KR100669763B1 - 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법 - Google Patents

유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패널의 출력 휘도를 외부 조도에 따라 사용자의 육안에 대한 시인성이 최적이 될 수 있는 복수의 구간으로 설정하여 가변하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외부환경의 조도를 검출하고 상기 외부조도에 상응하는 조도데이터를 생성하는 단계; 상기 조도데이터를 기준 영역, 저조도 영역, 및 고조도 영역으로 구분하여 제어데이터로 변환하는 단계; 메모리에 저장되어 있던 영상 데이터가 유기 전계발광 디스플레이 패널 전체의 평균 휘도가 최고가 되는 최고 레벨에 대해 비례적으로 증폭되어 출력되는 단계; 및 상기 출력되는 영상 데이터의 레벨을 상기 변환된 제어데이터에 따라 비례적으로 조절한 후 상기 영상 데이터를 상기 데이터 라인들에 기입하는 레벨조절단계;를 포함하고, 상기 레벨조절단계에서, 상기 제어데이터에 따라서, 상기 외부조도가 기준 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 영상 데이터의 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절하고, 상기 외부조도가 저조도 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 상기 영상 데이터의 레벨을 상기 기준 레벨보다도 낮은 최저 레벨로 조절하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법을 제공한다.

Description

유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법{Method of controlling brightness of organic electro-luminescent display device}
도 1은 종래의 외부조도 검출부를 구비한 휴대 단말에 대한 사시도이다.
도 2는 외부조도 검출부의 일례에 대한 부분 단면도이다.
도 3은 유기 전계발광 소자에 대한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에 대한 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 휘도조절방법에 대한 개략적인 블록도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 휘도조절방법에 대한 개략적인 블록도이다.
도 6b는 도 6a의 휘도제어부의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 휘도조절방법에 대한 개략적인 블록도이다.
도 7b는 도 7a의 휘도제어부의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 휘도조절방법의 휘도구간을 나타내는 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 휘도조절방법의 사용환경을 나타내는 표이다.
<도면의 주요 부분에 부호의 설명>
400: 유기 전계발광 디스플레이 장치
410: 유기 전계발광 디스플레이 패널
200, 510: 외부조도 검출부
511: 외부조도 감지센서
520: 아날로그-디지털 변환부
530, 530a, 530b: 휘도제어부
540: 메모리
550: 데이터 구동부
600: 주사 구동부
본 발명은 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패널의 출력 휘도를 외부조도 감지센서로 검출된 외부조도에 따라 사용자의 육안에 대한 시인성이 최적이 될 수 있는 복수의 구간으로 설정하여 가변하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치(liquid crystal display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 전계방출 디스플레이 장치(field emission display; FED), 유기 전계발광 디스플레이 장치(electro-luminescent display; ELD) 등을 포함하며, 박형화와 경량화 그리고 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 갖고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치는 전기전자, 반도체 그리고 정보 통신 분야의 발전에 따라 일반인에게 폭넓게 보급되고 있는 휴대폰, 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 노트북, 카메라, 캠코더 등의 각종 전자 기기의 디스플레이 장치로서 연구 개발되고 있다.
최근 박막 트랜지스터(thin film transistor; 이하 TFT라 한다)를 이용한 TFT LCD 표시장치가 각종 전자 정보 기기에 탑재되어 이용되고 있다. 그 가운데 휴대폰, PDA, PDA폰 등의 휴대용 정보 기기는 소비자의 다양한 요구에 따라 고해상도의 화면 표시, 고음질의 음향 출력, 각종 메모리 기능, 사전 기능, 녹음 기능, 촬영 기능 등의 다양한 기능을 탑재하고 있다. 따라서, 오늘날의 전자 정보 기기는 휴대 중에도 다양한 기능을 장시간 이용할 수 있도록 대용량의 배터리 사용 환경과 함께 낮은 소비 전력 환경이 요구되고 있다.
도 1은 종래의 외부조도 검출부를 구비한 휴대 단말에 대한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 휴대 단말(100)은 제1 몸체(102) 내에 배치되어 있는 액정 표시장치(104)와 외부조도 검출부(200)를 포함한다. 액정 표시장치(104)는 기본적으로 액정 패널(106)과 백라이트(미도시)로 이루어진다. 휴대 단말(100)은 액정 표시장치(104)를 구동하기 위한 액정 표시 구동부(108)를 포함한다. 액정 표시 구동부(108)는 제1 몸체(102)의 내부에 배치되도록 도시되어 있다. 그리고, 휴대 단말 (100)은 안테나와 고주파(radio frequency; RF) 처리부(미도시) 및 기저대역 처리부(미도시)가 배치되어 있는 제2 몸체(110)를 포함한다. 제1 몸체(102)와 제2 몸체(110)는 마주하는 측면상에서 힌지 결합되어 있다. 기저대역 처리부에는 휴대 단말(100) 전체를 제어하는 프로세서(미도시)가 포함된다.
상술한 종래의 휴대 단말(100)은 외부조도 검출부(200)에서 감지된 신호에 따라 액정 표시장치(104)의 백라이트에 대한 적절한 밝기 레벨을 선택하여 휘도를 조절한다. 예를 들면, 백라이트의 일부 또는 전부를 턴온 동작시키거나 턴오프 동작시킨다.
한편, 유기 전계발광 디스플레이 장치 또는 유기 전계발광 디스플레이 장치가 탑재된 휴대 단말은 외부 환경의 조건, 예를 들면 외부광의 조도, 색온도, 열온도, 시각 등에 따라 출력 휘도를 조절할 필요가 있다. 사용자의 육안에 적합한 시인성을 제공하기 위하여, 밝은 장소나 시각에는 패널의 출력 휘도를 높이고 어두운 장소나 시각에는 패널의 출력 휘도를 낮추는 것이 바람직하다.
이러한 개념으로 공개된 공보로서, 대한민국 특허공개공보 제2003-0004552호에서는 포토 센서를 이용하여 유기 전계발광 패널의 출력 휘도를 조절할 수 있다는 내용을 개시하고 있다.
또한, 일본 특허공개공보 제2003-308046호에는 발광부의 환경을 검출하고, 환경에 따라 각 픽셀의 발광 강도를 조정하는 휘도 제어부를 구비한 표시장치를 개시하고 있다. 상기 공개공보에서는, 통상적인 유기 전계발광 소자 이외에 별도의 유기 전계발광 소자를 픽셀의 일부에 센서로서 설치하는 것이 특징이다.
