JP2016062101A - 有機発光表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】階調表現力を高め、画像品位を向上させる有機発光表示装置を提供する。【解決手段】OLED、データラインを介して供給されるデータ電圧と基準ラインを介して供給される基準電圧間の電圧差に応じて前記OLEDに流れる電流量を制御する駆動TFTをそれぞれ含む複数のピクセルが形成された表示パネルと、入力映像データに対応するデータ電圧を生成して前記ピクセルに接続されたデータラインに印加するソースドライバICと、前記入力映像データを分析して基準電圧制御データを生成する映像分析部と、前記基準電圧制御データに基づいて入力映像に応じて変化する基準電圧を生成し、前記基準電圧を前記ピクセルに接続された基準ラインに印加する基準電圧調整部を備える。【選択図】図6

Description

本発明は、有機発光表示装置に関する。
アクティブマトリクス型の有機発光表示装置は、自ら発光する有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:以下、「OLED」と称す)を含み、応答速度が速く、発光効率、輝度及び視野角が大きいという利点がある。
自発光素子であるOLEDは、アノード電極及びカソード電極と、これらの間に形成された有機化合物層(HIL、HTL、EML、ETL、EIL)を含む。有機化合物層は、正孔注入層(Hole Injection layer、HIL)、正孔輸送層(Hole transport layer、HTL)、発光層(Emission layer、EML)、電子輸送層(Electron transport layer、ETL)及び電子注入層(Electron Injection layer、EIL)からなる。アノード電極とカソード電極に駆動電圧が印加されると、正孔輸送層(HTL)を通過した正孔と電子輸送層(ETL)を通過した電子が発光層(EML)に移動されて励起子を形成し、その結果、発光層(EML)が可視光を発生することになる。
有機発光表示装置は、OLEDをそれぞれ含むピクセルをマトリックス状に配列し、ビデオデータの階調に応じて、ピクセルの輝度を調節する。ピクセルのそれぞれは、OLEDに流れる駆動電流を制御する駆動TFT(DT)と、第1ゲートパルス(SCAN)に応じてスイッチングされ、駆動TFT(DT)のゲートノード(Ng)にデータ電圧(Vdate)を印加する第1スイッチTFT(ST1)と、第2ゲートパルス(SEN)に応じてスイッチングされ、駆動TFT(DT)のソースノード(NS)に基準電圧を印加する第2スイッチTFT(ST2)と、駆動TFT(DT)のゲート−ソース間電圧差(Vgs)を一定期間の間維持させるためのストレージキャパシタ(Cst)を含むことができる。駆動TFT(DT)は、ストレージキャパシタ(Cst)に充電された電圧(Vgs)の大きさに応じて、OLEDに供給される駆動電流の大きさを制御してOLEDの発光量を調節する。OLEDの発光量は、駆動TFTから供給される電流に比例する。
駆動TFT(DT)のゲートノード(Ng)に印加されるデータ電圧(Vdate)が入力映像データに従って異なることに対し、駆動TFT(DT)のソースノード(Ns)に印加される基準電圧は、図2のように、入力映像に関係なく、すべてのピクセルに固定された値に印加される。通常、駆動TFT(DT)のしきい電圧が負シフトされる場合に備え、基準電圧は0Vより大きい電圧で使用される。したがって、図3のように階調表現の領域を定義する駆動TFT(DT)のゲート−ソース間電圧(Vgs)が最大データ電圧(Vdate)より小さくなって、最大データ電圧(Vdate)に対応する輝度の実現は不可能になる。これは、階調表現力を落として画像品位を低下させる原因となる。図4には、基準電圧が3Vに固定される時のVgs−(ゲート−ソース間電圧−Ids(駆動電流)の間の関係が示されている。
