DT)의 소스 전극에 충전되는 전위(Vref-Vth)는 OLED 소자의 Vth 보다 작기 때문에 OLED 소자는 발광하지 않는다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 샘플링 기간(M3) 동안 제1 증폭기(A1m)는 데이터 전압(Vdata)을 데이터 라인(Dm)으로 출력하고, 제3 증폭기(A3m)는 레퍼런스 라인(Rm) 상에 충전된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)을 센싱하여 제2 증폭기(A2m)의 입력단으로 공급하며, 제2 증폭기(A2m)는 제3 증폭기(A3m)로부터 공급된 레퍼런스 센싱 전압, 즉 Vth가 감소된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)을 버퍼링하여 레퍼런스 라인(Rm)으로 공급한다.
이에 따라, 제1 스위칭 TFT(ST1)는 데이터 라인(Dm)에 공급된 데이터 전압(Vdata)을 구동 TFT(DT)의 게이트 전극에 공급하고, 제2 스위칭 TFT(ST2)는 레퍼런스 라인(Rm)에 공급된 레퍼런스 센싱 전압(Vref-Vth)을 구동 TFT(DT)의 소스 전극에 공급한다. 따라서, 커패시터(C)는 데이터 전압(Vdata)과 레퍼런스 센싱 전압(Vref-Vth)의 차전압(Vdata-Vref+Vth), 즉 Vth가 보상된 구동 전압(Vgs=Vdata-Vref+Vth)을 저장한다. 커패시터(C)에 저장된 구동 전압(Vgs=Vdata-Vref+Vth)에 의해, 구동 TFT(DT)는 아래 수학식 1과 같이 구동 TFT(DT)는 Vth와 관계없이 데이터 전압(Vdata)과 레퍼런스 전압(Vref)의 차전압(Vdata-Vref)에 의해 결정되는 일정한 타겟 전류(I_oled)를 생성하여 OLED 소자로 공급할 수 있다.
<수학식 1>
I_oled = K(Vgs-Vth)2 = K(Vdata-Vref+Vth-Vth)2 = K(Vdata - Vref)2
샘플링 기간(M3) 이후 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)가 턴-오프되는 발광 기간 동안, 구동 TFT(DT)는 커패시터(C)에 유지되는 구동 전압(Vgs)에 의해 일정한 타겟 전류(I_oled)를 OLED 소자로 공급하여 OLED 소자를 발광시킨다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 구동 TFT(DT)의 특성 편차와 관계없이 OLED 소자에 균일한 타겟 전류를 공급할 수 있으므로 화소간 구동 TFT(DT)의 특성 편차로 인한 휘도 불균일 현상을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, OLED 표시 장치는 타이밍 컨트롤러(40), 데이터 구동부(10) 및 게이트 구동부(20), 표시 패널(30) 등을 포함한다.
표시 패널(30)는 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 화소 어레이를 통해 영상을 표시한다. 화소 어레이의 기본 화소는 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B) 화소들 중 컬러 혼합으로 화이트 표현이 가능한 적어도 3개 이상의 화소들(W/R/G, B/W/R, G/B/W, R/G/B, 또는 W/R/G/B)로 구성될 수 있다. 각 화소(P)는 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예와 같이, OLED 소자와 그 OLED 소자를 독립적으로 구동하기 위하여 구동 TFT(DT)와 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)와 커패시터(C)를 포함하는 화소 회로를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(40)는 입력 영상 데이터에 대하여 화질 보상이나 소비 전력 감소 등과 같은 영상 처리를 수행하고 영상 처리된 데이터를 데이터 구동부(10)로 출력한다. 타이밍 컨트롤러(40)는 입력 타이밍 제어 신호들을 이용하여 데이터 구동부(10)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와 게이트 구동부(20)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성하고, 데이터 구동부(10) 및 게이트 구동부(20)로 각각 출력한다.
게이트 구동부(20)는 타이밍 컨트롤러(40)로부터 공급된 게이트 제어 신호를 이용하여 표시 패널(30)의 다수의 게이트 라인을 각각 구동한다. 게이트 구동부(20)는 게이트 제어 신호에 응답하여 각 게이트 라인에 해당 스캔 기간에서 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 나머지 기간에서는 게이트 오프 전압을 공급한다.
데이터 구동부(10)는 타이밍 컨트롤러(40)로부터의 데이터 제어 신호 및 영상 데이터를 공급받고, 전원부로부터 레퍼런스 전압(Vref) 및 초기화 전압(Vi)을 공급받는다. 데이터 구동부(10)는 데이터 제어 신호에 따라 구동되고, 감마 전압 생성부로부터 공급된 레퍼런스 감마 전압 세트를 데이터의 계조값에 각각 대응하는 계조 전압들로 세분화한 다음, 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압(Vdata)로 변환한다.
