KR20210092870A - 화소 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는, 화소들; 주사 구동부; 발광 구동부; 및 데이터 구동부를 포함한다. i(단, i는 자연수)번째 수평라인에 위치하는 화소는, 발광 소자; 제1 전원에 전기적으로 연결되는 제1 노드에 접속되는 제1 전극을 포함하며, 제2 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터; i+x번째(단, x는 정수) 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 데이터선들 중 하나에 접속되는 제2 트랜지스터; i+y번째(단, y는 x와 다른 0이 아닌 정수) 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 제2 트랜지스터와 제1 노드 사이에 접속되는 제3 트랜지스터; 제1 트랜지스터의 제2 전극에 접속되는 제3 노드와 제2 노드 사이에 접속되며, i번째 주사선으로 공급되는 주사 신호에 의해 턴-온되는 제4 트랜지스터; 및 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, i번째 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제5 트랜지스터를 포함한다.

Description

화소 및 이를 포함하는 표시 장치{PIXEL AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화소 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 외부에서 인가되는 제어 신호들을 이용하여 표시 패널에 영상을 표시한다.
표시 장치는 복수의 화소들을 포함한다. 화소들 각각은 복수의 트랜지스터들, 트랜지스터들에 전기적으로 연결된 발광 소자 및 커패시터를 포함한다. 트랜지스터들은 배선을 통해 제공되는 신호들에 각각 응답하여 턴 온되어 구동 전류를 생성하고, 발광 소자가 구동 전류에 대응하여 발광한다.
최근에는 고해상도 구동, 저전력 구동, 입체 영상 구동 등을 위한 다양한 구동 주파수에 대응하는 표시 장치에 대한 필요성이 대두되고 있다. 이에 따라, 폴리 실리콘 반도체 트랜지스터와 산화물 반도체 트랜지스터의 장점을 모두 이용하기 위해, 이들을 하나의 화소에 조합하여 포함하는 화소 구조에 대한 연구가 진행 중이다.
본 발명의 일 목적은 발광 제어 신호에 응답하여 데이터 신호를 기입하는 화소를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 화소를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 주사선들, 발광 제어선들, 및 데이터선들에 접속되는 화소들; 상기 주사선들 각각에 주사 신호를 공급하는 주사 구동부; 상기 발광 제어선들 각각에 발광 제어 신호를 공급하는 발광 구동부; 및 상기 주사 신호에 대응하여 상기 데이터선들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함할 수 있다. 상기 화소들 중 i(단, i는 자연수)번째 수평라인에 위치하는 화소는, 발광 소자; 제1 전원에 전기적으로 연결되는 제1 노드에 접속되는 제1 전극을 포함하며, 제2 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터; i+x번째(단, x는 정수) 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 상기 데이터선들 중 하나에 접속되는 제2 트랜지스터; i+y번째(단, y는 x와 다른 0이 아닌 정수) 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제1 노드 사이에 접속되는 제3 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극에 접속되는 제3 노드와 상기 제2 노드 사이에 접속되며, i번째 주사선으로 공급되는 주사 신호에 의해 턴-온되는 제4 트랜지스터; 및 상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, i번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제5 트랜지스터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터는 서로 다른 타입일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터는 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터는 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되고, 상기 제3 트랜지스터는 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 발광 구동부는, 상기 발광 제어 신호를 상기 i번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급하고, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 발광 구동부는, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급하고, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i번째 발광 제어선으로 공급할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 발광 구동부는, 상기 발광 제어 신호를 상기 i번째 발광 제어선과 상기 i+x번째 발광 제어선에 동시에 공급하고, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 i번째 수평라인에 위치하는 상기 화소는, 상기 제3 노드와 상기 발광 소자의 제1 전극 사이에 접속되며, 상기 i번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제6 트랜지스터; 및 상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, i-1번째 주사선으로 공급되는 상기 주사 신호에 의해 턴-온되는 제7 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 i번째 수평라인에 위치하는 상기 화소는, 제2 초기화 전원과 상기 발광 소자의 상기 제1 전극 사이에 결합되며, 상기 i번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제4, 제7, 및 제8 트랜지스터들은 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고, 상기 제5 및 제6 트랜지스터들은 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터는 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 화소는, 발광 소자; 제1 전원에 전기적으로 연결되는 제1 노드에 접속되는 제1 전극을 포함하며, 제2 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터; 제1 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 데이터선에 접속되는 제2 트랜지스터; 제2 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제1 노드 사이에 접속되는 제3 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극에 접속되는 제3 노드와 상기 제2 노드 사이에 접속되며, 제1 주사선으로 공급되는 주사 신호에 의해 턴-온되는 제4 트랜지스터; 상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, 제3 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제5 트랜지스터; 및 상기 제3 노드와 상기 발광 소자의 제1 전극 사이에 접속되며, 상기 제3 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제6 트랜지스터; 및 상기 제1 전원과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 스토리지 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터는 서로 다른 타입일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터는 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제1 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되고, 상기 제3 트랜지스터는 상기 제2 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 트랜지스터, 상기 제3 트랜지스터, 및 상기 제4 트랜지스터가 동시에 턴-온된 상태를 가짐으로써, 상기 데이터선을 통해 데이터 신호가 상기 제1 트랜지스터로 공급될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소는, 상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, 제2 주사선으로 공급되는 상기 주사 신호에 의해 턴-온되는 제7 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소는, 제2 초기화 전원과 상기 발광 소자의 상기 제1 전극 사이에 결합되며, 상기 제3 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 제8 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고, 상기 제5 및 제6 트랜지스터들은 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제4 및 제7 트랜지스터들은 상기 N형 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소는, 제2 초기화 전원과 상기 발광 소자의 상기 제1 전극 사이에 결합되며, 상기 제1 주사선 또는 상기 제2 주사선으로 공급되는 상기 주사 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 N형 및 P형 트랜지스터들을 포함하는 화소 및 이를 구비하는 표시 장치는 데이터 신호 기입을 위해 이용되는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)을 발광 제어 신호를 이용하여 제어함으로써 P형 트랜지스터의 구동을 위한 주사 구동부 구성이 제거될 수 있다. 따라서, 표시 장치의 데드 스페이스 및 소비 전력이 크게 감소될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 도 1의 표시 장치의 구동 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 2b는 도 1의 표시 장치의 구동 방법의 다른 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 화소를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3의 화소의 구동의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 도 3의 화소의 구동의 다른 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 도 3의 화소의 구동의 또 다른 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 도 3의 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 8 및 도 9는 화소의 다른 일 예들을 나타내는 회로도들이다.
