KR101960848B1 - 발광다이오드 표시장치 - Google Patents

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Abstract

히 정확한 크기의 문턱전압을 검출할 수 있으며, 아울러 플리커 현상을 억제할 수 있는 발광다이오드 표시장치에 관한 것으로,
데이터 라인에 공통으로 접속된 제 1 내지 제 i 화소들(i는 1보다 큰 자연수); 제 n 화소로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압에 근거하여 이 제 n 화소에 공급될 영상 데이터의 값을 보상하고, 이 보상된 영상 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및, 상기 타이밍 컨트롤러로부터의 영상 데이터에 근거하여 데이터전압을 생성하고, 제 n 수평기간에 상기 제 n 화소에 필요한 기준전압 및 데이터전압을 상기 데이터 라인으로 순차적으로 공급하는 데이터 드라이버를 포함하며; 제 n 화소는, 제 n-x 수평기간(x는 1 또는 k보다 작은 자연수) 내지 제 n-1 수평기간 동안 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압들 및 데이터전압들과, 그리고 제 n 수평기간에 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로 내부의 구동 스위치소자의 문턱전압을 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 제공함을 특징으로 한다.

Description

발광다이오드 표시장치{LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 발광다이오드 표시장치에 관한 것으로, 특히 정확한 크기의 문턱전압을 검출할 수 있으며, 아울러 플리커 현상을 억제할 수 있는 발광다이오드 표시장치에 대한 것이다.
발광다이오드는 전류에 의해 제어되는 소자이며, 이때 발광다이오드를 통해 흐르는 전류는 이 발광다이오드와 연결된 구동 스위칭소자의 게이트 전압 조절로 제어한다.
전류를 제어하는 구동 스위칭소자의 문턱전압은 공정편차 등에 의하여 화소 마다 상이하게 결정되므로, 이들 화소로 동일 계조에 대응하는 데이터전압이 공급되어도 구동 스위칭소자의 문턱전압 차에 의하여 화소마다 서로 다른 휘도의 빛이 생성된다.
이를 회로적으로 보상하고자 각 화소마다 추가적인 다수의 스위칭소자들을 형성하는 내부 보상회로 구조가 제안되었으나, 이는 주사 기간 동안 문턱전압을 저장하는 과정에서 원하지 않는 발광이 일어날 수 있어 발광다이오드의 수명이 단축되는 문제점을 피할 수 없으며, 한편 이와는 달리 문턱전압을 저장하는 동안 발광을 못하는 내부 보상 회로의 경우에는 문턱전압을 저장하는 비발광 기간과 동시 발광기간이 프레임 단위로 반복되기 때문에 낮은 프레임 레이트의 구동 환경에서는 화면이 깜빡이는 플리커(Flicker) 현상이 발생하게 문제점이 있다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정확한 문턱전압 검출이 가능하고, 또한 플리커 현상을 방지할 수 있으며, 게다가 고해상도 패널의 제조에 유리하며, 더불어 발광다이오드의 수명 및 콘트라스트를 개선할 수 있는 발광다이오드 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치는, 데이터 라인에 공통으로 접속된 제 1 내지 제 i 화소들(i는 1보다 큰 자연수); 제 n 화소로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압에 근거하여 이 제 n 화소에 공급될 영상 데이터의 값을 보상하고, 이 보상된 영상 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및, 상기 타이밍 컨트롤러로부터의 영상 데이터에 근거하여 데이터전압을 생성하고, 제 n 수평기간에 상기 제 n 화소에 필요한 기준전압 및 데이터전압을 상기 데이터 라인으로 순차적으로 공급하는 데이터 드라이버를 포함하며; 제 n 화소는, 제 n-x 수평기간(x는 1 또는 k보다 작은 자연수) 내지 제 n-1 수평기간 동안 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압들 및 데이터전압들과, 그리고 제 n 수평기간에 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로 내부의 구동 스위치소자의 문턱전압을 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 제공함을 특징으로 한다.
상기 제 n 화소는, 자신의 게이트전극으로 인가된 데이터전압에 따라 제어되며, 제 n 가변구동전압을 전송하는 제 n 가변구동전원라인과 발광다이오드의 애노드전극 사이에 접속된 구동 스위칭소자; 상기 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안, 상기 데이터 라인으로부터의 기준전압들 및 데이터전압들을 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극으로 인가하는 데이터 스위칭소자; 상기 제 n 수평기간 중에, 상기 애노드전극의 전압을 상기 구동 스위칭소자의 문턱전압으로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 검출 스위칭소자; 및, 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극과 상기 제 n 가변구동전원라인 사이에 접속된 스토리지 커패시터를 포함하며; 상기 발광다이오드의 캐소드전극이 정전압을 전송하는 정전원라인에 접속된 것을 특징으로 한다.
제 1 내지 제 i 수평기간들 각각은, 상기 데이터 라인으로 기준전압이 공급되는 전반부 및 상기 데이터 라인으로 데이터전압이 인가되는 후반부로 구분되며; 그리고, 상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 상기 제 n 수평기간의 전반부에 상기 애노드전극의 전압을 상기 타이밍 컨트롤러로 공급함을 특징으로 한다.
상기 데이터 드라이버는 상기 제 n 수평기간의 후반부에 상기 데이터 라인으로 상기 제 n 화소에 대응되는 데이터전압을 공급하며; 그리고, 상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 상기 제 n 수평기간의 후반부에 상기 애노드전극의 전압을 상기 발광다이오드에 대한 열화데이터로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 동작을 더 수행함을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 게이트 라인들, 그리고 이 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 스캔 라인들을 더 포함하며; 상기 제 n 화소에 구비된 데이터 스위칭소자는, 제 n 게이트 라인으로부터의 제 n 게이트 신호에 따라 제어되며; 그리고, 상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 제 n 스캔 라인으로부터의 제 n 스캔 신호에 따라 제어됨을 특징으로 한다.
상기 제 n 게이트 신호는 상기 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지되며; 그리고, 상기 제 n 스캔 신호는 상기 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지됨을 특징으로 한다.
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 문턱전압 및 열화데이터를 근거로 영상 데이터를 보상함을 특징으로 한다.
상기 타이밍 컨트롤러는, 미리 설정된 기준데이터와 상기 열화데이터를 비교하고, 이 비교 결과를 근거로 상기 영상 데이터에 대한 열화보상값을 산출하고, 그리고 이 산출된 열화보상값과 상기 문턱전압을 상기 영상 데이터에 더함으로써 상기 영상 데이터를 보상함을 특징으로 한다.
상기 데이터 드라이버는 상기 제 n 수평기간의 후반부에 상기 데이터 라인으로 상기 제 n 화소에 대응되는 데이터전압을 공급하며; 그리고, 상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 제 n-x-y 수평기간(y는 k-x보다 작은 자연수)의 후반부에 상기 애노드전극의 전압을 상기 발광다이오드에 대한 열화데이터로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 동작을 더 수행함을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 게이트 라인들, 그리고 이 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 스캔 라인들을 더 포함하며; 상기 제 n 화소에 구비된 데이터 스위칭소자는, 제 n 게이트 라인으로부터의 제 n 게이트 신호에 따라 제어되며; 그리고, 상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 제 n 스캔 라인으로부터의 제 n 스캔 신호에 따라 제어됨을 특징으로 한다.
상기 제 n 게이트 신호는 상기 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지되며; 그리고, 상기 제 n 스캔 신호는 상기 제 n 수평기간의 전반부 및 상기 제 n-x-y 수평기간의 후반부에 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지됨을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 제 i 화소로 공급하기 위한 제 1 내지 제 i 가변구동전압들과, 그리고 상기 정전압을 생성하는 전원공급부를 더 포함하며; 그리고, 상기 제 n 화소에 공급되는 제 n 가변구동전압은, 제 n-x 수평기간 내지 제 n-1 수평기간, 그리고 상기 제 n 수평기간의 전반부 동안 상기 정전압보다 작은 값으로 유지되며, 상기 제 n 수평기간의 후반부부터 상기 정전압보다 더 큰 값으로 유지됨을 특징으로 한다.
상기 제 n 가변구동전압이 정전압보다 작은 값일 때, 이 제 n 가변구동전압의 값이 기준전압과 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 기준전압은 아래의 수학식 1로 정의되며; [수학식1]: 0 Vref < VSS + Vth_oled - Vth_Dr 상기 수학식1에서 Vref는 기준전압을, VSS는 정전압을, Vth_oled는 발광다이오드의 문턱전압을, 그리고 Vth_Dr은 구동 스위칭소자의 문턱전압을 의미함을 특징으로 한다.
또한 상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치는, 데이터 라인에 공통으로 접속된 제 1 내지 제 i 화소들(i는 1보다 큰 자연수); 제 n 화소로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압에 근거하여 이 제 n 화소에 공급될 영상 데이터의 값을 보상하고, 이 보상된 영상 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및, 상기 타이밍 컨트롤러로부터의 영상 데이터에 근거하여 데이터전압을 생성하고, 제 n 수평기간에 제 n 화소에 필요한 데이터전압을 상기 데이터 라인으로 공급하는 데이터 드라이버를 포함하며; 제 n 화소는, 제 n 프레임의 블랭크기간의 일부 기간에 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로 내부의 구동 스위치소자의 문턱전압을 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 제공함을 특징으로 한다.
상기 제 n 화소는, 자신의 게이트전극으로 인가된 데이터전압에 따라 제어되며, 제 n 가변구동전압을 전송하는 제 n 가변구동전원라인과 발광다이오드의 애노드전극 사이에 접속된 구동 스위칭소자; 상기 제 n 프레임의 블랭크기간의 일부 기간에 상기 데이터 라인으로부터의 기준전압을 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극으로 인가하고, 그리고 상기 제 n 수평기간 동안 상기 데이터 라인으로부터의 제 n 데이터전압을 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극으로 인가하는 데이터 스위칭소자; 상기 제 n 프레임의 블랭크 기간의 일부 기간에 상기 애노드전극의 전압을 상기 구동 스위칭소자의 문턱전압으로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하고, 그리고 상기 제 n 수평기간 동안 상기 애노드전극의 전압을 상기 발광다이오드에 대한 열화데이터로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 검출 스위칭소자; 및, 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극과 상기 제 n 가변구동전원라인 사이에 접속된 스토리지 커패시터를 포함하며; 상기 발광다이오드의 캐소드전극이 정전압을 전송하는 정전원라인에 접속된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 게이트 라인들을 더 포함하며; 그리고, 상기 제 n 화소에 구비된 데이터 스위칭소자 및 검출 스위칭소자는, 제 n 게이트 라인으로부터의 제 n 게이트 신호에 따라 제어됨을 특징으로 한다.
상기 제 n 게이트 신호는 상기 제 n 프레임에서의 블랭크기간의 일부 기간 및 상기 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지됨을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 제 i 화소로 공급하기 위한 제 1 내지 제 i 가변구동전압들과, 그리고 상기 정전압을 생성하는 전원공급부를 더 포함하며; 그리고, 상기 제 n 화소에 공급되는 제 n 가변구동전압은, 상기 제 n 프레임에서의 블랭크기간의 일부 기간 동안 상기 정전압보다 작은 값으로 유지되며, 상기 제 n 프레임에서의 블랭크기간의 일부 기간이 지난 후 제 n 수평기간에 도달하기 전에 상기 정전압보다 더 큰 값으로 유지됨을 특징으로 한다.
상기 제 n 가변구동전압이 정전압보다 작은 값일 때, 이 제 n 가변구동전압의 값이 기준전압과 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 기준전압은 아래의 수학식 1로 정의되며; [수학식1]: 0 Vref < VSS + Vth_oled - Vth_Dr 상기 수학식1에서 Vref는 기준전압을, VSS는 정전압을, Vth_oled는 발광다이오드의 문턱전압을, 그리고 Vth_Dr은 구동 스위칭소자의 문턱전압을 의미함을 특징으로 한다.
상기 제 n 프레임의 블랭크기간 중 상기 일부 기간을 제외한 나머지 블랭크기간이 적어도 2개 이상의 기간들로 구분되며; 그리고, 상기 데이터 라인에 접속되며 상기 제 n 화소와 다른 적어도 2개의 화소들이, 상기 적어도 2개의 기간들 동안 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로, 그들 내부에 구비된 각 구동 스위칭소자의 문턱전압을 순차적으로 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 제공함을 특징으로 한다.
상기 제 n 화소는 상기 일부 기간의 종료 시점에 상기 구동 스위칭소자의 문턱전압을 검출함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.
화소가 그에 필요한 실제 데이터전압을 공급받기에 앞서 이전 수평기간들 동안 인가된 기준전압들을 이용하여 그 화소에 형성된 애노드전극의 전압을 충분한 시간을 두고 문턱전압으로 떨어뜨릴 수 있으므로, 정확한 크기의 문턱전압을 검출할 수 있다.
