KR101991337B1 - 유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법 - Google Patents

유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기발광다이오드 소자의 열화를 보상하는 유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는 데이터라인들과 스캔라인들이 교차되는 화소 어레이를 포함하고, 상기 화소 어레이의 화소들 각각은 유기발광다이오드 소자를 포함하는 표시패널; 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하는 열화 보상부를 포함하는 타이밍 콘트롤러; 상기 타이밍 콘트롤러에 의해 열화 보상된 RGB 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 데이터 구동회로; 및 상기 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 상기 스캔라인들로 순차적으로 출력하는 스캔 구동회로를 구비하고, 상기 열화 보상부는, 상기 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 산출하는 휘도 산출부; 상기 휘도 산출부에 의해 산출된 휘도를 제N(N은 10 이상의 자연수) 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링하는 휘도 샘플링부; 상기 휘도 샘플링부에 의해 샘플링된 휘도를 입력 어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값을 출력하는 룩-업 테이블; N 프레임 기간 동안 상기 휘도 보상값을 상기 휘도 산출부에 의해 산출된 휘도에 보상하여 출력하는 휘도 보상부; 및 상기 휘도 보상부에 의해 보상된 휘도를 상기 열화 보상된 RGB 데이터로 변환하는 RGB 변환부를 포함한다.

Description

유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 유기발광다이오드 소자의 열화를 보상하는 유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광다이오드 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode)와 같은 여러가지 평판표시장치가 활용되고 있다. 이들 평판표시장치 중에서, 유기발광다이오드 표시장치는 저전압 구동이 가능하고, 박형이며, 시야각이 우수하고, 응답속도가 빠른 특성이 있다. 유기발광다이오드 표시장치로서, 다수의 화소가 매트릭스 형태로 위치하여 영상을 표시하는 액티브 매트릭스 타입 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode) 표시장치가 널리 사용된다.
유기발광다이오드 표시장치의 유기발광다이오드 소자는 일정시간 이상 동안 지속적으로 발광하는 경우, 열화 되는 문제가 있다. 유기발광다이오드 소자가 열화 되면, 발광되는 빛의 휘도가 목표 휘도와 달라지고, 유기발광다이오드 소자의 수명이 감소된다. 유기발광다이오드 소자의 열화를 보상하기 위한 방법 중에 하나로, 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값을 피드백(Feedback) 받아 타이밍 콘트롤러에서 보상을 하는 방법이 알려져 있다.
하지만, 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값을 피드백 받아 타이밍 콘트롤러에서 보상을 하는 방법은 다음과 같은 문제가 있다. 첫 번째로, 각 화소의 유기발광다이오드 소자로부터 피드백 받는 전압 값은 10mV 이하의 작은 값을 가지므로, 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압을 피드백 받는 센싱 라인(sensing line)의 노이즈(Noise)에 민감하게 반응한다. 이로 인해, 피드백 받은 데이터가 노이즈(Noise) 값을 포함하는 경우, 유기발광다이오드 소자의 열화가 잘못된 값으로 보상되는 문제가 있다. 두 번째로, 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값은 아날로그 데이터이므로, 소스 드라이브 IC는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 타이밍 콘트롤러에 입력해야 한다. 이로 인해, 소스 드라이브 IC는 아날로그-디지털 컨버터를 구비해야 하므로, 부품 비용이 증가하는 문제가 있다. 세 번째로, 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값을 피드백 받는 센싱 라인(sensing)이 필요하므로, 소스 드라이브 IC로부터 표시패널에 연결되는 라인 수가 증가하는 문제가 있다. 네 번째로, 타이밍 콘트롤러는 피드백 데이터를 입력받아야 하므로, 핀(Pin) 수가 증가하는 문제가 있다. 다섯 번째로, 피드백 받은 데이터를 저장하기 위한 메모리 등이 필요하므로, 부품 비용이 증가하는 문제가 있다. 이하에서, 상기 문제점들을 해결한 유기발광다이오드 소자의 열화를 보상하는 유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법을 살펴본다.
본 발명은 유기발광다이오드 소자의 열화를 보상할 수 있는 유기발광다이오드 표시장치와 그 구동방법을 제공한다.
본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는 데이터라인들과 스캔라인들이 교차되는 화소 어레이를 포함하고, 상기 화소 어레이의 화소들 각각은 유기발광다이오드 소자를 포함하는 표시패널; 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하는 열화 보상부를 포함하는 타이밍 콘트롤러; 상기 타이밍 콘트롤러에 의해 열화 보상된 RGB 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 데이터 구동회로; 및 상기 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 상기 스캔라인들로 순차적으로 출력하는 스캔 구동회로를 구비하고, 상기 열화 보상부는, 상기 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 산출하는 휘도 산출부; 상기 휘도 산출부에 의해 산출된 휘도를 제N(N은 10 이상의 자연수) 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링하는 휘도 샘플링부; 상기 휘도 샘플링부에 의해 샘플링된 휘도를 입력 어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값을 출력하는 룩-업 테이블; N 프레임 기간 동안 상기 휘도 보상값을 상기 휘도 산출부에 의해 산출된 휘도에 보상하여 출력하는 휘도 보상부; 및 상기 휘도 보상부에 의해 보상된 휘도를 상기 열화 보상된 RGB 데이터로 변환하는 RGB 변환부를 포함한다.