도 10 및 도 11은 화소의 또 다른 일 예들을 나타내는 회로도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1000)는 화소부(100), 주사 구동부(200), 발광 구동부(300), 데이터 구동부(400), 및 타이밍 제어부(500)를 포함할 수 있다.
표시 장치(1000)는 구동 조건에 따라 다양한 구동 주파수(또는, 영상 리프레시 레이트, 화면 재생률)로 영상을 표시할 수 있다. 구동 주파수는 화소(PX)의 구동 트랜지스터에 실질적으로 데이터 신호가 기입되는 빈도수이다. 예를 들어, 구동 주파수는 화면 주사율, 화면 재생 빈도수라도고 하며, 1초 동안 표시 화면이 재생되는 빈도수를 나타낸다.
일 실시예에서, 표시 장치(1000)는 구동 조건에 따라 주사 구동부(200)의 출력 주파수 및 이에 대응하는 데이터 구동부(400)의 출력 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1000)는 1Hz 내지 120Hz의 다양한 구동 주파수들에 대응하여 영상을 표시할 수 있다.
화소부(100)는 복수의 주사선들(S1 내지 Sn), 복수의 발광 제어선들(E1 내지 En), 복수의 데이터선들(D1 내지 Dm)을 포함하고 주사선들(S1 내지 Sn), 발광 제어선들(E1 내지 En), 및 데이터선들(D1 내지 Dn)에 각각 연결되는 복수의 화소(PX)들을 포함할 수 있다(단, m, n은 1보다 큰 정수). 화소(PX)들 각각은 구동 트랜지스터와 복수의 스위칭 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(500)는 외부로부터 공급되는 동기 신호들에 대응하여 주사 구동 제어 신호(SCS), 발광 구동 제어 신호(ECS), 및 데이터 구동 제어 신호(DCS)를 생성할 수 있다. 주사 구동 제어 신호(SCS)는 주사 구동부(200)로 공급되고, 발광 구동 제어 신호(ECS)는 발광 구동부(300)로 공급되며, 데이터 구동 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(400)로 공급될 수 있다. 그리고, 타이밍 제어부(500)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터(RGB)를 재정렬하여 데이터 구동부(400)에 공급할 수 있다.
주사 구동 제어 신호(SCS)에는 주사 스타트 펄스 및 클럭 신호들이 포함될 수 있다. 주사 스타트 펄스는 주사 신호의 첫 번째 타이밍을 제어할 수 있다. 클럭 신호들은 주사 스타트 펄스를 시프트시키기 위해 사용될 수 있다.
발광 구동 제어 신호(ECS)에는 발광 제어 스타트 펄스 및 클럭 신호들이 포함될 수 있다. 발광 제어 스타트 펄스는 스캔 신호의 첫 번째 타이밍을 제어할 수 있다. 클럭 신호들은 발광 제어 스타트 펄스를 시프트시키기 위해 사용될 수 있다.
데이터 구동 제어 신호(DCS)에는 소스 스타트 펄스 및 클럭 신호들이 포함될 수 있다. 소스 스타트 펄스는 데이터의 샘플링 시작 시점을 제어한다. 클럭 신호들은 샘플링 동작을 제어하기 위하여 사용된다.
주사 구동부(200)는 타이밍 제어부(500)로부터 주사 구동 제어 신호(SCS)를 수신하고, 주사 구동 제어 신호(SCS)에 기초하여 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(200)는 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호를 순차적으로 공급할 수 있다. 주사 신호는 게이트 온 전압(예를 들어, 하이 전압)으로 설정될 수 있다. 화소(PX)에 포함되며 주사 신호를 수신하는 트랜지스터는 주사 신호가 공급될 때 턴-온 상태로 설정될 수 있다. 이하, 주사 신호가 하이 전압을 갖는 경우(주사 신호의 하이 레벨의 펄스가 인가되는 경우)를 주사 신호가 공급되는 것으로 설명하기로 한다.
한편, 주사 구동부(200)는 구동 주파수에 대응하여 주사선들(S1 내지 Sn)로 공급되는 주사 신호를 제어할 수 있다.
발광 구동부(300)는 타이밍 제어부(500)로부터 발광 구동 제어 신호(ECS)를 수신하고, 발광 구동 제어 신호(ECS)에 기초하여 발광 제어선들(E1 내지 En)로 발광 제어 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(300)는 발광 제어선들(E1 내지 En)로 발광 제어 신호를 순차적으로 공급할 수 있다.
발광 제어 신호는 게이트 오프 전압(예를 들어, 하이 전압)으로 설정될 수 있다. 이하, 발광 제어 신호가 하이 전압을 갖는 경우(발광 제어 신호의 하이 레벨의 펄스가 인가되는 경우)를 발광 제어 신호가 공급되는 것으로 설명하기로 한다.
발광 제어 신호는 화소(PX)들의 발광 시간을 제어하기 위하여 사용된다. 이를 위하여, 발광 제어 신호는 주사 신호보다 넓은 폭으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(200)는 i번째 발광 제어선(Ei)으로 공급되는 발광 제어 신호와 중첩하도록 i-1번째 주사선(Si-1) 및 i번째 주사선(Si)으로 주사 신호를 공급할 수 있다(단, i는 n 이하의 자연수).
일 실시예에서, 발광 주사 신호의 공급에 응답하여 화소(PX)들은 수평 라인 단위(또는 화소행 단위)로 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 발광 구동부(300)는 표시 장치(1000)의 최대 구동 주파수에 대응하여 발광 제어 신호를 발광 제어선들(E1 내지 En)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(300)가 발광 제어 신호를 출력하는 출력 주파수는 구동 주파수(또는 영상 프레임 레이트)와 변화에 무관하게 일정할 수 있다.
주사 구동부(200) 및 발광 구동부(300)는 각각 박막 공정을 통해서 기판에 실장될 수 있다. 또한, 주사 구동부(200)는 화소부(100)를 사이에 두고 양측에 위치될 수도 있다. 발광 구동부(300) 또한 화소부(100)를 사이에 두고 양측에 위치될 수도 있다.
또한, 도 1에서는 주사 구동부(200) 및 발광 구동부(300)가 각각 주사 신호 및 발광 제어 신호를 공급하는 것으로 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 주사 신호 및 발광 제어 신호는 하나의 구동부에 의하여 공급될 수 있다.
