KR100623728B1 - 픽셀 회로가 구비되는 유기전계 발광장치 - Google Patents

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Abstract

픽셀 회로가 구비되는 유기전계 발광장치가 개시된다. 유기전계 발광장치는 적어도 둘 이상의 커패시터가 설계되는 픽셀 회로가 구비되어 간섭 현상인 크로스토크 및 플리커를 감소시킴으로써, 유기전계 발광소자의 수명 및 화질을 개선한다.

Description

픽셀 회로가 구비되는 유기전계 발광장치{Organic Electro Luminescence Device for having a pixel circuit}
도 1a은 종래 기술에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 대표적인 픽셀 회로을 도시한 회로도이다.
도 1b은 종래 기술에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 대표적인 픽셀 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 2a은 본 발명에 제 1실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 회로를 도시한 회로도이다.
도 2b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 3a은 본 발명에 제 2실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 회로를 도시한 회로도이다.
도 3b은 본 발명의 제 2실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 제 2실시예에 따른 도 3b를 확대한 도면이다.
본 발명은 유기전계 발광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개 이상의 커패시터가 탑재되어 간섭 현상을 줄여 유기전계 발광소자의 화질과 수명을 향상시키기 위한 유기전계 발광장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광장치는 유리 기판 또는 투명한 유기 필름 위에 도포한 형광체에 전계를 인가하여 발광시키는 평면 자기 발광형 디스플레이이다. 전계발광(Electro Luminescence)이란 반도체로 이루어진 형광체에 전계가 인가될 때, 발광하는 현상을 가리킨다.
최근, 경량, 박형 등의 특성으로 휴대용 정보기기에 액정표시장치 LCD와 유기전계 발광장치 OLED 등이 많이 사용되고 있다. 유기전계 발광장치는 액정표시장치에 비하여 휘도특성 및 시야각 특성이 우수하여 차세대 평판표시장치로 주목받고 있다.
통상, 액티브 매트릭스 유기전계 발광장치 AMOLED는 하나의 픽셀이 R, G, B 단위픽셀로 구성되고, 각 R, G, B 단위픽셀은 EL소자를 구비한다. 각 EL소자는 애노드 전극과 캐소드 전극사이에 각 R, G, B 유기발광층이 개재되어 애노드 전극과 캐소드 전극에 인가되는 전압에 비해 R, G, B 유기발광층으로부터 광이 발광된다.
또한, 액티브 매트릭스 유기전계 발광장치 AMOLED는 전압 기입 방식(Voltage programming method) 또는 전류 기입 방식(Current programming method)을 사용하 여 N*M 개의 유기전계 발광소자들이 구동되게 한다.
도 1a은 종래 기술에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 대표적인 픽셀 회로을 도시한 회로도이다.
도 1a를 참조하면, 종래의 유기전계 발광장치의 픽셀 회로는 유기전계 발광소자 OLED, 트랜지스터 M1, M2, 전원 전압 라인 ELVDD, 기준 전압 라인 ELVSS, 스캔 라인, 게이트 라인 및 제1 커패시터 C1를 포함한다.
우선, 구동 트랜지스터 M1은 상기 유기전계 발광소자 OLED를 구동시키는 역할을 하는 트랜지스터로서, 전원 전압 라인 ELVDD과 유기전계 발광소자 OLED간에 연결되어 유기전계 발광소자 OLED로 흐르는 전류를 제어한다. 스위칭 트랜지스터 M2는 스캔 신호에 따라 온/오프되는 트랜지스터로서, 스캔 라인으로부터 인가되는 상기 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 상기 구동 트랜지스터 M1의 게이트로 전달한다. 또한, 상기 제1 커패시터 C1는 구동 트랜지스터 M1의 소스 전극 및 게이트 전극 간에 연결되고, 데이터 전압을 충전하여 일정 기간동안 유지한다.
구체적으로, 상기 스위칭 트랜지스터 M2의 게이트 전극에 인가되는 스캔 신호에 의해 상기 스위칭 트랜지스터 M2가 턴온(turn-on)되면, 상기 데이터 라인으로 수신되는 데이터 전압이 구동 트랜지스터 M1의 게이트 전극에 인가된다. 그러면, 제1 커패시터 C1에 의해 상기 구동 트랜지스터 M1의 게이트 전극와 소스 전극 사이에 충전되는 전압 VGS에 대응하여 구동 트랜지스터 M1에 전류 IOLED가 흐르고, 이 전 류 IOLED에 대응하여 상기 유기전계 발광소자 OLED가 발광된다.
즉, 상기 유기전계 발광소자 OLED에 흐르는 전류는 [수학식 1]과 같이 표현된다.