本発明の目的は、階調表現力を高め、画像品位を向上させるようにした有機発光表示装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係る有機発光表示装置は、OLED、データラインを介して供給されるデータ電圧と基準ラインを介して供給される基準電圧間の電圧差に応じて前記OLEDに流れる電流量を制御する駆動TFTをそれぞれ含む複数のピクセルが形成された表示パネルと、入力映像データに対応するデータ電圧を生成して前記ピクセルに接続されたデータラインに印加するソースドライバICと、前記入力映像データ(RGB)を分析し、基準電圧制御データを生成する映像分析部と、前記基準電圧制御データに基づいて入力映像に応じて変化する基準電圧を生成し、前記基準電圧を前記ピクセルに接続された基準ラインに印加する基準電圧調整部を備える。
前記基準電圧調整部は、1ピクセル単位で前記基準電圧を個別に調整する。
前記基準電圧調整部は、前記基準ラインに接続された複数の調整ユニットを含み、前記調整ユニットのそれぞれは、基準電圧制御データを用いて、それに対応する基準電圧を生成するデジタル−アナログ変換部と、前記デジタル−アナログ変換部から入力される基準電圧を当該基準ラインに供給するアンプを含む。
前記アンプは、予め設定された、センシングモードにおいて前記駆動TFTの電気的特性の変化をセンシングすることに活用されるもので、前記基準電圧を当該基準ラインに供給する時にはユニットゲインバッファとして動作する。
前記基準電圧調整部は、少なくとも2つ以上のピクセルが含まれた1表示ブロック単位で前記基準電圧を個別に調整する。
前記映像分析部は、前記入力映像の表示階調に応じて前記基準電圧制御データを異なるように生成し、前記基準電圧調整部は、前記基準電圧制御データに基づいて、前記入力映像が暗いほど上向き調整された基準電圧を生成し、前記入力映像が明るいほど下向き調整された基準電圧を生成する。
本発明は、入力映像に応じて、データ電圧だけでなく、基準電圧まで調整して階調表現力を向上させ、画像品位を向上させることができる。
従来の有機発光表示装置の一ピクセルの構成を示す回路図である。 従来の有機発光表示装置において基準電圧が入力映像に関係なく、すべてのピクセルに固定された値に印加されることを示す図である。 従来の有機発光表示装置において駆動TFTのゲート−ソース間電圧が最大データ電圧より小さくなって階調表現力が低下することを示す図である。 従来の有機発光表示装置において基準電圧が3Vに固定される時のVgs(ゲート−ソース間電圧−Ids(駆動電流)の間の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置を示すブロック図である。 映像分析部、基準電圧調整部が内蔵されたソースドライバIC及び表示パネルの間の一接続構成を示す図である。 映像分析部、基準電圧調整部、ソースドライバIC及び表示パネルの間の一接続構成を示す図である。 表示パネルに形成された一ピクセル構成を示す回路図である。 入力映像に応じて調整される基準電圧によって階調表現力が高くなることを示す図である。 基準電圧が0Vと3VのときのOLEDに流れる電流の変化を示すグラフである。 1水平期間周期で基準電圧を0Vと3Vに交互に変えた場合の、基準電圧スイング波形を示すシミュレーション結果図である。 基準電圧調整部に属する一調整ユニットの一例を示す図である。 基準電圧調整部に属する一調整ユニットの他の例を示す図である。 基準電圧が表示ブロック単位で個別調整される一例を示す図である。
以下、図5〜図14を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図5は、本発明の実施の形態に係る有機発光表示装置を示すブロック図である。
図5を参照すると、本発明の有機発光表示装置は、表示パネル10、タイミングコントローラ11、データ駆動回路12、ゲート駆動回路13及び基準電圧調整部20を備える。
表示パネル10には、複数のデータライン及び基準ライン(14A、14B)と、複数のゲートライン15が交差し、その交差領域ごとにピクセル(P)がマトリックス状に配置される。
各ピクセル(P)は、データライン14Aのいずれか1つに、基準ライン14Bのいずれか1つに、そしてゲートライン15のいずれか1つに接続される。各ピクセル(P)は、ゲートライン15を介して入力されるゲートパルスに応答して、データライン14Aからデータ電圧の供給を受け、基準ライン14Bから基準電圧の供給を受ける。