본 발명의 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법은 데이터라인들과 스캔라인들이 교차되는 화소 어레이를 포함하고, 상기 화소 어레이의 화소들 각각은 유기발광다이오드 소자를 포함하는 표시패널을 구비하는 유기발광다이오드 표시장치에 있어서, 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하는 단계; 열화 보상된 RGB 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 단계; 및 상기 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 상기 스캔라인들로 순차적으로 출력하는 단계를 구비하고, 상기 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도에 기초하여 상기 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하는 단계는, 입력되는 상기 RGB 데이터의 휘도를 산출하는 단계; 산출된 휘도를 제N(N은 10 이상의 자연수) 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링하는 단계; 샘플링된 휘도를 입력 어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값을 출력하는 단계; N 프레임 기간 동안 상기 휘도 보상값을 상기 산출된 휘도에 보상하여 출력하는 단계; 및 보상된 휘도를 상기 열화 보상된 RGB 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도를 기준으로 열화 정도를 예측하여 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력한다. 그 결과, 본 발명은 유기발광다이오드 소자의 열화를 보상할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값을 피드백 받지 않는다. 그 결과, 본 발명은 아날로그-디지털 컨버터를 구비할 필요가 없고, 피드백 받은 데이터를 저장하기 위한 대량의 메모리가 필요하지 않으므로, 부품 비용을 절감할 수 있다.
나아가, 본 발명은 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값을 피드백 받는 센싱 라인(sensing)이 필요 없고, 타이밍 콘트롤러에 입력되는 피드백 데이터가 없으므로 타이밍 콘트롤러의 핀 수가 증가하지 않는다. 그 결과, 본 발명은 유기발광다이오드 표시장치를 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 타이밍 콘트롤러의 열화 보상부를 상세히 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열화 보상부의 타이밍을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 휘도 샘플링부의 출력 결과를 보여주는 시뮬레이션 결과 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 룩-업 테이블을 보여주는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 휘도 보상부의 출력 결과를 보여주는 시뮬레이션 결과 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 2의 타이밍 콘트롤러의 열화 보상부에 입력된 RGB 데이터와 출력된 RGB 데이터를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법을 나타내는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 유기발광다이오드 표시장치를 중심으로 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소들의 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 표시패널(200), 타이밍 콘트롤러(100), 스캔 구동회로(110), 데이터 구동회로(102), 호스트 시스템(130)을 구비한다.
표시패널(200)에는 데이터라인(D)들과 스캔라인(G)들이 교차되고 매트릭스 형태로 형성되는 화소 어레이를 포함한다. 표시패널(200)의 화소 어레이는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor 이하, "TFT"라 함)를 이용하여 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diod, OLED) 소자에 흐르는 전류를 제어하여 화상을 표시한다. 화소 어레이의 화소들 각각은 적색 유기발광다이오드(OLED) 소자를 포함하는 적색 화소와, 녹색 유기발광다이오드(OLED) 소자를 포함하는 녹색 화소와, 청색 유기발광다이오드(OLED) 소자를 포함하는 청색 화소를 포함한다. 화소들 각각은 구동 TFT, 적어도 한 개 이상의 스위치 TFT, 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다. 화소는 공지의 어떠한 구조로도 구현 가능하다. 화소들 각각은 스위치 TFT를 통해 데이터 라인(D) 및 스캔 라인(G)에 접속된다. 화소들 각각은 데이터 라인(D)을 통해 데이터 구동회로(120)로부터의 데이터전압을 공급받고, 스캔 라인(G)을 통해 스캔 구동회로(110)로부터의 스캔 펄스를 공급받는다.
타이밍 콘트롤러(100)는 호스트 시스템(130)으로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(120)와 스캔 구동회로(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 제어신호들은 스캔 구동회로(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호, 데이터 구동회로(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호를 포함한다.
타이밍 콘트롤러(100)는 도 2와 같이 유기발광다이오드 소자의 열화 보상을 위한 열화 보상부(10)를 포함한다. 열화 보상부(10)는 호스트 시스템(130)으로부터 RGB 데이터(RGB)를 입력받고, 화소들 각각의 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터(RGB')를 데이터 구동회로(120)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(100)의 열화 보상부(10)에 대하여는 도 2를 결부하여 후술한다.
