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KR101042956B1 - 화소 회로 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 - Google Patents

화소 회로 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치 Download PDF

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KR101042956B1
KR101042956B1 KR1020090111537A KR20090111537A KR101042956B1 KR 101042956 B1 KR101042956 B1 KR 101042956B1 KR 1020090111537 A KR1020090111537 A KR 1020090111537A KR 20090111537 A KR20090111537 A KR 20090111537A KR 101042956 B1 KR101042956 B1 KR 101042956B1
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Abstract

본 발명은 화소 회로 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 화소 회로는 유기 발광 다이오드, 일측 단자가 제1 전원에 접속되고 타측 단자가 제1 노드에 접속된 스토리지 커패시터, 게이트 전극이 제1 주사선에 접속되고 제1 전극이 제1 노드에 접속되고 제2 전극이 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제3 트랜지스터, 게이트 전극이 제1 주사 선에 접속되고 제1 전극이 데이터 선에 접속되고 제2 전극이 제2 노드에 접속된 제2 트랜지스터, 게이트 전극이 발광 제어선에 접속되고 제1 전극이 제1 전원에 접속되고 제2 전극이 제2 노드에 접속된 제4 트랜지스터, 게이트 전극이 제1 노드에 접속되고 제1 전극이 제2 노드에 접속되고 제2 전극이 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제1 트랜지스터를 포함하며, 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호의 펄스 폭 제어를 통해 제1 노드의 전압을 조절함으로써 유기 발광 다이오드로 전달되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.
구동, 화소 회로, 전류 제어

Description

화소 회로 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치{Pixel circuit and organic light emitting display using thereof}
본 발명은 화소 회로 및 유기 전계발광 표시장치에 관한 것이다.
음극선관 표시장치(CRT)의 단점을 극복한 LCD(liquid crystal display), PDP(Plasma display panel), FED(field emission display) 등 평판 표시장치가 개발되었다. 이와 같은 표시장치들 중에서도 특히 발광효율, 휘도 및 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠른 유기전계발광 표시장치(Organic light emitting display, 이하 'OLED'라 한다)가 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한 유기전계발광 표시장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED)를 이용하여 화상을 표시한다. 이러한, 유기전계발광 표시장치는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
일반적으로, 유기발광 디스플레이, 특히 능동형 유기 발광 디스플레 이(AMOLED)의 경우, 패널의 전력 소모 감소를 위하여 유기 발광 다이오드의 발광 시간을 조절하여 디스플레이의 전력을 조절하는 ACL(Automatic Current Limit, 이하 'ACL'이라 한다) 기능을 사용하고 있다.
본 발명의 일 실시 예는 화소 회로 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치에 관한 것으로, 주사 신호의 타이밍 제어를 통해 유기 발광 다이오드에 전달되는 전류를 제한할 수 있어서, 디스플레이 패널 구조에 관계없이 ACL 구현이 가능하고, 프레임 단위가 아닌 화소 단위의 구현이 가능한 화소 회로 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 화소 회로는 유기 발광 다이오드; 일측 단자가 제1 전원에 접속되고 타측 단자가 제1 노드에 접속된 스토리지 커패시터; 게이트 전극이 제1 주사선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제3 트랜지스터; 게이트 전극이 제1 주사 선에 접속되고 제1 전극이 데이터 선에 접속되고 제2 전극이 제2 노드에 접속된 제2 트랜지스터; 게이트 전극이 발광 제어선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 전원에 접속되고 제2 전극이 상기 제2 노드에 접속된 제4 트랜지스터; 게이트 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제1 전극이 상기 제2 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제1 트랜지스터를 포함하며, 상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호의 펄스 폭 제어를 통해 상기 제1 노드의 전압을 조절함으로써 상기 유기 발광 다이오드로 전 달되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 선으로부터 데이터 신호를 상기 제2 노드에 전달하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제3 트랜지스터는 상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제4 트랜지스터는 상기 발광 제어선으로부터 발광 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전원 전압을 상기 제2 노드에 전달하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 주사 신호의 펄스 폭은 상기 발광 제어 신호의 펄스 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 