KR20210085502A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210085502A
KR20210085502A KR1020190178584A KR20190178584A KR20210085502A KR 20210085502 A KR20210085502 A KR 20210085502A KR 1020190178584 A KR1020190178584 A KR 1020190178584A KR 20190178584 A KR20190178584 A KR 20190178584A KR 20210085502 A KR20210085502 A KR 20210085502A
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Abstract

표시 장치는, 데이터 라인과 게이트 라인에 연결되는 복수 개의 픽셀과 복수 개의 더미 픽셀이 배치되되 같은 표시 라인에 배치되는 픽셀들과 하나 이상의 더미 픽셀이 측면 라인을 통해 서로 연결되는 표시 패널; 데이터 전압을 데이터 라인에 공급하기 위한 데이터 구동 회로; 및 스캔 신호를 게이트 라인에 공급하기 위한 게이트 구동 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 픽셀에서, 제1 구동 트랜지스터로부터 해당 픽셀에 공급되는 제1 데이터 전압에 상응하는 제1 전류를 받는 발광 소자의 제1 노드가 제1 커패시터를 통해 측면 라인에 연결될 수 있다. 더미 픽셀에서, 제11 구동 트랜지스터로부터 더미 픽셀에 공급되는 제11 데이터 전압에 상응하는 제11 전류를 받는 제2 노드가 직접 상기 측면 라인에 연결될 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
이 명세서는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인접하는 픽셀 사이의 애노드 전극의 전압의 차이를 줄이는 표시 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 발광 표시장치(Electroluminescence Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display, FED), 양자점 표시 장치(Quantum Dot Display Panel: QD) 등이 있다. 전계 발광 표시 장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시 장치와 유기 발광 표시 장치로 나뉘어진다. 유기 발광 표시 장치의 픽셀들은 스스로 발광하는 발광 소자인 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함하여 이를 발광시켜 영상을 표시한다.
OLED를 포함하는 액티브 매트릭스 타입의 유기 발광 표시 패널은, 응답 속도가 빠르고 발광 효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
유기 발광 표시 장치는, OLED와 구동 트랜지스터를 포함하는 픽셀들을 매트릭스 형태로 배열하고, 영상 데이터의 계조에 따라 픽셀에서 구현되는 영상의 휘도를 조절한다. 구동 트랜지스터는 자신의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 걸리는 전압에 따라 OLED에 흐르는 구동 전류를 제어한다. 구동 전류에 따라 OLED의 발광량이 결정되며, OLED의 발광량에 따라 영상의 휘도가 결정된다.
발광하는 발광 픽셀에서 구동 전류가 흘러 OLED의 애노드 전극은 OLED를 턴-온 시킬 수 있는 전압 이상으로 상승하지만, 블랙 영상 데이터로 구동되어 발광하지 않는 비발광 픽셀에서 구동 전류가 흐르지 않아 OLED의 애노드 전극은 구동 트랜지스터에 데이터 전압을 공급하기에 앞서 초기화 전압이 공급된 이후 초기화 전압을 유지한다.
발광 픽셀과 비발광 픽셀이 나란히 있으면, 두 OLED의 애노드 전극 사이에 전압 차이가 발생하여 애노드 전극들 사이에 흐르는 측면 전류(Lateral Current)가 발생한다. 측면 전류가 발생하면, 발광 픽셀에서 OLED를 구동할 구동 전류가 전부 OLED로 흐르지 않고 일부가 측면 전류로 빠져 나가게 되어, OLED가 원하는 휘도로 발광하지 않게 된다.
이 명세서에 개시된 실시예는 이러한 상황을 감안한 것으로, 이 명세서의 목적은 발광하는 픽셀과 발광하지 않는 이웃하는 픽셀 사이 OLED의 애노드 전극의 전압 차이로 발생하는 측면 전류를 줄이는 표시 장치를 제공하는 데 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는, 데이터 라인과 게이트 라인에 연결되는 복수 개의 픽셀과 복수 개의 더미 픽셀이 배치되되 같은 표시 라인에 배치되는 픽셀들과 하나 이상의 더미 픽셀이 측면 라인을 통해 서로 연결되는 표시 패널; 데이터 전압을 데이터 라인에 공급하기 위한 데이터 구동 회로; 및 스캔 신호를 게이트 라인에 공급하기 위한 게이트 구동 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
픽셀에서, 제1 구동 트랜지스터로부터 해당 픽셀에 공급되는 제1 데이터 전압에 상응하는 제1 전류를 받는 발광 소자의 제1 노드가 제1 커패시터를 통해 측면 라인에 연결될 수 있다.
더미 픽셀에서, 제11 구동 트랜지스터로부터 더미 픽셀에 공급되는 제11 데이터 전압에 상응하는 제11 전류를 받는 제2 노드가 직접 상기 측면 라인에 연결될 수 있다.
발광하는 픽셀과 발광하지 않는 이웃하는 픽셀 사이에 측면 전류가 발생하지 않도록 하는 별도의 공정을 추가하지 않고도 측면 전류를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 측면 전류가 발생하지 않게 되어 이웃하는 픽셀의 애노드 사이 거리를 줄일 수 있게 되어 고해상도 설계에 유리하게 된다. 또한, 측면 전류를 줄임으로써 계조 표현력을 향상시키고 표시 품질을 높일 수 있게 된다.
도 1은 측면 전류가 발생하는 상황을 도시한 것이고,
도 2는 픽셀의 애노드 전극을 커패시터를 통해 소정 전압을 갖는 측면 라인에 연결하는 실시예를 도시한 것이고,
도 3은 측면 전류를 줄이기 위한 픽셀과 더미 픽셀을 간략하게 도시한 것이고,
도 4는 측면 라인을 통해 더미 픽셀을 픽셀에 연결한 표시 장치를 기능 블록으로 도시한 것이고,
도 5는 측면 전류를 줄이기 위한 4T1C 픽셀 회로와 이에 대응하는 더미 픽셀 회로를 도시한 것이고,
도 6은 도 5의 픽셀 회로와 더미 픽셀 회로를 구동하기 위한 제어 신호를 도시한 것이고,
도 7은 도 5의 픽셀 회로에서 애노드 전극과 더미 픽셀 회로에서 애노드 전극에 대응하는 노드의 전압의 변화를 테이블로 도시한 것이고,
도 8은 측면 전류를 줄이기 위한 5T1C 픽셀 회로와 이에 대응하는 더미 픽셀 회로를 도시한 것이고,
도 9는 측면 전류를 줄이기 위한 7T1C 픽셀 회로와 이에 대응하는 더미 픽셀 회로를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 이 명세서 내용과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 불필요하게 내용 이해를 흐리게 하거나 방해할 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 측면 전류가 발생하는 상황을 도시한 것이다.
도 1에서 단위 픽셀을 구성하는 레드 컬러 서브픽셀, 그린 컬러 서브픽셀 및 블루 컬러 서브픽셀을 포함하는 3개의 서브픽셀이 나란히 배치되어 있다. 해당 단위 픽셀은 그린 컬러를 표현하기 위해, 그린 컬러 서브픽셀의 구동 트랜지스터(DT_G)는 턴-온 되어 구동 전류가 그린 컬러 OLED(OLED_G)에 흐르지만, 레드 컬러 및 블루 컬러의 구동 트랜지스터(DT_R, DT_B)는 턴-오프 되어 구동 전류가 레드 컬러 및 블루 컬러 OLED(OLED_R, OLED_B)에 흐르지 않는다.