또한, 화소들이 수평라인 단위로 발광하므로, 기존과 같이 프레임 단위로 전체적으로 발광 및 비발광하는 구조에서 발생되는 플리커 현상을 방지할 수 있다.
게다가, 하나의 화소에 구비된 스위칭소자의 수 및 커패시터의 수가 상당히 적으므로, 고해상도 패널의 제조에 유리하다.
더불어, 애노드전극의 전압을 문턱전압으로 떨어뜨리는 준비기간 동안 구동 스위칭소자의 소스전극과 드레인전극이 방향이 뒤바뀌어 전류가 발광다이오드가 아닌 가변구동전원라인 쪽으로 흐르게 되므로, 이 준비기간 동안 발광다이오드로부터의 불필요한 발광을 억제할 수 있다. 따라서, 발광다이오드의 수명이 증가됨과 아울러 콘트라스트(contrast)가 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 n 화소의 회로 구성을 나타낸 도면
도 3은 하나의 제 m 데이터 라인에 공통으로 접속된 제 n-1 수평라인 내지 제 n+1 수평라인 화소에 공급되는 각종 신호들 및 이들의 타이밍도를 나타낸 도면
도 4a 내지 도 4e는 도 2에 도시된 화소의 각 기간별 회로 상태를 나타낸 도면
도 5는 열화데이터검출기간의 또 다른 시점을 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 화소의 회로 구성을 나타낸 도면
도 8a 내지 도 8c는 하나의 제 1 데이터 라인에 공통으로 접속된 제 1 수평라인 내지 제 3 수평라인 화소에 제 1 내지 제 3 프레임별로 공급되는 각종 신호들 및 이들의 타이밍도를 나타낸 도면
도 9a 내지 도 9c는 도 7에 도시된 화소의 각 기간별 회로 상태를 나타낸 도면
도 10은 하나의 블랭크기간내에 2개의 준비기간들이 설정된 예를 설명하기 위한 도면
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치를 이용하여 모의실험을 수행한 결과를 나타낸 도면
도 12는 도 11에서의 모의실험을 근거로, 문턱전압의 변동량에 따라 검출된 문턱전압의 크기를 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치에서 문턱전압의 변동량에 따른 각 계조별 구동전류의 편차를 나타낸 도면
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시부(DSP), 시스템(SYS), 타이밍 컨트롤러(TC), 데이터 드라이버(DD), 게이트 드라이버(GD), 스캔 드라이버(SD), 아날로그-디지털 변환부(ADC) 및 전원공급부(PS)를 포함한다.
표시부(DSP)는 i*j개의 화소(PX)들과, i개(i는 1보다 큰 자연수)의 게이트 라인들과, i개의 스캔 라인들(SL1 내지 SLi)과, j개(j는 1보다 큰 자연수)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)과, 그리고 j개의 감지 라인들(PL1 내지 PLj)을 포함한다. 여기서, 제 1 내지 제 i 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)로는 각각 제 1 내지 제 i 게이트 신호가 인가되며, 제 1 내지 제 i 스캔 라인들로는 각각 제 1 내지 제 i 스캔 신호가 인가되며, 제 1 내지 제 j 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로는 각각으로는 기준전압 및 데이터전압이 번갈아가며 입력되며, 그리고 제 1 내지 제 j 감지 라인들(PL1 내지 PLj)로는 각 화소로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압 및 발광다이오드의 열화데이터가 입력된다. 여기서, 열화데이터는 발광다이오드가 어느 정도로 열화 되었는지를 알려주는 지표이다. 열화가 심할수록 이 열화데이터의 값도 높아지게 된다.
이 화소(PX)들은 매트릭스 형태로 표시부(DSP)에 배열되어 있다. 이 화소(PX)들은 적색을 표시하는 적색 화소(R), 녹색을 표시하는 녹색 화소(G) 및 청색을 표시하는 청색 화소(B)로 구분된다. 이때, 수평 방향으로 인접한 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소(R, G, B)는 하나의 단위 영상을 표시하기 위한 단위 화소가 된다.
한편, 도 1에 도시되지 않았지만, 이 표시부(DSP)에는 제 1 내지 제 i 가변구동전원라인과, 그리고 정전원라인이 더 형성된다. 여기서, 제 1 내지 제 i 가변구동전원라인으로는 각각 제 1 내지 제 i 가변구동전압(VDD1 내지 VDDi)이 인가되며, 정전원라인으로는 정전압(VSS)이 인가된다.
제 n 수평라인(n은 1 내지 i 중 어느 하나)을 따라 배열된 j개의 화소들(이하, 제 n 수평라인 화소들)은 제 1 내지 제 j 데이터 라인들(DL1 내지 DLj) 각각에 개별적으로 접속된다. 또한, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 1 내지 제 j 검출 라인들(PL1 내지 PLj) 각각에 개별적으로 접속된다. 아울러, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 라인, 제 n 스캔 라인, 제 n 가변구동전원라인 및 정전원라인에 공통으로 접속된다. 이에 따라, 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호, 제 n 스캔 신호, 제 n 가변구동전압 및 정전압(VSS)을 공통으로 공급받는다. 즉, 동일 수평라인에 배열된 j개의 화소들은 모두 동일한 게이트 신호, 스캔 신호 및 가변구동전압을 공급받지만, 서로 다른 수평라인에 위치한 화소들은 서로 다른 게이트 신호, 스캔 신호 및 가변구동전압을 공급받는다. 예를 들어, 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 적색 화소(R) 및 녹색 화소(G)는 모두 제 1 게이트 신호, 제 1 스캔 신호 및 제 1 가변구동전압(VDD1)을 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 적색 화소(R) 및 녹색 화소(G)는 이들과는 다른 타이밍을 갖는 제 2 게이트 신호, 제 2 스캔 신호 및 제 2 가변구동전압을 공급받는다.
전술된 i개의 게이트 신호들, i개의 스캔 신호들 및 i개의 가변구동전압들은, 동일 이름의 신호들끼리 실상 동일한 형태의 펄스이며 단지 시간적으로 출력 타이밍만 다르다.
시스템(SYS)은 그래픽 컨트롤러의 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기를 통하여 수직동기신호, 수평 동기신호, 클럭신호 및 영상 데이터들을 인터페이스회로를 통해 출력한다. 이 시스템(SYS)으로부터 출력된 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다. 또한, 이 시스템(SYS)으로부터 순차적으로 출력된 영상 데이터들은 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다.
타이밍 컨트롤러(TC)는 자신에게 입력되는 수평동기신호, 수직동기신호, 및 클럭신호를 이용하여 데이터제어신호, 게이트제어신호, 스캔제어신호, 전원제어신호 발생시켜 이들을 각각 데이터 드라이버(DD), 게이트 드라이버(GD), 스캔 드라이버(SD) 및 전원공급부(PS)로 공급한다. 또한, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 각 화소(PX)로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압에 근거하여 각 화소(PX)에 공급될 영상 데이터의 값을 보상하고, 이 보상된 영상 데이터를 출력한다. 이때, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 수평라인 단위로 화소(PX)들을 처리한다. 예를 들어, 먼저 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 j개의 화소(PX)들에 대한 j개의 문턱전압들을 동시에 검출하여 이 j개의 화소(PX)들에 대응되는 j개의 영상 데이터들을 보정한 후, 이어서 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 j개의 화소(PX)들에 대한 j개의 문턱전압들을 동시에 검출하여 이 j개의 화소(PX)들에 대응되는 j개의 영상 데이터들을 보정한다. 또한, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 각 화소(PX)들로부터 발광다이오드들에 대한 열화데이터들을 더 공급받을 수도 있다. 이때, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 문턱전압 및 열화데이터를 근거로 각 화소별 영상 데이터를 보상한다. 예를 들어, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는, 미리 설정된 기준데이터와 열화데이터를 비교하고, 이 비교 결과를 근거로 영상 데이터에 대한 열화보상값을 산출하고, 그리고 이 산출된 열화보상값과 문턱전압을 영상 데이터에 더함으로써 영상 데이터를 보상할 수 있다.
데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 데이터제어신호에 따라 영상 데이터들(보상된 영상 데이터들)을 샘플링한 후에, 매 수평기간(Horizontal Time)마다 한 수평라인에 해당하는 샘플링 영상 데이터들을 래치하고 래치된 영상 데이터들을 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)에 공급한다. 즉, 데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 영상 데이터들을 전원공급부(PS)로부터 입력되는 감마전압을 이용하여 아날로그 신호(데이터전압)로 변환하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 공급한다. 또한, 이 데이터 드라이버(DD)는 기준전압을 출력하는 바, 이때 매 수평기간마다 각 데이터 라인(DL1 내지 DLj)으로 기준전압과 데이터전압을 번갈아가며 출력한다. 즉, 이 데이터 드라이버(DD)는, 제 n 수평기간의 전반부에 제 n 수평라인 화소들에 필요한 j개의 기준전압들을 j개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 동시에 공급하고, 이어서 이 제 n 수평라인의 후반부에 이 제 n 수평라인 화소들에 필요한 j개의 데이터전압들을 이 j개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 동시에 공급한다.
기준전압은 0[V]로서, 각 데이터 라인으로 공급되는 기준전압의 크기는 모두 동일하다. 한편, 데이터전압은 기준전압보다 큰 전압을 갖는 바, 그 해당 영상 데이터의 계조값에 따라 그 데이터전압의 크기는 화소마다 달라질 수 있다.
게이트 드라이버(GD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 게이트제어신호에 따라 전술된 제 1 내지 제 i 게이트 신호들을 순차적으로 발생시켜 출력한다. 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호에 따라 제어된다.
스캔 드라이버(SD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 스캔제어신호에 따라 전술된 제 1 내지 제 i 스캔 신호들을 순차적으로 발생시켜 출력한다. 제 n 수평라인 화소들은 제 n 스캔 신호에 따라 제어된다.
제 1 내지 제 i 게이트 신호들, 그리고 제 1 내지 제 i 스캔 신호들은 액티브 상태(로우레벨 전압)일 때 -10[V]를 가지며, 비액티브 상태(하이레벨 전압)일 때 14[V]의 전압을 가질 수 있다.
아날로그-디지털 변환부(ADC)는, 제 1 내지 제 j 감지 라인들(PL1 내지 PLj)로부터 검출된 구동 스위칭소자들의 문턱전압들 및 발광다이오드들의 열화데이터들을 디지털 신호로 변환하고, 이 변환된 문턱전압들 및 열화데이터들을 타이밍 컨트롤러(TC)로 공급한다.
전원공급부(PS)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 전원제어신호에 따라 감마전압, 제 1 내지 제 i 가변구동전압(VDD1 내지 VDDi) 및 정전압(VSS)을 생성한다. 제 n 수평라인 화소들은 제 n 가변구동전압 및 정전압(VSS)을 공급받는다. 여기서, 제 1 내지 제 i 가변구동전압 각각은 저전압과 고전압으로 구성되는 바, 이 가변구동전압이 저전압으로 유지될 때 이의 전압은 정전압(VSS)보다 작은 값을 갖는다. 예를 들어, 제 1 내지 제 i 가변구동전압(VDD1 내지 VDDi) 각각은 저전압일 때 0[V], 그리고 고전압일 때 12[V]를 가질 수 있는 바, 이때 정전압(VSS)은 2[V]의 직류 전압으로 설정된다. 제 n 수평라인 화소들은 제 n 가변구동전압 및 정전압(VSS)을 공급받는다.
제 n 수평라인 화소들은 제 n 수평기간에 자신들에 대응되는 기준전압들 및 데이터전압들을 공급받는 바, 이 제 n 수평라인 화소들 각각은 이 제 n 수평기간보다 앞선 다수의 이전 수평기간들 동안 j개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 인가된 기준전압과 데이터전압들(즉, 이전 수평라인 화소들의 기준전압들 및 데이터전압들)과, 그리고 제 n 수평기간의 기준전압들을 근거로 자신의 내부에 구비된 구동 스위칭소자의 문턱전압을 검출한다.
즉, 제 n 수평라인 화소들 중 제 m 데이터 라인에 접속된 하나의 제 n 화소를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
제 n 화소는, 제 n-x 수평기간(x는 1 또는 n보다 작은 자연수) 내지 제 n-1 수평기간 동안 제 m 데이터 라인으로 공급된 기준전압들 및 데이터전압들과, 그리고 제 n 수평기간에 이 제 m 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로 내부의 구동 스위치소자의 문턱전압을 검출한다. 그리고 이 검출된 문턱전압을 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 화소(PX)들 각각은 다음과 같은 회로 구성을 가질 수 있는 바, 모든 화소(PX)들의 회로 구성이 동일하므로 전술된 제 n 화소에 대한 회로 구성을 대표적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 n 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
제 n 화소(PXn)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동 스위칭소자(Tr_DR), 데이터 스위칭소자(SW_data), 검출 스위칭소자(SW_det), 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광다이오드(OLED)를 포함한다.