화소 회로는 게이트 전극과 제1 전극이 상기 제2 주사 선에 공통 접속되고 제1 전극이 상기 제1 노드에 접속된 제5 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 화소 회로는 게이트 전극이 상기 발광 제어 선에 접속되고 상기 제1 트랜지스터와 상기 유기 발광 다이오드 사이에 접속된 제6 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 내지 제6 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치는 주사 선들로 주사 신호를 공급하는 제1 주사 구동부; 발광 제어 선들로 발광 신호를 공급하는 제2 주사 구동부; 데이터 선들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부; 상기 주사 선들, 발광 제어 선들 및 데이터 선들이 교차하는 위치에 배치된 화소 회로들; 상기 각각의 화소 회로의 발광 휘도를 제어하기 위해 상기 제1 주사 구동부를 제어하는 휘도 제어 신호를 생성하는 휘도 제어 신호 생성부를 포함하며, 상기 각각의 화소 회로는 유기 발광 다이오드; 일측 단자가 제1 전원에 접속되고 타측 단자가 제1 노드에 접속된 스토리지 커패시터; 게이트 전극이 제1 주사선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제3 트랜지스터; 게이트 전극이 제1 주사 선에 접속되고 제1 전극이 데이터 선에 접속되고 제2 전극이 제2 노드에 접속된 제2 트랜지스터; 게이트 전극이 발광 제어 선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 전원에 접속되고 제2 전극이 상기 제2 노드에 접속된 제4 트랜지스터; 게이트 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제1 전극이 상기 제2 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제1 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호의 펄스 폭 제어를 통해 상기 제1 노드의 전압을 조절함으로써 상기 유기 발광 다이오드로 전달되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 주사 구동부는 상기 휘도 제어 신호에 대응하는 폭을 갖는 주사 신호를 생성하고, 상기 생성한 주사 신호를 상기 주사 선으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 선으로부터 데이터 신호를 상기 제2 노드에 전달하고, 상기 제3 트랜지스터는 상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결시키고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 발광 제어 선으로부터 발광 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전원의 전압을 상기 제2 노드에 전달하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 주사 신호의 펄스 폭은 상기 발광 제어 신호의 펄스 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 각각의 화소 회로는 게이트 전극과 제1 전극이 상기 제2 주사 선에 공통 접속되고 제2 전극이 상기 제1 노드에 접속된 제5 트랜지스터; 및 게이트 전극이 상기 발광 제어 선에 접속되고 상기 제1 트랜지스터와 상기 유기 발광 다이오드 사이에 접속된 제6 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제5 트랜지스터는 상기 제2 주사 선으로부터 제2 주사 신호에 응답하여 상기 제1 노드를 초기화시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 내지 제6 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 주사 신호의 타이밍 제어만으로 유기 발광 다이오드에 전달되는 전류를 제어할 수 있으며, 디스플레이 패널의 구조, CMOS 또는 PMOS와 관계없이 ACL 구현이 가능하고, 과도한 ACL 구현 시 발생할 수 있는 플리커(flicker) 현상을 제거할 수 있으며, 스위칭 트랜지스터의 온/오프 스트레스(on/off stress)에 의한 유기물 수명 감소를 제거할 수 있다.
또한, ACL을 프레임 단위가 아닌 화소 단위의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
일반적으로 유기전계발광 표시장치는 형광성 유기화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 표시 장치로서, 행렬 형태로 배열된 복수개의 유기 발광셀들을 전압 구동 혹은 전류 구동하여 영상을 표현할 수 있도록 되어 있다. 이러한 유기 발광셀들은 다이오드 특성이 있어서 유기 발광 다이오드(OLED)로 불린다.
도 1은 유기 발광 다이오드의 개념도이다.
도면을 참조하면, 유기 발광 다이오드는 애노드(ITO), 유기 박막, 캐소드 전극층(금속)의 구조를 가진다. 유기 박막은 전자와 정곡의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 향상시키기 위해 발광층(emitting layer, EML), 전자 수송층(electron transport layer, ETL) 및 정공 수송층(hole transport layer, HTL)을 포함한다. 이외에도 유기 박막은 정공 주입층(Hole Injecting Layer, HIL) 또는 전자 주입 층(Electron Injecting Layer, EIL)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 이루어지는 유기 발광셀을 구동하는 방식에는 단순 매트릭스(passive matrix)방식과 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 또는 MOSFET를 이용한 능동 구동(active matrix) 방식이 있다. 단순 매트릭스 방식은 양극과 음극을 직교하도록 형성하고 라인을 선택하여 구동하는데 비해, 능동 구동 방식은 박막 트랜지스터를 각 ITO(indum tin oxide) 화소 전극에 연결하고 박막트랜지스터의 게이트에 연결된 커패시터 용량에 의해 유지된 전압에 따라 구동하는 방식이다. 이러한 능동 구동 방식 중에는 커패시터에 전압을 기입하여 유지시키기 위해 인가되는 신호가 전압의 형태인 전압 구동 방식이 있다.