데이터 구동회로(120)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 데이터 구동회로(120)는 타이밍 콘트롤러(100)로부터 출력되는 데이터 타이밍 제어신호에 따라 RGB 데이터(RGB)를 데이터전압으로 변환하여 데이터 라인(D)들로 출력한다.
데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 소스 드라이브 IC들의 쉬프트 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 소스 드라이브 IC들 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 데이터 전압의 극성을 제어한다. 타이밍 콘트롤러(100)와 소스 드라이브 IC들 사이의 데이터 전송 인터페이스가 mini LVDS 인터페이스라면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.
스캔 구동회로(110)는 타이밍 콘트롤러(100)로부터 출력되는 게이트 타이밍 제어신호에 따라 스캔라인(G)들에 데이터 전압과 동기되는 스캔펄스를 순차적으로 공급한다. 스캔 구동회로(110)는 GIP(Gate Drive-IC In Panel) 방식으로 표시패널(200)의 하부 기판상에 직접 형성되거나, TAB 방식으로 표시패널(200)의 스캔라인(G)들과 타이밍 콘트롤러(100) 사이에 연결될 수도 있다. GIP 방식에서, 레벨 쉬프터는 PCB(Printed Circuit Board) 상에 실장된다.
게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭들(Gate Shift Clocks), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스는 스캔 구동회로(110)에 입력되어 쉬프트 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭들은 레벨 쉬프터(Level Shifter)에 입력되어 레벨 쉬프팅된 후에 스캔 구동회로(110)에 입력되며, 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호로 이용된다. 게이트 출력 인에이블 신호는 스캔 구동회로(110)의 출력 타이밍을 제어한다.
호스트 시스템(130)은 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 RGB 데이터(RGB)를 타이밍 컨트롤러(100)에 공급한다. 또한, 호스트 시스템(130)은 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync), 도트 클럭(CLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등의 타이밍 신호들과 RGB 데이터(RGB)를 타이밍 콘트롤러(100)에 공급한다.
사용자는 사용자 입력장치(140)를 통해 일반 모드와 보상 모드를 선택할 수 있다. 사용자 입력장치(140)는 표시패널(200) 상에 부착되거나 내장된 터치 스크린, 온 스크린 디스플레이(On screen display, OSD), 키보드, 마우스, 리모트 콘트롤러(Remote controller) 등으로 형성될 수 있다. 사용자 입력장치(140)는 일반 모드와 보상 모드에 따라 발생되는 모드 신호(MODE)를 타이밍 콘트롤러(100)로 출력한다. 모드 신호(MODE)는 일반 모드에서 로우 로직 레벨로 발생할 수 있고, 보상 모드에서 하이 로직 레벨로 발생할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(100)는 입력된 모드 신호(MODE)에 따라 일반 모드와 보상 모드 중 어느 하나로 동작한다. 타이밍 콘트롤러(100)의 열화 보상부(10)는 일반 모드에서 입력된 RGB 데이터(RGB)를 바이패스하고, 보상 모드에서 입력된 RGB 데이터(RGB)를 열화 보상된 RGB 데이터(RGB')로 변환하여 출력한다.
도 2는 도 1의 타이밍 콘트롤러의 열화 보상부를 상세히 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 타이밍 콘트롤러(100)의 열화 보상부(10)는 휘도 산출부(11), 휘도 샘플링부(12), 룩-업 테이블(13), 휘도 보상부(14), 및 RGB 변환부(15)를 포함한다.
휘도 산출부(11)는 8비트의 RGB 데이터(RGB)를 입력받고, 입력받은 RGB 데이터(RGB)로부터 휘도(Y)와 색차정보(CbCr)를 산출한다. 휘도 산출부(11)는 수학식 1 내지 3과 같이 RGB 데이터(RGB)의 휘도(Y)와 색차정보(CbCr)를 산출한다.
Figure 112010080452004-pat00001
Figure 112010080452004-pat00002
Figure 112010080452004-pat00003
수학식 1 내지 3에서, Y는 RGB 데이터(RGB)의 휘도, Cb와 Cr은 RGB 데이터(RGB)의 색차정보, R은 R 데이터의 그레이 스케일(Gray Scale), G는 G 데이터의 그레이 스케일(Gray Scale), B는 B 데이터의 그레이 스케일(Gray Scale)을 의미한다.
휘도 산출부(11)는 수학식 1을 통해 산출된 RGB 데이터(RGB)의 휘도(Y)를 휘도 샘플링부(12)로 출력한다. 휘도 산출부(11)는 수학식 1을 통해 휘도(Y)를 휘도 보상부(14)로 출력한다. 휘도 산출부(11)는 수학식 2와 3을 통해 산출된 RGB 데이터(RGB)의 색차정보(CbCr)를 RGB 변환부(15)로 출력한다.
