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KR100432651B1 - 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR100432651B1
KR100432651B1 KR10-2002-0033995A KR20020033995A KR100432651B1 KR 100432651 B1 KR100432651 B1 KR 100432651B1 KR 20020033995 A KR20020033995 A KR 20020033995A KR 100432651 B1 KR100432651 B1 KR 100432651B1
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신동용
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 유기 EL(electro-luminescence) 소자 등과 같이, 전류에 의해 휘도가 제어되는 발광 소자를 각 화소(pixel)마다 구비한 화상 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는 전류 미러를 구성하는 트랜지스터를 화소 내부에 포함하며, 두 개의 주사선을 갖는 화소 구조를 이용함으로써, 한 번에 두 행 이상의 화소를 선택하여 데이터선에 인가되는 전류를 표시 정보를 기록하기 위한 화소와 그에 인접한 화소로 분배하고, 그 선택된 화소 중에서 1행의 화소에만 표시 정보를 기록한다. 이렇게 함으로써 데이터선을 구동하는 전류를 크게 하면서도 화소 내에서 전류 미러를 구성하는 트랜지스터의 크기를 줄일 수 있다. 결과적으로, 유기 발광 소자를 이용한 화상 표시 장치의 개구율을 증가시킬 수 있다.

Description

화상 표시 장치{AN IMAGE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 신호에 의해 휘도가 제어되는 화소를 구비한 화상 표시 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 유기 EL(electro-luminescence) 소자 등과 같이, 전류에 의해 휘도가 제어되는 발광 소자를 각 화소(pixel)마다 구비한 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 각 화소 내에 설치된 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터와 같은 능동 소자에 의해 발광 소자에 공급하는 전류량이 제어되는 소위 액티브 매트릭스(active matrix)형 화상 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액티브 매트릭스형의 화상 표시 장치에서는, 다수의 화소를 매트릭스 형태로 배열하고, 주어진 휘도 정보에 따라 각 화소의 빛의 세기를 제어함으로써 화상을 표시한다. 전기 광학 물질로서 액정을 이용한 경우에는, 각 화소에 기록되는 전압에 따라 화소의 투과율이 변화한다. 전기 광학 물질로서 유기 EL 재료를 이용한 액티브 매트릭스형 화상 표시 장치에서도, 기본적인 동작은 액정을 이용한 경우와 마찬가지다. 그러나, 액정 표시 장치와 달리, 유기 EL 화상 표시 장치는 각 화소에, 예를 들어, 유기 발광 다이오드(OLED : organic light emitting diode)와 같은 발광 소자를 갖는 소위 자체 발광형이며, 액정 표시 장치에 비해 화상의 시인성이 높고, 백라이트가 불필요하며, 응답 속도가 높다는 등의 잇점을 가진다. 각 발광 소자의 휘도는 전류량에 의해 제어된다. 즉, 발광 소자가 전류 구동형 또는 전류 제어형 이라는 점에서 액정 표시 장치와는 크게 다르다.
액정 표시 장치와 마찬가지로, 유기 EL 화상 표시 장치도 그 구동 방식으로서 단순 매트릭스 방식과 액티브 매트릭스 방식이 가능하다. 전자는 구조가 단순한 반면에, 표시 장치의 대형화 및 고정세화의 실현이 곤란하기 때문에, 액티브 매트릭스 방식의 개발이 왕성하게 이루어지고 있다. 액티브 매트릭스 방식은 각 화소에 설치된 발광 소자에 흐르는 전류를 화소 내부에 설치된 능동 소자(일반적으로는, 절연 게이트형 전계효과 트랜지스터의 일종인 박막 트랜지스터(TFT : thin film transistor)이다.)에 의해 제어한다.
한편, 상기 발광 소자에 흐르는 전류를 제어하기 위한 능동 소자로서 사용되는 박막 트랜지스터의 문턱 전압(threshold voltage)의 화소간 특성 편차를 보상하기 위하여, 여러 화소 구조가 제안되었다. 이 중에서 하나가 전류 모드 프로그램 방식을 이용한 화소 구조이다.
도 1에는 종래의 기술에 따른 전류 모드 프로그램 방식의 화상 표시 장치에 적용되는 화소 구조가 도시되어 있다. 상기 도 1에 도시된 화소 구조는 1화소에 대한 등가 회로이다.
도시된 바와 같이, 주사선과 데이터선이 교차하는 지점에 화소가 형성되며, 상기 주사선에는 소정의 주사 사이클(cycle)로 화소를 선택하기 위한 신호(Scan)가 인가되며, 상기 데이터선에는 화소를 구동하기 위한 휘도 정보가 전류(Idata) 형태로 공급된다. 상기 화소는 발광 소자로 동작하는 유기 발광 다이오드(OLED), 4개의 박막 트랜지스터(M1~M4) 및 유지 커패시터(Cst)로 구성된다.