이에 따라 그린 컬러 OLED(OLED_G)의 애노드 전극은 전압이 상승하지만, 레드 컬러 및 블루 컬러 OLED(OLED_R, OLED_B)의 애노드 전극은 전압이 상승하지 않아, 도 1에서 그린 컬러 OLED(OLED_G)의 애노드 전극은 8V가 되지만, 레드 컬러 및 블루 컬러 OLED(OLED_R, OLED_B)의 애노드 전극은 초기화 전압인 0.5V에 머물게 된다.
그린 컬러 OLED(OLED_G)의 애노드 전극과 레드 컬러 및 블루 컬러 OLED(OLED_R, OLED_B)의 애노드 전극 사이의 전압 차이(도 1에서 7.5V)에 의해 측면 전류가 흐르게 되어, 그린 컬러 OLED(OLED_G)가 원하는 휘도로 발광하지 않게 된다.
도 1과 같이, 표시 패널의 넓은 영역에서 단위 픽셀을 구성하는 3가지 컬러의 서브픽셀 중에서 하나만 발광시키고 나머지는 두 개는 발광시키지 않는 경우, 즉 단색을 표현하는 경우, 측면 전류에 의해 계조 표현력이 떨어진다.
예를 들어, 레드, 그린 및 블루 서브픽셀을 같은 휘도로 발광시켜 그레이를 표현하면 감마 값이 2.2 감마 커브에 근접하는 것에 반해, 레드 서브픽셀만 발광시키는 경우와 그린 서브픽셀만 발광시키는 경우는 감마 값이 원하는 감마 값과 큰 차이가 발생하게 된다.
즉, 단위 픽셀을 구성하는 3가지 색깔의 서브픽셀 중 하나만 구동하여 단색을 표현하는 경우, 감마 값이 원하는 감마 커브에서 멀어져 계조 표현력이 낮아지고, 이는 발광하는 서브픽셀의 OLED의 애노드 전극과 이웃하면서 발광하지 않는 서브픽셀의 OLED의 애노드 전극 사이의 전압 차이에 의해 측면 전류가 흐르기 때문이다.
도 2는 픽셀의 애노드 전극을 커패시터를 통해 소정 전압을 갖는 측면 라인에 연결하는 실시예를 도시한 것이다.
발광하지 않는 미발광 픽셀의 애노드 전극의 전위를 올리기 위해, 도 2와 같이, 픽셀의 애노드 전극을 애노드 커패시터(Cand)를 통해 소정 전압을 갖는 측면 라인(Lateral Line)에 연결하여, 발광 픽셀의 애노드 전극과 발광하지 않는 미발광 픽셀의 애노드 전극 사이의 전압 차이를 줄일 수 있다.
도 2에서, 그린 컬러의 OLED(OLED_G)가 발광하는 할 때 측면 라인에 소정 전압이 공급되면, 발광하지 않는 레드 컬러 및 블루 컬러의 OLED(OLED_R, OLED_B)의 애노드 전극이 애노드 커패시터(Cand)를 통해 연결된 측면 라인의 전압을 향해 증가하게 된다.
도 2에서, 그린 컬러의 OLED(OLED_G)의 애노드 전극과 레드 컬러 및 블루 컬러의 OLED(OLED_R, OLED_B)의 애노드 전극의 전압 차이가 도 1과는 달리 4V로 줄어들어, 측면 전류가 줄게 되고, 이에 따라 그린 컬러의 계조 표현력이 향상된다.
측면 라인에는, 항상 일정한 전압을 공급하는 것이 아니라, 발광 픽셀이 픽셀이 발광하는 동안만 발광하지 않는 미발광 픽셀의 애노드 전극의 전압을 높일 수 있는 수준으로 전압을 공급하고, 발광 픽셀이 발광하지 않는 동안은 발광 픽셀의 애노드 전극의 전압과 같거나 비슷한 수준으로 유지시킬 필요가 있다.
이를 위해, 측면 라인을 표시 패널에 형성되는 픽셀과 비슷한 구조의 더미 픽셀에 연결시키고, 더미 픽셀이 표시 패널에 형성되는 픽셀과 비슷하게 동작하도록 하고 더미 픽셀의 애노드 전극에 측면 라인을 연결할 수 있다.
도 3은 측면 전류를 줄이기 위한 픽셀과 더미 픽셀을 간략하게 도시한 것이다.
픽셀(PXL)은, 제1 스캔 신호(SCAN1)에 따라 데이터 전압(Vdata)을 공급하기 위해 데이터 라인과의 연결을 제어하는 제1 스위칭 트랜지스터(T1), 데이터 전압(Vdata)에 상응하게 OLED를 발광시킬 전류를 생성하기 위한 구동 트랜지스터(DT), 구동 트랜지스터(DT)가 생성하는 전류에 따라 발광하는 OLED 및 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압이나 이동도를 내부적으로 또는 외부적으로 보상하고 데이터를 기입하거나 발광시키기 전에 픽셀을 초기화하기 위한 보상 회로(CC)를 포함하여 구성될 수 있다.
보상 회로(CC)는, 하나 이상 복수 개의 스위칭 트랜지스터와 하나 또는 두 개의 스토리지 커패시터를 포함하여 구성되고, 보상 방법에 따라 스위칭 트랜지스터와 스토리지 커패시터의 개수와 그 연결이 달라질 수 있다.
또한, 보상 회로(CC)에는, 제1 스위칭 트랜지스터(T1), 구동 트랜지스터(DT), 고전위 전원 전압(EVDD)의 입력단, 및 OLED에 연결되고, 보상 방법에 따라 초기화 전압(Vini), 기준 전압(Vref), 제2 스캔 신호(또는 센스 신호)(SCAN2 or SENS), 제3 스캔 신호(SCAN3) 및 발광 신호(EM) 중 전부 또는 일부가 연결될 수 있다.
픽셀(PXL)은, 측면 전류를 줄이기 위해, OLED의 애노드 전극인 제1 노드(N1)와 측면 라인(Lateral Line)을 연결하는 애노드 커패시터(Cand)를 더 포함할 수 있다.
더미 픽셀(DMY PXL)도, 픽셀(PXL)과 마찬가지로, 제1 스위칭 트랜지스터(T1), 구동 트랜지스터(DT) 및 보상 회로(CC)를 포함할 수 있다. 하지만, 더미 픽셀(DMY PXL)은, OLED를 포함하지 않고, 발광 신호(EM)에 의해 제어되는 제2 스위칭 트랜지스터(T2)와 제2 또는 제3 스캔 신호(SCAN2 or SCAN3)에 의해 제어되는 제3 스위칭 트랜지스터(T3)를 포함하고, 이들을 직렬로 연결하여 일반 픽셀(PXL)의 OLED 대신 보상 회로(CC)에 연결할 수 있다.