휘도 샘플링부(12)는 휘도 산출부(11)로부터 휘도(Y)를 입력받는다. 휘도 샘플링부(12)는 미리 정해진 제N(N은 10 이상의 자연수) 프레임 주기의 시간 간격으로 휘도(Y(N))를 샘플링한다. 휘도 샘플링부(12)는 제N 프레임에서 샘플링된 휘도(Y(N))를 룩-업 테이블(13)로 출력한다. 휘도 샘플링부(12)는 제N 프레임을 카운트(count)하고, 제N 프레임의 바로 다음 프레임부터 다시 제N 프레임의 카운트(count)를 시작하는 프레임 카운터(Frame Counter)를 포함할 수 있다. 휘도 샘플링부(12)로부터 샘플링되는 휘도(Y)에 대하여는 도 4a 내지 도 4c의 시뮬레이션 결과를 결부하여 상세히 설명한다.
룩-업 테이블(13)은 휘도 샘플링부(12)로부터 제N 프레임에서 샘플링된 휘도(Y(N))를 입력받는다. 룩-업 테이블(13)은 샘플링된 휘도(Y(N))를 입력어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값(α)을 휘도 보상부(14)로 출력한다. 룩-업 테이블(13)에 저장되는 휘도 보상값(α)에 대하여는 도 5를 결부하여 상세히 설명한다.
휘도 보상부(14)는 룩-업 테이블(13)로부터 휘도 보상값(α)을 입력받는다. 또한, 휘도 보상부(14)는 휘도 산출부(11)로부터 RGB 데이터(RGB)의 휘도(Y)를 입력받는다. 휘도 보상부(14)는 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 룩-업 테이블(13)로부터 휘도 보상값(α)을 입력받고, N 프레임 기간 동안 입력된 휘도 보상값(α)을 이용하여 보상한다. 휘도 보상부(14)는 제N 프레임을 카운트(count)하고, 제N 프레임의 바로 다음 프레임부터 다시 제N 프레임의 카운트(count)를 시작하는 프레임 카운터(Frame Counter)를 포함할 수 있다. 이에 대하여는 도 4를 결부하여 후술한다.
휘도 보상부(14)는 수학식 4와 같이 보상한다.
Figure 112010080452004-pat00004
Y'는 휘도 보상부(14)를 통해 보상된 휘도, Y는 제N 프레임에서 RGB 데이터(RGB)의 휘도, α는 휘도 보상값을 의미한다. 휘도 보상부(14)는 룩-업 테이블(13)로부터 입력된 휘도 보상값(α)을 저장하기 위한 메모리 등을 포함할 수 있다.
휘도 보상부(14)는 보상된 휘도(Y')를 RGB 변환부(15)로 출력한다. 휘도 보상부(14)로부터 출력되는 보상된 휘도(Y')에 대하여는 도 6a 및 도 6b의 시뮬레이션 결과를 결부하여 상세히 설명한다.
RGB 변환부(15)는 휘도 보상부(14)로부터 보상된 휘도(Y')를 입력받고, 휘도 산출부(11)로부터 색차정보(CbCr)을 입력받는다. RGB 변환부(15)는 보상된 휘도(Y')와 색차정보(CbCr)를 8비트의 RGB 데이터로 변환하고, 8비트의 RGB 데이터를 10비트의 RGB 데이터로 확장한다. RGB 변환부(15)는 확장된 10비트 RGB 데이터를 보상된 휘도(Y')와 비교하여 보상된 휘도(Y')로 정확하게 보상한 후에, 열화 보상된 RGB 데이터(RGB')를 출력한다.
RGB 변환부(15)는 수학식 5 내지 7과 같이 보상된 휘도(Y')와 색차정보(CbCr)를 8비트의 RGB 데이터로 변환한다. 수학식 5 내지 7에서, R'는 R' 데이터의 그레이 스케일(Gray Scale), G'는 G' 데이터의 그레이 스케일(Gray Scale), B'는 B' 데이터의 그레이 스케일(Gray Scale), Y'는 보상된 휘도, Cb 및 Cr은 색차정보를 의미한다.
Figure 112010080452004-pat00005
Figure 112010080452004-pat00006
Figure 112010080452004-pat00007
RGB 변환부(15)는 수학식 5 내지 7을 통해 변환된 8비트의 RGB 데이터를 10비트의 RGB 데이터(RGB')로 확장한다. 10비트의 RGB 데이터(RGB')는 8비트의 RGB 데이터보다 데이터의 크기가 4배 크기 때문에, 보상된 휘도(Y')를 더 정확히 표현할 수 있다. 따라서, RGB 변환부(15)는 확장된 10비트 RGB 데이터를 보상된 휘도(Y')와 비교하여 보상된 휘도(Y')로 정확하게 보상한 후에, 열화 보상된 RGB 데이터(RGB')를 출력한다. RGB 변환부(15)의 10비트의 RGB 데이터(RGB') 변환에 대하여는 도 7a 및 도 7b의 시뮬레이션 결과를 결부하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열화 보상부의 보상 타이밍을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 수직동기신호(Vsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 열화 보상부(10)에 입력되는 RGB 데이터(RGB), RGB 데이터(RGB)로부터 산출된 휘도(Y), 수직동기신호 스타트 신호(Vsync_Start), 프레임 카운터(Frame Counter), 샘플링된 휘도(Y(N)), 룩-업 테이블(13)로부터 출력된 휘도 보상값(α), 열화 보상부(10)로부터 출력되는 RGB 데이터(RGB')가 나타나 있다.
