KR20220096133A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 현재단 게이트 라인으로부터의 스캔 신호에 응답해서 데이터 전압을 제1 노드의 스토리지 캐패시터로 공급하는 제1 스위칭 트랜지스터, 전단 발광 제어라인으로부터의 전단 발광 제어신호에 응답하여 제1 기준 전압을 제1 노드로 공급하는 제2 스위칭 트랜지스터, 및 전단 게이트 라인으로부터의 전단 스캔 신호에 응답해서 상기 제1 기준 전압을 스토리지 캐패시터와 구동 트랜지스터가 연결된 제2 노드로 공급하는 제3 스위칭 트랜지스터를 갖춘 유기 발광소자의 구동회로를 포함한다. 이에 따라, 유기 발광소자의 구동회로의 초기화 전압 쇼트 이슈를 제거해서 각 화소의 영상 표시 불량 발생을 방지하고 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY APPARATUS}
본 명세서는 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 상세하게는 각 화소에 형성된 유기 발광소자의 구동회로 구조를 개선하여 구동회로의 쇼트 이슈를 제거하면서 구동회로의 제어신호들을 줄일 수 있는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신시대의 핵심 기술로서, 더 얇고 가볍게 휴대가 가능하면서도 고성능화되는 방향으로 발전하고 있다.
특히, 영상 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 저전압 구동에 따라 소비 전력 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 고속 응답 속도, 높은 발광 효율, 시야각 및 명암 대비비(contrast ratio)도 우수하여, 컬러 표시 수단으로서 더욱 각광받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 화소들을 통해 영상을 구현한다. 각각의 화소들은 유기 발광소자, 및 유기 발광소자를 독립적으로 구동하기 위해 구성되는 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 및 스토리지 캐패시터 등을 포함해서 구성되었다.
각 화소의 스위칭 트랜지스터는 데이터 전압을 구동 트랜지스터와 스토리지 캐패시터로 전송하며, 구동 트랜지스터는 유기 발광소자에 흐르는 전류를 제어하도록 구성되었다. 이에, 각 화소의 밝기는 유기 발광소자에 흐르는 전류에 비례하였으며, 유기 발광소자에 흐르는 전류는 구동 트랜지스터의 게이트-소스 간 차 전압 및 구동 트랜지스터의 문턱전압 등에 의해 결정되었다.
그러나, 구동 트랜지스터의 문턱전압이 그 구동 시간에 따라 점진적으로 가변되어 화소들간에 밝기 편차가 발생되는 문제가 있었다. 이에, 종래에는 구동 트랜지스터의 문턱전압을 샘플링해서 보상하기 위한 샘플링 화소 구조가 제안되었다.
샘플링 화소 구조는 유기 발광소자를 독립적으로 구동하기 위한 구동 회로를 구성함에 있어, 구동 트랜지스터의 문턱전압을 샘플링해서 문턱전압을 보상할 수 있도록 6T1C(6Transistor,1Capacitor), 또는 7T1C 등의 구조로 주로 적용되었다.
유기 발광소자의 구동 회로를 6T1C 구조로 적용하는 경우에는 낮은 데이터 전압으로 저계조를 구현할 수 있기 때문에, 저계조에서의 소비 전력이 더 큰 영상 표시 특성을 감안할 때 전체적으로는 소비 전력을 절감할 수 있는 이점이 있다. 하지만, 구동 트랜지스터의 초기화 단계에서 초기화 전압(또는, 기준 전압)과 고전위 전압이 구동 트랜지스터나 스토리지 캐패시터의 양단에 결려 쇼트되는 이슈가 있었다. 또한, 6T1C 구조는 서로 다른 파형을 갖는 복수의 스위칭 신호(예를 들어, 제1, 제2 스캔 신호, 및 발광 제어신호) 등을 필요로 하기 때문에, 게이트 구동부 등의 스위칭 신호 공급 구조가 복잡하고 더욱 커지는 문제가 있었다.
반면, 유기 발광소자 구동 회로를 7T1C 구조로 적용하는 경우에는 스위칭 트랜지스터들이 스위칭 신호를 공유해서 동작되도록 함으로써 스위칭 신호들을 줄일 수 있었다. 하지만, 7T1C 구조는 높은 데이터 전압으로 저계조를 구현해야 했기 때문에, 저계조에서의 소비 전력이 더 큰 영상 표시 특성을 감안할 때 전체적으로 소비 전력이 증가하는 문제가 있다.