구동 스위칭소자(Tr_DR)는, 자신의 게이트전극으로 인가된 신호에 따라 제어되며, 제 n 가변구동전압(VDDn)을 전송하는 제 n 가변구동전원라인(VDLn)과 발광다이오드(OLED)의 애노드전극(An) 사이에 접속된다. 이 구동 스위칭소자(Tr_DR)는, 자신의 게이트전극에 인가된 신호의 크기에 따라 제 n 가변구동전원라인(VDLn)으로부터 정전원라인(VSL)으로 흐르는 구동전류의 양(밀도)을 조절한다.
데이터 스위칭소자(SW_data)는, 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안, 제 m 데이터 라인(DLm)으로부터의 기준전압들 및 데이터전압들을 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가한다. 이를 위해, 이 데이터 스위칭소자(SW_data)는 제 n 게이트 라인(GLn)으로부터의 제 n 게이트 신호(GSn)에 따라 제어되는 바, 이 제 n 게이트 신호(GSn)는 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지된다.
검출 스위칭소자(SW_det)는, 제 n 수평기간 중에, 애노드전극(An)의 전압을 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압으로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공한다. 즉, 이 검출 스위칭소자(SW_det)는, 제 n 수평기간의 전반부에 애노드전극(An)의 전압을 타이밍 컨트롤러(TC)로 공급한다. 다시 말하여, 제 1 내지 제 i 수평기간들 각각은, 제 m 데이터 라인(DLm)으로 기준전압이 공급되는 전반부 및 제 m 데이터 라인(DLm)으로 데이터전압이 인가되는 후반부로 구분되는 바, 이 검출 스위칭소자(SW_det)는 제 n 수평기간의 전반부에 애노드전극(An)의 전압을 타이밍 컨트롤러(TC)로 공급한다. 한편, 이 검출 스위칭소자(SW_det)는, 제 n 수평기간의 후반부에 애노드전극(An)의 전압을 발광다이오드(OLED)에 대한 열화데이터로서 검출하고 이를 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공하는 동작을 더 수행할 수도 있다. 이러한 동작을 위해, 이 검출 스위칭소자(SW_det)는 제 n 스캔 라인(SLn)으로부터의 제 n 스캔 신호(SSn)에 따라 제어되는 바, 이때 제 n 스캔 신호(SSn)는 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지된다.
스토리지 커패시터(Cst)는, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 제 n 가변구동전원라인(VDLn) 사이에 접속되어 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압을 저장한다.
발광다이오드(OLED)는 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해 공급되는 구동 전류에 따라 발광하는 바, 이 구동 전류의 크기에 따라 다른 밝기로 발광한다. 이 발광다이오드(OLED)의 애노드전극(An)은 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 드레인전극(또는 소스전극)에 접속되며, 이의 캐소드전극은 정전원라인(VSL)에 접속된다. 본 발명에서의 발광다이오드(OLED)는 유기 발광다이오드(OLED)가 사용될 수 있다.
이러한 제 n 화소(PXn)의 동작을, 도 3, 그리고 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 설명한다.
도 3은 하나의 제 m 데이터 라인(DLm)에 공통으로 접속된 제 n-1 수평라인 내지 제 n+1 수평라인 화소에 공급되는 각종 신호들 및 이들의 타이밍도를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4a 내지 도 4e는 도 2에 도시된 화소의 각 기간별 회로 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치에 구비된 화소는 순차적으로 발생되는 준비기간(Tpr), 문턱전압검출기간(Tth), 열화데이터검출기간(Td) 및 발광유지기간(Te)에 맞추어 동작한다. 이에 따라, 게이트 신호들 및 스캔 신호들은 순차적으로 발생되는 문턱전압검출기간(Tth), 열화데이터검출기간(Td) 및 발광기간에 근거하여 액티브 상태 또는 비액티브 상태로 변화한다. 아울러, 가변구동전압들은 순차적으로 발생되는 문턱전압검출기간(Tth), 열화데이터검출기간(Td) 및 발광기간에 근거하여 고전압 또는 저전압으로 변화한다.
여기서, 어떤 신호의 액티브 상태란 이를 공급받는 스위칭소자를 턴-온시킬 수 있는 상태를 의미하며, 어떤 신호의 비액티브 상태란 이를 공급받는 어느 스위칭소자를 턴-오프시킬 수 있는 상태를 의미한다. 본 발명에서, 전술된 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)는 N타입 또는 P타입으로 구성된 트랜지스터가 사용될 수 있다. 만약 전술된 스위칭소자들이 모두 N타입이라면, 이 액티브 상태는 하이전압의 상태를 의미하고, 비액티브 상태는 로우전압의 상태를 의미한다. 반면, 이들 스위칭소자들이 모두 P타입이라면, 이 액티브 상태는 로우전압의 상태를 의미하고, 비액티브 상태는 하이전압의 상태를 의미한다. 본 발명에서의 이들 스위칭소자들이 모두 P타입의 트랜지스터인 것을 예로 들어 설명한다.
1) 준비기간( Tpr )
먼저, 도 3 및 도 4a를 참조하여, 준비기간(Tpr)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 n 화소(PXn)의 준비기간(Tpr)은, 전술된 제 n-x 수평기간 내지 제 n-1 수평기간(Hn-1)에 해당하는 기간으로서, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 제 n-3 내지 제 n-1 수평기간(Hn-3 내지 Hn-1)이 될 수 있다. 이와 같이, 준비기간(Tpr)은 연속된 총 3개의 수평기간들을 포함하는 바, 이 준비기간(Tpr)에 포함된 각 수평기간에서의 제 n 화소(PXn)의 동작은 모두 동일하므로, 하나의 제 n-3 수평기간(Hn-3)에서의 동작만을 설명한다. 이때, 제 n-3 수평기간(Hn-3)의 전반부(fh)를 먼저 설명하고, 이어서 이의 후반부(sh)를 설명하기로 한다.
제 n-3 수평기간(Hn-3)의 전반부(fh)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 n 가변구동전압(VDDn)이 0[V]의 저전압으로 유지되고, 제 n 게이트 신호(GSn)가 액티브 상태로 유지되고, 그리고 제 n 스캔 신호(SSn)가 비액티브 상태로 유지되며, 그리고 제 m 데이터 라인(DLm)으로 기준전압(Vref)이 인가된다. 이 기준전압(Vref)은 제 n-3 수평라인 화소들 중 제 m 데이터 라인(DLm)에 접속된 제 n-3 화소에 필요한 기준전압(Vref)으로서, 이는 0의 값을 갖는다. 한편, 수평기간에 상관없이, 모든 수평기간 동안 정전압(VSS)은 항상 일정한 2[V]의 값으로 유지된다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 4a에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data)는 턴-온되는 반면, 검출 스위칭소자(SW_det)는 턴-오프된다. 그러면, 턴-온된 데이터 스위칭소자(SW_data)를 통해, 기준전압(Vref)이 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가된다. 한편, 애노드전극(An)의 전압(2[V]+Vth_oled(발광다이오드(OLED)의 문턱전압))이 0[V]인 제 n 가변구동전압(VDDn)보다 높기 때문에, 애노드전극(An)에 접속된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 전극이 소스전극이 되고 제 n 가변구동전원라인(VDLn)에 접속된 전극이 드레인전극이 된다. 그러면, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 소스전극간의 전압(이하, 게이트-소스 전압)이 0보다 작아지게 되어 이 구동 스위칭소자(Tr_DR)가 턴-온된다. 이에 따라, 이 턴-온된 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해, 애노드전극(An)으로부터 제 n 가변구동전원라인(VDDn) 방향으로 흐르는 전류(I)가 발생된다. 그러면, 이 애노드전극(An)의 전압이 점차적으로 감소하게 된다. 즉, 이 애노드전극(An)의 전압은 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압으로 다가가는 방향으로 점차적으로 감소한다.
한편, 이 제 n-3 수평기간(Hn-3)의 전반부(fh)에는 제 m 데이터 라인(DLm)에 접속된 다른 수평라인의 화소들이 그 수평기간에 맞는 동작을 개별적으로 수행한다. 예를 들어, 이 제 n-3 수평기간(Hn-3)의 전반부(fh)에는, 제 n-1 화소(PXn-1)가 두 번째 기준전압(Vref)을 공급받아 이의 준비기간(Tpr)에 해당하는 동작을 수행하며, 그리고 제 n+1 화소(PXn+1)가 이전 프레임에 인가된 데이터전압(보상된 데이터전압)에 의해 발광상태를 유지하고 있다.
이어서, 도 3 및 4b를 참조하여 제 n-3 수평기간(Hn-3)의 후반부(sh) 때의 제 n 화소(PXn)의 동작을 설명한다.
제 n-3 수평기간(Hn-3)의 후반부(sh)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전술된 제 n 가변구동전압(VDDn), 제 n 게이트 신호(GSn) 및 제 n 스캔 신호(SSn)가 전술된 전반부(fh)와 같은 상태로 유지되는 반면, 제 m 데이터 라인(DLm)으로 제 n-3 데이터전압(Dn-3)이 인가된다. 이 제 n-3 데이터전압(Dn-3)은 전술된 제 n-3 화소에 필요한 데이터전압으로서, 이는 0보다 큰 값을 갖는다.
따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 턴-온된 데이터 스위칭소자(SW_data)를 통해, 제 n-3 데이터전압(Dn-3)이 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가된다. 이 제 n-3 데이터전압(Dn-3)은 애노드전극(An)의 전압(구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압에 근접한 작은 전압)보다 크고, 또한 0[V]인 제 n 가변구동전압(VDDn)보다 크므로, 이 제 n-3 데이터전압(Dn-3)을 공급받는 구동 스위칭소자(Tr_DR)는 턴-오프된다. 따라서, 이 후반부(sh)에는 애노드전극(An)으로부터의 전하 유출이 없으므로, 이 후반부(sh)에서의 애노드전극(An)은 전술된 전반부(fh)에서의 전압으로 그대로 유지된다.
한편, 이 제 n-3 수평기간(Hn-3)의 후반부(sh)에는 제 m 데이터 라인(DLm)에 접속된 다른 수평라인의 화소들이 그 수평기간에 맞는 동작을 개별적으로 수행한다. 예를 들어, 이 제 n-3 수평기간(Hn-3)의 후반부(sh)에는, 제 n-1 화소(PXn-1)가 두 번째 데이터전압(Dn-3)을 공급받아 이의 준비기간(Tpr)에 해당하는 동작을 수행하며, 그리고 제 n+1 화소(PXn+1)가 이전 프레임에 인가된 데이터전압(보상된 데이터전압)에 의해 발광상태를 유지하고 있다.
이와 같이 제 n 화소(PXn)의 준비기간(Tpr)에 포함된 제 n-3 수평기간(Hn-3)의 전반부(fh)에는 제 n 화소(PXn)에 형성된 애노드전극(An)의 전압이 문턱전압을 향해 다가가고, 후반부(sh)에는 그 애노드전극(An)의 전압이 전반부(fh)에서의 전압값으로 유지된다. 여기서, 전반부(fh)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 제 1 동작(①)이라고 정의하고, 그리고 후반부(sh)에서의 동작을 제 2 동작(②)으로 정의할 때, 이 준비기간(Tpr)에 포함된 나머지 제 n-2 수평기간 및 제 n-1 수평기간(Hn-1) 동안 제 n 화소(PXn)는 전술된 제 1 동작(①)과 제 2 동작(②)을 반복하게 된다. 이에 따라, 이 준비기간(Tpr) 동안 애노드전극(An)의 전압이 반복적으로 감소 및 유지됨에 따라, 결국 이 준비기간(Tpr)이 끝나는 시점에 구동 스위칭소자(Tr_DR)가 턴-오프됨과 동시에 그 애노드전극(An)의 전압은 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압과 동일하게 된다. 정확히는, 이 애노드전극(An)의 전압이 문턱전압과 기준전압(Vref)간의 합(Vref+Vth)에 상응하는 값이 된다. 그런데, 여기서 기준전압(Vref)이 0이므로, 사실상 애노드전극(An)의 전압은 문턱전압으로 유지된다.
2) 문턱전압검출기간( Tth )
이어서, 도 3 및 도 4c를 참조하여, 문턱전압검출기간(Tth)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 n 화소(PXn)의 문턱전압검출기간(Tth)은, 제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh)에 해당하는 기간이다.
제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 n 가변구동전압(VDDn)이 0[V]의 저전압으로 유지되고, 제 n 게이트 신호(GSn)가 액티브 상태로 유지되고, 그리고 제 n 스캔 신호(SSn)가 액티브 상태로 유지되며, 그리고 제 m 데이터 라인(DLm)으로 기준전압(Vref)이 인가된다. 이 기준전압(Vref)은 제 n 수평라인 화소들 중 제 m 데이터 라인(DLm)에 접속된 제 n 화소(PXn)에 필요한 기준전압(Vref)으로서, 이는 0의 값을 갖는다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 4c에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)가 모두 턴-온된다. 그러면, 턴-온된 데이터 스위칭소자(SW_data)를 통해, 기준전압(Vref)이 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가된다. 이때, 애노드전극(An)의 전압(즉, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 소스전극 전압)은, 전술된 준비기간(Tpr)에서 이미 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압(Vth)에 상응하는 값으로 떨어진 상태이다. 따라서, 이 제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh)에 구동 스위칭소자(Tr_DR)는 턴-오프된 상태이므로, 이 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해 흐르는 전류는 사실상 0에 가깝다.
