KR20240039894A - 전계발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치는, 다수의 화소들이 구비된 표시패널; 상기 표시패널의 제1 스캔라인들, 제2 스캔라인들, 에미션라인들을 구동하는 게이트 구동회로; 및 상기 표시패널의 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로를 구비하고; 상기 화소들 중에서 n(n은 자연수)번째 화소행에 배치된 각 화소는, 애노드 전극과 저전위 전압의 입력단에 접속된 캐소드 전극을 갖는 발광소자; 제1 노드에 접속된 게이트 전극, 제2 노드에 접속된 제1 전극 및 제3 노드에 접속된 제2 전극을 포함하고, 상기 데이터라인으로 입력되는 데이터전압에 따라 상기 발광소자로 인가되는 구동전류를 제어하는 구동 TFT; 및 상기 제1 스캐라인들 중 어느 하나에 로우신호로 입력되는 제1 스캔신호를 상기 제1 노드에 인가하여 상기 구동 TFT의 상기 게이트 전극을 상기 제1 스캔신호의 로우레벨전압으로 초기화하는 제1 초기화 TFT;를 포함한다.

Description

전계발광 표시장치{Electroluminescent Display Device}
본 발명은 전계발광 표시장치에 관한 것이다.
전계발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시장치와 전계발광 표시장치로 나뉘어진다. 전계발광 표시장치의 각 화소들은 스스로 발광하는 발광소자와, 발광소자를 구동하기 위한 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
전계발광 표시장치의 화소를 구성하기 위해서는, 다양한 크기의 전압을 생성하기 위한 구성과 각 트랜지스터들에 전압을 공급하기 위한 배선이 필요하며, 설계 방법에 따라 화소의 성능, 설계 면적, 생산 비용, 등에 차이가 발생하게 된다. 이에, 화소의 성능을 보장하면서 설계를 단순화 하기 위한 방안이 요구된다.
따라서, 본 명세서는 초기화 전원 및 초기화 전원 라인을 구비하지 않고 화소들을 초기화시킴으로써 화소의 성능을 보장하면서 설계 및 제조 공정을 단순화할 수 있는 전계발광 표시장치를 제공한다.
본 명세서의 실시예에 따른 전계발광 표시장치는, 다수의 화소들이 구비된 표시패널; 상기 표시패널의 제1 스캔라인들, 제2 스캔라인들, 에미션라인들을 구동하는 게이트 구동부; 및 상기 표시패널의 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동부를 구비하고; 상기 화소들 중에서 n(n은 자연수)번째 화소행에 배치된 각 화소는, 애노드 전극과 저전위 전압의 입력단에 접속된 캐소드 전극을 갖는 발광소자; 제1 노드에 접속된 게이트 전극, 제2 노드에 접속된 제1 전극 및 제3 노드에 접속된 제2 전극을 포함하고, 상기 데이터라인으로 입력되는 데이터전압에 따라 상기 발광소자로 인가되는 구동전류를 제어하는 구동 TFT; 및 상기 제1 스캐라인들 중 어느 하나에 로우신호로 입력되는 제1 스캔신호를 상기 제1 노드에 인가하여 상기 구동 TFT의 상기 게이트 전극을 상기 제1 스캔신호의 로우레벨전압으로 초기화하는 제1 초기화 TFT;를 포함한다.
상기 제1 초기화 TFT는, 제n-1행의 제1 스캔라인으로 입력되는 제n-1행의 제1 스캔신호에 의해 제어되어, 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 제1 노드에 인가할 수 있다.
상기 제1 스캐라인들 중 어느 하나에 로우신호로 입력되는 제1 스캔신호를 상기 발광소자의 상기 애노드 전극에 초기화 전압으로 인가하는 제2 초기화 TFT를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 초기화 TFT는, 제n행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n-1행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n-1행의 제1 스캔신호를 상기 OLED의 상기 애노드 전극에 인가할 수 있다.
상기 제2 초기화 TFT는, 제n행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 OLED의 상기 애노드 전극에 인가할 수 있다.
상기 제2 초기화 TFT는, 제n+1행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n+1행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 OLED의 상기 애노드 전극에 인가할 수 있다.
상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 접속되고, 상기 제1 스캔라인으로 입력되는 제1 스캔신호에 따라 상기 제1 노드와 상기 제3 노드를 연결하는 보상 TFT를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 노드와 상기 데이터라인 사이에 접속되고 상기 제2 스캔라인으로 입력되는 제2 스캔신호에 따라 제어되어, 상기 데이터라인으로 인가되는 상기 데이터전압을 상기 제2 노드로 인가하는 데이터 기입 TFT를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 스캔라인들에는 상기 화소에 포함된 NMOS TFT를 제어하는 제1 스캔신호가 인가되고, 상기 제2 스캔라인들에는 상기 화소에 포함된 PMOS TFT를 제어하는 제2 스캔신호가 인가할 수 있다.
상기 에미션라인으로 입력되는 에미션신호에 의해 제어되어 고전위 전압의 입력단과 상기 제2노드 사이의 연결을 제어하는 제1 에미션 TFT; 및 상기 에미션신호에 의해 제어되어 상기 제3 노드와 상기 발광소자의 상기 애노드 전극 사이의 연결을 제어하는 제2 에미션 TFT;를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 전계발광 표시장치는, 다수의 화소들이 구비된 표시패널; 상기 표시패널의 제1 스캔라인들, 제2 스캔라인들, 에미션라인들을 구동하는 게이트 구동부; 및 상기 표시패널의 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동부를 구비하고; 상기 화소들 중에서 n(n은 자연수)번째 화소행에 배치된 각 화소는, 제1 노드에 접속된 게이트 전극, 제2 노드에 접속된 제1 전극 및 제3 노드에 접속된 제2 전극을 포함하여 상기 발광소자로 인가되는 구동전류를 제어하는 구동 TFT; 제n-1행의 제1 스캔라인으로 입력되는 제n-1행의 제1 스캔신호에 의해 제어되어, 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 제1 노드에 인가하는 제2 TFT; 상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 접속되고, 상기 제1 스캔라인으로 입력되는 제1 스캔신호에 따라 상기 제1 노드와 상기 제3 노드를 연결하는 제3 TFT; 및 상기 제2 노드와 상기 데이터라인 사이에 접속되고 상기 제2 스캔라인으로 입력되는 제2 스캔신호에 따라 제어되어, 상기 데이터라인으로 인가되는 상기 데이터전압을 상기 제2 노드로 인가하는 제4 TFT;를 포함한다.
제n행 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n-1행의 제1 스캔라인과 상기 OLED의 상기 애노드 전극을 연결하는 제5 TFT를 더 포함할 수 있다.
제n행 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인과 상기 OLED의 상기 애노드 전극을 연결하는 제5 TFT를 더 포함할 수 있다.
제n+1행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n+1행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인과 상기 OLED의 상기 애노드 전극을 연결하는 제5 TFT를 더 포함할 수 있다.
상기 제5 TFT는 PMOS TFT로 구성될 수 있다.
상기 구동 TFT 및 상기 제4 TFT는 PMOS TFT로 구성되고, 상기 제2 TFT 및 상기 제3 TFT는 NMOS TFT로 구성될 수 있다.
