KR20090073688A - 발광 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동 트랜지스터의 열화현상을 방지할 수 있는 발광 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 발광 표시 장치는 데이터 라인, 게이트 라인 및 전원 라인의 교차부에 위치하는 발광소자와, 그 발광 소자를 구동하는 화소 구동부를 각 화소마다 가지는 표시 패널과; 상기 화소 구동부에 한 프레임의 스캔 구간 동안 고전위 전압을 공급하고, 한 프레임의 블랙 구간 동안 블랙 전압을 공급하는 전원부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

블랙 전압, 블랙 구간, 구동 트랜지스터

Description

발광 표시 장치 및 그 구동 방법{LUMINESCENCE DISPALY AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 발광 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 구동 트랜지스터의 열화현상을 방지할 수 있는 발광 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

액티브 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 이러한 유기 전계 발광 표시 장치의 각 화소는 도 1에 도시된 바와 같이 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)와, 그 OLED를 독립적으로 구동하는 화소 구동부(10)를 구비한다. OELD는 화소 구동부(10)와 접속된 음극 및 전원 라인(PL)과 접속된 양극과, 양극과 음극 사이에 형성된 유기층으로 구성된다. 화소 구동부(10)는 스캔 신호를 공급하는 게이트 라인(GL)과, 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인(DL)과, 전원 신호를 공급하는 전원 라인(PL)과, 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(PL) 사이에 접속된 스위칭 트랜지스터(TS) 및 구동 트랜지스터(TD)와 스토리지 캐패시터(Cst)로 구성되어 OELD를 구동한다.

한편, 종래 발광 표시 장치의 구동 트랜지스터(TD)는 스위칭 트랜지스터(TS)의 드레인 단자에 연결된 게이트 단자와, OLED의 음극에 연결된 드레인 단자와, 그라운드와 연결된 소스 단자를 포함한다. 이러한 구동 트랜지스터(TD)의 게이트 단자에는 스위칭 트랜지스터(TS)를 통해 항상 정극성의 데이터 신호가 인가됨에 따라 구동 트랜지스터(TD)의 게이트-소스 단자간 전압은 항상 정극성 전압을 가지게 된다. 또한, 구동 트랜지스터(TD)는 발광 표시 장치가 동작하는 기간 동안 항상 턴-온 상태를 유지하기 때문에 구동 트랜지스터(TD)의 소스-드레인 단자 간에는 항상 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(TD)의 열화가 가속됨과 아울러 구동 트랜지스터(TD)의 문턱전압이 계속적으로 한쪽 극성으로 상승하게 된다. 구동 트랜지스터(TD)의 문턱전압이 상승함에 따라 수학식 1에 따라 구동 트랜지스터(TD)의 출력 전류는 도 2에 도시된 바와 같이 감소하게 된다. 즉, 구동 트랜지스터(TD)의 전압(I)-전류(V) 특성 곡선은 도 2에 도시된 바와 같이 오른쪽으로 △V만큼 쉬프트하게 된다.

여기서, I_OLED는 구동 트랜지스터(TD)의 출력 전류를, Vgs는 구동 트랜지스터(TD)의 게이트-소스 단자간 전압을 Vth는 구동 트랜지스터의 문턱전압을 나타낸다.