한편, 턴-온된 검출 스위칭소자(SW_det) 및 제 m 감지 라인을 통해, 애노드전극(An)의 전압(Vref+|Vth|)이 아날로그-디지털 변환부(ADC)로 공급된다. 여기서, 기준전압(Vref)이 0이므로, 이 아날로그-디지털 변환부(ADC)로 공급되는 전압은 문턱전압(Vth)에 해당한다.
이 제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh)에 아날로그-디지털 변환부(ADC)는 그 문턱전압(Vth)을 디지털 신호로 변환하여 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공한다. 그러면, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 그 디지털 변환된 문턱전압(Vth)을 제 n 화소(PXn)에 대응되는 영상 데이터(디지털 신호)를 더하여 보상된 영상 데이터를 생성하고, 이를 내부의 메모리에 저장한다. 한편, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 이전 프레임에서 생성된 제 n 화소(PXn)의 열화데이터(디지털 신호)에 대응되는 열화보상값(디지털 신호)을 저장하고 있는 바, 이 열화보상값을 상기 제 n 화소(PXn)의 영상 데이터(제 n 수평기간(Hn)에 대응되는 디지털 영상 데이터)에 더 더할 수 있다. 즉, 이전 프레임에서 발생된 열화보상값과 현재 프레임에서 발생된 문턱전압을 그 영상 데이터에 모두 더함으로써 보상된 영상 데이터를 생성할 수도 있다.
여기서, 제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 제 3 동작(③)이라고 정의하기로 한다.
한편, 이 제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh)에는 제 m 데이터 라인(DLm)에 접속된 다른 수평라인의 화소들이 그 수평기간에 맞는 동작을 개별적으로 수행한다. 예를 들어, 이 제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh)에는, 제 n-1 화소(PXn-1)가 발광상태를 유지하며, 그리고 제 n+1 화소(PXn+1)가 세 번째 기준전압(Vref)을 공급받아 이의 준비기간(Tpr)에 해당하는 동작을 수행한다.
3) 열화데이터검출기간( Td )
다음으로, 도 3 및 도 4d를 참조하여, 열화데이터검출기간(Td)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 n 화소(PXn)의 열화데이터검출기간(Td)은, 전술된 제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh)에 해당하는 기간이다.
제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 n 가변구동전압(VDDn)이 12[V]의 고전압으로 유지되고, 제 n 게이트 신호(GSn)가 액티브 상태로 유지되고, 그리고 제 n 스캔 신호(SSn)가 액티브 상태로 유지되며, 그리고 제 m 데이터 라인(DLm)으로 제 n 데이터전압(Dn)이 인가된다. 이 제 n 데이터전압(Dn)은 전술된 문턱전압검출기간(Tth)에 타이밍 컨트롤러(TC)에 의해 보상된 제 n 화소(PXn)의 영상 데이터(이하, 제 n 영상 데이터)에 대한 아날로그 신호로서, 이 제 n 데이터전압(Dn)은 원래의 제 n 데이터전압에 문턱전압(Vth)이 합쳐진 전압으로 볼 수 있다. 즉, 이 제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh)에, 타이밍 컨트롤러(TC)는 내부 메모리에 저장하고 있던 제 n 영상 데이터(보상된 제 n 영상 데이터)를 데이터 드라이버(DD)로 공급하며, 그리고 이 데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터 공급된 제 n 영상 데이터를 미리 설정된 감마전압들을 이용하여 아날로그 신호로 변환한다. 즉, 이 데이터 드라이버(DD)는 그 제 n 영상 데이터에 대한 제 n 데이터전압(Dn; 아날로그 신호)을 생성하고, 이 생성된 제 n 데이터전압(Dn)을 제 m 데이터 라인(DLm)으로 제공한다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 4d에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)가 모두 턴-온된 상태를 유지한다. 그러면, 턴-온된 데이터 스위칭소자(SW_data)를 통해, 제 n 데이터전압(Dn)이 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가된다. 한편, 이 기간에 12[V]인 제 n 가변구동전압(VDDn)이 애노드전극(An)의 전압(Vth)보다 높기 때문에, 제 n 가변구동전원라인(VDLn)에 접속된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 전극이 소스전극이 되고 애노드전극(An)에 접속된 전극이 드레인전극이 된다. 그러면, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 소스전극간의 전압(이하, 게이트-소스 전압)이 0보다 크게 되어 이 구동 스위칭소자(Tr_DR)가 턴-온된다. 이에 따라, 이 턴-온된 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해, 제 n 가변구동전원라인(VDDn)으로부터 애노드전극(An) 방향으로 흐르는 전류(Ioled)가 발생된다. 이 전류(Ioled)가 바로 발광다이오드(OLED)를 발광시키기 위한 구동전류(Ioled)로서, 이 구동전류(Ioled)의 크기는 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가된 제 n 데이터전압(Dn)의 크기에 따른다. 이 구동전류(Ioled)가 발광다이오드(OLED)로 공급됨으로써, 이 발광다이오드(OLED)가 발광하기 시작한다. 한편, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 공급된 제 n 데이터전압(Dn)은 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 저장된다. 이 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 저장된 제 n 데이터전압(Dn)은 다음 프레임에서의 또 다른 기준전압(Vref) 또는 데이터전압이 이에 인가될 때까지 유지된다.
한편, 턴-온된 검출 스위칭소자(SW_det) 및 제 m 감지 라인(PLm)을 통해, 애노드전극(An)의 전압이 아날로그-디지털 변환부(ADC)로 공급된다. 이때의 애노드전극(An)의 전압은 발광다이오드(OLED)로 흐르는 구동전류(Ioled)에 영향을 받는다. 발광다이오드(OLED)의 열화 상태가 높을수록 이 애노드전극(An)의 전압이 높아지게 되는 바, 따라서 이 제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh)에 검출되는 애노드전극(An)의 전압은 이 발광다이오드(OLED)의 열화 정도를 나타내는 열화데이터(D_oled)가 된다. 이러한 열화데이터(D_oled)는 아날로그-디지털 변환부(ADC)로 공급되어 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 이 디지털 변환된 열화데이터(D_oled)는 타이밍 컨트롤러(TC)로 공급되는 바, 이때 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 이 열화데이터(D_oled)를 근거로 내부의 룩업테이블(lookup table)에 미리 저장된 열화보상값들 중 이 열화데이터(D_oled)의 값에 따라 설정된 하나의 열화보상값을 선택한다. 그리고, 이 열화보상값(디지털 신호)과 이전 기간(즉, 제 n 수평기간(Hn)의 전반부(fh))에 검출되어 저장된 문턱전압(디지털 신호)을 합함으로써 최종 보상값을 산출한다. 그리고 이 최종 보상값을 다음 프레임의 제 n 영상 데이터(디지털 신호)에 합하여 다음 프레임의 제 n 영상 데이터를 보상하고, 이 보상된 제 n 영상 데이터를 내부의 메모리에 저장한다.
이때, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 열화보상값을 선택하기에 앞서, 먼저 그 열화데이터(D_oled)와 미리 설정된 기준데이터를 비교한다. 예를 들어, 제 n 영상 데이터가 250계조에 해당하는 값을 갖는다면, 그와 동일한 250계조의 값을 근거로 설정된 기준데이터와 검출된 열화데이터(D_oled)를 비교한다. 그리고, 그 열화데이터(D_oled)가 기준데이터보다 몇 %이상 높은 값을 갖는다면, 그 발광다이오드(OLED)가 열화된 것으로 판단하고 그 열화데이터(D_oled)와 기준데이터간의 차의 크기를 근거로 열화보상값을 선택한다. 즉, 이 차이가 클수록 더 높은 값의 열화보상값이 선택될 수 있다.
여기서, 전술된 250계조에 대한 기준데이터는, 250계조의 제 n 영상 데이터에 대응되는 제 n 데이터전압(Dn)(보상된 제 n 데이터전압(Dn))이 열화되지 않은 정상적인 상태의 샘플 발광다이오드(OLED)를 갖는 샘플 화소로 공급될 때, 그 샘플 발광다이오드(OLED)가 발광하는 동안 이 샘플 화소의 애노드전극(An)으로부터 검출된 전압이 될 수 있다.
한편, 전술된 룩업테이블은 그 영상 데이터의 색상 정보별로 구성될 수 있다. 즉, 영상 데이터는 적색 화소(R)에 공급되는 적색 영상 데이터, 녹색 화소(G)에 공급되는 녹색 영상 데이터 및 청색 화소(B)에 공급되는 청색 영상 데이터로 분류될 수 있는바, 적색 영상 데이터에 대한 룩업테이블, 녹색 영상 데이터에 대한 룩업테이블 및 청색 영상 데이터에 대한 룩업테이블이 개별적으로 준비될 수 있다.
여기서, 제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 제 4 동작(④)이라고 정의하기로 한다.
한편, 이 제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh)에는 제 m 데이터 라인(DLm)에 접속된 다른 수평라인의 화소들이 그 수평기간에 맞는 동작을 개별적으로 수행한다. 예를 들어, 이 제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh)에는, 제 n-1 화소(PXn-1)가 발광상태를 유지하고, 그리고 제 n+1 화소(PXn+1)가 세 번째 데이터전압(Dn)을 공급받아 이의 준비기간(Tpr)에 해당하는 동작을 수행한다.
4) 발광유지기간( Te )
다음으로, 도 3 및 도 4e를 참조하여, 발광유지기간(Te)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 n 화소(PXn)의 발광유지기간(Te)은, 제 n+1 수평기간(Hn+1)의 전반부(fh)부터 다음 프레임의 제 n 게이트 신호(GSn)가 다시 액티브 상태가 되기 바로 전까지 기간으로서, 이 발광유지기간(Te)에 포함된 수평기간들 각각에서의 제 n 화소(PXn)의 동작은 동일하므로 제 n+1 수평기간(Hn+1)의 전반부(fh) 때의 동작만을 대표적으로 설명한다.
제 n+1 수평기간(Hn+1)의 전반부(fh)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 n 가변구동전압(VDDn)이 12[V]의 고전압으로 유지되고, 제 n 게이트 신호(GSn)가 비액티브 상태로 유지되고, 그리고 제 n 스캔 신호(SSn)가 비액티브 상태로 유지되며, 그리고 제 m 데이터 라인(DLm)으로 기준전압(Vref)이 인가된다. 이 기준전압(Vref)은 제 n+1 화소(PXn+1)에 필요한 기준전압(Vref)이다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 4e에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)가 모두 턴-오프된다. 이때, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극에는, 이전 기간(즉, 제 n 수평기간(Hn)의 후반부(sh))에 제공된 제 n 데이터전압(Dn)이 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 유지되어 있다. 아울러, 제 n 가변구동전압(VDDn)이 애노드전극(An)의 전압보다 여전히 높은 12[V]의 전압으로 유지되어 있다. 이에 따라 구동 스위칭소자(Tr_DR)는 턴-온된 상태를 그대로 유지하며, 따라서 이 턴-온된 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해 전술된 구동전류(Ioled)가 발광다이오드(OLED)로 공급되고 있다. 따라서, 이 제 n+1 수평기간(Hn+1)의 전반부(fh)에는 제 n 화소(PXn)의 발광다이오드(OLED)가 발광상태를 유지한다.
여기서, 제 n+1 수평기간(Hn+1)의 전반부(fh)에서의 제 n 화소(PXn)의 동작을 제 5 동작(⑤)이라고 정의하기로 한다.
한편, 이 제 n+1 수평기간(Hn+1)의 전반부(fh)에는 제 m 데이터 라인(DLm)에 접속된 다른 수평라인의 화소들이 그 수평기간에 맞는 동작을 개별적으로 수행한다. 예를 들어, 이 제 n+1 수평기간(Hn+1)의 전반부(fh)에는, 제 n-1 화소(PXn-1)가 발광상태를 유지하고, 그리고 제 n+1 화소(PXn+1)에 구비된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압이 검출되어 타이밍 컨트롤로러 제공된다.
이와 같이 하여 제 n 화소(PXn)에 대한 한 프레임의 동작이 완성된다. 이 제 n 화소(PXn)는, 이후 다음 프레임에도 전술된 바와 같은 방식으로 동작한다.
나머지 화소(PX)들 역시 이 제 n 화소(PXn)와 같은 방식으로 동작한다.
한편, 전술된 기준전압(Vref)은 아래의 수학식 1로 정의될 수 있다.