상기 신호(Scan)에 의해 상기 화소가 위치하는 주사선이 선택되면, 트랜지스터(M2, M3)가 동시에 턴온된다. 이 때, 유기 발광 다이오드(OLED)로의 전류 공급 여부를 제어하는 트랜지스터(M4)는 턴오프된다. 휘도 정보를 포함하고 데이터선을 통해 공급되는 전류(Idata)는 상기 턴온된 트랜지스터(M3)를 통해 화소 내로 공급되는데, 이 전류와 트랜지스터(M1)에 흐르는 전류의 차이가 상기 턴온된 트랜지스터(M2)를 통해 트랜지스터(M1)의 게이트 전극으로 피드백되어 상기 전류(Idata)에 대응하는 전압이 상기 트랜지스터(M1)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 연결된 유지 커패시터(Cst)에 기록된다.
주사선이 비선택으로 되면, 트랜지스터(M2, M3)는 턴오프되고, 트랜지스터(M4)는 턴온된다. 상기 트랜지스터(M2)가 턴오프되면 트랜지스터(M1)의게이트 전극은 플로팅(floating)되며, 상기 유지 커패시터(Cst)에 기록된 전압은 유지된다. 상기 트랜지스터(M1)는 포화 영역에서 동작하며, 게이트 전압에 따라 드레인 전류를 발생시킨다. 상기 트랜지스터(M1)에 의해 발생된 전류는 턴온된 트랜지스터(M4)를 통해 상기 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르게 되며, 이 전류량에 따라 상기 다이오드(OLED)의 발광 정도가 결정되어 의도하는 휘도가 표시될 수 있다.
상기 설명된 종래의 기술에 따른 전류 모드 프로그램 방식의 화상 표시 장치에서는, 데이터선을 구동하는 전류와 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류의 크기가 같아야 하므로, 데이터선을 구동하는데 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다. 즉, 이와 같은 전류 모드 프로그램 방식은 화소 내에 사용되는 트랜지스터의 문턱전압 특성 편차 뿐만 아니라 이동도(mobility)의 특성 편차까지도 보상할 수 있다는 장점을 가지지만, 낮은 전류 수준에서는 데이터선을 구동하는데 시간이 많이 걸려 고계조 및 고해상도를 갖는 화상 표시 장치를 구현하는 데에는 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 비대칭 구조의 전류 미러를 이용하는 화소 구조를 갖는 화상 표시 장치가 도 2에 도시되어 있다.
상기 도 2에 도시된 화소는 주사선과 데이터선이 교차하는 지점에 형성되어 있으며, 한 행의 화소에 대해 두 개의 주사선이 배치되어 있다. 상기 주사선에는 소정의 주사 사이클(cycle)로 화소를 선택하기 위한 신호(Scan1, Scan2)가 인가되며, 상기 데이터선에는 화소를 구동하기 위한 휘도 정보가 전류(Idata) 형태로 공급된다. 상기 화소는 발광 소자로 동작하는 유기 발광 다이오드(OLED), 전류 미러(current mirror)를 구성하는 2개의 박막 트랜지스터(M1, M2), 상기전류(Idata)를 전압 레벨로 변환한 휘도 정보를 저장하기 위한 유지 커패시터(Cst), 상기 전류(Idata)의 상기 트랜지스터(M2) 및 유지 커패시터(Cst)로의 공급을 각각 제어하기 위한 트랜지스터(M3, M4)로 구성된다.
화소를 선택하기 위해, 상기 두 주사선을 통해 전달된 신호(Scan1, Scan2)는 상기 두 트랜지스터(M3, M4)를 거의 동시에 턴온시킬 수 있는 사이클을 가진다. 상기 트랜지스터(M3)의 턴온에 의해 데이터선에 인가된 휘도 정보를 포함하는 전류(Idata)는 상기 트랜지스터(M2)에 흐르며, 상기 트랜지스터(M4)의 턴온에 의해 상기 트랜지스터(M2)의 게이트와 드레인 사이는 단락된다. 상기 트랜지스터(M2)는 포화영역에서 동작하며, 상기 트랜지스터(M4)를 통한 피드백에 의해 상기 전류(Idata)에 대응하는 게이트-소스 전압이 발생되며 유지 커패시터(Cst)에 기록된다. 상기 두 주사선이 비선택 상태로 되면, 상기 두 트랜지스터(M3, M4)는 턴오프되어 상기 트랜지스터(M2)의 게이트 전극이 플로팅(floating)되며, 상기 유지 커패시터(Cst)에 기록된 전압은 유지된다. 상기 유지 커패시터(Cst)가 유지하고 있는 전압은 상기 트랜지스터(M1)의 게이트에 가해지며, 이에 따라 드레인 전류가 발생한다. 상기 트랜지스터(M1)의 드레인 전류에 의해 상기 유기 발광 다이오드(OLED)가 구동된다.
