KR20110139764A - 커패시터 결합된 발광 컨트롤 트랜지스터를 이용한 디스플레이 디바이스 - Google Patents

커패시터 결합된 발광 컨트롤 트랜지스터를 이용한 디스플레이 디바이스 Download PDF

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KR20110139764A
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글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
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Abstract

드라이빙 트랜지스터에 대한 임계전압 보상을 효율적으로 수행하기 위해, 커플링 커패시터(6)는 일단이 데이터 라인(8)에 연결된다. 커플링 커패시터(6)의 또 다른 일단은 셀렉션 트랜지스터(3)와 리셋 트랜지스터(4)의 일단에 연결된다. 드라이빙 트랜지스터(2)의 컨트롤 단자는 셀렉션 트랜지스터(3)의 타단에 연결되고, 유기 EL소자(1)는 발광 컨트롤 트랜지스터(5)를 통해 이 드라이빙 트랜지스터에 연결된다. 데이터 라인(8)에 공급된 계조신호에 해당하는 데이터 전압이 커플링 커패시터(6)를 통해 스토리지 커패시터(7)에 라이팅되고, 오프상태의 셀렉션 트랜지스터(3)와 발광 컨트롤 트랜지스터(5)와 온된 리셋 트랜지스터(4)로, 드라이빙 트랜지스터(2)의 이동도에 해당하는 보상전압이 커플링 커패시터(6)에 라이팅된다.

Description

커패시터 결합된 발광 컨트롤 트랜지스터를 이용한 디스플레이 디바이스{Display Device Using Capacitor Coupled Light Emission Control Transitors}
본 발명은 매트릭스 형태로 배열된 전류구동타입의 발광소자들을 포함하는 픽셀을 갖는 디스플레이 패널에 관한 것이다.
전류구동 발광소자인 유기 EL소자를 이용한 유기 EL 디스플레이는 자기발광형(self-emissive)이고 콘트라스트가 크고 응답이 빠르기 때문에, 자연스런 이미지를 디스플레이하기 위한 텔레비전과 같은 동영상 애플리케이션용으로 제조하는데 적합하다. 일반적으로, 유기 EL소자는 트랜지스터와 같은 컨트롤 소자를 이용해 정해진 전류로 구동되나, 이 경우 트랜지스터는 포화영역에 사용된다. 그러므로, 동일한 계조전압(gradation voltage)이 공급되더라도, 트랜지스터의 Vth(임계전압) 및 이동도와 같은 특징들의 변화로 인해 각 픽셀에서 다른 전류가 발생되어, 발광 휘도의 균일성을 유지하기가 어렵다. 이 문제를 해결하기 위해, 픽셀내에 제공된 Vth를 보상하기 위한 전류를 갖는 수단이 특허문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1: JP2002-514320T
특허문헌 1의 도 3에 도시된 Vth 보정회로가 사용되면, 계조신호전압이 통상적으로 유기 EL 이미터에 전류를 공급하기 위한 드라이브 트랜지스터의 게이트 단자에 가해져 상기 Vth를 오프세트시킨다. 따라서, 드라이브 트랜지스터의 Vth가 자동적으로 보정된다. 그러나, 이는 또한 특허문헌 1에 개시된 관련 기술의 Vth 보정회로를 이용해 트랜지스터에서 전자와 같은 캐리어의 이동도를 보정하는 것이 어렵고, 픽셀들 간에 이동도의 변화가 있을 때 넓은 계조범위에 걸쳐 고휘도 균일성을 보장하기가 어렵다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 매트릭스 형태로 배열된 픽셀들을 구비한 디스플레이 디바이스로서, 각 픽셀은
일단이 데이터 라인에 연결된 커플링 커패시터와,
일단이 커플링 커패시터에 연결되고, 컨트롤 단자에 연결된 셀렉션 라인에 의해 온/오프 스위치되는 셀렉션 트랜지스터와,
컨트롤 단자가 스위칭 트랜지스터의 타단에 연결되고 일단이 전원에 연결된 드라이빙 트랜지스터와,
일단이 드라이빙 트랜지스터의 또 다른 단자에 연결되고 발광 컨트롤 라인에 의해 온/오프되는 발광 컨트롤 트랜지스터와,
발광 컨트롤 트랜지스터의 또 다른 단자에 연결된 전류구동타입의 발광소자와,
드라이빙 트랜지스터의 컨트롤 단자와 전원측에 연결된 드라이빙 트랜지스터의 일단을 연결하는 스토리지 커패시터와,
드라이빙 트랜지스터의 발광 컨트롤 트랜지스터측 타단과 커플링 커패시터의 셀렉션 트랜지스터측을 연결하고, 리셋라인에 의해 온/오프되는 리셋 트랜지스터와,
각 라인의 전위를 제어하기 위한 드라이버를 구비하고,
이 드라이버는 데이터 라인에 공급된 계조신호에 해당하는 데이터 전압을 커플링 커패시터를 통해 스토리지 커패시터에 라이팅하고, 오프 상태의 셀렉션 트랜지스터와 발광 컨트롤 트랜지스터 및 온된 리셋 트랜지스터로, 드라이빙 트랜지스터의 이동도에 따라 보상전압을 커플링 커패시터에 라이팅하는 디스플레이 디바이스이다.
또한 전류구동 발광소자는 유기 EL소자일 수 있다.