본 명세서는 상기 언급된 문제들을 해결하기 위해, 각 화소에 형성된 유기 발광소자의 구동 회로 구조를 개선하여 구동 회로의 초기화 전압 쇼트 이슈를 제거하고, 구동 회로의 스위칭 신호들을 줄일 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
특히, 낮은 데이터 전압으로 저계조를 구현할 수 있는 7T1C 구조의 유기 발광소자 구동 회로를 적용함으로써 소비 전력을 줄이고, 스위칭 트랜지스터들이 스위칭 신호(예를 들어, 스캔 신호)를 서로 공유해서 동작되도록 하는 이점을 활용할 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
위에서 언급된 본 명세서의 기술적 과제 외에도, 본 명세서의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 표시 패널에 배열된 복수의 화소들 각각이 유기 발광소자, 및 유기 발광소자를 독립적으로 구동하는 구동 회로를 포함하도록 구성된다. 특히, 각 화소에 구비된 유기 발광소자의 구동회로는 현재단 게이트 라인으로부터의 스캔 신호에 응답해서 데이터 전압을 제1 노드의 스토리지 캐패시터로 공급하는 제1 스위칭 트랜지스터, 전단 발광 제어라인으로부터의 전단 발광 제어신호에 응답하여 제1 기준 전압을 제1 노드로 공급하는 제2 스위칭 트랜지스터, 및 전단 게이트 라인으로부터의 전단 스캔 신호에 응답해서 제1 기준 전압을 스토리지 캐패시터와 구동 트랜지스터가 연결된 제2 노드로 공급하는 제3 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
이와 더불어, 각 화소들에 구비된 유기 발광소자의 구동회로는 스캔 신호에 응답해서 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및 드레인 전극을 다이오드 형태로 접속시키는 제4 스위칭 트랜지스터, 현재단의 발광 제어신호에 응답하여 구동 트랜지스터를 유기 발광소자와 전기적으로 연결시키는 제5 스위칭 트랜지스터, 및 스캔 신호에 응답하여 제1 기준 전압을 유기 발광소자로 공급하는 제6 스위칭 트랜지스터를 더 포함하도록 구성된다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 상기의 표시 패널에 구비된 복수의 게이트 라인 및 발광 제어라인에 스캔 신호와 발광 제어신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부, 복수의 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부, 및 게이트 및 데이터 구동부를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
본 명세서의 실시예들에 의한 유기 발광 표시 장치는 유기 발광소자의 구동 회로 구조를 개선하여 초기화 단계에서 스토리지 캐패시터의 양단 전압이 초기화 전압(또는, 기준 전압)으로 동일하게 초기화될 수 있도록 한다. 이에, 구동 회로의 초기화 전압 쇼트 이슈를 제거해서 각 화소의 영상 표시 불량 발생을 방지하고 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 의한 유기 발광 표시 장치는 낮은 데이터 전압으로 저계조를 구현할 수 있는 7T1C 구조의 유기 발광소자 구동 회로를 적용함으로써, 7T1C 구조의 안정화 이점을 활용하면서도 영상 표시를 위한 소비 전력을 절감할 수 있다.
또한, 유기 발광소자 구동 회로의 스위칭 트랜지스터들이 전단 수평라인의 스캔 신호나 발광 제어신호를 서로 공유해서 동작될 수 있도록 구현함으로써, 스캔 신호나 발광 제어 신호를 생성하는 게이트 구동부의 구조를 단순화시키고 그 크기를 축소시킬 수 있다.
본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함된다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 어느 한 화소 구조를 구체적으로 나타낸 화소 회로도이다.
도 3은 각 화소의 구동 기간 중 초기화 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 초기화 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 각 화소의 구동 기간 중 샘플링 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 샘플링 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 각 화소의 구동 기간 중 홀딩 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 홀딩 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 각 화소의 구동 기간 중 유기 발광소자 발광 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 유기 발광소자 발광 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 어느 한 화소 구조를 구체적으로 나타낸 다른 예시의 화소 회로도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 일 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 명세서의 일 예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서의 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 일 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서의 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 “포함한다,” “갖는다,” “이루어진다” 등이 사용되는 경우 “만”이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, “상에,” “상부에,” “하부에,” “옆에” 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, “바로” 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, “후에,” “에 이어서,” “다음에,” “전에” 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제 2 구성요소일 수도 있다.
