KR100860718B1 - 그레이 스케일 전압을 구동 전원 전압 변동에 연동시켜서휘도 감마를 보정하는 ｏｌｅｄ 구동 장치 - Google Patents

그레이 스케일 전압을 구동 전원 전압 변동에 연동시켜서휘도 감마를 보정하는 ｏｌｅｄ 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그레이 스케일 전압을 구동 전원 전압 변동에 연동시켜서 휘도 감마를 보정하는 OLED 구동 장치에 대하여 개시된다. OLED 패널을 구동하는 구동 장치는, 휘도 기준 전압과 다수개의 감마 기준 전압들을 발생하는 그레이 스케일 기준 전압 발생부, 제1 스위칭 제어 신호들에 응답하여 다수개의 감마 기준 전압들 중 하나를 선택하여 최상위 그레이 전압으로 설정하는 제1 아날로그 스위치, 제2 스위칭 제어 신호들에 응답하여 다수개의 감마 기준 전압들 중 다른 하나를 선택하여 최하위 그레이 전압으로 설정하는 제2 아날로그 스위치, OLED 패널의 구동 전원 전압의 변동에 따라 검출 기준 전압을 발생하는 전원 입력부, 휘도 기준 전압으로부터 다수개의 비교 기준 전압들을 발생하고 검출 기준 전압과 비교 기준 전압들을 비교하는 전압 검출부, 그리고 전압 검출부의 비교 값들을 인코딩하고 감마 레지스터들에 저장된 초기 설정값과 가감하여 제1 및 제2 스위칭 제어 신호들을 발생하는 편차 보정부를 포함한다.
OLED 구동 장치, 구동 전원 전압 변동, 전원 입력부, 전압 검출부

Description

그레이 스케일 전압을 구동 전원 전압 변동에 연동시켜서 휘도 감마를 보정하는 ＯＬＥＤ 구동 장치{OLED driver for correcting brightness gamma linked with variation of driver power voltage}
도 1은 종래의 능동 모드 OLED 패널 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 구동 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2의 전원 입력부와 전압 검출부를 설명하는 회로 다이어그램이다.
본 발명은 OLED 구동 장치에 관한 것으로, 특히 그레이 스케일 전압을 구동 전원 전압 변동에 연동시켜서 휘도 감마를 보정하는 OLED 구동 장치에 관한 것이다.
최근까지 디스플레이 장치에는 CRT(Cathode Ray Tube) 방식 디스플레이 장치, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display:LCD) 등이 보편적으로 사용되었다. 디스플레이 장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면 표시 소자의 요구가 증대됨에 따라, 유기 전계 발광 소자(Organic Electro Luminescence Device:유기 EL 소자)의 기술이 빠르게 발전하고 있다. 유기 EL 소자에는, 화면을 이루는 최소 단위 인 화소를 개별 제어하는 것이 가능한 능동 구동 방식의 OLED(이하, "능동 모드 OLED"라고 칭한다)가 대표적이다.
능동 모드 OLED는 투명 기판 상에 박막 트랜지스터 및 화소 전극으로서의 ITO 전극(양극)이 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 화소 전극의 상면에는 소정 파장의 빛을 방출하는 유기 발광층, 상부 전극(음극)이 형성되어 있으며, 상부 전극의 상부에는 유기 발광층이 산소 및 수분에 의해 열화되는 것을 방지하는 메탈 캔이 인캡슐레이션되어 유기 발광층의 열화를 방지한다. 각각의 화소들은 다수개의 게이트 라인들과 데이터 라인들이 서로 교차함으로써 그 영역이 정의된다.
도 1은 종래의 능동 모드 OLED 패널 시스템을 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 능동 모드 OLED 패널 시스템(100)은, OLED 패널(110)의 화소 전극을 구동하기 위하여, 게이트 라인 및/또는 데이터 라인에 소정의 신호를 인가하는 구동 장치(구동 IC, 120)와 유기 발광층을 구동하기 위한 구동 전원 전압(ELVDD)을 제공하는 전압 레귤레이터(130)를 포함한다. 전압 레귤레이터(130)는 외부 시스템과 연결되는 FPC(Flexible Printed Circuit, 140)에 장착된다. 이에 따라, 장착되는 전압 레귤레이터(130)의 특성에 따라 구동 전원 전압(ELVDD)은 어느 정도의 편차를 가질 수 있다. 외부 시스템은 능동 모드 OLED 패널에 전원 및 영상 신호 등을 제공하는 시스템을 말한다.