상기 설명된 화소 구조를 갖는 화상 표시 장치에서는, 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(M2)의 채널 폭(channel width)을 상기 유기 발광 다이오드를 구동하는 트랜지스터(M1)의 채널 폭보다 크게 하거나, 상기 트랜지스터(M1)의 채널 길이를 상기 트랜지스터(M2)의 채널 길이보다 길게 함으로써, 상기 트랜지스터(M2)를 통해흐르는 전류가 상기 트랜지스터(M1)를 통해 흐르는 전류보다 일정 비율만큼 커도록 설정할 수 있다. 따라서, 데이터선을 구동하는 전류를 크게 하면서도 원하는 휘도 범위에 해당하는 크기의 전류로써 상기 유기 발광 다이오드를 구동할 수 있다. 그러나, 데이터선의 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)와 기생 저항에 의한 부하가 크므로, 데이터선에 흐르는 전류와 상기 유기 발광 다이오드에 흐르는 전류의 비율은 수십배 이상이 되어야 한다. 상기 비율이 커질수록 데이터선을 구동하는 시간은 단축되지만, 전류 미러를 구성하는 트랜지스터의 크기가 커지므로, 예를 들어, 배면 발광(bottom emission) 방식이 이용될 경우에 높은 개구율을 얻는 것이 어렵다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 배경 하에 이루어진 것으로서, 고계조 및 고해상도를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 높은 개구율을 얻을 수 있는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 전류 모드 프로그램 방식의 화상 표시 장치에 적용되는 화소 구조의 일예를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 기술에 따른 전류 모드 프로그램 방식의 화상 표시 장치에 적용되는 화소 구조의 다른 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 표시 장치의 전체 구성을 나타낸 도면.
도 4는 상기 도 3에 도시된 화소의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 동작을 설명하기 위해 연속하는 4개의 화소의 구조를 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6c는 상기 도 5에 도시된 연속하는 4개의 화소를 구동하기 위한 파형의 예를 각각 나타낸 도면.
도 7a 내지 도 7d는 상기 도 6a에 도시된 파형에 따라 상기 도 5의 회로가 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 8a 내지 도 8d는 상기 도 6b에 도시된 파형에 따라 상기 도 5의 회로가 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 9a 내지 도 9d는 상기 도 6c에 도시된 파형에 따라 상기 도 5의 회로가동작하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 표시 장치의 전체 구성을 나타낸 도면.
도 11a 내지 도 11c는 도 6a 내지 도 6c의 파형을 각각 생성하기 위한 상기 도 10에 도시된 스캔 드라이버를 상세하게 나타낸 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
M1~M16 : 박막 트랜지스터
Cst : 유지 커패시터
OLED : 유기 발광 다이오드
Data[n] : n번째 데이터선
Scan1[m], Scan2[m] : m번째 한 쌍의 주사선
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상 표시 장치는,
휘도 정보를 포함하는 전류를 전달하기 위한 다수의 데이터선;
상기 각 데이터선과 수직으로 교차하도록 배치되며, 한 행의 화소에 대해 제1주사선과 제2주사선이 할당되어 있는 다수의 주사선;
상기 다수의 데이터선과 다수의 주사선의 각 교차점에 매트릭스 형태로 형성되며, 상기 제1주사선에 의해 선택될 경우에는 상기 데이터선을 통해 공급되는 전류를 분배하고, 상기 제2주사선에 의해 선택될 경우에는 상기 데이터선을 통해 공급되는 전류에 따라 표시 동작을 수행하는 화소;
클럭신호와 제어신호에 따라 연속하는 적어도 두 행 이상의 화소를 동시에 선택하기 위한 신호와, 해당 화소에 표시 정보를 기록하기 위한 신호를 각각 생성하여 해당 행의 제1 및 제2주사선에 각각 인가하는 스캔 드라이버; 및,
휘도 정보에 따른 전류 레벨을 갖는 전류를 생성하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함한다.
상기한 본 발명에서는, 전류 미러를 구성하는 트랜지스터를 화소 내부에 포함하며, 두 개의 주사선을 갖는 화소구조를 이용함으로써, 한 번에 두 행 이상의 화소를 선택하여 데이터선에 인가되는 전류를 표시 정보를 기록하기 위한 화소와 그에 인접한 화소로 분배하고, 그 선택된 화소 중에서 1행의 화소에만 표시 정보를 기록한다. 이렇게 함으로써 데이터선을 구동하는 전류를 크게 하면서도 화소 내에서 전류 미러를 구성하는 트랜지스터의 크기를 줄일 수 있다. 결과적으로, 유기 발광 소자를 이용한 화상 표시 장치의 개구율을 증가시킬 수 있다.
상기 설명된 본 발명의 목적, 기술적 구성 및 그 효과는 아래의 실시예에 대한 설명을 통해 보다 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3에는 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 전체 구성이 도시되어 있다.