더미 픽셀(DMY PXL)에서, 제2 스위칭 트랜지스터(T2)와 제3 스위칭 트랜지스터(T3)가 연결되는 노드가 일반 픽셀(PXL)의 애노드 전극이 있는 제1 노드(N1)에 대응되고, 측면 라인(Lateral Line)에 연결된다. 제3 스위칭 트랜지스터(T3)의 나머지 전극은 초기화 전압(Vini) 또는 기준 전압(Vref)을 공급 받는다.
더미 픽셀(DMY PXL)에서, 제3 스위칭 트랜지스터(T3)는, 일반 픽셀(PXL)에서 보상 회로(CC)에 포함되어 OLED의 애노드 전극인 제1 노드(N1)를 초기화시키는 스위칭 트랜지스터에 대응하여 동작할 수 있다. 따라서, 더미 픽셀(DMY PXL)의 보상 회로(CC)에는 일반 픽셀(PXL)의 보상 회로(CC)에 포함되어 OLED의 애노드 전극인 제1 노드(N1)를 초기화시키는 스위칭 트랜지스터가 삭제될 수 있다.
일반 픽셀(PXL)이 애노드 전극을 초기화할 때 사용하는 제어 신호와 공급되는 전압을 제3 스위칭 트랜지스터(T3)에 연결할 수 있다. 일반 픽셀(PXL)이 애노드 전극을 초기화할 때 제2 스캔 신호(SCAN2)(또는 제3 스캔 신호(SCAN3))가 사용되는 경우 제3 스위칭 트랜지스터(T3)는 제2 스캔 신호(SCAN2)(또는 제3 스캔 신호(SCAN3))에 의해 제어될 수 있다. 또한, 일반 픽셀(PXL)이 애노드 전극이 초기화 전압(Vini)(또는 기준 전압(Vref))에 의해 초기화되는 경우 제3 스위칭 트랜지스터(T3)는 초기화 전압(Vini)(또는 기준 전압(Vref))을 공급하는 전압 라인에 연결될 수 있다.
더미 픽셀(DMY PXL)은, 일반 픽셀(PXL)이 OLED의 애노드 전극, 또는 제1 노드(N1)를 예를 들어 초기화 전압(Vini)으로 충전하는 초기화 기간에, 제3 스위칭 트랜지스터(T3)를 통해 측면 라인(Lateral Line)을 초기화 전압(Vini)으로 충전시킨다.
더미 픽셀(DMY PXL)에는, 일반 픽셀(PXL)이 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DT)의 소스나 게이트 전극에 프로그래밍 하는 프로그래밍 기간에, 구동 트랜지스터(DT)를 턴-온 시킬 수 있는 데이터 전압(Vdata)이 공급되는데, 고계조 데이터에 해당하는 데이터 전압을 공급하여 구동 트랜지스터(DT)가 전류를 많이 흐르게 하고 이에 따라 측면 라인(Lateral Line)의 전압이 쉽게 상승하도록 할 수 있다.
더미 픽셀(DMY PXL)에 연결되는 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압(Vdata)은 표시 라인마다 바뀔 필요가 없기 때문에, 데이터 라인에는 일정한 DC 전압(예를 들어 고계조 데이터에 해당하는 데이터 전압)이 공급될 수 있다.
또한, 더미 픽셀(DMY PXL)은, 일반 픽셀(PXL)이 발광하는 발광 기간에, 턴-온 레벨의 발광 신호(EM)에 의해 제2 스위칭 트랜지스터(T2)가 턴-온 되어 측면 라인(Lateral Line)을 보상 회로(CC)에 연결하고, 구동 트랜지스터(DT)가 동작하여 전류를 측면 라인(Lateral Line)에 흘려 측면 라인(Lateral Line)의 전압이 상승하게 된다.
발광 기간에, 측면 라인(Lateral Line)의 전압이 상승하면, 애노드 커패시터(Cand)를 통해 측면 라인(Lateral Line)에 연결되는 픽셀(PXL)들 중에서 발광하지 않는 비발광 픽셀의 애노드 전극(또는 제1 노드(N1))의 전압이 초기화 전압(Vini)에서 상승하게 되고, 발광하는 픽셀의 애노드 전극과의 전압 차이가 줄어서 측면 전류가 줄어들게 된다. 일반적으로 발광하는 픽셀의 애노드 전극의 전압은 측면 라인(Lateral Line)의 전압보다 높기 때문에 측면 라인(Lateral Line)의 전압에 별로 영향을 받지 않는다.
도 4는 측면 라인을 통해 더미 픽셀을 픽셀에 연결한 표시 장치를 기능 블록으로 도시한 것이다.
표시 장치는, 표시 패널(10), 타이밍 컨트롤러(11), 데이터 구동 회로(12), 게이트 구동 회로(13), 및 전원부(16)를 포함하여 구성될 수 있다.
표시 패널(10)에서 입력 영상이 표현되는 화면에는 열(Column) 방향(또는 수직 방향 또는 제2 방향)으로 배열되는 다수의 데이터 라인들(14) 및 행(Row) 방향(또는 수평 방향 또는 제1 방향)으로 배열되는 다수의 게이트 라인들(15)이 교차하고, 교차 영역마다 픽셀들(PXL)이 매트릭스 형태로 배치되어 픽셀 어레이를 형성한다.
표시 패널(10)은, 픽셀 구동 전압(또는 고전위 전원 전압(EVDD)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 제1 전원 라인, 저전위 전원 전압(EVSS)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 제2 전원 라인, 초기화 전압(Vini)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 초기화 라인, 기준 전압(Vref)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 기준 라인 등을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전원 라인, 초기화 라인 및 기준 라인은 전원부(16)에 연결된다.
표시 패널(10)의 픽셀 어레이 위에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱 되거나 픽셀들을 통해 센싱 될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시 패널(PXL)의 화면(AA) 위에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.
픽셀 어레이에서, 같은 수평 라인에 배치되는 픽셀들(PXL)은 데이터 라인들(14) 중 어느 하나 및 게이트 라인들(15) 중 어느 하나(또는 둘 이상)에 접속되어 픽셀 라인 또는 표시 라인을 형성한다.
픽셀(PXL)은, 게이트 라인(15)을 통해 인가되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(14)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 입력 받거나 초기화되고, 게이트 라인(15)을 통해 인가되는 발광 신호에 응답하여 발광할 수 있다. 같은 픽셀 라인에 배치된 픽셀들(PXL)은 같은 게이트 라인(15)으로부터 인가되는 스캔 신호, 센스 신호, 발광 신호 등에 따라 동시에 동작한다.
픽셀 어레이에서, 표시 라인의 양쪽 끝 또는 한쪽 끝 표시 영역의 바깥인 비표시 영역에는 더미 픽셀(DMY PXL)이 마련된다. 더미 픽셀들(DMY PXL)은, 일정한 전압을 공급하는 데이터 라인에 연결되고, 같은 표시 라인에 배치된 픽셀들(PXL)이 연결되는 게이트 라인(15)에 연결되고, 제1 전원 라인, 초기화 라인 및 기준 라인 중 하나 이상에 연결될 수 있다.
또한, 같은 표시 라인에 배치된 픽셀들(PXL)과 더미 픽셀(DMY PXL)은 같은 측면 라인(Lateral Line)(17)에 연결되는데, 픽셀들(PXL)은 애노드 커패시터를 통해 OLED의 애노드 전극이 측면 라인(17)에 연결되고, 더미 픽셀(DMY PXL)은 측면 라인(17)에 직접 연결된다.