데이터 구동부(400)는 타이밍 제어부(500)로부터 데이터 구동 제어 신호(DCS) 및 영상 데이터(RGB)를 수신할 수 있다. 데이터 구동부(400)는 데이터 구동 제어 신호(DCS)에 대응하여 데이터선들(D1 내지 Dm)로 데이터 신호를 공급할 수 있다. 데이터선들(D1 내지 Dm)로 공급된 데이터 신호는 발광 제어 신호들에 의하여 선택된 화소(PX)들로 공급될 수 있다. 이를 위하여, 데이터 구동부(400)는 주사 신호와 동기되도록 데이터선들(D1 내지 Dm)로 데이터 신호를 공급할 수 있다.
한편, 도 1에서는 각각 n개의 주사선들(S1 내지 Sn) 및 n개의 발광 제어선들(E1 내지 En)이 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 화소(PX)들의 회로 구조에 대응하여 현재 수평 라인(또는 현재 화소행)에 위치된 화소(PX)들은 이전 수평 라인(또는 이전 화소행)에 위치된 주사선 및/또는 이후 수평 라인(또는 이후 화소행)에 위치된 주사선과 추가로 접속될 수 있다. 이를 위하여, 화소부(100)에는 도시되지 않은 더미 주사선들 및/또는 더미 발광 제어선들이 추가로 형성될 수 있다.
도 2a는 도 1의 표시 장치의 구동 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 2a는 도 1의 표시 장치(1000)가 제1 구동 주파수로 구동될 때의 구동 방법의 일 예를 보여준다. 예를 들어, 제1 구동 주파수는 60Hz 또는 120Hz로 설정될 수 있다. 제1 구동 주파수는 표시 장치(1000)가 일반적인 영상을 표시하기 위해 적용되는 구동 주파수(또는, 영상 리프레시 레이트)이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 표시 장치가 제1 구동 주파수로 구동될 때 한 프레임 기간(1F) 동안 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호가 순차적으로 공급된다.
표시장치가 제1 구동 주파수로 구동될 때 한 프레임 기간(1F) 동안 발광 제어선들(E1 내지 En)로 발광 제어 신호가 순차적으로 공급된다. 여기서, i번째 발광 제어선(Ei)으로 공급되는 발광 제어 신호는 i-1번째 주사선(Si-1) 및 i번째 주사선(Si)으로 공급되는 주사 신호와 중첩한다. 데이터선(D)들로는 주사 신호와 동기되도록 데이터 신호(DS)가 공급된다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 발광 제어 신호는 7수평주기 이상의 길이를 가질 수 있고, i-3번째 내지 i+3번째 주사선들(Si-3 내지 Si+3)로 공급되는 주사 신호들과 중첩할 수 있다.
화소(PX)들은 데이터 신호(DS)에 대응하여 발광하고, 화소부(100)에서 영상이 표시될 수 있다.
도 2b는 도 1의 표시 장치의 구동 방법의 다른 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 2b는 도 1의 표시 장치(1000)가 제2 구동 주파수로 구동될 때의 구동 방법의 일 예를 보여준다. 예를 들어, 제2 구동 주파수는 60Hz 미만의 낮은 주파수로 설정될 수 있다. 제2 구동 주파수는 표시 장치(1000)의 대기 모드(예를 들어, AOD(always on display) 모드) 등에서의 영상을 표시하기 위해 적용되는 구동 주파수이다.
도 1 및 도 2b를 참조하면, 표시 장치가 제2 구동 주파수로 구동될 때 영상 데이터가 리프레시되는(또는, 데이터 신호가 화소에 공급되는) 한 프레임 기간(1F)은 제1 구동 기간(T1) 및 제2 구동 기간(T2)으로 나뉘어진다. 여기서, 제2 구동 기간(T2)은 제1 구동 기간(T1)보다 길거나 같을 수 있다.
예를 들어, 제2 구동 주파수가 30Hz이고, 발광 제어 신호가 공급되는 주파수가 60Hz인 경우, 제1 구동 기간(T1)의 길이와 제2 구동 기간(T2)의 길이는 실질적으로 동일할 수 있다. 또는, 제2 구동 주파수가 1Hz이고, 발광 제어 신호가 공급되는 주파수가 60Hz인 경우, 제2 구동 기간(T2)의 길이는 제1 구동 기간(T1)의 길이의 약 59배일 수 있다. 즉, 제2 구동 기간(T2)의 길이는 제1 구동 기간(T1)이 59회 반복되는 시간과 동일할 수 있다.
i번째 주사선(Si)으로 공급되는 주사 신호들 및 이에 대응하는 데이터 신호(DS)는 제2 구동 주파수와 실질적으로 동일한 주기로 공급될 수 있다.
제1 구동 기간(T1) 동안 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호가 순차적으로 공급된다. 그리고, 제1 구동 기간(T1) 동안 발광 제어선들(E1 내지 En)로 발광 제어 신호가 순차적으로 공급된다. 여기서, i번째 발광 제어선(Ei)으로 공급되는 발광 제어 신호는 i-1번째 주사선(Si-1) 및 i번째 주사선(Si)으로 공급되는 주사신호와 중첩한다.
데이터선(D)들로는 주사 신호와 동기되도록 데이터 신호(DS)가 공급된다. i번째 수평라인으로 공급되는 데이터 신호(DS)는 제2 구동 주파수와 실질적으로 동일한 주기로 공급될 수 있다.
제2 구동 기간(T2)에는 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호가 공급되지 않는다. 그러나, 제2 구동 기간(T2)에는 발광 제어선들(E1 내지 En) 각각으로 발광 제어 신호가 복수 회 공급된다. 예를 들어, 제2 구동 주파수가 1Hz인 경우, 제1 구동 기간(T1) 동안 i번째 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 1회 공급되고, 제2 구동 기간(T2) 동안 i번째 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 59회 공급될 수 있다.
한편, 제2 구동 기간(T2) 동안 데이터선(D)들로는 기준 전원(Vref)의 전압이 공급된다. 예를 들어, 기준 전원(Vref)의 전압은 화소(PX)의 구동 트랜지스터에 온-바이어스(on-bias)를 인가할 수 있는 전압 레벨을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제2 구동 기간(T2) 동안 데이터선(D)들로 공급되는 전압의 크기는 표시 장치(1000)의 특성에 따라 결정될 수 있으며, 프레임 또는 시간 경과에 따라 가변될 수 있다.