Figure 112005010309484-pat00001
여기서, IOLED는 유기전계 발광소자 OLED에 흐르는 전류이며 VGS는 구동 트랜지스터 M1의 게이트와 소스 간의 전압이다. 또한, VTH는 구동 트랜지스터 M1의 문턱 전압, VDATA는 데이터 전압, k는 상수 값, VDD는 전원 전압 라인으로부터 인가되는 전원 전압이다.
상기 [수학식 1]에서 나타낸 바와 같이, 인가되는 데이터 전압 VDATA에 상응하는 전류 IOLED가 상기 도 1a에 도시된 유기전계 발광소자 OLED에 공급된다. 이에 따라, 상기 공급된 전류 IOLED에 대응하는 유기전계 발광소자 OLED가 발광된다.
또한, 상기 인가되는 데이터 전압 VDATA은 계조를 표현하기 위하여 일정 범위에서 다단계의 값을 갖는다.
도 1b은 종래 기술에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 대표적인 픽셀 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 1b를 참조하면, 종래의 유기전계 발광장치의 픽셀 레이아웃은 유기전계 발광소자 OLED(100), 구동 트랜지스터(110), 스위칭 트랜지스터(120), 커패시터(130), 전원 전압 라인 ELVDD, 데이터 라인(140) 및 스캔 라인(150)에 연결된 픽셀 회로가 도시된다.
상기 유기전계 발광장치의 픽셀 영역은 열(column) 방향으로 뻗어 있는 데이터 라인(140), 상기 데이터 라인(140)에 교차 배치되어 행(row) 방향으로 뻗어 있는 스캔 라인(150), 상기 데이터 라인(140)과 스캔 라인(150)이 교차하면서 형성되는 유기전계 발광소자 OLED(100)가 배치된다.
상기 픽셀 영역은 유기 발광막인 유기전계 발광소자 OLED(100), 상기 유기전계 발광소자 OLED(100)를 사이에 두고 배치되는 애노드 전극, 캐소드 전극, 적어도 2개 이상의 트랜지스터, 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 커패시터(130)를 포함한다.
또한, 소정의 트랜지스터는 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라, 상기 소정의 트랜지스터는 상기 유기전계 발광소자 OLED(100)로 흐르는 전류가 제어되는 구동 트랜지스터(110) 및 상기 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 라인(140)에 인가되는 데이터 전압 VDATA을 상기 구동 트랜지스터(110)로 전달하는 스위칭 트랜지스터(120)로 구별된다.
상기 구동 트랜지스터(110)는 소스 전극을 상기 데이터 라인(140)과 나란한 방향으로 배치되는 전원 전압 라인에 제1 콘택홀을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 구동 트랜지스터(110)의 드레인 전극은 상기 유기전계 발광소자 OLED(100)의 애 노드 전극에 비아홀을 통해 전기적으로 연결된다.
반면, 상기 스위칭 트랜지스터(120)는 상기 데이터 라인(140) 및 스캔 라인(150)에 근접 배치되면서 소스 전극을 제2 콘택홀을 통해 상기 데이터 라인(140)에 전기적으로 연결되며, 상기 스위칭 트랜지스터(120)의 드레인 전극은 상기 스위칭 트랜지스터(120)와 위치 차이를 두고 배치되는 상기 구동 트랜지스터(110)의 게이트 전극과 제3 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된다.
아울러, 상기 커패시터(130)는 상부 전극인 상기 전원 전압 라인과 상기 전원 전압 라인과 대응되는 위치에 형성되는 하부 전극으로 구성된다.
본 발명과 관련되고, 본 발명에 의해 해결되는 종래의 유기전계 발광장치에 따른 문제점은 다음과 같다.
