KR20230045991A - 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로에 관한 것으로, 기판의 스트레칭으로 인한 면적 변화에 따른 휘도 변화 뿐만 아니라 배선의 길이가 길어지면서 저항이 증가하여 생기는 전압 저하에 의한 휘도 변화 역시 보상할 수 있는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 유기 발광 다이오드(OLED) 소자, 3개의 스위칭 트랜지스터, 1개의 구동 트랜지스터 및 2개의 커패시터를 포함하여 화소 회로를 구성함으로써, 디스플레이 화면의 면적이 비례하여 구동 트랜지스터의 게이트에 인가되는 전압이 변화하며 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있도록 하여 휘도 감소를 보상하면서도 전원의 전압강하에 의한 휘도 감소도 자동으로 보상할 수 있다. 또한, 생체의학적 혹은 자동차, 사물의 인터넷 및 웨어러블 전자 제품과 같은 미래 디스플레이 애플리케이션에 유용하게 적용될 수 있으며, 신체에 부작하거나 창문의 커튼 등 스트레처블 디스플레이가 사용될 때 부분적으로 늘어나서 휘도의 변화가 발생하는 경우 이를 보상하여 면적이 늘어나더라도 휘도가 균일한 스트레쳐블 디스플레이를 구현할 수 있으면서도 배선 저항에 의한 전압 저하에 의한 휘도 변화도 보상할 수 있다.

Description

능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로{Compensation pixel circuit of active matrix organic light-emitting diode}
본 발명은 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로에 관한 것으로, 기판의 스트레칭으로 인한 면적 변화에 따른 휘도 변화 뿐만 아니라 배선의 길이가 길어지면서 저항이 증가하여 생기는 전압 저하에 의한 휘도 변화 역시 보상할 수 있는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로에 관한 것이다.
도 1은 종래 능동형 유기 발광 다이오드(active matrix organic light-emitting diode, AMOLED)의 화소 회로 디스플레이 패널의 저항을 나타내는 다이어그램이다.
디스플레이 패널을 이용한 장치의 형태 변화 중, 신축성을 이용해 패널의 면적이 가변 가능한 스트레쳐블(stretchable) 표시 장치 기술은 가장 발전한 디스플레이 형태 변화 기술로써 관심이 높아지고 있다.
그러나, 스트레쳐블 기술이 적용된 디스플레이 패널의 면적이 변화하는 경우, 패널 내부 또는 구동 회로와 연결된 전극 배선의 면적 역시 변화한다. 이에 따라, 패널을 구성하는 전극 배선의 저항 및 정전 용량이 증가할 뿐만 아니라, 화소 내부를 구성하는 박막 트랜지스터의 문턱 전압, 전자 이동도와 같은 전기적 특성의 변화가 발생할 수 있다. 또한, 디스플레이 패널의 면적이 변화하는 경우 패널을 구성하는 능동형 유기 발광 다이오드(active matrix organic light-emitting diode, AMOLED)에 공급되는 전압의 전압 강하로 이어지며, 전류의 변화를 유발할 수 있다. 그 결과, 스트레쳐블 표시 장치에서는 스트레쳐블 표시 패널의 면적이 변화할 때 디스플레이 패널의 휘도 불균형이 발생하는 문제점이 있었다.
즉, 도 1을 참조하면, 디스플레이가 스트레칭될 경우 능동형 유기 발광 다이오드의 버스 라인이 길어지고, 이에 따라 저항이 커지게 되며, 따라서 I-R drop이 증가하게 된다. I-R drop에 의하여 VDD 전압이 떨어지게 되면, 능동형 유기 발광 다이오드로 들어가는 전류가 작아지게 되어, 능동형 유기 발광 다이오드 디스플레이의 휘도가 불균일해진다.