제2 구동 주파수(예를 들어, 1Hz 구동 주파수 등)가 적용되는 저주파수 구동의 경우, 데이터 신호(DS)를 한번 인가한 후 장시간 동안 해당 데이터 신호(DS)에 상응하는 영상이 표시된다. 또한, 제2 구동 기간(T2)에 주사선들(S1 내지 Sn)로 주사 신호가 공급되지 않으므로(즉, 제2 구동 주파수에서 주사 신호의 토글링 횟수가 감소됨으로써), 저주파 구동에서의 소비 전력이 절감될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 화소를 나타내는 회로도이다.
도 3에서는 설명의 편의를 위하여 i번째 수평라인에 위치되며, j번째 데이터선(Dj)과 접속된 화소(10)를 도시하기로 한다.
도 3을 참조하면, 화소(10)는 발광 소자(LD), 제1 내지 제8 트랜지스터들(M1 내지 M8), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
발광 소자(LD)의 제1 전극(애노드 전극 또는 캐소드 전극)은 제4 노드(N4)에 접속되고 제1 전극(캐소드 전극 또는 애노드 전극)은 제2 전원(VSS)에 접속된다. 발광 소자(LD)는 제1 트랜지스터(M1)로부터 공급되는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
일 실시예에서, 발광 소자(LD)는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 소자(LD)는 무기 물질로 형성되는 무기 발광 소자일 수 있다. 또는 발광 소자(LD)는 복수의 무기 발광 소자들이 제2 전원(VSS)과 제4 노드(N4) 사이에 병렬 및/또는 직렬로 연결된 형태를 가질 수도 있다.
제1 트랜지스터(M1)(또는 구동 트랜지스터)의 제1 전극은 제1 노드(N1)에 접속되고, 제2 전극은 제3 노드(N3)에 접속될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 제2 노드(N2)에 접속될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)는 제2 노드(N2)의 전압에 대응하여 제1 전원(VDD)으로부터 발광 소자(LD)를 경유하여 제2 전원(VSS)으로 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제1 전원(VDD)은 제2 전원(VSS)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)는 데이터선(Dj)과 제3 트랜지스터(M3) 사이에 접속될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 i+x번째(단, x는 정수) 발광 제어선(Ei+x, 또는 제1 발광 제어선(EL1)이라고도 함)에 접속될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 발광 제어 신호가 공급될 때(즉, 발광 제어 신호의 하이 전압이 공급될 때) 턴-온될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 트랜지스터(M2)는 산화물 반도체 트랜지스터로 형성될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 액티브층(채널)으로서 산화물 반도체층을 포함할 수 있다. 또한, 제2 트랜지스터(M2)는 N형 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있고, 이에 따라, 제2 트랜지스터(M2)를 턴-온시키는 게이트 온 전압은 하이 전압(논리 하이 레벨)일 수 있다.
제3 트랜지스터(M3)는 제2 트랜지스터(M2)와 제1 노드(N1) 사이에 접속된다. 제3 트랜지스터(M3)의 게이트 전극은 i+y번째(단, y는 x와 다른 0이 아닌 정수) 발광 제어선(Ei+y, 또는 제2 발광 제어선(EL2)이라고도 함)에 접속될 수 있다. 제3 트랜지스터(M3)는 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-오프될 수 있다. 다시 말하면, 제3 트랜지스터(M3)는 발광 제어 신호가 공급되지 않을 때(즉, 발광 제어 신호의 로우 전압이 공급될 때) 턴-온될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 트랜지스터(M3)는 폴리 실리콘 트랜지스터로 형성될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 액티브층(채널)으로서 폴리 실리콘 반도체층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 트랜지스터(M2)의 액티브층은 저온 폴리 실리콘 공정(예를 들어, LTPS(low-temperature poly-silicon) 공정)을 통해 형성될 수 있다.
또한, 제3 트랜지스터(M3)는 P형 폴리 실리콘 반도체 트랜지스터일 수 있고, 이에 따라, 제3 트랜지스터(M3)를 턴-온시키는 게이트 온 전압은 로우 전압(논리 로우 레벨)일 수 있다.
이와 같이, 제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3)는 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3)는 서로 다른 타입의 트랜지스터일 수 있다. 따라서, 제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3)는 서로 다른 전압 레벨에 의해 턴-온된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3) 각각의 게이트 전극으로는 발광 제어 신호가 서로 다른 타이밍에 공급될 수 있다. 따라서, 제1 발광 제어선(EL1)으로 발광 제어 신호가 공급되는 기간과 제2 발광 제어선(EL2)으로 발광 제어 신호가 공급되지 않는 기간이 중첩될 수 있다. 따라서, 제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3)가 동시에 턴-온되는 기간이 결정될 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3)가 동시에 턴-온되는 기간에, 데이터선(Dj)으로 공급되는 데이터 신호가 제1 노드(N1)로 전달될 수 있다.
제4 트랜지스터(M4)는 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극(즉, 제3 노드(N3))과 제2 노드(N2) 사이에 접속될 수 있다. 제4 트랜지스터(M4)의 게이트 전극은 i번째 주사선(Si, 또는 제1 주사선(SL1)이라고도 함)에 접속될 수 있다. 제4 트랜지스터(M4)는 i번째 주사선(Si)으로 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극과 제2 노드(N2)를 전기적으로 접속시킨다. 따라서, 제4 트랜지스터(M4)가 턴-온되면 제1 트랜지스터(M1)는 다이오드 형태로 접속된다.
제5 트랜지스터(M5)는 제1 전원(VDD)과 제1 노드(N1) 사이에 접속될 수 있다. 제5 트랜지스터(M5)의 게이트 전극은 발광 제어선(Ei, 또는 제3 발광 제어선(EL3)이라고도 함)에 접속될 수 있다. 제5 트랜지스터(M5)는 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온된다.
제6 트랜지스터(M6)는 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극(즉, 제3 노드(N3))과 발광 소자(LD)의 제1 전극(즉, 제4 노드(N4)) 사이에 접속될 수 있다. 제6 트랜지스터(M6)의 게이트 전극은 발광 제어선(Ei)에 접속될 수 있다. 제6 트랜지스터(M6)는 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온된다.
일 실시예에서, 제5 및 제6 트랜지스터들(M5, M6)은 P형 폴리 실리콘 반도체 트랜지스터일 수 있다.