상기 유기전계 발광장치의 픽셀 영역은 서로 연결되어 있는 신호 배선들에 의해 발생되는 간섭 현상인 크로스토크(Crosstalk), 플리커(Flicker) 및 기생 용량(Paracitic Capacitance)이 나타남에 따라 전기적인 특성이 나빠져 구비되는 유기전계 발광소자의 발광 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 유기전계 발광장치에 간섭 현상을 줄이기 위해 2개 이상의 커패시터를 형성하여 유기전계 발광소자의 화질과 수명을 향상시키기 위한 유기전계 발광장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1 실시예에 따른 본 발명은, 스캔 신호의 제어에 따라, 데이터 전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭 트랜지스터; 제1 전원 전압 라인과 연결되고, 상기 스위칭 트랜지스터로부터 전달되는 데이터 전압에 따라 구동 전류를 출력하기 위한 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제1 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 데이터 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터; 상기 구동 트랜지스터와 제2 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 구동 전류에 따라 발광 동작을 수행하기 위한 유기전계 발광소자; 및 상기 유기전계 발광소자와 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 연결되고, 상기 구동 트랜지스터의 데이터 전압 강하를 방지하기 위한 제2 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1 실시예에 따른 다른 본 발명은, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 게재된 유기 발광막을 가지는 유기전계 발광소자; 제1 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제1 외곽에 형성되는 데이터 라인; 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제2 외곽에 형성되는 스캔 라인; 상기 유기전계 발광소자를 중심으로 상기 데이터 라인에 대향하는 영역에 형성되는 전원 전압 라인; 상기 전원 전압 라인과 제1 콘택홀을 통해 연결되고, 비아홀을 통해 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 연결되는 구동 트랜지스터; 상기 데이터 라인과 제2 콘택홀을 통해 연결되고, 상기 스캔 라인과 연결되는 스위칭 트랜지스터; 상부 전극인 상기 전원 전압 라인과 대응되는 위치에 하부 전극이 형성되는 제1 커패시터; 및 상기 제1 커패시터의 하부 전극이 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되어 형성되는 제2 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2 실시예에 따른 본 발명은, 스캔 신호의 제어에 따라, 데이터 전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭 트랜지스터; 제1 전원 전압 라인과 연결되고, 상기 스위칭 트랜지스터로부터 출력되는 데이터 전압에 따라 구동 전류를 출력하기 위한 구동 트랜지스터; 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제1 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 데이터 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터; 상기 구동 트랜지스터와 제2 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 구동 전류에 따라 발광 동작을 수행하기 위한 유기전계 발광소자; 상기 유기전계 발광소자와 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 연결되고, 상기 구동 트랜지스터의 데이터 전압 강하를 방지하기 위한 제2 커패시터; 및 상기 제1 전원 전압 라인과 유기전계 발광소자 사이에 연결되어 상기 구동 트랜지스터의 데이터 전압 강하를 방지하기 위한 제3 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2 실시예에 따른 다른 본 발명은, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 게재된 유기 발광막을 가지는 유기전계 발광소자; 제1 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제1 외곽에 형성되는 데이터 라인; 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제2 외곽에 형성되는 스캔 라인; 상기 유기전계 발광소자를 중심으로 상기 데이터 라인에 대향하는 영역에 형성되는 전원 라인; 상기 전원 라인과 제1 콘택홀을 통해 연결되고, 비아홀을 통해 상기 유기전계 발광소자의 상부 전극과 연결되는 구동 트랜지스터; 상기 데이터 라인과 제2 콘택홀을 통해 연결되고, 상기 스캔 라인과 연결되는 스위칭 트랜지스터; 상부 전극인 상기 전원 라인과 대응되는 위치에 하부 전극이 형성되는 제1 커패시터; 상기 제1 커패시터의 하부 전극이 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되어 형성되는 제2 커패시터; 및 상기 제1 커패시터의 상부 전극이 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되어 형성되는 제3 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a은 본 발명에 제1 실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 회로를 도시한 회로도이다.
도 2a를 참조하면, 유기전계 발광장치의 픽셀 회로는 유기전계 발광소자 OLED, 구동 트랜지스터 M1', 스위칭 트랜지스터 M2', 제1 전원 전압 라인 ELVDD, 제2 전원 전압 라인 ELVSS, 스캔 라인, 데이터 라인, 제1 커패시터 C1' 및 제2 커패시터 C2'를 포함한다.
우선, 상기 구동 트랜지스터 M1는 유기전계 발광소자 OLED를 구동시키는 트랜지스터로서, 상기 제1 전원 전압 라인 ELVDD과 유기전계 발광소자 OLED 간에 연결되어 유기전계 발광소자 OLED로 흐르는 전류 IOLED를 제어한다. 상기 구동 트랜지 스터 M1의 소스 전극은 상기 제1 전원 전압 라인 ELVDD 으로부터 전원 전압을 입력받기 위하여 연결되며, 상기 구동 트랜지스터 M1'의 드레인 전극은 상기 유기전계 발광소자 OLED의 애노드 전극과 연결된다.
또한, 상기 스위칭 트랜지스터 M2'는 상기 스캔 라인으로부터 입력되는 스캔 신호를 온 오프(ON/OFF)시키는 트랜지스터이다. 즉, 상기 스위칭 트랜지스터 M2'의 소스 전극은 상기 스캔 라인으로부터 인가되는 스캔 신호에 응답하고, 상기 스위칭 트랜지스터 M2'의 드레인 전극은 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 상기 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극으로 전달한다.
다음, 상기 제1 커패시터 C1'는 제1 트랜지스터 M1'의 소스 전극 및 게이트 전극 간에 접속되어 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전하여 일정 기간동안 유지시킨다. 또한, 상기 제2 커패시터 C2'는 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극 및 드레인 전극 간에 접속되어 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압 을 충전하여 일정 기간동안 유지시킨다.
단, 상기 제1 커패시터 C1'의 용량은 제2 커패시터 C2'의 용량보다 크다.
