KR102113650B1 - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 제1전원과 제2전원 사이에 연결된 유기발광다이오드, 상기 유기발광다이오드에 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달하는 제1트랜지스터, 제1 주사신호에 대응하여 상기 제1 트랜지스터의 전극과 데이터선을 연결하는 제2트랜지스터, 제 1주사신호에 대응하여 상기 제1트랜지스터를 다이오드 연결시키는 제3트랜지스터, 제 2주사신호에 대응하여 상기 제1트랜지스터의 게이트 전극에 제3전원의 전압을 전달하는 제4트랜지스터, 발광 제어 신호에 대응하여 유기발광다이오드의 발광을 제어하는 제 5트랜지스터, 및 상기 제1전원과 상기 제1트랜지스터 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1 트랜지스터가 턴 온 시킬 수 있는 제1 전압을 형성하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1전압을 유지하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1 전압보다 작은 제 2전압을 형성하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 제 2전압을 유지하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압을 형성하는 단계는, 상기 제4 트랜지스터가 상기 제 2주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제 3전원을 연결하고, 상기 제5트랜지스터가 발광 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1트랜지스터의 제1전극과 제1전원을 연결하며, 상기 제2 전압을 형성하는 단계는, 상기 제2 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제 1트랜지스터의 제1 전극과 상기 데이터선을 연결하고, 상기 제3트랜지스터가 상기 제 1주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1트랜지스터를 다이오드 연결하는 표시장치의 구동방법을 제공한다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THEREOF}
본 발명은 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화소구동 시 응답 속도의 지연문제와 중간 계조 표현 시 나타나는 얼룩을 개선하기 위한 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
근래에 와서, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 개발되고 있다. 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계방출 표시 장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display: OLED) 등이 있다.
평판 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드를 이용하여 영상을 표시하는 것으로서, 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되고 발광효율, 휘도 및 시야각이 뛰어난 장점이 있어 주목 받고 있다.
통상적으로, 유기 발광 표시 장치(OLED)는 유기 발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 OLED(PMOLED)와 액티브 매트릭스형 OLED(AMOLED)로 분류된다.
이 중 해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 화소마다 선택하여 점등하는 액티브 매트릭스형 OLED(AMOLED)가 주류가 되고 있다.
액티브 매트릭스형 OLED의 한 화소는 유기 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드에 공급되는 전류량을 제어하는 제1트랜지스터, 및 제1트랜지스터로 유기 발광 다이오드의 발광량을 제어하는 데이터 신호를 전달하는 스위칭 트랜지스터를 포함한다.
최근 들어 액티브 매트릭스형 OLED의 화소에 포함된 제1트랜지스터의 문턱전압 편차를 보상하기 위한 보상 회로에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 보상 회로를 사용하여 목적하는 휘도를 표시함에 있어, 히스테리시스(Hysteresis)로 인하여 데이터 전압 증감에 따른 응답 속도가 변화되어 정확한 계조 표현에 어려움이 있다. 특히 응답 속도는 블랙에서 화이트로 휘도를 표현하기 위해서 구동할 때 지연되는 문제가 있고, 이러한 문제점은 화면에서 텍스트(text)를 스크롤(scroll)할 때 끌림 현상을 발생한다.
상기 응답 속도 개선을 위해 초기화 구간 이전에 제1트랜지스터에 온 바이어스(On bias, 동작전압)전압을 인가하는 구동 방법이 제안되었다. 그러나 상기 온 바이어스 전압 인가 시 제1트랜지스터의 특성 곡선이 변화함에 따라 중간 계조 표현 시 화면에 얼룩이 나타나는 현상이 발생한다.
따라서, 화소의 문턱전압 트랜지스터의 편차를 보상하고, 히스테리시스로 인한 응답 속도 변화 문제를 해결하면서 온 바이어스 전압 인가에 따른 얼룩 시인을 개선하기 위한 화소 회로가 필요하다.
본 발명의 일례는 표시장치 및 그 구동방법을 제공하고자 한다. 이를 위하여 본 발명의 일례는 히스테리시스에 의해 발생하는 응답 속도의 문제를 해결하고, 화면 상의 끌림 현상을 개선하고, 제1트랜지스터의 문턱전압 편차를 보상하고, 온 바이어스 전압 인가에 따른 화면 상의 얼룩을 개선하여 정확한 계조 표현이 이루어질 수 있는 고품질, 고화질의 표시 장치와 그 구동 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 제1전원과 제2전원 사이에 연결된 유기발광다이오드, 상기 유기발광다이오드에 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달하는 제1트랜지스터, 제1 주사신호에 대응하여 상기 제1 트랜지스터의 전극과 데이터선을 연결하는 제2트랜지스터, 제 1주사신호에 대응하여 상기 제1트랜지스터를 다이오드 연결시키는 제3트랜지스터, 제 2주사신호에 대응하여 상기 제1트랜지스터의 게이트 전극에 제3전원의 전압을 전달하는 제4트랜지스터, 발광 제어 신호에 대응하여 유기발광다이오드의 발광을 제어하는 제 5트랜지스터, 및 상기 제1전원과 상기 제1트랜지스터 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1 트랜지스터가 턴 온 시킬 수 있는 제1 전압을 형성하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1전압을 유지하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1 전압보다 작은 제 2전압을 형성하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 제 2전압을 유지하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압을 형성하는 단계는, 상기 제4 트랜지스터가 상기 제 2주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제 3전원을 연결하고, 상기 제5트랜지스터가 발광 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1트랜지스터의 제1전극과 제1전원을 연결하며, 상기 제2 전압을 형성하는 단계는, 상기 제2 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제 1트랜지스터의 제1 전극과 상기 데이터선을 연결하고, 상기 제3트랜지스터가 상기 제 1주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1트랜지스터를 다이오드 연결하는 표시장치의 구동방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1주사신호는 상기 제1주사선에 전달되고, 상기 제2주사신호는 상기 제2주사선에 전달되며, 상기 제2주사신호는 상기 제1주사신호 이전에 전달되는 주사 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전압을 유지하는 단계 및 상기 제 2전압을 유지하는 단계는 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극이 플로팅(floating)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2전압을 형성하는 단계 및 상기 제 2전압을 유지하는 단계는 적어도 연속하여 2회 이상 반복될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기발광다이오드와 상기 제3 전원 사이에 연결되며 게이트 전극이 제2 주사선에 연결되는 제7 