KR20080087355A - 발광 픽셀 및 상기 발광 픽셀의 구동 장치 - Google Patents

발광 픽셀 및 상기 발광 픽셀의 구동 장치 Download PDF

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Abstract

AMOLED 패널에 사용되는 발광 픽셀이 개시된다. 상기 발광 픽셀은 제1OLED(Organic Light-Emitting Diode), 및 자신의 제1전극으로 공급되는 제1전압과 자신의 제2전극으로 공급되는 제2전압의 차이에 상응하는 전하에 의하여 발생한 전류를 상기 제1OLED로 공급하기 위한 커패시터를 포함한다. 상기 발광 픽셀은 상기 제1전극으로 상기 제1전압을 공급하기 위한 제2OLED를 더 포함한다. 상기 발광 픽셀은 상기 제2전압에 응답하여 상기 제1전극으로 상기 제1전압을 공급하기 위한 전압 공급 소자를 더 포함한다.
발광 픽셀, AMOLED, 유기 발광 다이오드

Description

발광 픽셀 및 상기 발광 픽셀의 구동 장치{Light-emitting pixel and apparatus for driving the same}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 일반적인 유기 발광 픽셀의 구조를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 드라이빙 TFT의 전압과 전류의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 종래의 디지털 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들 중의 일실시 예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 블락도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들 중의 제1실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 발광 픽셀을 구동하기 위한 하나의 프레임에 대한 타이밍 도의 일 예를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 어드레스 구간의 타이밍 도의 일예를 나타낸다.
도 8은 도 6에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 타이밍 도의 일예를 나타낸다.
도 9는 도 5에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예들 중의 제2실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다.
도 11은 도 10에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예들 중의 제3실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다.
도 13은 도 12에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 일 예이다.
도 14는 도 12에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 다른 예이다.
도 15는 본 발명의 실시 예들 중의 제4실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다.
도 16은 도 15에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 일 예이다.
도 17은 도 15에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 다른 예이다.
본 발명은 발광 디스플레이 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 픽셀의 구조와 그 구동 방법, 상기 발광 픽셀을 구동하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
오늘날 AMOLED(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode)에서, 아몰퍼스 백플레인 기술(amorphous-Silicon (a-Si) backplane technology) 또는 폴리-실리콘 백플레인 기술(poly-Silicon(poly-Si) backplane technology)이 사용되고 있다.
상기 a-Si를 백플레인으로 사용하여 제작되는 AMOLED들의 경우, AMOLED 패널 내에 구현된 TFT들의 안정성(stability)에 문제가 있다. 따라서, 상기 TFT들 각각의 문턱 전압(threshold voltage) 특성이 시간이 경과 함에 따라 변할 수 있는 문제점이 있다.
또한, poly-Si 또는 LTPS(Low temperature poly-Si)를 백플레인으로 사용하여 제작되는 AMOLED들의 경우, AMOLED 패널 내에 구현된 TFT들의 균일성(uniformity)에 문제가 있다. 따라서, 상기 TFT들 각각이 구현된 위치에 따라, 상기 TFT들 각각의 문턱 전압 특성이 서로 달라질 수 있는 문제점이 있다.
상기 AMOLED 패널 내에 구현된 TFT들 각각의 문턱 전압 특성의 변화는 상기 AMOLED 패널에서 무라(MURA 또는 mura)라고 불리는 얼룩으로 나타난다. 따라서, 상기 문턱 전압 특성의 변화는 상기 AMOLED 패널에서 디스플레이되는 영상의 질을 저하시키고 상기 AMOLED 패널의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
상술한 문제점들을 해결하기 위하여, AMOLED를 디지털 구동 방식으로 구동한 다. 상기 디지털 구동 방식에 대해서는 후술한다.
도 1은 일반적인 유기 발광 픽셀의 구조를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 드라이빙 TFT의 전압과 전류의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 상기 유기 발광 픽셀(10)은 스위칭 TFT(11), 저장 커패시터(12), 드라이빙 TFT(13), 및 OLED(Organic Light-Emitting Diode; 14)를 포함한다.
상기 스위칭 TFT(11)는 스캔 라인(SL)을 통하여 수신되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(DL; 또는 신호 라인)을 통하여 입력된 데이터 신호를 저장 커패시터(12)로 출력한다.
상기 저장 커패시터(12)는 상기 스위칭 FTF(11)로부터 출력되는 데이터 신호를 수신하고, 수신된 데이터 신호를 저장한다.
상기 드라이빙 TFT(13)는 상기 저장 커패시터(12)에 저장된 데이터 신호의 전압 레벨에 기초하여 온(on)/온프(off)된다. 상기 드라이빙 TFT(13)가 온(on)된 경우, 상기 드라이빙 TFT(13)는 전압 공급 라인(SL)으로부터 공급되는 전압(또는 전류)을 상기 OLED(14)로 공급한다. 따라서, 상기 OLED(14)는 공급된 전압(또는 전류)에 응답하여 발광하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 드라이빙 TFT(13)의 전압(Vsignal)과 전류(IOLED)의 특성이 위치나 시간에 따라 변한다 하더라도, 디지털 구동 방식으로 AMOLED를 구동하는 경우 상기 드라이빙 TFT(13)는 단순히 스위치로서 사용되므로, 상기 OLED(14)로 흐르는 전류의 변화량은 크지 않다.
도 3은 종래의 디지털 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 설명의 편의를 위하여 총 16그레이(gray)를 구현하기 위한 디지털 구동 방식에 대한 예를 도시한 것으로서, 하나의 프레임(frame)은 네 개의 서브-프레임 (Sub-frame1~Sub-frame4)을 포함한다. 여기서 프레임은 필드(field)라고도 불리며, 서브-프레임은 서브-필드(sub-field)라고도 불린다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 서브-프레임(Sub-frame1~Sub-frame4)에서 드라이빙 TFT(13)를 단순히 온(on)/오프(off)시키기 위한 데이터 신호는 저장 커패시터(12)에 저장된다. 또한, 각각의 서브-프레임(Sub-frame1~Sub-frame4)에서 OLED(14)의 그레이 (gray, 또는 계조)는 온(on)된 상기 드라이빙 TFT(13)를 통하여 상기 OLED(14)로 공급되는 전류의 적분 값으로 표현된다.
예컨대, 제1로우(1st row)의 OLED는 첫 번째 서브-프레임(Sub-frame1) 동안에는 8T동안 발광하고, 두 번째 서브-프레임(Sub-frame2) 동안에는 4T동안 발광하고, 세 번째 서브-프레임(Sub-frame3) 동안에는 2T동안 발광하고, 네 번째 서브-프레임 (Sub-frame4)동안에는 1T(여기서, T는 드라이빙 TFT(13)가 온되는 시간을 의미한다)동안 발광한다. 따라서, 상기 제1로우(1st row)의 OLED는 그레이16을 표현할 수 있다.
