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KR101373736B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR101373736B1
KR101373736B1 KR1020060134801A KR20060134801A KR101373736B1 KR 101373736 B1 KR101373736 B1 KR 101373736B1 KR 1020060134801 A KR1020060134801 A KR 1020060134801A KR 20060134801 A KR20060134801 A KR 20060134801A KR 101373736 B1 KR101373736 B1 KR 101373736B1
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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 구동 전류의 크기에 따라 세기를 달리하여 발광하는 발광 소자, 제1 접점과 제2 접점 사이에 연결되어 있는 축전기, 제1 전압과 연결되어 있는 입력 단자, 출력 단자, 그리고 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제어 단자를 가지며, 상기 구동 전류를 출력하는 구동 트랜지스터, 데이터 전압과 제2 전압 중 택일해서 상기 제1 접점에 연결하는 제1 스위칭부, 상기 제2 전압과 상기 제2 접점의 연결을 단속하는 제2 스위칭부, 그리고 상기 제2 접점과 상기 발광 소자 중 택일해서 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 제3 스위칭부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 편차가 있더라도 이를 보상하여 균일한 영상을 표시할 수 있다.
표시 장치, 유기 발광 소자, 박막 트랜지스터, 축전기, 문턱 전압, 다결정 규소

Description

표시 장치 및 그 구동 방법 {DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구동 신호를 도시한 타이밍도의 예이다.
도 5 내지 도 7은 각각 도 4에 도시한 각 구간에서의 한 화소의 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구동 신호, 접점 전압 및 구동 트랜지스터의 출력 전류를 보여주는 파형도이다.
<도면 부호의 설명>
300: 표시판 400: 주사 구동부,
500: 데이터 구동부, 600: 신호 제어부,
700: 발광 구동부
본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 유기 발광 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 능동형 평판 표시 장치에서는 복수의 화소가 행렬 형태로 배열되며, 주어진 휘도 정보에 따라 각 화소의 광 강도를 제어함으로써 화상을 표시한다. 이 중 유기 발광 표시 장치는 형광성 유기 물질을 전기적으로 여기 발광시켜 화상을 표시하는 표시 장치로서, 자기 발광형이고 소비 전력이 작으며, 시야각이 넓고 화소의 응답 속도가 빠르므로 고화질의 동영상을 표시하기 용이하다.
유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자(organic light emitting element)와 이를 구동하는 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 구비한다. 이 박막 트랜지스터는 활성층(active layer)의 종류에 따라 다결정 규소(poly crystalline silicon) 박막 트랜지스터와 비정질 규소(amorphous silicon) 박막 트랜지스터 등으로 구분된다.
비정질 규소는 낮은 온도에서 증착하여 박막을 형성하는 것이 가능하여, 주로 낮은 용융점을 가지는 유리를 기판으로 사용하는 표시 장치의 스위칭 소자의 반도체층에 많이 사용한다. 그러나 비정질 규소 박막 트랜지스터는 낮은 전자 이동도(mobility) 등으로 인하여 표시 소자의 대면적화에 어려움이 있다. 또한 비정질 규소 박막 트랜지스터는 제어 단자에 지속적으로 직류 전압을 인가함에 따라 문턱 전압이 천이되어 열화될 수 있다. 이것은 유기 발광 표시 장치의 수명을 단축시키는 큰 요인이 된다.
따라서 높은 전자 이동도를 가지고 고주파 동작 특성이 좋으며 누설 전 류(leakage current)가 낮은 다결정 규소 박막 트랜지스터의 응용이 요구되고 있다. 특히 저온 다결정 규소(low temperature polycrystalline silicon, LTPS) 백플레인(backplane)을 이용하면 수명 문제는 상당 부분 해결된다. 그러나 레이저 결정화에 따른 레이저 샷 자국은 하나의 패널 내의 구동 트랜지스터들의 문턱 전압에 편차를 가져오고 이에 따라 화면 균일도가 저하된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다결정 규소 박막 트랜지스터를 구비하며 문턱 전압의 편차를 보상할 수 있는 유기 발광 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 구동 전류의 크기에 따라 세기를 달리하여 발광하는 발광 소자, 제1 접점과 제2 접점 사이에 연결되어 있는 축전기, 제1 전압과 연결되어 있는 입력 단자, 출력 단자, 그리고 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제어 단자를 가지며, 상기 구동 전류를 출력하는 구동 트랜지스터, 데이터 전압과 제2 전압 중 택일해서 상기 제1 접점에 연결하는 제1 스위칭부, 상기 제2 전압과 상기 제2 접점의 연결을 단속하는 제2 스위칭부, 그리고 상기 제2 접점과 상기 발광 소자 중 택일해서 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 제3 스위칭부를 포함한다.