데이터 구동부(10)는 앞서 설명한 바와 같이, 1H의 스캔기간마다 제1 증폭기(A1m)를 이용하여 레퍼런스 전압(Vref)과 데이터 전압(Vdata)을 각 데이터 라인(Dm)에 순차적으로 공급한다. 데이터 구동부(10)에 포함된 외부 아날로그 보상부는 스캔기간마다 제2 증폭기(A2m)를 이용하여 각 레퍼런스 라인(Rm)에 초기화 전압(Vi)을 공급하고 제3 증폭기(A3m)를 이용하여 해당 화소(Pmn)의 구동 TFT(DT)의 Vth가 반영된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)을 각 레퍼런스 라인(Rm)을 통해 센싱하고, 센싱된 레퍼런스 전압(Vref-Vth)을 제2 증폭기(A2m)를 이용하여 각 레퍼런스 라인(Rm)을 통해 해당 화소(Pmn)에 공급한다.
이에 따라, 각 화소(Pmn)는 TFT(DT)는 Vth와 관계없이 데이터 전압(Vdata)과 레퍼런스 전압(Vref)의 차전압(Vdata-Vref)에 의해 결정되는 일정한 타겟 전류(I_oled)를 생성하여 OLED 소자로 공급할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 구동 TFT(DT)의 특성 편차와 관계없이 OLED 소자에 균일한 타겟 전류를 공급할 수 있으므로 화소간 구동 TFT(DT)의 특성 편차로 인한 휘도 불균일 현상을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
10: 데이터 구동부 Pmn: 화소
DT: 구동 TFT ST1, ST2: 스위칭 TFT
A1m, A2m, A3m: 증폭기 M1: 초기화 기간
M2: 센싱 기간 M3: 샘플링 기간
20: 게이트 구동부 30: 표시 패널
40: 타이밍 컨트롤러

Claims (9)

  1. OLED 소자를 구동하는 구동 TFT와, 제1 게이트 라인의 제어에 의해 데이터 라인과 상기 구동 TFT의 게이트 전극을 접속시키는 제1 스위칭 TFT와, 제2 게이트 라인의 제어에 의해 레퍼런스 라인과 상기 구동 TFT의 소스 전극을 접속시키는 제2 스위칭 TFT와, 상기 구동 TFT의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 접속된 커패시터를 포함하는 화소와;
    상기 데이터 라인을 구동하는 제1 증폭기와, 상기 레퍼런스 라인을 구동하는 제2 증폭기와, 상기 구동 TFT의 문턱 전압이 반영된 상기 레퍼런스 라인의 전위를 센싱하고 레퍼런스 센싱 전압을 상기 제2 증폭기로 공급하는 제3 증폭기를 포함하는 데이터 구동부를 구비하는 OLED 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화소를 구동하는 각 프레임은
    상기 제1 및 제2 스위칭 TFT가 턴-온되어 상기 커패시터에 데이터 전압에 대응하는 타겟 구동 전압을 충전하는 스캔 기간과,
    상기 제1 및 제2 스위칭 TFT가 턴-오프되고 상기 커패시터에 충전된 타겟 전압에 의해 상기 구동 TFT가 상기 OLED 소자를 구동하는 발광 기간을 포함하고,
    상기 스캔 기간은 초기화 기간, 센싱 기간, 샘플링 기간을 포함하고,
    상기 초기화 기간 동안, 상기 제1 증폭기는 상기 데이터 라인 및 상기 제1 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 게이트 전극에 상기 레퍼런스 전압을 공급하고, 상기 제2 증폭기는 상기 레퍼런스 라인 및 상기 제2 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 소스 전극에 초기화 전압을 공급하고,
    상기 센싱 기간 동안 상기 제1 증폭기는 상기 데이터 라인 및 상기 제1 스위칭 TFT를 경유하여 상기 레퍼런스 전압을 공급하고 상기 제2 증폭기는 하이 임피던스 상태가 되며, 상기 구동 TFT의 구동으로 상기 소스 전극 및 상기 레퍼런스 라인에 상기 문턱 전압이 감소된 레퍼런스 전압이 충전되고,
    상기 샘플링 기간 동안 상기 제1 증폭기는 상기 데이터 라인 및 상기 제1 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 게이트 전극으로 데이터 전압을 공급하고, 상기 제3 증폭기는 상기 레퍼런스 라인의 상기 문턱 전압이 감소된 레퍼런스 전압을 상기 레퍼런스 센싱 전압으로 센싱하여 상기 제2 증폭기로 공급하고, 상기 제2 증폭기는 상기 제3 증폭기로부터 공급된 레퍼런스 센싱 전압을 상기 레퍼런스 라인 및 상기 제2 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 소스 전극으로 공급하고, 상기 커패시터는 상기 데이터 전압과 상기 레퍼런스 센싱 전압의 차전압을 상기 타겟 구동 전압으로 저장하는 OLED 표시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 초기화 전압은 상기 레퍼런스 전압과 상기 구동 TFT의 문턱 전압의 차전압 보다 큰 값으로 설정되어 상기 초기화 기간 및 센싱 기간에 상기 커패시터에 저장된 상기 레퍼런스 전압과 상기 초기화 전압의 차전압에 의해 상기 구동 TFT가 구동하고,
    상기 초기화 전압은 상기 OLED 소자의 문턱 전압 보다 작은 값으로 설정되어 상기 초기화 기간 및 센싱 기간에 상기 OLED 소자는 비발광하는 OLED 표시 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 증폭기는
    상기 초기화 기간 동안 하이 임피던스 상태가 되고,
    상기 센싱 기간 동안 상기 하이 임피던스 상태가 되거나 통상의 버퍼링 동작을 수행하는 OLED 표시 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 게이트 라인은 서로 다른 게이트 라인이거나, 서로 동일한 게이트 라인인 OLED 표시 장치.