그러나, 첫 번째 서브-프레임(Sub-frame1) 내지 네 번째 서브-프레임(Sub-frame4)동안 전혀 발광하지 않는 제2로우(2nd row)의 OLED는 그레이0을 표현할 수 있다. 또한, 세 번째 서브-프레임(Sub-frame3)과 네 번째 서브-프레임(Sub-frame4) 동안에만 발광하는 제3로우(3rd row)의 OLED는 그레이4를 표현할 수 있고, 첫 번째 서브-프레임(Sub-frame1)과 세 번째 서브-프레임(Sub-frame3)과 네 번째 서브-프레임(Sub-frame4) 동안에만 발광하는 제4로우(4th row)의 OLED는 그레이12를 표현할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 프레임이 4개의 서브-프레임들로 구성되는 경우, 디지털 구동 방식의 특성상, 상기 하나의 프레임 동안 상기 드라이빙 TFT(13)는 빠른 주파수로 큰 전류를 OLED(14)로 공급해야 한다. 예컨대, 제1로우(1st row)의 드라이빙 TFT는 4번 큰 전류를 상기 OLED(14)로 공급해야 하고, 제4로우(4th row)의 드라이빙 TFT는 3번 큰 전류를 상기 OLED(14)로 공급해야 한다.
만일, 하나의 프레임이 n(n은 자연수)개의 서브-프레임들로 구성되는 경우, 디지털 구동 방식의 특성상, 상기 하나의 프레임 동안 상기 드라이빙 TFT(13)는 최대 n번 큰 전류를 OLED(14)로 공급해야 한다.
따라서, 상기 OLED(14)로 많은 스트레스(stress)가 가해지게 됨에 따라, 상기 OLED(14)의 기능은 빨리 저하(degradation)되고, 시간이 지남에 따라 상기 OLED(14)에 흐르는 전류의 양의 변화가 초래된다. 따라서, 상기 전류의 양의 변화는 상기 발광 픽셀(10)을 포함하는 AMOLED 패널의 휘도를 감소시키고, 상기 AMOLED의 수명을 단축시키는 문제를 야기시킨다.
따라서, AMOLED 패널에 구현된 드라이빙 TFT들 각각의 편차에도 완전히 독립적이고, 시간의 경과에 따라 발생하는 OLED의 기능의 저하에 무관하게 일정한 전류를 OLED로 공급할 수 있는 발광 픽셀의 구조와 상기 발광 픽셀의 구동 방법이 절실히 요구된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 AMOLED 패널 내에 구현된 드라이빙 TFT의 특성의 변화에 무관한 발광 픽셀의 구조와 상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자하는 다른 기술적인 과제는 상기 발광 픽셀을 구동할 수 있는 장치와 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자하는 다른 기술적인 과제는 상기 발광 픽셀을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀은 제1OLED (Organic Light-Emitting Diode); 및 자신의 제1전극으로 공급되는 제1전압과 자신의 제2전극으로 공급되는 제2전압의 차이에 상응하는 전하에 의하여 발생한 전류를 상기 제1OLED로 공급하기 위한 커패시터를 포함한다.
상기 발광 픽셀은 상기 제1전극으로 상기 제1전압을 공급하기 위한 제2OLED를 더 포함한다. 상기 발광 픽셀은 상기 제2전압에 응답하여 상기 제1전극으로 상기 제1전압을 공급하기 위한 전압 공급 소자를 더 포함한다. 상기 제1전압 또는 상 기 제2전압은 발광 구간마다 미리 정해진 회수만큼 토글링한다.
상기 발광 픽셀은 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭 되어, 상기 제2전압을 상기 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀은 제1전압을 수신하기 위한 제1전극, 및 제2전압을 수신하기 위한 제2전극을 포함하는 커패시터; 및 상기 제1전극에 접속된 애노드를 갖는 제1유기 발광 다이오드를 포함한다.
상기 제1유기 발광 다이오드의 캐소드는 상기 제1전압보다 높은 제3전압을 공급하는 제1전원, 또는 상기 제3전압보다 낮은 제4전압을 공급하기 위한 제2전원에 접속된다.
상기 발광 픽셀은 상기 제1전압보다 높은 제3전압을 공급하는 제1전원과 상기 제1전극 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드를 더 포함한다.
상기 발광 픽셀은 상기 제2전압에 응답하여 상기 제1전압을 상기 제1전극으로 공급하기 위한 스위칭 소자를 더 포함한다.
상기 제1전압 또는 상기 제2전압은 발광 구간마다 미리 정해진 회수만큼 토글링한다.
상기 발광 픽셀은 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 상기 제2전압을 상기 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전압 발생회로는 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생기; 및 OLED의 발광을 제어하기 위한 커패시터의 제1전극으로 공급되는 제1전압과 상기 커패시터의 제2전극으로 공급되는 제2전압을 발생하기 위한 전압 발생기를 포함하며, 상기 OLED를 이용하여 계조를 표현하기 위하여, 상기 전압 발생기는 상기 제어신호에 응답하여 발광 구간마다 이미 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 발생하는 OLED의 발광을 제어하기 위한 전압을 발생한다.
본 발명의 실시 예에 따른 드라이버는 OLED, 및 제1전극과 제2전극을 포함하며 상기 제1전극으로 공급되는 제1전압과 상기 제2전극으로 공급되는 제2전압의 차이에 상응하는 전하에 의하여 발생한 전류를 상기 OLED로 공급하기 위한 커패시터를 포함하는 발광 픽셀을 구동하기 위한 드라이버에 있어서, 제어신호를 발생하는 제어신호 발생기; 및 상기 OLED를 이용하여 계조를 표현하기 위하여, 상기 제어신호에 응답하여 발광 구간 동안 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 발생하기 위한 전압 발생기를 포함한다.
상기 발광 픽셀이 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 상기 제2 전압을 상기 제2 전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함하는 경우, 상기 드라이버는, 적어도 하나의 타이밍 제어신호에 응답하여, 상기 스캔 신호와 상기 데이터 신호를 발생하기 위한 신호 발생 회로를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 및 복수의 발광 픽셀들을 포함하는 패널; 및 제2전압을 발생하는 전 압 발생기를 포함하며, 상기 복수의 데이터 라인들로 데이터 신호들과 상기 복수의 스캔 라인들로 스캔 신호들을 공급하기 위한 드라이버를 포함하며, 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은 제1전압을 수신하기 위한 제1전극, 및 상기 제2전압을 수신하기 위한 제2전극을 포함하는 커패시터; 상기 제1전극과 접속된 애노드를 갖는 제1유기 발광 다이오드; 및 상기 복수의 스캔 라인들 중에서 대응되는 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 상기 복수의 데이터 라인들 중에서 대응되는 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 상기 제2전압을 상기 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함한다.
상기 복수의 발광 픽셀들 각각은 전원과 상기 제1전극 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드를 더 포함한다. 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은 전원과 상기 제1전극 사이에 접속되고, 상기 제2전압에 응답하여 스위칭되는 스위칭 소자를 더 포함한다. 상기 제1유기 발광 다이오드의 캐소드는 제1전원 또는 상기 제1전원의 전압보다 낮은 전압을 발생하는 제2전원에 접속된다.
상기 드라이버는 상기 제2전압을 발생하는 상기 전압 발생기를 포함하며, 상기 복수의 데이터 라인들로 상기 데이터 신호들을 공급하기 위한 데이터 라인 드라이버; 및 상기 복수의 스캔 라인들로 상기 스캔 신호들을 공급하기 위한 스캔 라인 드라이버를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀의 계조 표현 방법은 커패시터에 제1전압과 제2전압의 차이에 상응하는 전하를 충전하는 단계; 및 제1유기 발광 다이오드가 상기 커패시터에 충전된 전하에 상응하는 전류에 응답하여 계조를 표현하는 단 계를 포함한다.
상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은 발광 구간마다 미리 정해진 횟수만큼 토글링하는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함한다.