이어서, 상기 제2 커패시터 C2'가 상기 데이터 전압을 수신함에 따라, 상기 픽셀 회로는 전압 유지 능력이 높아지고 간섭 현상인 크로스토크 및 플리커를 줄일 수 있다. 그리고, 상기 제2 커패시터 C2'의 용량은 상기 크로스토크 및 플리커의 원인인 기생 용량보다 커야지만 상기 유기전계 발광소자 OLED의 화질 및 수명이 향상될 수 있음을 반드시 간과해야 한다.
세부적으로, 상기 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 전압 VGS가 형성된다. 즉, 상기 전압 VGS은 상기 제1 커패시터 C1'에 걸리는 전압으로서, 상기 전원 전압이 상기 데이터 전압에 따라 감량되는 전압이다. 상기 전압 VGS가 상기 제1 커패시터 C1'에 저장됨으로 인해, 제1 전류 i1는 구동 트랜지스터 M1'를 관통하여 상기 구동 트랜지스터 M1'의 드레인 전극에 흐른다. 상기 제1 전류 i1는 [수학식 2]과 같이 표현된다.
Figure 112005010309484-pat00002
또한, 상기 제2 커패시터 C2'는 일정 기간동안 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전함으로 인해 [수학식 3]와 같이 표현된다.
Figure 112005010309484-pat00003
여기서, 전류
Figure 112005010309484-pat00004
는 상기 제 2커패시터 C2'를 거쳐 흐르는 제2 전류,VDATA 는 데이터 라인으로부터 인가되는 전류이다. 상기 제 2전류
Figure 112005010309484-pat00005
는 미세한 전류치이지만 상기 간섭 현상을 줄이는 전류로서, 상기 유기전계 발광소자 OLED의 애노드 전극으로 수신된다.
상기 스위칭 트랜지스터 M2'의 게이트 전극는 상기 스캔 라인으로부터 인가 되는 스캔 신호를 수신하여 상기 스위칭 트랜지스터 M2'를 턴온(turn-on)시키면, 상기 데이터 라인으로 수신되는 데이터 전압은 상기 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극에 인가된다.
즉, 상기 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극은 상기 데이터 전압을 수신하고 구동 트랜지스터 M1'의 소스 전극은 상기 전원 전압을 수신한다.
여기서, 상기 데이터 전압은 계조를 표현하기 위하여 일정 범위에서 다단계의 값을 갖는 전압치이다.
결국, 상기 유기전계 발광소자 OLED는 상기 제1 전류
Figure 112005010309484-pat00006
와 제2 전류
Figure 112005010309484-pat00007
가 합해진 값인 총 전류 IOLED를 수신하여 자발광된다.
상기 총 전류 IOLED는 [수학식 4]과 같이 표현된다.
Figure 112005010309484-pat00008
여기서, 상기 IOLED는 유기전계 발광소자 OLED에 흐르는 총 전류,
Figure 112005010309484-pat00009
는 제1 트랜지스터의 드레인 전극에 흐르는 제1 전류,
Figure 112005010309484-pat00010
는 제2 커패시터 C2'를 거쳐 흐는 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압, k는 상수 및 VDD는 제1 전원 전압 라인으로부터 인가되는 전원 전압이다.
따라서, 상기 픽셀 회로는 상기 제2 커패시터 C2'를 더 구비하여 간섭 현상인 크로스토크 및 플리커를 줄이고, 상기 구동 트랜지스터의 데이터 전압의 강하를 방지하여 상기 유기전계 발광소자 OLED의 수명과 화질을 향상시킨다.
여기서, 유기전계 발광소자 OLED는 상기 구동 트랜지스터 M1'와 제2 전원 전압 라인 ELVSS 사이에 연결되고, 소정의 전류에 따라 발광 동작을 수행한다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 유기전계 발광장치는 유기전계 발광소자 OLED(200), 구동 트랜지스터(210), 스위칭 트랜지스터(220), 제1 커패시터(230), 제2 커패시터(260), 전원 전압 라인(234), 데이터 라인(240) 및 스캔 라인(250)을 구비한다.
상기 유기전계 발광장치는 열(column) 방향으로 뻗어 있는 데이터 라인(240), 상기 데이터 라인(240)과 교차 배치되어 행(row) 방향으로 뻗어 있는 스캔 라인(250) 및 상기 데이터 라인(240)과 스캔 라인(250)이 교차되면서 픽셀 영역에 형성하도록 유기전계 발광소자 OLED(200)을 배치한다.
여기서, 상기 픽셀 영역은 유기전계 발광소자 OLED(200), 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)를 사이에 두고 배치되는 애노드 전극(205)과 캐소드 전극을 구비한다.
또한, 상기 픽셀 레이아웃은 2개의 트랜지스터(210)(220), 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1,2 커패시터(230)(260), 유기전계 발광소자 OLED(200)의 유기 발광막, 애노드 전극(205) 및 캐소드 전극을 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따라 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 소정의 트랜지스터는 각 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 구별된다.
