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KR100559077B1 - 능동매트릭스유기물발광다이오드(amoled)디스플레이화소구조물및그를위한데이터로드/발광회로 - Google Patents

능동매트릭스유기물발광다이오드(amoled)디스플레이화소구조물및그를위한데이터로드/발광회로 Download PDF

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KR100559077B1
KR100559077B1 KR1019980013187A KR19980013187A KR100559077B1 KR 100559077 B1 KR100559077 B1 KR 100559077B1 KR 1019980013187 A KR1019980013187 A KR 1019980013187A KR 19980013187 A KR19980013187 A KR 19980013187A KR 100559077 B1 KR100559077 B1 KR 100559077B1
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led
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light emitting
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로저 그린 스튜어트
알프레드 찰스 이프리
Original Assignee
트랜스퍼시픽 아이피 리미티드
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Publication date
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Abstract

유기물 발광 다이오드(O-LED)를 사용하는 디스플레이에서의 사용을 위한 화소 구조물이 개시된다. 전반적인 어레이에 대한 각각의 화소 구조물은 유기질 발광 다이오드(O-LED)를 포함한다. 부가적으로, 구조물은 상기 구조물을 세 가지의 기본 모드: 기입 선택 모드, 기입 선택해제 모드 및 발광 모드로 동작하도록 하는 회로를 포함한다. 이에 따라, 상기 구조물은 데이터가 화소 구조물로 기입될 수 있고, 프로그램된 전류 레벨을 표현하는 상기 데이터가 O-LED로 인가되도록 하기 위한 화소 구조물이 선택되도록 하는 회로; 상이한 행의 화소 구조물이 기입된 데이터를 가질 때, 화소 구조물을 해제시키기 위한 회로; 및 프로그램된 전류 레벨을 O-LED에 인가하여 O-LED를 발광시키기 위한 회로를 포함한다.

Description

능동 매트릭스 유기물 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이 화소 구조물 및 그를 위한 데이터 로드/발광 회로
본 발명은 일반적으로 화소 구조물에 관한 것이며, 보다 구체적으로 본 발명은 세 가지의 동작 모드를 가지며 유기질 발광 다이오드(O-LED)를 사용하여 구성된 화소 구조물에 관한 것이다.
디스플레이 기술은 텔레비젼에서 자동차 계기판, 랩탑 컴퓨터 또는 손목 시계에까지 현재 생활 모든 면에 널리퍼져 있다. 현재, 음극선관(CRT)은 10 내지 40 인치의 대각선 디스플레이 크기 내에 디스플레이 응용에 지배적으로 사용된다. 그러나, CRT는 무게, 견고성의 결여, 비용 및 높은 구동 전압에 대한 요구를 포함한 많은 문제점을 갖는다.
최근, 수동-매트릭스 액정 디스플레이(LCD)와 능동-매트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)가 랩탑 컴퓨터에서의 사용으로 인해 중간 정도로 우세하게 디스플레이 응용에 사용된다. 작은 화소 크기와 큰 투사형 디스플레이를 위해, 상기 AMLCD 는 점차적으로 중요하게 되었다. 그러나 상기 AMLCD의 주요 단점은 실제적으로 디스플레이의 크기와 무게를 증가시키는 배면광을 요구한다는 것이다. 이것은, 배면 조명이 오프 상태에서도 화소에 계속적으로 제공되기 때문에, 효율을 감소시키게 된다.
단결정 실리콘 기술에 기초한 디포머블-미러 디스플레이(Deformable-Mirror Display : DMD)가 다른 접근방법이다. 이러한 접근 방법에 있어서, 미세-기계 가공(micro-machined) 미러 구조물은 논리 “1” 또는 논리 “0”이 해당 셀내에 기입되는지의 여부에 의존한 반사 또는 분사 모드로 방향설정된다. DMD 디스플레이는 반사 모드에서 동작하여야만 하기 때문에, 광학 기술은 매우 복잡하며, 투과형(transmissive) 또는 방사형(emissive) 디스플레이 만큼 조밀하거나 또는 효율적이지 않다. 부가적으로 유사하게 AMLCD, DMD 디스플레이는 외부 광원을 요구하기 때문에, 자기-방사형 디스플레이보다 다소 효율적이다.
전계-방출 디스플레이(FED)도 역시 많은 응용에 대해 고려될 수 있다. 그러나, FED는 CRT와 관련된 많은 문제점, 특히 100볼트 이상의 음극 전압을 요구하는 것 및 박막 트랜지스터(FET)가 낮은 누설 전류를 갖는다는 해당 요구들을 가진다. FED는 “낮은 전압” 인광 물질의 감소된 효율 및 높은 전압의 제어 전압 사용에 기인한 상대적으로 낮은 전반적인 발광 효율을 갖는다.