또한 드라이버는 오프상태에 있는 셀렉션 트랜지스터와 발광 컨트롤 트랜지스터를 함께 리셋 트랜지스터가 온되는 시간을 가변시킬 수 있다.
또한 드라이버는 셀렉션 트랜지스터와 리셋 트랜지스터가 오프된 상태에서 발광 컨트롤 트랜지스터를 온시키고, 리셋 트랜지스터는 오프되며, 그 후 셀렉션 트랜지스터와 발광 컨트롤 트랜지스터가 오프됨에 따라 리셋 트랜지스터를 온시킬 수 있다.
또한 드라이버는 동일한 계조신호가 모든 픽셀들에 공급되는 상태에서 커플링 커패시터에 보정 전압을 라이팅하고, 그런 후 셀렉션 트랜지스터를 오프시키고 발광 컨트롤 트랜지스터와 리셋 트랜지스터를 온시키며, 드라이빙 트랜지스터의 낮은 전압에 해당하는 전압을 커플링 커패시터에 라이팅하고, 그 후 커플링 커패시터에서의 전압을 기초로 전류가 드라이브 트랜지스터에 흐르게 함으로써 드라이빙 트랜지스터의 전류 특징의 등화처리를 수행할 수 있다.
드라이빙 트랜지스터의 이동도를 기초로 보정을 수행할 수 있기 때문에, 심지어 각 픽셀의 드라이빙 트랜지스터들 간에 이동도 변화가 있는 경우에서도 고휘도 균일도가 보장될 수 있다.
도 1은 실시예의 픽셀회로의 일예의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 각 라인의 상태의 예를 도시한 타이밍 차트이다.
도 3은 드라이빙 트랜지스터의 이동도 차를 수반하는 I-V 곡선에서의 변화를 도시한 도면이다.
도 4는 각 라인의 상태의 또 다른 예를 도시한 타이밍 차트이다.
도 5는 각 라인의 상태의 또 다른 예를 도시한 타이밍 차트이다.
도 6은 픽셀 회로용의 또 다른 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 픽셀 회로용의 또 다른 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 디스플레이 디바이스의 전체 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예는 도면을 토대로 하기에 기술되어 있다.
이 실시예의 픽셀에 대한 회로 구조가 도 1에 도시되어 있다. 픽셀(14)에서, 유기 EL소자(1)는 음극이 (지정된 저전압(VSS)을 공급하기 위한) 모든 픽셀들에 공통인 음극 전극(13)에 연결되고, 양극은 게이트 단자가 발광 컨트롤 라인(12)에 연결된 발광 컨트롤 트랜지스터(5)의 드레인 단자에 연결된다. 발광 컨트롤 트랜지스터(5)의 소스 단자는 소스가 (지정된 고전압(VDD)을 공급하기 위한) 모든 픽셀들에 공통인 전원라인(9)에 연결된 드라이빙 트랜지스터(2)의 드레인 단자에 연결된다. 게이트 단자가 리셋 라인(11)에 연결된 리셋 트랜지스터(4)의 소스 단자는 발광 컨트롤 트랜지스터(5)와 드라이빙 트랜지스터(2) 사이의 연결지점에 연결된다. 또한, 리셋 트랜지스터(4)의 드레인 단자는 타단이 데이터 라인(8)에 연결된 커플링 커패시터(6)의 일단과 게이트 단자가 셀렉션 라인(10)에 연결된 셀렉션 트랜지스터(3)의 드레인 단자에 연결된다. 셀렉션 트랜지스터(3)의 소스 단자는 드라이빙 트랜지스터(2)의 게이트 단자와 스토리지 커패시터(7)의 일단에 연결되고, 스토리지 커패시터의 타단은 전원라인(9)에 연결된다.
여기서, 커플링 커패시터(6)는 커패시턴스 값(Cc)을 갖고, 스토리지 커패시터(7)는 커패시턴스 값(Cs)을 갖는다. 데이터 라인(8)에 공급된 계조신호전압(Vsing)의 동적 범위의 저하를 방지하는데 있어, 스토리지 커패시터의 커패시턴스 값(Cs)에 비해 커플링 커패시터의 커패시턴스 값(Cc)을 크게 하는 것이 바람직하다. 이 실시예로, 데이터 라인(8)을 가로지르는 커플링 커패시터(6)를 형성함으로써, 커패시턴스 값(Cc)이 충분히 확보된다.
도 1의 픽셀(14)을 이용한 드라이빙 트랜지스터(2)의 Vth와 이동도를 보상하기 위한 제어방법이 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 수평주기는 리셋주기(1), 제 1 데이터 라이트주기(2), 전류 공급주기(3), 이동도 보상주기(4), 및 제 2 데이터 라이트주기(5)로 나누어진다.
픽셀(14) 라인을 선택하기 위한 수평 주기에서, 셀렉트 라인(10)은 픽셀 라인을 선택하기 위해 로우(Low)가 된다. 여기서, 이 수평주기의 첫번째 절반에 있는 리셋주기(1)에서, 리셋라인(11)은 로우가 되고, 셀렉트 트랜지스터(3)와 리셋 트랜지스터(4)는 온되며, 드라이브 트랜지스터(2)는 전류가 유기 EL소자(1)에 일시적으로 흐를 수 있게 다이오드 연결된다. 그 후, 발광 컨트롤 라인(2)은 하이(High)가 되고 발광 컨트롤 트랜지스터(5)는 오프되기 때문에, 유기 EL소자(1)에 흐른 전류는 리셋 트랜지스터(4)를 통해 커플링 커패시터(6)와 스토리지 커패시터(7)에 흐르게 된다. 이것이 발생하는 동안 전원 라인(9)에서와 동일한 전원 전위(VDD)가 데이터 라인(8)에 공급되며 그 때까지 소정의 시간 길이가 경과되어 전류가 더 이상 흐르지 않으며, Vth가 커플링 커패시터(6)와 스토리지 커패시터(7)에 유지된다. 이때 리셋 트랜지스터(4)는 리셋라인(11)을 하이로 설정함으로써 오프되고, 커플링 커패시터(6)와 스토리지 커패시터(7)에 유지된 전압이 고정되며, 리셋주기(1)가 완료된다.