도 2는 전압 구동 방식의 한 측면을 나타낸 화소 회로의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 선택 주사 선(Sn)의 선택신호에 의해 스위칭 트랜지스터(M2)가 턴 온되고, 상기 턴 온에 의해 데이터 선(Dm)으로부터의 데이터 전압이 구동 트랜지스터(M1)의 게이트 단에 전달되며, 데이터 전압과 전압원(VDD)의 전위차가 구동 트랜지스터(M1)의 게이트와 소스 사이에 연결된 커패시터(Cst)에 저장된다. 상기 전위차에 의해 구동전류(IOLED)가 유기 발광 다이오드(OLED)에 흘러, 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광하게 된다. 이 때 인가되는 데이터 전압의 전압 레벨에 따라 소정의 명암 계조 표시가 가능하게 된다.
일반적으로, AMOLED 디스플레이의 경우 패널의 전력 소모 감소를 위하여 유기발광 다이오드의 발광 시간을 조절하여 디스플레이의 전력을 조절하는 ACL 기능을 사용하고 있다. 이는 디스플레이 드라이버 IC에서 화면 표시 데이터에 따라 발 광 시간을 조절할 수 있는 펄스를 생성하여 이를 패널에 인가하고, 패널에서는 이를 각 라인별로 전파하여(shift register) ACL을 구현하고 있다. 패널에서는 드라이버 IC에서 생성된 발광 시간 조절을 위한 펄스의 전파를 위해 시프트 레지스터(shift register) 로직이 필요하며 이는 CMOS type의 형태로 구현되었었다. 그러나 공정 시간 및 원가 절감을 위하여 CMOS 대비 유리한 PMOS 패널이 요구되고 있는 추세이며, PMOS로만 구성된 패널을 사용할 경우 위에서 언급한 ACL 구현을 위한 로직 구현이 복잡해 지며 PMOS 특성상 스위치 온(switch on) 구간에서 전류 소모가 급격히 증가하여 ACL 지원이 불가능하게 된다. 또한, AMOLED와 같은 자발광 소자에서는 순간적인 피크 전류(peak current)의 감소를 위해 ACL 기능을 반드시 필요로 하고 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(300)의 일례를 나타낸 평면 개념도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치(300)는 화소부(310), 제1 주사 구동부(302), 제2 주사 구동부(304), 데이터 구동부(306), 전원 구동부(308) 및 휘도 제어 신호 생성부(312)를 포함한다.
화소부(310)는 유기 발광 다이오드(미 도시)를 각각 구비하는 n×m 개의 화소 회로(P)와, 행 방향으로 형성되어 주사 신호를 전달하는 n 개의 주사 선(S1, S2,...,Sn), 열 방향으로 형성되어 데이터 신호를 전달하는 m 개의 데이터 선(D1, D2,..., Dm), 행 방향으로 형성되어 발광 제어 신호를 전달하는 n개의 발광 제어 선(E2, E3,...,En+1) 및 전원을 전달하는 m개의 제1 전원선(미 도시)과 제2 전원선(미 도시)을 포함한다.
화소부(310)는 주사 신호, 데이터 신호, 발광 제어 신호 및 제1 전원(ELVDD)과 제2 전원(ELVSS)에 의해 유기 발광 다이오드(미도시)를 발광시켜 화상을 표시한다.
제1 주사 구동부(302)는 주사 선(S1, S2, ...,Sn)과 접속되어 화소부(310)에 주사 신호를 인가한다. 여기서, 제1 주사 구동부(302)는 휘도 제어 신호 생성부(312)로부터 제공된 휘도 제어 신호에 따라 주사 신호의 펄스 폭을 조절한다.
제2 주사 구동부(304)는 발광 제어 선(E2, E3,...,En+1)과 접속되어 화소부(310)에 발광 신호를 인가한다.
