KR100634752B1 - 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

발광되는 시간을 계조별로 다르게 설정하고, 발광되는 시간을 시그널 라인과 캐패시터 라인으로 인가되는 전압의 조절로 컨트롤하여 다양한 계조 표현이 가능하도록 개선한 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 관한 것으로써, 스캔 라인을 통하여 한 프레임 주기의 펄스를 갖는 신호가 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트에 인가되어서 소정 구간 턴온되면, 턴온 구간동안 데이터 신호 라인에서 인가되는 소정 레벨의 제 1 전압에 의하여 캐패시터가 제 1 레벨로 충전되는 제 1 단계, 스위칭용 박막트랜지스터가 턴오프된 후 캐패시터 라인을 통하여 한 프레임의 주기로 소정 시간동안 전압이 증가되는 신호가 캐패시터로 인가되어 축전되는 제 2 단계 및 구동용 박막트랜지스터는 캐패시터의 축전되는 전압이 문턱전압을 초과하면 턴온되어 전원전압 라인을 통하여 인가되는 정전압을 상기 전계 발광 소자에 인가하고, 상기 전계 발광 소자가 상기 구동용 박막트랜지스터의 턴온 시간동안 발광하는 제 3 단계를 구비하여 이루어진다.

이에 따라서, 다양한 계조의 표현이 전계 발광 소자로써 가능하여, 평판 디스플레이 장치에 적용되어 고화질 화면을 디스플레이할 수 있다.

Description

전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법{drive method of organic elecroluminescence display device}

도 1은 본 발명에 따른 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 실시하기 위한 회로도

도 2는 본 발명에 따른 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 신호 파형도
도 3은 계조를 표현하기 위하여 구동용 박막트랜지스터의 게이트에 인가되는 신호의 파형도와 그에 따른 전계 발광 소자의 턴온/턴오프 상태를 설명하는 파형도

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본 발명은 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광되는 시간을 계조별로 다르게 설정하고, 발광되는 시간을 신호 라인과 캐패시터 라인으로 인가되는 전압의 조절로 컨트롤하여 다양한 계조 표현이 가능하도록 개선한 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

일반적인 전계 발광 소자는 고전위차를 유지하는 양측 전극 사이에 전계에 의해서 발광되는 형광 물질이 개재된 것으로써, 높은 휘도와 장시간의 수명를 갖는 특성을 가지며, 동시에 경박단소한 디스플레이 장치를 구현하기 위한 소자로 이용될 수 있다.

상술한 전계 발광 소자는 평판 디스플레이 장치를 구현하기 위한 중요한 부품으로 부각되고 있으며, 전계 발광 소자를 평판 디스플레이 장치로 구현하기 위한 기술의 개발이 진척되고 있고, 그 과정으로서 대한민국 공개특허공보 제 99-67346호에 "매트릭스형 표시소자 및 그 제조 방법"이 개시된 바 있다.

그러나, 전계 발광 소자는 여러 가지 장점에도 불구하고 계조를 구현함에 있어서 한계성을 가지가 때문에 그 용도가 극히 제한되는 실정이다.

전계 발광 소자의 계조 구현 방법은 대략 서브 픽셀 방식과 서브 프레임 방식으로 구분될 수 있다. 서브 픽셀 방식은 복수 개의 픽셀을 하나의 디스플레이 단위로 하고, 디스플레이 단위 영역의 계조를 픽셀의 발광되는 수로 결정하는 것이며, 서브 프레임 방식은 정해진 제한된 수의 단위 시간을 미리 설정하여 해당하는 계조를 표현하기 적합한 단위 시간만큼 픽셀을 발광시키는 것이다.

그러나, 종래의 서브 픽셀 방식과 서브 프레임 방식은 수십 레벨 이상의 다양한 레벨의 계조를 표현하는데 한계를 가지고 있다.

그러므로, 보다 다양한 계조를 표현하는 방법의 연구가 소망되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 표시 장치에 인가되는 신호들을 제어하여 구동용 박막트랜지스터가 턴온되는 시간을 조절하고, 그에 따라서 전계 발광 소자가 발광되는 시간을 조절하여 원하는 계조를 자유로이 표현함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 스위칭용 박막 트랜지스터와 구동용 박막트랜지스터 및 캐패시터를 구비하는 표시 장치의 캐패시터 라인에 한 프레임 단위로 시간이 경과하면 증가하는 전압을 인가하고 데이터 신호 라인으로 인가되는 전압의 레벨을 계조별로 다르게 하여 다양한 계조를 표현함에 있다.