상기 제1 스위칭부가 상기 데이터 전압을 상기 제1 접점에 연결하는 동안, 상기 제3 스위칭부는 상기 제2 접점을 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결할 수 있다. 상기 제1 스위칭부가 상기 제2 전압을 상기 제1 접점에 연결하는 동안, 상기 제3 스위칭부는 상기 발광 소자를 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결할 수 있다. 상기 제1 스위칭부가 상기 데이터 전압을 상기 제1 접점에 연결하는 동안, 상기 제2 스위칭부는 상기 제2 접점을 상기 제2 전압과 연결했다가 그 연결을 끊을 수 있다.
상기 제1 스위칭부가 상기 데이터 전압을 상기 제1 접점에 연결하고, 상기 제3 스위칭부는 상기 제2 접점을 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 동안, 상기 축전기는 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 저장할 수 있다.
상기 제1 스위칭부는, 상기 데이터 전압과 상기 제1 접점의 연결을 단속하는 제1 스위치, 그리고 상기 제2 전압과 상기 제1 접점의 연결을 단속하는 제2 스위치를 포함할 수 있다. 상기 제2 스위칭부는 제3 스위치를 포함할 수 있다. 상기 제3 스위칭부는, 상기 제2 접점과 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자의 연결을 단속하는 제4 스위치, 그리고 상기 발광 소자와 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자의 연결을 단속하는 제5 스위치를 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2, 제4 및 제5 스위치는 제1 제어 신호에 의하여 제어될 수 있다.
상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치는 서로 동일한 채널형의 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 제2 스위치와 상기 제5 스위치는 서로 동일한 채널형의 전계 효과 트랜지스터로서 상기 제1 및 제4 스위치와는 다른 채널형일 수 있다.
상기 제3 스위치는 제2 제어 신호에 의하여 제어되며, 상기 제1 및 제4 스위 치와 동일한 채널형의 전계 효과 트랜지스터일 수 있다.
상기 구동 트랜지스터는 상기 제1, 제3 및 제4 스위치와 동일한 채널형일 수 있다.
상기 제1 내지 제5 스위치 및 상기 구동 트랜지스터는 다결정 규소를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 발광 소자, 제1 및 제2 접점 사이에 연결되어 있는 제1 축전기, 제1 전압과 연결되어 있는 입력 단자, 출력 단자, 그리고 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제어 단자를 가지는 구동 트랜지스터, 제1 제어 신호에 의하여 제어되며 데이터 전압과 상기 제1 접점 사이에 연결되어 있는 제1 스위칭 트랜지스터, 상기 제1 제어 신호에 의하여 제어되며 제2 전압과 상기 제1 접점 사이에 연결되어 있는 제2 스위칭 트랜지스터, 제2 제어 신호에 의하여 제어되며 상기 제2 접점과 상기 제2 전압 사이에 연결되어 있는 제3 스위칭 트랜지스터, 상기 제1 제어 신호에 의하여 제어되며 상기 제2 접점과 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자 사이에 연결되어 있는 제4 스위칭 트랜지스터, 그리고 상기 제1 제어 신호에 의하여 제어되며 상기 발광 소자와 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자 사이에 연결되어 있는 제5 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
상기 제1, 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터와 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터는 서로 다른 채널형의 전계 효과 트랜지스터일 수 있다.
상기 구동 트랜지스터와 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터는 p채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다.
상기 제1 내지 제5 스위치 및 상기 구동 트랜지스터는 다결정 규소를 포함할 수 있다.