상기 에미션라인으로 입력되는 에미션신호에 의해 제어되어 고전위 전압의 입력단과 상기 제2노드를 연결하는 제6 TFT; 및 상기 에미션신호에 의해 제어되어 상기 제3 노드와 상기 발광소자의 상기 애노드 전극을 연결하는 제7 TFT;를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예는 다음과 같은 효과가 있다.
본 명세서의 실시예는, 초기화 전원 및 초기화 전원 라인을 구비하지 않고 화소들을 초기화시킴으로써 화소의 성능을 보장하면서 설계 및 제조 공정을 단순화할 수 있다.
본 명세서의 실시예는, PMOS형 TFT와 NMOS형 TFT를 모두 포함하는 화소에서 스캔신호의 로우레벨전압을 이용하여 구동 TFT 및 OLED를 초기화함으로써, 초기화 전원을 생성하여 공급하기 위한 수단을 제거하여 설계 및 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 초기화 전원 공급을 위한 초기화라인 배선이 제거됨에 따라, 초기화라인과 함께 구비되는 데이터라인에 유발되었던 기생 용량을 제거할 수 있으며, 그 결과, 데이터라인의 충방전 특성을 개선할 수 있다.
본 명세서에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 화소의 회로를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 화소에 입력되는 구동 신호들의 파형을 개략적으로 나타낸 타이밍도이다.
도 4 내지 도 9는 제1 내지 제 6 기간에서의 화소 회로의 구동 방법을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 화소의 어레이를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 화소의 어레이를 구동하기 위한 PMIC의 구조와 기존의 화소 어레이를 구동하기 위한 PMIC 구조를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 화소 회로를 보여주는 도면이다.
도 13은 도 12의 화소에 입력되는 구동 신호들의 파형을 개략적으로 나타낸 타이밍도이다.
도 14는 본 명세서의 제3 실시예에 따른 화소 회로를 보여주는 도면이다.
도 15는 도 14의 화소에 입력되는 구동 신호들의 파형을 개략적으로 나타낸 타이밍도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서 상에서 언급된 "구비한다", "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 복수로 해석될 수 있다.
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 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다. 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 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 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 전계발광 표시장치에서 픽셀 회로는 n 타입 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조의 TFT로 구현되거나 또는 p 타입 MOSFET 구조의 TFT로 구현될 수도 있다. TFT는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. TFT 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 TFT에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. TFT에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 타입 TFT의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 타입 TFT에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 타입 TFT(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스전압이 드레인 전압보다 높다. p 타입 TFT에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. TFT의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, TFT의 소스와 드레인으로 인하여 발명이 제한되지 않는다. 이하의 설명에서 TFT의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다. 스위치 소자들로 이용되는 TFT의 게이트 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙(swing)한다. 게이트 온 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. TFT는 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온(turnon) 되는 반면, 게이트 오프 전압에 응답하여 턴-오프(turn-off)된다. NMOS의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. PMOS의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 실시예에서, 표시장치는 유기발광 물질을 포함한 유기발광 표시장치를 중심으로 설명한다.
이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 전계발광 표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전계발광 표시장치는, 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 게이트 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150) 및 전원 공급부(180) 등을 포함할 수 있다.
영상 공급부(세트 또는 호스트시스템)(110)는 외부로부터 공급된 영상 데이터신호 또는 내부 메모리에 저장된 영상 데이터신호와 함께 각종 구동신호를 출력할 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 영상 공급부(110)로부터 수신된 타이밍 신호를 바탕으로 데이터 구동부(140)의 동작타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어 신호, 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어 신호 등을 발생한다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호와 함께 영상 공급부(110)로부터 공급된 데이터신호를 데이터 구동부(140)에 공급하고, 게이트 타이밍 제어 신호를 게이트 구동부(130)에 공급할 수 있다. 타이밍 제어부(120)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되어 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
게이트 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호 등에 응답하여 게이트라인들(32, 34N, 34P)을 통해 표시패널(150)에 포함된 화소(PXL)들에 제1 스캔신호, 제2 스캔신호 및 에미션신호를 출력할 수 있다. 이러한 게이트 구동부(130)는 스캔신호를 출력하는 스캔 구동 회로(134)와 에미션신호를 출력하는 에미션 구동 회로(132)를 포함할 수 있다. 스캔 구동 회로(134) 제1 스캔신호를 생성하여 제1 스캔라인(34N)으로 공급하고, 제2 스캔신호를 생성하여 제2 스캔라인(34P)로 공급할 수 있다. 에미션 구동 회로(132)는 에미션 신호를 생성하여 에미션라인(32)에 공급할 수 있다. 게이트 구동부(130)는 IC(integrated circuit)형태로 형성될 수 있고, 표시패널(150)에 내장된 GIP(gate in panel)의 형태로 형성될 수도 있다. 게이트 구동부(130)는 표시패널(150)의 좌, 우측에 각각 배치되거나 어느 일측에 배치될 수도 있다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 수신된 입력 영상 데이터를 타이밍 제어부(120)의 제어에 따라 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(40)을 통해 표시패널(150)에 포함된 화소(PXL)들에 데이터전압을 공급할 수 있다.
전원 공급부(180)는 외부로부터 공급되는 외부 입력전압을 기반으로 전계발광 표시장치의 구동을 위한 다양한 전원을 생성하여 출력할 수 있다. 전원 공급부(180)는 스캔 구동 회로(134)의 구동에 필요한 스캔하이전압(VGH)과 스캔로우전압(VGL), 데이터 구동부(140)의 데이터 구동전압(SVDD), 제어 연산을 위한 로직전압(VCC_Logic), 등을 생성할 수 있다. 이 외에도, 전원 공급부(180)는 화소(PXL)의 구동을 위한 고전위 전압(ELVDD), 저전위 전압(ELVSS), 등을 생성 및 출력할 수 있다. 이 외에도, 전원 공급부(180)는 화소(PXL)의 구동을 위한 고전위 전압(ELVDD), 저전위 전압(ELVSS), 등을 생성할 수 있다. 예를 들어, 스캔하이전압(VGH)은 13.5V, 스캔로우전압(VGL)은 -9V, 데이터 구동전압(SVDD)은 7.4V, 로직전압(VCC_Logic)은 1.8V로, 고전위 전압(ELVDD)은 9V, 저전위 전압(ELVSS)은 -4V로 생성될 수 있다. 여기서, 스캔로우전압(VGL)은 -9V로 -4V인 저전위 전압(ELVSS)보다 충분히 낮은 전압으로 출력될 수 있다. 이상 구체적인 전압 수치는 각 전압들 간 크기 관계를 설명하기 위해 예시한 값으로서, 상술한 설명에 한정되지 아니한다.
표시패널(150)은 영상을 표시하기 위한 화소(PXL)들을 포함한다. 화소(PXL)들은 적색, 녹색 및 청색, 또는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 포함하는 화소로 이루어질 수 있다. 각각의 화소(PXL)는 컬럼 라인(column line, 또는 열방향)을 따라 배열되는 데이터라인들(40)과 연결되고, 로우 라인(row line, 행방향, 또는 화소행)을 따라 배열되는 게이트라인들(32, 34N, 34P)에 연결된다. 동일한 화소행을 따라 배치된 화소(PXL)들은 동일한 게이트라인(32, 34N, 34P)을 공유하며 구동된다.