[수학식1]: 0 Vref < VSS + Vth_oled - Vth_Dr
이 수학식1에서 Vref는 기준전압(Vref)을, VSS는 정전압(VSS)을, Vth_oled는 발광다이오드(OLED)의 문턱전압을, 그리고 Vth_Dr은 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압(Vth)을 의미한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 화소가 그에 필요한 실제 데이터전압을 공급받기에 앞서 이전 수평기간들 동안 인가된 기준전압(Vref)들을 이용하여 그 화소에 형성된 애노드전극(An)의 전압을 충분한 시간을 두고 문턱전압(Vth)으로 떨어뜨릴 수 있으므로, 정확한 크기의 문턱전압(Vth)을 검출할 수 있다.
또한, 화소(PX)들이 수평라인 단위로 발광하므로, 기존과 같이 프레임 단위로 전체적으로 발광 및 비발광하는 구조에서 발생되는 플리커 현상을 방지할 수 있다.
게다가, 하나의 화소(PX)에 구비된 스위칭소자의 수 및 커패시터(Cst)의 수가 상당히 적으므로, 고해상도 패널의 제조에 유리하다.
더불어, 애노드전극(An)의 전압을 문턱전압(Vth)으로 떨어뜨리는 준비기간(Tpr) 동안 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 소스전극과 드레인전극이 방향이 뒤바뀌어 전류가 발광다이오드(OLED)가 아닌 가변구동전원라인 쪽으로 흐르게 되므로, 이 준비기간(Tpr) 동안 발광다이오드(OLED)로부터의 불필요한 발광을 억제할 수 있다. 따라서, 발광다이오드(OLED)의 수명이 증가됨과 아울러 콘트라스트(contrast)가 개선될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 열화데이터검출기간(Td)에서의 제 4 동작(④)이 제 n-x-y 수평기간(y는 k-x보다 작은 자연수)의 후반부(sh)에 수행될 수도 있다. 이를 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 5는 열화데이터검출기간(Td)의 또 다른 시점을 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로 발광다이오드(OLED)는 커패시터 성분을 포함하는 바, 이때 이 커패시터의 용량이 클수록 애노드전극(An)의 전압이 더디게 상승한다. 따라서, 이 커패시터의 용량이 충분히 크다면, 발광다이오드(OLED)로 막 구동전류(Ioled)가 공급되기 시작하는 제 n 수평라인의 후반부(sh) 동안 이 애노드전극(An)의 전압이 충분히 목표 전압으로 상승하기 어렵다. 이에 따라 이 제 n 수평라인의 후반부(sh)에 검출된 애노드전극(An)의 전압은 그 발광다이오드(OLED)에 대한 열화데이터(D_oled)로서 부적합할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 열화데이터검출기간(Td)에서의 제 4 동작(④)이, 이 기간보다 앞선 제 n-x-y 수평기간의 후반부(sh)에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 제 n-x-y 수평기간의 후반부(sh)는, 도 5에 도시된 바와 같이 제 n-4 수평기간(Hn-4)의 후반부(sh)가 될 수 있다. 이에 따라, 제 n 화소(PXn)는 준비기간(Tpr)의 바로 이전에 열화데이터(D_oled)를 검출할 수 있다. 이 제 n-4 수평기간(Hn-4)의 후반부(sh)는, 제 n 화소(PXn)가 이전 프레임에서 공급된 제 n 데이터전압에 따라 이미 충분히 발광을 하고 있는 기간이다. 즉, 이미 이 제 n-4 수평기간(Hn-4)의 후반부(sh)에는 이미 이 제 n 화소(PXn)의 발광다이오드(OLED)로 충분한 시간 동안 구동전류(Ioled)가 공급된 상태이므로, 이의 애노드전극(An)의 전압이 이미 목표 전압으로 유지된 상태이다. 그러므로, 이 제 n-4 수평기간(Hn-4)의 후반부(sh)에 검출된 애노드전극(An)의 전압은 그 발광다이오드(OLED)에 대한 열화 정도를 정확하게 나타낼 수 있다.
이와 같은 경우, 이전 프레임에 검출된 열화데이터(D_oled)와 현재 프레임에서 검출된 문턱전압(Vth)을 근거로 현재 프레임의 제 n 데이터전압(Dn)이 보상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치는, 도 6에 도시된 바와 같이, 표시부(DSP), 시스템(SYS), 타이밍 컨트롤러(TC), 데이터 드라이버(DD), 게이트 드라이버(GD), 스캔 드라이버(SD), 아날로그-디지털 변환부(ADC) 및 전원공급부(PS)를 포함한다.
표시부(DSP)는 i*j개의 화소(PX)들과, i개(i는 1보다 큰 자연수)의 게이트 라인들과, j개(j는 1보다 큰 자연수)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)과, 그리고 j개의 감지 라인들(PL1 내지 PLj)을 포함한다. 여기서, 제 1 내지 제 i 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)로는 각각 제 1 내지 제 i 게이트 신호가 인가되며, 제 1 내지 제 j 데이터 라인들로는 각각으로는 기준전압 및 데이터전압이 입력되며, 그리고 제 1 내지 제 j 감지 라인들(PL1 내지 PLj)로는 각 화소(PX)로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압 및 발광다이오드의 열화데이터가 입력된다. 여기서, 열화데이터는 발광다이오드가 어느 정도로 열화 되었는지를 알려주는 지표이다. 열화가 심할수록 이 열화데이터의 값도 높아지게 된다.
이 화소(PX)들은 매트릭스 형태로 표시부(DSP)에 배열되어 있다. 이 화소(PX)들은 적색을 표시하는 적색 화소(R), 녹색을 표시하는 녹색 화소(G) 및 청색을 표시하는 청색 화소(B)로 구분된다. 이때, 수평 방향으로 인접한 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소(R, G, B)는 하나의 단위 영상을 표시하기 위한 단위 화소가 된다.
한편, 도 6에 도시되지 않았지만, 이 표시부(DSP)에는 제 1 내지 제 i 가변구동전원라인과, 그리고 정전원라인(VSL)이 더 형성된다. 여기서, 제 1 내지 제 i 가변구동전원라인으로는 각각 제 1 내지 제 i 가변구동전압(VDD1 내지 VDDi)이 인가되며, 정전원라인(VSL)으로는 정전압(VSS)이 인가된다.
제 n 수평라인(n은 1 내지 i 중 어느 하나)을 따라 배열된 j개의 화소들(이하, 제 n 수평라인 화소들)은 제 1 내지 제 j 데이터 라인들 각각에 개별적으로 접속된다. 또한, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 1 내지 제 j 검출라인들 각각에 개별적으로 접속된다. 아울러, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 라인, 제 n 가변구동전원라인 및 정전원라인에 공통으로 접속된다. 이에 따라, 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호, 제 n 가변구동전압 및 정전압을 공통으로 공급받는다. 즉, 동일 수평라인에 배열된 j개의 화소들은 모두 동일한 게이트 신호 및 가변구동전압을 공급받지만, 서로 다른 수평라인에 위치한 화소들은 서로 다른 게이트 신호 및 가변구동전압을 공급받는다. 예를 들어, 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 적색 화소(R) 및 녹색 화소(G)는 모두 제 1 게이트 신호 및 제 1 가변구동전압(VDD1)을 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 적색 화소(R) 및 녹색 화소(G)는 이들과는 다른 타이밍을 갖는 제 2 게이트 신호 및 제 2 가변구동전압을 공급받는다.
전술된 i개의 게이트 신호들 및 i개의 가변구동전압들은, 동일 이름의 신호들끼리 실상 동일한 형태의 펄스이며 단지 시간적으로 출력 타이밍만 다르다.
시스템(SYS)은 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로 이에 대한 설명은 앞서 제 1 실시예를 참조한다.
타이밍 컨트롤러(TC)는 자신에게 입력되는 수평동기신호, 수직동기신호, 및 클럭신호를 이용하여 데이터제어신호, 게이트제어신호, 전원제어신호 발생시켜 이들을 각각 데이터 드라이버(DD), 게이트 드라이버(GD) 및 전원공급부(PS)로 공급한다. 또한, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 각 화소(PX)로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압에 근거하여 각 화소에 공급될 영상 데이터의 값을 보상하고, 이 보상된 영상 데이터를 출력한다. 이때, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 수평라인 단위로 화소들을 처리한다. 예를 들어, 먼저 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 j개의 화소들에 대한 j개의 문턱전압들을 동시에 검출하여 이 j개의 화소들에 대응되는 j개의 영상 데이터들을 보정한 후, 이어서 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 j개의 화소들에 대한 j개의 문턱전압들을 동시에 검출하여 이 j개의 화소들에 대응되는 j개의 영상 데이터들을 보정한다. 또한, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 각 화소들로부터 발광다이오드들에 대한 열화데이터들을 더 공급받을 수도 있다. 이때, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 문턱전압 및 열화데이터를 근거로 각 화소별 영상 데이터를 보상한다. 예를 들어, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는, 미리 설정된 기준데이터와 열화데이터를 비교하고, 이 비교 결과를 근거로 영상 데이터에 대한 열화보상값을 산출하고, 그리고 이 산출된 열화보상값과 문턱전압을 영상 데이터에 더함으로써 영상 데이터를 보상할 수 있다.
데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 데이터제어신호에 따라 영상 데이터들(보상된 영상 데이터들)을 샘플링한 후에, 매 수평기간마다 한 수평라인분에 해당하는 샘플링 영상 데이터들을 래치하고 래치된 영상 데이터들을 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)에 공급한다. 즉, 데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 영상 데이터들을 전원공급부(PS)로부터 입력되는 감마전압을 이용하여 아날로그 신호(데이터전압)로 변환하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 공급한다. 또한, 이 데이터 드라이버(DD)는 기준전압을 출력한다. 이때 이 데이터 드라이버(DD)는, 매 프레임의 수평기간마다 각 데이터 라인으로 데이터전압을 인가하고, 매 프레임의 블랭크기간에 각 데이터 라인(DL1 내지 DLj)으로 기준전압을 인가한다. 즉, 이 데이터 드라이버(DD)는, 제 n 프레임의 제 n 수평기간에 제 n 수평라인 화소들에 필요한 j개의 데이터전압들을 j개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 동시에 공급하고, 제 n 프레임의 블랭크기간에 제 n 수평라인 화소들에 필요한 j개의 기준전압(Vref)들을 이 j개의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 동시에 공급한다.
기준전압은 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
게이트 드라이버(GD)는 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
제 1 내지 제 i 게이트 신호들은 전술된 제 1 실시예의 그것들과 동일하므로, 이들에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
아날로그-디지털 변환부(ADC)는 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
전원공급부(PS)는 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
제 n 수평라인 화소들은 제 n 프레임의 블랭크기간에 기준전압들을 공급받는 바, 이 제 n 수평라인 화소들 각각은 이 제 n 수평기간보다 앞선 블랭크기간 동안 j개의 데이터 라인들로 인가된 기준전압들을 근거로 자신의 내부에 구비된 구동 스위칭소자의 문턱전압을 검출한다. 이 블랭크기간은 몇 개의 수평기간들을 합한 것에 대응되는 긴 시간을 가지므로, 본 발명의 제 2 실시예에서의 화소들은 이 블랭크기간을 이용하여 애노드전극(An)의 전압을 문턱전압으로 떨어뜨림과 아울러 이 문턱전압을 검출한다.
즉, 제 n 수평라인 화소들 중 제 m 데이터 라인에 접속된 하나의 제 n 화소를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
제 n 화소는, 제 n 프레임의 블랭크기간에 제 m 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로 애노드전극의 전압을 떨어뜨리고, 이때 내부의 구동 스위치소자의 문턱전압을 검출한다. 그리고 이 검출된 문턱전압을 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공한다.
여기서, 블랭크기간은 백포치(back porch)기간 및 프론트포치(front porch)기간으로 구분되는 바, 이 백포치기간은 한 프레임의 시작시점과 첫 번째 수평기간(즉, 제 1 수평기간) 사이에 위치하며, 프론트포치기간은 마지막 번째 수평기간(즉, 제 i 수평기간)과 그 한 프레임의 종료시점 사이에 위치한다. 이때, 기준전압은 그 블랭크기간의 백포치기간 및 프론트포치기간 중 어느 한 기간에 공급될 수 있다.
전술된 동작을 위해, 본 발명에 따른 화소들 각각은 다음과 같은 회로 구성을 가질 수 있는 바, 모든 화소들의 회로 구성이 동일하므로 제 1 수평라인(HL1)에 위치하며 제 1 데이터 라인(DL1)에 접속된 하나의 제 1 화소에 대한 회로 구성을 대표적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 1 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
제 1 화소(PX1)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 구동 스위칭소자(Tr_DR), 데이터 스위칭소자(SW_data), 검출 스위칭소자(SW_det), 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광다이오드(OLED)를 포함한다.
