유기전계발광 표시장치의 화소 구동 장치 document_id A220623035964

일반적으로, 유기발광 표시장치는 서로 대향하는 전극 사이에 유기발광층을 위치시켜 양 전극 사이에 전압을 인가하면, 한 쪽 전극에서 주입된 전자와 다른 쪽 전극에서 주입된 정공이 유기발광층에서 결합하고, 이때의 결합을 통해 발광층의 발광분자가 일단 여기된 후 기저상태로 돌아가면서 방출되는 에너지를 발광하는 평판표시장치의 하나이다. 이러한 발광 원리를 가지는 유기발광 표시장치는 시인성이 우수하고, 경량화, 박막화를 도모할 수 있으며, 저전압 구동이 가능하여 차세대 디스플레이 장치로 주목받고 있다. 유기발광 표시장치는 유기발광 표시패널의 단위 화소에 구비되는 스위칭 소자의 존재 여부에 따라 액티브-매트릭스형(Active-Matrix type) 유기발광 표시장치와 패시브 매트릭스형(Passive-Matrix type) 유기발광 표시장치로 구분된다. 도 1은 종래 기술에 의한 유기전계 발광표시장치의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 외부로부터 제공되는 원시화상신호(Video Data)와 이의 제어신호를 제공받아, 제1,2타이밍신호를 생성하여 그 제1타이밍신호(TS1)와 화상신호(DATA)를 데이터 구동부(20)에 출력하고, 제2타이밍신호(TS2)를 게이트 구동부(30)에 출력하는 디스플레이 콘트롤러(10)와; 상기 디스플레이 콘트롤러(10)로부터 입력되는 화상신호(DATA)에 대응하여, 유기전계발광 표시패널(40)상의 데이터라인(D1∼Dm)에 데이터전압을 출력하는 데이터 구동부(20)와; 상기 디스플레이 콘트롤러(10)로부터 제2타이밍신호(TS2)를 공급받아 유기전계발광 표시패널(40)상의 스캔라인(S1∼Sn)을 구동하기 위한 스캔신호를 순차적으로 출력하는 게이트 구동부(30)와; 상기 스캔라인(S1∼Sn)과 데이터라인(D1-Dm)의 직교 위치에 행렬 형태로 배열된 OLED 화소(PX)를 구비한 유기전계발광 표시패널(40)로 구성된다. 상기 액티브-매트릭스형 유기발광 표시장치의 화소 구조는 구동 방식에 따라 크게 전압 기입 화소, 전류기입 화소, 디지털 구동 화소로 구분된다. 도 2은 상기 도 1에서 유기전계발광 표시패널(40)상에 배열된 화소(PX)의 구동회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 스캔라인을 통해 공급되는 스캔신호(SCAN)에 의해 구동되어 데이터라인을 통해 공급되는 데이터전압(VDATA)을 스토리지 캐패시터(C21)에 전달하는 스위칭 트랜지스터(TFT21)와; 구동 트랜지스터(TFT22)의 게이트단자와 하위전원전압(Vss) 단자의 사이에 접속되어 상기 데이터전압(VDATA)을 차징하는 스토리지 캐패시터(C21)와; 상기 스토리지 캐패시터(C21)에 차징된 데이터전압(VDATA)에 상응되는 구동전류를 유기발광다이오드(OLED21)에 공급하기 위한 구동 트랜지스터(TFT22)와; 애노드가 상위전원전압(VDD) 단자에 접속되고 캐소우드가 상기 구동 트랜지스터(TFT22)의 드레인에 접속되어, 상기 구동전류에 상응되는 밝기로 발광하는 유기발광다이오드(OLED21)로 구성된다. 여기서, 트랜지스터(TFT21),(TFT22)는 N채널 박막트랜지스터(TFT)로 구현된 것이다. 