상기 도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는, 다수의 데이터선이 배치되어 있고, 다수의 주사선이 상기 각 데이터선과 수직으로 교차하도록 배치되어 있으며, 상기 다수의 주사선은 한 행의 화소에 대해 두 개씩 할당되어 있으며, 그 각각을 제1주사선 및 제2주사선이라 한다. 상기 데이터선과 주사선의 각 교차점에는 매트릭스 형태로 다수의 화소가 형성되어 있다. 상기 각 화소에서는, 상기 제1주사선에 의해 선택될 경우에 상기 데이터선을 통해 전달된 전류를 분배하고, 상기 제2주사선에 의해 선택될 경우에 상기 데이터선을 통해 공급되는 전류에 따라 표시 동작을 수행한다. 스캔(또는 "주사"라고도 함) 드라이버는 제1 및 제2시프트 레지스터로 구성되며, 클럭신호와 제어신호에 따라 연속하는 적어도 두 행 이상의 화소를 동시에 선택하기 위한 신호와, 해당 화소에 표시 정보를 기록하기 위한 신호를 각각 생성하여 해당 행의 제1 및 제2주사선에 각각 인가한다. 제2시프트 레지스터에 제3, 제4시프트 레지스터를 추가하여 각각 레드, 그린, 블루 화소의 제2주사선을 구동하도록 구성할 수 있으며, 제1 내지 제4시프트 레지스터를 화소 영역의 양쪽에 나누어 배치할 수 있다. 그리고, 데이터 구동부는 휘도 정보에 따른 전류 레벨을 갖는 전류를 생성하여 상기 데이터선에 인가한다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치에서는 한 행의 화소에 대해 두 개의 주사선이 구비되어 있다. 두 주사선 중 하나는 해당 화소를 선택하기 위한 주사선이고, 다른 하나는 해당 화소에 데이터선을 통해 전달된 전류 신호를 기록하기 위한 주사선이다. 본 발명에서는 소정의 시간 동안 연속하는 적어도 두 행 이상의 화소를 동시에 선택하고, 상기 두 행 이상의 화소가 선택되어 있는 동안 각 행의 화소에 차례로 전류 신호를 통해 표시 정보를 기록한다. 이렇게 함으로써, 데이터선을 통해전달된 전류가 적어도 두 행 이상의 화소로 분배되므로, 각 화소 내부에 전달되는 전류의 크기가 줄어들 수 있다.
도 4에는 상기 도 3의 화소에 대해 보다 상세하게 도시되어 있다.
상기 도 4를 참조하면, 하나의 화소에는 휘도 정보에 따른 전류 레벨을 갖는 전류(Idata)가 인가되는 하나의 데이터선, 소정의 주사 사이클을 갖는 신호(Scan1, Scan2)가 인가되는 두 개의 주사선, 4개의 트랜지스터(M1~M4), 유지 커패시터(Cst), 유기 발광 다이오드(OLED)가 구비되어 있다. 이하, 상기 신호(Scan1)가 인가되는 주사선을 "제1주사선", 상기 신호(scan2)가 인가되는 주사선을 "제2주사선"이라고 부른다. 본 실시예에서는 상기 트랜지스터로서 전계효과 트랜지스터(FET : field effect transistor)가 사용되었고, 발광 소자로서 유기 발광 다이오드가 사용되었으나, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않으며, 동등한 기능을 발휘하는 등가물로 변경될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 있어서 자명하다. 예를 들어, 도 4에서는 PMOS 트랜지스터로 화소를 구성하였으나, 상기 PMOS 트랜지스터를 NMOS 트랜지스터로 변경하는 것은 당해 기술분야의 기술자에게는 자명하다.
보다 구체적으로, 상기 유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드(cathode) 전극에는 캐소드 전압(Vcathode)이 인가되고, 어노드(anode) 전극에는 트랜지스터(M1)의 드레인 전극이 연결되어 있다. 상기 트랜지스터(M1)의 소스 전극에는 전원 전압(Vdd)이 인가되며, 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 유지 커패시터(Cst)가 연결되어 있다. 트랜지스터(M2)의 게이트 전극과 드레인 전극은 서로 연결되어 있으며, 소스 전극에는 상기 전원 전압(Vdd)이 인가된다. 상기 두 트랜지스터(M1, M2)는 전류 미러(current mirror)를 형성한다. 상기 두 트랜지스터(M1, M2)의 각 게이트 전극에는 트랜지스터(M4)의 소스 전극과 드레인 전극이 각각 연결되며, 상기 트랜지스터(M4)의 게이트 전극은 상기 제2주사선과 연결된다. 상기 트랜지스터(M2)의 드레인 전극에는 트랜지스터(M3)의 소스 전극이 연결된다. 또한, 상기 트랜지스터(M3)의 게이트 전극에는 제1주사선이 연결되고 드레인 전극에는 데이터선이 연결된다.
상기와 같이 구성되는 화소에서는 네가지 동작 상태가 가능하다. 즉, 제1주사선과 제2주사선에 의해 두 트랜지스터(M3, M4)가 모두 온(ON)되는 경우, 트랜지스터(M3)는 온(ON)되고 트랜지스터(M4)는 오프(OFF)되는 경우, 두 트랜지스터(M3, M4)가 모두 오프(OFF)되는 경우, 트랜지스터(M3)는 오프(OFF)되고 트랜지스터(M4)는 온(ON)되는 경우가 있다. 아래에서는 상기 네가지 경우에 대해 도 4에 도시된 화소의 동작을 설명한다.
먼저, 두 트랜지스터(M3, M4)가 온(ON) 되면, 트랜지스터(M2, M3)가 위치하는 경로에 전류가 흐르며, 상기 트랜지스터(M2)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 전압이 발생한다. 물론, 상기 트랜지스터(M2)의 게이트-소스 전압은 상기 트랜지스터(M2)의 드레인 전류의 크기에 의해 결정된다. 이 전압은 턴온된 트랜지스터(M4)를 통해 유지 커패시터(Cst)에 전달되고, 상기 유지 커패시터(Cst)는 상기 전달된 전압을 트랜지스터(M1)의 게이트 전극에 인가한다. 상기 트랜지스터(M1)는 게이트 전압에 대응하는 드레인 전류를 발생시키며, 상기 트랜지스터(M1)의 드레인 전류에의해 유기 발광 다이오드(OLED)가 구동되어 의도하는 휘도로 표시 동작을 수행한다.