구동 스위칭소자(Tr_DR)는 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
데이터 스위칭소자(SW_data)는 제 1 프레임의 블랭크기간에 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터의 기준전압(Vref)을 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가한다. 또한, 이 데이터 스위칭소자(SW_data)는 제 1 수평기간 동안 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터의 제 1 데이터전압을 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가한다. 이를 위해, 이 데이터 스위칭소자(SW_data)는 제 1 게이트 라인(GL1)으로부터의 제 1 게이트 신호(GS1)에 따라 제어되는 바, 이 제 1 게이트 신호(GS1)는 제 1 프레임의 블랭크기간 및 제 1 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지된다. 여기서, 데이터 스위칭소자(SW_data)는 제 1 프레임의 블랭크기간의 전체가 아닌 일부 기간 동안 턴-온될 수 있는 바, 이와 같은 경우 제 1 게이트 신호(GS1)는 그 블랭크기간의 전체가 아닌 일부 기간 동안만 액티브 상태로 유지된다.
검출 스위칭소자(SW_det)는 제 1 프레임의 블랭크 기간에 애노드전극(An)의 전압을 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압으로서 검출하고 이를 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공한다. 또한, 이 검출 스위칭소자(SW_det)는 제 1 수평기간 동안 애노드전극(An)의 전압을 발광다이오드(OLED)에 대한 열화데이터(D_oled)로서 검출하고 이를 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공한다. 이를 위해, 이 데이터 스위칭소자(SW_data)는 전술된 제 1 게이트 라인(GL1)으로부터의 제 1 게이트 신호(GS1)에 따라 제어된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
발광다이오드(OLED)는 전술된 제 1 실시예의 그것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참조한다.
이러한 제 1 화소(PX1)의 동작을, 도 8a, 그리고 도 9a 내지 도 9d를 참조하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8c는 하나의 제 1 데이터 라인(DL1)에 공통으로 접속된 제 1 수평라인 내지 제 3 수평라인 화소에 제 1 내지 제 3 프레임별로 공급되는 각종 신호들 및 이들의 타이밍도를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 9a 내지 도 9c는 도 7에 도시된 화소의 각 기간별 회로 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치에 구비된 화소(PX)는 순차적으로 발생되는 준비기간(Tpr), 전원변경기간(Tc), 발광/열화데이터검출기간(Te/d) 및 발광유지기간(Te)에 맞추어 동작한다. 이에 따라, 게이트 신호들 및 스캔 신호들은 순차적으로 발생되는 준비기간(Tpr), 전원변경기간(Tc), 발광/열화데이터검출기간(Te/d)에 근거하여 액티브 상태 또는 비액티브 상태로 변화한다. 아울러, 가변구동전압들은 순차적으로 발생되는 준비기간(Tpr), 전원변경기간(Tc), 발광/열화데이터검출기간(Te/d)에 및 발광유지기간(Te)에 근거하여 고전압 또는 저전압으로 변화한다.
여기서, 액티브 상태 및 비액티브 상태는 전술된 제 1 실시예의 그것들에 대한 설명과 동일하므로 이들에 대한 설명은 앞선 제 1 실시예를 참고한다. 본 발명에서는 전술된 스위칭소자들이 모두 P타입의 트랜지스터인 것을 예로 들어 설명한다.
1) 준비기간( Tpr )
먼저, 도 8a 및 도 9a를 참조하여, 준비기간(Tpr)에서의 제 1 화소(PX1)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 1 화소(PX1)의 준비기간(Tpr)은, 전술된 제 1 프레임(FR1)의 블랭크기간(BL)에 해당하는 기간으로서, 예를 들어 도 8a에 도시된 바와 같이, 그 블랭크기간(BL)에 포함된 백포치기간의 일부가 될 수 있다.
준비기간(Tpr)에는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 가변구동전압(VDD1)이 0[V]의 저전압으로 유지되고, 제 1 게이트 신호(GS1)가 액티브 상태로 유지되고, 그리고 제 1 데이터 라인(DL1)으로 기준전압(Vref)이 인가된다. 한편, 수평기간에 상관없이, 모든 수평기간 동안 정전압(VSS)은 항상 일정한 2[V]의 값으로 유지된다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 9a에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)가 모두 턴-온된다. 그러면, 턴-온된 데이터 스위칭소자(SW_data)를 통해, 기준전압(Vref)이 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가된다. 한편, 애노드전극(An)의 전압(2[V]+Vth_oled(발광다이오드(OLED)의 문턱전압))이 0[V]인 제 1 가변구동전압(VDD1)보다 높기 때문에, 애노드전극(An)에 접속된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 전극이 소스전극이 되고 제 1 가변구동전원라인(VDL1)에 접속된 전극이 드레인전극이 된다. 그러면, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 소스전극간의 전압(이하, 게이트-소스 전압)이 0보다 작아지게 되어 이 구동 스위칭소자(Tr_DR)가 턴-온된다. 이에 따라, 이 턴-온된 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해, 애노드전극(An)으로부터 제 1 가변구동전원라인(VDL1) 방향으로 흐르는 전류(I)가 발생된다. 그러면, 이 애노드전극(An)의 전압이 점차적으로 감소하게 된다. 즉, 이 애노드전극(An)의 전압은 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압(Vth)으로 다가가는 방향으로 점차적으로 감소하여, 결국 이 준비기간(Tpr)이 끝날 때 쯤 문턱전압과 동일한 전압으로 유지된다. 그와 함께 구동 스위칭소자(Tr_DR)는 턴-오프되며, 이때 애노드전극(An)의 전압이 기준전압(Vref)과 문턱전압간의 합(Vref+|Vth|)에 상응하는 값으로 유지된다. 그때 이 애노드전극(An)의 전압(Vref+|Vth|)은 턴-온된 검출 스위칭소자(SW_det) 및 제 1 감지 라인(PL1)을 통해 아날로그-디지털 변환부(ADC)로 제공된다. 여기서, 기준전압(Vref)이 0이므로 이때의 애노드전극(An)의 전압은 실상 문턱전압과 동일하다.
아날로그-디지털 변환부(ADC)는 그 문턱전압(Vth)을 디지털 신호로 변환하여 타이밍 컨트롤러(TC)로 제공한다. 이때, 아날로그-디지털 변환부(ADC)는 제 1 게이트 신호(GS1)가 액티브 상태에서 비액티브 상태로 천이하는 시점에서의 애노드전극(An)의 전압을 문턱전압(Vth)으로 인식하고, 이를 아날로그 신호로 변환한다. 그러면, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 그 디지털 변환된 문턱전압을 제 n 화소(PXn)에 대응되는 영상 데이터(디지털 신호)를 더하여 보상된 영상 데이터를 생성하고, 이를 내부의 메모리에 저장한다. 한편, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 이전 프레임에서 생성된 제 1 화소(PX1)의 열화데이터(디지털 신호)에 대응되는 열화보상값(디지털 신호)을 저장하고 있는 바, 이 열화보상값을 상기 제 1 화소(PX1)의 영상 데이터(제 1 수평기간에 대응되는 디지털 영상 데이터)에 더 더할 수 있다. 즉, 이전 프레임에서 발생된 열화보상값과 현재 프레임에서 발생된 문턱전압을 그 영상 데이터에 모두 더함으로써 보상된 영상 데이터를 생성할 수도 있다.
2) 전원변경기간( Tc )
먼저, 도 8a 및 도 9b를 참조하여, 전원변경기간(Tc)에서의 제 1 화소(PX1)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 1 화소(PX1)의 전원변경기간(Tc)은, 전술된 제 1 프레임(FR1)의 블랭크기간(BL)에 포함되는 기간으로서, 예를 들어 도 8a에 도시된 바와 같이, 그 블랭크기간(BL)에 포함된 백포치기간의 일부가 될 수 있다. 한편, 이 전원변경기간(Tc)은 블랭크기간(BL)에 완전히 포함되지 않고 일부만 포함될 수도 있다.
전원변경기간(Tc)에는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 가변구동전압(VDD1)이 12[V]의 고전압으로 변경되고, 제 1 게이트 신호(GS1)가 비액티브 상태로 유지되고, 그리고 제 1 데이터 라인(DL1)으로 기준전압(Vref)이 인가된다. 여기서, 제 1 가변구동전압(VDD1)은 제 1 수평기간에 도달하기 전에 고전압으로 변경되어야 한다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 9b에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)가 모두 턴-오프된다. 한편, 이 기간에 12[V]인 제 1 가변구동전압(VDD1)이 애노드전극(An)의 전압(Vth)보다 높기 때문에, 제 1 가변구동전원라인(VDL1)에 접속된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 전극이 소스전극이 되고 애노드전극(An)에 접속된 전극이 드레인전극이 된다. 그러면, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 소스전극간의 전압(이하, 게이트-소스 전압)이 0보다 크게 되어 이 구동 스위칭소자(Tr_DR)가 턴-온된다. 이에 따라, 이 턴-온된 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해, 제 1 가변구동전원라인(VDL1)으로부터 애노드전극(An) 방향으로 흐르는 전류(I)가 발생된다.
3) 발광/ 열화데이터검출기간 ( Te /d)
먼저, 도 8a 및 도 9c를 참조하여, 발광/열화데이터검출기간(Te/d)에서의 제 1 화소(PX1)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 1 화소(PX1)의 발광/열화데이터검출기간(Te/d)은, 제 1 프레임(FR1)의 한 수평기간에 해당하는 기간으로서, 예를 들어 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 수평기간(H1)이 될 수 있다.
제 1 수평기간(H1)에는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 가변구동전압(VDD1)이 12[V]의 고전압으로 유지되고, 제 1 게이트 신호(GS1)가 액티브 상태로 변경되고, 그리고 제 1 데이터 라인(DL1)으로 제 1 데이터전압(D1)이 인가된다. 이 제 1 데이터전압(D1)은 전술된 준비기간(Tpr)에 타이밍 컨트롤러(TC)에 의해 보상된 제 1 화소(PX1)의 영상 데이터(이하, 제 1 영상 데이터)에 대한 아날로그 신호로서, 이 제 1 데이터전압(D1)은 원래의 제 1 데이터전압에 문턱전압(Vth)이 합쳐진 전압으로 볼 수 있다. 즉, 이 제 1 수평기간(H1)에, 타이밍 컨트롤러(TC)는 내부 메모리에 저장하고 있던 제 1 영상 데이터(보상된 제 1 영상 데이터)를 데이터 드라이버(DD)로 공급하며, 그리고 이 데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터 공급된 제 1 영상 데이터를 미리 설정된 감마전압들을 이용하여 아날로그 신호로 변환한다. 즉, 이 데이터 드라이버(DD)는 그 제 1 영상 데이터에 대한 제 1 데이터전압(D1; 아날로그 신호)을 생성하고, 이 생성된 제 1 데이터전압(D1)을 제 1 데이터 라인(DL1)으로 제공한다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 9c에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)가 모두 턴-온된다. 한편, 이 기간에 12[V]인 제 1 가변구동전압(VDD1)이 애노드전극(An)의 전압(Vth)보다 높기 때문에, 제 1 가변구동전원라인(VDL1)에 접속된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 전극이 소스전극이 되고 애노드전극(An)에 접속된 전극이 드레인전극이 된다. 그러면, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 소스전극간의 전압(이하, 게이트-소스 전압)이 0보다 크게 되어 이 구동 스위칭소자(Tr_DR)가 턴-온된다. 이에 따라, 이 턴-온된 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해, 제 1 가변구동전원라인(VDL1)으로부터 애노드전극(An) 방향으로 흐르는 전류(Ioled)가 발생된다. 이 전류가 바로 발광다이오드(OLED)를 발광시키기 위한 구동전류(Ioled)로서, 이 구동전류(Ioled)의 크기는 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 인가된 제 1 데이터전압(D1)의 크기에 따른다. 이 구동전류(Ioled)가 발광다이오드(OLED)로 공급됨으로써, 이 발광다이오드(OLED)가 발광하기 시작한다. 한편, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극으로 공급된 제 1 데이터전압(D1)은 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 저장된다. 이 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 저장된 제 1 데이터전압(D1)은 다음 프레임에서의 또 다른 기준전압(Vref) 또는 데이터전압이 이에 인가될 때까지 유지된다.
한편, 턴-온된 검출 스위칭소자(SW_det) 및 제 1 감지 라인(PL1)을 통해, 애노드전극(An)의 전압이 아날로그-디지털 변환부(ADC)로 공급된다. 이때의 애노드전극(An)의 전압은 발광다이오드(OLED)로 흐르는 구동전류(Ioled)에 영향을 받는다. 발광다이오드(OLED)의 열화 상태가 높을수록 이 애노드전극(An)의 전압이 높아지게 되는 바, 따라서 이 제 1 수평기간(H1)에 검출되는 애노드전극(An)의 전압은 이 발광다이오드(OLED)의 열화 정도를 나타내는 열화데이터(D_oled)가 된다. 이러한 열화데이터(D_oled)는 아날로그-디지털 변환부(ADC)로 공급되어 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 이 디지털 변환된 열화데이터(D_oled)는 타이밍 컨트롤러(TC)로 공급되는 바, 이때 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 이 열화데이터(D_oled)를 근거로 내부의 룩업테이블에 미리 저장된 열화보상값들 중 이 열화데이터(D_oled)의 값에 따라 설정된 하나의 열화보상값을 선택한다. 그리고, 이 열화보상값(디지털 신호)과 다음 기간(즉, 제 i+1 프레임의 블랭크기간(BL))에 검출되어 저장된 문턱전압(디지털 신호)을 합함으로써 최종 보상값을 산출한다. 그리고 이 최종 보상값을 그 제 i+1 프레임의 제 1 영상 데이터(디지털 신호)에 합하여 그 i+1 프레임의 제 1 영상 데이터를 보상하고, 이 보상된 제 1 영상 데이터를 내부의 메모리에 저장한다.