그 후, 제 1 라이팅 주기(2)로 전환되고, 계조신호전위(Vsig)가 데이터 라인(8)에 공급되면, 드라이빙 트랜지스터(2)의 게이트 소스 전위(Vgs)는 커플링 커패시터에 의해 결합되는 Vgs={Cc/(Cc+Cs)}*Vsig+Vth로 제어되고, 드라이빙 트랜지스터(2)의 Vth와 함께 계조신호전위 Vsig가 라이팅된다. 다음, 셀렉트 라인(10)을 하이로 함으로써, (상술한 Vgs가 보유된) 전위가 스토리지 커패시터(7)에 라이팅되고, 제 1 데이터 라이팅 주기(2)가 완료된다. 그러나, 상술한 리셋 주기는 드라이빙 트랜지스터(2)에 전류가 실질적으로 흐르지 않을 때까지 계속될 필요는 없으며, 수 ㎲에서 수십 ㎲의 시간 길이일 수 있다.
커플링 커패시터(6)의 커패시턴스(Cc)는 스토리지 커패시터(7)의 커패시턴스(Cs)보다 충분히 더 크며, 이는 Cc/(Cc+Cs)가 실질적으로 1이고 계조신호전위 Vsig의 동적 범위가 유지되는 것을 의미한다.
리셋주기(1)와 제 1 데이터 라이팅주기(2)가 완료되면, 특히, Vth가 보상되고 계조신호전위 Vsig가 라이팅되면, 전류공급주기(3)로 전환이 있고, 여기서 발광 컨트롤 라인(12)이 로우가 되고, 발광 컨트롤 트랜지스터(5)는 온된다. 따라서, 라이팅된 계조신호전위 Vsig에 해당하는 드라이브 전류가 발광 컨트롤 트랜지스터(5)를 통해 유기 EL소자(1)로 흐른다. 비교적 짧은 전류 공급주기(3)의 경과에 따라, 발광 컨트롤 라인(12)은 하이가 되고 전류흐름이 차단되며, 전류공급주기(3)가 완료된다.
다음, 이동도 보상주기(4)로의 전환이 있으며, 여기서 리셋라인은 로우가 되고, 유기 EL소자(1)에 흐른 전류(이동도 보상 전류)는 리셋 트랜지스터(4)를 통해 커플링 커패시터(6)로 흐른다. 이때, 데이터 라인(8)에 공급된 계조신호전위는 Vsig로 유지된다.
이때, 드라이빙 트랜지스터(2)의 전위가 하이면, 이동도 보상전류는 크다. 즉, 드라이빙 트랜지스터(2)의 드레인 전위가 증가되고, 이는 더 큰 전위가 커플링 트랜지스터(6)에 라이팅되는 것을 의미하는 한편, 이동도가 낮은 경우, 이동도 보상전류는 작아지고 드라이빙 트랜지스터(2)의 드레인 전위가 낮아지며, 이는 낮은 전위가 라이팅된다.
리셋라인(11)이 하이이면, 이동도 보상주기(4)가 완료되고, 이동도 차에 따라 보상된 전위가 커플링 커패시터(6)에 정착된다.
그 후, 제 2 데이터 라이팅 주기(5)로 전환이 있으며, 셀렉트 라인(10)이 로우가 되고 제 2 라이팅 주기가 개시되면, 커플링 커패시터(6)에 라이팅된 보상신호전위는 드라이빙 트랜지스터(2)의 게이트 단자에 반영되고, 셀렉트 라인(10)을 하이로 함으로써, 이동도 보정 전위가 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된다. 그런 후, 셀렉트 라인(10)은 하이가 되고 발광 컨트롤 라인(12)은 로우가 되어 제 2 데이터 라이팅주기(5)를 완료한다.
이런 식으로, 픽셀(14) 라인이 선택되는 단일 수평주기에서, 상기 라인의 각 픽셀에 대한 데이터 라이트가 완료된다. 그런 후, 이때 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된 보상전위에 따라 광방출은 다음 프레임에서 라이팅이 수행될 때까지 수행된다. 따라서, Vth 및 이동도가 보상된 신호를 이용해 디스플레이가 수행된다.
컨트롤이 이런 식으로 수행되면, 이동도 보상전위(Vu)는 오히려 짧은 이동도 보상주기(Δt)를 이용해 Vu=Ids*Δt/Cc로 표현되고, 드라이브 전류(Ids)와 보상주기(Δt)에 비례한다. 또한 이동도(u), 단위 면적당 게이트 커패시턴스(Cox) 및 트랜지스터 크기(W,L)를 이용해, (Vth가 보상되고 Cc가 Cs보다 충분히 더 크면) 드라이브 전류(Ids)는 Ids=0.5*u*Cox*(W/L)*Vsig2으로 표현되고, 이동도(u)에 비례하기 때문에, 이동도 보상전위(Vu)는 이동도(u), 보상주기(Δt), 및 Vsig에 따른다. 따라서, 제 2 라이팅 주기의 완료 후, 신호전위는 Vgs={Cc/(Cc+Cs)}*Vsig+Vth-Ids*Δt/Cc가 되고, 이동도에 해당하는 오프세트 전위(Vu)와 계조신호전위는 보상된 Vth를 갖는 전위에서 빼진다.