마지막으로, 디스플레이의 다른 타입, 즉 능동 매트릭스 발광 다이오드(AMEL) 디스플레이는 발광 물질을 통해 전류를 전달하므로써 발광한다. EL의 경우에, 교류 전류(AC)는 무기물 발광 물질(예를 들어 실리콘 또는 갈륨 비소 화합물과 같은 무기물 반도체 물질로 형성되는 PN 접합)을 통해 전달된다. 상기 무기물 발광 물질은 유전물질이 발광 물질의 어느 한쪽에 제공되는 방식으로 배열된다. 유전 물질의 존재로 인하여, 상대적으로 높은 전압이 발광 물질로부터 충분한 빛을 발생시키기 위해 요구된다. 상대적으로 높은 전압은 대체적으로 100 내지 200 볼트이다.
AC 전압 및 다른 인자의 사용은 전반적인 디스플레이의 효율을 한정한다.
또한 무기물 LED 디스플레이에 대해, 발광 물질의 휘도는 오프 상태에서 온 상태로의 빠른 변이 이후에 인가되는 전압으로 포화된다. 디스플레이가 “완전하게 온된” 및 “완전하게 오프된” 모드로 동작한다면, 시간에 따른 전압 변이에서 임의의 시프트는 단지 휘도에 극소의 영향을 미친다.
다양한 디스플레이 기술의 이러한 문제점을 고려하여, 낮은 전압을 요구하는 보다 양호한 타입의 디스플레이는 바람직하며 보다 효율적이고 모든 타입의 디스플레이 응용에 있어서 일반적으로 보다 유용하게 될 것이다.
본 발명은 유기질 발광 다이오드(O-LED)를 사용하는 디스플레이에서 사용을 위한 화소 구조물에 관한 것이다. 전체 어레이의 각각의 화소 구조물은 유기물의 발광 다이오드(O-LED)를 포함한다. 부가적으로 상기 구조물은 구조물이 세 가지의 기본 모드; 기입 선택 모드, 기입 선택해제(deselect) 모드 및 발광 모드로 동작하도록 하는 회로를 포함한다. 이에 따라, 상기 구조물은 O-LED에 인가되는 프로그램된 전류 레벨을 나타내는 데이터가 상기 화소 구조물에 기입될 수 있게 선택되도록 하는 회로; 상이한 행 내의 화소 구조물이 그 내에 기입된 데이터를 가질 때 화소 구조물이 해제되도록 하는 회로; 및 상기 O-LED에 프로그램된 전류 레벨을 인가하여, O-LED가 발광하도록 하기 위한 회로를 포함한다.
본 발명의 개요
능동 매트릭스 유기물 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이는 본 명세서의 배경 개술 부분에서 언급한 디스플레이 기술에 대한 양호한 대안이다. AMOLED 디스플레이의 경우, 무기물 보다 유기물이 LED를 형성하는 데 사용된다. LED를 형성하기 위해 유기물을 사용하는 실시예가 본 명세서에서 참조문으로 인용한 미국 특허 제 5,142,343호 및 미국 특허 제 5,408,109호에 개시되었다. 본 발명에서 사용된 O-LED의 실시예는 도 1을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
간략하게, O-LED, 직류 전류(DC)는 빛을 발생시키기 위해 유기물 다이오드 물질을 통해 전달된다. 도전은 순방향이다. 실시예를 통해, 소정 레벨의 빛을 방출하기 위해 발광 물질에 요구되는 전압이 시간에 따라 증가한다는 것을 알 수 있으며, 이에 따라, “오프 상태”에서 “온 상태”로 변이 전압은 실질적인 포화 없이 시간에 따라 증가한다. 그러나 소정의 빛의 레벨(휘도)은 유기 다이오드 물질을 통해 전달되는 전류에 따라 상대적으로 안정적인 상태가 된다는 것도 역시 알 수 있다. 부가적으로 문턱 전압이 처리에 대해 민감하기 때문에, 고정된 작은 구동 전압 레벨은 O-LED 제조 공정의 처리 변화에 따라 비효율적이게 된다.
본 발명은 전류 프로그램 가능하고, 화소에 대한 변이 전압의 시프트 또는 트랜지스터 문턱 전압의 시프트와 무관한, O-LED 화소 구조를 포함한다.
본 발명의 기술은 화소 어레이의 각 열(column) 라인에 대한 개별적이고 디지털적으로 프로그램 가능한 전류 소오스를 포함한다. 본 발명의 제 1 실시예의 각각의 화소에 대하여, 두 개의 라인(D1,D2) 뿐만 아니라 두 개의 선택 라인(S1,S2)이 제공된다. 데이터와 선택 라인의 조합이 기입 모드, 기입 선택해제 모드 및 발광 모드를 포함하는 화소의 다중 모드 동작을 위해 제공된다. 각각의 모드를 실현하기 위해, 두 개의 트랜지스터와 커패시터가 O-LED 화소 및 데이터 및 선택 라인과 함께 효과적으로 구성된다. O-LED 화소 구성 및 동작 모드의 세부 사항은 도면을 참조하여 아래에서 설명된다. 본 발명의 실시예가 O-LED와 관련하여 설명될지라도, 본 발명은 LED와 같은 다른 유사한 디스플레이 엘리먼트를 사용할 수 있다는 것도 고려된다.