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 7 트랜지스터는 상기 제1 전압을 형성하는 단계 및 상기 제1 전압을 유지하는 단계 동안 턴온될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기발광다이오드의 발광을 제어하는 제6트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 전압을 초기화하는 단계; 상기 제1 트랜지스터의 문턱전압을 보상하고, 상기 제1 트랜지스터와 연결된 상기 데이터선을 통하여 데이터신호를 제1 트랜지스터에 전달하는 단계; 상기 데이터 신호에 따른 구동전류로 상기 유기발광다이오드가 발광하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 전압을 초기화하는 단계는, 상기 제4 트랜지스터가 상기 제2 주사신호에 따라 스위칭 동작 하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극에 상기 제3 전원의 전압을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 트랜지스터의 문턱전압을 보상하고, 상기 제1 트랜지스터에 상기 데이터신호가 전달되는 단계는, 상기 제2 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터와 데이터선을 연결하고, 상기 제3 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기발광다이오드가 발광하는 단계는, 상기 제1 전원과 유기발광다이오드 사이에 연결되고, 발광 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 상기 제5 트랜지스터에 의해 상기 유기발광다이오드의 발광이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 제1전원과 제2전원 사이에 연결된 유기발광다이오드, 상기 제1전원과 상기 유기발광다이오드 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1노드에 연결된 제1트랜지스터, 상기 제1전원에 연결되는 상기 제1트랜지스터의 제1전극과 데이터선 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1주사선에 연결된 제2트랜지스터, 상기 유기발광다이오드와 연결되는 상기 제1트랜지스터의 제2전극과 제1노드 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1주사선에 연결된 제3트랜지스터, 상기 제3전원과 상기 제1노드 사이에 연결되며 게이트 전극이 제2주사선에 연결된 제4트랜지스터, 상기 제1전원과 상기 유기발광다이오드 사이에 연결되며 게이트 전극이 상기 발광 제어선에 연결된 제5트랜지스터, 및 상기 제1전원과 상기 제1노드 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1 트랜지스터가 턴 온 시킬 수 있는 제1 전압을 형성하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1전압을 유지하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 상기 제1 전압보다 작은 제 2전압을 형성하는 단계; 상기 제1 트랜지스터에 제 2전압을 유지하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압을 형성하는 단계는, 상기 제4 트랜지스터가 상기 제 2주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제 3전원을 연결하고, 상기 제5트랜지스터가 발광 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1트랜지스터의 제1전극과 제1전원을 연결하며, 상기 제2 전압을 형성하는 단계는, 상기 제2 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제 1트랜지스터의 제1 전극과 상기 데이터선을 연결하고, 상기 제3트랜지스터가 상기 제 1주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1트랜지스터를 다이오드 연결하는 표시장치의 구동방법을 제공한다.
본 발명에 따른 표시장치는 히스테리시스에 의해 발생하는 응답 속도의 지연을 방지하고, 화면상의 끌림 현상을 개선하여 정확한 계조를 표현할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 표시장치는 제1트랜지스터의 문턱전압 편차를 보상 할 수 있고, 제1트랜지스터에 인가되는 온 바이어스 전압에 따른 화면 상의 얼룩 현상을 개선 하여 고품질 및 고화질을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도1에 도시된 표시장치의 화소 회로 구조를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도2에 도시된 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 4a 내지 도 4i는 도3에 도시된 타이밍도에 의해 구동되는 도2의 화소의 구동방법을 순차적으로 도시한 회로도 및 타이밍도이다.
도 5는 도3에 도시된 구동 동작에 따른 제1트랜지스터의 응답 특성이 개선된 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 표시 장치(100)는 복수의 화소를 포함하는 표시부(10), 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 발광 구동부(40), 제어부(50), 표시장치에 외부 전압을 공급하는 전원 공급부(60)를 포함한다.
복수의 화소 각각은 표시부(10)에 전달되는 복수의 주사선(S0 내지 Sn) 중 두 개의 주사선에 연결되어 있다.
도 1에서 화소는 해당 화소 라인에 대응하는 주사선과 그 이전 라인의 주사선에 연결되어 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
또한 복수의 화소 각각은 표시부(10)에 전달되는 복수의 데이터선(D1 내지 Dm) 중 하나의 데이터선, 표시부(10)에 전달되는 복수의 발광 제어선(EM1 내지 EMn) 중 하나의 발광 제어선에 연결되어 있다.
주사 구동부(20)는 복수의 주사선(S0 내지 Sn)을 통해 각 화소에 두 개의 대응하는 주사 신호를 생성하여 전달한다. 즉, 주사 구동부(20)는 각 화소가 포함되는 화소 라인에 대응하는 주사선을 통해 제1 주사 신호를 전달하고, 해당 화소 라인의 이전 화소 라인에 대응하는 주사선을 통해 제2 주사 신호를 전달한다.
도 1의 실시 예에서 n번째 화소 라인에 포함된 복수의 화소 중 하나인 화소(70)는 해당 n번째 화소 라인에 대응하는 주사선(Sn)과 n번째 화소 라인 이전의 n-1번째 화소 라인에 대응하는 주사선(Sn-1)에 각각 연결된다.
화소(70)는 상기 주사선(Sn)을 통해 제1 주사 신호를 전달받고, 동시에 상기 주사선(Sn-1)을 통해 제2 주사신호를 동시에 전달받는다.
데이터 구동부(30)는 복수의 데이터선(D1 내지 Dm)을 통해 각 화소에 데이터 신호를 전달한다.
발광 구동부(40)는 복수의 발광 제어선(EM1 내지 EMn)을 통해 각 화소에 발광 제어 신호를 생성하여 전달한다.
제어부(50)는 외부에서 전달되는 복수의 영상 신호(R,G,B)를 복수의 영상 데이터 신호(DR,DG,DB)로 변경하여 데이터 구동부(30)에 전달한다. 또한 제어부(50)는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 및 클럭신호(MCLK)를 전달받아 상기 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 및 발광 구동부(40)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각각에 전달한다. 즉, 제어부(50)는 주사 구동부(20)를 제어하는 주사 구동 제어 신호(SCS), 데이터 구동부(30)를 제어하는 데이터 구동 제어 신호(DCS), 및 발광 구동부(40)를 제어하는 발광 구동 제어 신호(ECS)를 각각 생성하여 전달한다.
또한, 표시부(10)는 복수의 주사선(S0 내지 Sn), 복수의 데이터선(D1 내지 Dm), 및 복수의 발광 제어선(EM1 내지 EMn)의 교차부에 위치되는 복수의 화소를 포함한다.
상기 복수의 화소는 전원 공급부(60)로부터 제1 전원(ELVDD), 제2 전원(ELVSS), 제3전원(VINT)등 외부 전압을 공급받는다. 상기 제1 전원(ELVDD)은 제2 전원(ELVSS)보다 높은 전압 레벨을 가진다. 상기 제3전원(VINT)은 제1트랜지스터의 게이트 전극의 전압을 초기화하는 초기화전압 일 수 있다. 제1전원(ELVDD)은 3 내지 6V 범위의 전압을 가질 수 있고, 제2전원(ELVSS)은 -7 내지 0V범위의 전압을 가질 수 있다. 물론 상기 제1전원(ELVDD) 및 상기 제2전원(ELVSS)의 전압 범위는 일예에 불과하고 표시장치를 구동할 수 있는 다양한 전압 범위를 가질 수 있다.