이런 타입의 이동도 보상효과가 도 3을 이용해 기술되어 있다. 도 3은 Vth가 보상된 드라이빙 트랜지스터(a) 및 드라이빙 트랜지스터(b)에 대한 I-V 곡선을 도시한 것이다. 이동도가 다르면, I-V 곡선의 기울기 차가 트랜지스터들 사이에 발생하고 동일한 신호전위(Vsig)가 가해지더라도 유기 EL소자(1)에 흐르는 전류가 달라진다. 예컨대, Vth 보상 후에 Vsig1이 픽셀에 라이팅되면, 이동도가 다른 트랜지스터(a) 및 트랜지스터(b)가 각각 Ia(Vsig1) 및 Ib(Vsig1)의 다른 드라이브 전류를 유기 EL소자(1)에 출력한다.
이 실시예의 이동도 보상이 채택되면, 드라이브 전류(Ids)에 따른 이동도 보상 전위(Vu)가 Vth 보상된 게이트 및 소스 양단의 전위로부터 빼지며, 이는 드라이브 전류를 균일하게 할 수 있는 것을 의미한다. 예컨대, Vsig1이 Vth의 보상 후에 라이팅되면, 트랜지스터(a)에는 Ia(Vsig1)가 이동도 보상주기에서 흐르고, 트랜지스터(b)에는 Ib(Vsig1)가 이동도 보상주기에서 흐르며, 이들 전류는 리셋 트랜지스터(4)를 통해 각각의 커플링 커패시터(6)에 흐른다. 도 3에 도시된 바와 같이, 더 많은 수직 I-V 곡선을 갖는 드라이빙 트랜지스터(b)는 트랜지스터(a)보다 더 큰 전류 이동도 보상전류를 갖고, 이동도 보상 전위(Vu)가 더 커진다. 특히, Vu(Ib(Vsig1)) > Vu(Ia(Vsig1))이므로, 드라이빙 트랜지스터(b)는 더 작은 게이트 소스 전위를 가지며, 출력 전류가 제한된다. 그 결과, 이동도 보상 완료 후에, 신호가 제 2 라이팅 주기에서 스토리지 커패시터(7)에 다시 라이팅되면, El 유기소자에 출력된 드라이브 전류는 실질적으로 I(Vsig1)이고, 드라이빙 트랜지스터(a 및 b)의 이동도로 인한 출력 전류에서의 차가 균일해 진다.
더 작은 드라이빙 전류를 발생하는 라이팅(Vsig2)의 경우에서도, 이동도 보상은 같은 원칙으로 행해지고 균일해진다. 라이팅(Vsig1)의 경우, 균일해진 전류 I(Vsig1)가 드라이빙 트랜지스터(a 및 b)에 흐르기 때문에, 전위차 ΔVu1 = Vu(Ib(Vsig1)) - Vu(Ia(Vsig1))가 필요하나, Vsig2의 경우, 이 전위차 ΔVu2 = Vu(Ib(Vsig2)) - Vu(Ia(Vsig2))는 ΔVu1보다 더 작을 것이 요구된다. 따라서, 계조신호전위 Vsig에 따른 보상 후에 전위차 ΔVu를 조절할 필요가 있으나, 본 발명의 이동도 보상으로, 이동도 보상전위(Vu)는 드라이브 전류(Ids)에 따라 자동으로 즉, Vsig로 조절되기 때문에, 적절한 이동도 보상이 모든 계조에서 수행된다.
또한, 이 실시예의 이동도 보상으로, 리셋라인(11)에 펄스폭 입력을 변경하거나 여러 번 펄스를 입력함으로써 등등 이동도 보상주기Δt를 변경할 수 있고, 이동도 보상전위(Vu)를 쉽게 조절할 수 있다. 예컨대, 이동도의 변화가 큰 패널의 경우 이동도 보상주기Δt를 길게 설정하고 이동도 변화가 단지 약간 있는 패널에는 이동도 보상주기Δt를 짧게 설정함으로써, 불충분하거나 과도한 보상 결함을 방지할 수 있다. 특히, 이동도 보상주기Δt를 조절함으로써 각 패널에 대한 효과적인 보상량을 구현할 수 있다. 예컨대, 후술되는 데이터 드라이버와 셀렉트 드라이버에서 Δt를 설정하기 위한 레지스터를 제공할 수 있어 이 레지스터에 Δt에 대해 외부적으로 제공된 설정값을 라이팅하고, 이동도 보상 시간으로 셀렉트 드라이버에 의해 레지스터에 라이팅된 Δt에 대한 값에 따라 컨트롤을 수행한다.
도 1의 픽셀(14)을 이용한 또 다른 이동도 보상 방법이 도 4에 도시되어 있다. 전원 주기(3)가 도 4에서 생략되어 있다. 특히, Vth 보상 후 계조신호전위 Vsig가 라이팅된 후, 발광 컨트롤 라인(12)을 갖는 리셋라인(11)을 여전히 하이로 둠으로써, 이동도 보상전류(Ids)는 드라이빙 트랜지스터(2)로부터 커플링 커패시터(6)로 충전된다.