“적어도 하나”의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, “제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 적어도 하나”의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 명세서의 여러 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 본 명세서의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 그리고 첨부된 도면에 도시된 구성요소들의 스케일은 설명의 편의를 위해 실제와 다른 스케일을 가지므로, 도면에 도시된 스케일에 한정되지 않는다.
이하, 본 명세서의 명의 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소(P)를 포함하는 표시 패널(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 및 컨트롤러(400)를 포함한다.
표시 패널(100)에는 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn) 및 복수의 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)이 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)과 서로 교차 배치된다. 그리고, 각각의 화소(P)가 적어도 하나씩의 게이트 라인(GL), 발광 제어라인(EL) 및 데이터 라인(DL)과 연결되도록 배치된다.
구체적으로, 각각의 화소(P)는 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동부(300)로부터 스캔 신호를 공급받고, 데이터 라인(DL)을 통해서는 데이터 구동부(300)로부터 데이터 신호를 공급받는다. 그리고, 발광 제어라인(EL)을 통해서는 발광 제어신호를 공급받고, 별도의 전원 공급 라인들을 통해서는 고전위 및 저전위 전원을 공급받는다.
각각의 화소(P)는 유기 발광소자 및 유기 발광소자를 독립적으로 구동하는 구동 회로를 포함해서 구성된다. 각 화소(P)의 유기 발광소자 구동 회로는 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압을 충전하고, 충전된 데이터 전압에 대응하는 전류가 유기 발광소자로 흐르도록 함으로써, 유기 발광소자가 소정의 프레임 기간 동안 발광 상태를 유지하도록 한다.
본 실시예에 따른 각 화소(P)의 세부 구조, 즉 유기 발광소자와 그 구동회로에 대한 세부 구조와 동작 특성에 대해서는 이후에 첨부된 도 2 내지 6을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 컨트롤러(400)는 마이크로프로세서, 모바일 프로세서, 어플리케이션 프로세서 등과 결합되어 집적회로 타입으로 구성 가능하다. 또한, 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300) 또한 마이크로프로세서 등의 집적회로 타입으로 구성될 수 있다. 이에, 컨트롤러(400)는 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300) 중 적어도 하나의 구성 요소와 집적되어 일체로 구성될 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 각 구성 요소들에 대한 명확한 동작 구분을 위해, 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300)가 컨트롤러(400)와 별도로 형성된 예로 설명하기로 한다.
게이트 구동부(200)는 컨트롤러(400)로부터의 게이트 제어신호(GCS), 예를 들어 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse)와 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 및 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable)에 응답하여 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 신호를 순차적으로 공급한다. 여기서, 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 신호가 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압이 공급된다. 이에 따라, 게이트 구동부(200)는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 화소(P)의 구동 회로들이 순차적으로 구동되도록 제어한다.
또한, 게이트 구동부(200)는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 복수의 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)에 발광 제어신호를 순차적으로 공급한다. 마찬가지로, 각각의 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)에 발광 제어신호가 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압이 공급된다.
데이터 구동부(300)는 컨트롤러(400)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 신호(Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(Source Output Enable) 신호 등을 이용하여 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 적어도 한 수평 기간 단위로 데이터 전압을 공급한다. 다시 말해, 데이터 구동부(300)는 컨트롤러(400)로부터 1수평 라인분씩 입력되는 영상 데이터(M_RGB)를 래치한 후, 래치된 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환한다. 그리고, 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 신호가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인분의 데이터 전압을 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 공급한다.
컨트롤러(400)는 외부로부터의 영상 데이터(RGB)를 표시 패널(100)의 구동 주파수와 해상도 특성 등에 맞게 정렬해서 데이터 구동부(300)로 공급한다. 그리고 외부로부터의 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync)을 이용하여 게이트 제어신호(GCS)와 데이터 제어신호(DCS)를 생성해서 전송함으로써, 데이터 구동부(34)와 게이트 구동부(2)를 각각 제어한다.