상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은 발광 구간 동안, 제2유기 발광 다이오드가 미리 정해진 횟수만큼 토글링하는 상기 제1전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함한다.
상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은 발광 구간 동안, 상기 제2전압에 응답하여 스위칭 되는 스위칭 소자를 통하여 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제1전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함한다.
상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은 발광 구간 동안, 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제2전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀의 구동 방법은 OLED의 발광을 제어할 수 있는 커패시터의 제1전극으로 제1전압과 상기 커패시터의 제2전극으로 제2전압을 공급하는 단계; 및 발광 구간마다, 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 미리 정해지 회수만큼 토글링하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 픽셀은 제1전압을 공급하기 위한 제1전원과 커패시터의 제1전극 사이에 접속된 제1유기 발광 다이오드; 상기 제1전극과 제2전원 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드; 및 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 제2전압을 상기 커패시터의 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 픽셀은 제1전압을 공급하기 위한 제1전원과 커패시터의 제1전극 사이에 접속되고, 제2전압에 응답하여 스위칭되는 스위칭 소자; 상기 제1전극과 제2전원 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드; 및 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 상기 제2전압을 상기 커패시터의 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함한다.
상기 제2전원은 상기 제1전압보다 낮은 전압을 공급하기 위한 전원인 발광 픽셀.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀은 제1전압을 공급하기 위한 제1전원과 커패시터의 제1전극 사이에 접속된 제1유기 발광 다이오드; 상기 제1전원과 상기 제1전극 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드; 및 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 제2전압을 상기 커패시터의 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀은 제1전압을 공급하기 위한 제1 전원과 커패시터의 제1 전극 사이에 접속되고, 제2 전압에 응답하여 스위칭되는 스위칭 소자; 상기 제1 전원과 상기 제1 전극 사이에 접속된 제2 유기 발광 다이오드; 및 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 상기 제2 전압을 상기 커패시터의 제2 전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함한다.
발광 구간마다 상기 제1전압 또는 상기 제2전압은 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 발광 픽셀.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재번호를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들 중의 일실시 예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 블락도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치(20)는 컨트롤러(21), 스캔 드라이버(22), 데이터 드라이버(23), 전압 발생회로(24), 및 AMOLED 패널(27)을 포함한다.
도 4에서는 상기 전압 발생회로(24)가 데이터 드라이버(23)와 분리된 독립적인 회로로 표현되었으나, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 상기 전압 발생회로(24)는 상기 컨트롤러(21), 상기 스캔 드라이버(22), 또는 상기 데이터 드라이버(23) 내에 구현될 수도 있다.
상기 AMOLED 패널(27)은 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 및 복수의 발광 픽셀들을 포함한다. 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은 도 5, 도 10, 도 12, 또는 도 15에 도시된 발광 픽셀(100, 200, 300, 또는 400)로 구현될 수 있다.
상기 컨트롤러(21)는 상기 디스플레이 장치(20)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 다수의 타이밍 제어 신호들(Tc1, Tc2, 및 Tc3) 중에서 대응되는 제어신호를 상기 스캔 드라이버(22), 상기 데이터 드라이버(23), 및 제어신호 발생기(25) 중에서 대응되는 장치로 출력한다.
상기 스캔 드라이버(22)는 제2타이밍 제어 신호(Tc2)에 응답하여 상기 복수의 스캔 라인들(미도시) 중에서 대응되는 하나의 스캔 라인으로 복수의 스캔 신호들 중에서 대응되는 하나의 스캔 신호(SCAN)를 공급한다.
상기 데이터 드라이버(23)는 제1타이밍 제어 신호(Tc1)에 응답하여 상기 복수의 데이터 라인들(미도시) 중에서 대응되는 하나의 데이터 라인으로 복수의 데이터 신호들 중에서 대응되는 하나의 데이터 신호(DATA)를 공급한다.
상기 컨트롤러(21), 상기 스캔 드라이버(22), 또는 상기 데이터 드라이버(23) 중에서 적어도 하나는 하나의 칩으로 구현될 수 있다.
상기 전압 발생 회로(24)는 제어 신호 발생기(25), 및 전압 발생기(26)를 포함한다. 상기 제어 신호 발생기(25)는 제3타이밍 제어 신호(Tc3)에 응답하여 상기 전압 발생기(26)를 제어하기 위한 적어도 하나의 제어신호(S1)를 발생한다.
상기 전압 발생기(26)는 상기 적어도 하나의 제어 신호(S1)에 응답하여 제1전압(ELVDD) 또는 제2전압(Vemit) 중에서 적어도 하나를 발생한다. 상기 제1전압(ELVDD) 또는 상기 제2전압(Vemit)은 상기 적어도 하나의 제어 신호(S1)에 응답하여 발광 구간마다 서로 다른 회수로 토글링한다.
상기 스캔 드라이버(22), 데이터 드라이버(23), 및 상기 전압 발생회로(24) 는 하나의 회로 또는 칩로 구현될 수 있다.
상기 AMOLED 패널(27)은 복수의 스캔 신호들 각각과 복수의 데이터 신호들 각각에 기초하여 동작하고, 상기 전압 발생회로(24)로부터 출력된 상기 제1전압(ELVDD) 또는 상기 제2전압(Vemit) 중에서 적어도 하나에 기초하여 복수의 발광 픽셀들 각각을 복수의 계조들 중에서 대응되는 하나의 계조(gray)로 발광시킨다.
도 5는 본 발명의 실시 예들 중의 제1실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 상기 발광 픽셀(100)은 제1OLED(110), 스위칭 회로(120), 제1전극(131)과 제2전극(132)을 포함하는 제1커패시터(130), 및 제2OLED (140)를 포함한다. 상기 제1커패시터(130)는 상기 제2OLED(140)로 전류를 공급하기 위한 전류 원의 기능을 수행한다.
상기 제1OLED(110)는 제1전원과 상기 제1커패시터(130)의 제1전극(131) 사이에 접속되고, 제1노드(N1)를 통하여 상기 제1전극(131)으로 제1 전압(Va)을 공급한다. 상기 제1전원의 전압(ELVDD)은 상기 제1전압(Va)보다 높다.
상기 스위칭 회로(120)는 스캔 라인(121)을 통하여 입력된 스캔 신호(SCAN)와 데이터 라인(122)을 통하여 입력된 데이터 신호(DATA)에 기초하여 스위칭되어 상기 제1커패시터(130)의 제2전극(132)으로 제2전압(Vemit)을 공급한다.
상기 스위칭 회로(120)의 동작을 자세히 설명하면, 상기 스위칭 회로(120)는 제1스위치(123), 제2커패시터(124), 및 제2스위치(125)를 포함한다. 상기 제1스위치(123)는 상기 스캔 신호(SCAN)에 응답하여 상기 데이터 신호(DATA)를 제2노드(N2)로 출력하는 것을 제어한다.
상기 제2커패시터(124)는 상기 제1스위치(123)로부터 출력되는 데이터 신호(DATA, 예컨대 하이 레벨(데이터 "1") 또는 로우 레벨(데이터 "0"))에 기초하여 소정의 전하를 저장한다. 따라서, 제2노드(N2)는 상기 제2커패시터(124)에 저장된 전하에 따라 소정의 전위를 갖는다.
상기 제2스위치(125)는 상기 제2노드(N2)의 전위에 기초하여 스위칭 동작을 수행하고, 스위칭 동작에 따라 상기 제2전압(Vemit)을 상기 제1커패시터(130)의 제2전극(132)으로 공급하게 된다.