차례로 이어지는 제1 내지 제3 구간에서, 상기 제1 구간 동안 상기 제1, 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 있고, 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되어 있고, 상기 제2 구간 동안 상기 제1 및 제4 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 있고, 상기 제2, 제3 및 제5 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되어 있으며, 상기 제3 구간 동안 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 있고, 상기 제1, 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되어 있을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은, 발광 소자, 제1 및 제2 접점 사이에 연결되어 있는 축전기, 그리고 입력 단자, 출력 단자, 그리고 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제어 단자를 가지는 구동 트랜지스터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법으로서, 상기 제1 접점에 데이터 전압을 연결하고 상기 제2 접점을 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 단계, 상기 제2 접점에 제2 전압을 연결하는 단계, 상기 제2 접점과 상기 제2 전압의 연결을 끊는 단계, 그리고 상기 제2 전압을 상기 제1 접점에 연결하고 상기 발광 소자를 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 단계를 포함한다.
상기 연결하는 단계와 상기 연결을 끊는 단계는 상기 제1 접점에 데이터 전압이 연결되고 상기 제2 접점이 상기 출력 단자에 연결한 상태에서 차례로 이루어지며, 상기 제2 접점과 상기 제2 전압의 연결이 끊어진 상태에서 상기 제2 전압을 상기 제1 접점에 연결하고 상기 발광 소자를 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결할 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 블록도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 표시판(display panel)(300)과 이에 연결된 주사 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 발광 구동부(700), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
표시판(300)은 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm, S1-Sn), 복수의 전압선(도시하지 않음), 그리고 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm, S1-Sn)은 주사 신호를 전달하는 복수의 주사 신호선(G1-Gn), 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm) 및 발광 신호를 전달하는 복수의 발광 신호선(S1-Sn)을 포함한다. 주사 신호선(G1-Gn) 및 발광 신호선(S1-Sn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
전압선은 구동 전압을 전달하는 구동 전압선(도시하지 않음)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 각 화소(PX)는 유기 발광 소자(LD), 구동 트랜지스터(Qd), 축전기(Cst) 및 5개의 스위치(SW1-SW5)를 포함한다. 도 2에 도시한 제1 내지 제5 스위치(SW1-SW5)는 도 3에 도시한 것처럼 스위칭 트랜지스터(Qs1-Qs5)일 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)는 출력 단자, 입력 단자 및 제어 단자를 가진다. 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자는 접점(N2)에서 축전기(Cst)와 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압(Vdd)과 연결되어 있고, 출력 단자는 스위칭 트랜지스터(Qs5)와 연결되어 있다.
축전기(Cst)의 일단은 접점(N2)에서 구동 트랜지스터(Qd)와 연결되어 있고, 접점(N1)에서 스위칭 트랜지스터(Q1)와 연결되어 있다.
스위칭 트랜지스터(Qs1)는 데이터 전압(Vdat)과 접점(N2) 사이에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(Qs2)는 유지 전압(Vsus)과 접점(N1) 사이에 연결되어 있으며, 스위칭 트랜지스터(Qs2)는 유지 전압(Vsus)과 접점(N2) 사이에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(Qs4)는 접점(N1)와 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자 사이에 연결되어 있고, 스위칭 트랜지스터(Qs5)는 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자와 유기 발광 소자(LD) 사이에 연결되어 있다.
스위칭 트랜지스터(Qs1, Qs2, Qs4, Qs5)는 주사 신호(Vgi)에 응답하여 동작하고, 스위칭 트랜지스터(Qs3)는 발광 신호(Vsi)에 응답하여 동작한다. 스위칭 소자(Qs1, Qs2)는 데이터 전압(Vdat)과 유지 전압(Vsus)를 택일해서 접점(N1)에 연결하고, 스위칭 소자(Qs3)는 유지 전압(Vsus)과 접점(N2)의 연결을 단속하며, 스위칭 소자(Qs4, Qs5)는 접점(N2)과 발광 소자(LD) 중 택일해서 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자에 연결한다.
스위칭 트랜지스터(Qs1, Qs3, Qs4)는 n-채널 다결정 규소 전계 효과 트랜지스터이고, 스위칭 트랜지스터(Qs2, Qs5) 및 구동 트랜지스터(Qd)는 p-채널 다결정 규소 전계 효과 트랜지스터이다. 전계 효과 트랜지스터의 예로는 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 들 수 있으며, 이들은 다결정 규소 대신 비정질 규소를 포함할 수도 있다. 스위칭 트랜지스터(Qs1-Q5) 및 구동 트랜지스터(Qd)의 채널형(channel type)이 뒤바뀔 수 있으며, 이 경우에는 이들을 구동하는 신호의 파형 또한 뒤집힐 수 있다.
