KR20110139005A - 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법 - Google Patents

유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드를 분리 구성함으로써 유기 발광 다이오드의 전류를 보상하고 고속 구동을 수행할 수 있도록 한 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것으로, 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드가 분리 구성되어 유기 발광 다이오드를 구동하는 화소 구동부가 각각의 화소 영역에 형성된 표시패널; 상기 표시패널의 제 1 게이트 라인들과 발광 제어라인들 및 제 2 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동부; 상기 표시패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동부; 상기 표시패널의 전원라인들에 제 1 및 제 2 전원신호와 보상 전압을 공급하는 전원 공급부; 및 외부로부터의 영상 데이터를 상기 표시패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 데이터 구동부에 공급함과 아울러 게이트 및 데이터 구동 제어신호를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 구동부를 제어하는 타이밍 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법{DRIVING APPRATUS OF ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 다이오드 표시장치에 관한 것으로, 특히 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드를 분리 구성함으로써 유기 발광 다이오드의 전류를 보상하고 고속 구동을 수행할 수 있도록 한 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드 표시장치는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 이러한 유기 발광 다이오드 표시장치의 각 화소는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)와, 그 OLED를 독립적으로 구동하는 화소 구동부를 구비한다.
OLED는 화소 구동부와 접속된 음극 및 전원 라인과 접속된 양극 그리고 양극과 음극 사이에 형성된 유기층으로 구성된다.
화소 구동부는 각각의 OLED와 함께 스캔 신호를 공급하는 게이트 라인, 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인 및 전원 신호를 공급하는 전원 라인에 의해 정의되는 각 화소 영역에 구성된다. 이러한 화소 구동부 각각은 각 게이트 라인과 데이터 라인 및 전원 라인 사이에 접속된 적어도 하나의 스위칭 소자와 구동 스위칭 소자 및 적어도 하나의 스토리지 캐패시터로 구성되어 상기의 OLED를 구동한다.
이와 같이 구성된 종래의 유기 발광 다이오드 표시장치는 비발광 기간과 발광 기간으로 구분되어 구동될 수도 있으며, 비발광 기간은 크게 리셋, 초기화, 샘플링 및 어드레스 발광 기간으로 나뉘어 구동될 수 있다.
종래의 유기 발광 다이오드 표시장치에 구성된 각 화소 구동부들은 데이터 전압이 입력되는 노드와 구동 스위칭 소자의 문턱 전압이 저장되는 노드가 하나로 구성되어, 리셋 및 초기화 기간을 거친 후 샘플링 기간에 문턱 전압을 저장하고 어드레스 기간에 데이터 전압을 입력받아 문턱 전압으로 보상하여 OLED를 구동하였다.
따라서, 종래의 유기 발광 다이오드 표시장치는 복잡한 구동 과정으로 구동시간을 단축하기 어려웠고 OLED의 전류 변화를 보상하기 어려운 문제점이 있었다. 특히, 저전위나 부극성 전압 레벨에서의 구동 스위칭 소자 문턱 전압이나 OLED의 저전류 변화를 보상할 수 없기 때문에 음극이 하부 기판에 연결된 반전 OLED(Inverted OLED) 등에는 적용할 수 없는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드를 분리 구성함으로써 유기 발광 다이오드의 전류를 보상하고 고속 구동을 수행할 수 있도록 한 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드가 분리 구성되어 유기 발광 다이오드를 구동하는 화소 구동부가 각각의 화소 영역에 형성된 표시패널; 상기 표시패널의 제 1 게이트 라인들과 발광 제어라인들 및 제 2 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동부; 상기 표시패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동부; 상기 표시패널의 전원라인들에 제 1 및 제 2 전원신호와 보상 전압을 공급하는 전원 공급부; 및 외부로부터의 영상 데이터를 상기 표시패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 데이터 구동부에 공급함과 아울러 게이트 및 데이터 구동 제어신호를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 구동부를 제어하는 타이밍 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 화소 구동부는 상기 제 1 게이트 라인으로부터의 제 1 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 제 1 노드에 