KR101269000B1 - 유기전계 발광 디스플레이 장치 및 그 구동방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계 발광 디스플레이 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 특히 4개 이상의 박막트랜지스터를 구성하는 화소구조에서 정상적인 영상을 표시하면서도 구동시간의 마진을 충분히 확보하며 또한 제어신호 개수 저감 등의 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 유기전계 발광 디스플레이 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 특히 4개 이상의 박막트랜지스터를 구성하는 화소에서 정상적인 영상을 표시하면서도 구동시간의 마진을 충분히 확보하며 또한 제어신호 개수 저감 등의 효과를 제공하는 유기전계 발광 디스플레이 장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
자체의 발광 특성이 없는 액티브 매트릭스 액정표시장치(AMLCD)의 단점을 해소하기 위해 제안된 디스플레이 장치가 액티브 매트릭스 유기전계 발광 디스플레이 장치(AMOLED)인데, 유기전계 발광 디스플레이 장치는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광성 디스플레이 장치로서, 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 제조가 가능한 장점을 갖는다.
도 1과 도 2는 각각 종래 제1기술 및 제2기술에 따른 액티브 매트릭스 유기전계 발광 디스플레이 장치의 화소구조도로서, 각각 4-트랜지스터 1-커패시터(4T- 1C)의 화소 구조와 4-트랜지스터 2-커패시터(4T-2C)의 화소 예시 구조이다.
상기 각 화소의 구성 특징을 보면, 스캔라인으로 인가되는 스캔신호에 의해 스위칭 제어되어 데이터라인으로 공급되는 데이터(Vdata)의 기입을 위한 제1트랜지스터(Tr1)와, 제3트랜지스터(Tr3)의 문턱전압(Vth) 센싱을 위한 제2트랜지스터(Tr2)와, 유기전계 발광소자(OLED)로의 구동전류 공급을 위한 제3트랜지스터(Tr3)와, 상기 문턱전압(Vth) 센싱을 위한 초기화전압(Vinit)을 공급하는 제4트랜지스터(Tr4)로 구성된다. 이때 상기 도 1의 제1기술은 1-커패시터(C1) 구조이며, 도 2의 제2기술은 2-커패시터(C1,C2)의 구성이다.
이러한 상기 제1기술 및 제2기술에 따른 화소 구조는 제조공정상의 편차 또는 구동 중 발생하는 상기 제3트랜지스터(Tr3)의 특성 변화에 따른 문턱전압(vth) 변동에 대처하기 위한 구조이며, 커패시터의 구성에만 차이가 있다.
이러한 상기 제1기술 및 제2기술에 따른 화소의 동작을 도 3의 신호타이밍도를 공통으로 참조하여 간략히 설명하면, 먼저 상기 제4트랜지스터(Tr4)를 통해 상기 초기화전압(Vinit)을 인가하여 소정 레벨의 전압으로 충전하고 이후 상기 제2트랜지스터(Tr2)의 스위칭을 통해 문턱전압(Vth) 변수를 포함하는 상기 제3트랜지스터(Tr3)의 게이트-소스 전압, 즉 "Vgs"에 대한 수식이 산출되고, 이때 상기 유기전계 발광소자(OLED)의 구동전류(IOLED)를 구하는 아래 수식(1)에 상기 "Vgs"를 대입하면 아래 수식(1)은 문턱전압(Vth) 변수가 사라진 형태로 수식이 변형되어 결국 상기 제3트랜지스터(Tr3)의 문턱전압(Vth) 변동에 영향을 받지 않는 구동을 수행할 수 있게 된다.
수식(1) IOLED = 1/2*μ*COX*(W/L)*(Vgs-Vth)2
상기 식(1)에서, μ: 이동도(mobility), COX: 커패시턴스, W/L: 채널비(폭/길이), Vgs: 게이트-소스간 전압, Vth: 문턱전압
이후 상기 제1트랜지스터(Tr1)의 스위칭을 통해 데이터(Vdata)를 기입하여 상기 유기전계 발광소자(OLED)의 발광구동을 수행한다.