표시부(10)는 대략 행렬 형태로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 특별히 제한되지 않으나, 복수의 주사선(S0내지 Sn)은 상기 화소들의 배열 형태에서 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 복수의 데이터선(D1 내지 Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
복수의 화소 각각은 복수의 데이터선(D1 내지 Dm)을 통해 전달된 대응하는 데이터 신호에 따라 유기발광다이오드로 공급되는 구동 전류에 의해 소정 휘도의 빛을 발광한다.
하기에서는 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 화소(70) 회로 구조에 대해 설명한다.
도 2는 도1에 도시된 표시장치의 화소 회로 구조를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 화소(70)는 도 1의 표시 장치(100) 중 표시부(10)에 포함된 복수의 화소 중 n번째 주사선(Sn)과 n-1번째 주사선(Sn-1)에 각각 연결된다. 또한 화소(70)는 m번째 데이터선(Dm)과 n번째 발광 제어선(EMn)에 연결된다. 한편, 설명의 편의를 위해 주사선(Sn)을 제1주사선으로 명명하고, 주사선(Sn-1)을 제2주사선으로 명명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 화소(70)는 데이터 신호를 전달하기 위하여 화소(70)를 활성화하는 제1 주사 신호를 전달하는 제1 주사선 외에, 제1트랜지스터(T1)에 제3전원(VINT)을 인가하고 제1트랜지스터(T1)를 동작 전압(On bias) 또는 문턱전압(Vth) 근처로 유지하기 위하여 제어하는 제2 주사 신호를 전달하는 제2 주사선에 각각 연결된다.
각각의 트랜지스터는 게이트 전극, 제1전극 및 제2전극을 포함한다. 상기 제1전극은 소스 전극일 수 있고, 상기 제2전극은 드레인 전극일 수 있다. 하기에서는 설명의 편의를 위해 제1전극은 소스전극으로 표기하고, 제2전극은 드레인 전극으로 표기한다.
도 2에 도시된 화소(70)는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 제1트랜지스터(T1), 제2트랜지스터(T2), 제3트랜지스터(T3), 제4트랜지스터(T4), 제5트랜지스터(T5), 제6트랜지스터(T6), 제7트랜지스터(T7) 및 커패시터(Cst)로 구성된다.
제1트랜지스터(T1)는 제1 노드(N1)에 연결된 게이트 전극, 제5트랜지스터(T5)의 드레인 전극이 연결된 제3 노드(N3)에 접속된 소스 전극, 및 제2 노드(N2)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
제1트랜지스터(T1)는 m 번째 데이터선(Dm)과 제2트랜지스터(T2)를 통해 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극이 접속하는 제3노드(N3)에 인가되는 대응하는 데이터 신호(D[m])에 따른 데이터 전압의 구동 전류(I1)를 생성하여 드레인 전극을 통해 유기 발광 다이오드(OLED)에 전달한다. 상기 구동 전류(I1)는 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극 간의 전압 차(Vgs)에 대응하는 전류로서, 상기 소스 전극에 인가되는 데이터 신호에 따른 데이터 전압에 대응하여 상기 구동 전류(I1)가 달라진다.
하기에서 설명의 편의를 위해 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극 간의 전압차를 게이트-소스 간 전압이라 표기한다. 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 제1트랜지스터(T1)을 턴온(Turn-on) 시키는 전압일 경우에 온 바이어스(On bias) 전압이라 하고, 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 제1트랜지스터(T1)의 문턱전압보다 낮아 제1트랜지스터(T1)를 턴오프(Turn-off) 시키는 전압일 경우에 오프 바이어스(Off bias) 전압이라 한다.
제2트랜지스터(T2)는 n 번째 주사선(Sn)에 연결된 게이트 전극, m 번째 데이터선(Dm)에 연결된 소스 전극, 및 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극과 제5트랜지스터(T5)의 드레인 전극이 공통으로 연결된 제3 노드(N3)에 접속된 드레인 전극을 포함한다.
제2트랜지스터(T2)는 n 번째 주사선(Sn)을 통해 전달되는 대응하는 주사 신호(S[n])에 응답하여 화소(70)의 구동을 활성화시킨다. 즉, 제2트랜지스터(T2)는 주사 신호(S[n])에 응답하여 m 번째 데이터선(Dm)을 통해 전달되는 데이터 신호(D[m])에 따른 데이터 전압을 제3 노드(N3)에 전달한다.
제3트랜지스터(T3)는 n 번째 주사선(Sn)에 연결된 게이트 전극, 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 드레인 전극에 각각 연결된 양단 전극을 포함한다.
제3트랜지스터(T3)는 n 번째 주사선(Sn)을 통해 전달되는 대응하는 주사 신호(S[n])에 응답하여 동작하는데, 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 드레인 전극을 연결함으로써 제1트랜지스터(T1)를 다이오드 연결시켜, 제1트랜지스터(T1)의 문턱 전압을 보상하게 된다.
즉, 제1트랜지스터(T1)가 다이오드 연결되면, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극에 인가된 데이터 전압에서 제1트랜지스터(T1)의 문턱 전압만큼 하강된 전압이 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가된다.
설명의 편의를 위해 제1트랜지스터(T1)의 문턱 전압에 Vth 부호를 부여하고, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극에 인가된 데이터 전압에 Vdata 부호를 부여하고, 제1트랜지스터(T1)가 다이오드 연결됨에 따라 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가된 전압에 Vdata-Vth 부호를 부여한다.
제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 커패시터(Cst)의 일전극에 연결되어 있으므로, 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 전압(Vdata-Vth)은 커패시터(Cst)에 의해 유지된다. 제1트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)이 반영된 전압(Vdata-Vth)이 게이트 전극에 인가되어 유지되므로, 제1트랜지스터(T1)에 흐르는 구동 전류(I1)는 제1트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)에 따른 영향을 받지 않는다.
제5트랜지스터(T5)는 n 번째 발광 제어선(EMn)에 연결된 게이트 전극, 제1 전원(ELVDD)의 공급선에 연결된 소스 전극, 및 제3 노드(N3)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
제6트랜지스터(T6)는 n 번째 발광 제어선(EMn)에 연결된 게이트 전극, 제2 노드(N2)에 연결된 소스전극, 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극이 연결된 제4 노드(N4)에 접속된 드레인 전극을 포함한다.
상기 제5트랜지스터(T5)와 제6트랜지스터(T6)는 n 번째 발광 제어선(EMn)을 통해 전달되는 n 번째 발광 제어 신호(EM[n])에 응답하여 동작한다. 즉, 상기 제5트랜지스터(T5)와 제6트랜지스터(T6)는 n 번째 발광 제어 신호(EM[n])에 응답하여 턴 온 되었을 때 제1 전원(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)의 방향으로 구동 전류(I1)가 흐를 수 있게 전류 경로를 형성한다, 그래서, 유기 발광 다이오드가 구동 전류(I1)에 대응하는 발광 전류(I2)에 따라 발광하여 데이터 신호의 영상을 표시할 수 있게 한다.