또는 스트레처블 디스플레이를 구성하기 위한 방법으로 트랜지스터 소자는 딱딱한 늘어나지 않는 영역에 구성하여 트랜지스터의 특성 변화를 피하는 경우나 배선저항이 말굽형이나 휘는 구조 등으로 배선저항의 변화가 스트레칭에 의하여 스트레칭에 따른 OLED의 전류변화가 없거나 작아도 면적의 증가에 따라 평균휘도가 감소하게 된다.
따라서, 유연하거나 혹은 신축성 있는 재료를 이용한 대면적의 디스플레이 기판에서 면적의 변화가 발생했을 때 나타나는 휘도의 뷸균일을 보상해줄 수 있는 보상 회로의 구성이 요구된다. 즉, 스트레쳐블 디스플레이의 경우에 면적이 변화할 때 발생하는 휘도의 변화 및 불균형을 보상할 수 있는 회로 구성이 필요하다.
KR 10-2009748 B1
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 유기 발광 다이오드(OLED) 소자, 3개의 스위칭 트랜지스터, 1개의 구동 트랜지스터, 및 2개의 커패시터를 포함하여 화소 회로를 구성함으로써, 디스플레이 화면 면적의 증가로 인한 트랜지스터 소자 특성의 열화뿐만 아니라 배선 저항의 증가에 의해 발생하는 휘도 감소를 자동으로 보상할 수 있는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 구동 트랜지스터의 문턱 전압 및 전압 강하를 보상하여 애노드 전류를 보상하고, 결과적으로 능동 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널의 휘도를 보상할 수 있는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로는, 전원 전압의 전원 라인; 드레인 전극에 상기 전원 라인을 통하여 전원 전압이 인가되고, 상기 인가된 전원 전압으로 공급되는 전류가 소스 전극으로 전달되어 유기 발광 다이오드 소자에 해당 전류를 전달하는 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 소스 전극으로부터 일단으로 공급되는 전류에 의해 소정의 휘도로 발광하는 유기 발광 다이오드 소자; 주사 신호의 신호 라인 역할을 하는 제1 스캔 신호 라인; 다른 주사 신호의 신호 라인 역할을 하는 제2 스캔 신호 라인; 상기 유기발광 다이오드 소자의 발광을 위한 데이터 전압을 제공하는 데이터 라인; 게이트 전극은 상기 제1 스캔 신호 라인과 연결되고, 드레인 전극은 상기 데이터 라인과 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 접속되는 제1 커패시터; 게이트 전극이 상기 제1 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극과 함께 상기 제1 스캔 신호 라인에 연결되는 제2 스위칭 트랜지스터; 상기 제1 스위칭 트랜지스터의 소스 전극, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 제1 커패시터에 연결되는 단(이하, 'Node P'라 한다)과, 상기 제2 스위칭 트랜지스터의 소스 전극과 제3 스위칭 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 단(이하, 'Node Q'라 한다) 사이에 접속되는 제2 커패시터; 및, 소스 전극은 상기 제2 스위칭 트랜지스터의 소스 전극에 연결되고, 게이트 전극과 드레인 전극은 서로 연결되어 다이오드 역할을 하여 단방향성의 전류가 흐르게 하는 제3 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
상기 제1 스위칭 트랜지스터는, 게이트 전극을 통해 상기 제1 스캔 신호라인으로부터 공급되는 스캔 펄스에 따라 턴 온(turn on) 되어, 상기 데이터 라인으로부터 전송되는 데이터 전압을 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터에 인가할 수 있다.
상기 제1 스위칭 트랜지스터는, 드레인 전극이 상기 데이터 라인에 연결되어 밝기를 결정하는 데이터 신호에 연결되고, 소스 전극은, 상기 유기 발광 다이오드 소자에 흐르는 전류를 제어하는 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극, 상기 제1 커패시터 및 제2 커패시터에 연결될 수 있다.