그런데 상기와 같이 상기 유기전계 발광소자(OLED)의 발광구동을 위한 상기 제3트랜지스터(Tr3)의 문턱전압(Vth) 특성 변화에 대처하는 구동에서는 (1) 문턱전압(Vth) 센싱을 위한 초기화 -> (2) 문턱전압(Vth) 센싱 -> (3) 데이터(Vdata) 기입의 순으로 동작되며, 이때 요구되는 동작시간은 (1) 초기화 = 3㎲, (2) 문턱전압(Vth) 센싱 = 8㎲, (3) 데이터(Vdata) 기입 = 4㎲ 정도이며, 이를 합산하면 1 게이트라인의 구동을 위한 시간은 대략 15㎲ 가 요구된다.
그런데, 실제로 120Hz로 구동되는 FHD(Full HD:1900*1080) 해상도의 표시장치의 경우 1 게이트라인의 구동시간(t)은, t = (1/120)*(1/1080) = 7.7㎲이다.
이처럼 일부 표시장치에서는 상기 도 1 및 도 2의 화소의 구동에 요구되는 시간보다 적은 시간이 할당되기 때문에 정상적인 구동을 수행할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동용 트랜지스터의 문턱전압(Vth) 보상을 위한 구동에 충분한 시간을 할당하면서도 영상의 정상적인 표시가 수행될 수 있도록 하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 제1구동전압 또는 제2구동전압이 인가되는 유기전계 발광소자와; 상기 유기전계 발광소자로 구동전류를 공급하는 구동 트랜지스터와; 스캔신호에 의해 스위칭 제어되어 상기 구동 트랜지스터로 데이터를 제공하는 스위칭 트랜지스터와; 컨트롤신호에 의해 스위칭 제어되며, 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하기 위한 센싱 트랜지스터와; 이전 순번의 스캔신호 또는 다음 순번의 스캔신호에 의해 스위칭 제어되며, 상기 구동 트랜지스터의 게이트단에 연결되어 초기화전압을 제공하는 초기화 트랜지스터를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이 장치를 제안한다.
상기 유기전계 발광 디스플레이 장치에서, 상기 각 트랜지스터는 모두 NMOS 채널 타입이거나 또는 모두 PMOS 채널타입인 것을 특징으로 한다.
상기 유기전계 발광 디스플레이 장치에서, 상기 제1구동전압과 제2구동전압은 서로 다른 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 유기전계 발광 디스플레이 장치에서, 상기 초기화전압은 상기 제1구동전압 또는 상기 제2구동전압보다 낮은 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 유기전계 발광 디스플레이 장치에서, 상기 컨트롤신호는 상기 스캔신호와 서로 다른 타이밍에 인가되는 신호인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기한 특징의 유기전계 발광 디스플레이 장치에 대해,
홀수 번째 프레임에, 순차 출력되는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호 중 홀수 번째(또는 짝수 번째)의 순차에 해당하는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호를 상기 유기전계 발광 디스플레이 장치로 제공하는 단계와; 짝수 번째 프레임에, 순차 출력되는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호 중 짝수 번째(또는 홀수 번째)의 순차에 해당하는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호를 유기전계 발광 디스플레이 장치로 제공하는 단계를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법을 제공한다.
상기 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법에서, 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호는 서로 다른 타이밍에 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법에서, 상기 초기화전압은 상기 제1구동전압 또는 상기 제2구동전압보다 낮은 전압으로 인가되는 것을 특징으로 한다.
상기 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법에서, 상기 스캔신호에 동기하여 상기 데이터를 상기 유기전계 발광 디스플레이 장치로 제공하는 단계를 더욱 포함한다.