특히, 컨트롤러(400)는 각각의 화소(P)에 포함된 유기 발광소자의 구동 회로가 자체적으로 구동 트랜지스터의 문턱전압을 샘플링해서 보상할 수 있도록 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다. 이에, 게이트 구동부(200)는 게이트 제어신호(GCS)에 응답해서 각 발광 소자의 구동 회로가 초기화 기간, 샘플링 기간, 홀딩 기간, 및 발광 기간별로 나뉘어 구동될 수 있도록 스캔 신호와 발광 제어신호를 생성한다. 그리고, 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn) 및 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)으로 공급해서 각 화소들이 구동되도록 제어한다.
도 2는 도 1에 도시된 어느 한 화소 구조를 구체적으로 나타낸 화소 회로도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)에 배열된 각각의 화소(P)는 유기 발광소자(OLED) 및 유기 발광소자(OLED)를 독립적으로 구동하는 구동 회로(PD)를 포함한다.
다시 말해, 각각의 화소(P)는 각각의 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 초기화 전원라인(CPL), 발광 제어라인(EL), 고전위 전압원(EVDD)에 각각 접속된 구동 회로(PD), 및 구동 회로(PD)와 저전위 전압원(EVSS) 사이에 접속되어 등가적으로는 다이오드로 표현되는 유기 발광소자(OLED)를 포함한다.
각 화소(P)의 구동 회로(PD)는 제1 내지 제6 스위칭 트랜지스터(T1 내지 T6), 구동 트랜지스터(DT) 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
여기서, 제1 내지 제6 스위칭 트랜지스터(T1 내지 T6)와 구동 트랜지스터(DT)는 NMOS 트랜지스터 또는 PMOS 트랜지스터 등으로 구성될 수 있는데, 이하에서는 제1 내지 제6 스위칭 트랜지스터(T1 내지 T6)와 구동 트랜지스터(DT)가 PMOS 트랜지스터로 이루어진 예를 설명하기로 한다.
제1 스위칭 트랜지스터(T1)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호(Scan(n))에 응답해서 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(N1)로 공급함으로써, 스토리지 캐패시터(Cst)가 데이터 전압(Vdata)에 의해 충전되도록 한다.
제2 스위칭 트랜지스터(T2)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호(Scan(n))에 응답해서 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극 및 드레인 전극을 전기적으로 연결시킴으로써 구동 트랜지스터(DT)를 다이오드 형태로 접속시킨다.
제3 스위칭 트랜지스터(T3)는 전단 발광 제어라인(EL(n-1)으로부터의 전단 발광 제어신호(EM(n-1))에 응답하여, 초기화 전원라인(CPL)의 제1 기준 전압(Vref1)이 스토리지 캐패시터(Cst)가 연결된 제1 노드(N1)로 인가되도록 한다.
제4 스위칭 트랜지스터(T4)는 발광 제어라인(EL)으로부터의 발광 제어신호(EM(n))에 응답하여, 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(N3)을 유기 발광소자(OLED)의 입력단(N4)과 접속시킨다.
제5 스위칭 트랜지스터(T5)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호(Scan(n))에 응답해서, 초기화 전원라인(CPL)의 제1 기준 전압(Vref1)을 유기 발광소자(OLED)의 입력단(N4)으로 공급한다. 여기서, 제5 스위칭 트랜지스터(T5)는 구동 회로(PD)의 안정화 소자로 적용된다.
제6 스위칭 트랜지스터(T6)는 전단 게이트 라인(GL(n-1))으로부터의 전단 스캔 신호(Scan(n-1))에 응답해서 초기화 전원라인(CPL)의 제1 기준 전압(Vref1)을 스토리지 캐패시터(Cst)와 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극이 연결된 제2 노드(N2)로 공급한다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 제1 및 제2 노드(N1,N2) 사이에 연결되어 제1 및 제2 노드(N1,N2) 간의 차 전압을 저장하고, 제1 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴-오프된 상태에서 저장되었던 데이터 전압을 방전시킴으로써, 구동 트랜지스터(DT)가 적어도 한 프레임 기간 동안 구동될 수 있도록 한다.