AMOLED 디스플레이의 경우, DC 전류가 빛을 발생하기 위해 다이오드 물질을 통해 전달된다. 소정의 레벨의 빛을 방출하기 위해 요구되는 전압이 시간에 따라 증가하고 이에 따라 “오프 상태”에서 “온 상태”로의 변이 전압은 시간에 따라 실질적인 포화 없이 증가한다. 그러나, 소정의 빛 레벨(휘도)이 발광 물질을 통해 전달되는 전류에 따라 상대적으로 안정적이라는 것도 알 수 있다. 이러한 이유 때문에, 바람직한 화소 설계는 일정한 전류를 발광 물질에 제공하고, 종래의 AMEL 디스플레이를 사용한 경우에서처럼 소정의 휘도를 방출하기 위해, 특정 전압보다는 특정 전류로 프로그램될 수 있다.
실시예
화소 구동 기술을 상세하게 설명하기에 앞서, O-LED의 구조를 설명한다. O-LED 물질이 낮은 구동 전압에서 논리 하이 값을 얻는다는 점이, 본 발명의 중요한 특징이다. 부가적으로, O-LED 물질의 전류 구동 특성이 능동 매트릭스 구동 트랜지스터에서의 누설 전류 요구를 상당히 감소시키고 이에 따라, 본 발명은 낮은 비용의 유리 기판에 대해 적합하다. 본 발명에서 사용된 O-LED는 대체적으로 약 2 내지 10 볼트에서 빛을 방출하기 시작한다.
일반적으로, O-LED를 사용한 전반적인 디스플레이를 형성하기 위한 공정은,
1) 폴리실리콘 능동 매트릭스 회로를 형성하는 단계;
2) O-LED 물질을 상기 능동 매트릭스 어레이에 집적하는 단계;
3) (컬러 디스플레이용) 컬러 셔터를 통합하는 단계; 및
4) 완성된 패널을 조립하여 테스트하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 실험적인 제조 공정의 제 1 단계는 능동 매트릭스 회로를 형성하는 것이다. 본 발명에 대해, 폴리실리콘 박막 트랜지스터(TFT) 기술이 이용된다. 형성될 바람직한 회로는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 아래에서 설명된다.
제 2 단계는 능동 매트릭스 어레이상에 LED 물질의 증착 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명에 사용하기에 적합한 O-LED 제조에 대한 실증적인 도면을 도시한다. 도 1을 참조하여, 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO)과 같은 투명한 전도 전극이 증착 및 패터닝된다. 이어 홀 트랜스포트 층, 도핑된 발광 층 및 AlO3 백 층의 증착이 이어진다. 어레이는 MgAg 상부 전극의 증착에 의해 완성되어, 도 1에 도시된 O-LED “스택”을 형성하게 된다.
본 발명에 대해, 표 1은 O-LED 스택의 각각의 층에 대한 실험적인 두께를 나타낸다.
[표 1]
마지막으로, 디스플레이는 팩킹된 후 테스트된다. 도시되지 않았을 지라도, 패킹은 디스플레이를 위한 기계적 지지물, 즉 외부 전자 장치로의 안정적인 접속과 보호용 패시베이션을 형성하기 위한 수단을 포함한다.
O-LED는 뛰어난 효율을 나타낸다. 발광 효율은 15 lm/w 정도로 높다. 2000 cd/m2의 휘도 값이 10 볼트 이하의 동작 전압 및 20mA/m3의 전류 밀도로 달성된다. 높은 휘도의 크기가 높은 전류 밀도에서 측정된다.
도 2는 본 발명에 따른 O-LED 화소 구조물의 제 1 실시예의 회로도를 도시한다. 소정 어레이의 화소(예를 들어 1024×1280)내에서 각각의 화소 구조물은 동일하다는 것을 고려하여 단지 하나의 화소 구조물이 설명되었다. 도 2에 도시된 화소 구조물은 전류 프로그램 가능하고 O-LED 변이 전압의 시프트 또는 트랜지스터 문턱 전압의 시프트와 무관하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 화소 구조물(200)은 O-LED(210), 두 개의 트랜지스터(T1, T2), 데이터 방향으로 뻗어 있는 두 개의 라인(D1,D2) 및 선택 방향으로 뻗어 있는 두 개의 라인(S1,S2)을 포함한다. 부가적으로 화소 구조물(200)은 커패시터(C1)를 포함한다. 실시예에 있어서, 각각의 트랜지스터는 소오스 게이트, 드레인 및 해당 전극들을 포함한다.
특히, 제 1 트랜지스터(T1)의 소오스 전극은 데이터 전압 라인(D1)에 접속된다. 제 2 트랜지스터(T2)의 소오스 전극은 데이터 전류 라인(D2)에 접속된다. 제 1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제 1 선택 라인(S1)에 접속된다. 제 2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 커패시터(C1)에 의해 제 2 선택 라인(S2)에 접속된다. 제 1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극은 제 2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 뿐만 아니라 스토리지 커패시터(C1)에 접속된다.