표시패널(150)의 화소(PXL)들이 모두 한번 구동되는 기간을 1 프레임 기간이라고 할 수 있다. 1 프레임 기간은 화소(PXL)들에 연결된 게이트 배선들 각각에서 화소(PXL)들에 데이터가 어드레싱(addressing)되어 화소(PXL)들 각각에 입력 영상의 데이터가 기입되는 스캔 기간과, 스캔 기간 이후 에미션 신호에 따라 화소(PXL)들이 점등하는 에미션 기간으로 나누어질 수 있다. 스캔 기간 동안 구동 회로에 포함된 노드들의 초기화 및 데이터 전압 충전을 수행할 수 있고, 발광 기간 동안 발광 동작을 수행할 수 있다.
표시패널(150)의 화소(PXL)들 각각은 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)와, 게이트-소스 간 전압에 따라 OLED에 흐르는 구동전류를 제어하는 구동 TFT(Thin Film Transistor)와, 구동 TFT의 게이트-소트 간 전압을 프로그래밍하기 위한 하나 이상의 스위치 TFT를 포함하여, 구동전류에 비례하는 OLED의 발광량으로 표시 계조를 조절한다. 화소(PXL)에 포함된 TFT들은 해당 TFT에 기대하는 특성에 따라, NMOS형 TFT와 PMOS형 TFT를 조합하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 전류 누설을 최소화 하고자 하는 경우 오프 커런트(Off current) 특성이 좋은 NMOS형 옥사이드(Oxide) TFT를 적용할 수 있고, 빠른 응답 특성을 필요로 하는 경우 PMOS형 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT를 적용하여 화소(PXL)를 구성할 수 있다.
도 2는 전계발광 표시장치의 화소의 회로를 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2의 화소에 입력되는 구동 신호들의 파형을 개략적으로 나타낸 타이밍도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 하나의 화소(PXL)는 OLED, 복수의 TFT들(T1~T7) 및 캐패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 복수의 TFT들(T1~T7) 중 일부는 NMOS형 TFT로 구현되고, 나머지는 PMOS형 TFT로 구현될 수 있다.
OLED는 구동 TFT(T1)의 게이트-소스 간 전압에 따라 조절되는 전류량으로 발광한다. OLED의 캐소드 전극은 ELVSS 공급라인을 통해 ELVSS의 입력단에 연결된다.
제1 TFT(T1)는 OLED의 애노드 전극으로 연결되는 ELVDD 공급라인에 개재되어게이트-소스 간 전압(Vgs)에 따라 OLED에 흐르는 전류량을 조절하는 구동 TFT(Driving TFT)로 동작한다. 이러한 구동 TFT(T1)는 PMOS형 TFT로 구현될 수 있다.
제2 TFT(T2)는 구동 TFT(T1)의 게이트 전극에 스캔로우전압(VGL) 상태의 제1 스캔 신호를 입력하여, 구동 TFT(T1)의 게이트 전극 초기화하는 제1 초기화 TFT로 동작할 수 있다. 이러한 제2 TFT(T2)는 NMOS형 TFT로 구현될 수 있다.
제3 TFT(T3)는 구동 TFT(T1)의 게이트전극과 드레인전극이 연결되는 다이오드 커넥션(diode connection, 게이트전극과 드레인전극이 쇼트되어 트랜지스터가 다이오드처럼 동작함)을 형성할 수 있다. 이러한 제3 TFT(T3)는 구동 TFT(T1)의 문턱 전압(Vth)을 보상하는 보상 TFT로 동작할 수 있으며, NMOS형 TFT로 구현될 수 있다.
제6 TFT(T6)는 제2 노드(N2)와 제6 노드(N6) 사이에 개재되어 ELVDD의 입력 단과 구동 TFT(T1)의 제1 전극을 연결할 수 있다. 제7 TFT(T7)는 제3 노드(N3)와 제7 노드(N7) 사이에 개재되어 구동 TFT(T1)의 제2 전극과 OLED의 애노드 전극을 연결할 수 있다. 제6 TFT(T6) 및 제7 TFT(T7)는 에미션신호(EM(n))에 따라 온/오프 동작하여 에미션 TFT로 동작할 수 있다. 이러한 제6 TFT(T6) 및 제7 TFT(T7)는 PMOS형 TFT로 구현될 수 있다.
이상과 같이, 제2, 3 TFT는 NMOS형 TFT로 구성될 수 있고, 제1, 4, 5, 6, 7 TFT는 PMOS형 TFT로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정하지 않고 제1 내지 7 TFT(T1~T7)는 각각, 도 2에 도시한 것과 다른 종류의 TFT로도 구성될 수 있다. 또한, 제2, 3 TFT는 NMOS형 TFT로 형성될 수 있고, 제1, 4, 5, 6, 7 TFT는 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정하지 않고 제1 내지 7 TFT(T1~T7)는 각각, 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다.
복수의 TFT들(T1~T7)은 게이트 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. PMOS형 TFT는 게이트 전극에 스캔로우전압(VGL)이 입력되면 턴온되고, NMOS형 TFT는 게이트 전극에 스캔하이전압(VGH)이 입력되면 턴온된다. TFT가 턴온되었을 때 전류는 제1 전극에서 제2 전극으로 흐를 수 있다.
화소(PXL)에는 고전위 전압(ELVDD) 및 저전위 전압(ELVSS)의 구동전압이 인가되고, 제1 스캔신호(N_Scan(n)), 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1)), 제2 스캔신호(P_Scan(n)), 에미션신호(EM(n)), 데이터전압(Data(n))의 화소 구동 신호가 인가된다. 제1 스캔신호(N_Scan(n)), 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1)), 제2 스캔신호(P_Scan(n)), 에미션신호(EM(n))는 각각 일정 시간 간격에 따라 로직 하이 전압(High) 또는 로직 로우 전압(Low)의 상태를 갖는다. 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 NMOS형 TFT의 구동을 제어하기 위해 입력되고, 제2 스캔신호(P_Scan(n))는 PMOS형 TFT의 구동을 제어하기 위해 입력된다.
이하, 제n 수평 화소 라인 상에 배치된 화소(PXL)의 접속 구성을 구체적으로 설명한다.
OLED는 구동 TFT(T1)의 게이트-소스 간 전압에 따라 조절되는 전류량으로 발광한다. OLED의 캐소드 전극은 ELVSS 공급라인을 통해 ELVSS의 입력단에 연결된다.
구동 TFT(T1)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)를 통해 제2 TFT(T2)의 제2 전극, 제3 TFT(T3)의 제1 전극과 연결될 수 있다. 구동 TFT(T1)의 제1 전극은 제2 노드(N2)를 통해 제4 TFT(T4)의 제2 전극 및 제6 TFT(T6)의 제2 전극과 연결될 수 있다. 구동 TFT(T1)의 제2 전극은 제3 노드(N3)를 통해 제3 TFT(T3)의 제2 전극 및 제7 TFT(T7)의 제1 전극과 연결될 수 있다.