공급함으로써 구동 스위칭 소자를 구동하는 제 1 스위칭 소자, 상기 제 2 게이트 라인으로부터의 제 2 게이트 신호에 응답하여 상기 전원 공급부로부터의 보상 전압을 제 2 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에 상기 구동 스위칭 소자와는 병렬 구조로 연결되어 상기 제 1 스위칭 소자로부터의 데이터 전압에 따라 충/방전되는 제 1 스토리지 캐패시터, 상기 제 1 스토리지 캐패시터와는 병렬 구조로 상기 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 단자 사이에 연결되어 제 3 노드를 구성하는 제 2 스토리지 캐패시터, 전단의 발광 제어 전압에 따라 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극 및 드레인 전극을 상기 제 2 스토리지 캐패시터를 통해 서로 접속시킴으로써 상기 구동 스위칭 소자를 다이오드 형태로 접속시키는 제 3 스위칭 소자, 발광 제어 라인으로부터의 발광 제어 전압에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극과 연결된 상기 제 3 노드를 상기 제 2 전원신호 공급단에 접속시키는 제 4 스위칭 소자를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 구동부는 상기 게이트 제어신호에 따라 하이 또는 로우 논리의제 1 게이트 전압들을 순차적으로 생성하여 상기 제 1 게이트 라인들에 순차적으로 공급함과 아울러, 상기 게이트 제어신호들을 적어도 한 수평 기간 단위로 쉬프트시켜 하이 또는 로우 논리의 제 2 게이트 전압들을 순차적으로 생성하여 상기 각각의 제 2 게이트 라인들에 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 구동부는 상기 게이트 제어신호들을 적어도 한 수평 기간 단위로 쉬프트시켜 상기 제 2 게이트 전압들과 다른 위상차의 하이 또는 로우 논리의 발광 제어 전압들을 순차적으로 생성하여 상기 각각의 발광 제어 라인들에 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍 제어부는 매 프레임 기간의 영상 표시기간을 데이터 전압 어드레싱 기간, 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간, 문턱 전압 보상 기간 및 유기 발광 다이오드 발광 기간으로 각각 구분하고, 상기 구분된 각 기간을 조절하여 상기 보상 전압에 의해 보상된 데이터 전압에 따라 상기 유기 발광 다이오드의 고속 구동이 가능하도록 상기 게이트 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 화소 구동부가 상기 제 1 게이트 라인으로부터의 제 1 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 제 1 노드에 공급함으로써 구동 스위칭 소자를 구동하는 제 1 스위칭 소자, 상기 제 2 게이트 라인으로부터의 제 2 게이트 신호에 응답하여 상기 전원 공급부로부터의 보상 전압을 제 2 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에 상기 구동 스위칭 소자와는 병렬 구조로 연결되어 상기 제 1 스위칭 소자로부터의 데이터 전압에 따라 충/방전되는 제 1 스토리지 캐패시터, 상기 제 1 스토리지 캐패시터와는 병렬 구조로 상기 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 단자 사이에 연결되어 제 3 노드를 구성하는 제 2 스토리지 캐패시터, 전단의 발광 제어 전압에 따라 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극 및 드레인 전극을 상기 제 2 스토리지 캐패시터를 통해 서로 접속시킴으로써 상기 구동 스위칭 소자를 다이오드 형태로 접속시키는 제 3 스위칭 소자, 발광 제어 라인으로부터의 발광 제어 전압에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극과 연결된 상기 제 3 노드를 상기 제 2 전원신호 공급단에 접속시키는 제 4 스위칭 소자를 구성되어 각각의 화소 영역에 형성된 표시패널을 구비한 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 표시패널의 각 화소 구동부는 데이터 전압 어드레싱 기간, 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간, 문턱 전압 보상 기간 및 유기 발광 다이오드 발광 기간으로 각각 구동하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 전압 어드레싱 기간에는 상기 제 1 게이트 신호와 제 2 게이트 신호 및 상기 발광 제어신호가 하이 논리 상태로 공급되고, 전단으로부터의 발광 제어신호는 로우 논리 상태로 공급되어 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자와 상기 제 4 스위칭 소자 및 구동 스위칭 소자가 턴-온되고, 상기 제 3 스위칭 소자는 턴-오프되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간에는 상기 제 2 게이트 신호만이 하이 논리 상태로 공급되고 상기 제 1 게이트 신호와 상기 발광 제어신호 및 전단으로부터의 상기 발광 제어신호는 로우 논리 상태로 공급되어 상기 제 2 스위칭 소자와 상기 구동 스위칭 소자가 턴-온된 상태를 유지하고 상기 제 1, 제 3, 제 4 스위칭 소자는 턴-오프되는 것을 특징으로 한다.