이런 타입의 컨트롤이 가능한 이유는 리셋라인(11)을 로우로 한 후 바로, 커플링 커패시터(6)의 한 단자와 드라이빙 트랜지스터(2)의 드레인 단자가 리셋 트랜지스터(4)를 통해 연결되나, 드라이빙 트랜지스터(2)의 드레인 단자는 실질적으로 게이트 단자와 동일한 전위에 있으며, 이는 드라이빙 트랜지스터가 포화영역에서 동작되고, 이동도 차에 따라 이동보 보상전류가 흐르는 것을 의미한다. 따라서, 이동도 보상 전위(Vu)는 Vu=Ids*Δt/Cc로 표현되며, 계조에 따른 이동도 보상이 구현된다. 전류 공급주기(3)가 이런 식으로 생략될 수 있기 때문에, 컨트롤이 단순화되고 수평 주기를 효과적으로 이용할 수 있다. 예컨대, 제 2 라이트 주기가 충분히 보장될 수 있고, 수평 주기가 단축될 수 있으며, 많은 라인들이 있더라도 이미지 신호 라이팅이 간단해질 수 있다.
또한, 픽셀(14)을 이용한 도 5의 컨트롤과 같은 컨트롤을 이용함으로써, 유기 EL소자(1)의 열화를 수반한 휘도 변화를 균일하게 할 수 있다. 도 5에서, 드라이브 전압 리드아웃 주기(6)와 제 3 라이트 주기(7)가 도 4의 수평주기에 추가되었다.
먼저, Vth가 리셋주기에 보상되고, 제 1 라이트 주기 이동도에서 계조신호 Vsig 라이팅이 보상된 후, 이 지점까지의 설명은 상술한 바와 같다. 유기 EL소자의 열화를 균일하게 하는 이런 처리를 할 때, 동일한 계조픽셀이 모든 픽셀들에 제공된다.
도 5에서, 제 2 라이팅 주기(5) 후에 드라이브 리드아웃 주기(6)로의 전환이 있다. 발광 컨트롤 라인(12)은 로우로 되고, 유기 EL소자(1)는 일시적으로 광을 방출한다. 이때, 유기 EL소자(1)에 흐르는 전류는 드라이빙 트랜지스터(2)의 Vth 및 이동도의 보상으로 인해 각 픽셀에 일정하다.
리셋라인(11)이 특정 시간의 경과를 기다린 후에 로우로 설정되면, 유기 EL소자(1)의 양극 전위가 커플링 커패시터(6)의 일단에 라이팅된다. 이것이 발생하는 한편, 커플링 커패시터(6)의 타단은 Vsig 또는 또 다른 임의의 전위에 고정된다. 이런 식으로 고정된 전류가 흐를 때 커플링 커패시터(6)에 대한 유기 EL소자의 양극 전위를 읽어낼 수 있다.
전류의 흐름이 유기 EL소자에 계속되는 시간의 경과에 따라 드라이브 전위가 상승된다. 특히, 동일한 전류가 악화된 유기 EL소자에 흐르면, 드라이브 전압이 높아진다. 드라이브 전압 판독 주기에서 커플링 커패시터(6)에 대해 읽어내어진 전위는 유기 EL소자의 악화 범위를 반영하고 더 큰 악화를 받는 유기 EL소자에 대해 높은 전압이 판독된다.
그 후, 리셋라인(11)이 하이로 설정되고 드라이브 전압 판독주기가 완료되면, 셀렉트 라인(10)은 제 3 라이팅 주기(7)를 개시하도록 로우로 설정되고, 판독 드라이브 전위가 드라이브 트랜지스터(2)의 게이트 단자에 반영된다. 이때, 등화처리 전류를 조절하기 위해 Vtest가 데이터 라인(8)에 인가되고, 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된 등화전위는 이 조절 전위 Vtest를 이용해 조절되어 등화 처리를 위한 전류를 제어한다.
셀렉트 라인(10)이 하이로 설정되고 등화전위가 스토리지 커패시터(7)에 라이팅되면, 등화전위에 해당하는 전류가 유기 EL소자(1)에 흐른다.
유기 EL소자가 상당히 열화된 픽셀에서, 높은 구동전위가 판독되기 때문에, 드라이브 트랜지스터(2)의 게이트와 소스 양단 전위(Vg)가 더 작아지고, 등화전류가 더 적어지지만, 단지 약간 열화된 픽셀에서는 낮은 구동전압이 판독되며, 게이트와 소스 양단 전위(Vgs)가 더 커지고 등화전류가 증가한다. 등화 처리동안, 열화가 더 큰 이들 픽셀에 더 적은 전류가 흐르는 반면, 약간 열화된 이들 픽셀들에 더 큰 전류가 흐른다. 특히, 약간 열화된 픽셀들은 급속히 열화되기 때문에, 등화처리가 계속되면, 픽셀들에 걸쳐 열화가 균일해 진다. 이 등화처리는 디스플레이의 비사용 주기동안 수행될 수 있다. 이는 또한 이 등화처리가 정상 디스플레이와 같은 60Hz의 리프레시 레이트(refresh rate)로 또는 정상 디스플레이와는 다른, 예컨대, 더 낮은 30Hz의 주파수로 수행될 수 있다. 이런 식으로, 단일 수평 주기가 더 길어지고, Vth 보상시간과 열화전위 판독시간을 충분히 보장할 수 있다.