즉, 상기 구동 트랜지스터(210)는 유기전계 발광소자 OLED(200)로 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터로서, 상기 구동 트랜지스터(210)의 드레인 전극(213)은 상기 데이터 라인(240)과 나란한 방향으로 배치되는 제1 전원 전압 라인 ELVDD(234)과 제1 콘택홀(211)을 통해 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 구동 트랜지스터(210)의 드레인 전극(213)은 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205)과 비아홀(214)을 통해 전기적으로 연결된다.
반면, 상기 스위칭 트랜지스터(220)는 스캔 라인(250)으로부터 인가되는 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 라인(240)으로부터 입력되는 데이터 전압을 상기 구동 트랜지스터(210)로 전달하는 트랜지스터이다. 즉, 상기 스위칭 트랜지스터(220)의 소스 전극은 상기 데이터 라인(240) 및 스캔 라인(250)과 근접 배치되어 제2 콘택홀(221)을 통해 상기 데이터 라인(240)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 스위칭 트랜지스터(220)의 드레인 전극(223)은 상기 스위칭 트랜지스터(220)와 근거리를 두고 배치되고 상기 구동 트랜지스터(210)의 게이트 전극(212)과 제3 콘택홀(224)을 통해 전기적으로 연결된다.
이어서, 상기 제1 커패시터(230)는 상부 전극인 전원 전압 라인 ELVDD(234) 및 상기 전원 전압 라인 ELVDD(234)과 대응되도록 구동 트랜지스터(210)의 게이트 전극(212)과 스위칭 트랜지스터(220)의 드레인 전극(223)이 전기적으로 연결되어 하부 전극(232)을 형성한다.
또한, 상기 제2 커패시터(260)는 상기 제1 커패시터(230)의 하부 전극(232)이 상기 유기전계 발광소자(200)의 애노드 전극(205)과 오버랩이 되도록 확장 영역을 넓혀 형성된다.
따라서, 도2b에 상기 유기전계 발광장치의 픽셀 레이아웃에서 보여지는 바와 같이, 상기 제1 커패시터(230)의 하부 전극(232)이 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)와 겹치지 않으면서 행(row) 방향으로 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205) 영역까지 더 늘림으로서, 상기 유기전계 발광장치는 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)로 입력되는 전압량 또는 전류량을 높여 간섭 현상인 상기 크로스토크 및 플리커를 줄이고, 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 수명 및 화질을 향상시킨다.
도 3a은 본 발명에 제2 실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 회로를 도시한 회로도이다.
도 3a를 참조하면, 유기전계 발광장치의 픽셀 회로는 유기전계 발광소자 OLED, 구동 트랜지스터 M1', 스위칭 트랜지스터 M2', 제1 전원 전압 라인 ELVDD, 제2 전원 전압 라인 ELVSS, 스캔 라인, 데이터 라인, 제1 커패시터 C1', 제2 커패시터 C2' 및 제3 커패시터 C3'를 포함한다.
우선, 상기 구동 트랜지스터 M1'는 상기 유기전계 발광소자 OLED를 구동시키는 트랜지스터로서, 상기 제1 전원 전압 라인 ELVDD과 유기전계 발광소자 OLED 간에 연결되어 상기 유기전계 발광소자 OLED로 흐르는 전류 IOLED를 제어한다. 상기 구동 트랜지스터 M1'의 소스 전극은 상기 제1 전원 전압 라인 ELVDD을 입력받기 위하여 연결되며, 상기 구동 트랜지스터 M1'의 드레인 전극은 상기 유기전계 발광소자 OLED의 애노드 전극과 연결된다.
또한, 상기 스위칭 트랜지스터 M2'는 상기 스캔 라인으로부터 입력되는 스캔 신호를 온 오프(ON/OFF)시키는 트랜지스터이다. 즉, 상기 스위칭 트랜지스터 M2'의 소스 전극은 상기 스캔 라인으로부터 인가되는 스캔 신호에 응답하고, 상기 스위칭 트랜지스터 M2'의 드레인 전극은 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 상기 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극으로 전달한다.
다음, 상기 제1 커패시터 C1'은 구동 트랜지스터 M1'의 소스 전극 및 게이트 전극 간에 연결되어 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전하여 일정 기간동안 유지시킨다.
또한, 상기 제2 커패시터 C2'는 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극 및 드레인 전극 간에 접속되어 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전하여 일정 기간동안 유지시킨다.
추가적으로, 상기 제3 커패시터 C3'는 구동 트랜지스터 M1'의 드레인 전극 및 제1 전원 전압 라인 ELVDD 간에 연결되어 상기 제1 전원 전압 라인 ELVDD을 일정 기간동안 충전시키고 유지시킨다.
즉, 상기 제2 커패시터 C2'가 상기 데이터 전압을 수신함에 따라, 상기 픽셀 회로는 전압 유지 능력이 높아지고 간섭 현상인 크로스토크 및 플리커를 줄일 수 있다.