상기 문턱 전압 보상 기간에는 상기 전단으로부터의 발광 제어신호가 하이 논리 상태로 공급되고, 상기 제 1 및 제 2 게이트 신호와 상기 발광 제어신호는 로우 논리 상태로 공급되어 상기 제 3 스위칭 소자와 상기 구동 스위칭 소자는 턴-온되고, 상기 제 1, 제 2, 제 4 스위칭 소자는 턴-오프 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 OLED 발광 기간에는 상기 전단으로부터의 발광 제어신호와 현재 단의 발광 제어신호가 하이 논리 상태로 공급되고, 상기 제 1 및 제 2 게이트 신호는 로우 논리 상태로 공급되어, 상기 제 3 및 제 4 스위칭 소자와 구동 스위칭 소자는 턴-온되고, 상기 제 1, 제 2 스위칭 소자는 턴-오프 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법은 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드를 분리 구성함으로써 유기 발광 소자의 전류를 보상하고 고속 구동 시간을 단축시켜 구동할 수 있다. 특히, 저전위나 부극성 전압 레벨에서의 구동 스위칭 소자 문턱 전압과 OLED의 저전류 변화를 보상함으로써 음극이 하부 기판에 연결된 반전 OLED(Inverted OLED)에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치를 나타낸 구성 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 한 서브 화소를 나타낸 등가 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 파형도.
도 4는 데이터 전압 어드레싱 기간 동안의 화소 구동부 구동방법을 설명하기 위한 등가 회로도.
도 5는 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간 동안의 화소 구동부 구동방법을 설명하기 위한 등가 회로도.
도 6은 문턱 전압 보상 기간 동안의 화소 구동부 구동방법을 설명하기 위한 등가 회로도.
도 7은 OLED 발광 기간 동안의 화소 구동부 구동 방법을 설명하기 위한 등가 회로도.
이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치를 나타낸 구성 블록도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 한 서브 화소를 나타낸 등가 회로도이다.
도 1에 도시된 유기 발광 다이오드 표시장치는 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드가 분리 구성되어 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)를 구동하는 화소 구동부가 각각의 화소 영역에 형성된 표시패널(1); 표시패널(1)의 제 1 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들과 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)들 및 제 2 게이트 라인(CL1 내지 CLn)들을 구동하는 게이트 구동부(2); 표시패널(1)의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들을 구동하는 데이터 구동부(3); 표시패널(1)의 전원라인들에 제 1 및 제 2 전원신호(VDD,GND)와 보상 전압(Vref)을 공급하는 전원 공급부(4); 및 외부로부터의 영상 데이터(RGB)를 상기 표시패널(1)의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 데이터 구동부(3)에 공급함과 아울러 게이트 및 데이터 구동 제어신호(DCS,GCS)를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 구동부(2,3)를 제어하는 타이밍 제어부(5)를 구비한다.
표시패널(1)은 복수의 서브 화소(PXL)들이 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 배열되어 영상을 표시하게 되는데, 각 서브 화소(PXL)는 OLED와 그 OLED를 독립적으로 구동하는 화소 구동부를 구비한다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같은 각각의 서브 화소(PXL)는 제 1 게이트 라인(GL1 내지 GLn), 데이터 라인(DL1 내지 DLm), 제 2 게이트 라인(CL1 내지 CLn) 및 발광 제어 라인(EL1 내지 ELn)에 각각 접속된 화소 구동부(DVD), 화소 구동부(DVD)와 제 2 전원신호(VSS)의 사이에 접속되어 등가적으로는 다이오드로 표현되는 OLED를 구비한다.