유기 발광 소자(LD)의 애접점(anode)와 캐소드(cathode)는 각각 스위칭 트랜지스터(Qs5)와 공통 전압(Vss)에 연결되어 있다. 유기 발광 소자(LD)는 스위칭 트랜지스터(Qs5)를 통하여 구동 트랜지스터(Qd)가 공급하는 전류(ILD)의 크기에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 화상을 표시하며, 이 전류(ILD)의 크기는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이의 전압(Vgs)의 크기에 의존한다.
다시 도 1을 참조하면, 주사 구동부(400)는 표시판(300)의 주사 신호선(G1-Gn)에 연결되어 고전압(Von)과 저전압(Voff)의 조합으로 이루어진 주사 신호(Vg1-Vgn)를 주사 신호선(G1-Gn)에 각각 인가한다.
발광 구동부(700)는 표시판(300)의 발광 신호선(S1-Sn)에 연결되어 고전압(Von)과 저전압(Voff)의 조합으로 이루어진 발광 신호(Vs1-Vsn)를 발광 신호선(S1-Sn)에 각각 인가한다.
고전압(Von)은 스위칭 트랜지스터(Qs1, Qs3, Qs4)를 턴 온시키거나 스위칭 트랜지스터(Qs2, Qs5)를 턴 오프시킬 수 있으며, 저전압(Voff)은 스위칭 트랜지스터(Qs1, Qs3, Qs4)를 턴 오프시키거나 스위칭 트랜지스터(Qs2, Qs5)를 턴 온시킬 수 있다. 유지 전압(Vsus)는 낮은 전압으로서 저전압(Voff)과 마찬가지로 스위칭 트랜지스터(Qs1, Qs3, Qs4)를 턴 오프시키거나 스위칭 트랜지스터(Qs2, Qs5)를 턴 온시킬 수 있다.
데이터 구동부(500)는 표시판(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 화상 신호를 나타내는 데이터 전압(Vdat)을 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
신호 제어부(600)는 주사 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 발광 구동부(700) 등의 동작을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 700) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 표시판(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 표시판(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 700)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 트랜지스터(Qs1-Qs5, Qd) 따위와 함께 표시판(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 700)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 유기 발광 표시 장치의 표시 동작에 대하여 도 4 내지 도 7을 도 1 및 도 3과 함께 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구동 신호를 도시한 타이밍도의 예이고, 도 5 내지 도 7은 각각 도 4에 도시한 각 구간에서 한 화소의 등가 회로도이다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입 력 영상 신호(R, G, B)를 표시판(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 주사 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 발과 제어 신호(CONT3) 등을 생성한다. 신호 제어부(600)는 주사 제어 신호(CONT1)를 주사 구동부(400)로, 발광 제어 신호(CONT3)를 발광 구동부(700)로 각각 내보내고, 데이터 제어 신호(CONT2)와 출력 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
주사 제어 신호(CONT1)는 주사 신호선(G1-Gn)에 대한 고전압(Von)의 주사 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV)와 그 고전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호 등을 포함한다. 주사 제어 신호(CONT1)는 또한 고전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)의 전송을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.
발광 제어 신호(CONT3)는 발광 신호선(S1-Sn)에 대한 고전압(Von)의 주사 시작을 지시하는 동기 신호와 그 고전압(Von)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호 등을 포함하며, 고전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 신호를 더 포함할 수 있다.
이제부터 특정 화소 행, 예를 들면 i 번째 행에 초점을 맞추어 설명한다.
먼저, 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 i 번째 행의 화소(PX)에 대한 디지털 출력 영상 신호(DAT)를 수신하 고, 출력 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 전압(Vdat)으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
신호 제어부(600)로부터의 주사 제어 신호(CONT1)에 따라, 주사 구동부(400)는 주사 신호선(Gi)에 인가되는 주사 신호(Vgi)를 고전압(Von)으로 바꾸고, 발광 구동부(700)는 발광 신호선(Si)에 인가되는 발광 신호(Vsi)를 고전압(Von)으로 바꾼다.