상기 구동 트랜지스터는, 상기 제1 스위칭 트랜지스터로부터 게이트 전극에 공급되는 데이터 전압에 따라 전류가 제어되어 상기 유기 발광 다이오드 소자로 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
상기 제3 스위칭 트랜지스터는, 드레인 전극이 후단인 상기 제2 스캔 라인에 연결되어 상기 제2 커패시터에 전압이 충전되는 통로 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 커패시터는, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 접속되어, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 공급되는 상기 데이터 전압에 대응되는 전압을 저장하고, 상기 저장된 전압으로 상기 구동 트랜지스터를 턴 온 시킬 수 있다.
상기 제2 커패시터는, 스트레칭 보상용 커패시터로서, 패널의 길이 또는 면적 연신에 따라 커패시턴스가 변화할 수 있다.
상기 유기 발광 다이오드 소자의 타단은, 접지되거나, 음의 전압 또는 양의 전압을 가질 수 있다.
상기 제2 스위칭 트랜지스터는, 상기 제1 스위칭 트랜지스터와 함께, 상기 제1 스캔 신호 라인과 연결되어, 드레인 전극으로 인가되는 전원 전압으로 상기 제2 커패시터를 충전시킬 수 있다.
상기 제2 스위칭 트랜지스터는, 충전용 트랜지스터로서, 그 소스 전극이 보상용 상기 제2 커패시터와 상기 제3 스위칭 트랜지스터의 소스 전극의 연결 부위에 연결되며, 그 드레인 전극이 전원 배선과 연결될 수 있다.
상기 제1 커패시터는 저장용량 커패시터일 수 있다.
본 발명에 의하면, 유기 발광 다이오드(OLED) 소자, 3개의 스위칭 트랜지스터, 1개의 구동 트랜지스터 및 2개의 커패시터를 포함하여 화소 회로를 구성함으로써, 디스플레이 화면의 면적에 비례하여 구동 트랜지스터의 게이트에 인가되는 전압이 변화하며 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있도록 하여 스트레칭에 의한 휘도 감소를 보상하면서도 전원의 전압강하에 의한 휘도 감소도 자동으로 보상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 생체의학적 혹은 자동차, 사물의 인터넷 및 웨어러블 전자 제품과 같은 미래 디스플레이 애플리케이션에 유용하게 적용될 수 있으며, 신체에 부착하거나 창문의 커튼 등 스트레처블 디스플레이가 사용될 때 부분적으로 늘어나서 휘도의 변화가 발생하는 경우 이를 보상하여 면적이 늘어나더라도 휘도가 균일한 스트레쳐블 디스플레이를 구현할 수 있으면서도 배선 저항에 의한 전압 저하에 의한 휘도 변화도 보상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 능동형 유기 발광 다이오드(active matrix organic light-emitting diode, AMOLED)의 화소 회로 디스플레이 패널의 저항을 나타내는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 보상 화로의 동작 타이밍도.
도 3은 라이팅(writing) 구간에서 본 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 구간의 동작 타이밍도.
도 4는 보상(compensation) 구간에서 본 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 구간의 동작 타이밍도.
도 5는 에미션(emission) 구간에서 본 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 구간의 동작 타이밍도.
도 6은 본 발명의 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로의 특성을 나타내는 그래프.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “ 직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “구비하다.”, “가지가” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품들 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 보상 화로의 동작 타이밍도이다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 유기 발광 다이오드의 스트레칭 보상 화소 회로는, 유기발광 다이오드(OLED) 소자, 스위칭 트랜지스터 T1, T3, T4, 구동 트랜지스터 T2, 및 커패시터CST, CS를 포함한다.
도 2에서 스위칭 트랜지스터 T1, T3, T4와 구동 트랜지스터 T2는 N-타입의 MOSFET 또는 N 채널 형의 박막 트랜지스터로 구현된 예를 나타내고 있으나, 본 발명은 이에 한정된 것은 아니며, P-타입의 MOSFET이나 박막 트랜지스터로 구현되는 것도 가능하다.
도 2(a)를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 유기 발광 다이오드의 스트레칭 보상 화소 회로의 구성 및 그 연결관계를 설명하면 다음과 같다.