화소 구동부(DVD)는 제 1 내지 제 4 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr4), 구동 스위칭 소자(DTr) 및 제 1 및 제 2 스토리지 캐패시터(Cst1,Cst2)를 구비하여 이루어진다. 여기서, 제 1 내지 제 4 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr4)와 구동 스위칭 소자(DTr)는 NMOS 트랜지스터 또는 PMOS 트랜지스터 등으로 구성될 수 있는데, 이하에서는 상기 제 1 내지 제 4 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr4)와 구동 스위칭 소자(DTr)가 NMOS 트랜지스터로 이루어진 예를 설명하기로 한다.
제 1 스위칭 소자(Tr1)는 제 1 게이트 라인(GL)으로부터의 제 1 게이트 신호(Gs)에 응답하여, 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압(VData)을 제 1 노드(Vg)에 공급함으로써 구동 스위칭 소자(DTr)를 구동한다.
제 2 스위칭 소자(T2)는 제 2 게이트 라인(CL)으로부터의 제 2 게이트 신호(Cs)에 응답하여, 전원 공급부(4)로부터의 보상 전압(Vref)을 제 2 노드(Vd)에 공급한다.
제 1 스토리지 캐패시터(Cst1)는 상기 제 1 노드(Vg)와 제 2 노드(Vd)의 사이에 상기 구동 스위칭 소자(DTr)와는 병렬 구조로 연결되어 상기 제 1 스위칭 소자(Tr1)로부터의 데이터 전압(VData)에 따라 충/방전된다.
제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)는 상기 제 1 스토리지 캐패시터(Cst1)와는 병렬 구조로 상기 제 2 노드(Vd)와 상기 구동 스위칭 소자(DTr)의 드레인 단자 사이에 연결되어 제 3 노드(Vs)를 구성한다.
제 3 스위칭 소자(Tr3)는 이 전단의 발광 제어 전압(Em-1)에 따라 상기 구동 스위칭 소자(DTr)의 게이트 전극 및 드레인 전극을 상기 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)를 통해 서로 접속시킴으로써 상기 구동 스위칭 소자(DTr)를 다이오드 형태로 접속시킨다.
제 4 스위칭 소자(Tr4)는 발광 제어 라인(EL)으로부터의 발광 제어 전압(Em)에 응답하여 구동 스위칭 소자(DTr)의 드레인 전극과 연결된 제 3 노드(Vs)를 제 2 전원신호(VSS) 공급단에 접속시킨다.
OLED는 제 1 전원신호(VDD)와 접속된 애노드 전극, 화소 구동부(DVD)에 접속된 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 유기층으로 구성된다. 이러한 OLED는 화소 구동부(DVD)의 구동 스위칭 소자(DTr) 전류량에 의해 발광한다. 여기서 OLED는 캐소드 전극이 하부 기판으로 연결된 반전 OLED(Inverted OLED)로 구성될 수도 있다.
게이트 구동부(2)는 타이밍 제어부(5)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse)와 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock)에 응답하여 제 1 게이트 신호(Gs)(예를 들어, 하이 논리의 게이트 전압)를 순차적으로 생성하고, 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 따라 제 1 게이트 신호(Gs)의 펄스 폭 제어한다. 그리고, 제 1 게이트 신호(Gs)을 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 제 1 게이트 신호(Gs)이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압(예를 들어, 로우 논리의 게이트 전압)이 공급된다. 이에 따라, 게이트 구동부(2)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 제 1 스위칭 소자(Tr1)가 제 1 게이트 라인(GL) 단위로 구동되게 한다. 이때, 게이트 구동부(2)는 1 수평 기간 중 데이터 전압(VData) 입력 기간 동안에 하이 논리의 제 1 게이트 신호(Gs)를 공급하도록 한다.