본 발명에 따른 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법은 두 개의 박막트랜지스터가 스위칭용과 구동용으로 구분되어 구성되고, 구동용 박막트랜지스터의 게이트 전압이 축전되는 캐패시터와 구동용 박막트랜지스터의 턴온으로 발광하는 전계 발광 소자를 구비하며, 이들에 해당 신호를 공급하기 위하여 데이터 신호 라인과 전원전압 라인과 캐패시터 라인 및 스캔 라인을 포함하는 표시 장치에 적용되며, 상기 스캔 라인을 통하여 한 프레임 주기의 펄스를 갖는 신호가 상기 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트에 인가되어서 소정 구간 턴온되면, 상기 턴온 구간동안 상기 데이터 신호 라인에서 인가되는 소정 레벨의 제 1 전압에 의하여 상기 캐패시터가 제 1 레벨로 충전되는 제 1 단계, 상기 스위칭용 박막트랜지스터가 턴오프된 후 상기 캐패시터 라인을 통하여 한 프레임의 주기로 소정 시간동안 전압이 증가되는 신호가 상기 캐패시터로 인가되어 축전되는 제 2 단계 및 상기 구동용 박막트랜지스터는 상기 캐패시터의 축전되는 전압이 문턱전압을 초과하면 턴온되어 상기 전원전압 라인을 통하여 인가되는 정전압을 상기 전계 발광 소자에 인가하고, 상기 전계 발광 소자가 상기 구동용 박막트랜지스터의 턴온 시간동안 발광하는 제 3 단계를 구비하여 이루어진다.

그리고, 상기 제 1 전압은 표현하고자 하는 계조에 따라 다른 값으로 인가됨이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 구동 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 표시 장치는 스위칭용 박막트랜지스터, 구동용 박막트랜지스터, 하나의 캐패시터 및 하나의 전계 발광 소자가 조합되어서 하나의 픽셀을 이룬다.

도 1을 참조하면, 데이터 신호 라인(10)과 전원전압 라인(20)이 평행하게 이격되어 형성되고, 이와 직교되는 방향으로 캐패시터 라인(30)과 스캔 라인(40)이 서로 평행하게 이격되어 형성된다.

데이터 신호 라인(10)에는 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 소스가 연결되고, 스캔 라인(40)에는 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 게이트가 연결된다. 그리고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 드레인은 캐패시터 C1을 통하여 캐패시터 라인(30)에 연결된다.

그리고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 드레인과 캐패시터 C1의 사이에 노드가 형성되어서 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트가 연결된다. 그리고, 구동용 박막트랜지스터 Q2의 드레인에는 전원전압 라인(20)이 연결되며 소스에는 전계 발광 소자 D1의 애노드 단자(50)가 연결되고 캐소드(60)는 공통전극(도시되지 않음)에 연결된다.

상술한 바와 같이 구성된 전계 발광 소자는 스위칭용 박막트랜지스터 Q1이 순간적으로 턴온되면 캐패시터 C1는 축전되고, 이때 축전되는 전하량은 데이터 신호 라인(10)으로부터 인가되는 전압의 전위에 비례한다.

그리고, 스위칭용 박막 트랜지스터 Q1이 턴오프된 상태에서 캐패시터 라인(30)에 한 프레임 주기로 전압이 증가하는 신호가 입력되면, 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전위는 캐패시터 C1에 축전된 전위를 기준으로 인가되는 전압의 레벨이 캐패시터 라인(30)을 통하여 인가되는 전압을 따라서 상승한다.

그리고, 구동용 박막 트랜지스터 Q2는 게이트 전위가 문턱 전압을 넘으면 턴온된다. 그러면 전원전압 라인(20)에 인가되던 전압이 구동용 박막 트랜지스터 Q2를 통하여 전계 발광 소자 D1에 인가되고, 전계 발광 소자 D1는 인가되는 전압에 의하여 발광된다.

상술한 동작을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

스캔 라인 신호는 한 프레임 주기로 하이 레벨의 구간을 갖는다. 이러한 스캔 라인 신호가 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 게이트에 인가되면, 스위칭용 박막 트랜지스터 Q1는 스캔 라인 신호가 하이 레벨이 되는 시간 동안 턴온된다. 이때 캐패시터 라인(30)에 인가되는 전압은 로우 상태이므로 상술한 바와 같이 캐패시터 C1은 데이터 신호 라인(10)을 통하여 인가되는 전압에 의하여 축전된다.

그리고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1이 턴오프되면 캐패시터 라인(30)에 한 프레임이 종료되는 시점까지 서서히 전압이 증가하는 신호가 인가된다.

캐패시터 C1에 축전되는 전압은 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전위에 영향을 미치고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 턴온 구간동안 충전된 전압이 초기에 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트에 인가되며, 캐패시터 라인(30)으로부터 인가되는 신호는 캐패시터 C1에 초기 충전된 전압에 부가된다. 그러므로, 구동용 박막트랜지스터 Q2의 베이스의 게이트 전압은 서서히 증가하고, 어느 시점에서 문턱 전압 레벨을 초과한다.