상술한 바와 같이, 데이터 및 선택 라인의 조합은 기입 선택 모드, 기입 선택해제 모드 및 발광 모드를 포함하는 화소(200)의 다중 모드 동작을 제공한다. 각각의 모드는 도 2 내지 도 3을 참조하여 아래에서 설명되며, 여기에서 도 3은 도 2의 O-LED를 사용한 실험적인 동작 모드에 대한 타이밍도이다.
미리 결정된 전류 레벨(I1)을 기입하기 위해 우선 기입 선택모드로 전환하면, 이에 따라 휘도 레벨이 화소로 인가되어 트랜지스터(T1)가 선택 라인(S1)에 의해 턴 온된다. 결과적으로 제 1 데이터 라인(D1)상의 전압이 트랜지스터(T1)를 통해 트랜지스터(T2)의 게이트로 인가된다. 트랜지스터(T2)의 게이트로 인가된 전압이 증가됨에 따라, 트랜지스터(T2)가 턴 온되며, 트랜지스터의 내부 임피던스는 전류 레벨(I1)이 데이터 전류 라인(D2)에 도달할 때까지 계속하여 감소하여, 전류 레벨(I1)이 O-LED(210)에 인가되도록 한다.
기입 선택 모드 동안에, 선택 신호(S2)는 논리 하이 전위로 유지된다.
데이터 전류 라인(D2)이 트랜지스터(T2)를 통해 O-LED(210)에 접속되며 이에 따라 정해진 전류 레벨(I1)은 트랜지스터(T2) 및 O-LED(210) 모두를 통해 흐르게 된다. 트랜지스터(T2)의 문턱 전압 및 O-LED(210)의 변이 전압에서 시프트가 존재하면, 시프트(들)는 커패시터(C1)를 통해 저장된 전압 및 트랜지스터(T2)의 게이트에 인가되는 전압을 증가 또는 감소시키므로써 보상된다. 이러한 방식으로, O-LED(210) 또는 트랜지스터(T2) 또는 모두의 동작 특성에 있어서 임의의 시프트는 영향이 있다면 LED를 통한 전류 및 그에 따라 화소 휘도에 사소한 영향을 미친다.
기입 선택 모드, 기입 선택해제 모드 및 발광 모드에 대한 특정 타이밍이 도 3에 도시된다. 도 3을 참조하여, 타이밍도에 도시된 세 번째 간격인 기입 선택 모드는 두 선택 라인이 논리 하이가 되도록 요구한다. 즉, 제 1 선택 라인(S1)은 트랜지스터(T1)를 턴 온 시키는 논리 하이가 되며, 특정 행에 대한 제 2 선택 라인(S2)도 역시 트랜지스터(T2)가 턴 온 되도록 하는 논리 하이(즉 기입 선택 모드)가 된다.
그러나 기입 선택해제 모드에 관하여, 모든 다른 행에 대한 상기 선택 라인(S2)은 논리 로우가 된다(기입 선택해제 모드). 이러한 방식으로, 제 2 선택 라인(S2)은 데이터가 기입되지 않은 어레이의 행 상에 있는 모든 트랜지스터(T2)를 턴 오프 시키는 데 사용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 선택 라인(S2)을 커패시터(C1)를 통해 스토리지 노드에 결합시키므로써 이러한 것은 완성된다. 선택 라인(S2)이 논리 로우가 될 때, 기입 선택해제 모드에 대해, 커패시터(C1)에 저장된 전위에 무관하게 트랜지스터(T2)의 게이트에서의 신호는 전류가 트랜지스터(T2) 또는 O-LED(210)을 통해 전달되지 않는다는 것을 보증하는 논리 로우가 될 것이다. 이에 따라 데이터 전류 라인(D2)상에서 감지되는 전류는 단지 선택된 O-LED를 통해서만 흐르고 열을 따르는 어떠한 화소를 통해서 흐르지 않는다.
발광 모드 동안에, 도 3에서 도시된 바와 같이, 제 1 선택 라인(S1)은 논리 로우가 되며, 이에 따라 트랜지스터(T1)를 턴 오프시킨다. 동시에 제 2 선택 라인(S2)은 논리 하이가 된다. 제 2 선택 라인 상의 논리 하이 전위와 커패시터(C1)에 저장된 전위의 조합은 트랜지스터(T2)의 게이트를 프로그램된 레벨이 되게 한다. 이러한 방식으로, O-LED는 프로그램된 전류 레벨(즉, 기입 선택 모드 동안에 프로그램되는 것과 같이) 또는 휘도로 발광한다. 또한 발광 모드 동안, 데이터 라인(D2)의 확실한 제어가 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이 수행된다.
화소 구조물(200)이 특정 전류 레벨을 사용하여 프로그램되는 것을 요구하기 때문에, 유일한 전류 발생 회로는 실험적인 화소 구조물과의 인터페이스 시키도록 진전된다. 도 4는 도 2의 O-LED 화소 구조물을 사용하기에 적합한 실험적인 전류 발생 회로(400)의 회로도를 도시한다.