또한, 게이트 구동부(2)는 하이 또는 로우 논리의 발광 제어 전압(Em)들을 순차적으로 생성하여 각각의 발광 제어 라인들(EL1 내지 ELn)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 순차적으로 출력되는 발광 제어 전압(Em)은 상기의 OLED에 전류가 흐르는 기간 즉, 영상이 표시되는 기간을 조절하게 된다. 다시 말해, 게이트 구동부(2)는 타이밍 제어부(5)의 제어에 따라 영상의 표시기간을 조절하게 되는데 이는 더욱 구체적으로는 타이밍 제어부(5)의 게이트 제어신호(GCS)를 적어도 한 수평 기간 단위로 쉬프트(shift)시켜 발광 제어 전압(Em)들을 순차적으로 생성하게 된다.
마찬가지로, 게이트 구동부(2)는 게이트 제어신호(GCS)를 적어도 한 수평 기간 단위로 쉬프트(shift)시켜 하이 또는 로우 논리의 제 2 게이트 전압(Cs)들을 순차적으로 생성하여 각각의 제 2 게이트 라인들(CL1 내지 CLn)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 순차적으로 출력되는 제 2 게이트 전압(Cs)은 상기의 제 2 노드(Vd)와 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)에 보상전압(Vref)이 공급되는 기간을 조절하게 된다. 다시 말해, 각각의 화소 구동부(DVD)에는 데이터 전압(VData)의 충전 노드인 제 1 노드(Vg)와 구동 스위칭 소자(DTr)의 문턱 전압 보상 노드인 제 2 노드(Vd)가 분리 구성되어 있어, 게이트 구동부(2)는 제 2 게이트 전압(Cs)들을 통해 제 2 노드(Vd)와 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)에 보상전압(Vref)이 공급되는 기간을 조절하게 된다.
데이터 구동부(3)는 타이밍 제어부(5)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 중 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse)와 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock) 등을 이용하여 타이밍 제어부(5)로부터 입력되는 디지털 영상 데이터(Data)를 아날로그 전압 즉, 아날로그의 데이터 전압으로 변환한다. 이때, 데이터 구동부(3)는 디지털 영상 데이터(Data)들의 계조 값에 각각 대응되도록 세분화된 감마전압 세트를 이용하여 디지털 영상 데이터(Data)들을 아날로그 데이터 전압(VData)으로 변환한다. 그리고, 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호에 응답하여 데이터 전압(VData)을 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 구체적으로, 데이터 구동부(3)는 SSC에 따라 입력되는 디지털 영상 데이터(Data)들을 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 신호가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인분의 데이터 전압(VData)을 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.
타이밍 제어부(8)는 외부로부터 입력되는 RGB 데이터(RGB)를 표시패널(1)의 크기 및 해상도 등에 알맞게 정렬하고 정렬된 디지털 영상 데이터(Data)를 데이터 구동부(3)에 공급한다. 그리고, 타이밍 제어부(8)는 외부로부터 입력되는 동기신호들 예를 들어, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 동기신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync) 등을 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GVS,DVS)를 생성하고 이를 게이트 구동부(2)와 데이터 구동부(3)에 각각 공급한다. 이때, 타이밍 제어부(5)는 매 프레임 기간의 영상 표시기간을 미리 설정하고, 영상 표시기간을 데이터 전압 어드레싱 기간, 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간, 문턱 전압 보상 기간 및 OLED 발광 기간으로 각각 구분하고 구분된 각 기간을 조절하여 보상 전압(Vref)에 의해 보상된 데이터 전압(VData)에 따라 OLED의 고속 구동이 가능하도록 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다.
도 3은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3에 도시된 유기 발광 다이오드 표시장치의 영상 표시기간은 크게 데이터 전압 어드레싱 기간(T1), 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간(T2), 문턱 전압 보상 기간(T3), OLED 발광 기간(Tm)으로 이루어진다.
도 4는 데이터 전압 어드레싱 기간 동안의 화소 구동부 구동방법을 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 데이터 전압 어드레싱 기간(T1)에는 제 1 게이트 신호(Gs)와 제 2 게이트 신호(Cs) 및 발광 제어신호(Em)가 하이 논리 상태로 공급되고, 전단으로부터의 발광 제어신호(Em-1)는 로우 논리 상태로 공급된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Tr1,Tr2)와 제 4 스위칭 소자(Tr4) 및 구동 스위칭 소자(DTr)가 턴-온되고, 제 3 스위칭 소자(Tr3)가 턴-오프된다.