이와 같이 구성된 종래 화소 구동회로의 작용을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 디스플레이 콘트롤러(10)는 외부로부터 제공되는 원시화상신호(Video Data)와 이의 제어신호를 제공받아, 제1,2타이밍신호(TS1),(TS2)를 생성하여 그 제1타이밍신호(TS1)와 화상신호(DATA)를 데이터 구동부(20)에 출력하고, 제2타이밍신호(TS2)를 게이트 구동부(30)에 출력한다. 매 프레임마다 게이트 구동부(30)로부터 유기전계발광 표시패널(40)상의 스캔라인(S1∼Sn)에 도 3에서와 같은 정극성의 스캔신호(SCAN1∼SCANn)가 순차적으로 공급되어 그때마다 해당 스캔라인(수평라인) 상의 화소(PX)들이 구동되는데, 도 2는 임의의 스캔라인에 연결된 다수의 화소(구동회로 포함)(PX) 중에서 하나를 예시적으로 나타낸 것이다. 상기 스캔신호(SCAN1∼SCANn) 중에서 해당 스캔신호에 의하여 스위칭 트랜지스터(TFT21)가 턴온되고, 이때 데이터라인(D1∼Dm) 중에서 해당 데이터라인을 통해 데이터 구동부(20)로부터 공급되는 데이터전압(VDATA)이 그 스위칭 트랜지스터(TFT21)를 통해 스토리지 캐패시터(C21)에 충전되어 이미션(Emission) 주기까지 유지된다. 상기 스토리지 캐패시터(C21)에 충전된 데이터전압(VDATA)에 의해 구동 트랜지스터(TFT22)가 턴온되어 그 데이터전압(VDATA)에 상응되는 양의 전류가 유기발광다이오드(OLED21)를 통해 흐르게 되므로 그 유기발광다이오드(OLED21)가 해당 밝기로 발광하게 된다. 한편, 비정질실리콘 박막트랜지스터(a-SI:H TFT)로 구현된 유기전계발광 표시패널(40)을 구동할 때 구동 트랜지스터(TFT22)의 드레쉬홀드전압(Vth)의 변동(Shift)이 발생된다. 이와 같은 경우 유기발광다이오드(OLED21)가 정상적으로 발광되지 않아 화질 저하를 초래한다. 이와 같은 드레쉬홀드전압(Vth)의 변동은 주로 화소 구동회로의 구동 트랜지스터(TFT22)의 게이트 노드에 인가되는 데이터전압(VDATA)에 의해 일어난다. 따라서, 최근 들어 상기 구동 트랜지스터(TFT22)의 게이트 노드에 데이터전압(VDATA) 뿐만 아니라 부극성 전압을 인가하여 부극성의 드레쉬홀드전압(Vth) 변동을 일으키는 방식으로 드레쉬홀드전압(Vth)의 증가를 억제하는 기술이 활발히 연구되고 있다. 상기 도 2에서와 같이 2개의 트랜지스터(TFT21),(TFT22)와 한 개의 스토리지 캐패시터(C21)로 이루어진 유기전계발광 화소구동회로에서, 상기 유기발광다이오드(OLED21)는 구동 트랜지스터(TFT22)의 상단에 연결되거나 하단에 연결될 수 있다. 상기 구동 트랜지스터(TFT22)의 상단에 연결된 구조의 일예로써 DOD(Dual plate OLED) 구조가 있다. 이와 같은 구조는 가장 간단한 구조이면서도 BDI 구동을 응용하여 부극성 전압을 효과적으로 인가할 수 있는 장점이 있다. 여기서, BDI(BDI: Black Data Insertion)는 TFT 잔상 특성을 완화시키고 모션 블러(motion blur) 등의 동영상 화질을 개선하기 위하여 한 프레임 내에 이미션 오프(emission off) 구간을 삽입한 것을 의미한다. 그러나, 이와 같은 종래의 유기전계 발광표시장치에 있어서는 구동 트랜지스터의 게이트 노드에 부극성 전압을 인가할 때 한 프레임 주기 내에서 할애해야 하는 시간이 짧으면 드레쉬홀드전압의 증가를 억제하는 효과가 떨어지는 문제점이 있었다. 더욱이, 트랜지스터의 열화 보상능력을 향상시키기 위해 상대적으로 구동데이터 전압을 증가시키기 때문에 드레쉬홀드 전압의 증가를 억제시키는데 어려움이 있었다.