상기 제2 커패시터 C2'의 용량은 상기 제1 커패시터 C1'의 용량보다 작으나, 상기 제2 커패시터의 C2'의 용량은 크로스토크와 플리커의 발생 원인인 기생 용량보다 크다. 또한, 상기 제3 커패시터 C3'의 용량은 상기 제1 커패시터 C1'의 용량보다 작다는 것을 반드시 간과해야 한다.
상기 제1 트랜지스터 M1'의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 전압 VGS가 형성된다. 즉, 상기 전압 VGS은 상기 제1 커패시터 C1'에 걸리는 전압으로서, 상기 전원 전압이 상기 데이터 전압에 따라 감량되는 전압이다.
이어서, 상기 전압 VGS가 상기 제1 커패시터 C1'에 저장됨으로 인해 제1 전류
Figure 112005010309484-pat00011
는 구동 트랜지스터 M1'를 관통하여 상기 구동 트랜지스터 M1'의 드레인 전극에 흐른다. 상기 제1 전류
Figure 112005010309484-pat00012
는 [수학식 5]과 같이 표현된다.
Figure 112005010309484-pat00013
상기 제2 커패시터 C2'는 [수학식 6]에서 나타낸 바와 같이, 일정 기간 동안 상기 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압을 충전한다.
Figure 112005010309484-pat00014
여기서, 상기 VDATA는 데이터 라인으로부터 인가되는 전압이며, 상기 전류
Figure 112005010309484-pat00015
는 상기 제2 커패시터 C2'를 거쳐 흐르는 제2 전류이다. 상기 전류
Figure 112005010309484-pat00016
는 미세한 전류치이지만 상기 간섭 현상을 줄이는 전류로서 유기전계 발광소자 OLED의 애노드 전극으로 수신된다.
또한, 상기 제3 커패시터 C3'가 상기 제1 전원 전압 라인 ELVDD으로부터 인가되는 전원 전압을 수신함에 따라, 상기 픽셀 회로는 전압 유지 능력이 높아지고 간섭 현상인 크로스토크 및 플리커를 줄일 수 있다.
상기 제3 커패시터 C3'는 [수학식 7]에서 나타낸 바와 같이, 일정 기간 동안 상기 전원 전압을 충전한다.
Figure 112005010309484-pat00017
여기서, VDD는 전원 전압이며, 전류
Figure 112005010309484-pat00018
는 상기 제3 커패시터 C3'를 통해 흐르는 제3 전류이다. 전류
Figure 112005010309484-pat00019
는 미세한 전류치이지만 상기 간섭 현상을 감소시키는 전류로서 유기전계 발광소자 OLED의 애노드 전극으로 수신된다.
본 발명의 제2 실시예에 따라 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 스위칭 트랜지스터 M2'의 게이트 전극는 상기 스캔 라인으로부터 인가되는 스캔 신호를 수신하여 상기 제2 트랜지스터 M2'를 턴온(turn-on)시키면, 상기 데이터 라인으로 수신되 는 데이터 전압은 상기 구동 트랜지스터 M1'의 게이트 전극에 인가된다. 즉, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 데이터 전압을 수신하고 제1 트랜지스터의 소스 전극은 상기 전원 전압을 수신한다.
여기서, 상기 데이터 전압은 계조를 표현하기 위하여 일정 범위에서 다단계의 값을 갖는 전압치이다.
결국, 상기 유기전계 발광소자 OLED는 상기 제1 전류
Figure 112005010309484-pat00020
, 제2 전류
Figure 112005010309484-pat00021
및 제3 전류
Figure 112005010309484-pat00022
가 합해진 값인 총 전류 IOLED를 수신하여 자발광된다.
상기 총 전류 IOLED는 [수학식 8]과 같이 표현된다.
Figure 112005010309484-pat00023
여기서, 상기 IOLED는 유기전계 발광소자 OLED에 흐르는 총 전류,
Figure 112005010309484-pat00024
는 구동 트랜지스터의 드레인 전극에 흐르는 제1 전류,
Figure 112005010309484-pat00025
는 제2 커패시터 C2'를 거쳐 흐르는 제1 전류,
Figure 112005010309484-pat00026
는 제3 커패시터 C3'를 거쳐 흐르는 제3 전류, VGS는 구동 트 랜지스터 M1'의 게이트 전극과 소스 전극 간에 걸리는 전압, VTH는 구동 트랜지스터 M1'의 문턱 전압, VDATA는 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터 전압, k는 상수 및 VDD는 전원 전압이다.
따라서, 상기 픽셀 회로는 상기 제2 커패시터 C2'를 더 구비하여 간섭 현상인 크로스토크 및 플리커를 줄이고, 상기 유기전계 발광소자 OLED의 수명과 화질을 향상시킨다.
여기서, 유기전계 발광소자 OLED는 상기 구동 트랜지스터 M1'와 제2 전원 전압 라인 ELVSS 사이에 연결되고, 소정의 전류에 따라 발광 동작을 수행한다.