한편, 앞서 언급된 제1 내지 제3 발광 제어선들(EL1 내지 EL3)은 동일한 발광 제어 신호가 서로 다른 발광 제어선들을 통해 서로 다른 타이밍으로 공급됨을 의미할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제1 및 제2 주사선들(SL1, SL2)은 동일한 주사 신호가 서로 다른 주사선들을 통해 서로 다른 타이밍으로 공급됨을 의미할 수 있다.
제7 트랜지스터(M7)는 제2 노드(N2)와 초기화 전원(Vint) 사이에 접속될 수 있다. 제7 트랜지스터(M7)의 게이트 전극은 i-1번째 주사선(Si-1, 또는 제2 주사선(SL2)이라고도 함)에 접속된다. 제7 트랜지스터(M7)는 i-1번째 주사선(Si-1)으로 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 초기화 전원(Vint)의 전압을 제2 노드(N2)로 공급한다.
일 실시예에서, 초기화 전원(Vint)의 전압은 데이터선(Dj)으로 공급되는 데이터 신호보다 낮은 전압으로 설정된다. 이에 따라, 제7 트랜지스터(M7)의 턴-온에 의해 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전압이 초기화 전원(Vint)의 전압으로 초기화되고, 제1 트랜지스터(M1)가 온-바이어스(on-bias) 상태를 가질 수 있다(즉, 온-바이어스 상태로 초기화됨).
제8 트랜지스터(M8)는 초기화 전원(Vint)과 제4 노드(N4) 사이에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 제8 트랜지스터(M8)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어선(Ei)에 접속될 수 있다.
일 실시예에서, 제8 트랜지스터(M8)는 N형 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제8 트랜지스터(M8)는 N형 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있다.
제8 트랜지스터(M8)는 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 공급될 때 턴-온되고, 그 외의 경우에 턴-오프될 수 있다. 즉, N형 트랜지스터인 제8 트랜지스터(M8)는 제5 및 제6 트랜지스터들(M5, M6)과 반대로 턴-온되거나 턴-오프될 수 있다.
제8 트랜지스터(M8)는 발광 제어 신호가 공급될 때(즉, 비발광 기간에) 턴-온되어 초기화 전원(Vint)의 전압을 발광 소자(LD)의 제1 전극으로 공급한다.
발광 소자(LD)의 제1 전극으로 초기화 전원(Vint)의 전압이 공급되면, 발광 소자(LD)의 기생 커패시터가 방전될 수 있다. 기생 커패시터에 충전된 잔류 전압이 방전(제거)됨에 따라 의도치 않은 미세 발광이 방지될 수 있다. 따라서, 화소(10)의 블랙 표현 능력이 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 제4 및 제7 트랜지스터들(M4, M7)은 N형 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있다. 이에 따라, 제4 및 제7 트랜지스터들(M4, M7)을 턴-온시키는 게이트 온 전압은 하이 전압(논리 하이 레벨)일 수 있다.
산화물 반도체 트랜지스터는 저온 공정이 가능하며, 폴리실리콘 반도체 트랜지스터에 비하여 낮은 전하 이동도를 갖는다. 즉, 산화물 반도체 트랜지스터는 오프 전류 특성이 우수하다. 따라서, 제4 트랜지스터(M4), 제7 트랜지스터(M7), 및 제8 트랜지스터(M8)를 산화물 반도체 트랜지스터로 형성하면 제2 노드(N2) 및 제4 노드(N4)로부터의 누설전류를 최소화할 수 있고, 이에 따라 표시품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 화소(10)에 서로 다른 타입의 트랜지스터들이 배치됨에 따라, 이를 제어하기 위한 주사 신호들을 출력하는 주사 구동부들이 필요하게 된다. 예를 들어, 기존의 표시 장치는 P형 트랜지스터를 제어하기 위한 주사 구동부, N형 트랜지스터를 제어하기 위한 주사 구동부, 및 발광 제어 신호를 공급하기 위한 발광 구동부를 포함한다. 즉, 기존의 표시 장치는 적어도 3개의 구동부들(주사 구동부들 및 발광 구동부)을 이용하여 화소를 제어하므로, 이러한 구동부들의 배치 및 동작을 위한 데드 스페이스 및 전력 소비가 증가할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 화소(10)를 포함하는 표시 장치는, 데이터 신호 기입을 위해 이용되는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)과 발광 소자(LD)의 초기화를 위해 이용되는 제8 트랜지스터(M8)를 발광 제어 신호를 이용하여 제어하고, 제4 및 제7 트랜지스터들(M4, M7)을 하나의 주사 구동부(도 1의 200)로부터 출력되는 주사 신호를 이용하여 제어할 수 있다.
따라서, P형 트랜지스터의 구동을 위한 주사 구동부 구성이 제거될 수 있고, 표시 장치(1000)의 데드 스페이스 및 소비 전력이 크게 감소될 수 있다.
도 4는 도 3의 화소의 구동의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 화소(10)는 발광 기간(EP)과 비발광 기간(NEP)으로 구분되어 동작할 수 있다.
표시 장치(도 1의 1000)가 제1 구동 주파수로 구동되는 경우, 화소(10)는 제1 구동 주파수로 주사 신호 및 발광 제어 신호를 공급받을 수 있다.
한편, 표시 장치(1000)가 제1 구동 주파수보다 낮은 제2 구동 주파수로 구동되는 경우, 화소(10)는 제2 구동 주파수로 주사 신호를 공급받을 수 있다.
i번째 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 공급되는 기간(즉, 발광 제어 신호의 하이 전압이 공급되는 기간)은 화소(10)의 비발광 기간(NEP)이다. i번째 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호가 공급되지 않는 기간(즉, 발광 제어 신호의 로우 전압이 공급되는 기간)은 화소(10)의 발광 기간(EP)이다.
비발광 기간(NEP)에는 발광 제어 신호에 의해 제5 및 제6 트랜지스터들(M5, M6)이 턴-오프되어 화소(10)가 발광하지 않는다.
또한, 비발광 기간(NEP)에는 발광 제어 신호에 응답하여 제8 트랜지스터(M8)가 턴-온되어 제4 노드(N4)로 초기화 전원(Vint)의 전압이 공급될 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(LD)의 기생 커패시터가 방전될 수 있다.