구동 트랜지스터(DT)는 제2 노드(N2)로 입력되는 스토리지 캐패시터(Cst)의 방전 전압에 대응되도록 유기 발광소자(OLED)에 흐르는 전류량을 제어한다.
유기 발광소자(OLED)는 구동 회로(PD)의 제4 스위칭 트랜지스터(T4)와 접속된 애노드 전극, 저전위 전압원인 제2 전원 라인(EVSS)과 접속된 캐소드 전극, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 형성된 유기층을 포함해서 구성된다. 이러한 유기 발광소자(OLED)는 구동 회로(PD)의 제4 스위칭 트랜지스터(T4)를 통해 인가되는 구동 트랜지스터(DT)의 출력 전류량에 의해 발광한다.
전술한 바와 같이 구성된 유기 발광소자 구동 회로(PD)는 제1 및 제2 노드(N1,N2)와 구동 트랜지스터(DT)의 초기화 단계에서 제3 및 제6 스위칭 트랜지스터(T3,T6)에 의해 스토리지 캐패시터(Cst)의 양 단, 즉 제1 및 제2 노드(N1,N2)가 초기화 전원라인(CPL)의 제1 기준 전압(Vref1)에 의해 초기화되도록 한다. 이때는 제1 스위칭 트랜지스터(T1)와 구동 트랜지스터(DT)가 모두 턴-오프된 상태에서 제1 및 제2 노드(N1,N2)가 제1 기준 전압(Vref1)으로 초기화되도록 함으로써, 제1 및 제2 노드(N1,N2)의 제1 기준 전압(Vref1)이 고전위 전압원(EVDD)과 쇼트되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 초기화 단계에서의 제6 스위칭 트랜지스터(T6)는 이전단 수평라인 화소의 게이트 라인(GL(n-1))으로 인가되는 전단 스캔 신호(Scan(n-1))에 응답해서 동작되도록 한다. 제6 스위칭 트랜지스터(T6)는 전단 스캔 신호(Scan(n-1))를 이용할 수도 있고, 추가로 추가로 스캔 신호를 생성해서 동작되도록 할 수도 있다.
아울러, 제4 스위칭 트랜지스터(T4) 또한 이전단 수평라인 화소의 발광 제어라인(EL(n-1))으로 인가되는 전단 발광 제어신호(EM(n-1))에 응답해서 동작되도록 구성되는바, 게이트 구동부(200)에서 추가로 발광 제어신호를 생성 및 공급하지 않고도 구동 트랜지스터(DT)의 홀딩 동작 제어가 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 명세서의 실시예에 따른 화소(P) 구조로는 게이트 구동부(200)에서 추가로 스캔 신호와 발광 제어신호를 생성하지 않고도 제1 및 제2 노드(N1,N2)의 초기화 및 구동 트랜지스터(DT)의 홀딩 제어가 진행되도록 함으로써, 게이트 구동부(200)의 자체 회로 구조를 단순화시킬 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 각 화소(P)의 구동 방법 및 동작 특징을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
각 화소(P)의 프레임별 구동 기간은 초기화 기간(ST1), 샘플링 기간(ST2), 홀딩 기간(ST3), 및 유기 발광소자의 발광 기간(ST4)로 구분되어 동작될 수 있다.
도 3은 각 화소의 구동 기간 중 초기화 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 초기화 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
초기화 기간(ST1)은 현재 단의 제1 스위칭 트랜지스터(T1)에 스캔 신호(Scan(n))와 데이터 전압(Vdata)이 공급되기에 앞서, 스토리지 캐패시터(Cst)의 양 단 노드인 제1 및 제2 노드(N1,N2)가 제1 기준 전압(Vref1)에 의해 초기화되도록 하는 기간이다.
이를 위해, 초기화 기간(ST1)에는 제3 스위칭 트랜지스터(T3)가 전단 발광 제어라인(EL(n-1)으로부터의 전단 발광 제어신호(EM(n-1))에 의해 턴-온되도록 하여, 제1 노드(N1)에 초기화 전원라인(CPL)의 제1 기준 전압(Vref1)이 공급되도록 한다. 이와 동시에, 제6 스위칭 트랜지스터(T6) 또한 이전단 게이트 라인(GL(n-1))의 스캔 신호(Scan(n-1))에 의해 턴 온되도록 하여 제2 노드(N2)에 제1 기준 전압(Vref1)이 공급되도록 한다. 초기화 기간(ST1)에 제1 스위칭 트랜지스터(T1)와 구동 트랜지스터(DT)가 모두 턴-오프된 상태이므로, 제1 및 제2 노드(N1,N2)의 제1 기준 전압(Vref1)은 고전윈 전압원(EVDD)과 쇼트되지 않는다.