  6. OLED 소자, 구동 TFT, 제1 및 제2 스위칭 TFT, 커패시터를 포함한 화소를 구동하는 방법에 있어서,
    초기화 기간 동안, 상기 구동 TFT의 게이트 전극에 레퍼런스 전압을 공급하고 상기 구동 TFT의 소스 전극에 초기화 전압을 충전하고,
    센싱 기간 동안, 상기 레퍼런스 전압과 상기 초기화 전압의 차전압에 의해 상기 구동 TFT가 구동하여 상기 구동 TFT의 소스 전극에 상기 구동 TFT의 문턱 전압이 반영된 레퍼런스 전압을 충전하고,
    샘플링 기간 동안, 상기 구동 TFT의 게이트 전극에 데이터 전압을 공급하고, 상기 구동 TFT의 소스 전극을 통해 상기 문턱 전압이 반영된 레퍼런스 전압을 센싱하고, 센싱된 레퍼런스 센싱 전압을 상기 소스 전극에 공급하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 초기화 기간 동안, 제1 증폭기는 데이터 라인 및 상기 제1 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 게이트 전극에 상기 레퍼런스 전압을 공급하고, 상기 제2 증폭기는 레퍼런스 라인 및 상기 제2 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 소스 전극에 상기 초기화 전압을 공급하고,
    상기 센싱 기간 동안 상기 제1 증폭기는 상기 데이터 라인 및 상기 제1 스위칭 TFT를 경유하여 상기 레퍼런스 전압을 공급하고 상기 제2 증폭기는 하이 임피던스 상태가 되며, 상기 구동 TFT의 구동으로 상기 소스 전극 및 상기 레퍼런스 라인에 상기 문턱 전압이 감소된 레퍼런스 전압이 충전되고,
    상기 샘플링 기간 동안 상기 제1 증폭기는 상기 데이터 라인 및 상기 제1 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 게이트 전극으로 데이터 전압을 공급하고, 제3 증폭기는 상기 레퍼런스 라인의 상기 문턱 전압이 감소된 레퍼런스 전압을 상기 레퍼런스 센싱 전압으로 센싱하여 상기 제2 증폭기로 공급하고, 상기 제2 증폭기는 상기 제3 증폭기로부터 공급된 레퍼런스 센싱 전압을 상기 레퍼런스 라인 및 상기 제2 스위칭 TFT를 경유하여 상기 구동 TFT의 소스 전극으로 공급하고, 상기 커패시터는 상기 데이터 전압과 상기 레퍼런스 센싱 전압의 차전압을 타겟 구동 전압으로 저장하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 초기화 전압은 상기 레퍼런스 전압과 상기 구동 TFT의 문턱 전압의 차전압 보다 큰 값으로 설정되어, 상기 초기화 기간 및 센싱 기간에 상기 커패시터에 저장된 상기 레퍼런스 전압과 상기 초기화 전압의 차전압에 의해 상기 구동 TFT가 구동하고,
    상기 초기화 전압은 상기 OLED 소자의 문턱 전압 보다 작은 값으로 설정되어 상기 초기화 기간 및 센싱 기간에 상기 OLED 소자는 비발광하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 증폭기는
    상기 초기화 기간 동안 하이 임피던스 상태가 되고,
    상기 센싱 기간 동안 상기 하이 임피던스 상태가 되거나 통상의 버퍼링 동작을 수행하는 OLED 표시 장치의 구동 방법.
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