KR101970575B1 - 유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 다이오드 표시장치에 관한 것으로, 특히 데이터 라인과 화소 회로들 간의 기생 캐패시터에 의해 왜곡된 데이터 전압을 복원시킴으로써 수직 크로스토크 등의 불량 현상을 방지하고 화질을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법에 관한 것으로, 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시하는 표시패널; 상기 표시패널의 데이터 라인과 화소들 간에 형성되는 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압 레벨이 복원되도록 매 수평 기간의 데이터 전압 출력 기간 중에 복원 전압으로 변환 공급하여 복수의 데이터 라인들을 구동함과 아울러, 상기 표시패널의 게이트 라인들을 순차 구동하는 구동 집적회로; 및 상기 표시패널의 전원라인들에 고전위 및 저전위 전압을 인가하는 전원 공급부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 유기 발광 다이오드 표시장치에 관한 것으로, 특히 데이터 라인과 화소 회로들 간의 기생 캐패시터에 의해 왜곡된 데이터 전압을 복원시킴으로써 수직 크로스토크 등의 불량 현상을 방지하고 화질을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
최근, 대두되고 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display)로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 및 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display) 등이 있다. 이 중 유기 발광 다이오드 표시장치는 전자와 정공의 재결합으로 유기 발광층을 발광시키는 자발광 소자로 휘도가 높고 구동 전압이 낮으며 초박막화가 가능하여 차세대 표시 장치로 기대되고 있다.
유기 발광 다이오드 표시장치를 구성하는 다수의 단위 화소들 각각은 양극 및 음극 사이의 유기 발광층으로 구성된 유기 발광 다이오드와, 각 유기 발광 다이오드를 독립적으로 구동하는 화소 회로를 구비한다.
화소 회로는 주로 스위칭 트랜지스터와 커패시터 및 구동 트랜지스터를 포함한다. 스위칭 트랜지스터는 스캔 펄스에 응답하여 데이터 전압을 커패시터에 충전하고, 구동 트랜지스터는 커패시터에 충전된 데이터 전압의 크기에 따라 각 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류의 크기를 조절함으로써 각 화소의 계조를 조절한다.
하지만, 종래 기술에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 데이터 라인들과 각각의 화소 회로들에는 기생 캐패시터(Parastic Capacitor, Cp)가 존재할 수밖에 없었으며, 이 기생 캐패시터에 의해 각 화소 회로에 충전된 데이터 전압이나 각 화소 회로에 구비된 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 왜곡되는 문제가 있었다.
다시 말해, 데이터 라인 및 데이터 라인으로부터 데이터 전압을 공급받는 각 화소 회로의 데이터 전압 충전 노드에는 공정 구조적인 특성상 기생 캐패시터가 존재한다. 데이터 라인들의 데이터 전압 레벨은 적어도 한 수평 라인 단위로 가변 되기 때문에, 데이터 전압 충전 노드에 충전된 데이터 전압이나 구동 트랜지스터의 문턱 전압이 데이터 라인의 전압 가변 폭에 따라 가변 될 수밖에 없었다.
이에, 각 화소 회로나 구동 트랜지스터의 설계시 데이터 라인과의 기생 캐패시터 성분을 최대한 줄일 수 있도록 하고는 있지만, 해상도에 따라 스위칭 트랜지스터나 구동 트랜지스터 설계에 많은 제약이 따르기 때문에 기생 캐패시터 성분을 줄이는 데는 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 데이터 라인과 화소 회로들 간의 기생 캐패시터에 의해 왜곡된 데이터 전압을 복원시킴으로써 수직 크로스토크 등의 불량 현상을 방지하고 화질을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시하는 표시패널; 상기 표시패널의 데이터 라인과 화소들 간에 형성되는 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압 레벨이 복원되도록 매 수평 기간의 데이터 전압 출력 기간 중에 복원 전압으로 변환 공급하여 복수의 데이터 라인들을 구동함과 아울러, 상기 표시패널의 게이트 라인들을 순차 구동하는 구동 집적회로; 및 상기 표시패널의 전원라인들에 고전위 및 저전위 전압을 인가하는 전원 공급부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 집적회로는 상기 각 화소들을 구동하는 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 해당 화소의 데이터 전압을 각 데이터 라인으로 공급하고, 상기 각 화소들을 구동하는 상기 매 수평 기간 중 발광 기간에는 상기 데이터 전압 레벨을 상기의 복원 전압 레벨로 변환하여 상기 각 데이터 라인들로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 복원 전압은 이전단 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압이거나, 상기 이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압에 미리 설정된 기준 계조 전압이 부가되어 생성된 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 구동 집적회로는 상기 게이트 및 데이터 라인들의 구동 타이밍을 제어함과 아울러, 감마 전압 레벨을 설정하며, 상기 이전 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터와 현재 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터를 비교하여 상기 복원 전압의 레벨을 설정함으로써 복원 전압 레벨 설정 신호를 생성 및 출력하는 타이밍 제어부, 상기 