해상도의 기준이 되는 단위 픽셀(Unit Pixel)은, 레드 컬러를 위한 R 서브픽셀, 그린 컬러를 위한 G 서브픽셀, 블루 컬러를 위한 B 서브픽셀 및 화이트 컬러를 위한 W 서브픽셀을 포함한 4개의 서브픽셀로 구성되거나 또는 R 서브픽셀, G 서브픽셀, 및 B 서브픽셀을 포함하여 3개의 서브픽셀로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이하에서 픽셀은 경우에 따라 서브픽셀을 의미할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(11)는 외부 호스트 시스템으로부터 전달되는 영상 데이터(RGB)를 데이터 구동 회로(12)에 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍 신호를 입력 받아 데이터 구동 회로(12)와 게이트 구동 회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성한다. 제어 신호들은, 게이트 구동 회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS)와 데이터 구동 회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 포함한다.
데이터 구동 회로(12)는, 데이터 제어 신호(DCS)를 기반으로, 타이밍 컨트롤러(11)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링 하고 래치 하여 병렬 데이터로 바꾸고, 채널들을 통해 감마 기준 전압에 따라 아날로그 데이터 전압으로 변환하고, 데이터 전압을 출력 채널과 데이터 라인들(14)을 거쳐 픽셀들(PXL)로 공급한다. 데이터 전압은 픽셀이 표현할 계조에 대응되는 값일 수 있다. 데이터 구동 회로(12)는 복수 개의 소스 드라이버 IC로 구성될 수 있다.
데이터 구동 회로(12)를 구성하는 각 소스 드라이브 IC는 시프트 레지스터(shift register), 래치, 레벨 시프터, DAC, 및 버퍼를 포함할 수 있다. 시프트 레지스터는 타이밍 컨트롤러(11)로부터 입력되는 클럭을 시프트 하여 샘플링을 위한 클럭을 순차적으로 출력하고, 래치는 시프트 레지스터로부터 순차적으로 입력되는 샘플링용 클럭 타이밍에 디지털 비디오 데이터 또는 픽셀 데이터를 샘플링 하여 래치 하고 샘플링 된 픽셀 데이터를 동시에 출력하고, 레벨 시프터는 래치로부터 입력되는 픽셀 데이터의 전압을 DAC의 입력 전압 범위 안으로 시프트 하고, DAC는 레벨 시프터로부터의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압을 근거로 데이터 전압으로 변환하여 출력하고, DAC로부터 출력되는 데이터 전압은 버퍼를 통해 데이터 라인(14)에 공급된다.
게이트 구동 회로(13)는, 게이트 제어 신호(GCS)를 기반으로 스캔 신호, 센스 신호, 발광 신호 등을 생성하되, 액티브 기간에 스캔 신호, 센스 신호 발광 신호 등을 행 순차 방식으로 생성하여 픽셀 라인마다 연결된 게이트 라인(15)에 순차적으로 제공한다. 게이트 라인(15)의 스캔 신호는 데이터 라인(14)의 데이터 전압의 공급에 동기된다. 스캔 신호, 센스 신호, 발광 신호 등은 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 스윙 한다.
게이트 구동 회로(13)는, 시프트 레지스터, 시프트 레지스터의 출력 신호를 픽셀의 TFT 구동에 적합한 스윙 폭으로 변환하기 위한 레벨 시프터 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적 회로들로 구성될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(13)는 GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 표시 패널(10)의 하부 기판에 직접 형성될 수도 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 시프터는 PCB(Printed Circuit Board) 위에 실장되고, 시프트 레지스터는 표시 패널(10)의 하부 기판에 형성될 수 있다.
전원부(16)는, 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 이용하여, 호스트로부터 제공되는 직류 입력 전압을 조정하여 데이터 구동 회로(12)와 게이트 구동 회로(13)의 동작에 필요한 게이트 온 전압(VGL). 게이트 오프 전압(VGH) 등을 생성하고, 또한 픽셀 어레이의 구동에 필요한 픽셀 구동 전압(EVDD), 저전위 전원 전압(EVSS), 초기화 전압(Vini), 기준 전압(Vref) 등을 생성한다.
호스트 시스템은 모바일 기기, 웨어러블 기기 및 가상/증강 현실 기기 등에서 AP(Application Processor)가 될 수 있다. 또는, 호스트 시스템은 텔레비전 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터, 및 홈 시어터 시스템 등의 메인 보드일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 측면 전류를 줄이기 위한 4T1C 픽셀 회로와 이에 대응하는 더미 픽셀 회로를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 픽셀 회로와 더미 픽셀 회로를 구동하기 위한 제어 신호를 도시한 것이고, 도 7은 도 5의 픽셀 회로에서 애노드 전극과 더미 픽셀 회로에서 애노드 전극에 대응하는 노드의 전압의 변화를 테이블로 도시한 것이다.
도 5의 픽셀 회로(PXL)는, 4개의 트랜지스터와 1개의 커패시터로 구성되는 4T1C 구조로, 외부 보상 방식으로 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압을 보상하거나 하이브리드 방식으로 구동 트랜지스터(DT)의 이동도도 보상할 수도 있다.
픽셀 회로(PXL)는, 발광 소자인 OLED, 구동 소자인 구동 트랜지스터(DT), 스토리지 커패시터(Cst), 제1 스위칭 트랜지스터(T1), 제2 스위칭 트랜지스터(T2) 및 제3 스위칭 트랜지스터(T3)를 구비할 수 있다. 픽셀 회로(PXL)를 구성하는 트랜지스터들은 p 타입으로 구현되거나 또는, n 타입으로 구현되거나, 또는 p 타입과 n 타입이 혼용된 하이브리드 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 픽셀 회로(PXL)를 구성하는 트랜지스터의 반도체층은, 아몰포스 실리콘 또는, 폴리 실리콘 또는, 산화물을 포함할 수 있다.
또한 픽셀 회로(PXL)는, 측면 전류를 줄이기 위해, 측면 라인(Lateral Line)과 OLED의 애노드 전극을 연결하는 애노드 커패시터(Cand)를 더 포함할 수 있다.
OLED는 구동 트랜지스터(DT)가 생성하는 픽셀 전류에 따라 발광한다. OLED는 제2 노드(N2)에 연결되는 애노드 전극, 저전위 전원 전압(EVSS)을 공급하는 제2 전원 라인에 연결되는 캐소드 전극, 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 유기 화합물층을 포함한다.
구동 트랜지스터(DT)는 게이트-소스 사이 전압(Vgs)에 따라 OLED에 입력되는 픽셀 전류를 제어한다. 구동 트랜지스터(DT)는 제1 노드(N1)에 접속되는 게이트 전극, 제3 스위칭 트랜지스터(T3)를 통해 고전위 전원 전압(EVDD)을 공급하는 제1 전원 라인에 접속되는 드레인 전극 및 제2 노드(N2)에 접속된 소스 전극을 구비한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 접속된다.