이와 같이, 구동 트랜지스터(TD)의 출력 전류가 감소 즉, OLED에 공급되는 전류가 감소되므로 OLED의 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구동 트랜지스터의 열화현상을 방지할 수 있는 발광 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 발광 표시 장치는 데이터 라인, 게이트 라인 및 전원 라인의 교차부에 위치하는 발광소자와, 그 발광 소자를 구동하는 화소 구동부를 각 화소마다 가지는 표시 패널과; 상기 화소 구동부에 한 프레임의 스캔 구간 동안 고전위 전압을 공급하고, 한 프레임의 블랙 구간 동안 블랙 전압을 공급하는 전원부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따를 발광 표시 장치의 구동 방법은 데이터 라인, 게이트 라인 및 전원 라인의 교차부에 위치하는 발광소자와, 그 발광 소자를 구동하는 화소 구동부를 각 화소마다 가지는 발광 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 각 프레임의 스캔 구간 동안 상기 화소 구동부에 고전위 전압을 공급하여 상기 발광 소자를 발광시키는 단계와; 상기 각 프레임의 블랙 구간 동안 상기 화소 구동부에 블랙 전압을 공급하여 상기 발광 소자를 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발광 표시 장치 및 그 구동 방법은 화소 구동부에 고전위 전압 및 저전위 전압을 공급하는 전원 라인으로 블랙 전압을 공급한다. 한 프레임은 스캔 구간과 블랙 구간으로 나뉘어 구동되며, 스캔 구간 동안 전원 라인을 통해 고전위 전압을 공급하며, 블랙 구간 동안 전원 라인을 통해 블랙 전압을 공급한다. 이에 따라, 화소 구동부에 포함된 구동 트랜지스터의 가역 특성을 개선할 수 있으며, 별도의 블랙 전압을 공급하기 위한 트랜지스터, 제어 라인, 추가 구동부 등이 불필요하다. 또한, 추가 트랜지스터 및 추가 제어 라인으로 발생되었던 개구율 저하 방지를 할 수 있고, 추가 제어부도 필요하지 않으므로 추가 제어부에 대한 공정 불량을 막을 수 있고, 컴팩트한 패널 제작이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2은 본 발명에 따른 발광 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.

도 2에 도시된 발광 표시 장치는 표시 패널(102)과, 표시 패널(102)의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 구동부(106)와, 표시 패널(102)의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)을 구동하기 위한 데이터 구동부(104)와, 게이트 구동부(106) 및 데이터 구동부(104)를 제어하는 타이밍 제어부(108)와, 발광 표시 장치 구동시 필요한 전원을 생성하는 전원부(112)를 구비한다.

타이밍 제어부(28)는 게이트 구동부(106)를 제어하는 게이트 제어 신호와, 데이터 구동부(104)를 제어하는 데이터 제어 신호를 발생함과 아울러 화소 데이터를 정렬하여 데이터 구동부(104)에 공급한다. 또한, 타이밍 제어부(108)는 전원부(112)를 제어하는 전원 선택 신호(VCS)를 생성한다.

게이트 구동부(106)는 한 프레임 중 스캔 구간에 스캔 신호를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 이에 따라, 게이트 구동부(106)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 스위칭 트랜지스터(T1)가 게이트 라인(GL) 단위로 구동되게 한다.

데이터 구동부(104)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 신호의 게이트 온 전압이 공급되는 기간마다 1 수평 라인의 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL1 내지 DLn)에 공급한다.

전원부(112)는 게이트 온 전압, 게이트 오프 전압을 생성하여 게이트 구동부(106)에 공급하며, 아날로그 구동 전압을 생성하여 데이터 구동부(104)에 공급한다. 또한, 전원부(112)는 고전위 전압(VDD), 저전위 전압(VSS) 및 블랙 전압(Vblack)을 생성하여 각 화소(PXL)에 공급한다. 특히, 전원부(112)는 타이밍 제어부(108)로부터의 전원 선택 신호(VCS)에 따라 스캔 구간(P1) 동안 전원 라인(PL)에 고전위 전압(VDD)을, 블랙 구간(P2) 동안 전원 라인(PL)에 블랙 전압(Vblack)을 공급한다. 이를 위해, 전원부(112)는 스캔 구간(P1) 동안 턴-온되는 제1 전원 트랜지스터(CT1)와, 블랙 구간(P2) 동안 턴-온되는 제2 전원 트랜지스터(CT2)를 구비한다.

제1 전원 트랜지스터(CT1)는 하이 논리의 전원 선택 신호(VCS)에 응답하여 고전위 전압(VDD)을 전원 라인(PL)에 공급하며, 제2 전원 트랜지스터(CT2)는 로우 논리의 전원 선택 신호(VCS)에 응답하여 블랙 전압(Vblack)을 전원 라인(PL)에 공급한다. 여기서, 블랙 전압(Vblack)은 고전위 전압(VDD) 이상의 전압이다.