제4트랜지스터(T4)는 n-1 번째 주사선(Sn-1)에 연결된 게이트 전극, 제3전원(Vint) 공급선에 연결된 소스 전극, 및 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 제3트랜지스터(T3)의 일 전극이 공통적으로 연결된 제1 노드(N1)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
제4트랜지스터(T4)는 n-1 번째 주사선(Sn-1)을 통해 전달되는 n-1 번째 주사 신호(S[n-1])에 응답하여 제3전원(Vint) 공급선을 통해 인가되는 제3전원(Vint)을 제1노드(N1)에 전달한다.
제4트랜지스터(T4)는 해당 화소(70)가 포함된 n 번째 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 n-1 번째 주사선에 미리 전달되는 n-1 번째 주사 신호(S[n-1])에 응답함으로써 화소 구동부가 활성화되기 이전에 제3전원(Vint)의 전압을 초기화 전압으로 하여 제1 노드(N1)에 전달할 수 있다.
이때 제3전원(Vint)의 전압은 제한되지 않지만, 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극 전압을 충분히 낮추어 초기화시킬 수 있도록 낮은 레벨의 전압을 가지도록 설정할 수 있다. 즉, n-1 번째 주사 신호(S[n-1])가 게이트 온 전압 레벨로 제4트랜지스터(T4)의 게이트 전극에 전달되는 구간 동안 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제3전원(Vint)의 전압(초기화전압)으로 초기화된다. 예를 들면, 상기 초기화전압은 -5V 내지 0V의 범위일 수 있다.
커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에 연결된 일전극과 제1 전원(ELVDD)의 공급선에 연결된 타전극을 포함한다. 커패시터(Cst)는 상술한 바와 같이 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 제1 전원(ELVDD)의 공급선 사이에 연결되어 있으므로, 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가되는 전압을 유지할 수 있다.
제7트랜지스터(T7)는 제6트랜지스터(T6)의 드레인 전극과 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극이 접속하는 제4 노드(N4)에 연결된 소스 전극과, 제4트랜지스터(T4)의 게이트 전극과 함께 n-1번째 주사선(Sn-1)에 연결된 게이트 전극 및 제3전원(Vint)의 전원 공급선에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
제7트랜지스터(T7)는 오프 상태에서 제3전원(Vint)의 설정 전압에 의해 바이패스 전류(I3)가 흐르게 된다. 이때 제3전원(Vint)의 설정 전압은 특별히 제한되는 것은 아니며, 일례로 유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드 전극 전압인 제2 전원(ELVSS)과 같거나 작을 수 있다. 블랙 영상을 표시하는 트랜지스터의 최소 전류가 구동 전류(I1)로 흐를 경우에도 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광하게 된다면 제대로 블랙 영상이 표시되지 않기 때문에, 상기 트랜지스터의 최소 전류도 바이패스 전류(I3)로서 유기 발광 다이오드 쪽의 전류 경로 외의 전류 경로로 분산될 수 있다. 여기서 트랜지스터의 최소 전류란, 트랜지스터의 게이트-소스 전압이 문턱전압보다 작아서 트랜지스터가 오프되는 조건에서의 전류를 의미한다. 이렇게 트랜지스터를 오프시키는 조건에서의 최소 구동 전류(예를 들어 10pA 이하의 전류)가 유기 발광 다이오드에 전달되어 블랙 휘도의 영상으로 표현된다.
블랙 영상을 표시하는 최소 구동 전류가 흐르는 경우 상기 바이패스 전류(I3)의 우회 전달의 영향이 큰 반면, 일반 영상 또는 화이트 영상과 같은 영상을 표시하는 큰 구동 전류가 흐를 경우에는 바이패스 전류(I3)의 영향이 거의 없다고 할 수 있다. 따라서, 블랙 영상을 표시하는 구동 전류가 흐를 경우에 구동 전류(I1)로부터 빠져나온 바이패스 전류(I3)의 전류량만큼 감소된 유기 발광 다이오드의 발광 전류(I2)는 블랙 영상을 확실하게 표현할 수 있는 수준으로 최소의 전류량을 가지게 된다.
하기에서 도 3을 참조하여 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍도에 대해 설명한다. 한편, 제1주사선은 현재 주사선을 의미하고, 제2주사선은 이전 주사선을 의미한다.
도3은 도2에 도시된 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 3을 참조하면, 제2주사선(Sn-1) 및 제1주사선(Sn)으로 순차적으로 제2주사신호 및 제1주사신호가 공급된다.
제2주사신호는 2회 인가될 수 있고, 도2의 제4트랜지스터(T4) 및 제7트랜지스터(T7)가 턴온 될 수 있는 전압(예를 들면, 로우 전압)으로 설정된다.
제1주사신호는 적어도 2회 이상 인가될 수 있고, 도 2의 제2트랜지스터(T2) 및 제3트랜지스터(T3)가 턴온 될 수 있는 전압(예를 들면, 로우 전압)으로 설정된다.
발광 제어선(En)으로 공급되는 발광 제어신호는, 제2주사신호가 공급되는 제1 구간(1) 동안 도 2의 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴온 될 수 있는 전압(예를 들면, 로우전압)으로 설정된다. 또한, 발광 제어신호는, 제2구간 내지 제8구간 동안 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴-오프 될 수 있는 전압(예를 들면, 하이전압)으로 설정된 후, 제1주사신호의 공급이 완료된 이후의 발광구간, 즉 제9 구간(9)에 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴온 될 수 있는 전압으로 설정된다.
다시 말하면, 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴오프 될 수 있는 하이 전압의 발광 제어신호는 제2주사신호가 공급되는 제1 구간 중에 공급이 개시되어 제1주사신호의 공급이 완료될 때까지 공급이 유지된다.
이러한 도 3의 구동신호들에 의해 구동되는 화소의 동작과정은 도 4a 내지 도 4i를 참조하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4i는 도3에 도시된 타이밍도에 의해 구동되는 도2의 화소의 구동방법을 순차적으로 도시한 회로도 및 타이밍도이다.
도 4a를 참조하면, 제2주사선(Sn-1)으로 제2주사신호가 공급되는 제1 구간(1) 동안, 발광 제어선(En)에서 로우 전압의 발광 제어신호가 공급된다.
제2주사선(Sn-1)으로 로우 전압의 제2주사신호가 공급되면, 제4 트랜지스터(T4)가 턴-온되어 제3전원(VINT)의 전압이 제1 노드(N1)에 전달된다. (도 4a의 화살표 방향은, 제1 구간(1)의 이전에 제1 노드(N1)의 전압이 제3 전원(VINT)의 전압 이하로 설정되었을 것임을 고려하여 도시됨.)
여기서, 제3 전원(VINT)의 전압은 제1 노드(N1)를 초기화시킬 수 있을 정도로 충분히 낮은 전압으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 제3전원(VINT)의 전압은 -5V 내지 0V 범위일 수 있다.
이와 같은 제3 전원(VINT)의 전압은 로우 전압으로 설정되는 것으로, 제2주사선(Sn-1)으로 제2주사신호가 공급되는 제1구간(1) 동안 제1 트랜지스터(T1)도 턴온 된다.