도 4를 참조하여, 데이터 라인(D1,D2)은 도 2에 도시된 데이터 라인과 동일하다. 도시된 바와 같이, 도 4의 전류 발생 회로(400)로부터의 데이터 라인(D1,D2)을 도 2의 화소 구조물(200)의 데이터 라인에 결합시키므로써, 선택된 행의 화소를 포함하는 일정한 전류 폐루프가 형성될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(T3 내지 T5)는 병렬로 결합된다. 각각의 트랜지스터는 프로그램된 디지털 전압 레벨을 집합적으로 나타내는 게이트상의 입력을 수신한다. 그러나, 각각의 트랜지스터는 바람직하게 프로그램된 전류 값을 발생시키기 위해 적절하게 가중치가 주어진 커패시터와 직렬로 결합된다. 커패시터(C2, .5C2, .25C2)의 조합된 출력은 트랜지스터(T8)의 소오스뿐만 아니라 트랜지스터(T6)의 게이트에 결합된다. 트랜지스터(T8)는 발광 모드 동안에 데이터 전류 라인(D2)상의 전압을 제어하기 위해 사용된다. 트랜지스터(T6)로의 접속이 데이터 전류 라인(D2)상에 제공된 전류가 제어될 수 있도록 폐루프를 완성하기 위해 사용된다.
특히, 화소에 데이터를 기입하기 위해, 프로그래밍 디지털 전압 레벨(G1 내지 G3)이 트랜지스터(T3 내지 T5)에 인가되고, 음의 전압 램프(R1)는 트랜지스터(T3 내지 T5)의 소오스에 접속된다. 램프(R1)에 대한 시간에 따른 전압의 변화율은 효과적인 캐패시턴스(C*dV/dT)를 배가시키고, 라인(D2)에 인가되는 유일한 전류 레벨을 설정한다. 효과적인 캐패시턴스는 트랜지스터들에 각각 결합된 커패시터(예를 들어 C2, .5C2, .25C2)의 집합적인 용량성 값에 의존한다는 것이 주지되어야 한다. 이상적으로, 데이터 전류 라인(D2)상의 전압 레벨은 전압 레벨이 데이터 전류 라인(D2) 상의 발광 전압 레벨이 됨에 따라(발광 모드에서 논리 하이 신호(L1)는 데이터 전류 라인(D2)을 트랜지스터(T8)를 통해 접지 전위에 결합시킨다) 접지 전위에 근접하여 유지된다.
데이터 전압 라인(D1)을 참조하여, 트랜지스터(T6) 및 트랜지스터(T7)는 반전기를 형성하여 데이터 전류 라인(D2)상의 전류 소오스에 의해 제공된 전압을 증폭시키고, 반전된 전압 레벨은 데이터 전압 라인(D1)에 접속된다. 상기 데이터 전압 라인(D1)상의 전압은 양의 전압 램프(R2)와 커패시터(C3)의 “부트 스트랩” 효과를 통해 더욱 증가된다. 이러한 회로는 O-LED(210)가 신호(G1,G2,G3)에 의해 정의된 프로그래밍된 전류에 의해 구동되는 평행 조건에 이르게 된다.
상술한 바와 같이, 발광 모드 동안에, 데이터 라인(D2)의 확실한 제어가 수행된다. 특히, 발광 모드 동안에, 트랜지스터(T8)는 데이터 전류 라인(D2)을 접지 전위로 이끌기 위해 턴 온된다. 특정 데이터 라인에 접속된 모든 O-LED를 통과하는 모든 전류를 처리할 수 있도록 트랜지스터(T8)는 상대적으로 큰 트랜지스터가 된다는 것을 주지하여야 한다.
예 및 도 4에 도시된 것과 같이, 동작 중, 기입 모드 동안에 데이터 라인(D2) 상의 실질적인 전류는 1 마이크로 암페어가 되며, 발광 모드 동안에는 1mA가 된다. 또한 트랜지스터(T8)의 소오스 전압은 1 볼트가 된다. 데이터 라인(D1)상에서의 실증적인 전압은 기입 모드 동안에는 8볼트가 되고 발광 모드 동안에는 “돈 케어(don't care)”가 된다.
화소 구조물(200) 및 전류 발생 회로(400)의 조합은 양호한 그레이 스케일 균일도 및 LED 또는 TFT에서의 불안정성에도 불구하고 높은 수명을 갖는 양질의 O-LED 디스플레이를 설계하는 것을 가능하게 한다. 회로(400)는 폴리실리콘 및 비정질 실리콘(AMOLED) 디스플레이에 특히 적합하다는 것이 주지되어야 한다
도 5는 본 발명에 따른 O-LED 화소 엘리먼트의 제 2 실시예에 대한 회로도를 도시한다. 도 5에 도시된 화소 구조물(500)은 다중 모드 동작을 갖는 도 2에 도시된 것과 유사하다. 그러나 도시된 바와 같이, 화소 구조물(200)과 화소 구조물(500) 사이에는 약간의 차이점이 존재한다. 예를 들어 도 2의 데이터 및 선택 라인 쌍은 도 5에 도시된 화소 구조물에 있어서는 단일 데이터 라인 및 단일의 선택 라인으로 대체된다.
