KR100882636B1 - 평판 표시 소자 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 평판 표시 소자 및 그 구동 방법은 선택되지 않은 표시화소들의 기생 캐패시터로 인해 발생되는 과도 시간에는 펄스 폭 변조를 위한 카운트 클럭신호의 펄스 폭을 크게 하여 동일한 과도 시간 발생에 대해 계조 레벨의 손실을 줄일 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이처럼, 낮은 계조 레벨에서 카운트 클럭신호의 펄스 폭을 적절히 변화시켜 비발광되는 계조 레벨의 수를 줄임으로써 표시 색을 크게 늘리고 화면의 휘도를 증가시킬 수 있게 된다.

Description

평판 표시 소자 및 그 구동 방법{Flat plate display apparatus and method}

도 1은 종래 유기 EL 표시 소자의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 2는 종래 수동 매트릭스 유기 EL 표시 소자의 구동 회로의 구성도,

도 3은 종래 컬럼 드라이버의 구성을 나타내는 구성도,

도 4는 종래 6 비트의 카운트 클럭을 사용하는 경우 과도 시간 발생 정도를 보여주는 파형도,

도 5는 본 발명에 따른 카운트 클럭 발생 장치의 구성을 나타내는 구성도,

도 6은 표시 화소부의 일부에 대한 등가회로도,

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 카운트 클럭 발생 장치에서 발생되는 클럭신호 파형도,

도 8은 본 발명에 따른 6 비트의 카운트 클럭을 사용하는 경우 과도 시간 발생 정도를 보여주는 파형도,

본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전체 계조 레벨은 동일하게 유지하면서 낮은 계조 레벨에 대한 카운트 클럭의 펄스 폭을 변화시켜 동일한 과도시간에 대해 OLED가 발광 가능한 계조 레벨의 손실을 줄일 수 있는 카운트 클럭 발생 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

유기 EL은 적·녹·청 등의 빛을 내는 유기화합물로 전류를 이용하여 문자와 영상을 표시하는 장치로 자체 발광 디스플레이로 낮은 전압에서도 구동 가능해 전력소모량이 적으며 발광효율이 높아 고화질의 데이터를 즐길 수 있다.

또한, 데이터응답속도(1㎲)가 빨라 완벽한 동화상을 구현할 수 있고 시야각 제한이 없어 어느 위치에서도 화면의 내용을 볼 수 있는 차세대 디스플레이다

도 1은 종래 유기 EL 표시 소자의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

유기 EL 소자는 투명한 유리 기판(1) 상에 ITO 등의 투명 전극으로 이루어지는 양극(2)을 형성하고, 이 양극(2)과 마그네슘·인듐(Mgln) 합금으로 이루어지는 음극(3) 사이에, MTDATA로 이루어지는 홀 수송층(4), TPD와 Rubrene로 이루어지는 발광층(5) 및 Alq3로 이루어지는 전자 수송층(6)을 순서대로 적층한 구조이다.

그리고, 양극(2)으로부터 주입된 홀과 음극(3)으로부터 주입된 전자가 발광층(5)의 내부에서 재결합함으로써 광이 발광되고 이 광이 투명 절연 기판을 통해 외부로 방출되어 발광한다.

도 2는 종래 수동 매트릭스 유기 EL 표시 장치의 구동 회로의 구성도이다.

유기 EL 표시 장치는 컬럼 드라이버(7), 로우 드라이버(8) 및 표시 화소부(9)로 이루어져 있으며, 컬럼 드라이버(7)에 접속된 유기 EL 소자의 양극(2)의 컬럼 전극 col1, col2, col3, …, colm과, 로우 드라이버(8)에 접속된 유기 EL 소자의 음극(3)의 로우 전극 row1, row2, row3, …, rown이 상호 교차하고, 이들의 각 교차부에 표시화소 PX11, PX12, …, PXnm들이 매트릭스형으로 배치되어 있다.

도 3은 종래 컬럼 드라이버의 구성을 나타내는 구성도이다.

컬럼 드라이버(7)는 각 열마다 n비트의 계조 데이터 DATA를 시프트 클럭 CLK에 따라 입력받는 시프트 레지스터(10)와, 이 시프트 레지스터(10)에 입력된 데이터를 래치 펄스 LS에 따라 래치하는 래치회로(11)와, 카운트 클럭을 카운팅하고 그 카운터 값으로 계조 레벨을 나타내는 n비트 카운터(12)와, 각 열마다 설치되어 래치 회로(10)로부터의 n비트 계조 데이터 DATA와 n비트 카운터(12)로부터의 n비트 카운터 값을 비교하여 계조 데이터에 따른 펄스 폭의 컬럼 구동 신호 COL1, COL2, COL3, …, COLm을 각각 출력하는 m개의 펄스 폭 변조 회로(13)로 구성된다.