구동 장치(120)는, 그 내부에 독립된 전압 레귤레이터(미도시)를 사용하여 휘도 기준 전압을 발생하고, 이 휘도 기준 전압으로부터 각각의 그레이 스케일 전압을 만들어, 디지털 영상 신호 입력 값에 따라 대응되는 그레이 전압을 발생한다. OLED 패널(110)에서 OLED의 발광 휘도는, 구동 전원 전압(ELVDD)과 구동 장치(120)에서 출력되는 그레이 전압의 상대 값으로 결정되는 데, 구동 전원 전압(ELVDD)의 변동에 따라 휘도의 편차가 발생할 수 있다.
구동 전원 전압(ELVDD) 변동에 따른 휘도 편차 문제를 개선하기 위하여, 구동 장치(120)는 OTP(One-Time Progammable) 메모리나 EEPROM과 같은 MTP(Many-Time Progammable) 메모리(122)를 내장하고, 구동 전원 전압(ELVDD)과 구동 장치(120)의 출력 그레이 전압 사이의 오차를 디스플레이로 검출하여 보정 값을 MTP 메모리(122)에 저장한다. MTP 메모리(122)에 저장된 보정 값에 따라, 구동 장치(120) 내 그레이 스케일 전압 발생기(124)는 그레이 스케일 전압을 높이거나 낮추는 방법으로 휘도를 보정한다. 데이터 출력 드라이버(126)는 휘도 보정된 그레이 스케일 전압으로 OLED 패널(110)의 데이터 라인들을 구동한다.
그런데, 구동 장치(120)에 내장되는 MTP 메모리(122)는 반도체 제작 및 시험 비용을 증가시키는 문제점이 있다. 또한, OLED 패널(110)에 구동 장치(120)를 장착하여 구동 전원 전압(ELVDD) 변동에 따른 휘도 보정 작업을 추가로 진행해야 하는 번거로움이 있다. 그리고, 디스플레이 사용 중에 배터리 전압이 감소하여 구동 전원 전압(ELVDD)이 낮아지는 경우에 휘도 보정이 불가능해지는 문제점이 있다.
이에 따라, 구동 전원 전압(ELVDD) 변동을 검출하여 OLED의 발광 휘도의 편차를 보정할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 그레이 스케일 전압을 구동 전원 전압 변동에 연동시켜서 휘도 감마를 보정하는 OLED 구동 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 OLED 패널을 구동하는 구동 장치는, 휘도 기준 전압과 다수개의 감마 기준 전압들을 발생하는 그레이 스케일 기준 전압 발생부, 제1 스위칭 제어 신호들에 응답하여 다수개의 감마 기준 전압들 중 하나를 선택하여 최상위 그레이 전압으로 설정하는 제1 아날로그 스위치, 제2 스위칭 제어 신호들에 응답하여 다수개의 감마 기준 전압들 중 다른 하나를 선택하여 최하위 그레이 전압으로 설정하는 제2 아날로그 스위치, OLED 패널의 구동 전원 전압의 변동에 따라 검출 기준 전압을 발생하는 전원 입력부, 휘도 기준 전압으로부터 다수개의 비교 기준 전압들을 발생하고 검출 기준 전압과 비교 기준 전압들을 비교하는 전압 검출부, 그리고 전압 검출부의 비교 값들을 인코딩하여 제1 및 제2 스위칭 제어 신호들을 발생하는 편차 보정부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따라, OLED 구동 장치는 최상위 그레이 전압과 최하위 그레이 전압을 선택하기 위한 초기 값들을 저장하는 최상위 그레이 전압 감마 레지스터와 최하위 그레이 전압 감마 레지스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 편차 보정부는 전압 검출부의 비교 값들을 부호 비트와 크기 비트들로 인코딩하는 인코더, 인코더의 부호 비트에 응답하여 최상위 그레이 전압 감마 레지스터에 저장된 값과 크기 비트들을 가감하여 제1 스위칭 제어 신호들을 발생하는 제1 가감기, 그리고 인코더의 부호 비트에 응답하여 최하위 그레이 전압 감마 레지스터에 저장된 값과 크기 비트들을 가감하여 제2 스위칭 제 어 신호들을 발생하는 제2 가감기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 전원 입력부는 구동 전원 전압을 입력하여 전압 검출부의 동작 전원 범위 내에서 검출 비교 전압을 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 전원 입력부는 OLED 패널의 파워-온 또는 프레임 싱크 구간에서 검출 기준 전압을 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 전원 입력부는 구동 전원 전압과 접지 전압 사이에 연결되는 저항들의 분배에 의해 검출 기준 전압을 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 전압 검출부는 휘도 기준 전압과 접지 전압 사이에 직렬 연결되는 다수개의 저항들과, 저항들의 접점에서 발생되는 비교 기준 전압들 각각과 검출 기준 전압을 비교하는 다수개의 비교기들을 포함할 수 있다.