도 5로 되돌아가서, 화소 구조물(500)은 O-LED(510), 두 개의 트랜지스터(T9,T10), 데이터 방향으로 뻗어 있는 하나의 라인(D1) 및 선택 방향으로 뻗어 있는 하나의 라인(S1)을 포함한다. 실시예에 있어서, 각각의 트랜지스터는 소오스, 게이트 및 드레인과 해당 전극들을 포함한다. 게다가, 화소 구조물(200)과 유사하게 화소 구조물(500)은 화소 발광 레벨을 결정하는 전위 레벨이 저장된 커패시터(C4)를 포함한다. 제 1 트랜지스터(T9)의 소오스는 데이터 라인(D1)에 접속된다. 제 2 트랜지스터(T10)는 데이터 라인(D1)에 접속된다. 제 1 트랜지스터(T9)의 게이트 전극은 선택 라인(S1)에 접속된다. 제 2 트랜지스터(T10)의 게이트 전극은 커패시터(C4)에 의해 선택 라인(S1)에 접속된다. 제 1 트랜지스터(T9)의 드레인 전극은 제 2 트랜지스터(T10)의 게이트 전극뿐만 아니라 스토리지 커패시터(C4)에 접속된다. 더욱이 스위칭 전력 라인은 커패시터(C5)를 통해 트랜지스터(T10)의 게이트, 트랜지스터(T9)의 드레인 및 캐패시터(C4)에 모두 접속된다.
화소 구조물(200)의 동작과 유사하게, 데이터 및 선택 라인의 조합은 기입 선택 모드, 기입 선택해제 및 발광 모드를 포함하는 화소(500)의 다중 모드 동작을 제공한다.
화소 구조물(200)에서는 두 개의 선택 라인이 논리 하이가 되도록 요구되는 기입 선택 모드에 관하여, 화소 구조물(500)내에서는 단지 단일 선택 라인이 논리 하이가 된다. 화소 구조물(200)내의 두 선택 라인을 모두 논리 하이가 되도록 하는 것과 유사하게, 커패시터(C4) 노드를 논리 하이에 결합시키도록 하여, 화소 구조물(500)내에 배치된 트랜지스터(T9)를 턴 온시켜 기입 모드가 되게 한다. 이러한 시점에서, 원하는 전류가 화소(510)를 구동시키기 위한 시도로 데이터 라인(D1)상에 인가된다. 그러나, 트랜지스터(T10)가 충분히 턴온 될 때까지 데이터 라인(D1)으로부터의 전류는 트랜지스터(T9)를 통해 트랜지스터(T10)의 게이트로 흐르게 된다. 트랜지스터(T10)의 게이트가 원하는 전류를 트랜지스터(T10)를 거쳐 통과하도록 하기에 충분한 전압에 도달하게 되는 평행 시점에 빠르게 도달된다. 이러한 시점에서, 선택 라인(S1)과 커패시터(C4)상의 조합된 전위가 트랜지스터(T10)의 게이트를 프로그램된 전류를 도전시키기에 충분한 전위로 유지하기 때문에, 화소 구조물(500)은 원하는 전류 레벨을 사용하여 프로그램된다.
기입 선택해제 모드에 관하여, 선택 라인(S1)이 논리 로우가 될 때, 트랜지스터(T9)는 턴 오프되며, 선택되지 않은 모든 화소를 무조건 스위치 오프시키기 위해, 화소 구조물(200)에서와 같이 동일한 음의 편위(excursion)가 커패시터(C4)상에서 발생된다.
발광 모드에 관하여, 선택 라인(S1)은 논리 하이가 되고, 데이터 라인(D1)은 논리 로우가 된다. 게다가, 스위칭 펄스는 전류 소오스를 단락시켜 데이터 라인이 동작 전위의 소오스에 접속되도록 한다. 같은 시간에, 스위칭 펄스는 동작 전위의 소오스를 커패시터(C5)에 접속한다. 커패시터(C4,C5)의 접합부에 저장된 전하 및 선택 라인(S1) 상의 논리 하이 레벨은 트랜지스터(T10)가 O-LED(510)을 통과하는 프로그램된 전류를 도통시키게 한다. 이에 따라, 트랜지스터(T10)의 게이트는 기입 선택 모드동안에 프로그램된 것과 근접한 값으로 궤환된다.
예 및 도 5에 도시된 것과 같이, 동작 동안에, 데이터 라인(D1)상의 실질적인 전류는 1 마이크로 암페어이고, 발광 모드 동안에는 1mA이다. 다시, 데이터 라인(D1)상의 실질적인 전압은 기입 모드에서는 8V이다.
상세하게 설명되지는 않았지만, 대안적인 화소 구조물에 대한 다르게 고려되는 실시예가 도 6 내지 도 9에 되었다. 기술 분야의 당업자는 제어하에 본 설명을 이용하여, 어떻게 각각의 실질적인 실시예가 도 2 내지 도 5에 관하여 설명된 실시예의 설명된 동작을 구동시키고 도 4의 전류 발생 회로를 동작시키는지를 이해할 수 있을 것이다. 특정 실시예에 의존하여, 전류 발생 회로(400)는 필수적인 상호 접속 및 타이밍을 수용하기 위해 약간이 변형을 요구할 수 있다.