유기 EL 표시 소자의 한쌍의 전극 중 음극(3)인 각 로우 전극 row1, row2, row3, …, rown에는 로우 드라이버 클럭 VCLK에 따라 스캐닝 신호가 1 수평 스캐닝 기간씩 로우(LOW) 레벨로 순차적으로 공급되어 각 로우 전극이 순차적으로 선택된다.

양극(2)인 각 컬럼 전극 col1, col2, col3, …, colm에는 시프트 클럭 CLK에 따라 각 표시화소의 표시 계조를 나타내는 계조 데이터 DATA가 래치 펄스 LS에 의해 출력되고 그 신호는 펄스 폭 변조회로(13)에서 펄스 폭 변조된 후 구동 신호로서 각 컬럼 전극에 공급된다.

이렇게 해서, 각 로우 전극과 각 컬럼 전극과의 각 교차부에 설치된 각 표시화소 PX11 ∼ PXnm들이 그 표시 화소부에 배치된 각 색의 발광 재료에 따른 색으로 발광한다.

그런데, 수동 매트릭스 유기 EL을 펄스 폭 변조(PWM) 방법을 이용하여 계조 처리할 경우 선택된 표시화소 이외의 다른 표시화소의 다이오드에는 역방향 전압이 인가되어 이는 등가적으로 캐패시터가 된다.

이러한 경우, 캐패시터는 기생 캐패시터(parasitic capacitance)가 되는데 구동전압과 전류가 인가되면 구동 초기에는 이 기생 캐패시터에 전하를 채우는데 데이터 구동IC에서 공급되는 전류가 사용된다.

따라서, 이 기생 캐패시터들에 전하를 채우는 시간(과도 시간) 동안에는 표시화소를 발광시킬 수 없으므로 공급되는 전류가 작거나 기생 캐패시터가 큰 경우에는 유기물 다이오드를 통해 전류가 흐를 수 있는 시간 즉 선택된 표시화소의 발광 시간이 줄어들게 된다.

이로 인해 과도 시간에 해당되는 낮은 계조 레벨은 구현되지 않아 전체적으로 구현되는 색의 수가 줄어들고 화면의 휘도가 크게 떨어지게 된다.

도 4는 6 비트의 카운트 클럭을 사용하는 경우 5 계조 레벨 동안 과도 시간이 발생하여 해당 계조 레벨이 구현되지 않음을 보여주는 파형도이다. 각 컬럼 전극의 구동신호는 카운터 값이 「1」로 되는 타이밍에 출력되어 계조 데이터 DATA에 따른 펄스 폭 동안 해당 표시소자가 발광을 하는데 이러한 과도 시간에 의해 OLED의 발광은 6 계조 레벨부터 가능하게 되므로 결국 전체적으로 발광되는 시간이 줄어들게 된다.

더욱이, 유기 EL의 해상도를 증가시킴에 따라 기생 캐패시터가 많아지면 이러한 문제는 더욱 커지게 된다.

지금까지 유기 EL 표시 소자를 일 예로 들고 있으나 이는 유기 EL 표시 소자 뿐만 아니라 다른 평판 표시 소자들에서도 발생되는 문제들이다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 평판 표시 소자에서 낮은 계조 레벨에 대한 계조 카운트 클럭의 펄스 폭을 변화시켜 OLED가 발광 가능한 계조 레벨의 손실을 줄이는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평판 표시 소자는 표시화소의 각 컬럼마다의 n비트의 계조 데이터를 시프트 클럭에 따라 입력받는 시프트 레지스터, 시프트 레지스터에 입력된 데이터를 래치 펄스에 따라 래치하는 래치회로, 계조 카운트 클럭을 카운팅하여 그 카운터 값을 출력하는 n비트 카운터, 표시화소의 각 열마다 설치되어 래치회로로부터의 계조 데이터와 n비트 카운터로부터의 n비트 카운터 값을 비교하여 계조 데이터에 따른 펄스 폭의 컬럼 구동 신호를 표시화소의 각 컬럼전극에 출력하는 펄스 폭 변조 회로 및 적어도 두 개의 서로 다른 펄스 폭을 갖는 계조 카운트 클럭을 발생하여 상기 n비트 카운터로 출력하는 카운트 클럭 발생부를 구비한다.