예컨대, 제1스위치(123)와 제2스위치(125)가 PMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 상기 제1스위치(123)가 로우 레벨을 갖는 스캔신호(SCAN)에 응답하여 로우 레벨을 갖는 데이터 신호(DATA)를 상기 제2노드(N2)로 공급하면, 상기 제2스위치 (125)는 상기 제2전압(Vemit)을 상기 제1커패시터(130)의 제2전극(132)으로 공급할 수 있다. 그러나, 제1스위치(123)와 제2스위치(125)가 NMOS 트랜지스터로 구현되는 경우, 상기 제1스위치(123)가 하이 레벨을 갖는 스캔신호(SCAN)에 응답하여 하이 레벨을 갖는 데이터 신호(DATA)를 상기 제2노드(N2)로 공급하면, 상기 제2스위치(125)는 상기 제2전압(Vemit)을 상기 제1커패시터(130)의 제2전극(132)으로 공급할 수 있다.
따라서, 상기 제1커패시터(130)는 상기 제1전극(131)으로 공급되는 제1전압 (Va)과 상기 제2전극(132)으로 공급되는 제2전압(Vemit)의 차이에 상응하는 전하에 의하여 발생한 전류를 상기 제2OLED(140)로 출력할 수 있다.
상기 제2OLED(140)는 상기 제1커패시터(130)의 제1전극(131)과 제2전원 사이 에 접속되고, 상기 제1커패시터(130)로부터 공급되는 전류에 의하여 발광한다. 상기 제2전원은 상기 제1전원의 전압(ELVDD)보다 낮은 전압을 공급하기 위한 전원으로서, 상기 제2전원은 접지전압을 공급하거나 또는 AMOLED 패널(27)로 공급되는 공통 전압을 공급할 수 있다.
상기 제1전원의 전압(ELVDD) 또는 상기 제2전압(Vemit)은 도 8에 도시된 바와 같이 서로 다른 서브-프레임의 발광 구간에서 서로 다른 회수로 토글링하므로, 상기 발광 픽셀(100)은 상기 발광 구간에서 상기 제1커패시터(130)로부터 공급되는 전류에 응답하여 발광하게 되므로, 상기 발광 픽셀(100)은 계조를 표현할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 발광 픽셀을 구동하기 위한 하나의 프레임에 대한 타이밍 도의 일 예를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 하나의 프레임은 복수의 서브-프레임들로 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 6에는 총 16그레이(total 16 gray)를 표현하기 위하여 4개의 서브-프레임들(SF1, SF2, SF3, 및 SF4)을 포함하는 하나의 프레임을 도시하였다.
상기 4개의 서브-프레임들(SF1, SF2, SF3, 및 SF4) 각각은 어드레스 구간(A-1, A-2, A-3, 및 A-4)과 발광 구간(B, C, D, 및 E)을 각각 포함한다.
도 7은 도 6에 도시된 어드레스 구간의 타이밍 도의 일예를 나타낸다. 도 5, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 각각의 어드레스 구간(A-1, A-2, A-3, 및 A-4) 동안, 스캔 드라이버(22)는 제2타이밍 제어 신호(Tc2)에 응답하여 복수의 스캔 라인들 각각을 순차적으로 선택하고 순차적으로 선택된 스캔 라인으로 로우 레벨을 갖는 대응되는 스캔 신호(SCAN<1>, SCAN<2>, ..., SCAN<M>, 및 SCAN<N>)를 출력한다. 여기 서, M과 N은 자연수로 N>M이다.
다시 도 5를 참조하면, 선택된 스캔 라인(121)을 통하여 입력된 스캔 신호 (SCAN)가 로우 레벨을 갖는 경우, PMOS 트랜지스터로 구현된 제1스위치(SW1)는 온된다. 따라서 데이터 라인(122)을 통하여 입력된 데이터 신호(DATA)는 제2커패시터(124)에 저장(또는, 기입)된다. 상기 제2커패시터(124)에 저장된 데이터 신호(DATA)의 레벨에 따라 제2노드(N2)는 특정의 전위를 갖는다.
상기 제2노드(N2)의 특정의 전위에 따라 PMOS 트랜지스터로 구현된 제2스위치(SW2)는 온 또는 오프된다. 만일, 상기 데이터 신호(DATA)가 로우 레벨(또는 데이터 "0")을 갖는 경우, 로우 레벨을 갖는 데이터 신호(DATA)에 응답하여 온된 제2스위치(125)는 제2전압(Vemit)을 제1커패시터(130)의 제2전극 (132)로 공급한다.
각각의 어드레스 구간(A-1, A-2, A-3, 및 A-4) 동안, AMOLED 패널(27)을 구성하는 복수의 발광 픽셀들로 대응되는 데이터가 기입되고, 각각의 발광 구간(B, C, D, 및 E) 동안 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은 상기 각각의 어드레스 구간(A-1, A-2, A-3, 및 A-4) 동안 기입된 데이터에 기초하여 발광한다. 즉, 상기 AMLOD 패널(27)을 구성하는 복수의 발광 픽셀들 각각은 각각의 발광 구간(B, C, D, 및 E) 동안 미리 정해진 회수로 토글링하는 제2전압(Vemit)에 응답하여 그레이를 표현한다.
도 8은 도 6에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 타이밍 도의 일 예를 나타낸다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 각각의 서브-프레임(SF1, SF2, SF3, 및 SF4)의 각각의 어드레스 구간(A-1, A-2, A-3, 및 A-4) 동안 복수의 스캔 신호들(SCAN<1>, SCAN<2>,..., SCAN<M>, 및 SCAN<N>) 각각에 응답하여 복수의 데이터 신호들 각각이 AMOLED 패널(27)에 포함된 복수의 발광 픽셀들 각각으로 입력된 후, 각각의 발광 구간(B, C, D, 또는 E) 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은 상기 복수의 데이터 신호들 중에서 대응되는 데이터 신호와 미리 정해진 회수로 토글링하는 제2전압(Vemit)에 응답하여 발광한다. 즉, 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은 상기 제2전압(Vemit)의 토글링 회수에 기초하여 그레이를 표현한다.
도 5와 도 8을 참조하면, 제2스위치(SW2)가 제2노드(N2)의 전압에 응답하여 온되면, 제2전압(Vemit)은 제1커패시터(130)의 제2전극(132)으로 공급된다. 로우 레벨의 제2전압(Vemit)이 상기 제1커패시터(130)의 상기 제2전극(132)으로 공급되면, 제1전원에 의한 전하는 제1OLED(110)를 통하여 상기 제1커패시터(130)의 제1전극(131)으로 공급되므로, 제1노드(N1)의 전압(Va)은 제1전원의 전압(ELVDD)과 제1OLED(110)의 문턱전압(Vth_EL1)의 차이에 상응하는 전압(Va=ELVDD-Vth_EL1)까지 올라간다. 이때 제1노드(N1)의 전압(Va=ELVDD-Vth_EL1)은 제2OLED(140)의 문턱 전압 (Vth_EL2)보다 낮아야 한다.