데이터 구동부(306)는 데이터 선(D1, D2,..., Dm)과 접속되어 화소부(310)에 데이터 신호를 인가한다. 이때, 데이터 구동부(306)는 프로그래밍(programming) 기간 동안 복수의 화소 회로(P)에 데이터 신호를 공급한다.
전원 구동부(308)는 각 화소 회로에 제1 전원(ELVDD) 및 제2 전원(ELVSS)을 인가한다.
휘도 제어 신호 생성부(312)는 휘도 제어 신호를 생성하여 제1 주사 구동부(302)에 제공한다. 여기서, 휘도 제어 신호 생성부(312)는 유기 발광 다이오드(OLED)에 공급되는 전류량을 제한할 필요가 있을 때, 휘도 제어 신호를 생성하여 제1 주사 구동부(302)에 제공한다. 예를 들면, 주변 광 밝기를 감지하는 별도의 광 센서(미 도시)를 통해 주변 광 밝기가 밝은 경우, 유기 발광 다이오드(OLED)의 전류 감지 센서(미 도시)를 통해 순간적인 피크 전류가 흐르는 경우 이를 제한하기 위한 휘도 제어 신호를 생성한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화소 회로를 나타내는 도면이다. 도 4에서는 설명의 편의상 제N 주사 선(S[n]), 제N 발광 제어 선(EM[n]), 제M 데이터 선(D[m])과 접속된 화소 회로를 도시한다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극은 제3 트랜지스터의 소스 전극에 접속되고, 캐소드 전극은 제2 전원(ELVSS)에 접속된다. 유기 발광 다이오드(OLED)는 제1 트랜지스터(T1), 즉 구동 트랜지스터를 통해 공급되는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
스토리지 커패시터(Cst)의 일측 단자는 제1 전원(ELVDD)에 접속되고 타측 단자는 제1 노드(N1)에 접속된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 기입 구간 동안 제1 노드(N1)의 전압을 충전한다.
제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제1 주사 선(S[n])에 접속되고 제1 전극이 제1 노드(N1)에 접속되고 제2 전극이 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된다. 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극에 제1 주사 선(S[n])으로부터 제1 주사 신호, 즉 로우 레벨의 신호가 인가될 때 턴 온되어 제1 트랜지스터(T1)의 게이트와 소스 전극을 다이오드 연결시킨다.
제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속되고 드레인 전극 이 제2 노드(N2)에 접속되고 소스 전극이 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된다. 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 소스 전극의 전압 차에 의해 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류가 결정된다.
제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제1 주사 선(S[n])에 접속되고 제1 전극이 데이터 선(D[m])에 접속되고 제2 전극이 제2 노드(N2)에 접속된다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 제1 주사선(S[n])으로부터 제1 주사 신호, 즉 로우 레벨의 신호가 인가될 때 턴 온되어 제2 노드(N2)에 데이터 신호를 전달한다. 여기서, 제1 주사 신호에 의해 제1 및 제3 트랜지스터가 동시에 턴 온되어 데이터 신호가 제1 및 제3 트랜지스터를 경유하는 경로로 전달되고, 스토리지 커패시터(Cst)에는 제1 전원(ELVDD)과 제1 노드(N1) 간의 전압이 저장된다. 여기서, 제1 노드(N1)의 전압(Vc)은 다음 수학식 1과 같이 정의된다.
Figure 112009070835321-pat00001
여기서, Vc는 시간 twr 동안 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극, 즉 제1 노드의 충전 전압이고, Vi는 제1 노드의 초기 전압이고, R은 데이터 신호 경로상의 전체 저항이고, C는 스토리지 커패시터(Cst)의 커패시턴스이다. 특히 twr는 데이터 기입 시간을 의미한다. 데이터 기입 시간은 제1 주사 신호, 즉 제1 주사 선(S[n])으로부터 제1 주사 신호의 로우 레벨 펄스 폭에 따라 결정된다. 여기서, 초기 전 압(Vi)은 일정한 것으로 가정하고, 결국 twr 을 조절함으로써 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압(Vc)을 제어할 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 발광 제어선(EM[n])에 접속되고 제1 전극이 제1 전원(ELVDD)에 접속되고 제2 전극이 제2 노드(N2)에 접속된다. 제4 트랜지스터(T4)는 발광 제어 선(EM[n])으로부터 발광 제어 신호, 즉 로우 레벨의 신호가 인가될 때 턴 온되어 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극에 제1 전원 전압(ELVDD)을 인가한다. 발광 제어 신호가 로우 레벨인 경우, 제2 및 제3 트랜지스터(T2 및 T3)의 게이트 전극에 각각 인가되는 제1 주사 신호(S[n])가 하이 레벨이므로, 제2 및 제3 트랜지스터(T2 및 T3)는 턴 오프되고, 유기 발광 다이오드에 공급되는 전류(IOLED)는 다음 수학식 2와 같다.