구동 TFT(T1)는 제6 TFT(T6)를 통해 제2 노드(N2)로 입력되는 고전위 전압(ELVDD)을 입력받아 게이트-소스 간 전압에 따라 전류량을 제어하여 제3 노드(3N)를 통해 OLED로 공급하여 OLED를 발광시킬 수 있다.
제2 TFT(T2)의 게이트 전극은 제5 노드(N5)를 통해 전단 제1 스캔 신호(N_Scan(n-1))가 인가되는 전단 제1 스캔 라인(34_N')에 연결된다. 제2 TFT(T2)의 제1 전극은 제4 노드(N4)를 통해 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))가 입력되는 제1 스캔 라인(34_N)에 연결된다. 제2 TFT(T2)의 제2 전극은 제1 노드(N1)를 통해 구동 TFT(T1)의 게이트 전극에 연결될 수 있다.
제2 TFT(T2)는 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))에 의해 턴온되어, 현재단의 스캔로우전압(VGL) 상태의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 구동 TFT(T1)의 게이트 전극에 인가할 수 있다. 이에, 구동 TFT(T1)의 게이트 전극이 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))의 스캔로우전압(VGL)에 의해 초기화될 수 있다. 스캔로우전압(VGL)은 저전위 전압(ELVSS)보다도 충분히 낮은 전압으로 생성되므로, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 이용하여 구동 TFT(T1)의 게이트 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
제3 TFT(T3)의 게이트 전극은 제4 노드(N4)를 통해 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))가 입력되는 제1 스캔 라인(34_N)에 연결된다. 제3 TFT(T3)의 제1 전극은 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다. 제3 TFT(T3)의 제2 전극은 제3 노드(N3)에 연결될 수 있다.
제3 TFT(T3)는 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))에 의해 턴온되어, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)를 연결한다. 이에, 구동 TFT(T1)의 게이트전극과 드레인전극이 연결되는 다이오드 커넥션(diode connection, 게이트전극과 드레인전극이 쇼트되어 트랜지스터가 다이오드처럼 동작함)을 형성할 수 있다.
제4 TFT(T4)의 게이트 전극은 현재단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n))가 입력되는 제2 스캔 라인(34_P)에 연결된다. 제4 TFT(T4)의 제1 전극은 데이터전압(Data(n))이 인가되는 데이터라인(40)에 연결된다. 제4 TFT(T4)의 제2 전극은 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.
제4 TFT(T4)는 현재단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n))에 의해 턴온되어, 데이터라인(40)로 입력되는 데이터전압(Data(n))을 제2노드에 인가한다.
제5 TFT(T5)의 게이트 전극은 현재단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n))가 입력되는 제2 스캔 라인(34_P)에 연결된다. 제5 TFT(T5)의 제1 전극은 제5 노드(N5)를 통해 전단 제1 스캔 신호(N_Scan(n-1))가 인가되는 전단 제1 스캔 라인(34_N')에 연결된다. 제5 TFT(T5)의 제2 전극은 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극에 연결된다.
제5 TFT(T5)는 현재단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n))에 의해 턴온되어, 스캔로우전압(VGL) 상태의 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))를 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극에 인가할 수 있다. 이에, OLED의 애노드 전극이 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))의 스캔로우전압(VGL)에 의해 초기화될 수 있다. 따라서, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))를 이용하여 OLED의 애노드 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
제6 TFT(T6)의 게이트 전극은 에미션신호(EM(n))가 입력되는 에미션라인(32)에 연결된다. 제6 TFT(T6)의 제1 전극은 제6 노드(N6)를 통해 ELVDD의 입력라인 및 캐패시터(Cst)와 연결될 수 있다. 제6 TFT(T6)의 제2 전극은 제2 노드(N2)를 통해 제4 TFT(T4)의 제2 전극 및 구동 TFT(T1)의 제1 전극과 연결될 수 있다. 제6 TFT(T6)는 에미션신호(EM(n))에 의해 턴온되어 ELVDD 전압을 제2 노드(N2)를 통해 구동 TFT(T1)의 제1 전극에 인가한다.
제7 TFT(T7)의 게이트 전극은 에미션신호(EM(n))가 입력되는 에미션라인(32)에 연결된다. 제7 TFT(T7)의 제1 전극은 제3 노드(N3)를 통해 제3 TFT(T1)의 제1 전극 및 구동 TFT(T1)의 제2 전극과 연결될 수 있다. 제7 TFT(T7)의 제2 전극은 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극에 연결될 수 있다. 제7 TFT(T7)는 에미션신호(EM(n))에 의해 턴온되어 제3 노드(N3)에 연결된 구동 TFT(T1)의 제2 전극과 OLED의 애노드 전극을 연결한다.
제6 TFT(T6)와 제7 TFT(T7)는 에미션신호(EM(n))에 따라 턴온되어 ELVDD 전원이 구동 TFT(T1)를 통해 OLED로 인가되도록 함으로써, 구동 TFT(T1)에 의해 조절된 전류에 따라 OLED가 발광하도록 제어할 수 있다.
캐패시터(Cst)는 그 일 단이 제6 노드(N6)에 연결되고, 그 타단이 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다. 캐패시터(Cst)는 데이터전압(Data(n))에 따라 변동된 제1 노드(N1)의 전압과 ELVDD로 전압이 고정된 제6 노드(N6) 간의 전압차를 저장함으로써, 데이터전압(Data(n))을 저장할 수 있다.
도 3은 도 2의 화소에 입력되는 구동 신호들의 파형을 개략적으로 나타낸 타이밍도이다. 도 3의 타이밍도에서는 제1 스캔라인(34N)에 공급되는 제1 스캔신호(N_Scan(n)), 전단의 제1 스캔라인(34N')에 공급되는 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1)), 제2 스캔라인(34P)에 공급되는 제2 스캔신호(P_Scan(n)), 에미션라인(32)에 공급되는 에미션신호(EM(n)), 데이터라인(40)에 공급되는 데이터전압(Data(n))을 기간 별로 나타내었다.
제1 기간(P1)에서 에미션신호(EM(n))는 로우 신호로 입력된다. 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))는 하이 신호로 입력된다.
제2 기간(P2)에서 에미션신호(EM(n))만 하이 신호로 전환되고, 나머지 신호들은 이전 기간과 동일하게 입력된다. 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))는 하이 신호로 입력된다.
제3 기간(P3)에서 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))만 하이 신호로 전환되고, 나머지 신호들은 이전 기간과 동일하게 입력된다. 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 하이 신호로 입력되는 전단의 화소행에는 전단의 데이터전압(Data(n-1))이 인가된다. 에미션신호(EM(n))는 하이 신호로 입력된다. 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 로우 신호로 입력된다. 로우 신호로 입력된 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 현재단의 구동 TFT(T1)의 게이트 전극을 초기화 하는 초기화 전압(Ini_DT)으로 이용된다. 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))는 하이 신호로 입력된다.
제4 기간(P4)에서 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))만 로우 신호로 전환되고, 나머지 신호들은 이전 기간과 동일하게 입력된다. 에미션신호(EM(n))는 하이 신호로 입력된다. 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))는 하이 신호로 입력된다.