그러면 스위칭 트랜지스터(Qs1, Qs3, Qs4)가 턴 온되고, 스위칭 트랜지스터(Qs2, Qs5)는 턴 오프된다.
이와 같은 상태에 있는 화소(PX)의 등가 회로가 도 5에 도시되어 있으며 이 구간을 초기화 구간(T1)이라 한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 접점(N1)에는 데이터 전압(Vdat)이 인가되고, 접점(N2)에는 유지 전압(Vsus)이 인가되며, 두 접점(N1, N2) 사이의 전압 차는 축전기(Cst)에 저장된다. 그러므로 구동 트랜지스터(Qd)는 턴 온되어 전류를 흘리지만, 스위칭 트랜지스터(Qs5)가 턴 오프되어 있으므로 유기 발광 소자(LD)는 발광하지 않는다.
이어, 발광 구동부(700)가 발광 신호(Vsi)를 저전압(Voff)으로 바꾸어 스위칭 트랜지스터(Qs3)를 턴 오프시킴으로써 보상 구간(T2)이 시작된다. 주사 신호(Vgi)는 이 구간(T2)에서도 고전압(Von)을 계속 유지하므로 스위칭 트랜지스 터(Qs1, Qs3, Qs4)는 턴온 상태를 유지하고, 스위칭 트랜지스터(Qs2, Qs5)는 오프 상태를 유지한다.
그러면 도 6에 도시한 바와 같이 접점(N2)가 유지 전압(Vsus)으로부터 분리된다. 그런데 구동 트랜지스터(Qd)는 턴 온 상태를 유지하므로 축전기(Cst)에 충전되어 있는 전하들이 구동 트랜지스터(Qd)를 통하여 방전된다. 이 방전은 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이의 전압 차가 구동 트랜지스터(Qd)의 문턱 전압(Vth)이 될 때까지 지속하다가 멈춘다.
그러므로 접점(N2)의 전압(VN2)은 다음과 같은 전압 값으로 수렴한다.
VN2 ＝ Vdd + Vth
이때 접점(N1)의 전압(VN1)은 데이터 전압(Vdat)을 유지하므로 축전기(Cst)에 저장된 전압은,
VN1 - VN2 = Vdat - (Vdd + Vth)
이다.
그런 후 주사 구동부(400)는 주사 신호(Vgi)를 저전압(Voff)으로 바꾸어 스위칭 트랜지스터(Qs1, Qs4)를 턴 오프시키고 스위칭 트랜지스터(Qs2, Qs5)를 턴 온시킴으로써 발광 구간(T3)이 시작된다. 발광 신호(Vsi)는 이 구간(T3)에서도 저전 압(Voff)을 계속 유지하므로 스위칭 트랜지스터(Qs3) 또한 턴 오프 상태를 유지한다.
그러면 도 6에 도시한 바와 같이 접점(N1)는 데이터 전압(Vdat)으로부터 분리되어 유지 전압(Vsus)과 연결되고, 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자는 고립된다(floating).
그러므로 접점(N2)의 전압(VN2)은,
VN2 ＝ Vdd ＋ Vth - Vdat + Vsus
이다.
한편, 스위칭 소자(Qs5)의 턴온으로 인하여 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자는 발광 소자(LD)와 연결되며, 구동 트랜지스터(Qd)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이의 전압 차(Vgs)에 의하여 제어되는 출력 전류(ILD)를 흘린다.
ILD ＝ 1/2×K×(Vgs － Vth)2
＝ 1/2×K×(VN2 － Vdd － Vth)2
＝ 1/2×K×(Vdd ＋ Vth - Vdat + Vsus － Vdd － Vth)2
＝ 1/2×K×(Vdat － Vsus)2
여기서, K는 구동 트랜지스터(Qd)의 특성에 따른 상수로서, K＝μ×Ci×W/L이며, μ는 전계 효과 이동도, Ci는 게이트 절연층의 용량, W는 구동 트랜지스터(Qd)의 채널 폭, L은 구동 트랜지스터(Qd)의 채널 길이를 나타낸다.
[수학식 4]에 의하면 발광 구간(T3)에서의 출력 전류(ILD)는 오로지 데이터 전압(Vdat)과 고정된 유지 전압(Vsus)에 의해서만 결정된다. 따라서 출력 전류(ILD)는 구동 트랜지스터(Qd)의 문턱 전압(Vth)에 영향을 받지 않는다.