수직동기신호(Vsync)는 프레임의 시작과 함께 발생하고, 1 프레임 기간을 주기로 발생한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 RGB 데이터(RGB)의 유무를 지시하는 신호이다. 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 펄스 주기는 1 프레임 기간을 표시패널(200)의 수직라인으로 나눈 값과 실질적으로 동일하다. 또한, 데이터 인에이블 신호(DE)의 1 펄스 주기는 대략 1 수평기간으로 설정된다. 1 수평 기간 동안, 1 표시라인에 존재하는 픽셀들에 RGB 데이터(RGB)들이 기입된다. 휘도(Y)는 수학식 1 내지 수학식 3과 같이 RGB 데이터(RGB)로부터 산출된다. 수직동기신호 스타트 신호(Vsync_Start)는 매 프레임의 시작과 함께 발생한다. 프레임 카운터(Frame Counter)는 제N 프레임을 카운트(count)하고, 제N 프레임의 바로 다음 프레임부터 다시 제N 프레임의 카운트(count)를 시작한다. 샘플링된 휘도(Y(N))는 제N 프레임에서 샘플링된 휘도(Y)를 의미한다. 휘도 보상값(α)은 제N 프레임에서 샘플링된 휘도(Y(N))로부터 룩-업 테이블(13)을 이용하여 산출된다. 제N 프레임에서 산출된 휘도 보상값(α)은 그 이후 N 프레임 기간 동안 수학식 4와 같이 휘도(Y)에 보상되는 값이다. 열화 보상부(10)로부터 출력되는 RGB 데이터(RGB')는 보상된 휘도(Y')로부터 산출된다.
도 4a 내지 도 4c는 휘도 산출부 및 휘도 샘플링부의 입출력을 보여주는 시뮬레이션 결과 도면이다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, vsy_in은 수직동기신호(Vsync), clk은 클럭(CLK), de_in은 데이터 인에이블 신호(DE), r_in, g_in, b_in은 RGB 데이터(RGB), y_out은 RGB 데이터(RGB)로부터 산출된 휘도(Y), frame_st는 수직동기신호(Vsync) 기준 프레임 스타트 신호, monitoring_time은 샘플링 시간, FRM_CNT는 프레임 카운터(Frame Counter), y_pre는 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링된 휘도(Y(N))를 의미한다.
도 4b는 도 4a의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다. 도 4c는 도 4b의 B 부분을 확대하여 보여주는 도면이다. 본 시뮬레이션에서, 휘도 샘플링부(12)는 휘도 산출부(11)로부터 산출된 휘도(y_out)를 제10 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링한다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 데이터 인에이블 신호(de_in)가 하이 로직 레벨인 구간에서 RGB 데이터(r_in, g_in, b_in)가 휘도 산출부(11)에 입력된다. 휘도 산출부(11)는 입력된 RGB 데이터(r_in, g_in, b_in)로부터 휘도(y_out)를 산출한다. 이때, 대략 3 수평기간만큼 딜레이(delay)가 발생한다. 휘도 샘플링부(12)는 휘도 산출부(11)에서 산출된 휘도(y_out)를 샘플링하고, 샘플링된 휘도(y_pre)를 룩-업 테이블(13)로 출력한다. 이때, 대략 1 수평기간만큼 딜레이(delay)가 발생한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 룩-업 테이블을 보여주는 그래프이다. 도 5를 참조하면, x축은 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링된 휘도(Y(N))가 나타나 있고, y축은 휘도 보상값(α)이 나타나 있다.
룩-업 테이블(13)은 샘플링된 휘도(Y(N))에 따라 휘도 보상값(α)을 휘도 보상부(14)로 출력한다. 룩-업 테이블(13)은 최대 휘도가 200nit인 경우를 가정하였으며, x축의 샘플링된 휘도(Y(N))를 8 nit 또는 16 nit 단위로 분할하고, 분할된 범위에 따라 휘도 보상값(α)을 설정하였다.
룩-업 테이블(13)은 샘플링된 휘도(Y(N))가 높은 경우에 샘플링된 휘도(Y(N))가 낮은 경우보다 휘도 보상값(α)을 높게 설정하였다. 또한, 룩-업 테이블(13)은 0 내지 16 nit에 해당하는 휘도에서는 휘도 보상을 하지 않는다. 유기발광다이오드 소자는 높은 휘도로 오랜 시간 동안 발광하였을 때 열화가 발생하기 때문이다. 룩-업 테이블(13)은 샘플링된 휘도(Y(N))에 따른 휘도 보상값(α)을 휘도 보상부(14)로 출력한다.