제5 기간(P5)에서 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 하이 신호로 전환되고 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 로우 신호로 전환되며, 현재단의 데이터전압(Data(n))이 인가된다. 에미션신호(EM(n))는 하이 신호로 입력된다. 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))는 로우 신호로 입력된다. 로우 신호로 입력된 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))는 현재단의 OLED의 애노드 전극을 초기화 하는 초기화 전압(Ini_OLED)으로 이용된다.
제6 기간(P6)에서 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 로우 신호로 전환되고 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 하이 신호로 전환된다. 에미션신호(EM(n))는 하이 신호로 입력된다. 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))는 로우 신호로 입력된다.
제6 기간(P6) 이후에, 에미션신호(EM(n))가 로우 신호로 전환되면서 다시 제1 기간(P1)과 같은 구동 신호를 출력한다.
도 4 내지 도 9는 제1 내지 제 6 기간에서의 화소 회로의 구동 방법을 보여주는 도면이다.
도 4는 제1 기간(P1) 동안 화소의 동작 상태를 보여주는 등가회로도이다.
제1 기간(P1)은 이전 프레임의 영상 데이터에 의해 발광하는 기간으로서, 제1 기간(P1)에서 에미션신호(EM(n))는 로우 신호로 입력된다. 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 로우 신호로 입력된다. 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))는 하이 신호로 입력된다. 제1 기간(P1)은 이전 프레임의 영상 데이터에 의해 발광하는 기간이다.
에미션신호(EM(n))가 로우 신호로 입력됨에 따라, 제6 TFT(T6)와 제7 TFT(T7)가 턴온된다. 턴온된 제6 TFT(T6)를 통해 고전위 전압(ELVDD) 전원이 구동 TFT(T1)의 제1 전극에 인가되고, 제7 TFT(T7)를 통해 구동 TFT(T1)의 제2 전극이 OLED의 애노드 전극과 연결된다. 이에, 고전위 전압(ELVDD) 전원이 구동 TFT(T1)의 게이트-소스 간 전압에 따라 조절되어 OLED로 공급된다.
전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 로우 신호로 입력됨에 따라 제2 TFT(T2)가 오프되고, 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))가 로우 신호로 입력됨에 따라 제3 TFT(T3)가 오프된다. 제1 노드(N1)에 연결된 제2 TFT(T2) 및 제3 TFT(T3)가 모두 오프됨에 따라 제1 노드(N1)와 제6 노드(N6) 사이에 캐패시터(Cst) 연결된다. 이에, 캐패시터(Cst)에 저장된 전압이 구동 TFT(T1)의 제2노드(N2)와 제1 노드(N1), 즉, 게이트-소스 간 전압으로 반영되어 구동 TFT(T1)에 흐르는 전류량을 조절할 수 있다.
현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 하이 신호로 입력됨에 따라, 제4 TFT(T4) 및 제5 TFT(T5)는 오프된다.
이상과 같이, 제1 기간(P1)에 제2, 3, 4, 5 TFT(T2~T5)는 오프되고, 제6 TFT(T6)와 제7 TFT(T7)는 턴온된다. 이에, 구동 TFT(T1)가 고전위 전압(ELVDD)을 입력 받아 캐패시터(Cst)에 저장된 데이터 전압에 따라 전류량을 제어하여 OLED에 공급함으로써, OLED가 발광할 수 있다.
도 5는 제2 기간(P2) 동안 화소의 동작 상태를 보여주는 등가회로도이다.
제2 기간(P2)에서 에미션신호(EM(n))만 하이 신호로 전환되고, 나머지 신호들은 제1 기간(P1)과 동일하게 입력된다.
에미션신호(EM(n))가 하이 신호로 입력됨에 따라, 제6 TFT(T6)와 제7 TFT(T7)가 오프된다. 이에, ELVDD 전원과 구동 TFT(T1), 구동 TFT(T1)와 OLED 간의 연결이 해제되어 OLED의 발광이 중지된다.
제2, 3, 4, 5 TFT(T2~T5)는 제1 기간(P1)과 같이 오프 상태로 유지된다.
도 6은 제3 기간(P3) 동안 화소의 동작 상태를 보여주는 등가회로도이다.
제3 기간(P3)에서 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))만 하이 신호로 전환되고, 나머지 신호들은 제2 기간(P2)과 동일하게 입력된다.
전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 하이 신호로 입력됨에 따라, 제2 TFT(T2)가 턴온된다. 턴온된 제2 TFT(T2)를 통해 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))가 입력되는 제1 스캔 라인(34_N)이 제1 노드(N1)를 통해 제4 TFT(T4)의 게이트 전극에 연결된다. 이에, 로우 신호인 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))가 구동 TFT(T1)의 게이트 전극에 초기화 전압(Ini_DT)으로 인가된다. 이에, 구동 TFT(T1)의 게이트 전극이 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))의 로우 신호의 전압, 즉, 스캔로우전압(VGL)에 의해 초기화될 수 있다. 따라서, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 이용하여 구동 TFT(T1)의 게이트 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
제2 TFT(T2)를 제외한, 제1, 3, 4, 5, 6, 7TFT(T1, T3~T7)는 제2 기간(P2)과 같이 오프 상태로 유지된다.
이상의 과정을 통해 제3 기간(P3)에서 구동 TFT(T1)의 게이트 전극의 전압이 로우 신호인 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))에 의해 스캔로우전압(VGL)으로 초기화될 수 있다.
도 7은 제4 기간(P4) 동안 화소의 동작 상태를 보여주는 등가회로도이다.
제4 기간(P4)에서 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))만 로우 신호로 전환되고, 나머지 신호들은 이전 기간과 동일하게 입력된다.
전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 로우 신호로 입력됨에 따라, 제2 TFT(T2)가 오프된다. 제1 노드(N1)에 연결된 제2 TFT(T2) 및 제3 TFT(T3)가 모두 오프됨에 따라 제1 노드(N1)와 제6 노드(N6) 사이에 캐패시터(Cst)가 연결된다. 이에, 제1 노드(N1)의 초기화 전압(Ini_DT)이 캐패시터(Cst)에 저장된다.
제1, 3, 4, 5, 6, 7 TFT(T1, T3~T7)는 제3 기간(P3)과 같이 오프 상태로 유지된다.
도 8은 제5 기간(P5) 동안 화소의 동작 상태를 보여주는 등가회로도이다.
제5 기간(P5)에서 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 하이 신호로 전환되고, 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 로우 신호로 전환되며, 현재단의 데이터전압(Data(n))이 인가된다. 나머지 신호들은 제4 기간(P4)과 동일하게 입력된다.
현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))가 하이 신호로 입력됨에 따라 제3 TFT(T3)가 턴온된다. 턴온된 제3 TFT(T3)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)를 연결하여 구동 TFT(T1)의 게이트 전극과 제2 전극을 연결함으로써, 구동 TFT(T1)는 다이오드 커넥션(diode connection, 게이트전극과 드레인전극이 쇼트되어 트랜지스터가 다이오드처럼 동작함)된다.