한편, 발광 제어선(En)으로 로우 전압의 발광 제어신호가 공급되면, 제5 및 제6 트랜지스터(T5, T6)가 턴온 된다.
따라서, 제1 구간(1) 동안 제1 노드(N1)에 제3 전원(VINT)의 전압이 인가됨과 아울러, 제1 전원(ELVDD)으로부터 제5 트랜지스터(T5), 제1 트랜지스터(T1), 제6 트랜지스터(T6), 제7 트랜지스터(T7)를 경유한 제3 전원(VINT)으로의 전류패스가 형성된다.
이에 따라, 제1 트랜지스터(T1)에 소정의 전류가 흐르면서 상기 제1 트랜지스터(T1)의 히스테리시스가 보상됨은 물론, 상기 전류가 제6 트랜지스터(T6)로부터 제7 트랜지스터(T7) 측으로 우회되어 흐르도록 함으로써 유기발광다이오드(OLED)가 발광하는 것을 방지하여 블랙 휘도의 상승을 방지한다.
즉, 제1 구간(1)은 제1 트랜지스터(T1)에 소정의 전류를 흘려줌에 의해 상기 제1 트랜지스터(T1)의 히스테리시스에 기인한 응답속도의 저하를 방지하여 응답속도를 개선하기 위한 응답속도 개선 구간으로, 본 발명에서는 이 구간 동안 유기발광다이오드(OLED)가 발광하는 것을 방지하여 블랙을 선명하게 표시할 수 있는 장점도 가진다.
또한, 제1구간(1)은 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 소스 전극 간에 온바이어스 전압(Vgs)이 형성된다. 상세하게는, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 제1구간(1) 동안 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가된 제3전원(VINT)의 전압과 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극에 인가된 제1전원(ELVDD)의 전압에 의하여 형성된다. 예를 들면, 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 -10V 내지 -5V 범위일 수 있고, 제1전원(ELVDD)의 전압은 3V 내지 6V 범위 일 수 있다.
한편, 도 4a에 도시된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프는 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 t1 시점에서 상승하여 t2 시점에 제1전원(ELVDD)의 전압과 제3전원(VINT)의 전압의 차이 값을 형성하는 것으로 도시되었다. 즉, 제1구간동안(1) 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)는 제1전원(ELVDD)의 전압과 제3전원(VINT)의 전압의 차전압(ELVDD-VINT)이다.
한편, t1 시점의 특정 전압은 제1구간(1) 이전에 형성된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 이다. 상기 제1구간(1) 이전에 형성된 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 제1구간(1)에 형성될 게이트-소스 간 전압(Vgs)에 비해 다소 낮은 전압인 경우를 가정한 것이므로, 도 4a와 달리 게이트-소스 간 전압(Vgs)의 그래프가 도시될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 제2 구간(2) 동안, 발광 제어선(En)으로 공급되는 발광제어신호의 전압이 하이 전압으로 변경된다.
즉, 제2 구간(2) 동안, 제2주사선(Sn-1)에는 로우 전압의 제2주사신호의 공급이 유지됨과 아울러, 발광 제어선(En)으로는 하이 전압의 발광 제어신호가 공급된다.
발광 제어선(En)으로 하이 전압의 발광 제어신호가 공급되면, 제5 및 제6 트랜지스터(T5, T6)가 턴오프되면서 제1 구간(1)에 제1 트랜지스터(T1)를 경유하여 흐르던 전류가 차단된다.
그리고, 로우 전압의 제2주사신호는 제1 구간(1)에서와 같이 제2 구간(2) 동안에도 공급이 유지되므로 제4 트랜지스터(T4)는 턴온 상태를 유지하고, 따라서 제1 노드(N1)는 제3 전원(VINT)의 전압이 안정적으로 공급된다.
제1구간(1)과 동일한 제3전원(VINT)의 전압이 제2구간(2)에도 제1노드(N1)에 공급될 수 있고, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극은 플로팅(Floating) 된다. 따라서, 도4b의 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프에 도시된 바와 같이 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 제1구간(1)에 형성된 t2시점의 전압과 동일한 전압으로 t2 시점부터 t4시점까지 유지된다. 즉, 제2구간(2)은 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 소스 전극 간에 온 바이어스 전압(Vgs)이 형성된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 제3 구간(3) 동안 제1주사선(Sn)으로 로우 전압의 제1주사신호가 공급된다.
그러면, 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)가 턴온되고, 제1 트랜지스터(T1)는 제3 트랜지스터(T3)에 의해 다이오드 연결된다.
이러한 제3 구간(3) 동안 데이터선(Dm)으로는 제1데이터신호가 공급되고, 상기 제1데이터신호는 제2 트랜지스터(T2), 제1 트랜지스터(T1) 및 제3 트랜지스터(T3)를 경유하여 제1 노드(N1)로 전달된다. 이때, 제1 트랜지스터(T1)가 다이오드 연결된 상태이므로 제1 노드(N1)에는 제1데이터신호에 의해 인가되는 제1데이터 전압과 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)의 차전압이 전달된다. 이러한 제3 구간(3)에 제1 노드(N1)에 전달된 전압은 커패시터(Cst)에 저장된다.
상기 제1데이터신호에 의해 인가되는 제1데이터 전압은 현재 데이터 전압이 아닌 이전 데이터 전압이다. 상기 이전 데이터 전압은 현재 데이터 전압의 바로 직전 데이터 전압일 수 있고, 4라인 이전의 데이터 전압일 수 있다. 즉, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 문턱전압(Vht) 근처로 낮춰줄 수 있는 데이터 전압이면 된다. 따라서, 제3구간(3)은 현재 데이터 기입 기간이 아니고, 제1구간(1) 및 제2구간(2)에 형성된 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 제1트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth) 근처로 낮추는 구간이다.
도 4c에 도시된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프를 보면, t4 시점에서 t5 시점까지 제1구간(1) 및 제2구간에 형성된 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 제1트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth) 근처까지 낮아진다. 즉, 제3구간(3)은 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 소스 전극 간에 온 바이어스 전압(Vgs)이 형성된다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 제 4구간(4) 동안 제1주사선(Sn) 및 제2주사선(Sn)에 하이 전압의 주사신호가 공급된다. 따라서, 제1트랜지스터(T1)를 제외한 모든 트랜지스터(T2 내지 T7)가 턴오프 된다.
제4구간(4) 동안 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 소스 전극은 플로팅된다. 따라서, 도 4d에 도시된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프를 보면, t5 시점에서 t6 시점까지 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 제3구간(3)에 형성된 전압을 유지한다. 즉, 제4구간(4)은 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 소스 전극 간에 온 바이어스 전압(Vgs)이 형성된다.
도 4e에 도시된 바와 같이, 제5 구간(5) 동안 제1주사선(Sn)으로 로우 전압의 제1주사신호가 공급된다.
그러면, 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)가 턴온되고, 제1 트랜지스터(T1)는 제3 트랜지스터(T3)에 의해 다이오드 연결된다.