감마 선택신호에 따라 복수의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터들의 계조 값에 각각 대응되도록 세분화시켜 감마 전압 세트를 생성하는 감마전압 발생부, 및 상기 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 상기 감마 전압 세트를 이용하여 1수평 라인분의 영상 데이터를 아날로그의 상기 데이터 전압로 변환하여 출력하고, 상기 매 수평 기간 중 발광 기간에는 상기 복원 전압 레벨 설정 신호에 따라 1수평 라인분의 복원 전압을 출력하는 디지털-아날로그 변환부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 복원 전압은 이전단 수평 라인 화소의 계조 값과 미리 설정된 기준 계조 값의 차이값에 미리 설정된 가중치 곱한 후, 상기 기준 계조 값과 상기 가중치가 곱해진 값의 차이 값에 대응하는 레벨로 설정된 것 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법은 표시패널의 데이터 라인과 화소들 간에 형성되는 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압 레벨이 복원되도록 매 수평 기간의 데이터 전압 출력 기간 중에 복원 전압으로 변환 공급하여 복수의 데이터 라인들을 구동하는 단계, 상기 표시패널의 게이트 라인들을 순차 구동하는 단계; 및 상기 표시패널의 전원라인들에 고전위 및 저전위 전압을 인가하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
복수의 데이터 라인들을 구동하는 단계는 상기 각 화소들을 구동하는 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 해당 화소의 데이터 전압을 상기 각 데이터 라인으로 공급하고, 상기 각 화소들을 구동하는 상기 매 수평 기간 중 발광 기간에는 상기 데이터 전압 레벨을 상기의 복원 전압 레벨로 변환하여 상기 각 데이터 라인들로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 복원 전압은 이전단 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압이거나, 상기 이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압에 미리 설정된 기준 계조 전압이 부가되어 생성된 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 전압 및 복원 전압을 상기 각 데이터 라인에 공급하는 단계는 상기 게이트 및 데이터 라인들의 구동 타이밍을 제어함과 아울러, 감마 전압 레벨을 설정하며, 상기 이전 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터와 현재 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터를 비교하여 상기 복원 전압의 레벨을 설정함으로써 복원 전압 레벨 설정 신호를 생성 및 출력하는 단계, 상기 감마 선택신호에 따라 복수의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터들의 계조 값에 각각 대응되도록 세분화시켜 감마 전압 세트를 생성하는 단계, 및 상기 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 상기 감마 전압 세트를 이용하여 1수평 라인분의 영상 데이터를 아날로그의 상기 데이터 전압로 변환하여 출력하고, 상기 매 수평 기간 중 발광 기간에는 상기 복원 전압 레벨 설정 신호에 따라 1수평 라인분의 복원 전압을 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 복원 전압은 이전단 수평 라인 화소의 계조 값과 미리 설정된 기준 계조 값의 차이값에 미리 설정된 가중치 곱한 후, 상기 기준 계조 값과 상기 가중치가 곱해진 값의 차이 값에 대응하는 레벨로 설정된 것 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법은 데이터 라인과 각 화소 회로들 간의 기생 캐패시터, 즉, 데이터 라인과 각 화소 회로에 구비된 구동 트랜지스터의 게이트 연결 노드와의 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압이나 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 복원시킨다. 이에, 기생 캐패시터에 의해 발견되던 서브 화소들의 수직 크로스토크 등의 불량 현상을 방지하고 화질을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치를 나타낸 구성 회로도.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 한 서브 화소를 나타낸 등가 회로도.
도 3은 도 1에 도시된 구동 집적회로를 구체적으로 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 파형도.
도 5는 도 4에 도시된 복원 전압의 레벨 설정 방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치를 나타낸 구성 회로도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 한 서브 화소를 나타낸 등가 회로도이다.
도 1에 도시된 유기 발광 다이오드 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 표시패널(1); 표시패널(1)의 데이터 라인과 화소들 간에 형성되는 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압 레벨이 복원되도록 매 수평 기간의 데이터 전압 출력 기간 중에 복원 전압으로 변환 공급하여 복수의 데이터 라인들(DL 1 내지 DLm)을 구동함과 아울러, 표시패널(1)의 게이트 라인들(GL1 내지 GLn) 및 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)을 순차 구동하는 구동 집적회로(2); 및 표시패널(1)의 전원라인(PLn 내지 PLm)들에 고전위 및 저전위 전압(VDD,VSS)을 인가하는 전원 공급부(3)를 구비한다.