따라서, OLED 구동 장치는 구동 전원 전압 변동을 자동으로 검출하여 OLED 발광 휘도 편차를 보정한다. 이에 따라, 디스플레이 사용 중에 배터리 전압이 감소하여 구동 전원 전압이 낮아지더라도 휘도 보정이 가능하고, OLED 패널에 구동 장치를 장착하여 구동 전원 전압 변동에 따른 추가의 휘도 보정 작업이 필요치 않는다. 또한, OTP 메모리 또는 MTP 메모리를 내장하지 않기 때문에 반도체 제작 및 시험 비용을 줄일 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OLED 구동 장치를 설명하는 도면이다. 도 2를 참조하면, OLED 구동 장치(220)는 그레이 스케일 기준 전압 발생기(201), 제1 및 제2 아날로그 스위치들(202, 203), 그레이 스케일 전압 발생기(204), 최상위 그레이 전압 감마 레지스터(205), 최하위 그레이 전압 감마 레지스터(206), 전원 입력부(207), 전압 검출부(208) 그리고 편차 보정부(209)를 포함한다.
그레이 스케일 기준 전압 발생기(201)는 그레이 전압을 발생하는 데 토대가 되는 감마 기준 전압들을 발생한다. 그레이 스케일 기준 전압 발생기(201)는 휘도 기준 전압(VREG)과 접지 전압 사이에 서로 직렬 연결되어 있는 다수개의 저항들을 포함하고, 각 저항의 접점에서 다수개의 감마 기준 전압들이 발생된다.
제1 아날로그 스위치(202)는 편차 보정부(209)에서 제공되는 제1 스위칭 제어 신호들(SCTL1)에 기초하여 다수개의 감마 기준 전압들 중 하나를 선택하여 그레이 스케일 전압 발생기(204)의 최상위 그레이 전압(VH)으로 설정한다. 제2 아날로그 스위치(203)는 편차 보정부(209)에서 제공되는 제 스위칭 제어 신호(SCTL2)에 기초하여 다수개의 감마 기준 전압들 중 하나를 선택하여 그레이 스케일 전압 발생기(204)의 최하위 그레이 전압(VL)으로 설정한다.
그레이 스케일 전압 발생기(204)는 저항 스트링 회로 등으로 구성되어, 최상위 그레이 전압(VH)과 최하위 그레이 전압(VL)을 저항 분할로 분압하여 그레이 전압들을 발생한다. RGB 화상 데이터가 8 비트인 경우 256개 값의 그레이 전압들을 발생시키고, 6 비트인 경우 64개 값의 그레이 전압들을 발생시킨다.
최상위 그레이 전압 감마 레지스터(205)와 최하위 그레이 전압 감마 레지스터(206) 각각은, 최상위 그레이 전압(VH)과 최하위 그레이 전압(VL)을 조정하기 위한 초기 설정 값들이 저장된다. OLED 셀의 전류에 대한 휘도 특성은 RGB 셀이 동일하지 않기 때문에 각각 다른 값으로 제어된다. 그리고 디스플레이가 사용되는 주위 환경 및 화면의 밝기에 따라 유연하게 제어되어야 한다. 예를 들면, 어두운 환경에서는 굳이 많은 전류를 흘리면서 휘도를 높여 디스플레이하지 않더라도 충분히 밝게 보이기 때문에, 그레이 스케일 전압 발생기(204)의 최상위 그레이 전압(VH)과 최하위 그레이 전압(VL)을 높게 설정하여 낮은 휘도로 디스플레이한다. 이런 방법으로 적정한 휘도를 얻기 위하여, 최상위 그레이 전압 감마 레지스터(205)와 최하위 그레이 전압 감마 레지스터(206)에 최적의 값들을 설정하여 최상위 그레이 전압(VH)과 최하위 그레이 전압(VL)을 조정한다.