이러한 제5 구간(5) 동안 데이터선(Dm)으로는 제2데이터신호가 공급되고, 상기 제2데이터신호는 제2 트랜지스터(T2), 제1 트랜지스터(T1) 및 제3 트랜지스터(T3)를 경유하여 제1 노드(N1)로 전달된다. 이때, 제1 트랜지스터(T1)가 다이오드 연결된 상태이므로 제1 노드(N1)에는 제2데이터신호에 의해 인가되는 제2데이터 전압과 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)의 차전압이 전달된다. 이러한 제5 구간(5)에 제1 노드(N1)에 전달된 전압은 커패시터(Cst)에 저장된다.
상기 제2데이터신호에 의해 인가되는 제2데이터 전압은 이전 데이터 전압이다. 상기 이전 데이터 전압은 현재 데이터 전압의 바로 직전 데이터 전압일 수 있고, 4라인 이전의 데이터 전압일 수 있다. 즉, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 문턱전압(Vht) 근처로 낮춰줄 수 있는 데이터 전압이면 된다.
단, 제5구간(5)은 제3구간(3)과 트랜지스터들의 동작은 동일한 반면, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압을 더 낮추는 구간이다. 따라서, 제5구간(5)에 인가되는 제2데이터 전압은 제3구간(3)에 인가된 제1데이터전압보다 낮다. 예를 들면, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 제5구간(5) 동안 문턱전압(Vth) 수준으로 낮아진다.
따라서, 제5구간(5) 동안 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 온 바이어스 전압이 되거나 오프 바이어스 전압이 될 수 있다. 다시 말하여, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 문턱전압(Vth)보다 조금 더 높거나 낮아질 수 있다. 예를 들면 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스간 전압(Vgs)은 Vth-3V 내지 Vht+3V 전압 사이일 수 있다.
즉, 본 발명의 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스간 전압(Vgs)은 문턱전압(Vth)의 근처로 형성하면 된다.
도 4e에 도시된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프를 보면, t6 시점에서 t7 시점까지 제4구간(4)에 유지된 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 제1트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)으로 낮아진다.
도 4f에 도시된 바와 같이, 제 6구간(6) 동안 제1주사선(Sn) 및 제2주사선(Sn)에 하이 전압의 주사신호가 공급된다. 따라서, 제1트랜지스터(T1)를 제외한 모든 트랜지스터(T2 내지 T7)가 턴오프 된다.
제6구간(6) 동안 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 소스 전극은 플로팅된다. 따라서, 도 4f에 도시된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프를 보면, t7 시점에서 t8 시점까지 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 제5구간(5)에 형성된 전압을 유지한다.
도 4g를 참조하면, 제 7구간(7)은 제2주사선(Sn-1)으로 제2주사신호가 공급된다.
제2주사선(Sn-1)으로 로우 전압의 제2주사신호가 공급되면, 제4 트랜지스터(T4)가 턴-온되어 제3전원(VINT)의 전압이 제1 노드(N1)에 전달된다. (도 4g의 화살표 방향은, 제7 구간(7)의 이전에 제1 노드(N1)의 전압이 제3 전원(VINT)의 전압 이하로 설정되었을 것임을 고려하여 도시됨.)
여기서, 제3 전원(VINT)의 전압은 제1 노드(N1)를 초기화시킬 수 있을 정도로 충분히 낮은 전압으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 제3전원(VINT)의 전압은 -5V 내지 0V 범위일 수 있다. 따라서, 이후의 제8구간(8) 동안 제1 트랜지스터(T1)가 순방향으로 다이오드 연결되도록 하여 현재 데이터신호가 제1 트랜지스터(T1) 및 제3 트랜지스터(T3)를 경유하여 안정적으로 제1 노드(N1)에 전달되도록 한다.
이와 같은 제3 전원(VINT)의 전압은 로우 전압으로 설정되는 것으로, 제2주사선(Sn-1)으로 제2주사신호가 공급되는 제7구간(7) 동안 제1 트랜지스터(T1)도 턴온 된다.
제7구간(7) 동안 제4 트랜지스터(T4)는 턴온 상태를 유지하고, 따라서 제1 노드(N1)는 제3 전원(VINT)의 전압이 안정적으로 공급된다.
제1구간(1)과 동일한 제3전원(VINT)의 전압이 제7구간(7)에도 제1노드(N1)에 공급될 수 있고, 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극은 플로팅된다. 따라서, 도4g에 도시된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프를 보면, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)은 제6구간(6)에 형성된 t8시점의 전압과 동일한 전압으로 t8 시점부터 t9시점까지 유지된다.
한편, 도 4g에 도시된 제7구간(7)은 제1 노드(N1)에 연결된 커패시터(Cst)에 저장된 전압을 초기화시키는 구간이다. 따라서, 제7구간(7)은 커패시터(Cst)의 전압이 초기화되는 구간이고, 제1트랜지스터(T1)의 내부 캐패시터(미도시)는 초기화 되지 않고 제6구간(6)에 형성된 게이스-소스간 전압(Vgs)을 유지하게 된다. 이는 제1트랜지스터(T1)의 소스 전극은 플로팅 되는 반면, 캐패시터(Cst)는 제3전원(Vint)과 제1전원(ELVDD) 사이에서 연결되기 때문이다.
도 4h에 도시된 바와 같이, 제8 구간(8) 동안 제1주사선(Sn)으로 로우 전압의 제1주사신호가 공급된다.
그러면, 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)가 턴온되고, 제1 트랜지스터(T1)는 제3 트랜지스터(T3)에 의해 다이오드 연결된다.
이러한 제3 구간(3) 동안 데이터선(Dm)으로는 현재 데이터신호가 공급되고, 상기 현재 데이터신호는 제2 트랜지스터(T2), 제1 트랜지스터(T1) 및 제3 트랜지스터(T3)를 경유하여 제1 노드(N1)로 전달된다. 이때, 제1 트랜지스터(T1)가 다이오드 연결된 상태이므로 제1 노드(N1)에는 현재 데이터신호에 의해 인가되는 현재 데이터 전압과 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)의 차전압이 전달된다.
즉, 제8 구간(8)은, 제1 노드(N1)로 현재 데이터신호와 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압에 상응하는 전압을 인가하는 데이터프로그래밍 및 문턱전압보상 구간으로, 이러한 제8 구간(8)에 제1 노드(N1)에 전달된 전압은 커패시터(Cst)에 저장된다.
도 4h에 도시된 게이트-소스 간 전압(Vgs) 그래프를 보면, 제8구간(8)에 인가된 현재 데이터전압이 반영된 게이트-소스 간 전압(Vgs)이 t10 시점에서 t11 시점까지 문턱전압(Vth)보다 다소 상승한다. 즉, 제8구간(8)은 제1트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 소스 전극 간에 온 바이어스 전압(Vgs)이 형성된다.