이러한 데이터 전압 어드레싱 기간(T1)에 제 1 노드(Vg)에는 제 1 스토리지 캐패시터(Cst1)에 의해 보상 전압(Vref)과 데이터 전압(VData)의 차 전압이 충전되고 제 2 노드(Vd)에는 보상 전압(Vref)이 공급된다. 이때, 제 3 노드(Vs)는 저전원 전원인 제 2 전원신호(VSS) 공급단과 접속되어 방전된다.
도 5는 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간 동안의 화소 구동부 구동방법을 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 구동 스위칭 소자(DTr)의 문턱 전압 저장기간(T2)에는 제 2 게이트 신호(Cs)만이 하이 논리 상태로 공급되고, 제 1 게이트 신호(Gs)와 발광 제어신호(Em) 및 전단으로부터의 발광 제어신호(Em-1)는 로우 논리 상태로 공급된다. 이에 따라, 제 2 스위칭 소자(Tr2)와 구동 스위칭 소자(DTr)가 턴-온된 상태를 유지하고, 제 1, 제 3, 제 4 스위칭 소자(Tr1,Tr3,Tr4)가 턴-오프된다.
이러한 구동 스위칭 소자(DTr)의 문턱 전압 저장기간(T2)에는 제 1 노드(Vg)가 제 1 스토리지 캐패시터(Cst1)에 의해 보상 전압(Vref)과 데이터 전압(VData)의 차 전압을 유지하고, 제 2 노드(Vd)에는 보상 전압(Vref)이 공급된다. 따라서, 제 3 노드(Vs)에는 보상 전압(Vref)과 데이터 전압(VData) 및 구동 스위칭 소자(DTr)의 문턱 전압(Vth)이 공급된다. 이때, 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)에는 문턱 전압(Vth)이 보상 전압으로 데이터 전압(VData)과 함께 충전된다.
도 6은 문턱 전압 보상 기간 동안의 화소 구동부 구동방법을 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 문턱 전압(Vth) 보상 기간(T3)에는 전단으로부터의 발광 제어신호(Em-1)가 하이 논리 상태로 공급되고, 제 1 및 제 2 게이트 신호(Gs,Cs)와 발광 제어신호(Em)는 로우 논리 상태로 공급된다. 이에 따라, 제 3 스위칭 소자(Tr3)와 구동 스위칭 소자(DTr)가 턴-온되고, 제 1, 제 2, 제 4 스위칭 소자(Tr1,Tr2,Tr4)가 턴-오프 상태를 유지한다.
이러한 문턱 전압(Vth) 보상 기간(T3)에는 구동 스위칭 소자(DTr)의 게이트 전극과 드레인 전극이 등전위를 형성하게 된다. 즉, 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2) 양단의 전압은 전류 패스가 형성되지 않은 상태이기 때문에 일정하게 유지 즉, 문턱 전압(Vth)이 보상 전압으로 데이터 전압(VData)과 함께 유지된다.
도 7은 OLED 발광 기간 동안의 화소 구동부 구동 방법을 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 3 및 도 7을 참조하면, OLED 발광 기간(Tm) 동안에는 전단으로부터의 발광 제어신호(Em-1)와 현재 단의 발광 제어신호(Em)이 하이 논리 상태로 공급되고, 제 1 및 제 2 게이트 신호(Gs,Cs)는 로우 논리 상태로 공급된다. 이에 따라, 제 3 및 제 4 스위칭 소자(Tr3,Tr4)와 구동 스위칭 소자(DTr)가 턴-온되고, 제 1, 제 2 스위칭 소자(Tr1,Tr2)가 턴-오프 상태를 유지한다.