구동용 박막 트랜지스터 Q2가 문턱전압 레벨을 초과하는 시점이 턴온되는 시점이며, 문턱전압 레벨을 초과하는 시점은 초기 데이터 신호 라인(10)을 통하여 인가되는 전압과 캐패시터 C1에 충전되는 축전량에 영향을 받는다.

구동용 박막트랜지스터 Q2는 게이트 전압이 문턱전압을 초과하면 턴온되고, 그에 따라서 전원전압 라인(20)에 인가되는 정전압이 전계 발광 소자 D1에 인가되며, 전계 발광 소자 D1는 구동용 박막트랜지스터 Q2가 턴온된 시간동안 발광된다.

한 프레임에 해당하는 시간에 도달하면 캐패시터 라인 신호는 로우 레벨로 떨어지고, 그 후 스캔 라인 신호가 턴온되면 상술한 동작이 반복된다.

여기에서 전계 발광 소자 D1의 발광 시간은 계조를 결정하며, 발광 시간이 길수록 밝기가 밝은 계조값을 가지고 발광 시간이 짧을수록 밝기가 어두운 계조값을 갖는다.

전계 발광 소자 D1의 발광시간에 따라 결정되는 계조는 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전압인 캐패시터 C1의 축전량에 따라 결정된다. 캐패시터 C1의 축전량은 데이터 신호 라인(10)에 인가되는 전압 레벨에 결정된다.

계조의 조절은 데이터 신호 라인(10)으로 인가되는 전압의 레벨에 따라서 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전압이 도 3의 S1, S2, S3와 같이 인가될 수 있으며, 이들 S1, S2, S3는 각각 문턱전압 레벨을 초과하는 시점이 다르며, 그에 따라서 구동용 박막트랜지스터 Q2의 턴온시간은 T1, T2, T3과 같이 다양하게 정해질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 캐패시터 라인(30)에 한 프레임 주기의 서서히 전압이 증가하는 신호를 인가하고 초기 스위칭용 트랜지스터 Q1이 턴온되는 시간동안 캐패시터 C1을 충전하는 전압의 레벨을 달리함으로써 다양한 계조가 표현될 수 있다.

여기에서, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)에 해당하여 전원전압 라인(20)으로 공급되는 정전압의 레벨은 조금씩 달라질 수 있으며, 이는 각 컬러별 특성에 기인한 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면 전계 발광 소자를 이용하여 다양한 계조를 데이터 신호 라인을 통하여 인가되는 전압으로 조절하여 구현할 수 있으므로, 전계 발광 소자를 이용한 평판 디스플레이 장치로 고화질의 화면을 디스플레이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 데이터 신호 라인 및 전원전압 라인이 평행하게 형성되고, 캐패시터 라인 및 스캔 라인이 상기 데이터 신호 라인 및 전원전압 라인과 직교하게 형성되며, 상기 데이터 신호 라인에 소스가 연결되고, 상기 스캔 라인에 게이트가 연결된 스위칭용 박막트랜지스터, 상기 스위칭용 박막트랜지스터의 드레인과 상기 캐패시터 라인 사이에 연결된 캐패시터, 상기 스위칭용 박막트랜지스터의 드레인과 상기 커패시터 사이의 노드에 게이트가 연결되고, 상기 전원전압 라인에 드레인이 연결되는 구동용 박막트랜지스터 및 상기 구동용 박막트랜지스터의 소스에 애노드가 연결되고 캐소드는 공통전극에 연결되는 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동방법에 있어서,

   상기 스캔 라인을 통하여 한 프레임 주기의 펄스를 갖는 신호가 상기 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트에 인가되어서 소정 구간 턴온되면, 상기 턴온 구간동안 상기 데이터 신호 라인에서 인가되는 소정 레벨의 제 1 전압에 의하여 상기 캐패시터가 제 1 레벨로 충전되는 제 1 단계;

   상기 스위칭용 박막트랜지스터가 턴오프된 후 상기 캐패시터 라인을 통하여 한 프레임의 주기로 소정 시간동안 전압이 증가되는 신호가 상기 캐패시터로 인가되어 축전되는 제 2 단계; 및

   상기 구동용 박막트랜지스터는 상기 캐패시터의 축전되는 전압이 문턱전압을 초과하면 턴온되어 상기 전원전압 라인을 통하여 인가되는 정전압을 상기 전계 발광 소자에 인가하고, 상기 전계 발광 소자가 상기 구동용 박막트랜지스터의 턴온 시간동안 발광하는 제 3 단계를 포함하는 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 상기 제 1 전압은 표현하고자 하는 계조에 따라 다른 값으로 인가됨을 특징으로 하는 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 상기 캐패시터 라인은 상기 스위칭용 박막트랜지스터가 턴온되는 구간 동안 로우 레벨의 정전압을 유지함을 특징으로 하는 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전원전압 라인으로 인가되는 정전압은 매트릭스 형상의 디스플레이 기판의 화소로 전계 발광 소자가 구성될 때 색상별로 다르게 인가됨을 특징으로 하는 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.

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