본 발명의 평판 표시 소자의 구동 방법은, n비트 계조 레벨을 갖는 평판 표시 소자의 구동방법에 있어서, 상기 평판 표시 소자의 1 수평 스캐닝 기간 동안 서로 다른 펄스 폭을 갖는 카운트 클럭 펄스를 펄스 폭 변조를 위한 계조 카운트 클럭신호로 이용하고, 상기 1 수평 스캐닝 기간 동안 이용되는 계조 카운트 클럭의 수는 2ⁿ개이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설 명한다.

도 5는 본 발명에 따른 카운트 클럭 발생 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

카운트 클럭 발생 장치(20)는 컬럼 드라이버의 n비트 카운터(12)에 카운트 클럭신호 CK를 인가하는 장치로, 종래와 같이 단일 주파수를 갖는 클럭신호를 발생시키는 것이 아니라 서로 다른 주파수를 갖는 복수개의 클럭신호 CCLK_1, CCLK_2를 발생시키고 외부의 선택신호에 따라 이들 복수개의 클럭신호 중 어느 한 클럭신호를 선택적으로 n비트 카운터(12)로 인가한다.

이러한 카운트 클럭 발생 장치(20)는 제 1 카운트 클럭신호 CCLK_1을 발생시키는 제 1 카운트 클럭 발생부(22)와 제 2 카운트 클럭신호 CCLK_2를 발생시키는 제 2 카운트 클럭 발생부(24) 및 외부의 선택신호에 따라 제 1 카운트 클럭신호 CCLK_1과 제 2 카운트 클럭신호 CCLK_2 중 어느 한 신호를 선택적으로 n비트 카운터(12)로 출력하는 클럭 선택부(26)를 구비한다.

제 1 카운트 클럭 발생부(22)로부터 발생되는 제 1 카운트 클럭신호 CCLK_1은 기생 캐패시터에 의한 과도 시간 동안 n비트 카운터(12)에 인가되며, 제 2 카운트 클럭 발생부(24)로부터 발생되는 제 2 카운트 클럭신호 CCLK_2는 OLED 발광 시간 동안 n비트 카운터(12)에 인가되어 결국 각 로우 전극이 선택되는 1 수평 스캐닝 기간 동안 서로 다른 펄스 폭을 갖는 클럭신호가 n비트 카운터(12)에 인가된다.

이때, 1 수평 스캐닝 기간 동안 n비트 카운터(12)에 인가되는 클럭의 수는 2ⁿ개로 종래와 동일하며, 단지 제 1 카운트 클럭신호 CCLK_1 및 제 2 카운트 클럭신호 CCLK_2의 펄스 폭을 조절하여 과도 시간과 발광 시간에 n비트 카운터(12)에 인가되는 클럭신호의 펄스 폭을 서로 다르게 하는 것이다.

제 1 카운트 클럭신호 CCLK_1의 펄스 폭은 바람직하게는 제 2 카운트 클럭신호 CCLK_2의 펄스 폭의 2배, 4배, 8배, 16배 등 2N(N은 정수)의 크기를 갖는다.

더욱이, 또 다른 펄스 폭을 갖는 카운트 클럭 발생부들(미도시)를 더 구비하여 제 2 카운트 클럭신호 CCLK_2가 어느 하나의 펄스 폭을 갖는 신호가 아닌 여러 펄스 폭을 갖는 클럭신호들의 조합으로 일련의 여러 펄스 폭을 갖는 클럭신호 형태로 n비트 카운터(12)에 인가되도록 할 수 있다.

예컨대, 발광 기간 중 발광 초기에는 작은 펄스 폭을 가지며 시간의 경과에 따라 차츰 펄스 폭이 커지는 클럭신호를 발생시켜 n비트 카운터(12)에 인가할 수 있다.

펄스 선택부(26)는 외부의 선택신호에 따라 과도 시간에는 제 1 카운트 클럭 발생부(22)로부터의 클럭신호 CCLK_1을 선택하여 출력하고 발광 시간에는 제 2 카운트 클럭 발생부(24)로부터의 클럭신호 CCLK_2를 선택하여 출력한다.

이러한, 펄스 선택부(26)는 하드웨어 기술 언어(HDL:Hardware Description Language) 또는 스키메틱(schematic)으로 설계되어 구현될 수 있다.