도 4는 각 화소의 구동 기간 중 샘플링 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 샘플링 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
샘플링 기간(ST2)은 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압(Vth)을 샘플링하는 기간이다.
이를 위해, 샘플링 기간(ST2)에는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호(Scan(n))에 의해 제1, 제2, 제5 스위칭 트랜지스터(T1,T2,T5)가 동시에 턴-온되도록 하여 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압(Vdata)이 제1 노드(N1) 및 스토리지 캐패시터(Cst)의 입력단으로 공급되도록 한다. 이때, 제2 스위칭 트랜지스터(T2)에 의해서는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극 및 드레인 전극이 다이오드 형태로 연결되므로, 제2 노드(N2)를 통해서는 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압(Vth)이 샘플링된다.
도 5는 각 화소의 구동 기간 중 홀딩 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 홀딩 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
홀딩 기간(ST3)은 구동 트랜지스터(DT)의 화소(P)의 고전위 전압원(EVDD)과 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압(Vth)의 차전압(EVDD-Vth)이 제2 노드(N2)에 홀딩 되도록 하는 기간이다.
홀딩 기간(ST3)에는 제4 스위칭 트랜지스터(T4)가 발광 제어라인(EL)으로부터의 발광 제어신호(EM(n))에 의해 턴-온되도록 하여, 고전위 전압원(EVDD)과 문턱전압(Vth)의 차전압(EVDD-Vth)이 제2 노드(N2)에 홀딩 되도록 한다. 이때, 유기 발광소자(OLED)의 애노드 단은 제1 기준 전압(Vref1)으로 유지되고, 스토리지 캐패시터(Cst)의 양단의 전압은 전류 패스가 형성되지 않기 때문에 유기 발광소자(OLED)는 발광하지 않고 홀딩 상태를 유지한다.
도 6은 각 화소의 구동 기간 중 유기 발광소자 발광 기간에 각 화소로 인가되는 제어 신호 및 유기 발광소자 발광 기간의 화소 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
유기 발광소자 발광 기간(ST4)은 제1 및 제2 노드(N1,N2)에 전류 패스가 형성되도록 하여, 구동 트랜지스터(DT)를 통해 유기 발광소자(OLED)로 흐르는 전류량에 따라 유기 발광소자(OLED)가 발광 및 발광 유지되도록 하는 기간이다.
유기 발광소자 발광 기간(ST4)에는 제4 스위칭 트랜지스터(T4)가 발광 제어신호(EM(n))에 의해 턴-온 상태를 유지하도록 하면서 제3 스위칭 트랜지스터(T3)가 전단 발광 제어신호(EM(n-1))에 의해 턴-온되도록 한다. 이에, 제1 및 제2 노드(N1,N2)에 전류 패스가 형성되도록 해서 구동 트랜지스터(DT)로 출력되는 전류량에 따라 유기 발광소자(OLED)가 발광 및 발광 유지되도록 한다.
도 7은 도 1에 도시된 어느 한 서브 화소 구조를 구체적으로 나타낸 다른 예시의 화소 회로도이다.
도 7을 참조하면, 유기 발광소자(OLED)의 구동 회로(PD) 구조에 있어서, 유기 발광소자(OLED)의 구동 회로(PD)는 서로 다른 전압 크기를 같은 제1 및 제2 기준 전압(Vref1,Vref2)을 이용해서 유기 발광소자(OLED)의 발광 동작을 제어할 수 있다.
이를 위해, 제1 내지 제4 스위칭 트랜지스터(T1 내지 T4), 및 제6 스위칭 트랜지스터(T6)의 배치 구조는 전술한 도 2 내지 6으로 도시된 배치 구조와 동일하게 배치되도록 하되, 제5 스위칭 트랜지스터(T5)만 별도의 전원 라인(PL)으로 공급되는 제2 기준 전압(Vref2)을 유기 발광소자(OLED)의 입력단(N4)으로 공급할 수 있도록 구성된다.