그런데, 주변 환경의 외부조도가 지나치게 밝을 경우에는, 사용자의 육안에서 느껴지는 유기 전계발광 디스플레이 패널의 화소에서 출력되는 휘도가 원래의 의도된 휘도가 아니라 주변 환경의 외부조도의 영향을 받아 콘트라스트가 저하되어 사용자 육안의 시인성이 저하되게 된다. 반대로, 주변 환경의 외부조도가 지나치게 어두울 경우에, 유기 전계발광 디스플레이 패널의 화소에서 출력되는 휘도가 필요 이상으로 밝음으로 인하여 소비전력이 무용하게 소비되는 경향이 있다
따라서, 이러한 점을 고려하지 않으면, 주변 환경의 외부조도에 따라서 사용자의 육안에 느껴지는 시인성이 악화될 뿐 아니라, 상대적으로 유기 전계발광소자의 수명이 짧아지며, 유기 전계발광 디스플레이 장치의 소비전력도 낭비되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점 및 기타 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 육안에 느껴지는 시인성을 향상시키기 위하여 주변 환경의 외부조도에 따라 적절한 휘도설정구간을 두어 유기 전계발광소자의 출력 휘도를 조절하는 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 사용자의 육안에 최적의 시인성을 제공할 수 있는 콘트라스트를 유지하도록 적절한 휘도설정구간을 두어 외부조도에 따라 패널의 출력 휘도를 가변하는 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 적절한 휘도설정구간을 두어 주변 환경의 외부조도에 따라 상대적으로 불필요한 색상의 출력 휘도를 낮추어, 유기 전계발광소자의 수명을 늘리고, 전계발광 디스플레이 장치의 소비전력을 저감하는 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
외부환경의 조도(illuminance)를 검출하고 상기 외부조도에 상응하는 조도데이터를 생성하는 단계;
상기 조도데이터를 기준 영역, 저조도 영역, 및 고조도 영역으로 구분하여 제어데이터로 변환하는 단계;
메모리에 저장되어 있던 영상 데이터가 유기 전계발광 디스플레이 패널 전체의 평균 휘도가 최고가 되는 최고 레벨에 대해 비례적으로 증폭되어 출력되는 단계; 및
상기 출력되는 영상 데이터의 레벨을 상기 변환된 제어데이터에 따라 비례적으로 조절한 후 상기 영상 데이터를 상기 데이터 라인들에 기입하는 레벨조절단계;를 포함하고,
상기 레벨조절단계에서, 상기 제어데이터에 따라서, 상기 외부조도가 기준 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 영상 데이터의 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절하고, 상기 외부조도가 저조도 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 상기 영상 데이터의 레벨을 상기 기준 레벨보 다도 낮은 최저 레벨로 조절하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법이 제공된다.
그리고, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상이다. 더욱 바람직하게는, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 200 Cd/m2 이상이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서, 상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고, 상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때, 상기 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 100 Cd/m2 이상이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서, 상기 외부조도가 1000 룩스 이상의 고조도 영역에 속할 때, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서, 상기 외부조도가 1000 룩스 이상의 고조도 영역에 속할 때, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 200 Cd/m2 이상이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서, 상기 외부조도가 300 룩스 이상의 저조도 영역에 속할 때, 상기 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이하가 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서, 상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고, 상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하이고, 상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때, 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 내지 60 Cd/m2 의 범위 내에 속할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서, 상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 10 Cd/m2 내지 30 Cd/m2 의 범위 내에 속할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서,가장 바람직하게는, 상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고, 상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고, 상기 고조도 영역은 외부조도가 1000 룩스 이상의 범위이며,
상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하이고
상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이고,
상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 100 Cd/m2 이고,
상기 외부조도가 고조도 영역에 속할 때 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상이 될 수 있다.
그리고, 상기 레벨조절단계에서, 상기 조절되는 영상 데이터의 레벨은 전압 레벨 또는 전류 레벨일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
외부환경의 조도(illuminance)를 검출하고 상기 외부조도에 상응하는 조도데이터를 생성하는 외부조도 검출부;
상기 조도데이터를 기준 영역, 저조도 영역, 및 고조도 영역으로 구분하여 제어 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부;
메모리에 저장되어 있던 영상 데이터를 유기 전계발광 디스플레이 패널 전체의 평균 휘도가 최고가 되는 최고 레벨에 대해 비례적으로 증폭하여 출력하는 데이터 구동부; 및
상기 출력되는 영상 데이터의 레벨을 상기 변환된 제어데이터에 따라 비례적으로 조절한 후 상기 영상 데이터를 상기 데이터 라인들에 기입하는 휘도제어부;를 포함하고,
상기 휘도제어부는, 상기 제어데이터에 따라서, 상기 외부조도가 기준 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 영상 데이터의 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절하고, 상기 외부조도가 저조도 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 상기 영상 데이터의 레벨을 상기 기준 레벨보다도 낮은 최저 레벨로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 일 실시예에서, 상기 휘도제어부는 상기 영상 데이터의 전압 레벨을, 열저항에 병렬 연결된 스위치들을 통해 전압분배하여 조절하고, 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 스위치 개폐를 조절하는 제어데이터를 상기 휘도제어부에 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 다른 일 실시예에서, 상기 휘도제어부는 상기 영상 데이터의 전류 레벨을, 기준 트랜지스터와 전류 미러를 형성하는 복수의 트랜지스터들 간의 크기비 조절을 통해 전류분배하여 조절하고, 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 복수의 트랜지스터들에 연결된 스위치 개폐를 조절하는 제어데이터를 상기 휘도제어부에 제공할 수 있다.