이 실시예의 픽셀(14)은 모든 트랜지스터들에 대해 P형 트랜지스터들을 이용하나, 이는 또한 몇몇 부분에서 N형 트랜지스터 또는 모든 N형 트랜지스터를 이용할 수 있다.
도 6은 N형 트랜지스터로 구성된 픽셀(14)의 일예이며, 도 2 및 도 4를 바탕으로 제어된다. 먼저, 리셋주기에서, 임의의 전위, 가령, 음극 전위(VSS)가 데이터 라인(8)에 공급되며, 셀렉트 라인(10)은 하이로 하고 리셋 라인(11)도 하이로 하며, 셀렉션 트랜지스터(3)와 리셋 트랜지스터(4)는 온되고, 드라이빙 트랜지스터(2)를 다이오드 연결함으로써, 전류가 일시적으로 유기 EL소자(1)에 흐른다. 그런 후, 하이였던 발광 컨트롤 라인(12)이 로우가 되고, 발광 컨트롤 트랜지스터(5)는 오프되어 드라이빙 트랜지스터(2)의 Vth를 커플링 커패시터(6)와 스토리지 커패시터(7)에 라이팅한다. 도 6의 픽셀(14)의 경우, 커플링 커패시터(6)와 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된 전위는 엄밀히 말해서 드라이빙 트랜지스터(2)의 Vth가 아니라, 실질적으로 Vth를 반영하는 것으로 간주될 수 있다. 다음, 리셋 라인(11)이 로우로 설정되어 리셋 트랜지스터(4)를 오프시키고, 제 1 라이트 주기로 전환되면, 단일 전위(Vsig)가 데이터 라인(8)에 공급되고, Vth가 보상된 단일 전위(Vsig)가 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된다. 그런 후, 셀렉트 라인(10)은 로우로 설정되고, 이동도 보상을 수행하기 위해 리셋 라인(11)이 하이로 설정되고 리셋 트랜지스터(4)가 온되면, 계조신호(Vsig)에 해당하는 전류가 리셋 트랜지스터(4)를 통해 커플링 커패시터(6)를 방전하도록 포화영역에서 동작되는 드라이빙 트랜지스터(2)로부터 흐른다. 방전량은 드라이빙 트랜지스터(2)의 이동도에 따르며, 이동도가 보상된 전위가 커플링 커패시터에 발생된다. 리셋라인(11)이 로우로 설정되면, 리셋 트랜지스터는 오프되고 셀렉트 라인(10)은 다시 하이로 설정되고, 셀렉트 트랜지스터(3)는 온되며 이동도가 보상된 계조신호가 스토리지 커패시터(7)에 라이팅되고, 셀렉트 라인을 로우로 설정함으로써 전위가 유지된다. 그런 후, 발광 컨트롤 라인(5)을 하이로 설정함으로써, Vh 및 이동도가 보상된 전류가 유기 EL소자(1)에 흘러, 유기 EL소자가 광을 방출한다. 즉, N형 트랜지스터가 사용될 경우, 본 발명의 이동도 보상도 또한 효과적이다.
그러나, 도 6의 픽셀(14)을 갖는 유기 EL소자(1)의 구동전위를 판독하기가 어렵기 때문에, N형 트랜지스터의 경우, 도 7의 픽셀 구조를 갖는 것이 바람직하다.
도 7은 유기 EL소자(1)의 양극이 공통으로 된 픽셀(14)을 도시하고 있다. 따라서, VDD가 양극(13)에 제공되는 반면, VSS는 전원 라인(9)에 공급된다. 픽셀(14)의 컨트롤은 도 2 및 도 4와 동일한 방법을 사용할 수 있으나, 셀렉트 라인(10), 리셋라인(11) 및 발광 컨트롤 라인(12)에 입력된 펄스의 분극이 바뀌어진다. 리셋 주기에서, VSS가 데이터 라인(8)에 제공되는 반면, 셀렉트 라인(10)과 리셋 라인(11)은 하이로 되고, 셀렉션 트랜지스터(3)와 리셋 트랜지스터(4)는 온되어 드라이빙 트랜지스터(2)를 다이오드 연결시킨다. 이때, 전류가 유기 EL소자(1)에 일시적으로 흐르나, 발광 컨트롤 라인(12)을 로우로 하고 발광 컨트롤 트랜지스터(5)를 오프시킴으로써, 드라이빙 트랜지스터(2)의 Vth가 커플링 커패시터(6)와 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된다. 계속해서, 제 1 라이팅 주기에서, 셀렉트 라인은 하이로 되어 셀렉트 트랜지스터(3)를 계속 온시키고, 리셋 라인(11)은 로우로 되어 리셋 트랜지스터(4)를 오프시키며, 이동도 보상 주기로 전환하기 전에 데이터 라인(8)에 공급된 계조신호(Vsig)가 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된다. 이동도 보상주기에서, 리셋 라인(11)은 하이로 되어 리셋 트랜지스터(4)를 온시키고 이동도 보상전류(Ids)는 포화영역에서 동작되는 드라이빙 트랜지스터(2)로부터 커플링 커패시터(6)로 흐르며, 이동도 및 계조신호전위(Vsig)에 해당하는 전위가 발생된다. 리셋 트랜지스터(4)를 오프시킴으로써, 이 보상전위는 커플링 커패시터(6)에 유지되고, 제 2 라이팅 주기에서, 셀렉트 라인(10)은 다시 하이로 설정되어 셀렉션 트랜지스터(3)를 온시킨 후에 이어 커플링 커패시터(6)에 보유된 보상전위가 스토리지 커패시터(7)에 라이팅된다. 셀렉트 트랜지스터(3)가 오프되고 발광 컨트롤 트랜지스터(5)가 온되면, 전류가 유기 EL소자(1)에 흐른다.