인가되는 전원 전압 VDD로 공급되는 전류에 의해 소정의 휘도로 발광하는 유기 발광 다이오드(OLED) 소자, 전원 전압의 전원 라인 및 주사 신호의 신호 라인 역할을 하는 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n), 다른 주사 신호의 신호 라인 역할을 하는 제2 스캔 신호 라인 SCAN(n+1), 상기 유기 발광 다이오드 소자의 발광을 위한 데이터 전압을 제공하는 데이터 라인 DATA와 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터 T1, 게이트 전극은 상기 제1 스위칭 트랜지스터 T1의 소스 전극에 연결되며, 드레인 전극에 상기 전원 전압 VDD가 인가되는 구동 트랜지스터 T2, 상기 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 접속되는 제1 커패시터 CST, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 T1의 소스 전극 및 상기 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극과 상기 제1 커패시터 CST에 상기 제1 커패시터 (CST)에 직렬로 연결되는 단과 상기 제2 스위칭 트랜지스터 T3와 상기 제3 스위칭 트랜지스터 T4에 직렬로 연결되는 단 사이에 구비되는 스트레칭 보상용 제2 커패시터 CS, 드레인 전극에 상기 전원 전압 VDD가 인가되며 게이트 전극이 상기 제1 스위칭 트랜지스터 T1의 게이트 전극과 함께 상기 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n)에 연결되는 제2 스위칭 트랜지스터 T3, 및 게이트 전극과 드레인 전극은 서로 연결되어 다이오드의 역할을 하면서 상기 제2 스캔 신호 라인 SCAN(n+1)에 연결되며, 소스 전극이 상기 제2 스위칭 트랜지스터 T3의 소스 전극에 연결되는 제3 스위칭 트랜지스터 T4를 포함한다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 능동형 유기 발광 다이오드의 스트레칭 보상 화소 회로의 동작을 설명한다.
상기 제1 스위칭 트랜지스터 T1은 게이트 전극을 통해 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n)으로부터 공급되는 데이터 펄스에 따라 턴 온 되어, 데이터 라인 DATA로부터 드레인 전극으로 들어오는 데이터 전압 VDATA을 상기 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극과 상기 제1 커패시터 CST 및 제2 커패시터 CS에 인가할 수 있다.
즉, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 T1은 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n)으로부터 들어오는 신호에 의해 동작하며, 그 드레인 전극은 데이터 라인 DATA에 연결되어 밝기를 결정하는 데이터 신호에 연결되고, 그 소스 전극은 유기 발광 다이오드 소자에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터 T2 의 게이트 전극과 제1 커패시터 CST 및 제2 커패시터 CS에 연결된다.
상기 구동 트랜지스터 T2는 상기 제1 스위칭 트랜지스터 T1으로부터 공급되는 데이터 전압 VDATA에 따라 스위칭 되어, 전원 전압 VDD에 의해 상기 유기 발광 다이오드(OLED) 소자로 흐르는 전류 IOLED를 제어한다. 이때 구동 트랜지스터 T2는 그 드레인 전극이 전원 전압 VDD에 연결되고, 소스 전극은 유기 발광 다이오드(OLED) 소자에 연결되며, 유기 발광 다이오드(OLED) 소자의 타단은 접지 GND로 연결되거나, 필요에 따라 음의 전압 또는 양의 전압을 가질 수도 있다.
상기 제1 커패시터 CST는 저장용량 커패시터로서, 상기 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 접속되어 상기 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극에 공급되는 상기 데이터 전압(VDATA)에 대응되는 전압을 저장하고, 저장된 전압으로 구동 트랜지스터 T2를 턴 온 시킬 수 있다.
상기 유기 발광 다이오드(OLED) 소자는 구동 트랜지스터 T2의 소스 전극과 전기적으로 접속되어, 상기 전원 전압 VDD로부터 공급되는 전류에 의해서 발광할 수 있다.