그 후, 하이 레벨을 갖는 제2전압(Vemit)이 상기 제1커패시터(130)의 상기 제2전극(132)으로 공급되면, 상기 제1노드(N1)의 전압(Va)은 상기 제2전압(Vemit)의 변화량에 비례하여 증가한다. 변화된 상기 전압(Va)에 의하여 제2OLED(140)의 양단자 사이의 전압차이(또는 전위차이)가 발생하므로, 제1커패시터(130)는 상기 제2OLED(140)의 애노드(anode)로 전류를 공급한다. 따라서 발광 픽셀(100)의 상기 제2OLED(140)는 발광하고, 상기 발광 픽셀(100)을 포함하는 AMOLED 패널(27)도 발광하게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 제2전압(Vemit)의 토글링 회수에 따라 상기 제2OLED (140)에 흐르는 전류량의 합이 달라지기 때문에, 본 발명의 실시 예들에 따른 발광 픽셀(100)은 발광 구간 동안 상기 제2전압(Vemit)의 토글링 회수에 따라 그레이를 표현할 수 있는 효과가 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2전압(Vemit)은 제1서브-프레임(SF1)의 발광 구간 동안에는 1회(1T) 토글링하고, 제2서브-프레임(SF2)의 발광 구간 동안에는 2회(2T) 토글링하고, 제3서브-프레임(SF3)의 발광 구간 동안에는 4회(4T) 토글링하고, 제4서브-프레임(SF4)의 발광 구간 동안에는 8회(8T) 토글링한다. 도 8을 참조하여 설명된 상기 서브-프레임들(SF1~SF4) 각각의 발광 구간 동안의 토글링 회수는 설명을 위하여 예시된 것으로, 상기 서브-프레임들(SF1~SF4) 각각의 발광 구간 동안의 제2전압(Vemit)의 토글링 회수는 임의의 수가 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 발광 픽셀(100)은 하나의 프레임에서 상기 서브-프레임들(SF1, SF2, SF3, 및 SF4) 각각의 발광 구간 동안 발광된 빛의 양(또는 빛의 세기)을 적분한 값에 기초하여 하나의 프레임 동안의 그레이(gray)를 표현할 수 있다.
도 9는 도 5에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도이다. 도 9는 도 6에 도시된 발광 구간(예컨대, B)에서 제1노드 (N1)의 전압(Va)의 변화와 제1커패시터(130)의 전하의 변화를 나타낸다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1OLED(110)를 통하여 상기 제1커패시터(130)에 충전되는 전하의 양(또는 전하, Q1)과 제2OLED(140)를 통하여 상기 제1커패시터(130)로부터 방전되는 전하의 양(또는 전하, Q2)은 같다. 즉 Q1=Q2이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀(100)은 제2전압(Vemit)을 토글링하면서 상기 제1커패시터(130)에 충전되는 전하(Q1) 또는 상기 제2커패시터(130)로부터 방전되는 전하(Q2)를 이용하여 발광하게 된다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀(100)은 상기 제2전압(Vemit)의 토글링 회수에 따라 상기 제2OLED(140)에 흐르는 전류량의 합으로 그레이를 표현한다. 따라서 상기 발광 픽셀(100)은 외부의 변화에 무관하게 항상 일정한 전하(Q2)를 상기 제2OLED(140)로 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 5와 도 9를 참조하면, 스캔 신호(SCAN)와 데이터 신호(DATA)에 응답하여 스위칭 회로(120)가 온(ON)되면, 상기 스위칭 회로(120)는 상기 제2전압(Vemit)을 상기 제1커패시터(130)의 제2전극(132)로 공급한다.
상술한 바와 같이, 상기 제1커패시터(130)는 토글링하는 상기 제2전압 (Vemit)의 레벨에 기초하여 충전 또는 방전한다. 상기 제1커패시터(130)의 제2전극(132)으로 로우 레벨을 갖는 상기 제2전압(Vemit)이 공급되면, 상기 제1커패시터(130)에는 상기 제1OLED(110)를 통하여 입력되는 전하(Q1)가 충전된다.
상기 제1커패시터(130)로 전하(Q1)가 공급되면, 상기 제1노드(N1)의 전압 (Va)은 제1레벨(ELVDD-Vth_EL1)까지 상승한다. 이때, 상기 제1레벨(ELVDD-Vth_EL1)은 상기 제2OLED(140)의 문턱 전압(Vth_EL2)보다 낮기 때문에, 상기 제2OLED(140) 에는 전류가 흐르지 않는다. 그 후, 상기 제2전압(Vemit)의 레벨이 하이 레벨로 토글링하면(또는 천이(transition)), 상기 제1노드(N1)의 전압(Va)은 제2레벨 (ELVDD-Vth_EL1+Vemit)까지 상승한다.
따라서, 상기 제2레벨(ELVDD-Vth_EL1+Vemit)을 갖는 상기 제1노드(N1)의 전압(Va)에 의하여 상기 제1커패시터(130)는 제2OLED(140)로 전하(Q2)를 공급하므로, 상기 제2OLED(140)를 상기 전하(Q2)에 의하여 발생된 전류에 응답하여 발광한다.
상기 제1커패시터(130)에 충전된 전하(Q1)가 충분히 방전된 후 하이 레벨을 갖는 상기 제2전압(Vemit)은 로우 레벨로 토글링(또는 천이)한다. 상기 제2전압(Vemit)이 하이 레벨에서 로우 레벨로 토글링하기 직전에, 상기 제1노드 (N1)의 전압(Va)는 제1OLED(110)의 문턱 전압(Vth_EL1) 또는 제2OLED(140)의 문턱 전압 (Vth_EL2)까지 하강한다.
도 10은 본 발명의 실시 예들 중의 제2실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 상기 발광 픽셀(200)은 스위칭 소자(210), 스위칭 회로(120), 제1전극(131)과 제2전극(132)을 포함하는 제1커패시터(130), 및 제2 OLED(140)를 포함한다. 도 10에 도시된 발광 픽셀(200)의 구조는 제1OLED(110)를 제외하고 도 5에 도시된 발광 픽셀(100)의 구조와 실질적으로 동일하다.
상기 스위칭 소자(210)는 제1전원과 상기 제1커패시터(130)의 제1전극(131) 사이에 접속되고, 제2전압(Vemit)에 응답하여 상기 제1전원의 전압(ELVDD)을 제1노드(N1)로 공급한다. 상기 스위칭 소자(210)는 PMOS 트랜지스터 또는 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 11은 도 10에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도이다. 도 10과 도 11을 참조하여 상기 발광 픽셀(200)의 발광 구간에서의 동작을 설명하면, PMOS 트랜지스터로 구현된 상기 스위칭 소자(210)가 로우 레벨을 갖는 상기 제2전압(Vemit)에 응답하여 턴온되는 경우, 상기 제1전원은 상기 제1커패시터(130)로 전하(Q1)를 공급한다. 따라서, 상기 제1노드(N1)의 제1전압(Va)는 제1레벨(ELVDD)까지 상승한다.
그 후, 상기 제2전압(Vemit)은 로우 레벨에서 하이 레벨로 토글링(또는 천이)한다. 따라서, PMOS 트랜지스터로 구현된 상기 스위칭 소자(210)는 턴-오프되고, 상기 제1노드(N1)의 제1전압(Va)는 제2레벨(ELVDD+Vemit)까지 상승한다.
따라서, 상기 제2레벨(ELVDD+Vemit)이 제2OLED(140)의 문턱 전압 (Vth_EL2)보다 높으므로, 상기 제1커패시터(130)는 상기 제2OLED(140)로 전하(Q2)를 공급하므로, 상기 제2OLED(140)는 상기 전하(Q2)에 의하여 발생된 전류에 응답하여 발광하게 된다. 상기 제2전압(Vemit)은 발광 구간 동안 소정의 회수로 로우 레벨과 하이 레벨을 천이하므로, 상기 제2OLED(140)는 그레이를 표현할 수 있다.