다음으로, 트랜지스터(M3)는 온 상태이고 트랜지스터(M4)는 오프 상태일 경우, 상기 트랜지스터(M4)가 오프 상태이므로 상기 트랜지스터(M2)의 게이트-소스 전압이 상기 유지 커패시터(Cst)로 전달되지 않는다. 그러나, 상기 트랜지스터(M2, M3)가 위치하는 경로에는 전류가 흐른다. 이 경우에는 화소가 데이터선을 통해 전달되는 전류를 분배하는 기능을 수행한다.
그리고, 상기 두 트랜지스터(M3, M4)가 모두 오프 상태일 경우에는 해당 화소로의 데이터선을 통한 전류의 공급이 차단되고, 상기 유지 커패시터(Cst)에 의해 유지되는 전압에 대응하는 전류로 상기 트랜지스터(M1)이 유기 발광 다이오드(OLED)를 구동하여 표시 동작을 지속한다.
트랜지스터(M3)는 오프 상태이고 트랜지스터(M4)는 온 상태일 경우, 해당 화소로의 데이터선을 통한 전류의 공급이 차단되고 상기 유지 커패시터(Cst)는 상기 트랜지스터(M4)와 상기 트랜지스터(M2)를 통해 방전되어 표시 동작이 중지된다. 한 프레임 기간 내에서 소정의 시간 간격을 두고 표시 동작을 하고 있는 화소의 제2주사선을 선택하여 표시 동작을 중지시킴으로써 밝기를 조정할 수 있따. 그리고, 레드, 그린, 블루 화소의 제2주사선을 각각 다른 시간 간격을 두고 선택하도록 함으로써 색좌표를 조정하여 화이트 밸런스(white balance)를 맞출 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 동작을 설명한다.
도 5에는 본 발명의 화상 표시 장치에서 임의의 연속하는 4행의 화소가 도시되어 있다. 즉, 임의의 n번째 데이터선과 임의의 m 내지 (m+3)번째의 제1 및 제2주사선이 교차하는 지점에 형성된 4행의 화소가 도시되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 화상 표시 장치에서는 임의의 연속하는 적어도 두 행 이상의 화소를 동시에 선택하고, 그 선택 기간 동안에 표시 정보를 임의의 한 행의 화소에 기록한다는 데에 특징이 있다. 다시 말하자면, 두 행 이상의 화소를 동시에 선택한 상태에서, 그 중의 한 행의 화소에 표시 정보를 기록한다. 본 발명에서는, 화소의 선택과 표시 정보의 기록을 행함에 있어서 3가지 방법이 제안된다. 이하, 본 발명에서는 한 행의 화소가 제1주사선에 의해 선택되어 있는 시간을 "선택시간"이라 정의하고, 표시 정보를 기록하기 위해 제2주사선에 의해 한 행의 화소가 선택되어 있는 시간을 "기록시간"이라 정의한다. 본 발명에서는 동시에 선택하는 행의 수가 2인 것으로 가정되었으며, 이 경우에는 상기 선택시간이 기록시간의 두 배인 것이 바람직하다. 즉, 상기 선택시간 동안 임의의 연속하는 두 행의 화소가 선택되고, 상기 선택된 각 행의 화소에서는 상기 기록시간 동안 차례로 표시 정보가 기록된다. 만약, 연속하는 3행 이상의 화소가 선택될 경우에는 상기 선택시간이 기록시간의 3배로 설정된다.
도 6a 내지 도 6c는 상기 도 5에 도시된 화소 회로를 동작시키기 위한 파형도를 나타낸다.
도 6a에 도시된 파형은 연속하는 두 행의 화소를 소정의 선택시간 동안 동시에 선택하고, 선택된 각 행의 화소에 대한 표시 정보의 기록을 소정의 기록시간 동안 수행되도록 하는 타이밍을 갖는다. 예를 들어, 도 6a를 참조하면, 신호(Scan1[m], Scan1[m+1])는 m번째 행과 (m+1)번째 행의 화소를 소정의 선택시간 동안 선택하기 위한 파형을 가지며, 신호(Scan2[m], Scan2[m+1])는 상기 신호(Scan1[m], Scan1[m+1])의 선택시간을 분할하여 그 절반에 해당하는 시간을 기록시간으로 설정한 파형을 가진다. 상기 신호의 기호에서 "[m]"은 m번째 행을 나타내고, "scan1"은 임의의 화소 내의 제1주사선, "Scan2"는 임의의 화소 내의 제2주사선을 나타낸다.