표시패널(1)은 복수의 서브 화소(P)들이 각 화소영역에 매트릭스 형태로 배열되어 영상을 표시하게 되는데, 각 서브 화소(P)는 발광 다이오드(OLED)와 그 발광 다이오드(OLED)를 독립적으로 구동하는 화소 회로를 구비한다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같은 각각의 서브 화소(P)는 각각의 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 보상 전원 라인(CPL), 발광 제어 라인(EL) 및 전원 라인(PL)에 접속된 화소 회로 및 화소 회로와 저전위 전압(VSS)의 사이에 접속되어 등가적으로는 다이오드로 표현되는 발광 다이오드(OLED)를 구비한다. 여기서, 고전위 전압(VDD)은 저전위 전압(VSS) 보다 높은 전압 레벨을 갖는다. 그리고 저전위 전압(VSS)은 접지이나 그라운드 전압이 될 수도 있다.
화소 회로는 구동 트랜지스터(DT)와, 제 1 내지 제 5 트랜지스터(T1~T5)와, 스토리지 커패시터(Cst)를 구비하여 이루어진다. 여기서, 제 1 내지 제 5 트랜지스터(T1~T5)와 구동 트랜지스터(DT)는 NMOS 트랜지스터 또는 PMOS 트랜지스터 등으로 구성될 수 있는데, 이하에서는 상기 제 1 내지 제 5 트랜지스터(T1~T5)와 구동 트랜지스터(DT)가 NMOS 트랜지스터로 이루어진 예를 설명하기로 한다.
제 1 트랜지스터(T1)는 스캔신호(Scan)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압(Vdata)과 복원 전압을 제 1 노드(N1)에 공급한다. 제 1 노드(N1)는 제 1 트랜지스터(T1)와, 제 2 트랜지스터(T2)의 출력단이 공통으로 접속되는 노드이다. 제 1 트랜지스터(T1)는 매 수평 기간(초기화 기간, 샘플링 기간, 충전 기간, 발광 기간) 중 초기화 기간과 샘플링 기간에 턴-온 되어 데이터 라인(DL)과 제 1 노드(N1) 사이에 전류패스를 형성한다.
제 2 트랜지스터(T2)는 발광신호(EM)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 기준전압(Vref)을 제 1 노드(N1)에 공급한다. 제 2 트랜지스터(T2)는 매 수평 기간 중 초기화 기간과 발광 기간에 턴-온 되어 기준전압(Vref)을 제 1 노드(N1)에 공급한다.
제 3 트랜지스터(T3)는 스캔신호(Scan)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 제 2 노드(N2)와 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극을 서로 연결한다. 제 2 노드(N2)는 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 접속된 노드이다. 제 3 트랜지스터(T3)는 매 수평 기간 중 초기화 기간과 샘플링 기간에 턴-온 되어 제 2 노드(N2)와 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극 사이에 전류패스를 형성한다.
제 4 트랜지스터(T4)는 발광신호(EM)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극과 제 3 노드(N3)를 서로 연결한다. 제 3 노드(N3)는 OLED의 애노드 전극과 접속된 노드이다. 제 4 트랜지스터(T4)는 매 수평 기간 중 초기화 기간과 발광 기간에 턴-온 되어 구동 트랜지스터(DT)의 드레인 전극과 제 3 노드(N3) 사이에 전류패스를 형성한다.
제 5 트랜지스터(T5)는 스캔신호(Scan)에 따라 턴-온 또는 턴-오프 되며, 턴-온시 기준전압(Vref)을 제 3 노드(N3)에 공급한다. 제 5 트랜지스터(T5)는 매 수평 기간 중 초기화 기간과 샘플링 기간에 턴-온 되어 기준전압(Vref)을 제 3 노드(N3)에 공급한다.
구동 트랜지스터(DT)는 소스 전극에 고전위 전압(VDD)이 공급되며, 제 2 노드(N2)의 전압레벨에 따라 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어함으로써 발광 다이오드(OLED)의 발광량을 조절한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결된다.