표시 패널(102)은 데이터 라인들(DL1 내지 DLm) 및 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수개의 화소(PXL)들을 이용하여 화상을 표시하게 된다.

게이트 라인(GL1 내지 GLn)은 스위칭 트랜지스터(T1)에 스캔 신호를 공급하며, 데이터 라인(DL1 내지 DLm)은 스위칭 트랜지스터(T1)에 데이터 신호(Vdata)를 공급하며, 전원 라인(PL)은 구동 트랜지스터(T2)에 고전위 전압(VDD)을 공급하고, 스토리지 캐패시터(C)의 제2 단자에 고전위 전압(VDD) 및 블랙 전압(Vblack)를 공급한다.

각 화소(PXL)는 도 3에 도시된 바와 같이 OLED와, OLED를 구동하는 화소 구동부(110)를 포함한다.

화소 구동부(110)는 스위칭 트랜지스터(T1), 구동 트랜지스터(T2), 스토리지 캐패시터(C)를 포함한다. 여기서, 스위칭 트랜지스터(T1) 및 구동 트랜지스터(T2)는 PMOS형 트랜지스터, NMOS형 트랜지스터 또는 CMOS형 트랜지스터로 형성가능하다. 이하에서는 스위칭 트랜지스터(T1) 및 구동 트랜지스터(T2)가 PMOS형 트랜지스터인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

스위칭 트랜지스터(T1)는 게이트 라인(GL)으로부터의 게이트 온 전압에 응답하여 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 신호(Vdata)를 노드(N)에 공급하여 스토리지 캐패시터(C)에 충전되게 한다. 이를 위해, 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)과 접속되며, 소스 전극은 데이터 라인(DL)과 접속되며, 드레인 전극은 노드(N)와 접속된다.

구동 트랜지스터(T2)는 노드(N) 상의 전압에 응답하여 OLED에 흐르는 전류량을 제어한다. 이를 위해, 구동 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 노드와 접속되며, 소스 전극은 전원 라인(PL)과 접속되며, 드레인 전극은 OLED와 접속된다.

스토리지 캐패시터(C)는 노드에 접속된 제1 단자와, 전원 라인(PL)에 접속된 제2 단자를 구비한다. 이러한 스토리지 캐패시터(C)는 제1 및 제2 단자 사이의 차전압을 충전하고, 충전된 차전압을 이용하여 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴-오프되면 구동 트랜지스터(T2)의 온 상태를 한 프레임의 스캔 구간(P1) 동안 유지시킨다.

OLED는 화소 구동부(110)와 접속된 애노드 전극 및 저전위 전압(VSS)과 접속된 캐소드 전극과, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 유기층으로 구성된다. 이러한 OLED는 구동 트랜지스터(T2)로부터의 전류에 의해 발광한다.

도 4는 본 발명에 따른 발광 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다. 이에 대하여, 도 3을 결부하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 한 프레임은 스캔 구간(P1)과 블랙 구간(P2)으로 나뉘어 구동된다. 여기서, 블랙 구간(P2)은 한 프레임의 50%이하를 차지하도록 설정된다.

각 프레임의 스캔 구간(P1) 동안 각 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 로우 논리의 게이트 전압이 순차적으로 공급되며, 그 게이트 전압에 동기되도록 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 데이터 전압이 공급된다. 또한, 하이 논리의 전원 선택 신호(VCS)에 응답하여 턴-온된 제1 전원 트랜지스터(CT1)를 통해 전원 라인(PL)에 고전위 전압(VDD)이 공급된다.

로우 논리의 게이트 전압에 응답하여 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴-온되어 데 이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압은 스토리지 캐패시터(C) 및 구동 트랜지스터(T2)의 게이트 전극, 즉 노드에 공급된다. 이 때, 스토리지 캐패시터(C)는 스위칭 트랜지스터(T1)를 통해 공급되는 데이터 전압과 전원 라인(PL)을 통해 공급되는 고전위 전압(VDD)을 충전함과 동시에 충전된 전압을 이용해 구동 트랜지스터(T2)가 턴-온된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(T2)는 스토리지 캐패시터(C)에 저장된 전압에 따른 구동 전류를 발생시키고, 이 구동 전류는 발광 소자(OLED)에 공급된다. 발광 소자(OLED)는 공급된 구동 전류의 크기에 대응하는 밝기로 발광한다.