제1 스위칭 트랜지스터(T1)는 스캔 신호(SCAN)에 응답하여 데이터 라인(14)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(N1)에 인가한다. 데이터 전압(Vdata)은, 디스플레이 구동 때는 입력 영상 데이터에 대응하는 전압이고, 센스 구동 때는 센싱용 데이터 전압으로 온 구동용 데이터 전압과 오프 구동용 데이터 전압을 포함할 수 있다.
제1 스위칭 트랜지스터(T1)는, 게이트 전극은 스캔 신호(SCAN)를 공급하는 게이트 라인(15)에 접속되고, 제1 전극과 제2 전극 중 하나는 데이터 라인(14)에 접속되고 다른 하나는 제1 노드(N1)에 접속된다.
제2 스위칭 트랜지스터(T2)는 센스 신호(SENS)에 응답하여 제2 노드(N2)와 초기화 라인 또는 센싱 라인 사이 전류 흐름을 스위칭 한다. 제2 스위칭 트랜지스터(T2)는, 게이트 전극은 센스 신호(SENS)를 공급하는 게이트 라인(15)에 접속되고, 제1 전극과 제2 전극 중 하나는 초기화 라인에 접속되고 다른 하나는 제2 노드(N2)에 접속된다.
제3 스위칭 트랜지스터(T3)는 구동 트랜지스터(DT)에 고전위 전원 전압(EVDD)의 공급을 제어하여 듀티 발광을 구동하는데, 게이트 전극은 발광 신호(EM)를 공급하는 게이트 라인(15)에 연결되고, 제1 전극과 제2 전극 중 하나는 고전위 전원 전압을 공급하는 제1 전원 라인에 연결되고 다른 하나는 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극에 연결된다.
도 5의 픽셀 회로(PXL)에서, 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터(T2, T3) 및 스토리지 커패시터(Cst)가 보상 회로(CC)를 구성하고, 센스 신호(SENS), 발광 신호(EM), 초기화 전압(Vini)이 보상 회로(CC)에 공급된다.
OLED의 애노드 전극인 제2 노드(N2)는 애노드 커패시터(Cand)를 통해 측면 라인(Lateral Line)에 연결된다.
4T1C 구조의 픽셀 회로(PXL)에 대응하여 측면 라인(Lateral Line)에 연결되는 더미 픽셀(DMY PXL)은, 픽셀 회로(PXL)에서 OLED가 빠지고, 제2 노드(N2)와 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극 사이에 발광 신호(EM)에 의해 제어되는 제4 스위칭 트랜지스터(T4)가 추가된다.
또한, 더미 픽셀(DMY PXL)에서, 측면 라인(Lateral Line)은 애노드 커패시터(Cand) 없이 제2 노드(N2)에 직접 연결된다.
하나의 프레임은, 도 6에 도시한 것과 같이, 초기화 기간(ti), 프로그래밍 기간(Tp) 및 발광 기간(te)을 포함하여 구성될 수 있다.
초기화 기간(ti)에, 센스 신호(SENS)가 턴-온 레벨의 펄스를 출력하여 제2 스위칭 트랜지스터(T2)가 턴-온 되고 이에 따라 제2 노드(N2)가 초기화 전압(Vini)으로 충전 또는 초기화된다. 스캔 신호(SCAN)와 발광 신호(EM)는 턴-오프 레벨을 출력하여 제1, 제3 및 제4스위칭 트랜지스터(T1, T3, T4)는 턴-오프 된다.
프로그래밍 기간(tp)에, 스캔 신호(SCAN)가 턴-온 레벨의 펄스를 출력하여 제1 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴-온 되고 이에 따라 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극인 제1 노드(N1)가 데이터 전압(Vdata)으로 충전된다. 픽셀 회로(PXL)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)은 외부 보상을 통해 센싱 한 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압을 반영한 전압일 수 있다. 또한 더미 픽셀 회로(DMY PXL)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)은 구동 트랜지스터(DT)가 전류를 많이 흘려 측면 라인(Lateral Line)의 전위를 쉽게 상승시킬 수 있도록 고계조의 화이트 데이터 전압일 수 있다.
프로그래밍 기간(tp)에, 센스 신호(SENS)와 발광 신호(EM)는 턴-오프 레벨을 출력하여 제2, 제3 및 제4스위칭 트랜지스터(T2, T3, T4)는 턴-오프 된다. 이에 따라, 픽셀(PXL)과 더미 픽셀(DMY PXL)의 제2 노드(N2)는 초기화 전압(Vini)을 그대로 유지한다.
발광 기간(te)에, 발광 신호(EM)가 턴-온 레벨을 출력하여 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터(T3, T4)가 턴-온 된다.
일반 픽셀 회로(PXL)에서는, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 프로그래밍 된 데이터 전압(Vdata)에 상응하는 전류가 제2 노드(N2)에 흐르게 되어 제2 노드(N2)의 전위가 올라가고 이에 따라 OLED가 발광한다.
더미 픽셀(DMY PXL)에서도, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 화이트 데이터 전압이 설정되므로, 구동 트랜지스터(DT)가 턴-온 되어 구동 전류가 제4 스위칭 트랜지스터(T4)를 거쳐 제2 노드(N2)에 공급되고 제2 노드(N2)는 전압이 초기화 전압(Vini)에서 고전위 전원 전압(EVDD)을 향해 상승하고, 이에 따라 측면 라인(Lateral Line)의 전압도 상승한다.
반면, 구동 트랜지스터(DT)가 턴-온 되지 않도록 설정된 데이터 전압(Vdata), 즉 블랙(Black) 데이터 전압이 공급된 픽셀 회로(PXL)에서는, 구동 트랜지스터(DT)가 턴-온 되지 않아 제2 노드(N2)에는 구동 전류가 공급되지 않지만, 애노드 커패시터(Cand)에 연결된 측면 라인(Lateral Line)에 의해 제2 노드(N2)의 전압이 초기화 전압(Vini)에서 고전위 전원 전압(EVDD)을 향해 상승하게 된다.
한편, 발광 기간(te)에 발광 신호(EM)는 PWM 방식으로 픽셀을 발광시키는 온(PWM on) 구간과 픽셀을 발광시키지 않는 오프(PWM off) 구간을 반복하여 표시 장치는 듀티 구동을 할 수 있는데, 듀티 구동은 낮은 계조의 영상을 표현하기 위해 OLED의 발광을 제어하는 발광 신호(EM)의 듀티 비를 조절할 수 있다. 같은 데이터 전압을 픽셀에 공급하더라도 발광 신호(EM)의 듀티 비에 따라 휘도를 세밀하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
발광 기간(te) 중에서, 오프(PWM off) 구간에는 센스 신호(SENS)를 턴-온 레벨로 출력하여 제2 노드(N2)를 초기화 전압(Vini)으로 다시 초기화하고, 온(PWM on) 구간에는 센스 신호(SENS)를 턴-오프 레벨로 출력하여 블랙(Black) 데이터 전압이 공급된 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)를 측면 라인(Lateral Line)의 전압에 따라 자연스럽게 상승하도록 할 수 있다.