도 3b은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기전계 발광장치를 구동하기 위한 픽셀 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 유기전계 발광장치의 픽셀 레이아웃은 유기전계 발광소자 OLED(200), 구동 트랜지스터(210), 스위칭 트랜지스터(220), 제1 커패시터(230), 제2 커패시터(260), 제3 커패시터(270), 전원 전압이 인가되는 전원 전압 라인 ELVDD(234), 데이터 전압이 인가되는 데이터 라인(240) 및 스캔 신호가 인가되는 스캔 라인(250)을 구비한다.
상기 유기전계 발광장치의 픽셀 레이아웃은 열(column) 방향으로 뻗어 있는 데이터 라인(240), 상기 데이터 라인(240)과 교차 배치되어 행(row) 방향으로 뻗어 있는 스캔 라인(250) 및 상기 데이터 라인(240)과 스캔 라인(250)이 교차되면서 픽셀 영역에 형성하도록 유기전계 발광소자 OLED(200)을 배치한다.
여기서, 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)는 상기 유기 발광막을 사이에 두고 배치되는 애노드 전극(205)과 캐소드 전극을 구비한다.
또한, 상기 픽셀 레이아웃은 2개의 트랜지스터(210)(220), 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 커패시터(230) 및 유기전계 발광소자 OLED(200)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따라 좀더 구체적으로 설명하면, 소정의 트랜지스터는 각 트랜지스터의 게이트 전극에 인가되는 전압에 따라 구별된다.
즉, 상기 구동 트랜지스터(210)는 유기전계 발광소자 OLED(200)로 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터로서, 상기 구동 트랜지스터(210)의 드레인 전극(213)은 상기 데이터 라인(240)과 나란한 방향으로 배치되는 전원 전압 라인(234)과 제1 콘택홀(211)을 통해 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 구동 트랜지스터(210)의 소스 전극은 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205)과 비아홀(214)을 통해 전기적으로 연결된다.
반면, 상기 스위칭 트랜지스터(220)는 스캔 라인(250)으로부터 인가되는 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 라인(240)으로부터 입력되는 데이터 전압을 상기 구동 트랜지스터(210)로 전달하는 트랜지스터이다. 즉, 상기 스위칭 트랜지스터(220)의 소스 전극은 상기 데이터 라인(240) 및 스캔 라인(250)과 근접 배치되어 제2 콘택홀(221)을 통해 상기 데이터 라인(240)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 스위칭 트랜지스터(220)의 드레인 전극(223)은 상기 구동 트랜지스터(210)와 근거리를 두고 배치되며 상기 구동 트랜지스터(210)의 게이트 전극(222)과 제3 콘택 홀(224)을 통해 전기적으로 연결된다.
이어서, 상기 제1 커패시터(230)는 상부 전극인 전원 전압 라인 ELVDD(234) 및 구동 트랜지스터(210)의 게이트 전극(212)과 스위칭 트랜지스터(220)의 드레인 전극(223)이 전기적으로 연결되는 하부 전극(232)은 상기 전원 전압 라인 ELVDD(234)과 대응되는 위치에 형성된다.
즉, 상기 제2 커패시터(260)는 상기 제1 커패시터(230)의 하부 전극(232)을 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205)과 오버랩(overlap)이 되게 형성하고, 상기 애노드 전극(205)의 일부가 노출되는 영역으로 더 확장시켜 형성한다.
또한, 상기 제3 커패시터(270)는 상기 제1 커패시터(230)의 상부 전극을 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205)과 오버랩(overlap)이 되게 형성하고, 상기 애노드 전극(205)의 일부가 노출되는 영역으로 더 확장시켜 형성된다.
따라서, 도3b에 상기 유기전계 발광장치의 픽셀 레이아웃에서 보여지는 바와 같이, 상기 제2 커패시터(260)는 제1 커패시터(230)의 하부 전극(232)을 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205)이 노출된 영역까지 더 확장시켜 형성한다.
상기 제3 커패시터(270)는 제1 커패시터(230)의 상부 전극을 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205)이 노출된 영역까지 더 확장시켜 형성한다.
참고로, 도 3c는 도 3b를 확대한 사진으로써, 상기 제3 커패시터(270)는 상 기 제1 커패시터(230)의 상부 전극인 전원 전압 라인 ELVDD(234)을 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)의 애노드 전극(205) 영역까지 넒혀 형성한다. 즉, 상기 확장된 전원 전압 라인 ELVDD(234)은 데이터 전압 강하를 줄이는 역할을 한다.