보상용 제2 커패시터 CS는 제1 스위칭 트랜지스터 T1 의 소스 전극 및 구동 트랜지스터 T2 의 게이트 전극인 만나는 Node P와 상기 제2 스위칭 트랜지스터 T3의 소스 전극 및 제3 스위칭 트랜지스터 T4의 소스 전극 사이에 연결되며, 상기 제1 커패시터 CST에 직렬로 연결된다. 보상용 제2 커패시터 Cs는 스트레칭(stretching) 커패시터로서, 디스플레이 패널의 길이 또는 면적 연신에 따라 그 커패시턴스가 변화하게 된다.
제2 스위칭 트랜지스터 T3는 제1 스위칭 트랜지스터 T1과 함께 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n)과 연결되어 상기 제2 커패시터 CS 에 전원 전압 VDD를 충전시키는 역할을 한다. 상기 제2 스위칭 트랜지스터 T3는 충전용 트랜지스터로서, 그 소스 전극은 보상용 제1 커패시터(Cs)와 제3 스위칭 트랜지스터 T4의 소스 전극의 연결 부위에 연결되며 다른 전극인 드레인 전극은 전원(VDD) 배선과 연결이 된다. 또한, 그 게이트 전극은 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n) 에 연결이 된다.
제3 스위칭 트랜지스터 T4는 게이트 전극과 드레인 전극이 서로 연결되어 다이오드의 역할을 하며 단방향 성의 전류가 흐르게 된다. 상기 제3 스위칭 트랜지스터 T4의 소스 전극은 상기 제2 스위칭 트랜지스터 T3의 소스 전극에 연결되며, 드레인 전극과 게이트 전극은 후단인 상기 제2 스캔 신호 라인 SCAN(n+1)에 인가되어 상기 제2 커패시터 CS에 전압이 충전되는 통로 역할을 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 유기 발광 다이오드의 스트레칭 보상 화소 회로는 단일 회로로서 화소의 Array를 고려하여 개발되었으며, 총 3가지의 구간 Writing(210), Compensation(220) 및 Emission(230)으로 나뉘어 회로가 구동된다. 각 구간의 동작에 대하여는 각각 이하 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 라이팅(writing) 구간에서 본 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 구간의 동작 타이밍도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)의 제1 구간인 Writing 구간(210)에서와 같이, 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n)의 펄스가 인가됨에 따라 데이터 라인 DATA로부터 데이터 펄스 (data pulse)가 인가되는 한편, 제1 스캔 신호 라인 SCAN(n)으로부터 스캔 펄스의 인가에 따라서, 제1 스위칭 트랜지스터 T1이 턴 온 되어 데이터 전압이 제1 커패시터 CST 및 제2 커패시터 CS에 의해 Node P에 저장된다. 이때, 제2 스위칭 트랜지스터 T3는 드레인에 인가되는 전원 전압 VDD를 상기 제2 커패시터 CS에 충전시키는 역할을 한다. 구동 트랜지스터 T2 또한 턴 온 되고, VDD 전원에 의해서 유기 발광 다이오드(OLED)에 전류가 흘러서 발광을 하게 되는데, 이는 프레임(frame)에 비해 매우 짧게 발광하기 때문에 무시할 수 있는 수준이다.
도 4는 보상(compensation) 구간에서 본 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 구간의 동작 타이밍도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)의 제2 구간인 보상(Compensation) 구간(220)에서와 같이, 제2 스캔 신호 라인 SCAN(n+1)으로부터 스캔 펄스가 인가되면서 제3 스위칭 트랜지스터 T4가 해당 구간 동안 on 상태를 유지하게 된다. 제3 스위칭 트랜지스터 T4를 통해 들어온 제2 스캔 신호 라인 SCAN(n+1)의 전압은 제2 커패시터 CS에 충전이 되며, 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극과 연결된 Node P의 전압이 증가하여 구동 트랜지스터 T2의 전류를 증가시키게 된다. 이 구간 또한 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광하게 되는데, Writing 구간(210)과 마찬가지로 프레임(frame) 비해 매우 짧은 구간이어서 무시할 수 있는 수준이다.