현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 로우 신호로 입력됨에 따라 제4 TFT(T4)가 턴온된다. 턴온된 제4 TFT(T4)는 데이터전압(Data(n))이 인가되는 데이터라인(40)과 제2 노드(N2)를 연결한다. 이에, 데이터전압(Data(n))이 제2 노드(N2)로 인가된다. 구동TFT(T1)가 다이오드 커넥션된 상태에서 제2 노드(N2)에 데이터전압(Data(n))이 인가되면, 구동 TFT(T1)의 소스-드레인 사이에는 전류가 흐르며, 이 전류에 의해 제1 노드(N1)의 전위는 초기화 전압(Vini_DT)에서 데이터전압(Data(n))과 구동 TFT(T1)의 문턱전압을 뺀 값(Data(n)-Vth)까지 높아진다. 이에, 구동 TFT(T1)의 게이트전극인 제1 노드(N1)의 전압값이 구동 TFT(T1)의 문턱전압(Vth)을 포함하게 됨으로써, 이어지게 될 에미션 기간에서 구동 TFT(T1)의 문턱전압(Vth)이 소거된 상태의 구동전류를 발생시킬 수 있다.
이상과 같이, 제3 TFT(T3)가 턴온되어 구동 TFT(T1)를 다이오드 커넥션 시키고, 제4 TFT(T4)가 턴온되어 데이터전압(Data(n))을 제2 노드(N2)로 인가하여, 구동 TFT(T1)의 제1 노드(N1)에 문턱 전압이 보상된 데이터전압(Data(n))을 기입할 수 있다.
또한, 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 로우 신호로 입력됨에 따라 제5 TFT(T5)도 턴온된다. 턴온된 제5 TFT(T5)는 제1 스캔 신호(N_Scan(n-1))가 인가되는 전단 제1 스캔 라인(34_N')과 제7 노드(N7)를 연결하여, 로우 신호인 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극에 초기화 전압(Ini_OLED)으로 인가된다. 이에, OLED의 애노드 전극이 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))의 로우 신호의 전압, 즉, 스캔로우전압(VGL)에 의해 초기화될 수 있다. 따라서, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 전단의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))를 이용하여 OLED의 애노드 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
이상의 과정을 통해 제4 기간(P4)에서 데이터전압(Data(n))을 기입하고 OLED 애노드 전극을 초기화할 수 있다.
도 9는 제6 기간(P6) 동안 화소의 동작 상태를 보여주는 등가회로도이다.
제6 기간(P6)에서 현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))는 로우 신호로 전환되고 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 하이 신호로 전환된다. 나머지 신호들은 제5 기간(P5)과 동일하게 입력된다.
현재 단의 제1 스캔신호(N_Scan(n))가 로우 신호로 입력됨에 따라 제3 TFT(T3)가 오프되고, 현재 단의 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 하이 신호로 입력됨에 따라 제4 TFT(T4) 및 제5 TFT(T5)가 오프된다.
제2, 6, 7 TFT(T2, T6~T7)는 제5 기간(P5)과 같이 오프 상태로 유지되므로, 화소 내의 모든 TFT(T1~T7)가 오프된 상태가 된다.
제1 노드(N1)에 연결된 제2 TFT(T2) 및 제3 TFT(T3)가 모두 오프됨에 따라 제1 노드(N1)와 제6 노드(N6) 사이에 캐패시터(Cst)가 연결된다. 이에, 제5 기간(P5)제1 노드(N1)에 기입된 데이터전압(Data(n))이 캐패시터(Cst)에 저장된다.
이상의 과정을 통해 제6 기간(P6)에서는, 제5 기간(P5)에서 기입된 데이터전압(Data(n))이 캐패시터(Cst)에 저장될 수 있다.
제6 기간(P6) 이후, 에미션신호(EM(n))가 로우 신호로 입력되어 제6 TFT(T6)와 제7 TFT(T7)가 턴온된다. 이에, ELVDD 전원이 제TFT(T1)의 게이트-소스 간 전압, 즉, 캐패시터(Cst)에 저장된 데이터전압(Data(n))에 따라 조절되어 OLED로 공급된다.
도 10은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 화소의 어레이를 보여주는 도면이다.
각 화소(PXL)들은 열방향을 따라 배열되는 데이터라인들(40)과 행방향을 따라 배열되는 다수의 게이트 라인들(32, 34_N, 34_P)의 교차 영역에 매트릭스 형태로 배치된다.
각 화소(PXL)에는 고전위 전압(ELVDD) 및 저전위 전압(ELVSS)의 구동전압이 인가된다. 동일한 열에 배치된 화소(PXL)들은 동일한 데이터라인(40)에 연결되어 데이터전압(Data(n))을 입력받는다.
제n 행에 배열된 화소들은 제1 스캔신호(N_Scan(n))가 입력되는 제1 스캔라인(34N), 제2 스캔신호(P_Scan(n))가 입력되는 제2 스캔라인(34P), 에미션신호(EM(n))가 입력되는 에미션라인(32) 및 이전 화소행의 제1 스캔라인(34N')에 연결된다.
이상과 같이, 제1 실시예에 따른 화소 어레이는 별도의 초기화 전압라인 없이도 구성이 가능하다. 기존의 화소 어레이의 경우 열방향을 따라 데이터라인과 함께 초기화 전압라인이 구비되기 때문에, 초기화 전압라인으로 인해 데이터라인에 기생 캐패시턴스가 유발되었었다. 반면, 본 실시예에 따른 화소 어레이는 초기화 전압라인을 제거할 수 있으므로, 데이터라인에 유발되었던 기생 용량을 제거할 수 있으며, 그 결과 데이터라인의 충방전 특성을 개선할 수 있다.
도 11은 기존의 화소 어레이를 구동하기 위한 전원 공급부와 본 명세서의 제1 실시예에 따른 화소의 어레이를 구동하기 위한 전원 공급부(180)의 구조를 보여주는 도면이다. 전원 공급부(180)는 전계발광 표시장치의 구동전원을 생성하여 출력하는 구성으로서 IC 타입으로 제작될 수 있다.
도 11의 (a)는 기존의 화소 어레이를 구동하기 위한 PMIC(Power Management Integrated Circuit) 구성, (b)는 실시예에 따른 화소 어레이를 구동하기 위한 PMIC의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11의 (a)를 참조하면, PMIC는 외부로 입력된 전원(VCC)을 전계발광 표시장치의 구동을 위한 다양한 전압값을 갖는 전원으로 변환하여 출력한다. 기존의 PMIC는, 고전위 전압(ELVDD), 저전위 전압(ELVSS), 스캔하이전압(VGH)과 스캔로우전압(VGL), 데이터 구동전압(SVDD), 제어 연산을 위한 로직전압(VCC_Logic) 및 구동 TFT와 OLED를 초기화하기 위한 초기화 전압(Vini)을 생성하기 위한 구성을 포함해야 한다.
반면, (b)를 참조하면, 실시예에 따른 PMIC는, 구동 TFT와 OLED를 초기화하기 위한 초기화 전압(Vini)을 생성하기 위한 구성을 제거할 수 있다. 따라서, 기존의 PMIC에 비해 생산 비용을 절감할 수 있으며, 소비 전력 또한 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 화소 회로를 보여주는 도면이고, 도 13은 도 12의 화소의 어레이에 입력되는 구동 신호들의 파형을 개략적으로 나타낸 타이밍도이다.