タイミングコントローラ11は、垂直同期信号(Vsync)、水平同期信号(Hsync)、ドットクロック信号(DCLK)及びデータイネーブル信号(DE)などのタイミング信号に基づいて、データ駆動回路12の動作タイミングを制御するためのデータ制御信号(DDC)と、ゲート駆動回路13の動作タイミングを制御するためのゲート制御信号(GDC)を生成する。タイミングコントローラ11は、外部のホストシステムから入力される入力映像データ(RGB)を再整列し、データ駆動回路12に供給する。
特に、タイミングコントローラ11は、入力映像データ(RGB)を分析し、基準電圧制御データ(RCD)を生成する映像分析部(図6及び図7の111)をさらに含むことができる。
データ駆動回路12は、データ制御信号(DDC)に基づいてタイミングコントローラ11からの入力映像データ(RGB)をデータ電圧に変換してデータライン14Aに供給する。データ駆動回路12は、基準電圧調整部20を含むことができる。
基準電圧調整部20は、タイミングコントローラ11からの基準電圧制御データ(RCD)をもとに入力映像に応じて変化する基準電圧を生成し、この基準電圧をピクセル(P)に接続された基準ライン14Bに印加する。基準電圧調整部20は、図6及び図7などのような接続構成を通じて、1ピクセル単位で基準電圧(VREF)を個別調整することもでき、図14のような接続構成を通じて、少なくとも2つ以上のピクセルが含まれた1表示ブロック単位で基準電圧(VREF)を個別調整することもできる。
ゲート駆動回路13は、ゲート制御信号(GDC)に従って、ゲートパルスを生成した後、ゲートライン15に順次供給する。ゲートパルスは、ピクセルのスイッチTFTを制御するためのもので、第1ゲートパルスと第2ゲートパルスを含むことができる。
図6は、映像分析部、基準電圧調整部が内蔵されたソースドライバIC及び表示パネルの間の一接続構成を示す。そして、図7は、映像分析部、基準電圧調整部、ソースドライバIC及び表示パネルの間の一接続構成を示す。図8は、表示パネルに形成された一ピクセル構成を示す。
本発明のデータ駆動回路12は、少なくとも一つ以上のソースドライバIC(Intergrated Circuit)(SDIC)を含み、タイミングコントローラ11は、映像分析部111を含む。映像分析部111は、公知の様々な方法を介して入力映像データ(RGB)を分析して、入力映像の表示階調に応じて基準電圧制御データ(RCD1〜RCC6)を異なるように生成する。
図6を参照すると、ソースドライバIC(SDIC)には、各データライン14Aに接続された複数の第1デジタル−アナログコンバータ(以下、DAC)と、供給チャネル(CH1〜CH6)を介して基準ライン14Bに接続された基準電圧調整部20が備えられる。
第1DACは、データ制御信号(DDC)に応じて、入力映像データ(RGB)をデータ電圧に変換して、ピクセル(P)に接続されたデータライン14Aに供給する。
基準電圧調整部20は、ソースドライバIC(SDIC)に内蔵されて映像分析部111からの基準電圧制御データ(RCD1〜RCC6)に基づいて入力映像に応じて変化する基準電圧(VREF1〜VREF6)を生成し、この基準電圧(VREF1〜VREF6)をピクセル(P)に接続された基準ライン14Bに印加する。特に、基準電圧調整部20は、階調表現力を高めるために、基準電圧制御データ(RCD1〜RCC6)に基づいて、入力映像が暗いほど上向き調整された基準電圧を生成し、入力映像が明るいほど下向き調整された基準電圧を生成することができる。これについては図9〜図11で詳細に後述する。
基準電圧調整部20は、複数の調整ユニット26を含むことができ、各調整ユニット26には、第2DAC22とアンプ24が備えられている。基準電圧が1ピクセル単位で個別調整できるように、調整ユニット26は、供給チャンネル(CH1〜CH6)を介して基準ライン14Bに一対一で接続することができる。基準ライン14Bに供給された基準電圧(VREF1〜VREF6)は、ゲートパルスに同期して、行順次方式(L#1、L#2、...)でピクセル(P)に印加することができる。