출력 전류(ILD)는 유기 발광 소자(LD)에 공급되고, 유기 발광 소자(LD)는 출력 전류(ILD)의 크기에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다.
그러므로 구동 트랜지스터(Qd) 사이의 문턱 전압(Vth)에 편차가 있거나 각 구동 트랜지스터(Qd)의 문턱 전압(Vth)의 크기가 시간에 따라 변화하더라도 균일한 영상을 표시할 수 있다.
발광 구간(T3)은 다음 프레임에서 i 번째 행의 화소(PX)에 대한 초기화 구간(T1)이 다시 시작될 때까지 지속되며 그 다음 행의 화소(PX)에 대하여도 앞서 설명한 각 구간(T1~T3)에서의 동작을 동일하게 반복한다. 다만 예를 들면, (i+1) 번째 행의 초기화 구간(T1)은 i 번째 행의 발광 구간(T3)이 종료된 후 시작하도록 한다. 이러한 방식으로, 모든 주사 신호선(G1-Gn) 및 발광 신호선(S1-Sn)에 대하여 차례로 구간(T1~T3) 제어를 수행하여 모든 화소(PX)에 해당 화상을 표시한다.
각 구간(T1~T3)의 길이는 필요에 따라 조정할 수 있다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 구동 트랜지스터(Qd)의 문턱 전압(Vth)의 편차에 따른 모의 시험 결과에 대하여 도 8을 참고로 하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 구동 신호, 접점 전압 및 구동 트랜지스터의 출력 전류를 보여주는 파형도로서, 여러 가지 문턱 전압에 대한 결과를 도시하였다.
도 8에 도시한 파형도는 구동 트랜지스터(Qd)의 문턱 전압(Vth)이 약 -0.5V, -1.0V, -1.5V일 때, 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자 전압, 즉 접점(N2)의 전압(VN2)과 출력 전류(ILD)를 보여준다. 모의 실험은 SPICE(simulation program with integrated circuit emphasis)를 이용하여 수행하였다. 모의 실험 조건으로서, 고전압(Von)은 약 7V, 저전압(Voff)은 -4V, 그리고 데이터 전압(Vdat)은 대략 2.5V로 하였다. 이러한 실험 조건 하에서 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자에는 대략 0.5V씩 다른 전압이 인가되며, 이에 따라 유기 발광 소자(LD)에 흐르는 구동 전류(ILD)는 실질적으로 일정한 것을 확인할 수 있다.
이러한 모의 실험 결과는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 의하면 구동 트랜지스터(Qd)의 문턱 전압(Vth)에 편차가 있더라도 이를 보상할 수 있다는 것을 보여준다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 5개의 스위칭 트랜지스터, 하나의 구동 트랜지스터, 하나의 축전기 및 유기 발광 소자만을 포함하는 화소 회로로도 구동 트랜지스터의 문턱 전압 편차를 보상할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (24)

  1. 구동 전류의 크기에 따라 세기를 달리하여 발광하는 발광 소자,
    제1 접점과 제2 접점 사이에 연결되어 있는 축전기,
    제1 전압의 단자와 연결되어 있는 입력 단자, 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제어 단자, 그리고 상기 구동 전류를 출력하는 출력 단자를 포함하는 구동 트랜지스터,
    데이터 전압과 제2 전압 중 택일해서 상기 제1 접점에 연결하는 제1 스위칭부,
    상기 제2 전압과 상기 제2 접점의 연결을 단속하는 제2 스위칭부, 그리고
    상기 제2 접점과 상기 발광 소자 중 택일해서 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 제3 스위칭부
    를 포함하고,
    상기 제1 스위칭부는 상기 데이터 전압과 상기 제1 접점의 연결을 단속하는 제1 스위치, 그리고 상기 제2 전압과 상기 제1 접점의 연결을 단속하는 제2 스위치를 포함하고,
    상기 제2 스위칭부는 상기 제2 전압과 상기 제2 접점의 연결을 단속하는 제3 스위치를 포함하고,
    상기 제3 스위칭부는 상기 제2 접점과 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자의 연결을 단속하는 제4 스위치, 그리고 상기 발광 소자와 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자의 연결을 단속하는 제5 스위치를 포함하는
    표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 스위칭부가 상기 데이터 전압을 상기 제1 접점에 연결하는 동안, 상기 제3 스위칭부는 상기 제2 접점을 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 스위칭부가 상기 제2 전압을 상기 제1 접점에 연결하는 동안, 상기 제3 스위칭부는 상기 발광 소자를 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 스위칭부가 상기 데이터 전압을 상기 제1 접점에 연결하는 동안, 상기 제2 스위칭부는 상기 제2 접점을 상기 제2 전압과 연결했다가 그 연결을 끊는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 스위칭부가 상기 데이터 전압을 