도 6a에서는, m번째 행과 (m+1)번째 행 화소에서 제1주사선이 먼저 선택되고, 이 선택 시간 동안 m번째 행과 (m+1)번째 행 화소의 제2주사선이 순차적으로 선택된다. 도 6b에서는, m번째 행 화소와 (m+1)번째 행 화소의 제1주사선이 1 기록시간만큼 중첩되면서 선택되고, 상기 중첩된 시간 동안 (m+1)번째 행 화소의 제2주사선이 선택된다. 도 6c에서는, m번째 행 화소와 (m+1)번째 행 화소의 제1주사선이 1기록시간만큼 중첩되면서, 상기 중첩된 시간 동안 m번째 행 화소의 제2주사선이 선택된다. 도 6b 및 도 6c에 도시된 파형도에서는, 제1주사선 신호(Scan1)가 아래 행으로 갈수록 1 기록시간만큼 중첩되면서 순차적으로 발생하며, 제2주사선 신호도 또한 순차적으로 발생한다. 따라서, 상기 도 6b 또는 도 6c의 파형도가 적용될 경우에는 각각 첫 행 또는 화소의 마지막 행에 1행의 더미 화소(dummy pixel)가 필요하다. 1행의 더미 화소는 도 4의 화소 구조에서 트랜지스터(M2, M3)로만 구성된 화소를 1행 분량만큼 연결한 것이다.
다음으로, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 도 6a 내지 도 6c의 각 파형이 적용될 때, 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 동작을 설명한다. 도 7은 도 6a의 파형이 적용될 경우의 상기 화상 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 8은 도 6b의 파형이 적용될 경우의 상기 화상 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 9는 도 6c의 파형이 적용될 경우의 상기 화상 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7a에는 도 6a의 파형이 다시 도시되어 있고, 도 7a에 도시된 각 구간 (1, 2, 3)에서의 회로 상태가 도 7b 내지 도 7d에 도시되어 있다.
상기 도 7a에 도시되어 있듯이, 구간 1에서는 제1주사선 중에서 Scan1[m], Scan1[m+1] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선에서 Scan2[m] 신호가 선택 상태이다. 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 상기 구간 1에서의 4행의 화소에서의 스위칭 상태가 도 7b에 도시되어 있다. 도 7b를 참조하면, m번째 행의 화소에서는 트랜지스터(M3, M4)가 턴온되고, (m+1)번째 행의 화소에서는 트랜지스터(M7)만 턴온된다. 따라서, 데이터선을 통해 공급되며 표시 정보를 포함하고 있는 전류(Idata)는 m번째 행의 화소와 (m+1)번째 행의 화소에 1/2씩 분배되며, m번째 행의 화소에서는 상기 트랜지스터(M4)의 턴온에 의해 표시 정보의 기록도 이루어진다. 구체적인 회로의 동작은 앞에서 설명된 도 4의 회로를 참조할 수 있다. 결과적으로, 도 7a의 구간 1에서는 m번째 행의 화소에 대한 표시 정보의 기록이 이루어진다. 상기 도 7b의 회로에서, 트랜지스터 M2와 M6, M3와 M7은 특성이 서로 같고, 트랜지스터 M3의 드레인과 M7의 드레인 사이의 데이터선 저항이 0이라고 하면, 트랜지스터 M2와 M6에는 각각 데이터선 전류(Idata)의 1/2의 전류가 흐른다. 즉, M2를 통하여 흐르는 전류가 1/2로 감소하므로, 같은 크기의 전류로 데이터선을 구동하더라도 종래의 방법에 비해 전류 미러 관계인 트랜지스터 M2와 M1의 전류비를 1/2로 줄일 수 있다. 상기 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(M1, M2)의 전류비를 감소시킴으로써, 상기 트랜지스터(M1, M2)의 크기가 감소될 수 있고, 이것은 개구율의 증가를 가능하게 한다. 따라서, 본 발명에서는, 임의의 행의 화소에 표시 정보를 기록할 때, 인접한 적어도 하나 이상의 행의 화소를 동시에 선택함으로써, 화소 내의 전류 미러를 구성하는 트랜지스터에 흐르는 전류를 감소시키고, 이것에 의해 이들 트랜지스터의 크기를 감소시켜서 표시 장치의 개구율이 증가한다.
상기 도 7a의 구간 2에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m], Scan1[m+1] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m+1] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 2에서는 데이터선의 전류(Idata)가 m번째 행의 화소와 (m+1)번째 행의 화소에 모두 흐르지만, (m+1)번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다.
상기 도 7a의 구간 3에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m+2], Scan1[m+3] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m+2] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 3에서는 데이터선의 전류(Idata)가 (m+2)번째 행의 화소와 (m+3)번째 행의 화소에 모두 흐르지만, (m+2)번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다.