이때, 이 타이밍 컨트롤러(TC)는 열화보상값을 선택하기에 앞서, 먼저 그 열화데이터(D_oled)와 미리 설정된 기준데이터를 비교한다. 예를 들어, 제 n 영상 데이터가 250계조에 해당하는 값을 갖는다면, 그와 동일한 250계조의 값을 근거로 설정된 기준데이터와 검출된 열화데이터(D_oled)를 비교한다. 그리고, 그 열화데이터(D_oled)가 기준데이터보다 몇 %이상 높은 값을 갖는다면, 그 발광다이오드(OLED)가 열화된 것으로 판단하고 그 열화데이터(D_oled)와 기준데이터간의 차의 크기를 근거로 열화보상값을 선택한다. 즉, 이 차이가 클수록 더 높은 값의 열화보상값이 선택될 수 있다.
여기서, 전술된 250계조에 대한 기준데이터는, 250계조의 제 n 영상 데이터에 대응되는 제 n 데이터전압(보상된 제 n 데이터전압)이 열화되지 않은 정상적인 상태의 샘플 발광다이오드(OLED)를 갖는 샘플 화소로 공급될 때, 그 샘플 발광다이오드(OLED)가 발광하는 동안 이 샘플 화소의 애노드전극(An)으로부터 검출된 전압이 될 수 있다.
한편, 전술된 룩업테이블은 그 영상 데이터의 색상 정보별로 구성될 수 있다. 즉, 영상 데이터는 적색 화소(R)에 공급되는 적색 영상 데이터, 녹색 화소(G)에 공급되는 녹색 영상 데이터 및 청색 화소(B)에 공급되는 청색 영상 데이터로 분류될 수 있는바, 적색 영상 데이터에 대한 룩업테이블, 녹색 영상 데이터에 대한 룩업테이블 및 청색 영상 데이터에 대한 룩업테이블이 개별적으로 준비될 수 있다.
4) 발광유지기간( Te )
먼저, 도 8a 및 도 9d를 참조하여, 발광유지기간(Te)에서의 제 1 화소(PX1)의 동작을 살펴보자.
여기서, 제 1 화소(PX1)의 발광유지기간(Te)은, 제 2 수평기간(H2)부터 제 3 프레임의 제 n 게이트 신호(GSn)가 다시 액티브 상태가 되기 바로 전까지 기간으로서, 이 발광유지기간(Te)에 포함된 수평기간들 각각에서의 제 1 화소(PX1)의 동작은 동일하므로 제 2 수평기간(H2)의 전반부(fh) 때의 동작만을 대표적으로 설명한다.
제 2 수평기간(H2)에는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 가변구동전압(VDD1)이 12[V]의 고전압으로 유지되고, 제 1 게이트 신호(GS1)가 비액티브 상태로 유지되고, 그리고 제 1 데이터 라인(DL1)으로 제 2 데이터전압(D2)이 인가된다. 이 제 2 데이터전압(D2)은 제 2 화소(PX2)에 필요한 데이터전압으로서, 이 제 2 데이터전압(D2)은 아직 문턱전압(Vth)에 의해 보상되지 않은 데이터이다. 즉, 제 1 프레임(FR1)에는 이 제 2 데이터전압(D2)이 보정되지 않은 상태에서 제 2 화소(PX2)에 공급되며, 이후 제 2 프레임(FR2)의 블랭크기간(BL)에 보정된다.
이와 같은 상태의 신호들에 의해, 도 9d에 도시된 바와 같이, 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)가 모두 턴-오프된다. 이때, 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극에는, 이전 기간(즉, 제 1 수평기간(H1))에 제공된 제 1 데이터전압(D1)이 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 유지되어 있다. 아울러, 제 1 가변구동전압(VDD1)이 애노드전극(An)의 전압보다 여전히 높은 12[V]의 전압으로 유지되어 있다. 이에 따라 구동 스위칭소자(Tr_DR)는 턴-온된 상태를 그대로 유지하며, 따라서 이 턴-온된 구동 스위칭소자(Tr_DR)를 통해 전술된 구동전류(Ioled)가 발광다이오드(OLED)로 공급되고 있다. 따라서, 이 제 2 수평기간(H2)에는 제 n 화소(PXn)의 발광다이오드(OLED)가 발광상태를 유지한다.
한편, 이 제 2 수평기간(H2)에는 제 1 데이터 라인(DL1)에 접속된 제 2 수평라인(HL2)의 화소들이 그 수평기간에 맞는 동작을 개별적으로 수행한다. 예를 들어, 이 제 2 수평기간(H2)에는, 제 2 화소(PX2)가 제 2 데이터전압(D2)(보정되지 않은 제 2 데이터전압)에 따라 발광하기 시작한다.
이와 같이 하여 제 1 화소(PX1)에 대한 한 프레임의 동작이 완성된다. 이 제 1 화소(PX1)는, 제 i+1 프레임에도 전술된 바와 같은 방식으로 동작한다.
나머지 화소(PX)들 역시 해당 프레임에서 이 제 1 화소(PX1)와 같은 방식으로 동작한다. 즉, 제 n 수평라인의 화소들은 제 n 프레임에서 제 1 화소(PX1)와 같은 방식으로 동작한다. 예를 들어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제 2 화소(PX2)는 제 2 프레임(FR2)의 블랭크기간(BL)의 일부 기간 동안 애노드전극(An)의 전압을 문턱전압(Vth)까지 떨어뜨림과 아울러 이 문턱전압(Vth)을 검출하고, 그 프레임의 제 2 수평기간(H2)에 제 2 데이터전압(D2)(보상된 제 2 데이터전압(D2))에 의해 발광하기 시작한다. 이 제 2 화소(PX2)는 제 i+2 프레임 기간의 블랭크기간(BL)에 다시 문턱전압(Vth)을 검출한다.
또한, 도 8c에 도시된 바와 같이, 제 3 화소(PX3)는 제 3 프레임(FR3)의 블랭크기간(BL)의 일부 기간 동안 애노드전극(An)의 전압을 문턱전압(Vth)까지 떨어뜨림과 아울러 이 문턱전압(Vth)을 검출하고, 그 프레임의 제 3 수평기간(H3)에 제 3 데이터전압(D3)(보상된 제 3 데이터전압(D3))에 의해 발광하기 시작한다. 이 제 3 화소(PX3)는 제 i+3 프레임 기간의 블랭크기간(BL)에 다시 문턱전압(Vth)을 검출한다.
이와 같이 하여 제 1 내지 제 i 프레임이 경과하면, 제 1 내지 제 i 수평라인들의 화소들이 모두 한 번씩 문턱전압에 따라 보상된 데이터전압을 공급받게 된다. 이와 같이 프레임 단위 및 수평라인 단위로 데이터전압이 보상되기 때문에, 적어도 제 1 내지 제 i 프레임이 경과하기 전까지는 각 화소별로 휘도 편차가 발생할 수 있다. 이는 프레임 단위로 한 수평라인씩 데이터전압들이 보상되기 때문이다. 그러나, 제 1 내지 제 i 프레임이 경과한 후, 즉 제 i+1 프레임부터는 모든 화소들이 보상된 데이터전압에 따라 구동되므로, 화질이 저하되지는 않는다.
한편, 다른 실시예로서, 한 프레임의 블랭크기간(BL)에 다수의 수평라인 화소들에 대하여 문턱전압을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 프레임(FR1)의 블랭크기간(BL)에 전술된 제 1 화소(PX1)뿐만 아니라 제 2 화소(PX2)도 동시에 자신의 문턱전압(Vth)을 검출할 수도 있다. 이를 위해, 하나의 블랭크기간(BL)을 시간적으로 2개의 준비기간(Tpr)들로 분리되고, 각 준비기간(Tpr)에 서로 다른 타이밍의 가변구동전압들 및 게이트 신호들이 인가될 수 있다. 이를 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 10은 하나의 블랭크기간(BL)내에 2개의 준비기간(Tpr)들이 설정된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 하나의 블랭크기간(BL)에 제 1 화소(PX1)와 제 2 화소(PX2)가 순차적으로 문턱전압(Vth)을 검출할 수 있다. 즉, 블랭크기간(BL)의 전반부에 위치한 제 1 준비기간(Tpr1)에는 제 1 화소(PX1)가 자신에 구비된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압(Vth)을 검출하는 바, 이를 위해 이 제 1 준비기간(Tpr1)에 제 1 가변구동전압(VDD1)이 저전압으로 유지됨과 아울러 제 1 게이트 신호(GS1)가 액티브 상태로 유지된다. 그리고, 이 블랭크기간(BL)의 후반부에 위치한 제 2 준비기간(Tpr2)에는 제 2 화소(PX2)가 자신에 구비된 구동 스위칭소자(Tr_DR)의 문턱전압(Vth)을 검출하는 바, 이를 위해 이 제 2 준비기간(Tpr2)에 제 2 가변구동전압(VDD2)이 저전압으로 유지됨과 아울러 제 2 게이트 신호(GS2)가 액티브 상태로 유지된다.
도 10에 도시된 도면은 하나의 예일 뿐, 하나의 블랭크기간(BL)을 시간적으로 3개 이상의 준비기간들로 나누어 3개 이상의 화소들에 대한 문턱전압들을 검출하는 것도 가능하다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면 하나의 게이트 신호가 데이터 스위칭소자(SW_data) 및 검출 스위칭소자(SW_det)에 동시에 인가되므로, 별도의 스캔 신호가 필요하지 않다. 따라서 스캔 신호를 발생시키기 위한 스캔 드라이버(SD) 및 이 스캔 신호를 전송하기 위한 스캔 라인들이 필요하지 않으므로 제조비용이 저감되고 또한 배선 구조가 단순화될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치를 이용하여 모의실험을 수행한 결과를 나타낸 도면이다.
이때, 이 모의 실험에는 FHD(Full High Definition)급 모델의 발광다이오드 표시장치가 사용되었으며, 한 수평기간(1H)은 13.5us로 설정되었다. 그리고 준비기간(Tpr)은 250us로 설정되었다. 한편, 화소에는 200fF의 용량을 갖는 스토리지 커패시터(Cst)가 사용되었으며, 발광다이오드(OLED)의 커패시터는 3pF으로 설정되었다.
도 11의 에는 제 m 데이터 라인(DLm)으로 공급되는 다수의 기준전압(Vref)들 및 데이터전압들의 파형을 나타나 있는 바, 제 n 화소(PXn)가 제 1 동작(①), 제 3 동작(③) 및 제 5 동작(⑤)에 따라 구동될 때 0[V]의 기준전압(Vref)들이 이 제 m 데이터 라인(DLm)으로 공급되며, 그리고 이 제 n 화소(PXn)가 제 2 동작(②) 및 제 3 동작(③)에 따라 구동될 때 5[V]의 데이터전압들이 이 제 m 데이터 라인(DLm)으로 공급된다. 여기서, 빗금친 부분의 데이터전압은 제 n 화소(PXn)에 필요한 제 n 데이터전압(Dn)으로서, 이는 제 n 화소(PXn)가 제 4 동작(④)에 따라 구동될 때 제 m 데이터 라인(DLm)으로 공급된다.
도 11의 (b)에는 제 n 가변구동전압(VDDn)의 파형이 나타나 있는 바, 이는 제 n 화소(PXn)가 제 1 동작(①), 제 2 동작(②) 및 제 3 동작(③)에 따라 구동될 때 12[V]의 고전압으로 유지된다. 반면, 이는 제 n 화소(PXn)가 제 4 동작(④) 및 제 5 동작(⑤)에 따라 구동될 때 0[V]의 저전압으로 유지된다.
도 11의 (c)에는 제 n 게이트 신호(GSn)의 파형이 나타나 있는 바, 이는 제 n 화소(PXn)가 제 1 동작(①), 제 2 동작(②), 제 3 동작(③) 및 제 4 동작(④)에 따라 구동될 때 -5[V]의 액티브 상태로 유지된다. 반면, 이는 제 n 화소(PXn)가 제 5 동작(⑤)에 따라 구동될 때 13[V]의 비액티브 상태로 유지된다.