발광 다이오드(OLED)는 화소 회로에 접속된 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 유기층을 포함한다. 이러한 화소 회로와 발광 다이오드(OLED)의 동작 순서 및 발광 과정에 대해서는 이 후에 첨부된 구동 파형도를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
구동 집적회로(2)는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 제어신호들을 자체 생성하고, 이를 이용하여 게이트 온 신호(예를 들어, 로우 또는 하이 논리의 게이트 전압)를 순차적으로 생성 및 출력한다. 그리고 게이트 온 신호의 펄스 폭을 자체 제어하여 게이트 온 신호들을 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 도 2에 도시된 화소 회로 구조 따른 게이트 온 신호는 매 수평기간 중 초기화 기간과 샘플링 기간 중에 게이트 온 전압레벨로 출력되고, 매 수평기간 중 충전 기간과 발광 기간에는 게이트 오프 전압 레벨로 출력된다. 이에 따라, 구동 집적회로(2)는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 화소 회로들이 게이트 라인(GL1 내지 GLn) 단위로 구동되도록 한다.
또한, 구동 집적회로(2)는 게이트 온 신호(Scan)들의 생성 방법과 유사한 방법으로 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)을 구동하기 위한 발광 신호(EM)들을 자체 생성한 후, 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)에 순차적으로 공급한다. 도 2에 도시된 화소 회로 구조 따른 발광 신호(EM)들은 매 수평기간 중 초기화 기간과 발광 기간에는 온 레벨로 출력되고, 매 수평기간 중 샘플링 기간과 충전 기간에는 게이트 오프 레벨로 출력된다. 이에, 구동 집적회로(2)는 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)에 접속된 화소 회로들이 발광 제어라인(EL1 내지 ELn) 단위로 자체 발광하도록 한다.
이와 아울러, 구동 집적회로(2)는 외부로부터 입력되거나 자체 저장된 디지털 영상 데이터(RGB)를 아날로그 전압 즉, 아날로그의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들로 출력한다. 구체적으로, 구동 집적회로(2)는 복수 레벨의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터(RGB)들의 계조 값(예를 들어, 0계조 값 내지 255계조 값)에 각각 대응되도록 세분화시켜 감마 전압 세트를 생성한 후, 감마전압 세트를 이용하여 디지털 영상 데이터(RGB)들을 아날로그 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 그리고, 변환된 데이터 전압(Vdata)들을 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 순차 공급한다.
이러한, 데이터 집적회로(2)는 매 수평 기간 단위로 해당 화소의 데이터 전압(Vdata)을 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들로 공급한다. 이때, 각 화소 회로들을 구동하는 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 해당 화소의 데이터 전압(Vdata)을 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 공급하고, 매 수평 기간 중 발광 기간에는 데이터 전압(Vdata) 레벨을 복원 전압(Rdata)레벨로 변환하여 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들로 공급한다.
복원 전압(Rdata)은 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)과 화소 회로들 간에 형성되는 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압 레벨이 발광 기간에 복원되도록 생성된 전압이다. 이러한, 복원 전압(Rdata)은 이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압이 될 수 있다. 또한, 복원 전압(Rdata)은 이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압에 미리 설정된 기준 계조 전압이 부가되어 생성된 전압이 될 수도 있다.
도 3은 도 1에 도시된 구동 집적회로를 구체적으로 도시한 구성도이다.
도 3에 도시된 구동 집적회로(2)는 게이트 및 데이터 라인들(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLm)의 구동 타이밍을 제어함과 아울러, 감마 전압 레벨을 설정하며, 이전 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터와 현재 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터를 비교하여 복원 전압(Rdata)의 레벨을 설정하고 복원 전압 레벨 설정 신호(GMS)를 생성 및 출력하는 타이밍 제어부(21), 감마 선택신호(VREG)에 따라 복수의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터(RGB)들의 계조 값에 각각 대응되도록 세분화시켜 감마 전압 세트(V0~V255)를 생성하는 감마전압 발생부(26), 및 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 감마 전압 세트를 이용하여 1수평 라인분의 영상 데이터(DData)를 아날로그의 데이터 전압(AData)로 변환하여 출력하고, 매 수평 기간 중 발광 기간에는 복원 전압 레벨 설정 신호(GMS)에 따라 1수평 라인분의 복원 전압(Rdata)을 출력하는 디지털-아날로그 변환부(DAC; Digital Analog Converter, 25)를 구비한다.