도 8a에는 도 6b의 파형이 다시 도시되어 있고, 도 8a에 도시된 각 구간 (1, 2, 3)에서의 회로 상태가 도 8b 내지 도 8d에 각각 도시되어 있다. 도 8a의 파형에따르면, m번째 행 화소와 (m+1)번째 행 화소의 제1주사선이 1 기록시간만큼 중첩되면서 선택되고, 상기 중첩된 시간 동안 (m+1)번째 행 화소의 제2주사선이 선택된다. 즉, 도 8a의 파형에 따르면, 제1주사선 신호는 표시 정보를 기록할 행의 화소와 그 이전 행의 화소를 1 기록시간 동안 선택한다. 그리고, 제2주사선 신호는 1행의 화소를 순차적으로 선택한다. 따라서, 제1주사선도 2행의 화소를 순차적으로 선택한다는 점에서 도 7a의 파형과 다르다. 위와 같이 제1 및 제2주사선의 파형을 구성하더라도, 적어도 둘 이상의 행의 화소를 선택하고, 하나의 행에 대해서만 표시 정보의 기록을 행한다는 본 발명의 원리는 달성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 8a의 세 구간에서의 동작을 설명한다. 도 8a와 도 8b를 참조하면, 구간 1에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m], Scan1[m+1] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m+1] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 1에서는 데이터선의 전류(Idata)가 m번째 행의 화소와 (m+1)번째 행의 화소로 1/2씩 분배되어 흐르지만, (m+1)번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다. 도 8a와 도 8c를 참조하면, 구간 2에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m+1], Scan1[m+2] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m+2] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 2에서는 데이터선의 전류(Idata)가 (m+1)번째 행의 화소와 (m+2)번째 행의 화소로 1/2씩 분배되어 흐르지만, (m+2)번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다. 도 8a와 도 8d를 참조하면, 구간 3에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m+2], Scan1[m+3] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m+3] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 3에서는 데이터선의 전류(Idata)가 (m+2)번째 행의 화소와 (m+3)번째 행의 화소로 1/2씩 분배되어 흐르지만, (m+3)번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다.
도 9a에는 도 6c의 파형이 다시 도시되어 있고, 도 9a에 도시된 각 구간 (1, 2, 3)에서의 회로 상태가 도 9b 내지 도 9d에 각각 도시되어 있다. 도 9a의 파형에 따르면, m번째 행의 화소와 (m+1)번째 행 화소의 제1주사선이 1 기록시간만큼 중첩되면서 선택되고, 상기 중첩된 시간 동안 m번째 행의 화소의 제2주사선이 선택된다. 즉, 도 9a의 파형에 따르면, 제1주사선 신호는 표시 정보를 기록할 행의 화소와 그 다음 행의 화소를 1 기록시간 동안 선택한다. 그리고, 제2주사선 신호는 1행의 화소를 순차적으로 선택한다. 또한, 제1주사선도 2행의 화소를 순차적으로 선택한다는 점에서 도 7a의 파형과 다르다. 위와 같이 제1 및 제2주사선의 파형을 구성하더라도, 적어도 둘 이상의 행의 화소를 선택하고, 하나의 행에 대해서만 표시 정보의 기록을 행한다는 본 발명의 원리는 달성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 9a의 세 구간에서의 동작을 설명한다. 도 9a와 도 9b를 참조하면, 구간 1에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m], Scan1[m+1] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 1에서는 데이터선의 전류(Idata)가 m번째 행의 화소와 (m+1)번째 행의 화소로 1/2씩 분배되어 흐르지만, m번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다. 도 9a와 도 9c를 참조하면, 구간 2에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m+1], Scan1[m+2] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m+1] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 2에서는 데이터선의 전류(Idata)가 (m+1)번째 행의 화소와 (m+2)번째 행의 화소로 1/2씩 분배되어 흐르지만, (m+1)번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다. 도 9a와 도 9d를 참조하면, 구간 3에서는, 제1주사선 중에서 Scan1[m+2], Scan1[m+3] 신호가 선택 상태이고, 제2주사선 중에서 Scan2[m+2] 신호가 선택 상태이며, 나머지 신호는 모두 비선택 상태이다. 따라서, 상기 구간 3에서는 데이터선의 전류(Idata)가 (m+2)번째 행의 화소와 (m+3)번째 행의 화소로 1/2씩 분배되어 흐르지만, (m+2)번째 행의 화소에만 표시 정보가 기록된다.