한편, 비발광 기간(NEP)은 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 발광 제어 신호는 i번째 발광 제어선(Ei)으로 공급된 후에 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 공급될 수 있다. 또한, 발광 제어 신호는 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 공급된 후에 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 공급될 수 있다. 예를 들어, x는 4(즉, i+4번째 발광 제어선(Ei+4))이고, y는 5(즉, i+5번째 발광 제어선(Ei+5))일 수 있다. i+4번째 발광 제어선(Ei+4)으로 공급되는 발광 제어 신호는 i번째 발광 제어선(Ei)으로 공급되는 발광 제어 신호가 4 수평주기 시프트된 신호일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)에 연결되는 발광 제어선들이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 기간(P1)에는 i-1번째 주사선(Si-1)으로 주사 신호가 공급될 수 있다. 제2 기간(P2)에는 i번째 주사선(Si)으로 주사 신호가 공급될 수 있다. 여기서, 주사 신호는 N형 트랜지스터들을 제어하는 신호로써 하이 전압을 갖는다.
제1 기간(P1)에 i-1번째 주사선(Si-1)으로 공급되는 주사 신호에 응답하여 제7 트랜지스터(M7)가 턴-온될 수 있다. 제7 트랜지스터(M7)가 턴-온되면 제2 노드(N2)로 초기화 전원(Vint)의 전압이 공급될 수 있다. 이에 따라, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전압이 초기화되고, 제1 트랜지스터(M1)는 온-바이어스될 수 있다. 따라서, 제1 기간(P1)은 초기화 기간일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 기간(P1)에 i+x번째 발광 제어선(Ei+x) 및 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로는 발광 제어 신호가 공급되지 않는다. 따라서, 제1 기간(P1)에서 제2 트랜지스터(M2)는 턴-오프 상태이고, 제3 트랜지스터(M3)는 턴-온 상태일 수 있다. 이에 따라, 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1)는 전기적으로 접속되지 않는다.
제2 기간(P2)에 i번째 주사선(Si)으로 공급되는 주사 신호에 응답하여 제4 트랜지스터(M4)가 턴-온될 수 있다. 또한, 제2 기간(P2)에 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 발광 제어 신호가 공급되고, i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로는 발광 제어 신호가 공급되지 않는다. 따라서, 제2 기간(P2)에 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 모두 턴-온될 수 있다.
제2 기간(P2)에 제2 내지 제4 트랜지스터들(M2 내지 M4)이 모두 턴-온되므로, 제1 트랜지스터(M1)는 다이오드 형태로 접속될 수 있다. 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 턴-온되면 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1)가 전기적으로 접속되고, 데이터선(Dj)으로부터 제1 노드(N1)로 데이터 신호(DSi)가 공급될 수 있다. 제4 트랜지스터(M4)가 턴-온되면, 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)가 전기적으로 접속되어 제1 트랜지스터(M1)의 문턱전압이 보상될 수 있다. 즉, 제2 기간(P2)은 데이터 기입 및 문턱전압 보상 기간일 수 있다.
이 후, i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 발광 제어 신호가 공급되어 제3 트랜지스터(M3)가 턴-오프될 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터(Cst)는 제2 기간(P2)에서 공급된 데이터 신호(DSi)를 저장한 상태를 유지할 수 있다.
이후, 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호의 공급이 중단된다. 발광 제어선(Ei)으로 발광 제어 신호의 공급이 중단되면, 제5 및 제6 트랜지스터들(M5, M6)가 턴-온된다. 또한, 제8 트랜지스터(M8)가 턴-오프된다. 이때, 제1 트랜지스터(M1)는 제2 노드(N2)의 전압에 대응하여 발광 소자(LD)로 흐르는 구동 전류를 제어한다. 그러면, 발광 소자(LD)는 전류량에 대응하는 휘도의 빛을 생성하며 발광 기간(EP) 동안 발광할 수 있다.
발광 기간(EP) 중에 i+x번째 발광 제어선(Ei+x) 및 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로의 발광 제어 신호의 공급이 순차적으로 중단될 수 있다. 그러나, 발광 기간(EP) 동안 제2 트랜지스터(M2) 및 제3 트랜지스터(M3) 중 적어도 하나는 턴-오프된 상태를 가지므로, 발광 기간(EP) 동안 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1)는 전기적으로 연결되지 않는다.
이와 같이, 데이터 신호(DSi)를 화소(10)의 제1 노드(N1)에 전달하는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 발광 제어 신호에 의해 제어됨으로써 P형 트랜지스터 제어를 위한 주사 구동부의 구성이 제거될 수 있다. 따라서, 표시 장치(도 1의 1000)의 데드 스페이스 및 소비 전력이 저감될 수 있다.
한편, 도 2b를 참조하여 설명된 제2 구동 주파수에서의 제2 구동 기간(도 2b의 T2)에는 발광 제어 신호만이 주기적으로 화소(10)에 공급될 수 있다. 이에 따라, 제2 구동 기간(도 2b의 T2) 동안 주기적으로 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 동시에 턴-온될 수 있다. 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 동시에 턴-온되면 기준 전원(Vref)의 전압이 제1 노드(N1)로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 기준 전원(Vref)의 전압은 화소(10)의 구동 트랜지스터에 온-바이어스(on-bias)를 인가할 수 있는 전압 레벨을 가질 수 있다. 제2 구동 기간(T2)에서 주기적으로 제1 트랜지스터(M1)가 온-바이어스됨으로써, 제1 트랜지스터(M1)의 히스테리시스 특성이 개선될 수 있다. 따라서, 저주파수 구동 시 발생될 우려가 있는 영상 플리커(flicker)가 개선될 수 있다.
도 5는 도 3의 화소의 구동의 다른 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 5의 화소의 구동은 화소에 연결되는 i+x번째 발광 제어선과 i+y번째 발광 제어선에 공급되는 발광 제어 신호의 타이밍을 제외하고는 도 4의 구동방법과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 발광 제어 신호는 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 공급된 후에 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 공급될 수 있다. 또한, 발광 제어 신호는 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 공급된 후에 i번째 발광 제어선(Ei)으로 공급될 수 있다.
예를 들어, x는 -4(즉, i-4번째 발광 제어선(Ei-4))이고, y는 -5(즉, i-5번째 발광 제어선(Ei-5))일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)에 연결되는 발광 제어선들이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)은 제2 기간(P2) 동안 동시에 턴-온될 수 있다. 즉, i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 발광 제어 신호가 공급되면서 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 발광 제어 신호가 공급되지 않는 기간은 제2 기간(P2)에 중첩할 수 있다.