도 5는 에미션(Emission) 구간에서 본 능동형 유기 발광 다이오드의 보상 화소 회로도 및 그 구간의 동작 타이밍도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)의 제3 구간인 Emission 구간(230)에서와 같이, 스캔 신호 라인이 모두 Low 상태가 되어 구동 트랜지스터 T2를 제외한 모든 TFT가 off 상태가 된다. Node P에 저장된 전압으로 구동 트랜지스터 T2가 on 상태가 되며 이를 통해 유기 발광 다이오드(OLED)에 전원 전압 VDD를 인가할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6(a)에 나타난 바와 같이, I-R drop으로 인하여, 전원 전압 VDD가 VDD1 에서 전압강하가 발생하여 VDD2로 변한 경우를 살펴 보자. Node Q에 저장되는 전압은 VDD2가 된다. 그리고 펄스 전압이 VsH인 SCAN(N+1)의 전압이 입력되면 VsH - Vth 전압으로 Q 점이 충전되고 Q 점의 전압 상승은 VsH - Vth - VDD2 가 된다. 전압 강하가 없는 경우인 VDD=VDD1 인 경우에는 Q 점의 전압 상승은 VsH - Vth - VDD1 이 된다. 이에 따라 Node P 의 전압이 부트스트랩이 되는데 각각 (VsH - Vth - VDD2)C2/(C1+C2), (VsH - Vth - VDD1)C2/(C1+C2) 만큼 부트스트랩이 된다. 따라서 Node P 의 전압은 VDD 가 VDD2 로 전압 강하가 된 경우가 원래 전압인 VDD1 의 경우보다 부트스트랩이 더 많이 생기고 그 차이는 위 두 식의 차이인 (VDD1- VDD2)C2/(C1+C2) 가 된다. 따라서 VDD 전압이 VDD1 에서 VDD2 전압으로 전압강하가 일어나면 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극의 전압인 Node P의 전압, 즉, VNODE P는
Figure pat00001
만큼 증가한다. 여기서
Figure pat00002
는 VDD의 감소량을 의미한다.
따라서 전원 전압 VDD가 감소하더라도 구동 트랜지스터 T2의 게이트 전극의 전압이 증가하게 되어 유기 발광 다이오드(OLED)로의 전류 IOLED의 감소가 보상된다.
도 6(b)는 기존 화소 회로(Conventional circuit)와 본 발명의 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로(Proposed circuit)에서의 VDD 감소에 따른 IOLED의 감소를 비교하여 도시한 도면이다. 본 발명의 경우, IOLED의 감소가 보상되어 현저히 완만한 감소를 보임을 알 수 있다. 이로써 화소 회로의 휘도 감소가 완화되어, 더욱 균일한 휘도를 나타내게 됨을 알 수 있다.
이상의 동작은 Cs 가 일정 하고 VDD 의 감소에 의한 보상 효과를 보여 준것이고 패널의 연신에 따라 Cs 가 증가하면 Cs의 증가에 따라 Node P 의 전압이 부트스트래핑에 의해 증가하여 OLED의 휘도를 증가시켜 연신에 따른 휘도 저하를 보상하는 본래의 기능은 계속 유지하고 있다. 따라서 본 발명은 단순 연신에 따른 면적 증가로 발생하는 평균휘도 감소의 보상과 VDD 감소에 따른 보상을 동시에 할 수 있다.