Figure 112009070835321-pat00002
여기서, K는 구동 트랜지스터의 이동도와 기생용량에 의해 결정되는 상수값이고, Vgs는 구동 트랜지스터의 게이트와 소스 전극 사이의 전압 차, Vth는 구동 트랜지스터의 문턱 전압이다. 결국 IOLED 는 상기 수학식 2에 따라 결정된다. 즉 데이터 기입 시간(twr)을 길게 하면(즉, 제1 주사 신호의 펄스 폭을 넓게 하면), 게이트 전압(Vc)이 작아지므로 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류(IOLED)가 작아지므로 휘도가 감소하고, 데이터 기입 시간을 짧게 하면(즉, 제1 주사 신호의 펄스 폭을 좁게 하면), 게이트 전압(Vc)이 커짐으로 유기 발광 다이오드로 흐르는 전류가 커지므로 휘도가 증가한다. 따라서, 제1 주사 신호의 펄스 폭을 제어함으로써 유기 발광 다이오드로 흐르는 전류의 크기를 제한할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 스위칭 트랜지스터들(T2 내지 T4) 및 구동 트랜지스터(T1)은 모두 PMOS 트랜지스터로 구현된다. PMOS 트랜지스터는 P타입 Metal Oxide Semiconductor를 의미하며, 제어신호의 레벨 상태가 로우 레벨이면 턴 온되고 하이 레벨이면 턴 오프된다.
도 4를 참조하여 설명한 화소 회로의 구동과정을 도 5의 타이밍 도를 참조하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 제1 구간은 데이터 기입 구간으로 데이터 신호가 스토리지 커패시터(Cst)에 기입하기 위해, 제1 주사 신호(S[n])가 로우 레벨이 된다. 다음으로 제2 구간은 발광 구간으로 발광 신호(E[n])가 로우 레벨이 된다.
도 4 및 5를 함께 참조하여 각각의 구간에서의 트랜지스터의 스위칭 동작과 구동 동작을 상세히 설명한다.
제1 구간에서, 제1 주사 신호(S[n])가 로우 레벨로 인가되면, 제2 및 3 트랜지스터(T2 및 T3)가 턴 온되어 데이터 선(D[m])으로부터 데이터 신호가 제1 노드(N1)에 인가되고, 스토리지 커패시터(Cst)에 제1 노드(N1)의 전압이 저장된다.
제2 구간에서, 발광 제어 신호(EM[n])가 로우 레벨로 인가되면, 제4 트랜지스터(T4)가 턴 온되어 제1 전원(ELVDD)이 제1 트랜지스터(T1)에 인가된다. 그리 고 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류(IOLED)는 상기 수학식 1 및 2를 통해 결정된다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 화소 회로는 주사 신호의 펄스 폭을 제어함으로써 유기 발광 다이오드로 흐르는 전류를 조절할 수 있다.
주사 신호에 따라 데이터 신호를 인가하는 스위칭 트랜지스터의 경우, 화소 단위의 수 마이크로 초(us)의 데이터 기입 시간(writing time)만을 필요로 하기 때문에 누설 전류가 커지는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 스토리지 커패시터에 충전되는 전압을 시간에 의해 제어하기 때문에 RGB 감마전압을 직접 변경하였을 때 발생하는 컬러 시프트(color shift) 문제를 해결 할 수 있다. 또한 ACL을 발광 시간의 온/오프로 조절하는 것이 아니기 때문에, 온/오프 스트레스(On/Off stress)에 의한 유기발광 물질의 수명 저하를 억제할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 도 4에 도시된 화소 회로의 다른 실시 예를 나타내는 회로 도이다. 도 4에 도시된 화소 회로와의 차이점은 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 추가되고, 제N-1 주사 선(S[n-1])이 더 추가된다.