도 11의 (d)에는 제 n 스캔 신호(SSn)의 파형이 나타나 있는 바, 이는 제 n 화소(PXn)가 제 1 동작(①) 및 제 2 동작(②)에 따라 구동될 때 13[V]의 비액티브 상태로 유지된다. 반면, 이는 제 n 화소(PXn)가 제 3 동작(③), 제 4 동작(④) 및 제 5 동작(⑤)에 따라 구동될 때 -5[V]의 액티브 상태로 유지된다.
도 11의 (e)에는 3개의 서로 다른 화소들에 대한 애노드전극(An)의 전압 파형이 나타나 있는 바, 각각은 제 n 화소(PXn)가 제 1 동작(①)으로 구동될 때마다 그 전압값이 점차적으로 감소하고 있다. 반면, 각각은 제 n 화소(PXn)가 제 2 동작(②)으로 구동될 때마다 이전 제 1 동작(①)시의 전압값으로 유지된다.
도 11의 (f)에는 3개의 서로 다른 화소들에 대한 감지 라인의 전압 파형이 나타나 있는 바, 각각은 제 n 화소(PXn)가 제 3 동작(③)에 따라 구동될 때 문턱전압에 해당하는 값으로 하강되어 있다. 그리고, 각각은 제 n 화소(PXn)가 제 4 동작(④)에 따라 구동될 때 열화데이터(D_oled)에 해당하는 값으로 상승되어 있다.
도 11의 (g)에는 3개의 서로 다른 화소들에 대한 전류(발광다이오드(OLED)에 공급되는 전류)의 파형이 나타나 있는 바, 각각은 제 n 화소(PXn)가 제 1 동작(①), 제 2 동작(②) 및 제 3 동작(③)에 따라 구동될 때 부극성의 값으로 유지된다. 반면, 각각은 제 n 화소(PXn)가 제 4 동작(④) 및 제 5 동작(⑤)에 따라 구동될 때 높은 정극성의 값으로 유지된다. 여기서, 전류가 부극성이라는 것은 그 전류가 발광다이오드(OLED)가 아닌 가변전원라인 측으로 흐르는 것을 의미하는 바, 이때는 발광다이오드(OLED)가 발광하지 않는다. 반면, 전류가 정극성일 때는 발광다이오드(OLED)로 전류가 공급되어 이 발광다이오드(OLED)가 발광한다.
도 12는 도 11에서의 모의실험을 근거로, 문턱전압의 변동량에 따라 검출된 문턱전압의 크기를 나타낸 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 구동 스위칭소자의 문턱전압이 기준값(0.0[V])으로부터 더 작은 값으로 또는 더 높은 값으로 변화할 때, 애노드전극으로부터 검출된 문턱전압의 값 역시 그 변동량(ΔVth; 문턱전압의 변동량)에 따라 변화함을 알 수 있다. 이때 이 문턱전압의 값은 모의실험에서 설정한 만큼 올바르게 변화됨이 관측되었다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 표시장치에서 문턱전압의 변동량에 따른 각 계조별 구동전류(Ioled)의 편차를 나타낸 도면이다.
도 13에 나타난 바와 같이 문턱전압이 기준값(0.0[V])으로부터 더 작은 값으로 또는 더 높은 값으로 변화할 때, 블랙(Black) 계조의 데이터전압에 따라 발생된 구동전류(Ioled)들 간의 편차는 약 437.3%이고, 중간(Gray) 계조의 데이터전압에 따라 발생된 구동전류(Ioled)들간의 편차는 약 2.835%이고, 그리고 화이트(White) 계조의 데이터전압에 따라 발생된 구동전류(Ioled)들간의 편차는 약 0.192%이다. 즉, 본 발명에 따르면, 화이트 계조에서의 구동전류(Ioled)들간의 편차가 상당히 작아 그 편차 수준이 매우 양호함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
SYS: 시스템 TC: 타이밍 컨트롤러
DD: 데이터 드라이버 GD: 게이트 드라이버
SD: 스캔 드라이버 PS: 전원공급부
ADC: 아날로그-디지털 변환부 GL#: 제 # 게이트 라인
DL#: 제 # 데이터 라인 SL#: 제 # 스캔 라인
PL#: 제 # 감지 라인 DSP: 표시부
PX: 화소 VDD#: 제 # 가변구동전압
VSS: 정전압 HL#: 제 # 수평라인

Claims (23)

  1. 데이터 라인에 공통으로 접속된 제 1 내지 제 i 화소들(i는 1보다 큰 자연수);
    제 n 화소로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압에 근거하여 이 제 n 화소에 공급될 영상 데이터의 값을 보상하고, 이 보상된 영상 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및,
    상기 타이밍 컨트롤러로부터의 영상 데이터에 근거하여 데이터전압을 생성하고, 제 n 수평기간에 상기 제 n 화소에 필요한 기준전압 및 데이터전압을 상기 데이터 라인으로 순차적으로 공급하는 데이터 드라이버를 포함하며;
    제 n 화소는, 제 n-x 수평기간(x는 1 또는 k보다 작은 자연수) 내지 제 n-1 수평기간 동안 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압들 및 데이터전압들과, 그리고 제 n 수평기간에 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로 내부의 구동 스위치소자의 문턱전압을 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 제공함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 n 화소는,
    자신의 게이트전극으로 인가된 데이터전압에 따라 제어되며, 제 n 가변구동전압을 전송하는 제 n 가변구동전원라인과 발광다이오드의 애노드전극 사이에 접속된 구동 스위칭소자;
    상기 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안, 상기 데이터 라인으로부터의 기준전압들 및 데이터전압들을 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극으로 인가하는 데이터 스위칭소자;
    상기 제 n 수평기간 중에, 상기 애노드전극의 전압을 상기 구동 스위칭소자의 문턱전압으로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 검출 스위칭소자; 및,
    상기 구동 스위칭소자의 게이트전극과 상기 제 n 가변구동전원라인 사이에 접속된 스토리지 커패시터를 포함하며;
    상기 발광다이오드의 캐소드전극이 정전압을 전송하는 정전원라인에 접속된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 1 내지 제 i 수평기간들 각각은, 상기 데이터 라인으로 기준전압이 공급되는 전반부 및 상기 데이터 라인으로 데이터전압이 인가되는 후반부로 구분되며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 상기 제 n 수평기간의 전반부에 상기 애노드전극의 전압을 상기 타이밍 컨트롤러로 공급함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 상기 제 n 수평기간의 후반부에 상기 데이터 라인으로 상기 제 n 화소에 대응되는 데이터전압을 공급하며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 상기 제 n 수평기간의 후반부에 상기 애노드전극의 전압을 상기 발광다이오드에 대한 열화데이터로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 동작을 더 수행함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 게이트 라인들, 그리고 이 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 스캔 라인들을 더 포함하며;
    상기 제 n 화소에 구비된 데이터 스위칭소자는, 제 n 게이트 라인으로부터의 제 n 게이트 신호에 따라 제어되며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 제 n 스캔 라인으로부터의 제 n 스캔 신호에 따라 제어됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 n 게이트 신호는 상기 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지되며; 그리고,
    상기 제 n 스캔 신호는 상기 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 문턱전압 및 열화데이터를 근거로 영상 데이터를 보상함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는,
    미리 설정된 기준데이터와 상기 열화데이터를 비교하고, 이 비교 결과를 근거로 상기 영상 데이터에 대한 열화보상값을 산출하고, 그리고 이 산출된 열화보상값과 상기 문턱전압을 상기 영상 데이터에 더함으로써 상기 영상 데이터를 보상함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 드라이버는 상기 제 n 수평기간의 후반부에 상기 데이터 라인으로 상기 제 n 화소에 대응되는 데이터전압을 공급하며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 제 n-x-y 수평기간(y는 k-x보다 작은 자연수)의 후반부에 상기 애노드전극의 전압을 상기 발광다이오드에 대한 열화데이터로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 동작을 더 수행함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 게이트 라인들, 그리고 이 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 스캔 라인들을 더 포함하며;
    상기 제 n 화소에 구비된 데이터 스위칭소자는, 제 n 게이트 라인으로부터의 제 n 게이트 신호에 따라 제어되며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 구비된 검출 스위칭소자는, 제 n 스캔 라인으로부터의 제 n 스캔 신호에 따라 제어됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 n 게이트 신호는 상기 제 n-x 수평기간 내지 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지되며; 그리고,
    상기 제 n 스캔 신호는 상기 제 n 수평기간의 전반부 및 상기 제 n-x-y 수평기간의 후반부에 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 i 화소로 공급하기 위한 제 1 내지 제 i 가변구동전압들과, 그리고 상기 정전압을 생성하는 전원공급부를 더 포함하며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 공급되는 제 n 가변구동전압은, 제 n-x 수평기간 내지 제 n-1 수평기간, 그리고 상기 제 n 수평기간의 전반부 동안 상기 정전압보다 작은 값으로 유지되며, 상기 제 n 수평기간의 후반부부터 상기 정전압보다 더 큰 값으로 유지됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 n 가변구동전압이 정전압보다 작은 값일 때, 이 제 n 가변구동전압의 값이 기준전압과 동일한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  14. 삭제
  15. 데이터 라인에 공통으로 접속된 제 1 내지 제 i 화소들(i는 1보다 큰 자연수);
    제 n 화소로부터 검출된 구동 스위칭소자의 문턱전압에 근거하여 이 제 n 화소에 공급될 영상 데이터의 값을 보상하고, 이 보상된 영상 데이터를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및,
    상기 타이밍 컨트롤러로부터의 영상 데이터에 근거하여 데이터전압을 생성하고, 제 n 수평기간에 제 n 화소에 필요한 데이터전압을 상기 데이터 라인으로 공급하는 데이터 드라이버를 포함하며;
    제 n 화소는, 제 n 프레임의 블랭크기간의 일부 기간에 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로 내부의 구동 스위치소자의 문턱전압을 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하고,
    상기 제 n 화소는,
    자신의 게이트전극으로 인가된 데이터전압에 따라 제어되며, 제 n 가변구동전압을 전송하는 제 n 가변구동전원라인과 발광다이오드의 애노드전극 사이에 접속된 구동 스위칭소자;
    상기 제 n 프레임의 블랭크기간의 일부 기간에 상기 데이터 라인으로부터의 기준전압을 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극으로 인가하고, 그리고 상기 제 n 수평기간 동안 상기 데이터 라인으로부터의 제 n 데이터전압을 상기 구동 스위칭소자의 게이트전극으로 인가하는 데이터 스위칭소자;
    상기 제 n 프레임의 블랭크 기간의 일부 기간에 상기 애노드전극의 전압을 상기 구동 스위칭소자의 문턱전압으로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하고, 그리고 상기 제 n 수평기간 동안 상기 애노드전극의 전압을 상기 발광다이오드에 대한 열화데이터로서 검출하고 이를 상기 타이밍 컨트롤러로 제공하는 검출 스위칭소자; 및,
    상기 구동 스위칭소자의 게이트전극과 상기 제 n 가변구동전원라인 사이에 접속된 스토리지 커패시터를 포함하며;
    상기 발광다이오드의 캐소드전극이 정전압을 전송하는 정전원라인에 접속된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 i 화소들 각각에 개별적으로 접속된 제 1 내지 제 i 게이트 라인들을 더 포함하며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 구비된 데이터 스위칭소자 및 검출 스위칭소자는, 제 n 게이트 라인으로부터의 제 n 게이트 신호에 따라 제어됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 n 게이트 신호는 상기 제 n 프레임에서의 블랭크기간의 일부 기간 및 상기 제 n 수평기간 동안 액티브 상태로 유지되고, 나머지 수평기간 동안 비액티브 상태로 유지됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 i 화소로 공급하기 위한 제 1 내지 제 i 가변구동전압들과, 그리고 상기 정전압을 생성하는 전원공급부를 더 포함하며; 그리고,
    상기 제 n 화소에 공급되는 제 n 가변구동전압은, 상기 제 n 프레임에서의 블랭크기간의 일부 기간 동안 상기 정전압보다 작은 값으로 유지되며, 상기 제 n 프레임에서의 블랭크기간의 일부 기간이 지난 후 제 n 수평기간에 도달하기 전에 상기 정전압보다 더 큰 값으로 유지됨을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 n 가변구동전압이 정전압보다 작은 값일 때, 이 제 n 가변구동전압의 값이 기준전압과 동일한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  21. 삭제
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 n 프레임의 블랭크기간 중 상기 일부 기간을 제외한 나머지 블랭크기간이 적어도 2개 이상의 기간들로 구분되며; 그리고,
    상기 데이터 라인에 접속되며 상기 제 n 화소와 다른 적어도 2개의 화소들이, 상기 적어도 2개의 기간들 동안 상기 데이터 라인으로 공급된 기준전압을 근거로, 그들 내부에 구비된 각 구동 스위칭소자의 문턱전압을 순차적으로 검출하여 상기 타이밍 컨트롤러로 제공함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 n 화소는 상기 일부 기간의 종료 시점에 상기 구동 스위칭소자의 문턱전압을 검출함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시장치.
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