또한, 구동 집적회로(2)는 타이밍 제어부(21)으로부터의 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 신호(Scan)를 순차 공급함과 아울러 발광 제어 라인(EL1 내지 ELn)에 발광 신호(EM)을 순차적으로 공급하는 게이트 구동부(22), 타이밍 제어부(21)으로부터의 소스 스타트 펄스(SSP; Source Stsrt Pulse)와 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock)에 응답하여 샘플링 신호(SAM; Sampling Signal)를 출력하는 쉬프트 레지스터(23), 샘플링 신호(SAM)에 따라 영상 데이터(Data)를 순차적으로 샘플링하고 타이밍 제어부(21)로부터의 소스 출력 신호(SOE; Source Output Enable)와 영상 데이터(Data)를 공급받아서 샘플링된 1 라인분의 데이터(DData)를 동시에 상기 DAC(25)로 출력하는 래치부(24), 및 DAC(25)로부터의 아날로그 영상 신호(AData) 및 복원 전압(Rdata)을 증폭하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급하는 출력버퍼(27)를 구비한다.
타이밍 제어부(21)는 게이트 제어신호(GCS) 및 소스 쉬프트 클럭(SSC)과 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 출력 인에이블(SOE) 신호 등을 생성하여 발광 제어라인(EL1 내지 ELn)과 게이트 및 데이터 라인들(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLm)의 구동 타이밍을 제어한다.
이와 아울러, 타이밍 제어부(21)는 이전의 1수평 라인분 화소들 각각의 영상 데이터와 현재 1수평 라인분 화소들 각각의 영상 데이터를 비교하여, 이전 수평 라인 화소의 데이터 전압과 현재 수평 라인 화소의 데이터 전압 간의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시킨 전압인 복원 전압(Rdata) 레벨을 설정한다. 이때, 타이밍 제어부(21)는 하기 수학식 1로 제시된 바와 같이, 이전단 수평 라인 화소의 계조 값과 미리 설정된 기준 계조 값의 차이값에 미리 설정된 가중치 곱한 후, 기준 계조 값과 가중치가 곱해진 값의 차이 값에 대응하는 전압이복원 전압(Rdata)이 되도록 그 레벨을 설정하기도 한다.
[수학식 1]
Figure 112012109318717-pat00001
여기서, n-1Gray는 이전단 수평 라인 화소의 계조 값이며, Gray(ref)는 미리 설정된 기준 계조 값이다. 그리고, G는 미리 설정된 가중치이다.
쉬프트 레지스터(23)는 타이밍 제어부(21)로부터의 소스 쉬프트 클럭(SSC)과 소스 스타트 펄스(SSP)를 이용하여 샘플링 신호(SAM)를 발생한다. 구체적으로, 쉬프트 레지스터(23)는 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 소스 스타트 펄스(SSP)를 쉬프트시켜 샘플링 신호(SAM)를 발생하여 래치부(24)에 순차적으로 공급한다.
래치부(24)는 타이밍 제어부(21)로부터 공급되는 영상 데이터(Data)를 쉬프트 레지스터(23)로부터의 샘플링 신호(SAM)에 따라 순차적으로 샘플링한다. 그리고, 샘플링된 데이터를 1 라인분 단위로 저장하고 소스 출력 인에이블 신호(SOE)에 응답하여 저장된 1 라인분의 래치된 영상 데이터(DData)를 DAC(25)로 동시에 출력한다.
감마전압 발생부(26)는 감마 선택신호(VREG)가 입력되면 미리 설정된 어느 한 레벨의 최대 및 최소 기준 감마전압 사이에 직렬 접속된 저항들 사이의 분압 모드에서 복수 레벨의 기준 감마전압들을 생성하고, 생성된 복수 레벨의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터(RGB)들의 계조 값에 각각 대응되도록 복수의 분압 모드로 세분화시켜 감마 전압 세트를 생성한다.
DAC(24)는 감마전압 발생부(26)로부터 공급되는 감마 전압 세트를 이용하여 디지털 데이터 신호(DData)를 아날로그 영상 데이터(AData)로 변환하고, 복원 전압 레벨 설정 신호(GMS)에 따라서는 복원 전압(Rdata)을 설정한다. 그리고, 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 변환된 1 라인분의 아날로그 영상 데이터(AData)를 동시에 출력버퍼(27)로 출력하며, 매 수평 기간 중 발광 기간에는 1라인분의 복원 전압(Rdata)을 동시에 출력버퍼(27)로 출력한다. 이러한, DAC(24)는 매 수평 기간 중 발광 기간에만 복원 전압(Rdata)을 출력할 수 있도록 매 수평 기간 중 발광 기간, 또는 특정 기간에만 복원 전압 레벨 설정 신호(GMS)을 입력받아 복원 전압(Rdata)을 설정 및 출력할 수 있다.