상기 휘도제어부는 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 150 Cd/m2 이상으로, 또는 200 Cd/m2 이상으로 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에서, 상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고, 상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때, 상기 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 100 Cd/m2 이상으로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에서, 상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 1000 룩스 이상의 고조도 영역에 속할 때, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상, 또는, 200 Cd/m2 이상으로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에서, 상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 300 룩스 이상의 저조도 영역에 속할 때, 상기 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이하로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에서, 상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고, 상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하로 조절하고, 상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때, 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 30 Cd/m2 내지 60 Cd/m2 의 범위 내로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에서, 상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 10 Cd/m2 내지 30 Cd/m2 의 범위 내로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에서, 상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고, 상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고, 상기 고조도 영역은 외부조도가 1000 룩스 이상의 범위이며,
상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 30 Cd/m2 이하로 조절하고, 상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 60 Cd/m2 로 조절하고, 상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 100 Cd/m2 로 조절하고, 상기 외부조도가 상기 고조도 영역에 속할 때 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 150 Cd/m2 이상으로 조절하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 형태로 변형되어 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에서 사용될 수 있는 외부조도 검출부의 일례에 대한 부분 단면도이다. 외부조도 검출부는, 예를 들어, 외부광의 스펙트럼에 따라 파장별로 우세한 빛의 양을 측정할 수 있는 스펙트럼 감지센서를 이용하거나, 외부광을 파장별로 통과시키는 필터와 포토센서를 조합하여 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 것은 외부조도 감지센서 중의 하나로 사용될 수 있는 포토 센서(200)를 나타낸 부분 단면도이다. 포토센서(200)는 도 2에 도시한 것과 같이 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 포토센서로 형성될 수 있다. 포토센서(200)는 실리콘 기판(202), 실리콘 기판(202) 상에 배치되어 있는 P-타입 웰(well; 204), P-타입 웰(204) 위에 형성되어 있는 N-타입 영역(210), 그리고 N-타입 영역(210)을 둘러싸는 절연층(208)으로 이루어진다. N-타입 영역(210)은 N-타입의 불순물이 도프된(doped) 영역을 말한다. N-타입 영역(210)과 P-타입 웰(204) 사이에는 PN 접합으로 형성된 채널(206)이 형성되어 있다. 절연층(208)은 다른 소자와의 단락 방지를 위해 다른 전기적인 소자로부터 N-타입 영역(210)을 분리 형성하는 데 이용된다.　 포토센서(200)가 빛을 받으면 N-타입 영역(210)에서 전자가 채널(206) 부근에 근접하면서 채널의 저항이 감소하게 되어 P-타입 웰(204) 과 N-타입 영역(210)간에 전류가 흐르게 됨으로써 양단간의 전류 또는 전압이 변화한다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치는 상기 채널의 저항이 감소하게 되어 P-타입 웰(204) 과 N-타입 영역(210)간에 전류가 흐르게 됨으로써 변 화하는 양단간의 전류 또는 전압을 외부조도 아날로그 신호(e)로서 활용한다.
한편, 최근에는 유기 전계발광 소자를 이용한 유기 전계발광 디스플레이 장치가 차세대 디스플레이 장치의 하나로써 주목받고 있다. 그것은 유기 전계발광 소자가 청색을 비롯한 가시광선의 모든 영역의 빛을 내며, 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성 등의 장점을 갖고 있기 때문이다. 이러한 유기 전계발광 소자에 대하여 아래에서 설명하기로 한다.
도 3은 유기 전계발광 소자에 대한 개념도이다. 도 3을 참조하면, 유기 전계발광 소자(300)는 유리 기판(302), 애노드 전극(304), 정공 수송층(hole transport layer; HTL; 306), 발광층(308), 전자 수송층(electron transport layer; ETL; 310), 및 캐소드 전극(312)을 포함한다. 애노드 전극(304)과 캐소드 전극(312)은 전면 발광이나 배면 발광 또는 양면 발광 방식에 따라 ITO(Indium Tin Oxide) 전극과 같은 투명 전극 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 전극으로 각각 형성된다. 유기 전계발광 소자(300)는 전자와 전공의 주입 특성의 향상을 통해 발광 효율을 높이기 위해 전자 주입층(electron injecting layer; EIL), 정공 주입층(hole injecting layer; HIL) 또는 정공 저지층(hole blocking layer; HBL) 등을 더 포함하는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 전계발광 소자(300)는 발광형 소자이며, 소자 내부로 유입되는 전류에 비례하여 발광한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에 대한 개략적인 평면도이다. 도 4를 참조하면, 유기 전계발광 디스플레이 장치(400)는 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)과 외부조도 검출부(510)를 포함한다. 유기 전 계발광 디스플레이 패널(410)은 기본적으로 각 화소 또는 서브 화소를 이루는 복수의 유기 전계발광 소자(미도시)를 포함한다. 일 실시예로서, 외부조도 검출부(510)는 포토센서일 수 있으며, 이 경우 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)과 분리된 영역에(420p)에 위치되어, 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)에서 나오는 빛이 외부조도 검출부(510)로 유입되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법에 대한 개략적인 블록도이다. 도 5에 도시된 블록도에서, 유기 전계발광 디스플레이 장치는 외부조도 검출부(510), 아날로그-디지털 변환부(520), 휘도제어부(530), 데이터 구동부(550) 및 유기 전계발광 패널(410)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 종방향으로 연장되는 복수의 데이터선(D1~Dm)이 데이터 구동부(550)에서 인출되고, 횡방향으로 연장되는 복수의 주사선(S1~Sn)이 주사 구동부(600)에서 인출된다. 그리고, 데이터선과 주사선이 교차되는 영역마다 패널(410)의 각 화소(50)가 정의된다.
데이터 구동부(550)와 주사 구동부(600)는 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)을 매트릭스 구동하도록 형성 배치된다. 데이터 구동부(410) 및 주사구동부(600)는 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)과 연결된 유연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)이나 또는 분리된 별도의 회로기판에 탑재될 수도 있고, 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)이 형성되는 글래스 기판상에 칩 온 글래스(Chip On Glass) 방식으로 배치될 수도 있다. 통상적으로 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)에서 복수의 유기 전계발광 소자는 매트릭스 형태로 배열되며, 복수의 유기 전계발광 소자들 사이에는 복수의 데이터 라인과 복수의 스캔 라인이 교차적하여 배치될 수 있다.
도 5에 나타낸 실시예에서 각 화소에는 2개의 트랜지스터(M1,M2)와 1개의 커패시터(Cst)가 도시되어 있으나, 필요에 따라 4개 또는 5개 이상의 트랜지스터 및 2개 이상의 커패시터가 사용될 수도 있다. 전원공급원(Vdd)에는 각 화소의 구동 트랜지스터(M1)의 소스단자가 연결되어 있으며, 유기 전계발광소자(OLED)에 구동 트랜지스터(M1)가 연결되어 발광을 위한 전류가 공급된다. 구동 트랜지스터(M1)의 전류량은 스위칭 트랜지스터(M2)를 통해 인가되는 데이터 전압 또는 데이터 전류에 의해 제어되도록 되어 있다. 이때, 인가된 전압을 일정 기간 유지하기 위한 커패시터(Cst)가 스위칭 트랜지스터(M2)의 소스와 게이트 사이에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(M2)의 게이트는 주사 구동부(600)의 주사선(Sn)에 연결되고, 소스는 데이터 구동부(550)의 데이터선(D1~Dm)에 연결되어 있다.