오프(PWM off) 구간에 블랙(Black) 데이터 전압이 공급된 미발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)를 초기화 전압(Vini)으로 초기화하지 않으면, 온(PWM on) 구간이 시작할 때 이미 상승한 제2 노드(N2)의 전압에 의해 OLED가 켜져서 해당 픽셀이 블랙을 정확하게 표현하지 못할 수 있다. 따라서, 오프(PWM off) 구간에 센스 신호(SENS)를 턴-온 레벨로 출력하여 제2 노드(N2)를 초기화 전압(Vini)으로 다시 초기화하는 것이 유리하다.
또한, 블랙(Black) 데이터 전압이 아니라 구동 트랜지스터(DT)를 턴-온 시켜 OLED를 발광시킬 데이터 전압이 공급된 발광 픽셀(PXL)에서는, 오프(PWM off) 구간에 센스 신호(SENS)를 턴-온 레벨로 출력하여 제2 노드(N2)를 초기화 전압(Vini)으로 다시 초기화할 때, 스토리지 커패시터(Cst)를 통해 연결되는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극인 제1 노드(N1)의 전압이 바뀌기는 하지만, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트와 소스 사이 게이트-소스 전압은 바뀌지 않게 되어, 이후 온(PWM on) 구간이 되더라도 OLED에 공급되는 전류의 크기는 바뀌지 않게 된다.
블랙(Black) 데이터 전압이 공급된 미발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)는 온(PWM on) 구간에 전압이 상승함에 따라, 발광하는 발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)의 전압과의 전위 차이가 작게 되므로, 측면 전류가 줄게 되고, 이에 따라 발광 픽셀(PXL)이 데이터 전압에 상응하는 휘도로 발광할 수 있게 된다.
도 8은 측면 전류를 줄이기 위한 5T1C 픽셀 회로와 이에 대응하는 더미 픽셀 회로를 도시한 것이다.
도 8의 픽셀 회로는 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압과 전자 이동도를 내부 보상 방법으로 보상할 수 있다.
도 8의 픽셀 회로(PXL)는, 도 5의 픽셀 회로와 비교하여, 제4 스위칭 트랜지스터(T4)가 추가되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극인 제1 노드(N1)가 제4 스위칭 트랜지스터(T4)를 통해 초기화 전압(Vini)을 공급 받는 것과, 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극인 제2 노드(N2)가 제2 스위칭 트랜지스터(T2)를 통해 초기화 전압(Vini)이 아니라 기준 전압(Vref)을 공급 받는 점이 다르고, 나머지 회로 구성은 거의 같다.
도 8의 픽셀 회로(PXL)도, 측면 전류를 줄이기 위해, 측면 라인(Lateral Line)과 OLED의 애노드 전극을 연결하는 애노드 커패시터(Cand)를 더 포함할 수 있다.
도 8의 픽셀 회로(PXL)에서 초기화 전압(Vini)과 기준 전압(Vref)은 그 용어가 서로 바뀌어 사용될 수도 있다. 즉, 제1 노드(N1)에 기준 전압(Vref)이 공급되고 제2 노드(N2)에 기준 전압(Vini)이 공급되는 것으로 설명할 수도 있다.
먼저, 도 8의 픽셀 회로(PXL)의 동작을 간단하게 설명한다.
초기화 기간에, 제2 및 제4 스위칭 트랜지스터(T2, T4)가 턴-온 되어 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 소스 전극에 각각 초기화 전압(Vini)과 기준 전압(Vref)을 공급하여, 스토리지 커패시터(Cst)에는 초기화 전압(Vini)과 기준 전압(Vref)의 차이에 해당하는 전압(Vini-Vref)이 충전된다. 초기화 기간에 제1 스위칭 트랜지스터(T1)는 턴-오프 상태이고 제3 스위칭 트랜지스터(T3)는 턴-온 또는 턴-오프 아무 상태나 상관 없다.
이후 제1 샘플링 기간에, 제2 스위칭 트랜지스터(T2)가 턴-오프 되고 제4 스위칭 트랜지스터(T4)가 턴-온 상태를 유지하고, 제1 스위칭 트랜지스터(T1)는 턴-오프 상태이고 제3 스위칭 트랜지스터(T3)는 턴-온 된다. 제1 샘플링 기간에, 스토리지 커패시터(Cst)의 양단의 전압에 의해 구동 트랜지스터(DT)가 턴-온 되어 구동 트랜지스터(DT)에 흐르는 전류에 의해 제2 노드(N2)의 전압이 기준 전압(Vref)에서 상승한다.
제2 샘플링 기간에, 제4 스위칭 트랜지스터(T4)도 턴-오프 되고, 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(T1, T2)는 턴-오프 상태이고 제3 스위칭 트랜지스터(T3)는 턴-온 상태를 유지한다. 제2 샘플링 기간에, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 노드인 제1 노드(N1)와 소스 노드인 제2 노드(N2)의 전압이 함께 상승하는데, 제2 노드(N2)의 전압이 더 많이 상승하여 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)의 전압 차이가 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압에 해당할 때까지 제2 노드(N2)의 전압이 상승하여 스토리지 커패시터(Cst)에는 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 충전된다.
제2 샘플링 기간 이후 프로그래밍 기간에, 제1 스위칭 트랜지스터(T1)는 턴-온 되어 데이터 라인의 데이터 전압(Vdata)이 제1 노드(N1)에 공급되고, 제2 및 제4 스위칭 트랜지스터(T2, T4)는 턴-오프 상태를 유지한다. 프로그래밍 기간에, 제1 노드(N1)는 데이터 전압(Vdata)으로 수직 상승하고, 구동 트랜지스터(DT)에는 게이트-소스 사이 전위차에 상당하는 전류가 흘러 제2 노드(N2)의 전압은 제1 노드(N1)에 인가된 데이터 전압(Vdata)을 향해 상승하여 원하는 계조 레벨에 맞게 구동 트랜지스터(DT)의 게이트-소스 사이 전위차(Vgs)를 프로그래밍 한다.
프로그래밍 기간에, 구동 트랜지스터(DT)의 전자 이동도에 따라 제2 노드(N2)의 전압 상승 속도가 달라지고 이에 따라 게이트-소스 전압의 변화 속도가 달라져, 구동 트랜지스터(DT)의 전자 이동도를 보상하게 된다.
프로그래밍 기간 이후 발광 기간에, 제3 스위칭 트랜지스터(T3)만 턴-온 상태를 유지하고 나머지 스위칭 트랜지스터는 턴-오프 되고, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트-소스 사이 형성된 전압에 의해 구동 트랜지스터(DT)가 전류를 흘려 OLED를 발광시킨다. 발광 기간에, 제3 스위칭 트랜지스터(T3)를 턴-온과 턴-오프를 반복시켜 듀티 구동할 수도 있다.
도 8에서, 5T1C 구조의 픽셀 회로(PXL)에 대응하여 측면 라인(Lateral Line)에 연결되는 더미 픽셀(DMY PXL)은, 픽셀 회로(PXL)에서 OLED가 빠지고, 제2 노드(N2)와 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극 사이에 제5 스위칭 트랜지스터(T5)가 추가된다. 더미 픽셀(DMY PXL)에서 측면 라인(Lateral Line)은 애노드 커패시터(Cand) 없이 제2 노드(N2)에 직접 연결된다.
발광 기간 동안 도 8의 더미 픽셀(DMY PXL)의 동작은 도 5와 도 6을 참조하여 설명한 것과 같다.