출력버퍼(27)는 DAC(25)로부터의 데이터 전압(AData) 및 복원 전압(Rdata)이 데이터 라인(DL1 내지 DLm)의 RC 시정수에 따라 왜곡되는 것을 방지하기 위해 아날로그 영상 데이터(AData)과 복원 전압(Rdata)을 증폭하여 증폭된 전압들(Vdata,Rdata)을 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.
도 4는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 파형도이다. 그리고, 도 5는 도 4에 도시된 복원 전압의 레벨 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
각 화소 별 프레임 기간이나 1수평 라인의 수평 기간(1H)은 초기화 기간(S1), 샘플링 기간(S2), 충전 기간(S3), 발광 기간(S4)으로 각각 구분된다.
먼저, 초기화 기간(S1)에는 제 1 내지 제 5 트랜지스터(T1~T5)가 턴-온 된다. 이러한 초기화 기간(S1)에는 제 1 내지 제 3 노드(N1, N2, N3)가 미리 설정된 기준 전압(Vref)으로 초기화된다.
샘플링 기간(S2)에는 제 1, 제 3, 제 5 트랜지스터(T1, T3, T5)가 턴-온 되고, 제 2, 제 4 트랜지스터(T2, T4)가 턴-오프 된다. 샘플링 기간(S2)에는 데이터 전압(Vdata)이 제 1 트랜지스터(T1)를 통해 제 1 노드(N1)에 공급된다. 그리고 구동 트랜지스터(DT)를 통해 흐르는 전류가 제 3 트랜지스터(T3)를 통해 제 2 노드(N2)에 유입되면서 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압(Vth)을 센싱하게 된다. 이때, 제 2 노드(N2)의 전압레벨은 기준 전압(Vref)에서 "VDD+Vth"으로 수렴하게 된다. 하지만, 데이터 라인(DL)과 데이터 라인(DL)으로부터 데이터 전압(Vdata)을 공급받는 제 1 노드(또는, 데이터 전압 충전 노드, N1)와는 기생 캐패시터가 존재하기 때문에, 이전단 수평 라인의 데이터 전압과 현재 입력되는 데이터 전압(Vdata) 간의 차 전압만큼 제 2 노드(N2)의 전압레벨이 가변 및 왜곡될 수 있다. 즉, 이전단 수평 라인의 데이터 전압과 현재 입력되는 데이터 전압(Vdata) 간의 차 전압이 - 6V인 경우, 제 2 노드(N2)의 전압레벨은 "VDD+Vth-6V"로 수렴하게 된다. 반면, 이전단 수평 라인의 데이터 전압과 현재 입력되는 데이터 전압(Vdata) 간의 차 전압이 7V인 경우, 제 2 노드(N2)의 전압레벨은 "VDD+Vth+7V"로 수렴하게 된다.
충전 기간(S3)에는 제 1 내지 제 5 트랜지스터(T1~T5)가 턴-오프 된다. 이러한 제 3 기간(③)은 제 1 노드(N1)에 공급된 데이터 전압(Vdata)을 홀드(hold)시키는 기간이다. 이러한 충전 기간(S3)에는 제 1 내지 제 3 노드(N1, N2, N3)가 플로팅 되는데, 제 2 노드(N2)는 제 3 트랜지스터(T3)의 턴-오프에 따른 킥백 전압으로 인해 전압레벨이 상승하게 된다. 충전 기간(S3)의 킥백 전압은 제 3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극과 제 2 노드(N2) 사이의 기생 캐패시터로 인해 발생된다. 따라서, 충전 기간(S3)에 제 2 노드(N2)의 전압레벨을 상승시키는 킥백 전압은 스캔신호(Scan)의 전압 범위에 영향을 받는다.
발광 기간(S4)에는 제 2, 제 4 트랜지스터(T2, T4)가 턴-온 되고, 제 1, 제 3, 제 5 트랜지스터(T1, T3, T5)가 턴-오프 된다. 이러한 발광 기간(S4)에는 제 2 노드(N2)가 제 2, 제 4 트랜지스터(T2, T4)의 턴-온에 따른 킥백 전압으로 인해 전압레벨이 하강하게 된다. 그리고 기준전압(Vref)이 제 2 트랜지스터(T2)를 통해 제 1 노드(N1)에 공급되는데, 제 2 노드(N2)는 스토리지 커패시터(Cst)의 커플링 현상으로 제 1 노드(N1)의 전압 변화량(Vdata-Vref)만큼 전압레벨이 하강하게 된다. 구동 트랜지스터(DT)는 변경된 제 2 노드(N2)의 전압레벨에 따라 발광 다이오드(OLED)에 구동전류를 공급하게 된다.