상기한 특징의 본 발명에 따르면, 정상적인 영상을 표시하면서도 구동시간의 마진을 충분히 확보하며 또한 설계 공간의 여유 및 제조비용이 절감되는 장점을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 4와 도 5는 각각 본 발명의 제1실시 및 제2실시에 따른 유기전계 발광 디스플레이 장치의 화소구조도로서, 각각 (1) 문턱전압(Vth) 센싱을 위한 초기화 -> (2) 문턱전압(Vth) 센싱 -> (3) 데이터(Vdata) 기입 순으로 동작하기 위한 화소 구성 중 4-트랜지스터 1-커패시터(4T-1C)의 화소 구조와 4-트랜지스터 2-커패시터(4T-2C)의 예시 구조이다.
이때 상기 각 트랜지스터는 모두 NMOS 채널 타입으로 도시하였으나 필요에 따라 모두 PMOS 채널타입으로 구성할 수도 있다.
구성을 보면, 제1구동전압(Vdd_EL) 또는 제2구동전압(Vss_EL)이 인가되는 유기전계 발광소자(OLED)와, 제1트랜지스터 내지 제4트랜지스터(Tr1 내지 Tr4)를 공통적으로 구비하며 도 4의 제1실시는 1-커패시터(C1) 구조이고 도 5의 제2실시는 2-커패시터(C1, C2)의 구성에 차이점이 있다.
이하 상기 제1트랜지스터 내지 제4트랜지스터(Tr1 내지 Tr4)는 각각 그 기능에 따라 스위칭 트랜지스터(Tr1), 센싱 트랜지스터(Tr2), 구동 트랜지스터(Tr3), 초기화 트랜지스터(Tr4)로 칭한다.
상기 스위칭 트랜지스터(Tr1)는 게이트구동부(미도시함)로부터 순차적으로 인가되는 스캔신호(Scan1 내지 Scan3)에 의해 스위칭 제어되며, 상기 스캔신호에 동기되어 데이터구동부(미도시함)로부터 데이터(Vdata)를 제공받는다.
상기 센싱 트랜지스터(Tr2)는 별도의 외부회로부(미도시함)로부터 상기 스캔신호(Scan1 내지 Scan3)와는 다른 타이밍에 순차적으로 인가되는 컨트롤 신호(Control1 내지 Control3)에 의해 스위칭 제어되며, 상기 구동 트랜지스터(Tr3)의 특성 변화에 따라 변화된 문턱전압(Vth)을 측정하기 위한 것이다.
상기 구동 트랜지스터(Tr3)는 상기 데이터(Vdata)에 응답하여 상기 유기전계 발광소자(OLED)로 구동전류를 공급한다.
상기 초기화 트랜지스터(Tr4)는 상기 구동 트랜지스터(Tr3)의 게이트단에 연결되어, 상기 구동 트랜지스터(Tr3)의 문턱전압(Vth) 센싱을 위해 요구되는 초기화전압(Vinit)을 인가한다. 이때 상기 초기화 트랜지스터(Tr4)는, 도 4 및 도 5에 도시된 제1실시 및 제2실시와 같이, 순차 입력되는 스캔신호 중 다음 순번의 스캔신호에 의해 스위칭 제어된다.
물론 도시하지는 않았지만 응용에 따라 상기 초기화 트랜지스터(Tr4)의 스위칭 제어를 위한 스캔신호는 이전 순번의 스캔신호를 이용하도록 구성할 수도 있다.
상기와 같이 상기 초기화 트랜지스터(Tr4)의 스위칭 제어 신호를 이전 순번의 스캔신호 또는 다음 순번의 스캔신호를 이용함으로서, 이전 순번의 스캔신호 인가 시점 또는 다음 순번의 스캔신호 인가시점에 상기 초기화 트랜지스터(Tr4)를 통해 상기 초기화전압(Vinit)을 상기 구동 트랜지스터(Tr3)의 게이트단으로 제공한 다.