이로 인해, 상기 유기전계 발광장치는 상기 유기전계 발광소자 OLED(200)로 입력되는 전압량 또는 전류량을 높여 간섭 현상인 상기 크로스토크 및 플리커를 줄이고, 상기 유기전계 발광소자의 수명 및 화질을 향상시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명에 따르면, 상기 유기전계 발광장치는 적어도 둘 이상의 커패시터가 설계되는 픽셀 회로가 구비되어 간섭 현상인 크로스토크 및 플리커를 줄여 유기전계 발광소자의 수명 및 화질이 개선되는 효과를 준다.

Claims (15)

  1. 스캔 신호의 제어에 따라, 데이터 전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭 트랜지스터;
    제1 전원 전압 라인과 연결되고, 상기 스위칭 트랜지스터로부터 전달되는 데이터 전압에 따라 구동 전류를 출력하기 위한 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제1 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 데이터 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터;
    상기 구동 트랜지스터와 제2 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 구동 전류에 따라 발광 동작을 수행하기 위한 유기전계 발광소자; 및
    상기 유기전계 발광소자와 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 연결되고, 상기 구동 트랜지스터의 데이터 전압 강하를 방지하기 위한 제2 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 상기 픽셀 회로의 기생 커패시턴스보다 큰 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 상기 제1 커패시터의 커 패시턴스보다 작은 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로.
  4. 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 게재된 유기 발광막을 가지는 유기전계 발광소자;
    제1 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제1 외곽에 형성되는 데이터 라인;
    상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제2 외곽에 형성되는 스캔 라인;
    상기 유기전계 발광소자를 중심으로 상기 데이터 라인에 대향하는 영역에 형성되는 전원 전압 라인;
    상기 전원 전압 라인과 제1 콘택홀을 통해 연결되고, 비아홀을 통해 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 연결되는 구동 트랜지스터;
    상기 데이터 라인과 제2 콘택홀을 통해 연결되고, 상기 스캔 라인과 연결되는 스위칭 트랜지스터;
    상부 전극인 상기 전원 전압 라인과 대응되는 위치에 하부 전극이 형성되는 제1 커패시터; 및
    상기 제1 커패시터의 하부 전극이 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되어 형성되는 제2 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 커패시터의 하부 전극은 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 연결되고, 제3 콘택홀을 통해 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 수직으로 교차되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치.
  7. 스캔 신호의 제어에 따라, 데이터 전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭 트랜지스터;
    제1 전원 전압 라인과 연결되고, 상기 스위칭 트랜지스터로부터 출력되는 데이터 전압에 따라 구동 전류를 출력하기 위한 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제1 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 데이터 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터;
    상기 구동 트랜지스터와 제2 전원 전압 라인 사이에 연결되고, 상기 구동 전류에 따라 발광 동작을 수행하기 위한 유기전계 발광소자;
    상기 유기전계 발광소자와 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 연결되고, 상기 구동 트랜지스터의 데이터 전압 강하를 방지하기 위한 제2 커패시터; 및
    상기 제1 전원 전압 라인과 유기전계 발광소자 사이에 연결되어 상기 구동 트랜지스터의 데이터 전압 강하를 방지하기 위한 제3 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 상기 픽셀 회로의 기생 커패시턴스보다 큰 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 상기 제1 커패시터의 커패시턴스보다 작은 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제3 커패시터의 커패시턴스는 상기 제1 커패시터의 커패시턴스보다 작고, 기생 커패시턴스보다 큰 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치의 픽셀 회로.
  11. 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 게재된 유기 발광막을 가지는 유기전계 발광소자;
    제1 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제1 외곽에 형성되는 데이터 라인;
    상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 형성되고, 상기 유기전계 발광소자의 제2 외곽에 형성되는 스캔 라인;
    상기 유기전계 발광소자를 중심으로 상기 데이터 라인에 대향하는 영역에 형성되는 전원 라인;
    상기 전원 라인과 제1 콘택홀을 통해 연결되고, 비아홀을 통해 상기 유기전계 발광소자의 상부 전극과 연결되는 구동 트랜지스터;
    상기 데이터 라인과 제2 콘택홀을 통해 연결되고, 상기 스캔 라인과 연결되는 스위칭 트랜지스터;
    상부 전극인 상기 전원 라인과 대응되는 위치에 하부 전극이 형성되는 제1 커패시터;
    상기 제1 커패시터의 하부 전극이 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되어 형성되는 제2 커패시터; 및
    상기 제1 커패시터의 상부 전극이 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되어 형성되는 제3 커패시터를 포함하는 유기전계 발광장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 커패시터의 하부 전극은 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극과 연결되고, 제3 콘택홀을 통해 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되어 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 커패시터는 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되도록 제1 커패시터의 하부 전극 영역을 넓혀 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제3 커패시터는 상기 유기전계 발광소자의 애노드 전극과 오버랩되도록 제1 커패시터의 상부 전극 영역을 넓혀 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 수직으로 교차하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광장치.
KR1020050016092A 2005-02-25 2005-02-25 픽셀 회로가 구비되는 유기전계 발광장치 KR100623728B1 (ko)

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