本発明は、駆動TFTの電気的特性の変化を補償するために、本願出願人によって既に出願された韓国特許出願番号第10−2013−0134256号明細書(2013/11/06)、韓国特許出願番号第10−2013−0141334号明細書(2013/11/20)、韓国特許出願番号第10−2013−0166678号明細書(2013/12/30)、韓国特許出願番号第10−2013−0149395号明細書(2013/12/03)、韓国特許出願番号第10−2014− 0079255号明細書(2014/06/26)、韓国特許出願番号第10−2014−0079587号明細書(2014/06/27)から提供された外部補償方式を採用することができる。前記先出願の外部補償方式は、駆動TFTの電気的特性の変化をセンシングするために、電圧センシング方式または電流センシング方式を用いており、そのためにソースドライバIC内にアンプを備えている。
図6に示すように、基準電圧調整部20をソースドライバIC(SDIC)に内蔵すると、前記外部補償方式のために備えられたアンプをユニットゲインバッファとして動作させることにより、本発明の基準電圧を供給するためのアンプ24に活用できる利点がある。すなわち、本発明のアンプ24は、その活用目的に応じてユニットゲインバッファまたはセンシング用アンプとして機能することができる。アンプ24がセンシング用アンプとして機能するときは先出願のと同様に、あらかじめ設定されたセンシングモードで駆動TFTの電気的特性の変化をセンシングするために用いられる。
一方、図7を参照すると、基準電圧調整部20は、ソースドライバIC(SDIC)に内蔵されず、データ駆動回路12を構成するソースPCBにソースドライバIC(SDIC)とは別に実装することができる。この場合、ソースドライバIC(SDIC)に第2DAC22を内蔵する必要がないため、ソースドライバIC(SDIC)の構成が簡素になるという長所がある。
図8は、表示パネルに形成された一ピクセル構成を示す回路図である。図8のピクセル構成は、データ電圧と基準電圧間の電圧差(VGS)に応じて、OLEDに流れる電流量が制御される一例示に過ぎないため、さまざまな変形が可能である。したがって、本発明の技術的思想は、この例示的な構成に限定されないことに注意しなければならない。
図8を参照すると、一ピクセル(P)は、電源生成部(図示せず)から高電位駆動電圧(EVDD)と低電位駆動電圧(EVSS)の供給を受け、そして、OLED、駆動TFT(Thin Film Transistor)(DT)、ストレージキャパシタ(Cst)、第1スイッチTFT(ST1)、及び第2スイッチTFT(ST2)を備えることができる。TFTは、p型で実現されるか、またはn型で実現することができる。また、TFTの半導体層は、アモルファスシリコン、またはポリシリコン、または酸化物を含むことができる。
OLEDは、駆動TFT(DT)のゲートノード(Ng)に接続されたアノード電極と、低電位駆動電圧(EVSS)の入力端に接続されたカソード電極と、アノード電極とカソード電極との間に位置する有機化合物層を含む。
駆動TFT(DT)は、ゲート−ソース間電圧差(VGS)に応じて、OLEDに流れる電流量を制御する。駆動TFT(DT)は、ゲートノード(Ng)に接続されたゲート電極、高電位駆動電圧(EVDD)の入力端に接続されたドレイン電極及びソースノード(Ns)に接続されたソース電極とを備える。ストレージキャパシタ(Cst)、駆動TFT(DT)のゲートノード(Ng)とソースノード(Ns)との間に接続されて駆動TFT(DT)のゲート−ソース間電圧(Vgs)を一定期間維持する。
第1スイッチTFT(ST1)は、第1ゲートパルス(SCAN)に応じてスイッチングされ、駆動TFT(DT)のゲートノード(Ng)にデータ電圧(Vdate)を印加する。第1スイッチTFT(ST1)は、ゲートライン15に接続されたゲート電極、データライン14Aに接続されたドレイン電極及びゲートノード(Ng)に接続されたソース電極を備える。第2スイッチTFT(ST2)は、第2ゲートパルス(SEN)に応じてスイッチングされ、駆動TFT(DT)のソースノード(Ns)に基準電圧(VREFa)を印加する。ここで、基準電圧(VREFa)は、基準電圧制御データ(RCDa)に基づいて基準電圧調整部20で生成されたもので、基準ライン14Bに供給されている。第2スイッチTFT(ST2)は、ゲートライン15に接続されたゲート電極、基準ライン14Bに接続されたドレイン電極及びソースノード(Ns)に接続されたソース電極を備える。