일 실시예에 있어서, 스위칭 트랜지스터(M2)의 게이트에 인가되는 선택 신호에 의해 스위칭 트랜지스터(M2)가 턴온되면, 데이터선(Dm)을 통해 데이터 신호가 구동 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가된다. 그리고, 게이트에 인가되는 데이터 신호에 대응하여 구동 트랜지스터(M1)를 통해 유기 전계발광 소자(OLED)에 전류가 흘러 발광이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법에서는 먼저, 외부환경의 조도(illuminance)를 검출하고 상기 외부조도에 상응하는 조도데이터(illuminance data)를 생성하는 단계가 수행된다. 예를 들어, 외부조도 검출부(510)가 외부 환경의 외부조도를 검출하고, 외부조도에 상응하는 조도데이터(e)를 생성한다. 외부조도 검출부(510)는 주변의 조도를 감지할 수 있는 다양한 종류의 센서를 포함한다. 예를 들면, 외부조도 감지센서(511)로 이용될 수 있는 센서의 종류로는 스펙트럼 감지센서 이외에도, 전하 결합 소자, 전하 주입 소자, 광전자 증배관, 포토다이오드, 분광방사휘도계 및 CMOS 광소자 등이 있다. 외부조도 검출부(510)는 유기 전계발광 디스플레이 장치(400)의 주변광의 색상별 분포 또는 스펙트럼 분포를 감지한다. 예를 들면, 외부조도 감지센서(510)는 외부 입사광 에너지에 의해 외부 빛을 감지하여 파장별로 소자에 발생되는 전압 또는 전류 신호를 감지한다. 이러한 전압 값 또는 전류 값은 외부조도에 상응하는 외부조도 아날로그 신호(e)이다.
이어서, 상기 조도데이터(e)를 기준 영역, 저조도 영역, 및 고조도 영역으로 구분하여 제어데이터(E)로 변환하는 단계가 수행된다. 제어데이터(E)는 휘도제어부(530)에서 영상 데이터의 전압 또는 전류를 변환하기 위한 데이터이다. 도 5에서, 아날로그-디지털 변환부(520)는 외부조도에 대한 아날로그 신호인 조도데이터(e)를 휘도제어부(530)에서 영상 데이터의 전압 또는 전류를 변환하기 위한 디지털 신호인 제어데이터(E)로 변환한다. 아날로그-디지털 변환부(520)에서 변환된 제어데이터(E)는 휘도제어부(530)로 전달된다.
이어서, 메모리에 저장되어 있던 영상 데이터를 유기 전계발광 디스플레이 패널(410) 전체의 평균 휘도가 최고가 되는 최고 레벨에 대해 비례적으로 증폭하고, 상기 최고 레벨의 영상 데이터를 출력하는 단계가 수행된다.
도 5의 메모리(530)는 프레임 메모리 또는 라인 메모리로서, 프레임 단위 또는 라인 단위의 R,G,B 영상 데이터가 저장된다. 영상 데이터는 시프트 레지스터(552)에 직렬로 공급된 후, 래치(554)에 일시 저장된 다음 병렬로 디지털-아날로그 변환기(556)로 출력되어 데이터에 상응하는 아날로그 전압 신호 또는 아날로그 전류 신호로 변환된다.
도 5에 도시된 것과 같이, 메모리(540)로부터의 영상 데이터가 디지털-아날로그 변환기(556)에서 아날로그 변환되며, 이때 디지털 영상 데이터가 아날로그 영상 데이터로 변환되는 과정에서, 모든 영상 데이터는 패널(410) 전체의 평균 휘도가 최고가 되는 최고 레벨에 대하여 비례적으로 증폭된다. 예를 들어, 패널(410) 전체의 평균 휘도의 최고 레벨이 150 Cd/m2 이면, 데이터 구동부(550)는 패널에서 출력되는 전체 화면의 평균휘도가 150 Cd/m2 가 될 수 있도록 모든 영상 데이터의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 증폭한다. 또한, 예를 들어, 패널(410) 전체의 평균 휘도의 최고 레벨이 200 Cd/m2 이면, 데이터 구동부(550)는 패널에서 출력되는 전체 화면의 평균휘도가 200 Cd/m2 가 될 수 있도록 모든 영상 데이터의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 증폭한다. 영상 데이터의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 증폭하는 작용은 도 5의 DA 변환부(556)에서 이루어질 수 있다.
모든 영상 데이터는 패널에서 출력되는 전체 화면의 평균휘도가 최고 레벨인 150 Cd/m2 또는 200 Cd/m2 가 되도록 데이터 구동부(550)에서 증폭되었으나, 이후 휘도 제어부(530)에서 아날로그-디지털 변환부(520)로부터의 제어데이터(E)에 따라 다시 비례적으로 감축되어 조절된다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법에 대한 개략적인 블록도이다. 메모리(540)에 저장되어 있던 R,G,B 영상 데이터는 시프트 레지스터(552)에 직렬로 공급된 후, 래치(554)에 일시 저장된 후 병렬로 DA 변환부(556)로 출력되어 영상 데이터에 상응하는 아날로그 전압 신호 또는 아날로그 전류 신호로 변환되며, 그 후에, DA 변환부(556)로부터 출력된 아날로그 전압 신호는 아날로그-디지털 변환부(520)에서 출력되는 제어데이터(E)에 따라 휘도제어부(530a)에서 각각의 전압 레벨이 조절된 후 유기 전계발광 디스플레이 패널의 각각의 데이터 라인(D1, D2, ......, Dm)으로 출력된다.
도 6a에 도시된 블록도는, DA 변환부(556)에서 제공되는 아날로그 신호의 전압치가 데이터를 나타내는 경우를 기준으로 한 것이다. 그러나, 아날로그 신호의 전류치가 데이터를 나타내는 경우도 마찬가지임에 유의해야 한다. 도 6b는 휘도제어부(530a)가 복수의 열저항들 및 스위치들로 이루어진 실시예를 나타낸다.
도 6b에 도시된 휘도제어부(530a)는 전압분배용 열저항들(R1, R2, ..., Rp)과 스위치들(S1, S2, ..., Sq)을 포함한다. 아날로그-디지털 변환부(520)는 스위치들(S1, S2, ..., Sq)의 개폐를 조절하는 제어데이터(E)를 휘도제어부(520)에 제공한다.