전원 입력부(207)는 구동 전원 전압 레귤레이터(130, 도 1)에서 제공되는 구동 전원 전압(ELVDD)을 입력하여 검출 기준 전압(VX)을 발생한다, 전원 입력부(207)는 구동 전원 전압(ELVDD)이 안정화된 상태, 예컨대 OLED 패널(110, 도 1)의 파워-온 또는 프레임 싱크 구간에서 검출 기준 전압(VX)을 발생하도록 설정될 수 있다. 검출 기준 전압(VX)은 전압 검출부(208)로 제공되는 데, 전압 검출부(208)의 동작 전원(VDD)의 범위 내로 설정되어야 한다. 전압 검출부(208)는 그레이 스케일 기준 전압 발생부(201)에서 제공되는 휘도 기준 전압(VREG)으로부터 다수개의 비교 기준 전압들(VREF1-VREF7)을 발생하여 검출 기준 전압(VX)와 비교한 다.
전원 입력부(207)와 전압 검출부(208)는, 구체적으로 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 전원 입력부(207)는 구동 전원 전압(ELVDD)을 저항 분배하여 검출 기준 전압(VX)을 발생한다. 검출 기준 전압(VX)은 전압 검출부(208)의 비교기들(301-307)의 동작 전원(VDD) 범위 내로 설정되는 데, 예컨대, 구동 전원 전압(ELVDD)이 5V 정도이고 비교기들(301-307)의 동작 전원(VDD)이 2.5V 정도인 경우, 검출 기준 전압(VX)은 2.5V 미만으로 설정되는 것이 바람직하다.
전압 검출부(208)는 휘도 기준 전압(VREG)과 접지 전압 사이에 직렬 연결되는 다수개의 저항들(R1-R8)과 비교기들(301-307)을 포함한다. 각 저항들(R1-R8)의 접점들은 비교 기준 전압들(VREF1-VREF7)로 발생된다. 비교기들(301-307) 각각은 비교 기준 전압(VREF1-VREF7)과 검출 기준 전압(VX)을 비교하여 그 결과를 인코더로 제공한다. 전압 검출부(208)는 아날로그-디지털 변환부로 작용하는 데, 구동 전원 전압(ELVDD)의 변동을 얼마나 정밀하게 측정하여 보정할 것인가에 따라 그 해상도가 결정된다. 예컨대 3 비트로 설계하는 경우, 구동 전원 전압(ELVDD) 레벨에 따라 8 가지 경우의 수가 나오는 데, 이를 구성하기 위하여 도시된 바와 같이, 7개의 비교기(301-307)가 필요하다. 비교기들(301-307)의 출력은 검출 기준 전압(VX)에 따라 0000000, 0000001, 0000011, 0000111, 0001111, 0011111, 0111111, 그리고 1111111로 출력된다.
다시, 도 2로 돌아가서, 편차 보정부(209)는 전압 검출부(208) 내 비교기들(301-307, 도 3)의 출력을 인코딩하는 인코더(210)와 가감기들(211, 212)을 포함 한다. 인코더(210)는 비교기들(301-307)의 출력 7 비트를 예컨대, 3 비트로 인코딩할 수 있다. 즉, 인코더(210)는, 비교기들(301-307) 출력이 0000000인 경우에 000으로, 0000001인 경우 001로, 0000011인 경우 010으로, 0000111인 경우 011로, 0001111인 경우 100으로, 0011111인 경우 101로, 0111111인 경우 110으로, 그리고 1111111인 경우 111로 인코딩한다. 인코더(210)의 3 비트 출력 중 상위 1 비트(MSB)는 부호로 사용하여 가감기들(211, 212)의 가산 또는 감산 동작을 제어하고, 나머지 2 비트들은 크기 값으로 설정할 수 있다.
제1 가감기(211)는 최상위 그레이 전압 감마 레지스터(205)에 저장된 값들과 인코더(210)의 출력을 가감하여 제1 스위칭 제어 신호들(SCTL1)을 발생하고, 제2 가감기(212)는 최하위 그레이 전압 감마 레지스터(206)에 저장된 값들과 인코더(210)의 출력을 가감하여 제2 스위칭 제어 신호들(SCTL2)을 발생한다.