駆動TFT(DT)は、ストレージキャパシタ(Cst)に充電されたデータ電圧(Vdate)と基準電圧(VREFa)間の電圧差(Vgs)に応じて、OLEDに供給される駆動電流の大きさを制御してOLEDの発光量を調節する。OLEDの発光量は、駆動TFT(DT)から供給される電流に比例する。
図9は、入力映像に応じて調整される、本発明の基準電圧によって階調表現力が高まることを示している。図10は、基準電圧が0Vと3VのときOLEDに流れる電流の変化を示すグラフである。
本発明によれば、駆動TFT(DT)のゲートノード(Ng)に印加されるデータ電圧(Vdate)と同様に、駆動TFT(DT)のソースノード(Ns)に印加される基準電圧(VREF)も1水平期間ごとに可変することができる。これは、基準電圧(VREF)を固定させたまま、データ電圧(Vdate)のみ可変して階調を表現していた従来技術に比べて、データ電圧(Vdate)と基準電圧(VREF)の全てを可変させることができ、さらに細密な階調表現が可能となる。たとえば、入力映像データ(RGB)を10ビットで実現し、基準電圧制御データ(RCD)を5ビットで実現する場合、15ビットの階調表現力が可能となる。
このようなビット拡張効果のために、図9に示すように階調表現領域が従来と比べAR領域だけ広くなる。図9において、「Vg」は、駆動TFT(DT)のゲート電圧として、ゲートノード(Ng)に印加されるデータ電圧(Vdate)を指示し、「Vs」は、駆動TFT(DT)のソース電圧として、ソースノード(Ns)に印加される基準電圧(VREF)を指示する。
本発明の最も暗いブラック階調の映像に対応して基準電圧(VREF)を3Vに生成し、最も明るいホワイト階調の映像に対応して基準電圧(VREF)を0Vに生成し、ブラックとホワイトの間の中間階調の映像に対応して基準電圧(VREF)を0Vと3Vの間で生成することができる。図10を参照すると、本発明は、駆動TFT(DT)のしきい電圧が負シフトされる場合に備えて、ブラック階調の映像に対応して基準電圧(VREF)を3Vに生成することができる。そして、本発明は、ホワイト階調の映像に対応して基準電圧(VREF)を0Vで生成することにより、駆動TFT(DT)のゲート−ソース間電圧(Vgs)を高め、OLEDに流れる電流(Ids)を増加させることができる。これにより、本発明は、フルホワイト輝度実現が可能であり、階調表現力が高くなる。
図11には、1水平期間(1H)周期で基準電圧を0Vと3Vに交互に変えた場合における基準電圧スイング波形のシミュレーション結果が示されている。
図11において、フルホワイト階調を実現するための基準電圧は0Vであり、フルブラック階調を実現するための基準電圧は3Vに設定された。図11の濃い実線で表記された波形は、基準電圧スイング時の供給チャンネル(入力地点)から遠く離れた部分での基準電圧の変化を示し、図11の薄い実線で表記された波形は、基準電圧スイング時の供給チャンネル(入力地点)に近い部分での基準電圧の変化を示す。これを参照すれば、パネルのロードを考慮した遠い領域でも1水平期間(1H)で0V〜3Vの全範囲の可変が可能することが分かった。
図12は、基準電圧調整部に属する一調整ユニットの一例を示す。そして、図13は、基準電圧調整部に属する一調整ユニットの他の例を示す。
本発明の一調整ユニット26は、第2DAC22とアンプ24を含むが、アンプ24は、図12及び図13のような構造で実現することができる。
図12のアンプ24は、電流センシング方式に用いられる積分器アンプとして、電流センシング時には内部スイッチ(RST_CI)をオフさせ、積分キャパシター (Capacitor;CFB)にセンシング電流を蓄積する積分器として機能し、基準電圧時には、内部スイッチ(RST_CI)をオンさせてユニットゲインバッファとして機能することができる。