저항들(R1, R2, ..., Rp)은 DA 변환부(556)로부터 출력된 아날로그 전압(VD1, VD1, ..., VDm)과 기준 전압(Vss)와의 사이에서 직렬로 접속되어 저항열을 구성하고, 스위치들(S1, S2, ..., Sq)은 저항열의 각 접속 단자와 출력단자간에 접속된다. 도 6b에 도시된 휘도제어부(530a)는 DA 변환부(556)로부터 출력된 아날로그 전압(VD1, VD1, ..., VDm)을 저항열(R1, R2, ..., Rp)을 이용하여 분압하고, 저항열(R1, R2, ..., Rp)의 각 단자에 접속되는 스위치들(S1, S2, ..., Sq)을 이용하여 특정 전압을 선택함으로써 아날로그 전압(VD1, VD1, ..., VDm)을 변환한다. 스위치들(S1, S2, ..., Sq)의 스위칭은 아날로그-디지털 변환부(520)로부터 입력된 제어데이터(E)에 따라 이루어진다.
이와 같이, 휘도제어부(530)는 상기 출력되는 영상 데이터의 레벨을 상기 제어데이터(E)에 따라 비례적으로 조절한 후 상기 영상 데이터를 상기 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)에 기입하는 레벨조절단계를 수행한다.
구체적으로는, 상기 레벨조절단계에서는, 상기 제어데이터(E)에 따라서, 상기 외부조도가 기준 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)에 기입되는 영상 데이터의 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절하고, 상기 외부조도가 저조도 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 상기 영상 데이터의 레벨을 상기 기준 레벨보다도 낮은 최저 레벨로 조절한다. 상기 외부조도가 고조도 영역에 속할 때는 영상 데이터가 이미 데이터 구동부(550)에서 최고 레벨로 조절되어 있었으므로, 더이상 조절할 필요가 없다.
이하에서는, 도 8a의 그래프를 참조하면서 본 발명에 따른 유기 전계발광 디 스플레이 장치의 휘도조절방법을 설명한다. 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법의 휘도구간을 나타내는 그래프이다.
그래프는 외부 환경의 조도(illuminance)에 따른 유기 전계발광패널의 출력 휘도의 콘트라스트율(Contrast Ratio)을 나타낸다. 도 8a의 그래프에는 출력 휘도가 각각 10 Cd/m2, 20 Cd/m2, 30 Cd/m2, 40 Cd/m2, 60 Cd/m 2, 80 Cd/m2, 100 Cd/m2, 120 Cd/m2, 140 Cd/m2, 150 Cd/m2일 때의 콘트라스트율 곡선이 개시되어 있다.
이하에서는, 외부 조도가 80 룩스 이하인 영역을 제1 저조도 영역, 외부 조도가 80 룩스 이상 300 룩스 이하인 영역을 제2 저조도 영역, 외부 조도가 300 내지 1000 룩스인 영역을 기준 영역, 외부 조도가 1000 룩스 이상인 범위를 고조도 영역이라고 호칭한다.
외부 조도 및 패널의 콘트라스트율에 따라 사용자의 육안의 시인성 및 안락감이 달라질 수 있다. 사용자 육안의 시인성을 강화시키기 위해서는, 패널의 콘트라스트율이 10:1 또는 그 이상이어야 한다. 따라서, 외부 조도가 고조도 영역(1000~ lx)에 속하는 경우에는, 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상 또는 200 Cd/m2 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 따라서, 데이터 구동부(550)에서 최고 레벨로 증폭되었던 데이터 전압 또는 데이터 전류가 그대로 출력되는 것이 바람직하다. 이 경우, 휘도제어부(530a)의 스위치들(S1, S2, ..., Sq)의 스위칭은, 아날로그-디지털 변환부(520)가 인가하는 제어데이 터(E)가 최대 전압 레벨을 유지할 수 있도록 스위칭되어야 한다. 따라서, 예를 들어 도 6b에서 아날로그-디지털 변환부(520)는 스위치(S1,S2,S3)는 오프(Off)되고, 스위치(S4)는 온(On)되도록 하는 제어데이터(E)를 휘도제어부(530a)로 출력해야 한다.
또한, 외부 조도가 기준 영역(300~1000 lx)일 때에는 패널 전체의 평균 휘도가 100 Cd/m2 이상이 되도록 영상 데이터의 전압 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절한다.
또한, 외부 조도가 저조도 영역( ~300 lx)일 때는 패널 전체의 평균 휘도가 60 Cd/m2 이하로 되도록 영상 데이터의 전압 레벨을 상기 기준 레벨보다 낮은 최저 레벨로 조절한다. 이 경우, 외부조도가 제1 저조도 영역(~80 lx)에 속할 때에는, 패널 전체의 평균 휘도가 30 Cd/m2 이하로 되도록 영상 데이터의 전압 레벨을 제1 최저 레벨로 조절하고, 외부조도가 제2 저조도 영역(80~300 lx)에 속할 때에는, 패널 전체의 평균 휘도가 30 Cd/m2 ~ 60 Cd/m2 의 범위 내에 속하도록 영상 데이터 의 전압 레벨을 제2 최저 레벨로 조절하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 사용자 육안의 안락감 및 유기 전계발광 디스플레이 장치의 소비전력 감소를 위하여, 제1 저조도 영역(~80 lx)에서는 출력 콘트라스트율이 10 Cd/m2 ~ 30 Cd/m2 로 설정될 수 있다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법의 사용환경을 나타내는 표이다. 가장 바람직하게는, 도 8b의 표와 같이, 사용자 육안의 안락감 및 유기 전계발광 디스플레이 장치의 소비전력 감소를 위하여, 암흑 또는 아주 어두운 실내 환경에 처한 경우로서 외부조도가 제1 저조도 영역(~80 lx)에 속하는 경우는 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하로 하고, 어두운 실내 또는 복도에 처한 경우로서 외부조도가 제2 저조도 영역(80~300 lx)에 속할 때 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이고, 밝은 실내에 처한 경우로서 외부조도가 기준 영역기준 영역(300~1000 lx)에 속할 때 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 100 Cd/m2 이고, 창가 또는 실외에 처한 경우로서 외부조도가 고조도 영역(1000~ lx)에 속할 때는 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상으로 출력될 수 있다.