100: 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로
200: 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로의 동작 타이밍도
210: 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로의 동작 타이밍도에서 라이팅(Writing) 구간
220: 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로의 동작 타이밍도에서 보상(Compensation) 구간
230: 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로의 동작 타이밍도에서 에미션(Emission) 구간

Claims (11)

  1. 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로로서,
    전원 전압의 전원 라인;
    드레인 전극에 상기 전원 라인을 통하여 전원 전압이 인가되고, 상기 인가된 전원 전압으로 공급되는 전류가 소스 전극으로 전달되어 유기 발광 다이오드 소자에 해당 전류를 전달하는 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 소스 전극으로부터 일단으로 공급되는 전류에 의해 소정의 휘도로 발광하는 유기 발광 다이오드 소자;
    주사 신호의 신호 라인 역할을 하는 제1 스캔 신호 라인;
    다른 주사 신호의 신호 라인 역할을 하는 제2 스캔 신호 라인;
    상기 유기발광 다이오드 소자의 발광을 위한 데이터 전압을 제공하는 데이터 라인;
    게이트 전극은 상기 제1 스캔 신호 라인과 연결되고, 드레인 전극은 상기 데이터 라인과 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 접속되는 제1 커패시터;
    게이트 전극이 상기 제1 스위칭 트랜지스터의 게이트 전극과 함께 상기 제1 스캔 신호 라인에 연결되는 제2 스위칭 트랜지스터;
    상기 제1 스위칭 트랜지스터의 소스 전극, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 제1 커패시터에 연결되는 단(이하, 'Node P'라 한다)과, 상기 제2 스위칭 트랜지스터의 소스 전극과 제3 스위칭 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 단(이하, 'Node Q'라 한다) 사이에 접속되는 제2 커패시터; 및,
    소스 전극은 상기 제2 스위칭 트랜지스터의 소스 전극에 연결되고, 게이트 전극과 드레인 전극은 서로 연결되어 다이오드 역할을 하여 단방향성의 전류가 흐르게 하는 제3 스위칭 트랜지스터
    를 포함하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스위칭 트랜지스터는,
    게이트 전극을 통해 상기 제1 스캔 신호라인으로부터 공급되는 스캔 펄스에 따라 턴 온(turn on) 되어, 상기 데이터 라인으로부터 전송되는 데이터 전압을 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터에 인가하는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스위칭 트랜지스터는,
    드레인 전극이 상기 데이터 라인에 연결되어 밝기를 결정하는 데이터 신호에 연결되고,
    소스 전극은, 상기 유기 발광 다이오드 소자에 흐르는 전류를 제어하는 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극, 상기 제1 커패시터 및 제2 커패시터에 연결되는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터는,
    상기 제1 스위칭 트랜지스터로부터 게이트 전극에 공급되는 데이터 전압에 따라 전류가 제어되어 상기 유기 발광 다이오드 소자로 흐르는 전류를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 스위칭 트랜지스터는,
    드레인 전극이 후단인 상기 제2 스캔 라인에 연결되어 상기 제2 커패시터에 전압이 충전되는 통로 역할을 수행하는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 커패시터는,
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 접속되어, 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 공급되는 상기 데이터 전압에 대응되는 전압을 저장하고, 상기 저장된 전압으로 상기 구동 트랜지스터를 턴 온 시키는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 커패시터는,
    스트레칭 보상용 커패시터로서, 패널의 길이 또는 면적 연신에 따라 커패시턴스가 변화하는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 발광 다이오드 소자의 타단은,
    접지되거나, 음의 전압 또는 양의 전압을 가지는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 스위칭 트랜지스터는,
    상기 제1 스위칭 트랜지스터와 함께, 상기 제1 스캔 신호 라인과 연결되어, 드레인 전극으로 인가되는 전원 전압으로 상기 제2 커패시터를 충전시키는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 스위칭 트랜지스터는,
    충전용 트랜지스터로서, 그 소스 전극이 보상용 상기 제2 커패시터와 상기 제3 스위칭 트랜지스터의 소스 전극의 연결 부위에 연결되며, 그 드레인 전극이 전원 배선과 연결되는 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 커패시터는 저장용량 커패시터인 것
    을 특징으로 하는 능동형 유기 발광 다이오드 보상 화소 회로.
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