유기 EL소자에서의 열화를 균일하게 할 경우, 도 5에 도시된 컨트롤 방법으로, 상술한 Vth 및 이동도 보상이 수행되고, 이는 유기 EL소자(1)에 등화전류의 흐름을 갖는 유기 EL소자(1)의 구동전압을 커플링 커패시터(6)에 라이팅할 수 있다. 특히, 리셋 라인(11)을 하이로 하고 리셋 트랜지스터(4)를 온함으로써, 구동전위가 커플링 커패시터(6)에 라이팅된다. 구동전위는 상당히 열화된 유기 EL소자의 경우에 크기 때문에, 음극 전위가 낮아지는 반면, 약간 열화된 유기 EL소자의 경우, 구동전위가 낮아 음극 전위는 하이가 된다. 리셋라인(11)이 로우로 설정되고 리셋 트랜지스터(4)가 오프되면, 이 구동전위는 일시적으로 커플링 커패시터(6)에 유지되고, 셀렉트 라인(10)이 다시 하이로 되어 셀렉션 트랜지스터(3)를 온시키면, 이 판독된 구동전위가 다시 드라이빙 트랜지스터(2)의 게이트 단자에 반영된다. 즉, 많이 열화된 경우, 드라이빙 트랜지스터(2)의 게이트와 소스 양단에 걸친 전위(Vgs)는 작아지고 등화전류도 작아지는 반면, 단지 약간 열화된 경우, 드라이빙 트랜지스터의 게이트와 소스 양단에 걸린 전위(Vgs)는 커지고 등화전류도 커진다. 셀렉트 라인(10)이 로우가 되고 셀렉션 트랜지스터(3)가 오프되면, 셀렉션 라인(10)의 다음 선택 때까지 등화전류가 유기 EL소자(1)에 흐른다.
등화처리동안, 열화가 더 큰 이들 픽셀들에 더 작은 전류가 제공되는 반면, 약간 열화된 이들 픽셀들에 더 큰 전류가 공급되므로, 등화가 용이해진다. 도 5와 유사하게, 등화전류는 데이터 라인(8)에 공급된 Vtest를 이용해 조절될 수 있다. 등화를 더 빨리 수행하는 것이 바람직할 경우, Vtest를 조절함으로써 등화전류를 증가시키는 것이 바람직할 수 있고, 등화처리의 디스플레이가 눈에 띄지 않는 것이 바람직할 경우, 낮은 전류로 등화처리를 수행하는 것이 바람직하다.
이런 식으로, 픽셀들(14)이 N형 트랜지스터를 이용해 구성되는 경우에도, 도 2 및 도 4의 Vth와 이동도 보상 및 유기 EL소자의 열화 등화처리는 픽셀들(14)이 P형 트랜지스터의 구성인 경우와 똑같은 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 상술한 예로, P형 또는 N형에 대해, VDD 및 VSS의 고정된 전위들이 리셋 주기에서 데이터 라인(8)에 제공되며, 그런 후 Vth는 제 1 라이팅 주기에 공급된 Vsig로 보상되나, 이 반대도 또한 가능하다. 즉, 리셋 주기에서 데이터 라인(8)에 Vsig를 공급하고 제 1 라이팅 주기에서 Vref를 구성하는 고정된 전위를 제공할 수 있다. 이것이 행해지면, 리셋 주기에서 Vsig와 Vth 간의 차를 커플링 커패시터(6)에 라이팅하기 위한 컨트롤이 수행되고, 데이터 라인(8)의 전위가 Vsig가 될 때 드라이빙 트랜지스터(2)에 전류의 흐름을 개시한다. 따라서, Vref가 제 1 라이팅 주기에서 라이팅되면, Vref와 Vsig 간의 차가 드라이빙 트랜지스터(2)의 게이트에 반영되고 Vth가 추가되어 상기 Vth가 보상된다. 다음, 이동도 보상주기에서, 셀렉션 트랜지스터(3)와 발광 컨트롤 트랜지스터(5)가 오프된 채로 유지되고, 리셋 트랜지스터(4)가 온되어, 전위차로서 이동도의 차를 커플링 커패시터(6)에 라이팅한다. 제 2 라이팅 주기에서, 이 전위가 스토리지 커패시터(7)에 기록되어 이동도 보상을 수행한다. 이런 식으로, Vth 보상방법이 다르더라도 이 실시예의 이동도 보상이 효과적으로 활용된다.
도 8은 본 발명의 픽셀(14) 어레이로부터 형성된 유기 EL 디스플레이(100)의 전체 구조를 도시한 것이다. 유기 EL 디스플레이(100)는 유기 기판 또는 플라스틱 기판 등에 픽셀들(14)이 어레이로 배열된 픽셀 어레이(15)와, 데이터 라인(8)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(16)와, 셀렉트 라인(10), 리셋라인(11), 및 발광 컨트롤 라인(12)을 구동하기 위한 셀렉션 드라이버(17)를 구비한다. 그러나, 모든 픽셀들에 공통인 전원라인(8)과 음극단자(13)는 도면에서 생략되어 있다. 픽셀 어레이(15)에서, R(적색), G(녹색) 및 B(청색) 서브픽셀로 형성된 풀컬러 픽셀의 일예가 도시되어 있으나, 이는 또한 W(백색)이 추가되어 RGBW의 풀컬러 픽셀을 제공하는 구조를 가질 수 있다.