제2 실시예에 따른 화소 회로는 제1 실시예의 화소 회로와 비교하여, OLED를 초기화 시키기 위해 턴온되는 제5 TFT(T5)의 구성에서 차이가 있다. 제1 실시예의 제5 TFT(T5)는 현재단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n))를 입력받아 턴온된다. 반면, 제2 실시예에 따른 화소 회로의 제5 TFT(T5')는 다음 단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n+1))를 입력받아 턴온될 수 있다.
제2 실시예에 따른 화소 회로의 제5 TFT(T5')는, 게이트 전극이 다음 단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n+1))가 입력되는 다음단의 제2 스캔 라인(34_P'')에 연결된다. 제1 전극은 제4 노드(N4)를 통해 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))가 인가되는 현재단의 제1 스캔 라인(34_N) 및 제3 TFT(T3)의 게이트 전극에 연결된다. 제5 TFT(T5')의 제2 전극은 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극 및 제7 TFT(T7)의 제2 전극에 연결된다.
제2 실시예에 따른 화소 회로의 제5 TFT(T5')는 다음단의 제2 스캔 신호(P_Scan(n+1))에 의해 턴온되어, 스캔로우전압(VGL) 상태의 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극에 인가할 수 있다. 이에, OLED의 애노드 전극이 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))의 스캔로우전압(VGL)에 의해 초기화될 수 있다. 따라서, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 이용하여 OLED의 애노드 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
제5 TFT(T5')를 제외한 다른 TFT들(T1~T4, T6, T7)의 동작 방법은 제1 실시예의 화소 회로와 동일함으로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 실시예에 따른 화소 회로의 초기화 타이밍을 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
제n 행의 화소의 구동 파형을 참조하면, 전단(n-1)의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 하이 신호로 입력되면 제2 TFT(T2)가 턴온되어, 현재단의 스캔로우전압(VGL) 상태의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 구동 TFT(T1)의 게이트 전극에 초기화 전압(Ini_DT(n))으로 인가할 수 있다. 전단(n-1)의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 하이 신호로 입력되는 기간은 전단(n-1)의 화소의 Vth 보상 및 데이터 기입이 진행되는 기간이다. 따라서, 전단(n-1)의 화소에 기입되는 데이터전압(Data(n-1))이 인가된다.
제n 행의 화소의 구동 TFT(T1)의 게이트 전극을 초기화한 후에는, 제n 행의 화소에 대해 Vth 보상 및 데이터 기입이 진행되어 제n 행의 화소에 기입되는 데이터전압(Data(n))이 인가된다.
이후, 다음단(n+1)의 제2 스캔 신호(P_Scan(n+1))가 로우 신호로 입력되면 제5 TFT(T5')가 턴온되어, 스캔로우전압(VGL) 상태의 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 OLED의 애노드 전극에 초기화 전압(Ini_OLED(n))으로 인가할 수 있다. 다음단(n+1)의 제2 스캔 신호(P_Scan(n+1))가 로우 신호로 입력되는 기간은 다음단(n+1)의 화소의 Vth 보상 및 데이터 기입이 진행되는 기간이다. 따라서, 다음단(n+1)의 화소에 기입되는 데이터전압(Data(n+1))이 인가된다.
제n+1, n+2 행의 화소에도 동일한 방식으로 구동 TFT(T1)의 초기화, 화소의 Vth 보상 및 데이터 기입, OLED의 초기화 과정이 진행된다.
이상과 같이, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 제1 스캔신호(N_Scan(n))의 로우 신호를 이용하여 구동 TFT(T1) 및 OLED의 애노드 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
도 14는 본 명세서의 제3 실시예에 따른 화소 회로를 보여주는 도면이고, 도 15는 도 14의 화소의 어레이에 입력되는 구동 신호들의 파형을 개략적으로 나타낸 타이밍도이다.
제3 실시예에 따른 화소 회로는 제2 실시예의 화소 회로와 비교하여, OLED를 초기화 시키기 위해 턴온되는 제5 TFT(T5'')의 구성에서 차이가 있다. 제3 실시예의 제5 TFT(T5'')는 NMOS형 TFT로 구현되고, 다음단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n+1))를 입력받아 턴온된다.
제3 실시예에 따른 화소 회로의 제5 TFT(T5'')는, 게이트 전극이 다음단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n+1)가 입력되는 다음단의 제1 스캔 라인(34_N'')에 연결된다. 제1 전극은 제4 노드(N4)를 통해 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))가 인가되는 현재단의 제1 스캔 라인(34_N) 및 제3 TFT(T3)의 게이트 전극에 연결된다. 제5 TFT(T5'')의 제2 전극은 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극 및 제7 TFT(T7)의 제2 전극에 연결된다.
제3 실시예에 따른 화소 회로의 제5 TFT(T5'')는 다음단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n+1))에 의해 턴온되어, 스캔로우전압(VGL) 상태의 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 제7 노드(N7)를 통해 OLED의 애노드 전극에 인가할 수 있다. 이에, OLED의 애노드 전극이 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))의 스캔로우전압(VGL)에 의해 초기화될 수 있다. 따라서, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 이용하여 OLED의 애노드 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
제5 TFT(T5'')를 제외한 다른 TFT들(T1~T4, T6, T7)의 동작 방법은 제1 실시예의 화소 회로와 동일함으로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제3 실시예에 따른 화소 회로의 초기화 타이밍을 도 15를 참조하여 상세히 설명한다.
제n 행의 화소의 구동 파형을 참조하면, 전단(n-1)의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 하이 신호로 입력되면 제2 TFT(T2)가 턴온되어, 현재단의 스캔로우전압(VGL) 상태의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 구동 TFT(T1)의 게이트 전극에 초기화 전압(Ini_DT(n))으로 인가할 수 있다. 전단(n-1)의 제1 스캔신호(N_Scan(n-1))가 하이 신호로 입력되는 기간은 전단(n-1)의 화소의 Vth 보상 및 데이터 기입이 진행되는 기간이다. 따라서, 전단(n-1)의 화소에 기입되는 데이터전압(Data(n-1))이 인가된다.
제n 행의 화소의 구동 TFT(T1)의 게이트 전극을 초기화한 후에는, 제n 행의 화소에 대해 Vth 보상 및 데이터 기입이 진행되어 제n 행의 화소에 기입되는 데이터전압(Data(n))이 인가된다.
이 후, 다음단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n+1))가 하이 신호로 입력되면 제5 TFT(T5'')가 턴온되어, 스캔로우전압(VGL) 상태의 현재단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n))를 OLED의 애노드 전극에 초기화 전압(Ini_OLED(n))으로 인가할 수 있다. 다음단의 제1 스캔 신호(N_Scan(n+1))가 하이 신호로 입력되는 기간은 다음단(n+1)의 화소의 Vth 보상 및 데이터 기입이 진행되는 기간이다. 따라서, 다음단(n+1)의 화소에 기입되는 데이터전압(Data(n+1))이 인가된다.