도 6a 및 도 6b는 휘도 보상부와 RGB 변환부의 입출력 결과를 보여주는 시뮬레이션 결과 도면이다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, clk은 클럭(CLK), CP_EN은 열화 보상 인에이블 신호, vsy_in은 수직동기신호(Vsync), hs_in은 수평동기신호(Hsync), de_in은 데이터 인에이블 신호(DE), r_in, g_in, b_in은 RGB 데이터(RGB), frm_cnt는 프레임 카운터(Frame Counter), y_pre는 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링된 휘도(Y(N))를 의미한다. 또한, y_csc는 RGB 데이터(RGB)로부터 산출된 휘도(Y), u_csc, v_csc는 RGB 데이터(RGB)로부터 산출된 색차정보(CbCr), y_cmp는 보상된 휘도(Y'), u_cmp, v_cmp는 RGB 변환부(15)로 입력된 색차정보(CbCr), vs_cmp는 보상된 휘도(Y')에 동기된 수직동기신호(Vsync), hs_cmp는 보상된 휘도(Y')에 동기된 수평동기신호(Hsync), de_cmp는 보상된 휘도(Y')에 동기된 데이터 인에이블 신호(DE), r-out, g-out, b-out은 열화 보상된 RGB 데이터(RGB'), vs_out은 열화 보상된 RGB 데이터(RGB')에 동기된 수직동기신호(Vsync), hs_out은 열화 보상된 RGB 데이터(RGB')에 동기된 수평동기신호(Hsync), de_out은 열화 보상된 RGB 데이터(RGB')에 동기된 데이터 인에이블 신호(DE)를 의미한다.
도 6b는 도 6a의 C 부분을 확대하여 보여주는 도면이다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 보상된 휘도(y_cmp)와, 열화 보상된 RGB 데이터(r_out, g_out, b_out)의 출력이 상세히 나타나 있다. 휘도 보상부(14)는 샘플링된 휘도(y_pre)를 보상된 휘도(y_cmp)로 변환한다. 휘도 보상부(14)의 변환은 딜레이(delay)가 발생하지 않는다. RGB 변환부(15)는 보상된 휘도(y_cmp), 색차정보(u_cmp, v_cmp)로부터 열화 보상된 RGB 데이터(r_out, g_out, b_out)를 출력한다. 이때, 대략 3 수평기간만큼 딜레이(delay)가 발생한다.
도 7a 및 도 7b는 도 2의 타이밍 콘트롤러의 열화 보상부에 입력된 RGB 데이터와 출력된 RGB 데이터를 보여주는 도면이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(100)의 열화 보상부(10)에는 8비트의 RGB 데이터(RGB)가 입력되고, 10비트의 RGB 데이터(RGB)가 출력된다. 8비트의 RGB 데이터(RGB)는 0 내지 255의 그레이 스케일(Gray Scale)을 표현할 수 있는데 반해, 10비트의 RGB 데이터(RGB)는 0 내지 1023의 그레이 스케일(Gray Scale)을 표현할 수 있다. 즉, 10비트의 RGB 데이터(RGB)는 8비트의 RGB 데이터(RGB)보다 4배 더 많은 그레이 스케일(Gray Scale)을 표현할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 열화 보상부(10)에 입력된 8비트의 RGB 데이터(RGB)는 200 그레이 스케일(Gray Scale)을 가진다. 200 그레이 스케일(Gray Scale)의 8비트 RGB 데이터는 800 그레이 스케일(Gray Scale) 내지 803 그레이 스케일(Gray Scale)의 10비트 RGB 데이터로 표현될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 열화 보상부(10)에 입력된 200 그레이 스케일(Gray Scale)의 8비트 RGB 데이터(RGB)는 170 nit의 휘도를 가진다. 열화 보상부(10)로부터 출력된 휘도 보상된 10비트 RGB 데이터(RGB)는 172 nit의 휘도를 가진다. 열화 보상부(10)의 RGB 변환부(15)는 수학식 5 내지 수학식 7을 이용하여 172 nit에 해당하는 200 그레이 스케일(Gray Scale)의 8비트 RGB 데이터로 변환한다. 그 다음, 200 그레이 스케일(Gray Scale)의 8비트 RGB 데이터를 800 그레이 스케일(Gray Scale)의 10비트 RGB 데이터로 확장한다. 이때, 8비트 그레이 스케일(Gray Scale)에서, 170 nit와 172 nit는 모두 200 그레이 스케일(Gray Scale)로 표현될 수 있다. 하지만, 800 그레이 스케일(Gray Scale)의 10비트 RGB 데이터는 170 nit에 불과하다. 10비트 RGB 데이터는 8비트 RGB 데이터보다 4배 더 많은 그레이 스케일(Gray Scale)을 표현할 수 있으므로, RGB 변환부(15)는 800 그레이 스케일(Gray Scale)의 10비트 RGB 데이터를 보상된 휘도인 172 nit와 비교한다. RGB 변환부(15)는 800 그레이 스케일(Gray Scale)의 10비트 RGB 데이터의 휘도가 170 nit에 불과하므로, 800 그레이 스케일(Gray Scale)의 10비트 RGB 데이터의 휘도를 다시 한번 보상하여 최종적으로 172 nit의 휘도를 가지는 802 그레이 스케일(Gray Scale)의 10비트 RGB 데이터(RGB')를 출력한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법에 대하여는 도 2를 결부하여 설명하기로 한다.