이때, 상기 제1커패시터(130)가 충전된 전하(Q1)를 방전하는 방전 시간 또는 상기 제2전압(Vemit)이 하이 레벨을 유지하는 시간은 상기 충전된 전하(Q1)가 모두 방전될 수 있도록 충분한 시간이어야 한다. 이 경우에도 Q1=Q2이다.
상술한 바와 같이, 상기 발광 픽셀(200)은 서브-프레임의 발광 구간마다 미리 정해진 회수로 토글링하는 제2전압(Vemit)에 응답하여 그레이를 표현할 수 있다.
도 10과 도 11을 참조하여 설명한 본 발명의 제2실시예에 따른 발광 픽셀(200)의 구동 원리는 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 픽셀(100)의 구동 원리와 동일하다
도 12는 본 발명의 실시 예들 중의 제3실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다. 도 12에 도시된 상기 발광 픽셀(300)의 구조는 제2OLED(340)를 제외하고 도 5에 도시된 발광 픽셀(100)의 구조와 동일하다. 상기 제2OLED(340)는 제1노드(N1)와 전압(ELVDD)을 공급하는 제1전원 사이에 접속된다. 즉 상기 제2OLED (340)의 애노드는 상기 제1노드(N1)에 접속되고 상기 제2OLED(340)의 캐소드는 상기 제1전원에 접속된다. 상기 발광 픽셀(300)은 제1OLED(110)의 애노드와 상기 제2OLED(340)의 캐소드를 동일한 전극으로 사용할 수 있으므로, 상기 발광 픽셀(300)의 배선을 단순화함으로써 개구율을 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 발광 픽셀(300)은 하나의 프레임의 복수의 서브-프레임들 각각의 발광 구간마다 미리 정해진 회수로 토글링하는 제2전압(Vemit)에 응답하여 그레이를 표현할 수 있다.
도 13은 도 12에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 일 예이다. 도 13은 제1전원의 전압(ELVDD)이 일정한 레벨을 갖고 제2전압(Vemit)이 로우 레벨과 하이 레벨 사이에서 미리 정해진 회수로 토글링하는 경우의 제1노드(N1)의 전압(Va)의 레벨의 변화와 전하의 이동을 나타낸다.
도 12와 도 13을 참조하면, 스캔 신호(SCAN)와 데이터 신호(DATA)에 응답하여 스위칭 회로(120)가 온되면, 상기 스위칭 회로(120)는 상기 제2전압(Vemit)을 제1 커패시터(130)의 제2전극(132)으로 공급한다.
로우 레벨을 갖는 제2전압(Vemit)이 상기 제1커패시터(130)의 제2전극 (132)으로 공급되면, 상기 제1커패시터(130)에는 제1OLED(310)를 통하여 공급되는 전하(Q1)가 충전된다. 따라서 제1 노드(N1)의 전압(Va)은 1 레벨(ELVDD-Vth_EL1)까지 상승한다. 이때, 상기 제1레벨(ELVDD-Vth_EL1)는 제2OLED(340)의 문턱 전압 (Vth_EL2)보다 낮기 때문에, 상기 제2OLED(340)에는 전류가 흐르지 못한다.
상기 제2전압(Vemit)이 로우 레벨에서 하이 레벨로 토글링 (또는 천이)하면, 상기 제1노드(N1)의 전압(Va)은 제2레벨(ELVDD-Vth_EL1+Vemit)까지 상승한다. 따라서, 상기 제2레벨(ELVDD-Vth_EL1+Vemit)이 상기 제2OLED(340)의 문턱 전압보다 높아지므로, 상기 제2OLED(340)의 양 단자 사이에는 전위차이가 발생한다.
따라서, 상기 제1커패시터(130)는 충전된 전하(Q1)를 상기 제2OLED(340)를 통하여 방전하므로, 상기 제2OLED(340)는 방전되는 전하(Q2)에 기초하여 발생하는 전류에 응답하여 발광하게 된다.
도 14는 도 12에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 다른 실시 예이다. 도 13은 제2전압(Vemit)은 일정한 로우 레벨을 갖고 제1전원의 전압(ELVDD)이 제3레벨(Neg_ELVDD)과 제4레벨(Pos_ELVDD)사이에서 미리 정해진 회수로 스윙(swing)하는 경우의 제1노드(N1)의 전압(Va)의 레벨의 변화와 전하의 이동을 나타낸다. 여기서 상기 제4레벨(Pos_ELVDD)이 상기 제3레벨(Neg_ELVDD)보다 높다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제1전원의 전압(ELVDD)이 제4레벨 (Pos_ELVDD)일 경우, 상기 제1전원은 제1 노드(N1)의 전압(Va)이 제1레벨 (Pos_ELVDD - Vth_EL1)로 상승할 때까지 제1OLED(110)를 통하여 상기 제1커패시터(130)로 전하 (Q1)를 공급한다.
이때, 상기 제1OLED(110)의 문턱 전압(Vth_EL1)과 상기 제2 OLED(340)의 문턱 전압(Vth_EL2)이 서로 동일하고 상기 제2OLED(340)의 캐소드가 접속된 제1전원의 전압(ELVDD)이 상기 제1레벨(Pos_ELVDD - Vth_EL1)보다 높기 때문에, 상기 제2OLED (340)는 발광하지 않는다.
이후, 상기 제1전원의 전압(ELVDD)이 제3레벨(Neg_ELVDD)로 천이하면, 상기 제2OLED(340)의 캐소드가 접속된 상기 제1전원의 전압(ELVDD)은 상기 제1노드 (N1)의 전압(Va)보다 낮아진다.
따라서, 상기 제2OLED(340)의 애노드와 캐소드 사이에는 전압차이가 발생하므로, 상기 제1커패시터(130)에 충전된 전하(Q1)는 상기 제2OLED(340)를 통하여 방전된다. 따라서, 상기 제2OLED(340)는 상기 제1커패시터(130)로부터 방전되는 전하(Q2)에 기초하여 발광한다.
이때, 상기 제3레벨(Neg_ELVDD)이 지속되는 시간은 상기 제1커패시터(130)에 충전된 전하(Q1)를 충분히 방전할 수 있는 시간이어야 한다. 이때, Q1=Q2이다.
상기 제1전원의 전압(ELVDD)은 하나의 프레임의 복수의 서브-프레임들 각각의 발광 구간에서 미리 정해진 회수만큼 토글링(또는 스윙(swing))하므로, 발광 픽셀 (300)의 제2OLED(340)로 공급되는 전류의 양은 상기 제1전원의 전압(ELVDD)의 토글링 회수에 따라 달라진다. 따라서, 상기 발광 픽셀(300)은 발광 구간마다 미리 정해진 회수로 발광하는 빛의 양을 적분하여 그레이를 표현할 수 있다.
상기 제1커패시터(130)는 외부의 변화에 무관하게 제2OLED(340)로 항상 일정한 전하를 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예들 중의 제4실시예에 따른 발광 픽셀의 구조를 나타낸다. 도 15에 도시된 발광 픽셀(400)의 구조는 스위칭 소자(410)를 제외하고 도 12에 도시된 발광 픽셀(300)의 구조와 실질적으로 동일하다.