제2 기간(P2) 이외의 다른 기간들에서는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 동시에 턴-온되지 않으므로, 도 4의 구동과 실질적으로 동일한 동작이 수행될 수 있다.
도 6은 도 3의 화소의 구동의 또 다른 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 6의 화소의 구동은 화소에 연결되는 i+x번째 발광 제어선과 i+y번째 발광 제어선에 공급되는 발광 제어 신호의 타이밍을 제외하고는 도 4의 구동방법과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 6를 참조하면, 발광 제어 신호는 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 공급된 후에 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어선(Ei)에 접속될 수 있다. 즉, x는 0일 수 있다. 이 때, i+y번째 발광 제어선(Ei+y)은 제2 기간(P2) 이후에 발광 제어 신호가 공급되는 발광 제어선일 수 있다. 예를 들어, y는 0보다 크고 5보다 작을 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)에 연결되는 발광 제어선들이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)은 제2 기간(P2) 동안 동시에 턴-온될 수 있다. 즉, i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 발광 제어 신호가 공급되면서 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 발광 제어 신호가 공급되지 않는 기간은 제2 기간(P2)에 중첩할 수 있다. 또한, 비발광 기간(NEP) 내에서 제2 기간(P2) 이전의 기간에도 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 동시에 턴-온되는 기간이 존재할 수 있다.
그러나, 제2 기간(P2) 이후에는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)이 동시에 턴-온되지 않는다. 예를 들어, 제2 기간(P2)이 경과하면 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 발광 제어 신호가 공급될 수 있다. 이에 따라, 도 4의 구동과 실질적으로 동일한 동작이 수행될 수 있다.
이와 같이, 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3) 각각의 게이트 전극에 접속되는 발광 제어선들은 도 4 내지 도 6과 같은 동작 조건에 부합한다면 자유롭게 선택될 수 있다. 예를 들어, 제2 기간(P2) 동안에는 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)으로 발광 제어 신호가 공급되어야 하며(즉, 하이 전압의 발광 제어 신호가 공급됨) i+y번째 발광 제어선(Ei+y)으로 발광 제어 신호가 공급되지 않아야(즉, 로우 전압의 발광 제어 신호가 공급됨) 한다. 또한, 제2 기간 이후에는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3) 중 적어도 하나가 턴-오프될 수 있다.
도 7은 도 3의 화소의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 7을 설명할 때 도 3와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호를 할당함과 아울러 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 화소(10')는 발광 소자(LD), 제1 내지 제8 트랜지스터들(M1 내지 M8), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
제7 트랜지스터(M7)는 제2 노드(N2)와 제1 초기화 전원(Vint1) 사이에 접속된다. 제7 트랜지스터(M7)의 게이트 전극은 i-1번째 주사선(Si-1)에 접속된다. 제7 트랜지스터(M7)는 i-1번째 주사선(Si-1)으로 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 제1 초기화 전원(Vint)의 전압을 제2 노드(N2)로 공급한다.
제8 트랜지스터(M8)는 제2 초기화 전원(Vint2)과 제4 노드(N4) 사이에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 제8 트랜지스터(M8)의 게이트 전극은 i번째 발광 제어선(Ei)에 접속될 수 있다.
제1 초기화 전원(Vint1)과 제2 초기화 전원(Vint2)은 서로 다른 전압을 생성할 수 있다. 즉, 제2 노드(N2)를 초기화하는 전압과 제4 노드(N4)를 초기화하는 전압은 서로 다르게 설정될 수 있다.
영상 리프레시 레이트의 길이가 길어지는 저주파 구동에서, 제2 노드(N2)로 공급되는 제1 초기화 전원(Vint1)의 전압이 지나치게 낮은 경우, 해당 프레임 기간에서의 제1 트랜지스터(M1)의 히스테리시스 변화가 심해진다. 이러한 히스테리시스는 저주파 구동에서 플리커 현상을 야기할 수 있다. 따라서, 저주파 구동의 표시 장치에서는 제2 전원(VSS)의 전압보다 높은 제1 초기화 전원(Vint1)의 전압이 요구될 수 있다.
그러나, 제4 노드(N4)에 공급되는 제2 초기화 전원(Vint2)의 전압이 소정의 기준보다 높아지는 경우, 발광 소자(LD)의 기생 커패시터의 전압이 방전되지 않고 오히려 충전될 수 있다. 따라서, 제2 초기화 전원(Vint2)의 소정의 기준보다 낮은 전압을 가져야 한다. 예를 들어, 제2 초기화 전원(Vint2)의 전압은 제2 전원(VSS)의 전압과 유사한 전압을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 표시 장치의 구동 조건에 따라 제2 초기화 전원(Vint2)의 전압은 제2 전원(VSS)의 전압보다 높을 수도 있고, 낮을 수도 있다.
즉, 화소(PXL)의 구동 성능 개선을 위해, 제7 트랜지스터(M7)를 통해 제2 노드(N2)로 공급되는 전압과 제8 트랜지스터(M8)를 통해 제4 노드(N4)로 공급되는 전압이 서로 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 플리커 및 오발광이 개선될 수 있다.
도 8 및 도 9는 화소의 다른 일 예들을 나타내는 회로도들이다.
도 8 및 도 9를 설명할 때 도 3 및 도 7과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호를 할당함과 아울러 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 화소(11, 11')는 발광 소자(LD), 제1 내지 제8 트랜지스터들(M1 내지 M8), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3)는 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1) 사이에서 직렬로 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)와 제3 트랜지스터(M3)는 서로 다른 타입일 수 있다.
일 실시예에서, 제2 트랜지스터(M2)는 P형 폴리 실리콘 반도체 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터(M3)는 N형 산화물 반도체 트랜지스터일 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 도 4 내지 도 6에 도시된 i+y번째 발광 제어선(Ei+y)들 중 하나에 접속될 수 있다. 제3 트랜지스터(M3)의 게이트 전극은 도 4 내지 도 6에 도시된 i+x번째 발광 제어선(Ei+x)들 중 하나에 접속될 수 있다. 따라서, 화소(11, 11')는 도 3의 화소(10)와 실질적으로 동일한 동작을 수행할 수 있다.
도 8의 화소(11)는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)의 구성을 제외하면 도 3의 화소(10)와 동일하므로, 중복하는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 도 9의 화소(11')는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)의 구성을 제외하면 도 7의 화소(10')와 동일하므로, 중복하는 설명은 생략하기로 한다.