상기 현재 데이터 전압은 중간 계조 표현에 대응하는 전압이다. 따라서, 본 발명의 제3구간(3) 내지 제6구간(6)으로 인하여 중간 계조 표현에 대응하는 전압이 인가되어도 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)는 큰 변화가 없다. 즉, 중간 계조 표현 시 모든 화소의 구동 트랜지스터가 상기와 같이 초기화될 경우, 얼룩이 개선된다. 보다 자세한 설명은 하기에서 도5와 함께 설명한다.
도 4i에 도시된 바와 같이, 제1주사선(Sn)으로의 제1주사신호의 공급이 완료된 이후, 제9 구간(9) 동안 발광 제어선(EMn)으로 로우 전압의 발광 제어신호가 공급된다.
이에 따라, 제5 및 제6 트랜지스터(T5, T6)가 턴온되어, 제1 전원(ELVDD)으로부터 제5 트랜지스터(T5), 제1 트랜지스터(T1), 제6 트랜지스터(T6) 및 유기발광다이오드(OLED)를 경유하여 제2 전원(ELVSS)으로 구동전류(I1)가 흐르게 된다.
이때, 구동전류(I1)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 제1 트랜지스터(T1)에 의해 제어되는 것으로, 앞선 제8 구간(8) 동안 제1 노드(N1)에는 현재 데이터신호의 전압과 더불어 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vht)에 상응하는 전압이 저장되었으므로, 제8 구간(8) 동안에는 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압이 상쇄되어 상기 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압 편차와 무관하게 현재 데이터신호에 대응하여 균일하게 설정된다.
즉, 제9 구간(9)은 화소(70)의 발광구간으로, 상기 제9 구간(9) 동안 유기발광다이오드(OLED)는 데이터신호에 대응하는 휘도로 발광한다.
하기에서 도 5를 참조하여 본 발명의 얼룩 개선 효과를 설명한다.
도 5는 도3에 도시된 구동 동작에 따른 제1트랜지스터의 응답 특성이 개선된 도면이다.
상기에서 설명한 제3구간(3) 내지 제6구간(6)을 얼룩개선구간이라 명명하고 본 발명의 효과에 대해 설명한다.
기존 표시장치에서 발생하는 응답특성 저하 문제는 화소에 포함된 구동 트랜지스터의 특성문제에 기인한다. 다시 말하여, 이전 프레임 기간에 구동 트랜지스터에 인가되는 전압에 대응하여 구동 트랜지스터의 문턱전압이 쉬프트되고, 이 쉬프트 된 문턱전압 때문에 현재 프레임에서 원하는 휘도의 빛을 생성하지 못한다. 이는 특히, 블랙 계조에서 화이트 계조로 바뀔 때 응답특성 저하가 더 심해진다.
따라서, 스토리지 커패시터로 데이터신호에 대응하는 전압이 충전되기 이전에 구동 트랜지스터에 온 바이어스 전압을 인가한다. 상기 구동 트랜지스터로 온 바이어스 전압이 인가되는 경우 구동 트랜지스터의 특성곡선(또는 문턱전압)이 일정 상태로 초기화된다. 다시 말하여, 화소들 각각에 포함된 구동 트랜지스터는 화이트 계조를 표현한 상태로 초기화된다.
상기와 같이 온 바이어스 전압을 이용한 구동방법을 적용하여 응답특성 저하문제는 해결하였지만, 화이트 계조를 표현한 상태로 초기화됨에 따라, 구동 트랜지스터의 특성곡선(또는 문턱전압)이 온 바이어스 전압을 인가하기 전에 비하여 좌측으로 쉬프트된다.
상기 좌측으로 쉬프트되는 경우는 도 5의 A와 같이 설명하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, A는 기존에 제1구간(1), 제7구간(7) 및 제8구간(8)만 적용한 경우의 효과를 나타낸 그림이다. A의 a 및 b곡선은 구동 트랜지스터의 응답특선 곡선 중 일부를 확대한 경우이다. a는 중간 계조 표현에 대응하는 전압이 데이터 전압으로 인가될 경우에 구동 트랜지스터의 응답특선 곡선이다. b는 응답속도 지연을 개선하기 위해 인가되는 온 바이어스 전압이 반영된 구동 트랜지스터의 응답특선 곡선이다.
상기 쉬프트 된 결과, 기존에 적용하던 문턱전압 보상 구간을 그대로 적용할 경우 화면 상의 중간 계조 표현 시 에서 얼룩이 나타난다.
즉, 온 바이어스 전압 인가에 따른 구동 트랜지스터의 특성곡선 변화로 인하여 특정 계조에서 얼룩이 나타나는 문제점이 발생한다. 일반적으로, 상기 얼룩이 주로 나타나는 특정 계조는 중간 계조에 해당한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예는 온 바이어스 전압을 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(T1)에 인가하는 구간 후에 얼룩개선구간을 더 포함한다.
상기와 같이 얼룩개선구간을 포함하는 경우, 구동 트랜지스터에 해당하는 제1트랜지스터(T1)의 특성곡선이 일정 상태로 초기화된다. 다시 말하여, 화소들 각각에 포함된 제1트랜지스터(T1)는 중간 계조를 표현한 상태로 초기화 된다.
도 5를 참조하면, B는 본 발명의 얼룩개선 구간(제3구간 내지 제6구간)을적용한 경우의 효과를 나타낸 그림이다. B의 a, b 및 c곡선은 구동 트랜지스터의 응답특선 곡선 중 일부를 확대한 경우이다. a와 b는 A에 설명된 바와 동일하다. c는얼룩개선 구간이 반영된 구동 트랜지스터의 응답특선 곡선이다.
즉, 상기 도5의 B에 나타난 특성 곡선과 같이 중간 계조로 제1트랜지스터(T1)가 초기화 됨에 따라, 중간 계조 구현할 때 모든 화소들에서 동일한 휘도의 빛이 생성되고, 이에 따라 균일한 휘도의 영상을 표시할 수 있다. 즉, 중간 계조 구현 시에 나타나는 얼룩 현상이 방지된다.
한편, 상기와 같이, 제5구간(5) 및 제6기간(6)의 트랜지스터 동작은 제3구간(3) 및 제4구간(4)의 트랜지스터 동작과 동일하다. 단, 제5구간(5) 및 제6기간(6)이 더 추가된 이유는 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 한번 더 낮추기 위함이다.
본 발명은 얼룩이 잘 시인되는 중간 계조에 대응하는 데이터 전압이 제1트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)과 유사한 경우에 적용되는 실시예이다. 일반적으로, 중간계조에 대응하는 데이터 전압은 일반 트랜지스터의 문턱전압과 유사하다. 따라서, 제1트랜지스터(T1)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 문턱전압(Vht) 근처로 설정할 경우, 중간 계조 표현 시 나타나는 얼룩이 개선된다. 즉, 제3구간(3) 내지 제6구간(6)은 중간 계조 표현 시 나타나는 얼룩 개선 구간이 된다.