상기 스위칭 소자(410)는 제1전원과 상기 제1커패시터(130)의 제1전극(131) 사이에 접속되고, 제2전압(Vemit)에 응답하여 상기 제1전원과 상기 제1전극(131)을 온/오프한다. 상기 스위칭 소자(410)는 PMOS 트랜지스터 또는 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 16은 도 15에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 일 실시 예이다. 도 16은 제1전원의 전압(ELVDD)이 일정한 레벨을 갖고 제2전압(Vemit)이 로우 레벨과 하이 레벨 사이에서 미리 정해진 회수로 스윙하는 경우의 제1노드(N1)의 전압(Va)의 레벨의 변화와 전하의 이동을 나타낸다.
도 15와 도 16을 참조하면, 스캔 신호(SCAN)와 데이터 신호(DATA)에 응답하여 스위칭 회로(120)가 온되면, 상기 스위칭 회로(120)는 제2전압(Vemit)을 상기 제1커패시터(130)의 제1전극(132)으로 공급한다.
로우 레벨을 갖는 제2전압(Vemit)이 제1커패시터(130)의 제2전극(132)으로 공급되면, PMOS 트랜지스터로 구현된 상기 스위칭 소자(410)는 제1전원에 의하여 발생된 전하(Q1)를 제1노드(N1)로 공급한다. 따라서, 상기 제1노드(N1)의 전압 (Va)은 제1전원의 전압(ELVDD)까지 상승한다. 이때, 제2OLED(340)의 애노드의 전압과 캐소드의 전압이 서로 같기 때문에 상기 제2OLED(340)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 상기 제2OLED(340)는 발광하지 않는다.
상기 제2전압(Vemit)이 하이 레벨로 천이하면, 상기 제1노드(N1)의 전압 (Va)은 제2레벨(ELVDD+Vemit)까지 상승한다. 따라서, 상기 제2OLED(340)의 애노드와 캐소드 사이에는 전압차이가 발생한다. 따라서, 상기 제1커패시터(130)에 충전된 전하(Q1)는 상기 제2OLED(340)를 통하여 제1전원 쪽으로 방전된다. 이때, Q1=Q2이다.
도 17은 도 15에 도시된 발광 픽셀의 발광 구간에서의 구동 방법을 설명하기 위한 전압 파형도의 다른 실시 예이다. 도 17은 제2전압(Vemit)은 일정한 로우 레벨을 갖고 제1전원의 전압(ELVDD)이 제3레벨(Neg_ELVDD)과 제4레벨(Pos_ELVDD)사이에서 미리 정해진 회수로 스윙(swing)하는 경우의 제1노드(N1)의 전압(Va)의 레벨의 변화와 전하의 이동을 나타낸다. 여기서 상기 제4레벨(Pos_ELVDD)이 상기 제3레벨 (Neg_ELVDD)보다 높다.
도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제1전원의 전압(ELVDD)이 제4레벨 (Pos_ELVDD)일 경우, 상기 스위칭 소자(410)는 로우 레벨을 갖는 제2전압(Vemit)에 응답하여 상기 제4레벨(Pos_ELVDD)을 갖는 상기 제1전원의 전압(ELVDD)을 제1노드(N1)로 공급한다. 따라서, 상기 제1전원에 의하여 발생된 전하(Q1)가 제1커패시터(130)에 충전되므로, 상기 제1노드(N1)는 상기 제4레벨(Pos_ELVDD)까지 상승한 다.
그러나, 상기 제2OLED(340)의 애노드의 전압(Pos_ELVDD)과 캐소드의 전압(Pos_ELVDD)은 서로 동일하므로, 상기 제2OLED(340)에는 전류가 흐르지 않는다.
상기 제1전원의 전압(ELVDD)이 상기 제4레벨(Pos_ELVDD)보다 낮은 상기 제3레벨 (Neg_ELVDD)로 천이하면, 상기 제2OLED(340)의 캐소드의 전압 (ELVDD=Pos_ELVDD)은 상기 제1노드(N1)의 전압(Va= Pos_ELVDD)보다 낮아지므로, 상기 제2OLED(340)의 애노드와 캐소드 사이에는 전압차이가 발생한다. 따라서, 상기 제1커패시터(130)에 충전된 전하(Q1)는 상기 제2OLED(340)를 통하여 방전된다. 상기 제2OLED(340)는 상기 제1커패시터(130)로부터 방전되는 전하(Q2)에 의하여 발생된 전류에 응답하여 발광한다.
만일, 서브-프레임의 발광 구간 동안, 상기 전압(ELVDD)이 제3레벨 (Neg_ELVDD)과 제4레벨(Pos_ELVDD)사이를 복수번 토글링하는 경우, 상기 토글링 회수에 따라 상기 제2OLED(340)에 흐르는 전류량(또는 발광 회수)이 달라지기 때문에 상기 제2OLED(340)는 발광되는 빛의 양의 적분값에 따라 그레이를 표현할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 발광 픽셀들(100, 200, 300, 또는 400) 각각은 각 서브-프레임마다 서로 다른 회수로 토글링하는 제1전원의 전압 또는 제2전압에 응답하여 그레이를 표현할 수 있다. 본 명세서에서는 발광 소자의 일 예로서 OLED를 예로 들어 설명하나, 상기 OLED는 전-광 변환 소자의 일 예이므로, 본 발명의 기술적 사상은 전광 변환 소자를 포함하는 발광 소자에 적용될 수 있음은 당연하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 전류 원으로 사용되는 커패시터와 유기 발광 다이오드를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 픽셀은 상기 발광 픽셀의 특성의 저하에 무관하게 상기 유기 발광 다이오드로 항상 일정한 전류를 공급할 수 있으므로 시간이 경과된 후에도 일정한 휘도를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 발광 픽셀은 상기 발광 픽셀의 특성의 저하에 무관하게 항상 일정한 전류를 유기 발광 다이오드로 공급할 수 있으므로 상기 유기 발광 다이오드로 가해지는 스트레스를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 발광 픽셀의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발광 픽셀을 구동하기 위한 드라이버는 발광 구간 동안 미리 정해진 회수로 토글링하는 전압을 상기 발광 픽셀로 공급할 수 있으므로, 상기 발광 픽셀의 휘도를 안정화시킬 수 있다.

Claims (31)

  1. 제1OLED(Organic Light-Emitting Diode); 및
    자신의 제1전극으로 공급되는 제1전압과 자신의 제2전극으로 공급되는 제2전압의 차이에 상응하는 전하에 의하여 발생한 전류를 상기 제1OLED로 공급하기 위한 커패시터를 포함하는 발광 픽셀(Light emitting pixel).
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 픽셀은,
    상기 제1전극으로 상기 제1전압을 공급하기 위한 제2OLED를 더 포함하는 발광 픽셀.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광 픽셀은,
    상기 제2전압에 응답하여 상기 제1전극으로 상기 제1전압을 공급하기 위한 전압공급 소자를 더 포함하는 발광 픽셀.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1전압 또는 상기 제2전압은 발광 구간마다 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 발광 픽셀.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 픽셀은,
    스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭 되어, 상기 제2전압을 상기 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함하는 발광 픽셀.