도 10에는 본 발명에서 제2주사선만을 선택하여 유지 커패시터(Cst)를 방전시켜 밝기를 조정하는 방법을 사용하지 않는 화상 표시 장치의 전체 구성이 도시되어 있다. 이 경우에는 하나의 시프트 레지스터를 사용하여 스캔 드라이버를 구성할 수 있으며, 도 6a, 6b, 6c의 파형에 대하여 각각 도 11a, 11b, 11c에 도시된 스캔 드라이버 구조를 사용한다. 도 11b에서 Scan1[0]과 도 11c에서 Scan1[M+1]은 각각 첫 행과 마지막 행에 있는 1행의 더미 화소의 제1주사선이다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 화상 표시 장치에서는 전류 미러를 구성하는 트랜지스터를 화소 내부에 포함하며, 두 개의 주사선을 갖는 화소구조를 이용함으로써, 한 번에 두 행 이상의 화소를 선택하여 데이터선에 인가되는 전류를 표시 정보를 기록하기 위한 화소와 그에 인접한 화소로 분배하고, 그 선택된 화소 중에서 1행의 화소에만 표시 정보를 기록한다. 이렇게 함으로써 데이터선을 구동하는 전류를 크게 하면서도 화소 내에서 전류 미러를 구성하는 트랜지스터의 크기를 줄일 수 있다. 결과적으로, 유기 발광 소자를 이용한 화상 표시 장치의 개구율을 증가시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 휘도 정보를 포함하는 전류를 전달하기 위한 다수의 데이터선;
    상기 각 데이터선과 수직으로 교차하도록 배치되며, 한 행의 화소에 대해 제1주사선과 제2주사선이 할당되어 있는 다수의 주사선;
    상기 다수의 데이터선과 다수의 주사선의 각 교차점에 매트릭스 형태로 형성되며, 상기 제1주사선에 의해 선택될 경우에는 상기 데이터선을 통해 전달된 전류를 분배하고, 상기 제2주사선에 의해 선택될 경우에는 상기 데이터선을 통해 공급되는 전류에 따라 표시 동작을 수행하는 화소;
    클럭신호와 제어신호에 따라 연속하는 적어도 두 행 이상의 화소를 동시에 선택하기 위한 신호와, 해당 화소에 표시 정보를 기록하기 위한 신호를 각각 생성하여 해당 행의 제1주사선과 제2주사선에 각각 인가하는 스캔 드라이버; 및,
    휘도 정보에 따른 전류 레벨을 갖는 전류를 생성하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부를 포함하는 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1주사선은 데이터선의 전류를 분배하기 위해 해당 화소를 선택하기 위한 주사선이고, 상기 제2주사선은 데이터선을 통해 전달된 전류를 해당 화소 내에 기록하는 것을 제어하기 위한 주사선인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 드라이버는 임의의 연속하는 적어도 두 행 이상의 화소를 선택하기 위한 파형을 갖는 신호를 상기 제1주사선에 인가하고, 상기 선택된 두 행 이상의 화소에 순차적으로 표시 정보를 기록할 수 있는 파형을 갖는 신호를 상기 제2주사선에 인가하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1주사선에 인가되는 신호는 임의의 연속하는 두 행 이상의 화소를 선택할 수 있는 선택시간을 가지며, 상기 제2주사선에 인가되는 신호는 상기 선택된 두 행 이상의 화소에 순차적으로 표시 정보를 기록할 수 있는 기록시간을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1주사선에 인가되는 신호의 선택시간은 상기 제2주사선에 인가되는 신호의 기록시간보다 적어도 두배 이상인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 임의의 연속하는 적어도 두 행 이상의 화소는 표시 정보를 기록할 행의 화소와 그 이전 행의 화소 또는 그 다음 행의 화소인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 화소 각각은,
    데이터선을 통해 공급되는 전류를 분배하기 위한 전류 경로를 형성하는 제1트랜지스터;
    상기 제1주사선에 의해 선택되며, 상기 데이터선과 상기 제1트랜지스터 사이에서 전류 공급을 제어하는 제2트랜지스터;
    상기 제1트랜지스터에 흐르는 전류를 전압으로 변환하는 유지 커패시터;
    상기 제2주사선에 의해 선택되며, 상기 제1트랜지스터와 상기 유지 커패시터에서 스위칭 기능을 수행하는 제3트랜지스터;
    상기 제1트랜지스터와 함께 전류 미러를 형성하며, 상기 유지 커패시터에서 나타나는 전압량에 대응하는 전류를 발생시키는 제4트랜지스터; 및,
    상기 제4트랜지스터에서 공급되는 전류의 크기에 따라 발광하여 표시 동작을 수행하는 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발광 소자는 유기 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4트랜지스터는 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  10. 게이트 전극과 드레인 전극이 서로 연결되어 있으며, 소스 전극에는 전원 전압이 인가되는 제1트랜지스터;
    하나의 주사선이 게이트 전극에 연결되고, 드레인 전극에는 데이터선이 연결되며, 소스 전극은 상기 제1트랜지스터의 드레인 전극에 연결되어 있는 제2트랜지스터;
    두 개의 단자를 가지며, 그 하나의 단자에 전원 전압이 인가되는 유지 커패시터;
    또다른 주사선이 게이트 전극에 연결되고, 드레인 전극이 상기 제1트랜지스터의 게이트 전극에 연결되며, 소스 전극이 상기 유지 커패시터의 또다른 단자에 연결되어 있는 제3트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 유지 커패시터와 제3트랜지스터의 접점에 연결되고, 소스 전극에는 전원 전압이 인가되는 제4트랜지스터; 및,
    캐소드 전극과 어노드 전극을 가지며, 캐소드 전극에는 소정의 캐소드 전압이 인가되고, 어노드 전극은 상기 제4트랜지스터의 드레인 전극에 연결되는 유기 발광 다이오드를 포함하는 화소 구조를 갖는 화상 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1주사선과 제2주사선을 통해 인가되는 신호에 의해 상기 화소 구조는 네가지 동작 상태를 가지며, 상기 네가지 동작 상태는 상기 제2트랜지스터와 제3트랜지스터가 모두 온(ON)되는 경우, 상기 제2트랜지스터는 온(ON)되고 상기 제3트랜지스터는 오프(OFF)되는 경우, 상기 제2 및 제3트랜지스터가 모두 오프(OFF)되는 경우, 상기 제2트랜지스터는 오프(OFF)되고 상기 제3트랜지스터는 온(ON)되는 경우인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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