이러한 OLED 발광 기간(Tm)에는 문턱 전압(Vth)이 보상 전압으로 데이터 전압(VData)과 함께 구동 스위칭 소자(DTr)를 통해 제 4 스위칭 소자(Tr4)로 흐르게 되어 OLED이 문턱 전압(Vth)과 데이터 전압(VData) 레벨에 대응하여 발광하도록 한다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 표시장치의 구동장치와 그 구동방법은 데이터 전압(VData)의 충전 노드인 제 1 노드(Vg)와 구동 스위칭 소자(DTr)의 문턱 전압 보상 노드인 제 2 노드(Vd)를 분리 구성함으로써 유기 발광 다이오드의 전류를 보상하고, OLED를 고속 구동할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 저전위(VSS)나 부극성 전압 레벨에서의 구동 스위칭 소자(DTr) 문턱 전압(Vth)과 OLED의 저전류 변화를 보상할 수 있다. 따라서, 부극성(negative)의 문턱전압(Vth)을 갖거나, 문턱전압(Vth) 쉬프트가 발생할 수 있는 아몰퍼스 실리콘 트랜지스터인 산화 트랜지스터 증에 사용될 수 있다. 그리고, 음극이 하부 기판에 연결된 반전 OLED(Inverted OLED)에도 적용할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 표시패널 2: 게이트 구동부
3: 데이터 구동부 4: 전원 공급부
8: 타이밍 제어부 PXL: 서브 화소
DTr: 구동 스위칭 소자 Vref: 보상전압
Tr1 내지 Tr4: 제 1 내지 제 4 스위칭 소자

Claims (10)

  1. 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 보상 노드와 데이터 전압의 충전 노드가 분리 구성되어 유기 발광 다이오드를 구동하는 화소 구동부가 각각의 화소 영역에 형성된 표시패널;
    상기 표시패널의 제 1 게이트 라인들과 발광 제어라인들 및 제 2 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동부;
    상기 표시패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동부;
    상기 표시패널의 전원라인들에 제 1 및 제 2 전원신호와 보상 전압을 공급하는 전원 공급부; 및
    외부로부터의 영상 데이터를 상기 표시패널의 구동에 알맞게 정렬하여 상기 데이터 구동부에 공급함과 아울러 게이트 및 데이터 구동 제어신호를 생성하여 상기 게이트 및 데이터 구동부를 제어하는 타이밍 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 구동부는
    상기 제 1 게이트 라인으로부터의 제 1 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 제 1 노드에 공급함으로써 구동 스위칭 소자를 구동하는 제 1 스위칭 소자,
    상기 제 2 게이트 라인으로부터의 제 2 게이트 신호에 응답하여 상기 전원 공급부로부터의 보상 전압을 제 2 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에 상기 구동 스위칭 소자와는 병렬 구조로 연결되어 상기 제 1 스위칭 소자로부터의 데이터 전압에 따라 충/방전되는 제 1 스토리지 캐패시터,
    상기 제 1 스토리지 캐패시터와는 병렬 구조로 상기 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 단자 사이에 연결되어 제 3 노드를 구성하는 제 2 스토리지 캐패시터,
    전단의 발광 제어 전압에 따라 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극 및 드레인 전극을 상기 제 2 스토리지 캐패시터를 통해 서로 접속시킴으로써 상기 구동 스위칭 소자를 다이오드 형태로 접속시키는 제 3 스위칭 소자,
    발광 제어 라인으로부터의 발광 제어 전압에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극과 연결된 상기 제 3 노드를 상기 제 2 전원신호 공급단에 접속시키는 제 4 스위칭 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는
    상기 게이트 제어신호에 따라 하이 또는 로우 논리의제 1 게이트 전압들을 순차적으로 생성하여 상기 제 1 게이트 라인들에 순차적으로 공급함과 아울러, 상기 게이트 제어신호들을 적어도 한 수평 기간 단위로 쉬프트시켜 하이 또는 로우 논리의 제 2 게이트 전압들을 순차적으로 생성하여 상기 각각의 제 2 게이트 라인들에 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는
    상기 게이트 제어신호들을 적어도 한 수평 기간 단위로 쉬프트시켜 상기 제 2 게이트 전압들과 다른 위상차의 하이 또는 로우 논리의 발광 제어 전압들을 순차적으로 생성하여 상기 각각의 발광 제어 라인들에 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어부는
    매 프레임 기간의 영상 표시기간을 데이터 전압 어드레싱 기간, 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간, 문턱 전압 보상 기간 및 유기 발광 다이오드 발광 기간으로 각각 구분하고,
    상기 구분된 각 기간을 조절하여 상기 보상 전압에 의해 보상된 데이터 전압에 따라 상기 유기 발광 다이오드의 고속 구동이 가능하도록 상기 게이트 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동장치.