각 프레임의 블랙 구간(P2) 동안 로우 논리의 전원 선택 신호(VCS)에 응답하여 턴-온된 제2 전원 트랜지스터(CT2)를 통해 전원 라인(PL)에 고전위 전압(VDD)보다 높은 블랙 전압(Vblack)을 공급한다. 이 경우, 스토리지 캐패시터(C)의 제2 단자, 즉 전원 라인(PL)의 전압이 고전위 전압(VDD)에서 블랙 전압(Vblack)으로 상승하게 되면, 스토리지 캐패시터(C)의 제1 단자의 전압, 즉 노드(N)의 전압도 스토리지 캐패시터(C)의 커플링에 의하여 상승하게 된다. 이 때, 노드(N)의 전압이 고전위 전압(VDD)에서 구동 트랜지스터(T2)의 문턱 전압의 차보다 높은 전압이면, 구동 트랜지스터(T2)는 턴-오프됨으로써 각 프레임의 블랙 구간(P2) 동안에는 블랙 화상이 표시된다. 이 경우, 각 프레임의 블랙 구간(P2) 동안 블랙 전압(Vblack)에 의해 구동 트랜지스터(T2)의 전계 방향이 바뀌어 구동 트랜지스터(T2)의 트랩 차지의 양을 감소된다. 따라서, 구동 트랜지스터(T2)의 전압-전류 특성 곡선이 변동하는 히스테리시스(Hysteresis) 현상이 방지된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 발광 표시 장치는 블랙 구간(P2) 동안 전원 라 인(PL)에 블랙 전압(Vblack)을 공급하여 구동 트랜지스터(T2)의 히스테리시스를 감소시켜 화질 저하를 방지한다. 이 경우, 본 발명에 따른 발광 표시 장치는 별도의 블랙 전압(Vblack)을 공급하는 추가 트랜지스터와, 그 트랜지스터를 제어하는 추가 제어 라인과, 그 제어 라인을 구동하기 위한 추가 구동부 등이 불필요한다. 따라서, 추가 트랜지스터 및 추가 제어 라인으로 인한 개구율 저하가 방지되며 추가 트랜지스터에 걸리는 바이어스 전압에 의해 누설 전류가 증가되는 것이 방지될 뿐만 아니라 추가 구동부로 인한 소비전력 증가가 방지되며 컴팩트한 발광 표시 장치를 제작 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 발광 표시 장치는 한 화소마다 하나의 전원 라인(PL)을 통해 고전위 전압(VDD)과 블랙 전압(Vblack)을 공급하는 것을 예로 들어 설명하였지만 도 5에 도시된 바와 같이 한 화소마다 제1 전원 라인(PL1)을 통해 고전위 전압(VDD)을 공급하고 제2 전원 라인(PL2)을 통해 블랙 전압(Vblack)을 공급할 수도 있다. 이 경우, 도 5에 도시된 화소에서의 제1 전원 라인(PL1)은 스캔 구간(P1) 동안 구동 트랜지스터(T2)에 고전위 전압(VDD)을 공급한다. 그리고, 제2 전원 라인(PL2)은 스캔 구간(P1)동안 스토리지 캐패시터(C)에 고전위 전압(VDD)을 공급하고 블랙 구간(P2)동안 스토리지 캐패시터(C)에 블랙 전압(Vblack)을 공급한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니 라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1a는 종래 발광 표시 장치의 한 화소를 나타내는 회로도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 구동 트랜지스터의 열화 현상을 설명하기 위한 도면이다.

도 2은 본 발명에 따른 발광 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.

도 3은 도 2에 도시된 발광 표시 장치의 한 화소와 전원부를 상세히 나타내는 회로도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.