상기 제1 접점에 연결하고, 상기 제3 스위칭부는 상기 제2 접점을 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자에 연결하는 동안, 상기 축전기는 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 저장하는 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 제1, 제2, 제4 및 제5 스위치는 제1 제어 신호에 의하여 제어되는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치는 서로 동일한 채널형의 전계 효과 트랜지스터이고, 상기 제2 스위치와 상기 제5 스위치는 서로 동일한 채널형의 전계 효과 트랜지스터로서 상기 제1 및 제4 스위치와는 다른 채널형인 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제3 스위치는 제2 제어 신호에 의하여 제어되며, 상기 제1 및 제4 스위치와 동일한 채널형의 전계 효과 트랜지스터인 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 구동 트랜지스터는 상기 제1, 제3 및 제4 스위치와 동일한 채널형인 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 내지 제5 스위치 및 상기 구동 트랜지스터는 다결정 규소를 포함하는 표시 장치.
  14. 발광 소자,
    제1 및 제2 접점 사이에 연결되어 있는 제1 축전기,
    제1 전압의 단자와 연결되어 있는 입력 단자, 출력 단자, 그리고 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제어 단자를 가지는 구동 트랜지스터,
    제1 제어 신호에 의하여 제어되며 데이터 전압과 상기 제1 접점 사이에 연결되어 있는 제1 스위칭 트랜지스터,
    상기 제1 제어 신호에 의하여 제어되며 제2 전압과 상기 제1 접점 사이에 연결되어 있는 제2 스위칭 트랜지스터,
    제2 제어 신호에 의하여 제어되며 상기 제2 접점과 상기 제2 전압 사이에 연결되어 있는 제3 스위칭 트랜지스터,
    상기 제1 제어 신호에 의하여 제어되며 상기 제2 접점과 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자 사이에 연결되어 있는 제4 스위칭 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 제어 신호에 의하여 제어되며 상기 발광 소자와 상기 구동 트랜지스터의 출력 단자 사이에 연결되어 있는 제5 스위칭 트랜지스터
    를 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제1, 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터와 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터는 서로 다른 채널형의 전계 효과 트랜지스터인 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 구동 트랜지스터와 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터는 p채널 전계 효과 트랜지스터인 표시 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 내지 제5 스위치 및 상기 구동 트랜지스터는 다결정 규소를 포함하는 표시 장치.
  18. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    차례로 이어지는 제1 내지 제3 구간에서,
    상기 제1 구간 동안 상기 제1, 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 있고, 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되어 있고,
    상기 제2 구간 동안 상기 제1 및 제4 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 있고, 상기 제2, 제3 및 제5 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되어 있으며,
    상기 제3 구간 동안 상기 제2 및 제5 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어 있고, 상기 제1, 제3 및 제4 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되어 있는
    표시 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제1항에서,
    상기 제3 스위치의 입력 단자와 상기 구동 트랜지스터의 입력 단자는 서로 다른 전압에 연결되어 있는 표시 장치.
  22. 제1항에서,
    상기 제3 스위치는 상기 제2 접점에서 상기 구동 트랜지스터와 상기 제4 스위치에 직접 연결되어 있는 표시 장치.
  23. 제14항에서,
    상기 제3 스위칭 트랜지스터의 입력 단자와 상기 구동 트랜지스터의 입력 단자는 서로 다른 전압에 연결되어 있는 표시 장치.
  24. 제14항에서,
    상기 제3 스위칭 트랜지스터는 상기 제2 접점에서 상기 구동 트랜지스터와 상기 제4 스위칭트랜지스터에 직접 연결되어 있는 표시 장치.
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