이상과 같이, 휘도제어부(530a)의 스위치들(S1, S2, ..., Sq)의 스위칭은, 외부 조도에 따라 영상 데이터의 전압 레벨이 각각 상기 최고 레벨, 기준 레벨, 제1 최저 레벨, 제2 최저 레벨을 유지할 수 있도록 스위칭되어야 하며, 아날로그-디지털 변환부(520)는 상기 스위칭이 이루어질 수 있도록 제어데이터(E)를 휘도제어부(530a)에 인가해야 한다.
이상 설명한 실시예에서는, DA 변환부(556)에서 제공되는 아날로그 신호의 전압치가 데이터를 나타내는 경우를 기준으로 하여, 휘도제어부(530a)가 패널의 모 든 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)에 인가되는 영상 데이터의 전압 레벨을 변환함으로써 패널 전체의 출력 휘도를 조절하는 것을 나타내었다. 그러나, 아날로그 신호의 전류치가 데이터를 나타내는 경우도 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법이 적용됨에 유의해야 한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 휘도조절방법에 대한 개략적인 블록도이고, 도 7b는 도 7a의 휘도제어부(530b)의 일례를 나타낸 블록도이다. 메모리(540)에 저장되어 있던 R,G,B 영상 데이터는 시프트 레지스터(552)에 직렬로 공급된 후, 래치(554)에 일시 저장된 후 병렬로 DA 변환부(556)로 출력되어 영상 데이터에 상응하는 아날로그 전류 신호로 변환되며, 그 후에, DA 변환부(556)로부터 출력된 아날로그 전류 신호는 아날로그-디지털 변환부(520)에서 출력되는 제어데이터(E)에 따라 휘도제어부(530a)에서 각각의 전류 레벨이 조절된 후 유기 전계발광 디스플레이 패널의 각각의 데이터 라인(D1, D2, ......, Dm)으로 출력된다.
도 7a에 도시된 블록도는, DA 변환부(556)에서 제공되는 아날로그 신호의 전류치가 데이터를 나타내는 경우를 기준으로 한 것이다. 그러나, 아날로그 신호의 전압치가 데이터를 나타내는 경우도 마찬가지임에 유의해야 한다. 도 7b는 휘도제어부(530b)가 복수의 전류분배용 트랜지스터들(M1, M2, ..., Mp) 및 스위치들(S1, S2, ..., Sq)로 이루어진 실시예를 나타낸다.
도 7b에 도시된 일례에서, 휘도제어부(530b)는 영상 데이터의 전류 레벨을, 기준 트랜지스터(M5)와 전류 미러를 형성하는 복수의 트랜지스터들(M1, M2, ..., Mp) 간의 크기비 조절을 통해 전류분배하여 조절한다. 아날로그-디지털 변환부(520)는 상기 복수의 트랜지스터들(M1, M2, ..., Mp)에 연결된 스위치 개폐를 조절하는 제어데이터(E)를 상기 휘도제어부에 제공한다.
휘도제어부(530b)는 제1 내지 제4 스위치(SW1~SW4) 및 제1 내지 제5 트랜지스터(M1~M5)를 포함하며, 기준 트랜지스터인 제5 트랜지스터(M5)는 전류 소스(Current Source) 형태의 데이터 구동부(550)의 출력 단자와 접속된다. 제5 트랜지스터(M5)의 드레인 전극은 데이터 구동부(550)의 출력 단자와 연결되며, 제5 트랜지스터(M5)의 드레인 전극은 게이트 전극과 상호 연결된 구조를 이룬다.
제1 내지 제4 트랜지스터(M1~M4)는 제5 트랜지스터(M5)와 전류 미러를 형성하고 있으며, 제1 내지 제4 트랜지스터(M1~M4)의 드레인 전극은 제1 내지 제4 스위치(SW1~SW4)의 일측 단자와 각각 연결되며, 전류 싱크(Current Sink) 형태를 이루도록 구성되어 있다. 또한, 제1 내지 제4 트랜지스터(M1~M4)의 게이트 전극은 제5 트랜지스터(M5)의 소스 전극과 공통으로 연결된 구조를 이룬다.
제1 내지 제4 스위치(SW1~SW4)는 아날로그-디지털 변환부(520)의 제어데이터(E)에 의하여 온/오프되며, 제1 내지 제4 스위치(SW1~SW4)의 상측은 단일 출력 단자로 형성되고, 단일 출력 단자는 유기 전계발광 디스플레이 패널(410)의 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 제1 스위치(SW1)가 아날로그-디지털 변환부(520)의 최하위비트(LSB; Least Significant Bit)에 대응되며 제4 스위치가 아날로그-디지털 변환부(520)의 최상위비트(MSB; Most Significant Bit)에 대응될 수 있다.
즉, 아날로그-디지털 변환부(520)의 출력 신호에 따라서, 제1 내지 제4 스위치(SW1~SW4)를 온(On) 또는 오프(Off) 시킴으로써, 제1 내지 제4 트랜지스터(M1~M4)와 제5 트랜지스터(M5)의 정해진 크기비를 통해 조절된 데이터 전류가 인가된다. 도 7b의 실시예에서는, 상기와 같이 제1 내지 제4 트랜지스터의 크기비를 1:2:4:8(WL: 2WL: 4WL: 8WL)로 구성함으로써 디스플레이 패널의 전체 휘도 레벨의 2진수의 16단계로 조절할 수 있다. 그러나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 물론 다른 회로 구성도 가능하고, 휘도 레벨도 다르게 조절될 수 있다.
이와 같이, 휘도제어부(530b)는 상기 출력되는 영상 데이터의 전류 레벨을 상기 제어데이터(E)에 따라 비례적으로 조절한 후 상기 영상 데이터를 상기 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)에 기입하는 레벨조절단계를 수행한다.
구체적으로는, 상기 레벨조절단계에서는, 상기 제어데이터(E)에 따라서, 상기 외부조도가 기준 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)에 기입되는 영상 데이터의 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절하고, 상기 외부조도가 저조도 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 상기 영상 데이터의 레벨을 상기 기준 레벨보다도 낮은 최저 레벨로 조절한다. 상기 외부조도가 고조도 영역에 속할 때는 영상 데이터가 이미 데이터 구동부(550)에서 최고 레벨로 조절되어 있었으므로, 더이상 조절할 필요가 없다.
이하에서는, 도 8a의 그래프를 참조하면서 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법을 설명한다. 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법의 휘도구간을 나타내는 그래프이다. 도 8a의 그래프는 외부 환경의 조도(illuminance)에 따른 유기 전계발광패널의 출력 휘도의 콘트라스트율(Contrast Ratio)을 나타낸다. 도 8a의 그래프에는 출력 휘도가 각각 10 Cd/m2, 20 Cd/m2, 30 Cd/m2, 40 Cd/m2 , 60 Cd/m2, 80 Cd/m2, 100 Cd/m2, 120 Cd/m2, 140 Cd/m2, 150 Cd/m2일 때의 콘트라스트율 곡선이 개시되어 있다.