제n+1, n+2 행의 화소에도 동일한 방식으로 구동 TFT(T1)의 초기화, 화소의 Vth 보상 및 데이터 기입, OLED의 초기화 과정이 진행된다.
이상과 같이, 별도의 초기화 전원을 구비하지 않고, 제1 스캔신호(N_Scan(n))의 로우 신호를 이용하여 구동 TFT(T1) 및 OLED의 애노드 전극을 스캔로우전압(VGL)으로 초기화하는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 명세서의 실시예는, PMOS형 TFT와 NMOS형 TFT를 모두 포함하는 화소에서 스캔신호의 로우레벨전압을 이용하여 구동 TFT 및 OLED를 초기화함으로써, 초기화 전원을 생성하여 공급하기 위한 수단을 제거하여 설계 및 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 초기화 전원 공급을 위한 초기화라인 배선이 제거됨에 따라, 초기화라인과 함께 구비되는 데이터라인에 유발되었던 기생 용량을 제거할 수 있으며, 그 결과, 데이터라인의 충방전 특성을 개선할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 명세서의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
110 : 영상 공급부 120 : 타이밍 제어부
130 : 게이트 구동부 132 : 에미션 구동 회로
134 : 스캔 구동 회로 140 : 데이터 구동부
150 : 표시패널 180 : 전원 공급부

Claims (17)

  1. 다수의 화소들이 구비된 표시패널;
    상기 표시패널의 제1 스캔라인들, 제2 스캔라인들, 에미션라인들을 구동하는 게이트 구동부; 및
    상기 표시패널의 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동부를 구비하고;
    상기 화소들 중에서 n(n은 자연수)번째 화소행에 배치된 각 화소는,
    애노드 전극과 저전위 전압의 입력단에 접속된 캐소드 전극을 갖는 발광소자;
    제1 노드에 접속된 게이트 전극, 제2 노드에 접속된 제1 전극 및 제3 노드에 접속된 제2 전극을 포함하고, 상기 데이터라인으로 입력되는 데이터전압에 따라 상기 발광소자로 인가되는 구동전류를 제어하는 구동 TFT; 및
    상기 제1 스캐라인들 중 어느 하나에 로우신호로 입력되는 제1 스캔신호를 상기 제1 노드에 인가하여 상기 구동 TFT의 상기 게이트 전극을 상기 제1 스캔신호의 로우레벨전압으로 초기화하는 제1 초기화 TFT;
    를 포함하는 전계발광 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초기화 TFT는,
    제n-1행의 제1 스캔라인으로 입력되는 제n-1행의 제1 스캔신호에 의해 제어되어, 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 제1 노드에 인가하는 전계발광 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스캐라인들 중 어느 하나에 로우신호로 입력되는 제1 스캔신호를 상기 발광소자의 상기 애노드 전극에 초기화 전압으로 인가하는 제2 초기화 TFT를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 초기화 TFT는,
    제n행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n-1행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n-1행의 제1 스캔신호를 상기 OLED의 상기 애노드 전극에 인가하는 전계발광 표시장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 초기화 TFT는,
    제n행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 OLED의 상기 애노드 전극에 인가하는 전계발광 표시장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 초기화 TFT는,
    제n+1행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n+1행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 OLED의 상기 애노드 전극에 인가하는 전계발광 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 접속되고, 상기 제1 스캔라인으로 입력되는 제1 스캔신호에 따라 상기 제1 노드와 상기 제3 노드를 연결하는 보상 TFT를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 노드와 상기 데이터라인 사이에 접속되고 상기 제2 스캔라인으로 입력되는 제2 스캔신호에 따라 제어되어, 상기 데이터라인으로 인가되는 상기 데이터전압을 상기 제2 노드로 인가하는 데이터 기입 TFT를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스캔라인들에는 상기 화소에 포함된 NMOS TFT를 제어하는 제1 스캔신호가 인가되고,
    상기 제2 스캔라인들에는 상기 화소에 포함된 PMOS TFT를 제어하는 제2 스캔신호가 인가되는 전계발광 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 에미션라인으로 입력되는 에미션신호에 의해 제어되어 고전위 전압의 입력단과 상기 제2노드 사이의 연결을 제어하는 제1 에미션 TFT; 및
    상기 에미션신호에 의해 제어되어 상기 제3 노드와 상기 발광소자의 상기 애노드 전극 사이의 연결을 제어하는 제2 에미션 TFT;
    를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
  11. 다수의 화소들이 구비된 표시패널;
    상기 표시패널의 제1 스캔라인들, 제2 스캔라인들, 에미션라인들을 구동하는 게이트 구동부; 및
    상기 표시패널의 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동부를 구비하고;
    상기 화소들 중에서 n(n은 자연수)번째 화소행에 배치된 각 화소는,
    제1 노드에 접속된 게이트 전극, 제2 노드에 접속된 제1 전극 및 제3 노드에 접속된 제2 전극을 포함하여 상기 발광소자로 인가되는 구동전류를 제어하는 구동 TFT;
    제n-1행의 제1 스캔라인으로 입력되는 제n-1행의 제1 스캔신호에 의해 제어되어, 제n행의 제1 스캔라인에 로우신호로 입력되는 제n행의 제1 스캔신호를 상기 제1 노드에 인가하는 제2 TFT;
    상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 접속되고, 상기 제1 스캔라인으로 입력되는 제1 스캔신호에 따라 상기 제1 노드와 상기 제3 노드를 연결하는 제3 TFT; 및
    상기 제2 노드와 상기 데이터라인 사이에 접속되고 상기 제2 스캔라인으로 입력되는 제2 스캔신호에 따라 제어되어, 상기 데이터라인으로 인가되는 상기 데이터전압을 상기 제2 노드로 인가하는 제4 TFT;
    를 포함하는 전계발광 표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    제n행 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n-1행의 제1 스캔라인과 상기 OLED의 상기 애노드 전극을 연결하는 제5 TFT를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
  13. 제11항에 있어서,
    제n행 제2 스캔라인으로 입력되는 제n행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인과 상기 OLED의 상기 애노드 전극을 연결하는 제5 TFT를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
  14. 제11항에 있어서,
    제n+1행의 제2 스캔라인으로 입력되는 제n+1행의 제2 스캔신호에 의해 제어되어, 상기 제n행의 제1 스캔라인과 상기 OLED의 상기 애노드 전극을 연결하는 제5 TFT를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5 TFT는 PMOS TFT로 구성되는 전계발광 표시장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 구동 TFT 및 상기 제4 TFT는 PMOS TFT로 구성되고, 상기 제2 TFT 및 상기 제3 TFT는 NMOS TFT로 구성되는 전계발광 표시장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 에미션라인으로 입력되는 에미션신호에 의해 제어되어 고전위 전압의 입력단과 상기 제2노드를 연결하는 제6 TFT; 및
    상기 에미션신호에 의해 제어되어 상기 제3 노드와 상기 발광소자의 상기 애노드 전극을 연결하는 제7 TFT;
    를 더 포함하는 전계발광 표시장치.
KR1020220118786A 2022-09-20 2022-09-20 전계발광 표시장치 KR20240039894A (ko)

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