도 7에 도시된 유기 발광소자(OLED)의 구동 회로(PD)는 도 2 내지 6을 통해 설명된 바와 같이, 초기화 기간(ST1), 샘플링 기간(ST2), 홀딩 기간(ST3), 및 유기 발광소자의 발광 기간(ST4)로 구분되어 순차적으로 동작될 수 있다.
다만, 샘플링 기간(ST2)에 제5 스위칭 트랜지스터(T5)가 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호(Scan(n))에 의해 턴-온되어, 별도의 전원 라인(PL)으로 공급되는 제2 기준 전압(Vref2)을 유기 발광소자(OLED)의 입력단(N4)으로 공급하도록 구성된다. 이렇게, 샘플링 기간(ST2)에 제5 스위칭 트랜지스터(T5)를 통해 제2 기준 전압(Vref2)이 유기 발광소자(OLED)의 입력단(N4)으로 공급됨으로써, 이후의 홀딩 기간(ST3)에 유기 발광소자(OLED)의 입력단(N4)이 제2 기준 전압(Vref2) 크기로 유지되도록 할 수 있다. 제2 기준 전압(Vref2)의 전압 크기가 초기화 전압으로 이용되는 제1 기준 전압(Vref1)보다 크게 설정 및 입력되면, 샘플링 기간(ST2)과 홀딩 기간(ST3)에 전류 패스가 형성되지 않도록 안정적으로 홀딩함으로써 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압(Vth) 샘플링 효율 및 구동 전압 홀딩 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
전술한 본 명세서의 실시예들에 의한 유기 발광 표시 장치는 유기 발광소자(OLED)의 구동 회로(PD) 구조를 개선하여 초기화 기간(ST1)에서 스토리지 캐패시터(Cst)의 양단 전압이 초기화 전압(또는, 제1 기준 전압(Vref1))으로 동일하게 초기화될 수 있도록 한다. 이에, 구동 회로(PD)의 초기화 쇼트 이슈를 제거해서 각 화소의 영상 표시 불량 발생을 방지하고 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 의한 유기 발광 표시 장치는 낮은 데이터 전압으로 저계조를 구현할 수 있는 7T1C 구조의 유기 발광소자(OLED)의 구동 회로(PD)를 적용함으로써, 7T1C 구조의 안정화 이점을 활용하면서도 영상 표시를 위한 소비 전력을 절감할 수 있다.
또한, 유기 발광소자 구동 회로(PD)의 스위칭 트랜지스터들이 이전단의 스캔 신호(Scan(n-1))나 발광 제어 신호(EM(n-1))를 서로 공유해서 동작될 수 있도록 구현함으로써, 스캔 신호(Scan(n))나 발광 제어 신호(EM(n))를 생성하는 게이트 구동부(200)의 구조를 단순화시키고 그 크기를 축소시킬 수 있다.
상술한 본 명세서의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 명세서의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 본 명세서의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 본 명세서가 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 명세서는 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 명세서의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 명세서의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표시 패널
200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부
400: 컨트롤러

Claims (11)

  1. 유기 발광소자; 및 상기 유기 발광소자를 독립적으로 구동하는 구동 회로로 이루어진 화소를 포함하며,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    현재단 게이트 라인으로부터의 스캔 신호에 응답해서 데이터 전압을 제1 노드의 스토리지 캐패시터로 공급하는 제1 스위칭 트랜지스터;
    전단 발광 제어라인으로부터의 전단 발광 제어신호에 응답하여 제1 기준 전압을 상기 제1 노드로 공급하는 제2 스위칭 트랜지스터; 및
    전단 게이트 라인으로부터의 전단 스캔 신호에 응답해서 상기 제1 기준 전압을 상기 스토리지 캐패시터와 구동 트랜지스터가 연결된 제2 노드로 공급하는 제3 스위칭 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    상기 스캔 신호에 응답해서 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및 드레인 전극을 다이오드 형태로 접속시키는 제4 스위칭 트랜지스터;
    현재단의 발광 제어신호에 응답하여 상기 구동 트랜지스터를 유기 발광소자와 전기적으로 연결시키는 제5 스위칭 트랜지스터;
    상기 스캔 신호에 응답하여 상기 제1 기준 전압을 상기 유기 발광소자로 공급하는 제6 스위칭 트랜지스터를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    프레임별로 초기화 기간, 샘플링 기간, 홀딩 기간, 및 유기 발광소자의 발광 기간로 구분되어 동작되며,