이하에서는, 외부 조도가 80 룩스 이하인 영역을 제1 저조도 영역, 외부 조도가 80 룩스 이상 300 룩스 이하인 영역을 제2 저조도 영역, 외부 조도가 300 내지 1000 룩스인 영역을 기준 영역, 외부 조도가 1000 룩스 이상인 범위를 고조도 영역이라고 호칭한다.
외부 조도 및 패널의 콘트라스트율에 따라 사용자의 육안의 시인성 및 안락감이 달라질 수 있다. 사용자 육안의 시인성을 강화시키기 위해서는, 패널의 콘트라스트율이 10:1 또는 그 이상이어야 한다. 따라서, 외부 조도가 고조도 영역(1000~ lx)에 속하는 경우에는, 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상 또는 200 Cd/m2 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 따라서, 데이터 구동부(550)에서 최고 레벨로 증폭되었던 데이터 전압 또는 데이터 전류가 그대로 출력되는 것이 바람직하다. 이 경우, 휘도제어부(530b)의 스위치들(S1, S2, ..., Sq)의 스위칭은, 아날로그-디지털 변환부(520)가 인가하는 제어데이터(E)가 최대 전류 레벨을 유지할 수 있도록 스위칭되어야 한다. 따라서, 예를 들 어 도 7b에서 아날로그-디지털 변환부(520)는 스위치(S1,S2,S3,S4)는 열리도록 하여, 각 트랜지스터가 최대 전류 레벨의 1/15, 2/15, 4/15, 8/15의 전류 레벨이 흘러 결국 최대 전류 레벨과 같게 하는 제어데이터(E), 즉 1111(2)를 휘도제어부(530a)로 출력해야 한다.
또한, 외부 조도가 기준 영역(300~1000 lx)일 때에는 패널 전체의 평균 휘도가 100 Cd/m2 이상이 되도록 영상 데이터의 전압 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절한다. 예를 들어, 이 경우, 최고 전류 레벨의 영상 데이터에 의해 패널의 평균 휘도가 150 Cd/m2 라고 가정하고 패널 전체의 평균 휘도가 100 Cd/m2 가 되도록 하고자 한다면, 도 7b에서 아날로그-디지털 변환부(520)는 스위치(S2,S4)는 열리게 하고 스위치(S1,S4)는 닫히도록 하여 2/15 + 8/15 의 전류 레벨이 모든 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)로 흐르게 함으로써, 모든 데이터 라인들(D1, D2, ..., Dm)에서 출력되는 전류가 최고 전류 레벨의 100/150 가 될 수 있는 제어데이터(E), 즉 0101(2)를 휘도제어부(530a)로 출력해야 한다.
또한, 외부 조도가 저조도 영역( ~300 lx)일 때는 패널 전체의 평균 휘도가 60 Cd/m2 이하로 되도록 영상 데이터의 전압 레벨을 상기 기준 레벨보다 낮은 최저 레벨로 조절한다. 이 경우, 외부조도가 제1 저조도 영역(~80 lx)에 속할 때에는, 패널 전체의 평균 휘도가 30 Cd/m2 이하로 되도록 영상 데이터의 전압 레벨을 제1 최저 레벨로 조절하고, 외부조도가 제2 저조도 영역(80~300 lx)에 속할 때에는, 패널 전체의 평균 휘도가 30 Cd/m2 ~ 60 Cd/m2 의 범위 내에 속하도록 영상 데이터 의 전압 레벨을 제2 최저 레벨로 조절하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 사용자 육안의 안락감 및 유기 전계발광 디스플레이 장치의 소비전력 감소를 위하여, 제1 저조도 영역(~80 lx)에서는 출력 콘트라스트율이 10 Cd/m2 ~ 30 Cd/m2 로 설정될 수 있다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법의 사용환경을 나타내는 표이다. 가장 바람직하게는, 도 8b의 표와 같이, 사용자 육안의 안락감 및 유기 전계발광 디스플레이 장치의 소비전력 감소를 위하여, 암흑 또는 아주 어두운 실내 환경에 처한 경우로서 외부조도가 제1 저조도 영역(~80 lx)에 속하는 경우는 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하로 하고, 어두운 실내 또는 복도에 처한 경우로서 외부조도가 제2 저조도 영역(80~300 lx)에 속할 때 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이고, 밝은 실내에 처한 경우로서 외부조도가 기준 영역기준 영역(300~1000 lx)에 속할 때 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 100 Cd/m2 이고, 창가 또는 실외에 처한 경우로서 외부조도가 고조도 영역(1000~ lx)에 속할 때는 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상으로 출력될 수 있다.
이상과 같이, 휘도제어부(530a)의 스위치들(S1, S2, ..., Sq)의 스위칭은, 외부 조도에 따라 영상 데이터의 전압 레벨이 각각 상기 최고 레벨, 기준 레벨, 제1 최저 레벨, 제2 최저 레벨을 유지할 수 있도록 스위칭되어야 하며, 아날로그-디지털 변환부(520)는 상기 스위칭이 이루어질 수 있도록 제어데이터(E)를 휘도제어부(530a)에 인가해야 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치에 따르면, 디스플레이 장치의 외부환경의 조건, 예컨대 주변 외부광의 조도에 따라 사용자의 육안에 느껴질 수 있는 시인성을 크게 개선할 수 있다. 더욱이, 외부조도에 따른 출력 휘도 조절이 가능하므로, 유기 전계발광소자의 수명을 늘릴 수 있고 상대적으로 디스플레이 장치의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 장치 및 그 휘도조절방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 외부조도 검출부에 의하여 주위 환경의 밝기에 따라 패널의 평균 휘도를 적응적으로 변화시키고, 사용자의 육안에 최적의 시인성을 제공할 수 있는 콘트라스트를 유지하도록 적절한 휘도설정구간을 가지므로, 사용자의 육안에 느껴지는 시인성 및 안락감이 크게 향상된다.
둘째, 주위 환경의 외부조도가 매우 낮은 어두운 실내와 같은 경우에는 출력 휘도가 30 Cd/m2 이하로 되므로, 패널의 각 화소에 흐르는 유기 전계발광소자의 전류가 낮아지므로 유기 전계발광소자의 장수명화에 기여할 수 있다.