図13のアンプ24は、電圧センシング方式に用いられるアンプとして、電圧センシングの際には、別途のスイッチ(図示せず)を用いてセンシング電圧を通過させ、基準電圧供給時にはユニットゲインバッファとして機能することができる。
図14は、基準電圧が表示ブロック単位で個別調整される一例を示す。
少なくとも2つ以上のピクセルが含まれる1表示ブロック単位で基準電圧(VREF)が個別調整されるように、基準電圧調整部20は、図14に示すように、複数のブロック調整部(20A、20B)を備えることができる。各ブロック調整部(20A、20B)は、K(Kは2以上の正の整数)個の基準電圧制御データ(RCD)を参照して1つの基準電圧を生成し、その1つの基準電圧を介してK個の供給チャンネル(CH)に共通に印加することができる。これによると、1表示ブロックに属するK個のピクセルは、同じ基準電圧の供給を受けることになる。
前述したように、本発明は、入力映像に応じて、データ電圧だけでなく、基準電圧まで調整して階調表現力を向上させ、画像品位を向上させることができる。
以上、添付された図面を参照して、本発明の実施の形態を説明したが、前述した本発明の技術的構成は、本発明が属する技術分野の当業者が本発明のその技術的思想や必須の特徴を変更せずに、他の具体的な形で実施されることが理解できる。したがって、以上で記述した実施の形態は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないものとして理解されるべきである。さらに、本発明の範囲は前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって示される。また、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (6)

  1. OLED、データラインを介して供給されるデータ電圧と基準ラインを介して供給される基準電圧間の電圧差に応じて前記OLEDに流れる電流量を制御する駆動TFTをそれぞれ含む複数のピクセルが形成された表示パネルと、
    入力映像データに対応するデータ電圧を生成して前記ピクセルに接続されたデータラインに印加するソースドライバICと、
    前記入力映像データを分析して基準電圧制御データを生成する映像分析部と、
    前記基準電圧制御データに基づいて入力映像に応じて変化する基準電圧を生成し、前記基準電圧を前記ピクセルに接続された基準ラインに印加する基準電圧調整部と
    を備える有機発光表示装置。
  2. 前記基準電圧調整部は、1ピクセル単位で前記基準電圧を個別調整する
    ことを特徴とする、請求項1に記載の有機発光表示装置。
  3. 前記基準電圧調整部は、前記基準ラインに接続された複数の調整ユニットを含み、
    前記調整ユニットのそれぞれは、基準電圧制御データを用いて、それに対応する基準電圧を生成するデジタル−アナログ変換部と、前記デジタル−アナログ変換部から入力される基準電圧を当該基準ラインに供給するアンプを含む
    ことを特徴とする、請求項2に記載の有機発光表示装置。
  4. 前記アンプは、あらかじめ設定されたセンシングモードで前記駆動TFTの電気的特性の変化をセンシングすることに活用されることで、前記基準電圧を当該基準ラインに供給する時にはユニットゲインバッファとして動作する
    ことを特徴とする、請求項3に記載の有機発光表示装置。
  5. 前記基準電圧調整部は、少なくとも2つ以上のピクセルが含まれた1表示ブロック単位で前記基準電圧を個別調整する
    ことを特徴とする、請求項1に記載の有機発光表示装置。
  6. 前記映像分析部は、前記入力映像の表示階調に応じて前記基準電圧制御データを異なるように生成し、
    前記基準電圧調整部は、前記基準電圧制御データに基づいて、前記入力映像が暗いほど上向き調整された基準電圧を生成し、前記入力映像が明るいほど下向き調整された基準電圧を生成する
    ことを特徴とする、請求項1に記載の有機発光表示装置。
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