특히, 도 6은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 O-LED 화소 엘리먼트에 대한 회로도를 도시한다. 간단하게, 데이터 및 선택 라인은 커패시터(C6) 상의 프로그램된 전류 레벨에 관련된 전위로 대체시키도록 동작된다. 이어, 발광 모드 동안에, 저장된 전위는 적절한 양의 전류가 O-LED(610)을 통과하도록 허용하는 적절한 레벨로, 트랜지스터(T2)의 게이트를 구동시킨다.
도 7은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 O-LED 화소 엘리먼트에 대한 회로도를 도시한다. 간단하게, 도 7에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(T13,T14 및 T15)는 PMOS기술을 사용하여 제조된다. 선택 라인 및 전류 소오스 뿐만 아니라 데이터 라인은 커패시터(C7)상에 프로그램된 전류 레벨에 관련한 전위를 대체하도록 동작한다. 발광 모드 동안에, 저장된 음의 전위는 적절한 양의 전류가 O-LED(710)를 통과하도록 허용하는 적절한 레벨로 트랜지스터(T14)의 게이트를 구동시킨다. 부가적으로, 화소 구조물(700)은 트랜지스터(T15) 형태의 리셋 메카니즘을 포함하며, 상기 트랜지스터는 턴온될 때 커패시터(C7)상에 저장된 전위를 방전시킨다.
도 8은 본 발명에 따른 제 5 실시예의 O-LED 화소 엘리먼트에 대한 회로도를 도시한다. 제 5 실시예도 유사한 방식으로 프로그램된다. 그러나, 본 실시예는 프레임 스토리지를 포함하지 않으며, 이에 따라 작은 디스플레이에 적합하다.
도 9는 본 발명에 따른 제 6 실시예의 O-LED 화소 엘리먼트에 대한 회로도롤 도시한다. 도 7에 도시된 실시예와 유사하게, 본 실시예는 PMOS기술로 제조된다. 간단하게, 데이터 및 선택 라인은 커패시터(C8) 상에 프로그램된 전류 레벨에 관련된 전위로 대체하도록 동작하며, 상기 커패시터는 본 실시예에서는 하나의 접지된 전극을 갖는다. 이어, 발광 모드 동안에, 저장된 전위는 Vdd로부터의 적당한 양의 전류가 O-LED(910)을 통과하도록 허용하는 적당한 전류 레벨로 트랜지스터(T18)의 게이트를 구동시킨다.
이상에서는 본 발명의 양호한 일 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.
본 발명에 따른 어레이에 대한 각각의 화소 구조물은 기입 선택 모드, 기입 선택해제 모드 및 발광 모드의 3가지 기본 모드들로 동작하는, 낮은 전압을 요구하는 보다 양호한 타입의 효율적인 디스플레이를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 사용하기에 적합한 유기물 발광 다이오드(O-LED) 물질을 포함한 디스플레이 구조물을 실증적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따라, O-LED 화소 구조물의 제 1 실시예에 대한 회로도.
도 3은 도 2의 O-LED 화소를 사용한 실험적인 동작 모드에 대한 타이밍도.
도 4는 도 2의 O-LED 화소를 사용하기에 적합한 데이터 스캐너(또는 전류 소오스)에 대한 회로도.
도 5는 본 발명에 따른 O-LED 화소 구조물의 제 2 실시예에 대한 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 O-LED 화소 구조물의 제 3 실시예에 대한 회로도.
도 7은 본 발명에 따른 O-LED 화소 구조물의 제 4 실시예에 대한 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 O-LED 화소 구조물의 제 5 실시예에 대한 회로도.
도 9는 본 발명에 따른 O-LED 화소 구조물의 제 6 실시예에 대한 회로도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
200, 400, 500, 600, 700, 800, 900 : 화소 구조물
210, 510, 610, 710,810, 910 : O-LED
C1, C2 : 커패시터 R1, R2 : 전압 램프
T1, T2, T3 : 트랜지스터 T7, T8 : 트랜지스터

Claims (12)

  1. 디스플레이에서 사용하기 위한 화소 구조물로서,
    발광 다이오드(LED);
    데이터 전압이 상기 화소 구조물에 기입될 수 있도록 상기 화소 구조물이 선택되도록 하기 위한 수단 - 상기 데이터 전압은 목표되는 휘도 레벨을 형성하도록 상기 LED에 인가되는 프로그램된 전류 레벨을 나타냄 -;
    상이한 행 내의 화소 구조물이 그것에 기입된 데이터를 갖고 있을 때 상기 화소 구조물이 선택해제(deselected) 되도록 하기 위한 수단 - 상기 화소 구조물이 선택해제 되도록 하기 위한 수단은 다른 화소 구조물들의 기입 프로그래밍 동안 상기 LED를 통해 흐르는 전류를 선택적으로 차단함 -; 및
    상기 LED를 발광시키도록 상기 프로그램된 전류 레벨을 상기 LED에 인가하기 위한 수단
    을 포함하는 화소 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 기입 프로그램밍 동안에 상기 LED 내에서 흐르는 전류를 모니터링하기 위한 수단; 및
    원하는 전류를 얻기 위해 기입 프로그래밍 동안에 상기 데이터 전압을 조정하기 위한 피드백 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 구조물이 선택되도록 하기 위한 수단은 두 개의 독립적으로 제어되는 선택 라인들, 및 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 구조물이 선택해제 되도록 하기 위한 수단은 두 개의 독립적으로 제어되는 선택 라인들, 및 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 인가하기 위한 수단은 커패시터 및 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 구조물.