한편, 발광 기간(S4)에 데이터 라인(DL)에는 복원 전압(Rdata voltage)이 공급된다. 이 복원 전압(Rdata voltage)은 이전단 수평 라인의 데이터 전압과 현재 입력되는 데이터 전압(Vdata) 간의 차 전압을 반대 극성으로 인가한 전압이기 때문에, 제 2 노드(N2)에 충전된 전압과도 반대 극성의 차이를 갖는다. 따라서, 데이터 라인(DL)에 복원 전압(Rdata voltage)이 인가되면 기생 캐패시터의 영향으로 샘플링 기간(S2)에 왜곡되었던 제 2 노드(N2)의 전압이나 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압이 왜곡되기 이전 레벨로 복원된다. 한편, 구동 트랜지스터(DT)의 경우에는 변경된 제 2 노드(N2)의 전압레벨에 따라 발광 다이오드(OLED)에 구동전류를 공급함으로써, 발광 다이오드(OLED)가 충전되었던 데이터 전압(Vdata) 따라 발광되도록 한다.
발광 기간(S4)의 복원 전압(Rdata)은 제 2 노드(N2)의 전압이나 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압이 왜곡되기 이전 레벨로 복원되도록 해야하므로, 표시패널(1)의 크기나 구동 특성 및 구동 트랜지스터(DT)의 크기에 따라 각각 알맞게 설정되어야 한다. 이에, 복원 전압(Rdata)은 이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압에 미리 설정된 기준 계조 전압(Gray(ref))이 부가되어 생성된 전압으로 설정될 수도 있다.
또한, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 발광 기간(S4)의 복원 전압(Rdata)은 이전단 수평 라인 화소의 계조 값(n-1Gray)과 미리 설정된 기준 계조 값(Gray(ref))의 차이값(n-1Gray - Gary(ref))에 미리 설정된 가중치(G) 곱한 후, 기준 계조 값(Gray(ref))과 가중치(G)가 곱해진 값의 차이 값에 대응하는 레벨로 설정될 수도 있다.
예를 들어, 이전단 수평 라인 화소의 계조 값(n-1Gray)이 80계조이며, 기준 계조 값(Gray(ref))이 100 계조인 경우, 그 차이 값은 -20계조가 된다. 만일, 가중치(G)가 1.2로 설정된 경우에 가중치를 전단 수평 라인 화소의 계조 값(n-1Gray)과 기준 계조 값(Gray(ref))의 차이값(n-1Gray - Gary(ref))인 -20에 곱하면 -24계조로 가변된다. 이 후, 기준 계조 값(Gray(ref))인 100계조와 가중치(G)가 곱해진 값인 -24계조와의 차이(-) 값을 산출하면 124계조 이므로, 기준 계조 값(Gray(ref))보다 높은 124계조에 따른 감마 전압 레벨이 복원 전압(Rdata) 레벨로 설정될 수 있다. 여기서, 가중치(G)는 복원 전압(Rdata) 따른 데이터 라인(DL) 및 화소 회로의 반응 속도 즉, 전압 레벨 전환 속도를 조절하기 위해 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다.
도 5를 참조하여, 한번 더 예를 들어보면, 이전단 수평 라인 화소의 계조 값(n+1Gray)이 120계조이며, 기준 계조 값(Gray(ref))이 100 계조인 경우, 그 차이 값은 20계조가 된다. 만일, 가중치(G)가 1.2로 설정된 경우에 가중치를 전단 수평 라인 화소의 계조 값(n+1Gray)과 기준 계조 값(Gray(ref))의 차이값(n+1Gray - Gary(ref))인 20에 곱하면 24계조로 가변된다. 이 후, 기준 계조 값(Gray(ref))인 100계조와 가중치(G)가 곱해진 값인 24계조와의 차이 값을 산출하면 76계조 이므로, 76계조에 따른 감마 전압 레벨이 복원 전압(Rdata) 레벨로 설정될 수 있다.
이렇게 복원 전압(Rdata)을 다양한 방법으로 설정하여 발광 기간(S4) 동안 데이터 라인(DL)에 공급하면, 샘플링 기간(S2)에 왜곡되었던 제 2 노드(N2)의 전압이나 구동 트랜지스터(DT)의 문턱전압이 왜곡되기 이전 레벨로 복원시킬 수 있다.