첫 번째로, 타이밍 콘트롤러(100)의 열화 보상부(10)에 RGB 데이터(RGB)가 입력된다. 열화 보상부(10)의 휘도 산출부(11)는 RGB 데이터(RGB)로부터 휘도(Y)와 색차정보(CbCr)를 산출한다. 휘도 산출부(11)는 수학식 1 내지 수학식 3과 같이 휘도(Y)와 색차정보(CbCr)를 산출하고, 휘도 샘플링부(12)로 출력한다. (S101)
두 번째로, 휘도 샘플링부(12)는 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 휘도 산출부(11)로부터 입력된 휘도(Y)를 샘플링한다. 제N 프레임에 샘플링된 휘도(Y(N))는 룩-업 테이블(13)로 출력된다. (S102, S103)
세 번째로, 룩-업 테이블(13)은 샘플링된 휘도(Y(N))를 입력 어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값(α)을 휘도 보상부(14)로 출력한다. (S104)
네 번째로, 휘도 보상부(14)는 휘도 산출부(11)로부터 휘도(Y)를 입력받고, 룩-업 테이블(13)로부터 휘도 보상값(α)을 입력받는다. 휘도 보상부(14)는 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 룩-업 테이블(13)로부터 휘도 보상값(α)을 입력받고, N 프레임 기간 동안 입력된 휘도 보상값(α)을 이용하여 보상한다. 휘도 보상부(14)는 수학식 4와 같이 보상한다. 휘도 보상부(14)는 보상된 휘도(Y')를 RGB 변환부(15)로 출력한다. (S105)
다섯 번째로, RGB 변환부(15)는 보상된 휘도(Y')를 열화 보상된 10비트 RGB 데이터(RGB')로 출력한다. RGB 변환부(15)는 보상된 휘도(Y')를 수학식 5 내지 7과 같이 8비트 RGB 데이터로 변환하고, 8비트 RGB 데이터를 10비트 RGB 데이터로 확장한다. RGB 변환부(15)는 확장된 10비트 RGB 데이터를 보상된 휘도(Y')와 비교하여 보상된 휘도(Y')로 정확하게 보상한 후에, 열화 보상된 RGB 데이터(RGB')를 출력한다. (S106)
본 발명은 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도를 기준으로 열화 정도를 예측하여 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하여 유기발광다이오드 소자의 열화를 보상할 수 있다. 또한, 본 발명은 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값을 피드백 받지 않으므로, 아날로그-디지털 컨버터를 구비할 필요가 없고, 피드백 받은 데이터를 저장하기 위한 대량의 메모리가 필요하지 않다. 따라서, 부품 비용이 절감된다. 나아가, 본 발명은 각 화소의 유기발광다이오드 소자의 전압 값을 피드백 받는 센싱 라인(sensing)이 필요 없고, 타이밍 콘트롤러에 입력되는 피드백 데이터가 없어 타이밍 콘트롤러의 핀 수가 증가하지 않는다. 따라서, 유기발광다이오드 표시장치를 단순화할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 열화 보상부 11: 휘도 산출부
12: 휘도 샘플링부 13: 룩-업 테이블
14: 휘도 보상부 15: RGB 변환부
100: 타이밍 콘트롤러 110: 스캔 구동회로
120: 데이터 구동회로 130: 호스트 시스템
200: 표시패널

Claims (14)

  1. 데이터라인들과 스캔라인들이 교차되는 화소 어레이를 포함하고, 상기 화소 어레이의 화소들 각각은 유기발광다이오드 소자를 포함하는 표시패널;
    입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하는 열화 보상부를 포함하는 타이밍 콘트롤러;
    상기 타이밍 콘트롤러에 의해 열화 보상된 RGB 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 데이터 구동회로; 및
    상기 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 상기 스캔라인들로 순차적으로 출력하는 스캔 구동회로를 구비하고,
    상기 열화 보상부는,
    상기 입력되는 RGB 데이터에서 R,G,B 계조값의 가중치를 바탕으로 휘도를 산출하는 휘도 산출부;
    상기 휘도 산출부에 의해 산출된 휘도를 제N(N은 10 이상의 자연수) 프레임 주기의 시간 간격으로 하나의 프레임 내에서 샘플링하는 휘도 샘플링부;
    상기 휘도 샘플링부에 의해 샘플링된 휘도를 직접 입력 어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값을 출력하는 룩-업 테이블;
    N 프레임 기간 동안 상기 휘도 보상값을 상기 휘도 산출부에 의해 산출된 휘도에 보상하여 출력하는 휘도 보상부; 및
    상기 휘도 보상부에 의해 보상된 휘도에서 상기 R,G,B 계조값의 가중치를 역산하여 상기 열화 보상된 RGB 데이터를 생성하는 RGB 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘도 샘플링부는,
    제N 프레임을 카운트하고, 제N 프레임의 바로 다음 프레임부터 다시 제N 프레임의 카운트를 시작하는 프레임 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 룩-업 테이블은,