따라서 상기한 구성의 특징에 따라 상기 도 4 및 도 5에 따른 유기전계 발광 디스플레이 장치는 일 프레임의 동작시 짝수 번째 수평 화소열만 구동되거나 또는 홀수 번째 수평화소열만 구동하며, 이때 구동되지 않는 홀수 번째 수평화소열 또는 짝수 번째 수평화소열은 상기 초기화 트랜지스터(Tr4)에 의해 이전 구동에서 기입된 데이터의 삭제를 수행하게 된다. 물론 이때 상기 초기화전압(Vinit)은 상기 유기전계 발광소자(OLED)가 발광되지 않도록 상기 제2구동전압(Vss_EL)보다 낮은 전압이어야 한다.
도 6은 상기와 같이 설명한 본 발명의 제1실시 및 제2실시에 따른 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법을 설명하기 위한 신호타이밍도로서, 각각 홀수 번째 프레임과 짝수 번째 프레임에서의 구분되어 동작된다.
먼저 홀수 번째 프레임에서는 상기 제1실시 및 제2실시에 따른 화소의 홀수 번째 신호라인에만 상기 컨트롤 신호(Control1, Control3, Control5)와 스캔신호(Scan1, Scan3, Scan5)를 인가한다.
즉, 홀수 번째 수평화소열만 구동시키며 이때 예를 들어 N번째에 해당하는 짝수 번째 수평화소열은 N+1번째의 수평화소열에 인가되는 스캔신호가 초기화 트랜지스터(Tr4)로 인가되어 상기 초기화전압(Vinit)을 통해 이전 구동에서 인가된 데이터(Vdata)를 삭제하게 된다.
마찬가지로, 짝수 번째 프레임에서는 상기 제1실시 및 제2실시에 따른 화소의 짝수 번째 신호라인에만 상기 컨트롤 신호(Control2, Control4)와 스캔신 호(Scan2, Scan4)를 인가한다.
즉, 짝수 번째 수평화소열만 구동시키며 이때 예를 들어 N+1번째에 해당하는 홀수 번째 수평화소열은 N+2번째의 수평화소열에 인가되는 스캔신호가 초기화 트랜지스터(Tr4)로 인가되어 상기 초기화전압(Vinit)을 통해 이전 구동에서 인가된 데이터(Vdata)를 삭제하게 된다.
이렇게 홀수 번째 프레임과 짝수 번째 프레임으로 구동 화소열을 양분하여 구동할 경우 상기 제1실시 및 제2실시와 같이 (1) 문턱전압(Vth) 센싱을 위한 초기화 -> (2) 문턱전압(Vth) 센싱 -> (3) 데이터(Vdata) 기입의 순으로 동작되는 유기전계 발광 디스플레이 장치는 1 게이트라인에 할당될 수 있는 시간에 종래에 비해 약 2배로 증가한다.
즉, 120Hz로 구동되는 FHD(Full HD:1900*1080) 해상도의 표시장치의 경우 1 게이트라인의 구동시간(t)은 t = (1/120)*(1/540) = 15.4㎲로서 구동되는 수평화소열이 절반으로 줄어듦으로 인해 1 게이트라인의 구동시간(t)은 15.4㎲가 되었으며, 이에 종래기술에서 전술한 바와 같이 (1) 초기화, (2) 문턱전압(Vth) 센싱, (3) 데이터(Vdata) 기입을 위해 요구되던 약 15㎲ 이상의 시간을 각 게이트라인에 충분하게 제공할 수 있다. 따라서 고해상도의 표시장치에서도 상기와 같이 (1) 초기화 -> (2) 문턱전압(Vth) 센싱 -> (3) 데이터(Vdata) 기입 등의 동작을 통한 문턱전압(Vth) 보상 구동을 적용하여도 정상적인 영상의 표시가 가능하다.
더불어, 상기 초기화 트랜지스터(Tr4)에 의한 삭제 구동을 통해 이전 프레임에서의 기입된 영상은 자동으로 삭제되기 때문에 이전 프레임 데이터의 잔류에 의 한 영상 깨짐 현상이 발생하지 않는다. 또한 기존에 상기 초기화 트랜지스터(Tr4)의 스위칭 제어신호를 공급하기 위한 제어신호공급용 회로 및 제어신호공급용 라인을 구성하지 않아도 되어 설계 공간의 여유 및 제조비용이 절감되는 장점이 있다.