이상 상술한 바와 같은 기술 특징을 갖는 본 발명의 유기 발광 다이오드 표시장치와 그 구동방법은 데이터 라인(DL)과 각 화소 회로 간의 기생 캐패시터, 즉, 데이터 라인(DL)과 각 화소 회로에 구비된 구동 트랜지스터의 게이트 연결 노드(제 2 노드(N2))와의 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압(Vdata)이나 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압을 복원시킬 수 있다. 이에, 기생 캐패시터에 의해 발견되던 서브 화소들의 수직 크로스토크 등의 불량 현상을 방지하고 화질을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 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 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 화소를 구비하여 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널의 데이터 라인과 화소들 간에 형성되는 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압 레벨이 복원되도록 매 수평 기간의 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 해당 화소의 데이터 전압을 각 데이터 라인으로 공급하고, 발광 기간에는 상기 데이터 전압 레벨을 복원 전압 레벨로 변환 공급하여 복수의 데이터 라인들을 구동함과 아울러, 상기 표시패널의 게이트 라인들을 순차 구동하는 구동 집적회로; 및
    상기 표시패널의 전원라인들에 고전위 및 저전위 전압을 인가하는 전원 공급부를 구비한 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복원 전압은
    이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압이거나,
    상기 이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압에 미리 설정된 기준 계조 전압이 부가되어 생성된 전압인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 집적회로는
    상기 게이트 및 데이터 라인들의 구동 타이밍을 제어함과 아울러, 감마 전압 레벨을 설정하며, 상기 이전 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터와 현재 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터를 비교하여 상기 복원 전압의 레벨을 설정함으로써 복원 전압 레벨 설정 신호를 생성 및 출력하는 타이밍 제어부,
    감마 선택신호에 따라 복수의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터들의 계조 값에 각각 대응되도록 세분화시켜 감마 전압 세트를 생성하는 감마전압 발생부, 및
    상기 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 상기 감마 전압 세트를 이용하여 1수평 라인분의 영상 데이터를 아날로그의 상기 데이터 전압로 변환하여 출력하고, 상기 매 수평 기간 중 발광 기간에는 상기 복원 전압 레벨 설정 신호에 따라 1수평 라인분의 복원 전압을 출력하는 디지털-아날로그 변환부를 구비한 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복원 전압은
    이전 수평 라인 화소의 계조 값과 미리 설정된 기준 계조 값의 차이값에 미리 설정된 가중치를 곱한 후, 상기 기준 계조 값과 상기 가중치가 곱해진 값의 차이 값에 대응하는 레벨로 설정된 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치.
  6. 표시패널의 데이터 라인과 화소들 간에 형성되는 기생 캐패시터에 의해 왜곡되는 데이터 전압 레벨이 복원되도록 매 수평 기간의 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 해당 화소의 데이터 전압을 각 데이터 라인으로 공급하고, 발광 기간에는 상기 데이터 전압 레벨을 복원 전압 레벨로 변환 공급하여 복수의 데이터 라인들을 구동하는 단계,
    상기 표시패널의 게이트 라인들을 순차 구동하는 단계; 및
    상기 표시패널의 전원라인들에 고전위 및 저전위 전압을 인가하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복원 전압은
    이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압이거나,
    상기 이전 수평 라인의 데이터 전압과 현재 수평 라인의 데이터 전압의 차이 전압을 반대 극성으로 전환시켜 생성된 전압에 미리 설정된 기준 계조 전압이 부가되어 생성된 전압인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 전압 및 복원 전압을 상기 각 데이터 라인에 공급하는 단계는
    상기 게이트 및 데이터 라인들의 구동 타이밍을 제어함과 아울러, 감마 전압 레벨을 설정하며, 상기 이전 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터와 현재 수평 라인 화소들 각각의 영상 데이터를 비교하여 상기 복원 전압의 레벨을 설정함으로써 복원 전압 레벨 설정 신호를 생성 및 출력하는 단계,
    감마 선택신호에 따라 복수의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터들의 계조 값에 각각 대응되도록 세분화시켜 감마 전압 세트를 생성하는 단계, 및
    상기 매 수평 기간 중 초기화 기간, 샘플링 기간, 및 충전 기간에는 상기 감마 전압 세트를 이용하여 1수평 라인분의 영상 데이터를 아날로그의 상기 데이터 전압로 변환하여 출력하고, 상기 매 수평 기간 중 발광 기간에는 상기 복원 전압 레벨 설정 신호에 따라 1수평 라인분의 복원 전압을 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 복원 전압은
    이전 수평 라인 화소의 계조 값과 미리 설정된 기준 계조 값의 차이값에 미리 설정된 가중치를 곱한 후, 상기 기준 계조 값과 상기 가중치가 곱해진 값의 차이 값에 대응하는 레벨로 설정된 것 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시장치의 구동방법.
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