데이터 드라이버(16)는 시프트 레지스터 등을 이용해 외부 섹션으로부터 도트 유닛들로 전송된 이미지 데이터를 라인유닛 데이터로 변환하고, 디지털 아날로그 변환에 의해 라인유닛의 아날로그 신호 전위를 데이터 라인(8)에 출력한다. 리셋 주기에서, Vth, VDD 및 VSS 라이팅하기 위해, 신호전위가 출력되나, 라이트 주기에서 계조신호전위 Vsig가 제공된다. 이 Vth 및 이동도의 결과로 한 라인의 유닛들에 보상이 수행된다. 셀렉트 드라이버(17)는 한 라인당 3개의 출력, 특히, 셀렉트 라인(10)을 구동하기 위한 출력, 리셋 라인(11)을 구동하기 위한 출력, 및 발광 컨트롤 라인(12)을 구동하기 위한 출력을 가지나, 각각의 라인들은 도 4 및 도 5의 타이밍에서 하이 또는 로우를 이루도록 선택적으로 구동된다. 데이터 드라이버(16)와 셀렉트 드라이버(17)는 픽셀들(14)과 동일한 기판상에 저온 폴리실리콘과 같은 요소로 형성될 수 있거나, 각 라인들에 연결된 이들 ICs의 출력을 갖는 드라이버 ICs로서 제공될 수 있다. 도 8의 구조로부터, Vth 보상 및 이동도 보상과 또한 유기 EL소자의 열화 등화가 픽셀(14)에서 효율적으로 수행된다.
이 실시예의 구조는 유기 EL소자 뿐만 아니라 전류구동타입의 발광소자들을 이용하는 임의의 다른 디스플레이 디바이스에도 이용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 매트릭스 형태로 배열된 픽셀들을 구비한 디스플레이 디바이스로서,
    각 픽셀은
    일단이 데이터 라인에 연결된 커플링 커패시터와,
    일단이 커플링 커패시터에 연결되고, 컨트롤 단자에 연결된 셀렉션 라인에 의해 온/오프 스위치되는 셀렉션 트랜지스터와,
    컨트롤 단자가 스위칭 트랜지스터의 타단에 연결되고 일단이 전원에 연결된 드라이빙 트랜지스터와,
    일단이 드라이빙 트랜지스터의 또 다른 단자에 연결되고 발광 컨트롤 라인에 의해 온/오프되는 발광 컨트롤 트랜지스터와,
    발광 컨트롤 트랜지스터의 또 다른 단자에 연결된 전류구동타입의 발광소자와,
    드라이빙 트랜지스터의 컨트롤 단자와 전원측에 연결된 드라이빙 트랜지스터의 일단을 연결하는 스토리지 커패시터와,
    드라이빙 트랜지스터의 발광 컨트롤 트랜지스터측 타단과 커플링 커패시터의 셀렉션 트랜지스터측을 연결하고, 리셋라인에 의해 온/오프되는 리셋 트랜지스터와,
    각 라인의 전위를 제어하기 위한 드라이버를 구비하고,
    이 드라이버는 데이터 라인에 공급된 계조신호에 해당하는 데이터 전압을 커플링 커패시터를 통해 스토리지 커패시터에 라이팅하고, 오프 상태의 셀렉션 트랜지스터와 발광 컨트롤 트랜지스터 및 온된 리셋 트랜지스터로, 드라이빙 트랜지스터의 이동도에 따라 보상전압을 커플링 커패시터에 라이팅하는 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전류구동 타입의 발광소자들은 유기 EL소자들인 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    드라이버는 오프상태에 있는 셀렉션 트랜지스터와 발광 컨트롤 트랜지스터와 함께 리셋 트랜지스터가 온되는 시간을 가변시킬 수 있는 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    드라이버는 셀렉션 트랜지스터와 리셋 트랜지스터가 오프된 상태에서 발광 컨트롤 트랜지스터를 온시키고, 리셋 트랜지스터는 오프되며, 그 후 셀렉션 트랜지스터와 발광 컨트롤 트랜지스터가 오프됨에 따라 리셋 트랜지스터를 온시키는 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    드라이버는 동일한 계조신호가 모든 픽셀들에 공급되는 상태에서 커플링 커패시터에 보정 전압을 라이팅하고, 그런 후 셀렉션 트랜지스터를 오프시키고 발광 컨트롤 트랜지스터와 리셋 트랜지스터를 온시키며, 드라이빙 트랜지스터의 낮은 전압에 해당하는 전압을 커플링 커패시터에 라이팅하고, 그 후 커플링 커패시터에서의 전압을 기초로 전류가 드라이브 트랜지스터에 흐르게 함으로써 드라이빙 트랜지스터의 전류 특징의 등화처리를 수행하는 디스플레이 디바이스.
KR1020117025928A 2009-04-13 2010-04-13 커패시터 결합된 발광 컨트롤 트랜지스터를 이용한 디스플레이 디바이스 KR20110139764A (ko)

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