도 6은 표시 화소부(9)의 일부에 대한 등가회로를 나타내는 도면이다.

여기에서, 컬럼 전극 col1의 표시화소 PX11, PX21, PX31, PX41은 적색을 나 타내고, 컬럼 전극 col2의 표시화소 PX12, PX22, PX32, PX42는 녹색을 나타내며, 컬럼 전극 col3의 표시화소 PX13, PX23, PX33, PX43은 청색을 나타낸다.

이러한 표시화소 중 녹색의 표시화소 PX32를 발광시키고자 하는 경우, 로우 전극 row3에 접지전원 레벨의 스캐닝 신호를 공급하면 이 로우 전극 row3만이 1 수평 스캐닝 기간 동안 선택된다.

그렇게 되면 시프트 클럭 CLK에 따라 n비트의 계조 데이터 DATA가 시프트레지스터(10)에 입력되고 이는 다시 래치 펄스 LS에 따라 래치회로(11)에 래치된다.

도 6과 같이 표시화소 PX32가 선택된 경우 다른 표시화소들의 다이오드들은 상술된 바와 같이 등가적으로 캐패시터가 된다.

이때, 선택된 표시화소 PX32의 과도 시간(비발광 시간) dt을 기생 캐패시터 C, 공급전류 I 및 다이오드의 턴온 전압 dv과의 함수 관계로 나타내면 다음식과 같다.

dt = dv ×(C ×I)

위 식을 이용하여 과도 시간(비발광 시간)을 계산할 수 있으며, 기 계산된 값을 근거로 n비트 카운터(12)에 인가될 카운트 클럭신호 CK를 선택하기 위한 선택신호가 펄스 선택부(26)로 인가된다.

도 7a는 제 1 카운트 클럭 발생부(22)에서 출력되는 클럭신호 CCLK_1의 파형을 나타내며, 도 7b는 제 2 카운트 클럭 발생부(24)에서 출력되는 클럭신호 CCLK_2의 파형을 나타낸다.

이때, 클럭신호 CCLK_1의 펄스 폭은 클럭신호 CCLK_2 펄스 폭의 두배이다.

펄스 선택부(26)는 선택신호에 따라 과도 시간 동안에는 제 1 카운트 클럭 발생부(22)로부터의 클럭신호 CCLK_1를 선택하고 발광 시간 동안에는 제 2 카운트 클럭 발생부(24)로부터의 클럭 신호 CCLK_2를 선택하여 출력시킨다.

이렇게 펄스 선택부(26)에 의해 로우 전극 row3의 1 수평 스캐닝 기간 동안 n비트 카운터(12)에 인가되는 카운트 클럭 CK의 파형은 도 7c와 같이 서로 다른 펄스 폭을 갖는 파형이 된다.

이때, 펄스 폭은 과도 시간 동안과 발광 시간 동안에 서로 다르나 1 수평 스캐닝 기간 동안 n비트 카운터(12)에 인가되는 전체 클럭의 수는 2ⁿ개로 종래와 동일하다.

n비트 카운터(12)는 인가되는 카운트 클럭신호 CK를 카운팅하고 그 값을 컬럼 전극 col2에 대응되는 펄스 폭 변조회로 PWM2에 제공한다.

펄스 폭 변조회로 PWM2는 래치회로(11)로부터 인가되는 n비트의 계조 데이터 DATA와 n비트 카운터(12)로부터 인가되는 카운터 값을 비교하여 1 수평 스캐닝 기간 중 계조 데이터 DATA에 따른 펄스 폭을 갖는 펄스 신호 COL2를 컬럼 구동 신호로서 컬럼 전극 col2로 출력한다.

도 8에서와 같이 본 발명에 따른 카운트 클럭을 이용하여 표시화소를 발광시키는 경우 종래(도 4)와 동일한 과도 시간에 대해 단 2개의 계조 레벨만을 구현하지 못하게 됨을 알 수 있다. 이때, 클럭신호 CCLK_1의 펄스 폭을 현재의 두 배로 하게 되면 단 1개의 계조 레벨만이 구현하지 못하도록 할 수도 있다.

즉, 본 발명을 이용하는 경우 표시화소의 발광을 위한 계조 레벨의 손실이 거의 없음을 상술된 실시예를 통해 알 수 있다.