발광 기간에, 발광 신호(EM)는 PWM 방식으로 픽셀을 발광시키는 온(PWM on) 구간과 픽셀을 발광시키지 않는 오프(PWM off) 구간을 반복하여 픽셀들(PXL)은 듀티 구동될 수 있다.
발광 기간 중에서, 오프(PWM off) 구간에 제2 스위칭 트랜지스터(T2)를 제어하는 제2 스캔 신호(SCAN2)를 턴-온 레벨로 출력하여 제2 노드(N2)에 기준 전압(Vref)을 공급하여 제2 노드(N2)를 초기화하고, 온(PWM on) 구간에는 제2 스캔 신호(SCAN2)를 턴-오프 레벨로 출력하여 제2 노드(N2)를 플로팅 시키되, 블랙(Black) 데이터 전압이 공급된 미발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)를 측면 라인(Lateral Line)의 전압에 따라 자연스럽게 상승하도록 할 수 있다.
발광 기간의 온(PWM on) 구간에, 미발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)는 측면 라인(Lateral Line)의 전압에 따라 전압이 상승함에 따라, 발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)의 전압과의 전위 차이가 작게 되므로, 측면 전류가 줄게 되고, 이에 따라 발광 픽셀(PXL)이 데이터 전압에 상응하는 휘도로 발광할 수 있게 된다.
도 9는 측면 전류를 줄이기 위한 7T1C 픽셀 회로와 이에 대응하는 더미 픽셀 회로를 도시한 것으로, 도 9의 픽셀 회로는 내부 보상 방법으로 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상한다.
도 9의 픽셀(PXL)은, 구동 트랜지스터(DT), OLED, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 드레인 전극을 연결하는 제1 스위칭 트랜지스터(T1), 구동 트랜지스터(DT)에 데이터 전압을 인가하는 제2 스위칭 트랜지스터(T2), 고전위 전원 전압(EVDD)을 구동 트랜지스터(DT)에 공급하는 제3 스위칭 트랜지스터(T3), 구동 트랜지스터(DT)와 OLED를 연결하는 제4 스위칭 트랜지스터(T4), 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 초기화 전압(Vini)을 공급하는 제5 스위칭 트랜지스터(T5), OLED의 애노드 전극에 초기화 전압(Vini)을 공급하는 제6 스위칭 트랜지스터(T6) 및 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 고전위 전원 전압(EVDD)을 공급하는 제1 전원 라인을 연결하는 스토리지 커패시터(Cst)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 9의 픽셀 회로(PXL)도, 측면 전류를 줄이기 위해, 측면 라인(Lateral Line)과 OLED의 애노드 전극인 제2 노드(N2)를 연결하는 애노드 커패시터(Cand)를 더 포함할 수 있다.
제1 및 제5 스위칭 트랜지스터(T1, T5)는 같은 제어 신호에 의해 스위칭 되며 서로 직렬 연결된 2개의 스위칭 트랜지스터를 포함하는 더블 게이트 트랜지스터로 설계될 수 있다.
제1 및 제2 스위칭 트랜지스터(T1, T2)는 제1 스캔 신호(SCAN1)에 의해 제어되고, 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터(T3, T4)는 발광 신호(EM)에 의해 제어되고, 제5 스위칭 트랜지스터(T5)는 제3 스캔 신호(SCAN3)에 의해 제어되고, 제6 스위칭 트랜지스터(T6)는 제2 스캔 신호(SCAN2)에 의해 제어될 수 있다.
도 9의 픽셀 회로의 동작을 간단히 설명하면, 초기화 기간에 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극인 제1 노드(N1)와 OLED의 애노드 전극인 제2 노드(N2)가 각각 초기화 전압(Vini)으로 초기화되고, 프로그래밍 기간에 데이터 라인의 데이터 전압(Vdata)과 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압을 반영한 전압이 제1 노드(N1)에 충전되고, 발광 기간에 구동 트랜지스터(DT)가 데이터 전압(Vdata)에 상응하는 전류를 흘려 OLED를 발광시킬 수 있다.
도 9에서, 7T1C 구조의 픽셀 회로(PXL)에 대응하여 측면 라인(Lateral Line)에 연결되는 더미 픽셀(DMY PXL)에서, 픽셀 회로(PXL)의 OLED가 빠지고, 측면 라인(Lateral Line)은 애노드 커패시터(Cand) 없이 제2 노드(N2)에 직접 연결된다.
도 9의 픽셀 회로(PXL)는 구동 트랜지스터(DT)와 OLED 사이에 발광 신호(EM)에 의해 제어되는 제4 구동 트랜지스터(T4)가 배치되므로, 도 5나 도 8과 달리 구동 트랜지스터(DT)와 OLED 사이에 스위칭 트랜지스터를 추가할 필요는 없다.
발광 기간 동안 도 9의 더미 픽셀(DMY PXL)의 동작은 도 5와 도 6 또는 도 8을 참조하여 설명한 것과 같다.
발광 기간에, 발광 신호(EM)는 PWM 방식으로 픽셀을 발광시키는 온(PWM on) 구간과 픽셀을 발광시키지 않는 오프(PWM off) 구간을 반복하여 픽셀들(PXL)은 듀티 구동될 수 있다.
발광 기간 중에서, 오프(PWM off) 구간에 제6 스위칭 트랜지스터(T6)를 제어하는 제2 스캔 신호(SCAN2)를 턴-온 레벨로 출력하여 제2 노드(N2)에 초기화 전압(Vini)을 공급하여 제2 노드(N2)를 초기화하고, 온(PWM on) 구간에는 제2 스캔 신호(SCAN2)를 턴-오프 레벨로 출력하여 제2 노드(N2)를 플로팅 시키되, 블랙(Black) 데이터 전압이 공급된 미발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)를 측면 라인(Lateral Line)의 전압에 따라 자연스럽게 상승하도록 할 수 있다.
발광 기간의 온(PWM on) 구간에, 미발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)는 측면 라인(Lateral Line)의 전압에 따라 전압이 상승함에 따라, 발광 픽셀(PXL)의 제2 노드(N2)의 전압과의 전위 차이가 작게 되므로, 측면 전류가 줄게 되고, 이에 따라 발광 픽셀(PXL)이 데이터 전압에 상응하는 휘도로 발광할 수 있게 된다.
이와 같이, 발광 기간 동안 측면 라인을 통해 미발광 픽셀의 애노드 전극의 전압을 상승시켜 측면 전류를 줄임으로써, 단위 픽셀 중 하나의 서브픽셀만 발광시켜 단색을 표현할 때 계조 표현력을 높일 수 있게 된다. 특히, 단색을 낮은 계조로 표현할 때 원하는 휘도에 가깝게 발광시켜 계조 표현력이 향상된다.
한편, 픽셀 설계 관점에서, 측면 전류를 줄이게 되어 이웃하는 픽셀 사이 간격을 줄일 수 있게 되어 높은 해상도의 표시 패널 설계에 마진을 제공할 수 있게 된다.