  6. 제1전압을 수신하기 위한 제1전극, 및 제2전압을 수신하기 위한 제2전극을 포함하는 커패시터; 및
    상기 제1전극에 접속된 애노드를 갖는 제1유기 발광 다이오드를 포함하는 발광 픽셀.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1유기 발광 다이오드의 캐소드는 상기 제1전압보다 높은 제3전압을 공급하는 제1전원, 또는 상기 제3전압보다 낮은 제4전압을 공급하기 위한 제2전원에 접속되는 발광 픽셀.
  8. 제6항에 있어서, 상기 발광 픽셀은,
    상기 제1전압보다 높은 제3전압을 공급하는 제1전원과 상기 제1전극 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드를 더 포함하는 발광 픽셀.
  9. 제6항에 있어서, 상기 발광 픽셀은,
    상기 제2전압에 응답하여 상기 제1전압을 상기 제1전극으로 공급하기 위한 스위칭 소자를 더 포함하는 발광 픽셀.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1전압 또는 상기 제2전압은 발광 구간마다 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 발광 픽셀.
  11. 제6항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 픽셀은,
    스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 상기 제2전압을 상기 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함하는 발광 픽셀.
  12. 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생기; 및
    OLED(Organic Light-Emitting Diode)의 발광을 제어하기 위한 커패시터의 제1전극으로 공급되는 제1전압과 상기 커패시터의 제2전극으로 공급되는 제2전압을 발생하기 위한 전압 발생기를 포함하며,
    상기 OLED를 이용하여 계조를 표현하기 위하여, 상기 전압 발생기는 상기 제어신호에 응답하여 발광 구간마다 이미 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 발생하는 OLED의 발광을 제어하기 위한 전압을 발생하기 위한 전압 발생 회로.
  13. OLED, 및 제1전극과 제2전극을 포함하며 상기 제1전극으로 공급되는 제1전압과 상기 제2전극으로 공급되는 제2전압의 차이에 상응하는 전하에 의하여 발생한 전류를 상기 OLED로 공급하기 위한 커패시터를 포함하는 발광 픽셀을 구동하기 위한 드라이버에 있어서,
    제어신호를 발생하는 제어신호 발생기; 및
    상기 OLED를 이용하여 계조를 표현하기 위하여, 상기 제어신호에 응답하여 발광 구간동안 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 발생하기 위한 전압 발생기를 포함하는 발광 픽셀을 구동하기 위한 드라이버.
  14. 제13항에 있어서, 상기 발광 픽셀이,
    스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 상기 제2 전압을 상기 제2 전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함하는 경우,
    상기 드라이버는, 적어도 하나의 타이밍 제어신호에 응답하여, 상기 스캔 신호와 상기 데이터 신호를 발생하기 위한 신호 발생 회로를 더 포함하는 드라이버.
  15. 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 및 복수의 발광 픽셀들을 포함하는 패널; 및
    제2전압을 발생하는 전압 발생기를 포함하며, 상기 복수의 데이터 라인들로 데이터 신호들과 상기 복수의 스캔 라인들로 스캔 신호들을 공급하기 위한 드라이 버를 포함하며,
    상기 복수의 발광 픽셀들 각각은,
    제1전압을 수신하기 위한 제1전극, 및 상기 제2전압을 수신하기 위한 제2전극을 포함하는 커패시터;
    상기 제1전극과 접속된 애노드를 갖는 제1유기 발광 다이오드; 및
    상기 복수의 스캔 라인들 중에서 대응되는 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 상기 복수의 데이터 라인들 중에서 대응되는 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 상기 제2전압을 상기 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은,
    전원과 상기 제1전극 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 복수의 발광 픽셀들 각각은,
    전원과 상기 제1전극 사이에 접속되고, 상기 제2전압에 응답하여 스위칭되는 스위칭 소자를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1유기 발광 다이오드의 캐소드는 제1전원 또는 상기 제1전원의 전압 보다 낮은 전압을 발생하는 제2전원에 접속되는 디스플레이 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 드라이버는,
    상기 제2전압을 발생하는 상기 전압 발생기를 포함하며, 상기 복수의 데이터 라인들로 상기 데이터 신호들을 공급하기 위한 데이터 라인 드라이버; 및
    상기 복수의 스캔 라인들로 상기 스캔 신호들을 공급하기 위한 스캔 라인 드라이버를 포함하는 디스플레이 장치.
  20. 커패시터에 제1전압과 제2전압의 차이에 상응하는 전하를 충전하는 단계; 및
    제1유기 발광 다이오드가 상기 커패시터에 충전된 전하에 상응하는 전류에 응답하여 계조를 표현하는 단계를 포함하는 발광 픽셀의 계조 표현 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은,
    발광 구간마다 미리 정해진 횟수만큼 토글링하는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함하는 발광 픽셀의 계조 표현 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은,
    발광 구간 동안, 제2유기 발광 다이오드가 미리 정해진 횟수만큼 토글링하는 상기 제1전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함하는 발광 픽셀의 계조 표현 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은,
    발광 구간 동안, 상기 제2전압에 응답하여 스위칭 되는 스위칭 소자를 통하여 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제1전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함하는 발광 픽셀의 계조 표현 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 발광 픽셀의 계조 표현 방법은,
    발광 구간 동안, 스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 상기 제2전압을 상기 커패시터로 공급하는 단계를 더 포함하는 발광 픽셀의 계조 표현 방법.
  25. OLED의 발광을 제어할 수 있는 커패시터의 제1전극으로 제1전압과 상기 커패시터의 제2전극으로 제2전압을 공급하는 단계; 및
    발광 구간마다, 상기 제1전압 또는 상기 제2전압을 미리 정해지 회수만큼 토글링하는 단계를 포함하는 발광 픽셀의 구동 방법.
  26. 제1전압을 공급하기 위한 제1전원과 커패시터의 제1전극 사이에 접속된 제1유기 발광 다이오드;
    상기 제1전극과 제2전원 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드; 및
    스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 제2전압을 상기 커패시터의 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함하는 발광 픽셀.
  27. 제1전압을 공급하기 위한 제1전원과 커패시터의 제1전극 사이에 접속되고, 제2전압에 응답하여 스위칭되는 스위칭 소자;
    상기 제1전극과 제2전원 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드; 및
    스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 상기 제2전압을 상기 커패시터의 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함하는 발광 픽셀.
  28. 제1전압을 공급하기 위한 제1전원과 커패시터의 제1전극 사이에 접속된 제1유기 발광 다이오드;
    상기 제1전원과 상기 제1전극 사이에 접속된 제2유기 발광 다이오드; 및
    스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 제2전압을 상기 커패시터의 제2전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함하는 발광 픽셀.
  29. 제1전압을 공급하기 위한 제1 전원과 커패시터의 제1 전극 사이에 접속되고, 제2 전압에 응답하여 스위칭되는 스위칭 소자;
    상기 제1 전원과 상기 제1 전극 사이에 접속된 제2 유기 발광 다이오드; 및
    스캔 라인을 통하여 입력된 스캔 신호와 데이터 라인을 통하여 입력된 데이터 신호에 기초하여 스위칭되어 상기 제2 전압을 상기 커패시터의 제2 전극으로 공급하기 위한 스위칭 회로를 포함하는 발광 픽셀.
  30. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 제2전원은 상기 제1전압보다 낮은 전압을 공급하기 위한 전원인 발광 픽셀.
  31. 제26항 내지 제29항 중의 어느 한 항에 있어서, 발광 구간마다 상기 제1전압 또는 상기 제2전압은 미리 정해진 회수만큼 토글링하는 발광 픽셀.
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