상술된 실시예는 n=6 인 경우에 대해 설명하고 있으나, 비트수가 더 높아져 계조 레벨이 많아지는 경우 클럭신호 CCLK_1, CCLK_2의 펄스 폭을 더욱 다양하게 변화시켜 계조 레벨의 소비를 줄일 수 있음은 자명하다.

즉, 클럭신호 CCLK_1의 펄스 폭을 클럭신호 CCLK_2의 펄스 폭의 2배, 4배, 8배, 16배로 변화시켜 사용할 수 있으며, 또한 과도 시간 동안에 뿐만 아니라 발광 시간 동안에도 클럭신호의 펄스 폭을 변화시킬 수 있다.

예컨대, 발광 시간 초기에는 작은 펄스 폭의 클럭신호를 n비트 카운터(12)에 인가하고 점점 펄스 폭이 큰 클럭신호를 n비트 카운터(12)에 인가한다.

이를 위해 추가적으로 또 다른 주파수의 클럭신호를 발생시키는 카운트 클럭 발생부들(미도시)을 추가로 구비하고 클럭 선택부(26)에서 여러 시간 단위로 서로 다른 클럭신호를 선택적으로 출력하면 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 카운트 클럭 발생 장치는 낮은 계조 레벨에서 카운트 클럭신호의 펄스 폭을 적절히 변화시켜 비발광되는 계조 레벨의 수를 줄임으로써 표시 색을 크게 늘리고 화면의 휘도를 증가시킬 수 있게 된다.

Claims (10)

1. 표시화소의 각 컬럼마다의 n비트 계조 데이터를 시프트 클럭에 따라 입력받는 시프트 레지스터;

   상기 시프트 레지스터에 입력된 데이터를 래치 펄스에 따라 래치하는 래치회로;

   계조 카운트 클럭을 카운팅하여 그 카운터 값을 출력하는 n비트 카운터;

   상기 표시화소의 각 컬럼에 대응되게 설치되어 상기 래치회로로부터의 계조 데이터와 상기 n비트 카운터로부터의 n비트 카운터 값을 비교하여 계조 데이터에 따른 펄스 폭의 컬럼 구동 신호를 상기 표시화소의 각 컬럼전극에 출력하는 펄스 폭 변조 회로; 및

   적어도 두 개의 서로 다른 펄스 폭을 갖는 계조 카운트 클럭을 상기 n비트 카운터로 인가하는 카운트 클럭 발생부를 구비하는 평판 표시 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 카운트 클럭 발생부는 1 수평 스캐닝 기간 동안 2ⁿ개의 계조 카운트 클럭을 상기 n비트 카운터로 출력하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 카운트 클럭 발생부는

   제 1 카운트 클럭신호를 출력하는 제 1 카운트 클럭 발생부;

   제 2 카운트 클럭신호를 출력하는 제 2 카운트 클럭 발생부; 및

   외부의 선택신호에 따라 상기 제 1 카운트 클럭신호와 상기 제 2 카운트 클럭신호 중 어느 한 신호를 선택적으로 상기 n비트 카운터로 출력하는 펄스 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 펄스 선택부는 표시화소의 과도 시간 동안에는 상기 제 1 카운트 클럭신호를 선택하여 출력하고, 발광 시간 동안에는 상기 제 2 카운트 클럭신호를 선택하여 출력하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 카운트 클럭신호의 펄스 폭은 상기 제 2 카운트 클럭신호 펄스 폭의 2N(N은 정수)배 인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 과도 시간 동안에 출력되는 제 1 카운트 클럭신호의 클럭수와 상기 발광 시간 동안에 출력되는 제 2 카운트 클럭신호의 클럭수의 합은 2ⁿ개 인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자.
7. 제 3 항에 있어서,

   제 2 카운트 클럭신호는 적어도 두개의 서로 다른 펄스 폭을 갖는 클럭신호들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자.
8. 삭제
9. n비트 계조 레벨을 갖는 평판 표시 소자의 구동방법에 있어서,

   상기 평판 표시 소자의 1 수평 스캐닝 기간 동안 서로 다른 펄스 폭을 갖는 카운트 클럭 펄스를 펄스 폭 변조를 위한 계조 카운트 클럭신호로 이용하고,

   상기 1 수평 스캐닝 기간 동안 이용되는 계조 카운트 클럭의 수는 2ⁿ개인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자 구동 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 평판 표시 소자의 과도 시간 동안 이용되는 계조 카운트 클럭의 펄스 폭이 발광 시간 동안 이용되는 계조 카운트 클럭의 펄스 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자 구동 방법.

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