도 1과 도 2는 각각 종래 제1기술 및 제2기술에 따른 액티브 매트릭스 유기전계 발광 디스플레이 장치의 화소구조도
도 3은 종래 제1기술 및 제2기술에 따른 화소의 동작을 설명하기 위한 신호타이밍도
도 4와 도 5는 각각 본 발명의 제1실시 및 제2실시에 따른 유기전계 발광 디스플레이 장치의 화소구조도
도 6은 본 발명의 제1실시 및 제2실시에 따른 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법을 설명하기 위한 신호타이밍도
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
Tr1 : 스위칭 트랜지스터 Tr2 : 센싱 트랜지스터
Tr3 : 구동 트랜지스터 Tr4 : 초기화 트랜지스터
OLED : 유기전계 발광소자
Claims (9)
- 제1구동전압 또는 제2구동전압이 인가되는 유기전계 발광소자와;상기 유기전계 발광소자로 구동전류를 공급하는 구동 트랜지스터와;스캔신호에 의해 스위칭 제어되어 상기 구동 트랜지스터로 데이터를 제공하는 스위칭 트랜지스터와;컨트롤신호에 의해 스위칭 제어되며, 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하기 위한 센싱 트랜지스터와;이전 순번의 스캔신호 또는 다음 순번의 스캔신호에 의해 스위칭 제어되며, 상기 구동 트랜지스터의 게이트단에 연결되어 초기화전압을 제공하는 초기화 트랜지스터를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이 장치
- 청구항 제 1 항에 있어서,상기 각 트랜지스터는 모두 NMOS 채널 타입이거나 또는 모두 PMOS 채널타입인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이 장치
- 청구항 제 1 항에 있어서,상기 제1구동전압과 제2구동전압은 서로 다른 전압인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이 장치
- 청구항 제 1 항에 있어서,상기 초기화전압은 상기 제1구동전압 또는 상기 제2구동전압보다 낮은 전압인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이 장치
- 청구항 제 1 항에 있어서,상기 컨트롤신호는 상기 스캔신호와 서로 다른 타이밍에 인가되는 신호인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이 장치
- 제1구동전압 또는 제2구동전압이 인가되는 유기전계 발광소자와; 상기 유기전계 발광소자로 구동전류를 공급하는 구동 트랜지스터와; 스캔신호에 의해 스위칭 제어되어 상기 구동 트랜지스터로 데이터를 제공하는 스위칭 트랜지스터와; 컨트롤신호에 의해 스위칭 제어되며, 상기 구동 트랜지스터의 문턱전압을 센싱하기 위한 센싱 트랜지스터와; 이전 순번의 스캔신호 또는 다음 순번의 스캔신호에 의해 스위칭 제어되며, 상기 구동 트랜지스터의 게이트단에 연결되어 초기화전압을 제공하는 초기화 트랜지스터를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법으로서,홀수 번째 프레임에, 순차 출력되는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호 중 홀수 번째(또는 짝수 번째)의 순차에 해당하는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호를 상기 유기전계 발광 디스플레이 장치로 제공하는 단계와;짝수 번째 프레임에, 순차 출력되는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호 중 짝수 번째(또는 홀수 번째)의 순차에 해당하는 상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호를 유기전계 발광 디스플레이 장치로 제공하는 단계를 포함하는 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법
- 청구항 제 6 항에 있어서,상기 컨트롤 신호와 상기 스캔신호는 서로 다른 타이밍에 제공되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법
- 청구항 제 6 항에 있어서,상기 초기화전압은 상기 제1구동전압 또는 상기 제2구동전압보다 낮은 전압으로 인가되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법
- 청구항 제 6 항에 있어서,상기 스캔신호에 동기하여 상기 데이터를 상기 유기전계 발광 디스플레이 장치로 제공하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계 발광 디스플레이 장치의 구동방법
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