하기에서는 본 발명의 다른 실시예와 또다른 실시예를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍도이다. 도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화소의 구동 동작을 나타내는 타이밍도이다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 온 바이어스 전압을 인가하는 구동 방법에서 일반적으로 얼룩이 잘 발생하는 계조가 중간 계조라고 가정한 경우이다. 따라서, 각 표시 장치 별로 온 바이어스 전압 인가할 때 얼룩이 잘 일어나는 계조전압이 다를 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는 얼룩개선구간의 회수를 조절하여 구동 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압(Vgs)를 얼룩이 잘 일어나는 계조전압으로 변경한다.
도 7에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예는 온 바이어스 전압이 인가되지 않은 구동 방법이 적용된 표시장치에 얼룩개선구간이 적용된 경우이다.
즉, 온 바이어스 전압이 인가되지 않은 경우라 하더라도, 각 표시 장치마다 중간 계조 표현 시 얼룩이 나타날 수 있으므로, 얼룩개선구간(80)을 포함하는 구동 방법을 적용하여 중간 계조의 얼룩 현상을 개선할 수 있다.
이상에서 설명된 표시장치 및 그 구동 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
100: 표시 장치
10:표시부 20:주사 구동부
30:데이터 구동부 40:발광 구동부
50:제어부 60:전원 공급부
70:화소

Claims (11)

  1. 복수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 제1전원과 제2전원 사이에 연결된 유기발광다이오드, 상기 유기발광다이오드에 데이터 신호에 따른 구동 전류를 전달하는 제1트랜지스터, 제1 주사신호에 대응하여 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극과 데이터선을 연결하는 제2트랜지스터, 제 1주사신호에 대응하여 상기 제1트랜지스터를 다이오드 연결시키는 제3트랜지스터, 제 2주사신호에 대응하여 상기 제1트랜지스터의 게이트 전극에 제3전원의 전압을 전달하는 제4트랜지스터, 발광 제어 신호에 대응하여 유기발광다이오드의 발광을 제어하는 제 5트랜지스터, 및 상기 제1전원과 상기 제1트랜지스터 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터를 턴 온시킬 수 있는 게이트-소스 간 전압에 해당하는 제1 전압을 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극 사이에 형성하는 단계;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제1 전극 사이의 상기 제1 전압을 유지하는 단계;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압에 해당하는 제2 전압을 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제1 전극 사이에 형성하는 단계;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제1 전극 사이의 상기 제2 전압을 유지하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 상기 제2 전압이 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압에 더 근접한 값을 가지며,
    상기 제1 전압을 형성하는 단계는,
    상기 제4 트랜지스터가 상기 제 2주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제 3전원을 연결하고, 상기 제5트랜지스터가 발광 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1트랜지스터의 제1전극과 제1전원을 연결하며,
    상기 제2 전압을 형성하는 단계는,
    상기 제2 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극과 상기 데이터선을 연결하고, 상기 제3 트랜지스터가 상기 제 1주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결하며,
    상기 제2 전압을 형성하는 단계 및 상기 제2 전압을 유지하는 단계는 각각 상기 제1 전압을 형성하는 단계들 사이에서 적어도 2회 수행되는 표시장치의 구동방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1주사신호는 제1주사선에 전달되고, 상기 제2주사신호는 제2주사선에 전달되며,
    상기 제2주사신호는 상기 제1주사신호 이전에 전달되는 주사 신호인 표시장치의 구동방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압을 유지하는 단계 및 상기 제 2전압을 유지하는 단계는 상기 제 1트랜지스터의 제 1전극이 플로팅(floating)인 표시장치의 구동방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드와 상기 제3 전원 사이에 연결되며 게이트 전극이 제2 주사선에 연결되는 제7 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 7 트랜지스터는 상기 제1 전압을 형성하는 단계 및 상기 제1 전압을 유지하는 단계 동안 턴온되는 표시장치의 구동방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드의 발광을 제어하는 제6트랜지스터를 더 포함하는 표시장치의 구동방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 전압을 초기화하는 단계;
    상기 제1 트랜지스터의 문턱전압을 보상하고, 상기 제1 트랜지스터와 연결된 상기 데이터선을 통하여 데이터신호를 제1 트랜지스터에 전달하는 단계;
    상기 데이터 신호에 따른 구동전류로 상기 유기발광다이오드가 발광하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 전압을 초기화하는 단계는,
    상기 제4 트랜지스터가 상기 제2 주사신호에 따라 스위칭 동작 하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극에 상기 제3 전원의 전압을 공급하는 표시장치의 구동방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 문턱전압을 보상하고, 상기 제1 트랜지스터에 상기 데이터신호가 전달되는 단계는,
    상기 제2 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터와 데이터선을 연결하고, 상기 제3 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결하는 표시장치의 구동방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드가 발광하는 단계는,
    상기 제1 전원과 유기발광다이오드 사이에 연결되고, 발광 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 상기 제5 트랜지스터에 의해 상기 유기발광다이오드의 발광이 제어되는 표시 장치의 구동 방법.
  11. 복수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 제1전원과 제2전원 사이에 연결된 유기발광다이오드, 상기 제1전원과 상기 유기발광다이오드 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1노드에 연결된 제1트랜지스터, 상기 제1전원에 연결되는 상기 제1트랜지스터의 제1전극과 데이터선 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1주사선에 연결된 제2트랜지스터, 상기 유기발광다이오드와 연결되는 상기 제1트랜지스터의 제2전극과 제1노드 사이에 연결되며 게이트 전극이 제1주사선에 연결된 제3트랜지스터, 제3전원과 상기 제1노드 사이에 연결되며 게이트 전극이 제2주사선에 연결된 제4트랜지스터, 상기 제1전원과 상기 유기발광다이오드 사이에 연결되며 게이트 전극이 발광 제어선에 연결된 제5트랜지스터, 및 상기 제1전원과 상기 제1노드 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터를 턴 온시킬 수 있는 게이트-소스 간 전압에 해당하는 제1 전압을 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 및 제1 전극 사이에 형성하는 단계;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제1 전극 사이의 상기 제1 전압을 유지하는 단계;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압에 해당하는 제2 전압을 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극 및 제1 전극 사이에 형성하는 단계;
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제1 전극 사이의 상기 제2 전압을 유지하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 상기 제2 전압이 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압에 더 근접한 값을 갖도록 상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 더 작은 값을 가지며,
    상기 제1 전압을 형성하는 단계는,
    상기 제4 트랜지스터가 상기 제 2주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전극과 제 3전원을 연결하고, 상기 제5 트랜지스터가 발광 제어 신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터의 제1 전극과 제1전원을 연결하며,
    상기 제2 전압을 형성하는 단계는,
    상기 제2 트랜지스터가 제1 주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제 1트랜지스터의 제1 전극과 상기 데이터선을 연결하고, 상기 제3 트랜지스터가 상기 제 1주사신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결하며,
    상기 제2 전압을 형성하는 단계 및 상기 제2 전압을 유지하는 단계는 각각 상기 제1 전압을 형성하는 단계들 사이에서 적어도 2회 수행되는 표시 장치의 구동방법.
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