  6. 디지털 전류 소오스에 결합된 화소 구조물들의 어레이로서,
    각각의 화소 구조물은,
    제 1 및 제 2 데이터 라인;
    제 1 및 제 2 선택 라인;
    각각 소오스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극을 갖는 제 1 및 제 2 트랜지스터;
    프로그램된 전류 레벨을 나타내는 전위를 저장하기 위한 커패시터; 및
    유기질 발광 다이오드(O-LED)를 포함하며,
    상기 제 1 트랜지스터의 소오스 전극은 상기 제 1 데이터 라인에 결합되고, 상기 제 2 트랜지스터의 소오스 전극은 상기 제 2 데이터 라인에 결합되며, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 제 1 선택 라인에 결합되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 커패시터에 의해 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 제 2 선택 라인에 결합되며, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인은 상기 O-LED에 결합되는, 화소 구조물들의 어레이.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 데이터 라인에 결합되어, 상기 어레이내의 각각의 화소 구조물을 기입 선택 모드, 기입 선택해제 모드 및 발광 모드를 포함하는 3가지 모드들로 구동시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 구조물들의 어레이.
  8. 디지털 전류 소오스에 결합된 화소 구조물들의 어레이로서,
    각각의 화소 구조물은,
    제 1 및 제 2 데이터 라인;
    제 1 및 제 2 선택 라인;
    각각 소오스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극을 갖는 제 1 및 제 2 트랜지스터;
    커패시터;
    유기물 발광 다이오드(O-LED) - 상기 제 1 트랜지스터의 소오스 전극은 상기 제 1 데이터 라인에 결합되고, 상기 제 2 트랜지스터의 소오스 전극은 상기 제 2 데이터 라인에 결합되며, 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 제 1 선택 라인에 결합되고, 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 커패시터에 의해 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 전극 및 상기 제 2 선택 라인에 결합되며, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 O-LED에 결합됨 -; 및
    상기 제 1 및 제 2 데이터 라인에 결합되어, 상기 어레이내의 각각의 화소 구조물을 기입 선택 모드, 기입 선택해제 모드 및 발광 모드를 포함하는 3가지 모드들로 구동시키기 위한 수단 - 상기 기입 선택 모드는 프로그램된 전류 레벨이 상기 화소 구조물 내에 설정될 수 있도록 화소 구조물이 선택되게 하며, 상기 프로그램된 전류 레벨은 상기 O-LED 상에 디스플레이 되는 목표되는 휘도를 나타내고, 상기 기입 선택해제 모드는 상이한 행 내의 화소 구조물이 그것에 기입된 데이터를 갖고 있을 때 상기 화소 구조물이 선택해제 되도록 하며, 상기 발광 모드는 상기 화소가 발광하도록 하는 상기 프로그램된 전류 레벨에서 상기 O-LED가 구동되도록 함 -
    을 포함하는 화소 구조물들의 어레이.
  9. 유기물 발광 다이오드(O-LED)를 포함하는, 디스플레이에서 사용하기 위한 화소 구조물을 구동시키기 위한 방법으로서,
    데이터가 상기 화소 구조물에 기입될 수 있도록 상기 화소 구조물이 기입 선택되도록 하는 단계 - 상기 데이터는 상기 O-LED에 인가되는 프로그램된 전류 레벨을 나타냄 -;
    상이한 행 내의 화소 구조물이 그것에 기입된 데이터를 갖고 있을 때 상기 화소 구조물이 기입 선택해제 되도록 하는 단계; 및
    상기 O-LED를 발광시키도록 상기 프로그램된 전류 레벨을 상기 O-LED로 인가하는 단계
    를 포함하는 화소 구조물을 구동시키기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 화소 구조물은 두 개의 선택 라인들을 포함하며, 상기 화소 구조물이 기입 선택될 때 상기 두 개의 선택 라인들 모두 논리 하이가 되는 것을 특징으로 화소 구조물을 구동시키기 위한 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 화소 구조물은 두 개의 선택 라인들을 포함하며, 상기 화소 구조물이 기입 선택해제 될 때 상기 두 개의 선택 라인들 모두 논리 로우가 되는 것을 특징으로 하는 화소 구조물을 구동시키기 위한 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 화소 구조물은 두 개의 선택 라인들을 포함하며, 상기 화소 구조물이 발광될 때 하나의 선택 라인은 논리 하이가 되는 반면에 다른 선택 라인은 논리 로우가 되는 것을 특징으로 하는 화소 구조물을 구동시키기 위한 방법.
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