    상기 휘도 샘플링부에 의해 샘플링된 휘도가 높을수록 상기 휘도 보상값이 높게 설정된 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘도 보상부는,
    제N 프레임을 카운트하고, 제N 프레임의 바로 다음 프레임부터 다시 제N 프레임의 카운트를 시작하는 프레임 카운터; 및
    상기 휘도 보상값을 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘도 보상부는 상기 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 상기 룩-업 테이블로부터 휘도 보상값을 입력받는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력되는 RGB 데이터는 8비트이고,
    상기 RGB 변환부로부터 출력되는 상기 열화 보상된 RGB 데이터는 10비트인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 RGB 변환부는,
    상기 휘도 보상부에 의해 보상된 휘도를 8비트 RGB 데이터로 변환하고, 변환된 8비트 RGB 데이터를 10비트 RGB 데이터로 확장하며, 확장된 10비트 RGB 데이터를 상기 휘도 보상부에 의해 보상된 휘도와 비교하여 상기 휘도 보상부에 의해 보상된 휘도로 정확하게 보상한 후에, 상기 열화 보상된 RGB 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  8. 데이터라인들과 스캔라인들이 교차되는 화소 어레이를 포함하고, 상기 화소 어레이의 화소들 각각은 유기발광다이오드 소자를 포함하는 표시패널을 구비하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법에 있어서,
    입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하는 단계;
    열화 보상된 RGB 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 단계; 및
    상기 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 상기 스캔라인들로 순차적으로 출력하는 단계를 구비하고,
    상기 입력되는 RGB 데이터의 휘도를 샘플링하고, 샘플링된 휘도에 기초하여 상기 유기발광다이오드 소자의 열화가 보상된 RGB 데이터를 출력하는 단계는,
    입력되는 상기 RGB 데이터에서 R,G,B 계조값의 가중치를 바탕으로 휘도를 산출하는 단계;
    산출된 휘도를 제N(N은 10 이상의 자연수) 프레임 주기의 시간 간격으로 하나의 프레임 내에서 샘플링하는 단계;
    샘플링된 휘도를 직접 입력 어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값을 출력하는 단계;
    N 프레임 기간 동안 상기 휘도 보상값을 상기 산출된 휘도에 보상하여 출력하는 단계; 및
    보상된 휘도에서 상기 R,G,B 계조값의 가중치를 역산하여 상기 열화 보상된 RGB 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 산출된 휘도를 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 샘플링하는 단계는,
    제N 프레임이 될 때까지 프레임을 카운트하고, 상기 제N 프레임의 바로 다음 프레임부터 다시 프레임 카운트를 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 샘플링된 휘도를 입력 어드레스로 입력받아 미리 설정된 휘도 보상값을 출력하는 단계는,
    상기 샘플링된 휘도가 높을수록 상기 휘도 보상값이 높게 설정된 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 N 프레임 기간 동안 상기 휘도 보상값을 상기 산출된 휘도에 보상하여 출력하는 단계는,
    제N 프레임이 될 때까지 프레임을 카운트하고, 상기 제N 프레임의 바로 다음 프레임부터 다시 프레임 카운트를 시작하는 단계; 및
    상기 휘도 보상값을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 N 프레임 기간 동안 상기 휘도 보상값을 상기 산출된 휘도에 보상하여 출력하는 단계는,
    상기 제N 프레임 주기의 시간 간격으로 상기 휘도 보상값을 입력받는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력되는 RGB 데이터는 8비트이고, 상기 열화 보상된 RGB 데이터는 10비트인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 보상된 휘도를 상기 열화 보상된 RGB 데이터로 변환하는 단계는,
    상기 보상된 휘도를 8비트 RGB 데이터로 변환하고, 변환된 8비트 RGB 데이터를 10비트 RGB 데이터로 확장하며, 확장된 10비트 RGB 데이터를 상기 보상된 휘도와 비교하여 상기 보상된 휘도로 정확하게 보상한 후에, 상기 열화 보상된 RGB 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치의 구동방법.
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