    상기 초기화 기간에
    상기 제1 스위칭 트랜지스터와 상기 구동 트랜지스터를 턴-오프시킨 상태에서 상기 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터를 동시에 턴-온 시킴으로써, 상기 제1 및 제2 노드에 상기 제1 기준 전압이 동시에 공급되도록 하는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    상기 샘플링 기간에 상기 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터는 턴-오프시키고, 상기 제4 및 제6 스위칭 트랜지스터를 동시에 턴-온 시킴으로써, 상기 구동 트랜지스터는 다이오드 형태로 연결되도록 하고 상기 유기 발광소자로 상기 제1 기준 전압이 인가되도록 하는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    상기 유기 발광소자의 발광 기간에 상기 제1, 3, 4 스위칭 트랜지스터를 턴-오프시키고, 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터가 턴-온 되도록 함으로써, 상기 제1 및 제2 노드에 전류 패스가 형성되도록 하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 복수의 게이트 라인 및 발광 제어라인과 복수의 데이터 라인에 의해 정의된 화소 영역에 유기 발광소자를 독립적으로 구동하는 구동 회로를 각각 포함하는 표시 패널;
    상기 복수의 게이트 라인 및 발광 제어라인에 스캔 신호와 발광 제어신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부;
    상기 복수의 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 및 데이터 구동부를 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 각 화소에 포함된 유기 발광소자의 구동회로는
    현재단 게이트 라인으로부터의 스캔 신호에 응답해서 데이터 전압을 제1 노드의 스토리지 캐패시터로 공급하는 제1 스위칭 트랜지스터;
    전단 발광 제어라인으로부터의 전단 발광 제어신호에 응답하여 제1 기준 전압을 상기 제1 노드로 공급하는 제2 스위칭 트랜지스터;
    전단 게이트 라인으로부터의 전단 스캔 신호에 응답해서 상기 제1 기준 전압을 상기 스토리지 캐패시터와 구동 트랜지스터가 연결된 제2 노드로 공급하는 제3 스위칭 트랜지스터, 및
    상기 스캔 신호에 응답하여 제2 기준 전압을 유기 발광소자로 공급하는 제4 스위칭 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 기준 전압은 상기 제1 기준 전압보다 더 큰 크기로 설정되어 상기 제4 스위칭 트랜지스터의 턴-온 동작에 따라 상기 유기 발광소자로 공급되는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    상기 스캔 신호에 응답해서 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및 드레인 전극을 다이오드 형태로 접속시키는 제5 스위칭 트랜지스터;
    현재단의 발광 제어신호에 응답하여 상기 구동 트랜지스터를 상기 유기 발광소자와 전기적으로 연결시키는 제6 스위칭 트랜지스터를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    프레임별로 초기화 기간, 샘플링 기간, 홀딩 기간, 및 유기 발광소자의 발광 기간로 구분되어 동작되며,
    상기 초기화 기간에
    상기 제1 스위칭 트랜지스터와 상기 구동 트랜지스터를 턴-오프시킨 상태에서 상기 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터를 동시에 턴-온 시킴으로써, 상기 제1 및 제2 노드에 상기 제1 기준 전압이 동시에 공급되도록 하는 유기 발광 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    상기 샘플링 기간에 상기 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터는 턴-오프시키고, 상기 제4 및 제5 스위칭 트랜지스터를 동시에 턴-온 시킴으로써, 상기 구동 트랜지스터는 다이오드 형태로 연결되도록 하고 상기 유기 발광소자로 상기 제1 기준 전압이 인가되도록 하는 유기 발광 표시 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기 발광소자의 구동회로는
    상기 유기 발광소자의 발광 기간에 상기 제1, 3, 5 스위칭 트랜지스터를 턴-오프시키고, 상기 제2 및 제6 스위칭 트랜지스터가 턴-온 되도록 함으로써, 상기 제1 및 제2 노드에 전류 패스가 형성되도록 하는 유기 발광 표시 장치.
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