도 5는 도 3에 도시된 발광 표시 장치의 한 화소의 다른 실시 예를 나타내는 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

102 : 표시 패널 104 : 데이터 구동부

106 : 게이트 구동부 108 : 타이밍 제어부

110 : 화소 구동부 112 : 전원부

Claims (11)

1. 데이터 라인, 게이트 라인 및 전원 라인의 교차부에 위치하는 발광소자와, 그 발광 소자를 구동하는 화소 구동부를 각 화소마다 가지는 표시 패널과;

   상기 화소 구동부에 한 프레임의 스캔 구간 동안 고전위 전압을 공급하고, 한 프레임의 블랙 구간 동안 블랙 전압을 공급하는 전원부를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 화소 구동부는

   상기 게이트 라인에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 노드에 공급하는 스위칭 트랜지스터와;

   상기 노드의 전압에 대응되는 전류를 상기 발광 소자에 공급하는 구동 트랜지스터와;

   상기 노드와 상기 전원 라인 사이에 접속된 스토리지 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랙 전압은 상기 고전위 전압과 같거나 높은 전압인 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 한 프레임의 스캔 구간은 각 프레임을 기준으로 약 50%이하인 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 전원라인은

   상기 스캔 구간 동안 상기 스토리지 캐패시터에 상기 고전위 전압을 공급하는 제1 전원 라인과;

   상기 스캔 구간 동안 상기 스토리지 캐패시터에 상기 고전위 전압을 공급하며, 상기 블랙 구간 동안 상기 스토리지 캐패시터에 상기 블랙 전압을 공급하는 제2 전원 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 전원부는

   상기 스캔 구간 동안 상기 고전위 전압을 상기 전원 라인에 공급하는 제1 전원 트랜지스터와;

   상기 블랙 구간 동안 상기 블랙 전압을 상기 전원 라인에 공급하는 제2 전원 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치.
7. 데이터 라인, 게이트 라인 및 전원 라인의 교차부에 위치하는 발광소자와, 그 발광 소자를 구동하는 화소 구동부를 각 화소마다 가지는 발광 표시 장치의 구동 방법에 있어서,

   각 프레임의 스캔 구간 동안 상기 화소 구동부에 고전위 전압을 공급하여 상기 발광 소자를 발광시키는 단계와;

   상기 각 프레임의 블랙 구간 동안 상기 화소 구동부에 블랙 전압을 공급하여 상기 발광 소자를 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치의 구동 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 블랙 전압은 상기 고전위 전압과 같거나 높은 전압인 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치의 구동 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 한 프레임의 스캔 구간은 각 프레임을 기준으로 약 50%이하인 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치의 구동 방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 발광 소자를 발광시키는 단계는

    상기 전원 라인을 통해 상기 화소 구동부의 스토리지 캐패시터에 고전위 전 압을 공급하는 단계이며,

    상기 발광 소자를 오프시키는 단계는

    상기 전원 라인을 통해 상기 화소 구동부의 스토리지 캐패시터에 상기 블랙 전압을 공급하는 단계와;

    상기 블랙 전압에 의한 상기 전원 라인의 전압 변화량만큼 상기 스토리지 캐패시터에 의해 변화되는 상기 노드의 전압에 따라 상기 구동 트랜지스터를 턴오프시키는 단계인 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치의 구동 방법.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 발광 소자를 발광시키는 단계는

    제1 및 제2 전원 라인을 통해 상기 화소 구동부의 스토리지 캐패시터 및 구동 트랜지스터에 고전위 전압을 공급하는 단계이며,

    상기 발광 소자를 오프시키는 단계는

    상기 제2 전원 라인을 통해 상기 화소 구동부의 스토리지 캐패시터에 상기 블랙 전압을 공급하는 단계와;

    상기 블랙 전압에 의한 상기 제2 전원 라인의 전압 변화량만큼 상기 스토리지 캐패시터에 의해 변화되는 상기 노드의 전압에 따라 상기 구동 트랜지스터를 턴오프시키는 단계인 것을 특징으로 하는 발광 표시 장치의 구동 방법.

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