도 10 및 도 11은 화소의 또 다른 일 예들을 나타내는 회로도들이다.
도 10 및 도 11을 설명할 때 도 3 및 도 7과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호를 할당함과 아울러 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 화소(12, 13)는 발광 소자(LD), 제1 내지 제8 트랜지스터들(M1 내지 M8), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
제8 트랜지스터(M8)는 제2 초기화 전원(Vint2)과 제4 노드(N4) 사이에 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 제8 트랜지스터(M8)의 게이트 전극은 i-1번째 주사선(Si-1), i번째 주사선(Si), 및 i+1번째 주사선(Si+1) 중 하나에 접속될 수 있다. 이에 따라, 제8 트랜지스터(M8)는 주사 신호에 응답하여 턴-온될 수 있다.
도 10의 화소(12)는 제8 트랜지스터(M8)의 구성을 제외하면 도 7의 화소(10')와 동일하므로, 중복하는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 도 11의 화소(13)는 제8 트랜지스터(M8)의 구성을 제외하면 도 9의 화소(11')와 동일하므로, 중복하는 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 N형 및 P형 트랜지스터들을 포함하는 화소 및 이를 구비하는 표시 장치는 데이터 신호 기입을 위해 이용되는 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)을 발광 제어 신호를 이용하여 제어함으로써 P형 트랜지스터의 구동을 위한 주사 구동부 구성이 제거될 수 있다. 따라서, 표시 장치의 데드 스페이스 및 소비 전력이 크게 감소될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 10', 11, 11', 12, 13: 화소
100: 화소부 200: 주사 구동부
300: 발광 구동부 400: 데이터 구동부
500: 타이밍 제어부 1000: 표시 장치
M1~M8: 트랜지스터

Claims (20)

  1. 주사선들, 발광 제어선들, 및 데이터선들에 접속되는 화소들;
    상기 주사선들 각각에 주사 신호를 공급하는 주사 구동부;
    상기 발광 제어선들 각각에 발광 제어 신호를 공급하는 발광 구동부; 및
    상기 주사 신호에 대응하여 상기 데이터선들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함하며,
    상기 화소들 중 i(단, i는 자연수)번째 수평라인에 위치하는 화소는,
    발광 소자;
    제1 전원에 전기적으로 연결되는 제1 노드에 접속되는 제1 전극을 포함하며, 제2 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    i+x번째(단, x는 정수) 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 상기 데이터선들 중 하나에 접속되는 제2 트랜지스터;
    i+y번째(단, y는 x와 다른 0이 아닌 정수) 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제1 노드 사이에 접속되는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 제2 전극에 접속되는 제3 노드와 상기 제2 노드 사이에 접속되며, i번째 주사선으로 공급되는 주사 신호에 의해 턴-온되는 제4 트랜지스터; 및
    상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, i번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제5 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터는 서로 다른 타입인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터는 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터는 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되고,
    상기 제3 트랜지스터는 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 발광 구동부는, 상기 발광 제어 신호를 상기 i번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급하고, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 발광 구동부는, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급하고, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i번째 발광 제어선으로 공급하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 발광 구동부는, 상기 발광 제어 신호를 상기 i번째 발광 제어선과 상기 i+x번째 발광 제어선에 동시에 공급하고, 상기 발광 제어 신호를 상기 i+x번째 발광 제어선으로 공급한 후에 상기 i+y번째 발광 제어선으로 공급하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 i번째 수평라인에 위치하는 상기 화소는,
    상기 제3 노드와 상기 발광 소자의 제1 전극 사이에 접속되며, 상기 i번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제6 트랜지스터; 및
    상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, i-1번째 주사선으로 공급되는 상기 주사 신호에 의해 턴-온되는 제7 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 i번째 수평라인에 위치하는 상기 화소는,
    제2 초기화 전원과 상기 발광 소자의 상기 제1 전극 사이에 결합되며, 상기 i번째 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제4, 제7, 및 제8 트랜지스터들은 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고,
    상기 제5 및 제6 트랜지스터들은 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터는 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 발광 소자;
    제1 전원에 전기적으로 연결되는 제1 노드에 접속되는 제1 전극을 포함하며, 제2 노드의 전압에 기초하여 구동 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    제1 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 데이터선에 접속되는 제2 트랜지스터;
    제2 발광 제어선에 연결되는 게이트 전극을 포함하며, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제1 노드 사이에 접속되는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 제2 전극에 접속되는 제3 노드와 상기 제2 노드 사이에 접속되며, 제1 주사선으로 공급되는 주사 신호에 의해 턴-온되는 제4 트랜지스터;
    상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, 제3 발광 제어선으로 공급되는 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제5 트랜지스터; 및
    상기 제3 노드와 상기 발광 소자의 제1 전극 사이에 접속되며, 상기 제3 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 제6 트랜지스터; 및
    상기 제1 전원과 상기 제2 노드 사이에 접속되는 스토리지 커패시터를 포함하는 화소.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터는 서로 다른 타입인 것을 특징으로 하는 화소.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고, 제3 트랜지스터는 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 화소.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제1 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되고,
    상기 제3 트랜지스터는 상기 제2 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 화소.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 제2 트랜지스터, 상기 제3 트랜지스터, 및 상기 제4 트랜지스터가 동시에 턴-온된 상태를 가짐으로써, 상기 데이터선을 통해 데이터 신호가 상기 제1 트랜지스터로 공급되는 것을 특징으로 하는 화소.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 노드와 제1 초기화 전원 사이에 접속되며, 제2 주사선으로 공급되는 상기 주사 신호에 의해 턴-온되는 제7 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화소.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제2 초기화 전원과 상기 발광 소자의 상기 제1 전극 사이에 결합되며, 상기 제3 발광 제어선으로 공급되는 상기 발광 제어 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 제8 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함하는 N형 트랜지스터이고, 상기 제5 및 제6 트랜지스터들은 폴리 실리콘 반도체층을 포함하는 P형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 화소.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제4 및 제7 트랜지스터들은 상기 N형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 화소.
  20. 제 17 항에 있어서,
    제2 초기화 전원과 상기 발광 소자의 상기 제1 전극 사이에 결합되며, 상기 제1 주사선 또는 상기 제2 주사선으로 공급되는 상기 주사 신호에 의해 턴-온되는 제8 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화소.
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