따라서, 본 발명의 구동 장치(220)는, 전원 입력부(207)와 전압 검출부(208), 그리고 인코더(210)를 통하여 구동 전원 전압(ELVDD) 변동을 자동으로 검출하여 OLED 발광 휘도 편차를 보정한다. 이에 따라, 종래의 기술과는 달리, 디스플레이 사용 중에 배터리 전압이 감소하여 구동 전원 전압(ELVDD)이 낮아지더라도 휘도 보정이 가능하고, OLED 패널(110)에 구동 장치(220)를 장착하여 구동 전원 전압(ELVDD) 변동에 따른 추가의 휘도 보정 작업이 필요치 않는다. 또한, 구동 장치(220)는 MTP 메모리를 내장하지 않기 때문에 반도체 제작 및 시험 비용을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 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 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 본 발명의 OLED 구동 장치는 구동 전원 전압 변동을 자동으로 검출하여 OLED 발광 휘도 편차를 보정한다. 이에 따라, 디스플레이 사용 중에 배터리 전압이 감소하여 구동 전원 전압이 낮아지더라도 휘도 보정이 가능하고, OLED 패널에 구동 장치를 장착하여 구동 전원 전압 변동에 따른 추가의 휘도 보정 작업이 필요치 않는다. 또한, OTP 메모리 또는 MTP 메모리를 내장하지 않기 때문에 반도체 제작 및 시험 비용을 줄일 수 있다.

Claims (7)

  1. OLED 패널을 구동하는 구동 장치에 있어서,
    휘도 기준 전압과 다수개의 감마 기준 전압들을 발생하는 그레이 스케일 기준 전압 발생부;
    제1 스위칭 제어 신호들에 응답하여 상기 다수개의 감마 기준 전압들 중 하나를 선택하여 최상위 그레이 전압으로 설정하는 제1 아날로그 스위치;
    제2 스위칭 제어 신호들에 응답하여 상기 다수개의 감마 기준 전압들 중 다른 하나를 선택하여 최하위 그레이 전압으로 설정하는 제2 아날로그 스위치;
    상기 OLED 패널의 구동 전원 전압의 변동에 따라 검출 기준 전압을 발생하는 전원 입력부;
    상기 휘도 기준 전압으로부터 다수개의 비교 기준 전압들을 발생하고, 상기 검출 기준 전압과 상기 비교 기준 전압들을 비교하는 전압 검출부; 및
    상기 전압 검출부의 비교 값들을 인코딩하여 상기 제1 및 제2 스위칭 제어 신호들을 발생하는 편차 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 OLED 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 OLED 구동 장치는
    상기 최상위 그레이 전압과 상기 최하위 그레이 전압을 선택하기 위한 초기 설정 값들을 저장하는 최상위 그레이 전압 감마 레지스터와 최하위 그레이 전압 감마 레지스터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 OLED 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 편차 보정부는
    상기 전압 검출부의 비교 값들을 부호 비트와 크기 비트들로 인코딩하는 인코더;
    상기 인코더의 부호 비트에 응답하여 상기 최상위 그레이 전압 감마 레지스터에 저장된 값과 상기 크기 비트들을 가감하여 상기 제1 스위칭 제어 신호들을 발생하는 제1 가감기; 및
    상기 인코더의 부호 비트에 응답하여 상기 최하위 그레이 전압 감마 레지스터에 저장된 값과 상기 크기 비트들을 가감하여 상기 제2 스위칭 제어 신호들을 발생하는 제2 가감기를 구비하는 것을 특징으로 하는 OLED 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전원 입력부는
    상기 구동 전원 전압을 입력하여 상기 전압 검출부의 동작 전원 범위 내에서 상기 검출 비교 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 OLED 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전원 입력부는
    상기 OLED 패널의 파워-온 또는 프레임 싱크 구간에서 상기 검출 기준 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 OLED 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전원 입력부는
    상기 구동 전원 전압과 접지 전압 사이에 연결되는 저항들의 분배에 의해 상기 검출 기준 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 OLED 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전압 검출부는
    상기 휘도 기준 전압과 접지 전압 사이에 직렬 연결되는 다수개의 저항들; 및
    상기 저항들의 접점에서 발생되는 상기 비교 기준 전압들 각각과 상기 검출 기준 전압을 비교하는 다수개의 비교기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 OLED 구동 장치.
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