도 6을 참조하면, 제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극과 제1 전극은 제2 주사 선(S[n-1])에 공통 접속되고 제2 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 제5 트랜지스터(T5)는 제2 주사 선으로부터 제2 주사 신호, 즉 로우 레벨의 신호가 인가되면 턴 온되어 제1 노드(N1)를 초기화시킨다. 즉 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(Cst)를 초기화시킨다.
제6 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 발광 제어 선(EM[n])에 접속되고 제1 트랜지스터(T1)와 유기 발광 다이오드 사이에 접속된다. 제6 트랜지스터(T6)는 발광 제어 선(EM[n])으로부터 발광 제어 신호, 즉 로우 레벨의 신호가 인가되면 턴 온되어 제1 트랜지스터(T1)로부터 출력된 전류를 유기 발광 다이오드로 전달한다.
도 7은 도 6에 도시된 화소 회로의 타이밍 도이고, 도 8a 내지 8c는 도 6에 도시된 화소 회로의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 8a를 참조하면, 제1 구간에서, 제2 주사 신호(S[n-1])가 로우 레벨로 인가되면, 제5 트랜지스터(T5)가 턴 온되어 제1 노드(N1)를 초기화시킨다. 여기서, 제1 주사 신호(S[n])와 발광 제어 신호(EM[n])는 하이 레벨이므로, 제2, 3, 4, 6 트랜지스터들은 턴 오프된 상태이고, 제2 주사 신호가 제1 노드(N1)에 전달된다.
도 7 및 8b를 참조하면, 제2 구간에서, 제1 주사 신호(S[n])가 로우 레벨로 인가되면, 제2 및 제3 트랜지스터(T2 및 T3)가 턴 온되어 데이터 선(D[m])으로부터 데이터 신호가 제2 노드(N2)를 통해 제1 트랜지스터(T1)와 제3 트랜지스터(T3)를 통해 제1 노드(N1)에 전달된다. 여기서, 제2 주사 신호(S[n-1])와 발광 제어 신호(EM[n])는 하이 레벨이므로, 제4, 5, 6 트랜지스터들은 턴 오프된 상태이고, 제1 주사 신호가 제1 노드(N1)에 전달된다. 따라서, 스토리지 커패시터(Cst)에 제1 노드(N1)의 전압이 충전된다. 제1 노드(N1)의 전압(Vc)은 상기 수학식 1와 같이, 데이터 기입 시간, 즉 제1 주사 신호의 로우 레벨의 펄스 폭에 따라 결정된다.
도 7 및 8c를 참조하면, 제3 구간에서, 발광 제어 신호(EM[n])가 로우 레벨 로 인가되면, 제4 및 6 트랜지스터(T4 및 T6)가 턴 온되어 제1 전원(ELVDD)이 제1 트랜지스터(T1)에 인가된다. 그리고 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류(IOLED)는 제1 노드(N1)의 전압(Vc)에 따라 결정된다. 상기 수학식 1 및 2를 참조하여 전술한 것처럼, 유기 발광 다이오드(OLED)로 흐르는 전류(IOLED)는 제1 노드(N1)의 전압(Vc)에 따라 결정되는데, 여기서, 전압(Vc)은 제1 주사 신호(S[n])의 펄스 폭에 따라 조절된다.
이상 도 7 및 8a 내지 8c를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변형 실시 예들을 설명하였으며, 구동 방법 및 동작은 이전 설명한 바와 같다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 유기 발광 다이오드의 개념도이다.
도 2는 전압 구동 방식의 한 측면을 나타낸 화소 회로의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시장치의 일례를 나타낸 평면 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 화소 회로의 일 실시 예를 나타낸 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 화소 회로의 타이밍 도이다.
도 6은 도 4에 도시된 화소 회로의 다른 실시 예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 화소 회로의 타이밍 도이다.