  6. 화소 구동부가 상기 제 1 게이트 라인으로부터의 제 1 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 제 1 노드에 공급함으로써 구동 스위칭 소자를 구동하는 제 1 스위칭 소자, 상기 제 2 게이트 라인으로부터의 제 2 게이트 신호에 응답하여 상기 전원 공급부로부터의 보상 전압을 제 2 노드에 공급하는 제 2 스위칭 소자, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에 상기 구동 스위칭 소자와는 병렬 구조로 연결되어 상기 제 1 스위칭 소자로부터의 데이터 전압에 따라 충/방전되는 제 1 스토리지 캐패시터, 상기 제 1 스토리지 캐패시터와는 병렬 구조로 상기 제 2 노드와 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 단자 사이에 연결되어 제 3 노드를 구성하는 제 2 스토리지 캐패시터, 전단의 발광 제어 전압에 따라 상기 구동 스위칭 소자의 게이트 전극 및 드레인 전극을 상기 제 2 스토리지 캐패시터를 통해 서로 접속시킴으로써 상기 구동 스위칭 소자를 다이오드 형태로 접속시키는 제 3 스위칭 소자, 발광 제어 라인으로부터의 발광 제어 전압에 응답하여 상기 구동 스위칭 소자의 드레인 전극과 연결된 상기 제 3 노드를 상기 제 2 전원신호 공급단에 접속시키는 제 4 스위칭 소자를 구성되어 각각의 화소 영역에 형성된 표시패널을 구비한 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 표시패널의 각 화소 구동부는
    데이터 전압 어드레싱 기간, 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간, 문턱 전압 보상 기간 및 유기 발광 다이오드 발광 기간으로 각각 구동하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터 전압 어드레싱 기간에는
    상기 제 1 게이트 신호와 제 2 게이트 신호 및 상기 발광 제어신호가 하이 논리 상태로 공급되고, 전단으로부터의 발광 제어신호는 로우 논리 상태로 공급되어 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자와 상기 제 4 스위칭 소자 및 구동 스위칭 소자가 턴-온되고, 상기 제 3 스위칭 소자는 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 스위칭 소자의 문턱 전압 저장기간에는
    상기 제 2 게이트 신호만이 하이 논리 상태로 공급되고 상기 제 1 게이트 신호와 상기 발광 제어신호 및 전단으로부터의 상기 발광 제어신호는 로우 논리 상태로 공급되어 상기 제 2 스위칭 소자와 상기 구동 스위칭 소자가 턴-온된 상태를 유지하고 상기 제 1, 제 3, 제 4 스위칭 소자는 턴-오프되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 문턱 전압 보상 기간에는
    상기 전단으로부터의 발광 제어신호가 하이 논리 상태로 공급되고, 상기 제 1 및 제 2 게이트 신호와 상기 발광 제어신호는 로우 논리 상태로 공급되어 상기 제 3 스위칭 소자와 상기 구동 스위칭 소자는 턴-온되고, 상기 제 1, 제 2, 제 4 스위칭 소자는 턴-오프 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 OLED 발광 기간에는
    상기 전단으로부터의 발광 제어신호와 현재 단의 발광 제어신호가 하이 논리 상태로 공급되고, 상기 제 1 및 제 2 게이트 신호는 로우 논리 상태로 공급되어, 상기 제 3 및 제 4 스위칭 소자와 구동 스위칭 소자는 턴-온되고, 상기 제 1, 제 2 스위칭 소자는 턴-오프 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
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