명세서에 기재된 표시 장치는 아래와 같이 설명될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 장치는, 데이터 라인과 게이트 라인에 연결되는 복수 개의 픽셀과 복수 개의 더미 픽셀이 배치되되 같은 표시 라인에 배치되는 픽셀들과 하나 이상의 더미 픽셀이 측면 라인을 통해 서로 연결되는 표시 패널; 데이터 전압을 데이터 라인에 공급하기 위한 데이터 구동 회로; 및 스캔 신호를 게이트 라인에 공급하기 위한 게이트 구동 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
픽셀에서 제1 구동 트랜지스터로부터 해당 픽셀에 공급되는 제1 데이터 전압에 상응하는 제1 전류를 받는 발광 소자의 제1 노드가 제1 커패시터를 통해 측면 라인에 연결될 수 있고, 더미 픽셀에서 제11 구동 트랜지스터로부터 더미 픽셀에 공급되는 제11 데이터 전압에 상응하는 제11 전류를 받는 제2 노드가 직접 측면 라인에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 측면 라인은 제1 노드가 초기화되는 초기화 기간에 초기화 전압으로 충전되고, 발광 소자를 발광시키는 턴-온 구간과 발광 소자를 발광시키지 않는 턴-오프 구간을 반복하여 발광 소자를 발광시킬 때 측면 라인은 턴-오프 구간에 초기화 전압으로 충전될 수 있다.
일 실시예에서, 픽셀은, 스캔 신호에 제어되어 제1 데이터 전압을 받기 위한 제2 트랜지스터, 제1 구동 트랜지스터, 제1 전류에 따라 발광하는 발광 소자, 제1 노드에 초기화 전압을 공급하기 위한 제2 트랜지스터 및 제1 커패시터를 포함하여 구성되고, 더미 픽셀은, 스캔 신호에 제어되어 제11 데이터 전압을 받기 위한 제12 트랜지스터, 제11 구동 트랜지스터, 측면 라인에 초기화 전압을 공급하기 위한 제13 트랜지스터 및 제11 구동 트랜지스터와 측면 라인을 연결하기 위한 제15 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 픽셀은 고전위 전원 전압을 공급하는 전원 라인과 제1 구동 트랜지스터를 연결하기 위한 제4 트랜지스터를 더 포함하고, 더미 픽셀은 전원 라인과 제11 구동 트랜지스터를 연결하기 위한 제14 트랜지스터를 더 포함하고, 제4, 제14 및 제15 트랜지스터는 게이트 구동 회로가 공급하는 같은 발광 신호에 의해 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 발광 기간에 발광 신호는 턴-온 레벨의 턴-온 구간과 턴-오프 레벨의 턴-오프 구간을 반복하고, 발광 기간 중에서 발광 신호가 턴-온 레벨을 출력하는 턴-온 구간에 제3 및 제13 트랜지스터는 턴-오프 되고, 발광 기간 중에서 발광 신호가 턴-오프 레벨을 출력하는 턴-오프 구간에 제3 및 제13 트랜지스터는 턴-온 될 수 있다.
일 실시예에서, 픽셀은 초기화 기간에 제1 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 기준 전압을 공급하기 위한 제6 트랜지스터를 더 포함하고, 더미 픽셀은 초기화 기간에 제11 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 기준 전압을 공급하기 위한 제16 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제11 데이터 전압은 제11 구동 트랜지스터를 턴-온 시키는 일정한 전압으로 데이터 라인에 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 더미 픽셀은 같은 라인에 배치되는 픽셀들의 양쪽 끝 비표시 영역에 2개 배치될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 표시 패널 11: 타이밍 컨트롤러
12: 데이터 구동 회로 13: 게이트 구동 회로
14: 데이터 라인 15: 데이터 라인
16: 전원부

Claims (8)

  1. 데이터 라인과 게이트 라인에 연결되는 복수 개의 픽셀과 복수 개의 더미 픽셀이 배치되되 같은 표시 라인에 배치되는 픽셀들과 하나 이상의 더미 픽셀이 측면 라인을 통해 서로 연결되는 표시 패널;
    데이터 전압을 상기 데이터 라인에 공급하기 위한 데이터 구동 회로; 및
    스캔 신호를 상기 게이트 라인에 공급하기 위한 게이트 구동 회로를 포함하여 구성되고,
    상기 픽셀에서, 제1 구동 트랜지스터로부터 해당 픽셀에 공급되는 제1 데이터 전압에 상응하는 제1 전류를 받는 발광 소자의 제1 노드가 제1 커패시터를 통해 상기 측면 라인에 연결되고,
    상기 더미 픽셀에서, 제11 구동 트랜지스터로부터 상기 더미 픽셀에 공급되는 제11 데이터 전압에 상응하는 제11 전류를 받는 제2 노드가 직접 상기 측면 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 측면 라인은 상기 제1 노드가 초기화되는 초기화 기간에 초기화 전압으로 충전되고,
    상기 발광 소자를 발광시키는 턴-온 구간과 상기 발광 소자를 발광시키지 않는 턴-오프 구간을 반복하여 상기 발광 소자를 발광시킬 때, 상기 측면 라인은 상기 턴-오프 구간에 상기 초기화 전압으로 충전되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 픽셀은, 상기 스캔 신호에 제어되어 상기 제1 데이터 전압을 받기 위한 상기 제2 트랜지스터, 상기 제1 구동 트랜지스터, 상기 제1 전류에 따라 발광하는 상기 발광 소자, 상기 제1 노드에 상기 초기화 전압을 공급하기 위한 제3 트랜지스터 및 상기 제1 커패시터를 포함하여 구성되고,
    상기 더미 픽셀은, 상기 스캔 신호에 제어되어 상기 제11 데이터 전압을 받기 위한 상기 제12 트랜지스터, 상기 제11 구동 트랜지스터, 상기 측면 라인에 상기 초기화 전압을 공급하기 위한 제13 트랜지스터 및 상기 제11 구동 트랜지스터와 상기 측면 라인을 연결하기 위한 제15 트랜지스터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 픽셀은 고전위 전원 전압을 공급하는 전원 라인과 상기 제1 구동 트랜지스터를 연결하기 위한 제4 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 더미 픽셀은 상기 전원 라인과 상기 제11 구동 트랜지스터를 연결하기 위한 제14 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제4, 제14 및 제15 트랜지스터는 상기 게이트 구동 회로가 공급하는 같은 발광 신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 발광 기간에 상기 발광 신호는 턴-온 레벨의 턴-온 구간과 턴-오프 레벨의 턴-오프 구간을 반복하고,
    상기 발광 기간 중에서 상기 발광 신호가 턴-온 레벨을 출력하는 턴-온 구간에 상기 제3 및 제13 트랜지스터는 턴-오프 되고, 상기 발광 기간 중에서 상기 발광 신호가 턴-오프 레벨을 출력하는 턴-오프 구간에 상기 제3 및 제13 트랜지스터는 턴-온 되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 픽셀은 상기 초기화 기간에 상기 제1 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 기준 전압을 공급하기 위한 제6 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 더미 픽셀은 상기 초기화 기간에 상기 제11 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 상기 기준 전압을 공급하기 위한 제16 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제11 데이터 전압은 상기 제11 구동 트랜지스터를 턴-온 시키는 일정한 전압으로 상기 데이터 라인에 공급되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 더미 픽셀은 같은 라인에 배치되는 픽셀들의 양쪽 끝 비표시 영역에 2개 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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