셋째, 주위 환경의 외부조도에 적응적으로 소요 전력이 증감되고, 어두운 실내에서는 출력 휘도가 낮아지므로, 디스플레이 장치의 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다는 효과가 있다. 즉, 외부 조도에 따라, 구간별로 적응적으로 출력 휘도가 조절되어 10:1 이상의 콘트라스트율이 유지되는 동시에, 사용자의 육안의 안락감 개선, 유기 전계발광소자의 장수명화 및 전력소모 저감의 효과가 있다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면들에 표현된 예시들에 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 예들에 의해 가르침 받은 당업자라면, 다음의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 목적 내에서 치환, 소거, 병합 등에 의하여 전술한 실시 예들에 대해 많은 변형이 가능할 것이다.

Claims (24)

  1. 외부환경의 조도(illuminance)를 검출하고 상기 외부조도에 상응하는 조도데이터를 생성하는 단계;
    상기 조도데이터를 기준 영역, 저조도 영역, 및 고조도 영역으로 구분하여 제어데이터로 변환하는 단계;
    메모리에 저장되어 있던 영상 데이터가 유기 전계발광 디스플레이 패널 전체의 평균 휘도가 최고가 되는 최고 레벨에 대해 비례적으로 증폭된 후 출력되는 단계; 및
    상기 출력되는 영상 데이터의 레벨을 상기 변환된 제어데이터에 따라 비례적으로 조절한 후 상기 영상 데이터를 상기 데이터 라인들에 기입하는 레벨조절단계;를 포함하고,
    상기 레벨조절단계에서, 상기 제어데이터에 따라서, 상기 외부조도가 기준 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 영상 데이터의 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절하고, 상기 외부조도가 저조도 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 상기 영상 데이터의 레벨을 상기 기준 레벨보다도 낮은 최저 레벨로 조절하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  2. 제1항에 있어서,
    최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  3. 제1항에 있어서,
    최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 200 Cd/m2 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고,
    상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때, 상기 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 100 Cd/m2 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 외부조도가 1000 룩스 이상의 고조도 영역에 속할 때, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 외부조도가 1000 룩스 이상의 고조도 영역에 속할 때, 상기 최고 레벨 의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 200 Cd/m2 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 외부조도가 300 룩스 이상의 저조도 영역에 속할 때, 상기 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고,
    상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하이고, 상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때, 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 내지 60 Cd/m2 의 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 10 Cd/m2 내지 30 Cd/m2 의 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고, 상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고, 상기 고조도 영역은 외부조도가 1000 룩스 이상의 범위이며,
    상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하이고
    상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이고,
    상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 100 Cd/m2 이고,
    상기 외부조도가 고조도 영역에 속할 때 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 레벨조절단계에서, 상기 조절되는 영상 데이터의 레벨은 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 레벨조절단계에서, 상기 조절되는 영상 데이터의 레벨은 전류 레벨인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치의 휘도조절방법.
  13. 외부환경의 조도(illuminance)를 검출하고 상기 외부조도에 상응하는 조도데이터를 생성하는 외부조도 검출부;
    상기 조도데이터를 기준 영역, 저조도 영역, 및 고조도 영역으로 구분하여 제어 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환부;
    메모리에 저장되어 있던 영상 데이터를 유기 전계발광 디스플레이 패널 전체의 평균 휘도가 최고가 되는 최고 레벨에 대해 비례적으로 증폭하여 출력하는 데이터 구동부; 및
    상기 출력되는 영상 데이터의 레벨을 상기 변환된 제어데이터에 따라 비례적으로 조절한 후 상기 영상 데이터를 상기 데이터 라인들에 기입하는 휘도제어부;를 포함하고,
    상기 휘도제어부는, 상기 제어데이터에 따라서, 상기 외부조도가 기준 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 영상 데이터의 레벨을 상기 최고 레벨보다 낮은 기준 레벨로 조절하고, 상기 외부조도가 저조도 영역에 속할 때에는 상기 데이터 라인들에 기입되는 상기 영상 데이터의 레벨을 상기 기준 레벨보다도 낮은 최저 레벨로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 휘도제어부는 상기 영상 데이터의 전압 레벨을, 열저항에 병렬 연결된 스위치들을 통해 전압분배하여 조절하고,
    상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 스위치 개폐를 조절하는 제어데이터를 상기 휘도제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 휘도제어부는 상기 영상 데이터의 전류 레벨을, 기준 트랜지스터와 전류 미러를 형성하는 복수의 트랜지스터들 간의 크기비 조절을 통해 전류분배하여 조절하고,
    상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 복수의 트랜지스터들에 연결된 스위치 개폐를 조절하는 제어데이터를 상기 휘도제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 휘도제어부는 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도 를 150 Cd/m2 이상으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 휘도제어부는 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 200 Cd/m2 이상으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고,
    상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때, 상기 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 100 Cd/m2 이상으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 1000 룩스 이상의 고조도 영역에 속할 때, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 150 Cd/m2 이상으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 1000 룩스 이상의 고조도 영역에 속할 때, 상기 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 200 Cd/m2 이상으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 300 룩스 이상의 저조도 영역에 속할 때, 상기 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 60 Cd/m2 이하로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고,
    상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도는 30 Cd/m2 이하로 조절하고, 상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때, 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 30 Cd/m2 내지 60 Cd/m2 의 범위 내로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 휘도제어부는, 상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때, 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 10 Cd/m2 내지 30 Cd/m2 의 범위 내로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 저조도 영역은 80 룩스 이하의 제1 저조도 영역과 80 룩스 이상 300 룩스 이하의 제2 저조도 영역을 포함하고, 상기 기준 영역은 300 내지 1000 룩스의 조도 범위이고, 상기 고조도 영역은 외부조도가 1000 룩스 이상의 범위이며,
    상기 휘도제어부는,
    상기 외부조도가 상기 제1 저조도 영역에 속할 때 제1 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 30 Cd/m2 이하로 조절하고,
    상기 외부조도가 상기 제2 저조도 영역에 속할 때 제2 최저 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 60 Cd/m2 로 조절하고,
    상기 외부조도가 상기 기준 영역에 속할 때 기준 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 100 Cd/m2 로 조절하고,
    상기 외부조도가 상기 고조도 영역에 속할 때 최고 레벨의 영상 데이터에 의한 패널 전체의 평균 휘도를 150 Cd/m2 이상으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 장치.
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