도 8a 내지 8c는 도 6에 도시된 화소 회로의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300 : 유기 발광 표시장치
310 : 화소부
302 : 제1 주사 구동부
304 : 제2 주사 구동부
306 : 데이터 구동부
308 : 전원 구동부
312: 휘도 제어 신호 생성부

Claims (15)

  1. 유기 발광 다이오드;
    일측 단자가 제1 전원에 접속되고 타측 단자가 제1 노드에 접속된 스토리지 커패시터;
    게이트 전극이 제1 주사선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제3 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 제1 주사 선에 접속되고 제1 전극이 데이터 선에 접속되고 제2 전극이 제2 노드에 접속된 제2 트랜지스터;
    게이트 전극이 발광 제어선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 전원에 접속되고 제2 전극이 상기 제2 노드에 접속된 제4 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제1 전극이 상기 제2 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제1 트랜지스터를 포함하며,
    상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호의 펄스 폭 제어를 통해 상기 제1 노드의 전압을 조절함으로써 상기 유기 발광 다이오드로 전달되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 화소 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터는,
    상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 선으로부터 데이터 신호를 상기 제2 노드에 전달하는 것을 특징으로 하는 화소 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 트랜지스터는,
    상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 것을 특징으로 하는 화소 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 트랜지스터는,
    상기 발광 제어선으로부터 발광 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전원 전압을 상기 제2 노드에 전달하는 것을 특징으로 하는 화소 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 주사 신호의 펄스 폭은 상기 발광 제어 신호의 펄스 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 화소 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    게이트 전극과 제1 전극이 상기 제2 주사 선에 공통 접속되고 제2 전극이 상기 제1 노드에 접속된 제5 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 회 로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    게이트 전극이 상기 발광 제어 선에 접속되고 상기 제1 트랜지스터와 상기 유기 발광 다이오드 사이에 접속된 제6 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화소 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 화소 회로.
  9. 주사 선들로 주사 신호를 공급하는 제1 주사 구동부;
    발광 제어 선들로 발광 신호를 공급하는 제2 주사 구동부;
    데이터 선들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부;
    상기 주사 선들, 발광 제어 선들 및 데이터 선들이 교차하는 위치에 배치된 화소 회로들;
    상기 각각의 화소 회로의 발광 휘도를 제어하기 위해 상기 제1 주사 구동부를 제어하는 휘도 제어 신호를 생성하는 휘도 제어 신호 생성부를 포함하며,
    상기 각각의 화소 회로는,
    유기 발광 다이오드;
    일측 단자가 제1 전원에 접속되고 타측 단자가 제1 노드에 접속된 스토리지 커패시터;
    게이트 전극이 제1 주사선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제3 트랜지스터;
    게이트 전극이 제1 주사 선에 접속되고 제1 전극이 데이터 선에 접속되고 제2 전극이 제2 노드에 접속된 제2 트랜지스터;
    게이트 전극이 발광 제어 선에 접속되고 제1 전극이 상기 제1 전원에 접속되고 제2 전극이 상기 제2 노드에 접속된 제4 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 제1 노드에 접속되고 제1 전극이 상기 제2 노드에 접속되고 제2 전극이 상기 유기 발광 다이오드의 애노드 전극에 접속된 제1 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호의 펄스 폭 제어를 통해 상기 제1 노드의 전압을 조절함으로써 상기 유기 발광 다이오드로 전달되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 주사 구동부는,
    상기 휘도 제어 신호에 대응하는 폭을 갖는 주사 신호를 생성하고, 상기 생 성한 주사 신호를 상기 주사 제어 선으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터는,
    상기 제1 주사 신호에 응답하여 상기 데이터 선으로부터 데이터 신호를 상기 제2 노드에 전달하고,
    상기 제3 트랜지스터는,
    상기 제1 주사 선으로부터 제1 주사 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결시키고,
    상기 제4 트랜지스터는,
    상기 발광 제어 선으로부터 발광 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전원의 전압을 상기 제2 노드에 전달하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 주사 신호의 펄스 폭은 상기 발광 제어 신호의 펄스 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    게이트 전극과 제1 전극이 상기 제2 주사 선에 공통 접속되고 제2 전극이 상 기 제1 노드에 접속된 제5 트랜지스터; 및
    게이트 전극이 상기 발광 제어 선에 접속되고 상기 제1 트랜지스터와 상기 유기 발광 다이오드 사이에 접속된 제6 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제5 트랜지스터는,
    상기 제2 주사 선으로부터 제2 주사 신호에 응답하여 상기 제1 노드를 초기화시키는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제6 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시장치.
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