KR102166063B1 - 유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센싱 오차를 줄여 외부 보상의 신뢰성을 높이고, 픽셀의 특성 변화에 따른 불량을 줄일 수 있는 유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은, 유기발광 디스플레이 장치의 픽셀에 전압을 인가하여 전압을 측정하는 방식에 있어서, 복수의 픽셀에 형성된 드라이빙 TFT의 특성을 센싱 시, 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전압의 변화에 기초하여 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시키는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법{Organic Light Emitting Display Device and Method of Driving The Same}
본 발명은 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것으로, 센싱 오차를 줄여 외부 보상의 신뢰성을 높이고, 픽셀의 특성 변화에 따른 불량을 줄일 수 있는 유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.
최근에 들어서 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 시야각, 밝기 및 명암비 등에서 액정 디스플레이 장치보다 우수한 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device)에 대한 관심이 증대되고 있다. 또한, 유기 발광 디스플레이 장치는 백라이트가 필요하지 않아 경량 박형으로 제조할 수 있고, 저 소비전력, 응답속도가 빠른 장점이 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 구동 시간 및 온도에 따라서 픽셀의 특성이 변화하게 되는데, 픽셀의 특성 변화를 보상하기 위한 보상 회로가 형성되는 위치에 따라서 내부 보상 방식 또는 외부 보상 방식이 있다. 내부 보상 방식은 보상 회로가 픽셀 내부에 위치한 것이고, 외부 보상 방식은 보상 회로가 픽셀 외부에 위치한 것이다.
TFT(thin film transistor) 기판의 제조 공정의 편차에 의해서 각 픽셀마다 드라이빙 TFT(DT)의 문턱전압(Vth) 및 이동도(k) 특성이 다르게 나타나는 문제점이 있다. 이에 따라, 일반적인 유기 발광 디스플레이 장치에서는 각 픽셀의 드라이빙 TFT(DT)에 동일한 데이터 전압(Vdata)을 인가하더라도 유기발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류의 편차로 인해 균일한 화질을 구현할 수 없다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 각 픽셀의 드라이빙 TFT의 문턱전압(Vth) 및 이동도(k)의 변화를 센싱하고, 센싱 값에 기초하여 드라이빙 TFT의 문턱전압(Vth) 및 이동도(k)의 변화를 보상한다. 이를 통해, 드라이빙 TFT의 게이트에는 영상 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)과 보상 전압(Vth, k)이 더해진 구동 전압 (k*Vdata + Vth)이 공급되게 된다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 외부 보상을 위한 픽셀의 특성을 센싱하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유기발광 디스플레이 장치에서 OLED 패널의 특성을 측정하는 방법은 크게 전압 인가 전류 측정 방식과, 전압 인가 전압 측정 방식이 있다. 이 중에서, 전류 측정 방식에 비해 전압 인가 전압 측정 방식이 측정 시간이 짧은 장점이 있어 주로 이용되고 있다.
전압 인가 전압 측정 방식의 경우, 드라이빙 TFT의 게이트에 전압을 인가한다. 드라이빙 TFT의 소스 단에 흐르는 전류가 라인 캡(line cap)에 충전된다. 이후, Tr1을 오프시켜 충전된 전압을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 측정하여 드라이빙 TFT의 특성을 센싱한다.
종래 기술에 따른 픽셀의 특성을 센싱하는 방법은 드라이빙 TFT의 소스 또는 드레인 전압을 충전한 후 그 충전 값을 측정한다. 이때, 포화(saturation) 영역에서는 드라이빙 TFT의 Vds의 변화량에 따른 전류 변화량이 동일한 것으로 가정한다.
그러나, 실제 드라이빙 TFT의 특성은 채널의 모듈레이션(modulation) 효과로 Vds의 증감 폭에 따라서 드라이빙 TFT을 통해 흐르는 전류량이 변화하게 되며, 이로 인해 전압 인가 전압 측정 방식의 전류량 산출의 정확도 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 드라이빙 TFT의 소스 전압은 증가하지만 드레인 전압은 구동되어 Vds 전위 차는 감소하게 되고, 이로 인해 OLED 패널의 특성을 정확하게 센싱할 수 없는 문제점이 있다.
종래 기술의 전류 측정 방식은 드라이빙 TFT의 드레인을 VDDEL로 고정 한 후, 드라이빙 TFT를 정전류원으로 가정한다. 이때, 드라이빙 TFT의 소스단은 하이-z(high-z) 상태로 두면 드라이빙 TFT에 흐로는 전류로 인해 캡(cap) 성분이 충전되어 소스의 전압이 증가하게 된다.
소스단의 전류를 2회 측정하면 아래의 수학식 1에 의해 드라이빙 TFT에 흐르는 전류량을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
iTFT = C*(V2-V1)/△t
도 3은 드라이빙 TFT의 Vds에 따른 정전류(Id)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 드라이빙 TFT의 소스 전압이 증가하면 이에 비례하여 Vds의 전압은 감소하게 된다. 종래 기술에서는 드라이빙 TFT를 정전류원으로 가정하였으나, 실제 TFT는 Vds 전압이 감소할 경우 포화 영역일지라도 전류(id)도 함께 감소한다. 즉, 드라이빙 TFT가 정전류원으로 구동될 수 없다.
이론과는 달리, 실제 TFT에서는 포화 영역에서도 소폭 Vds의 변화에 따라 전류(id)도 변화하게 되고, Vds가 7V이상에서는 전류(id)가 더 민감하게 변화한다. 소스 전압이 증가함에 따라 고정된 드레인 전압을 적용 시 Vds의 크기가 작아지며, 이때 흐르는 전류량 역시 변화하여 드라이빙 TFT에 흐르는 전류량의 산출이 부정확해지는 문제점이 있다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센싱 오차를 줄여 외부 보상의 신뢰성을 높일 수 있는 유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 픽셀의 특성을 정밀하게 센싱하여 픽셀의 특성 변화에 따른 불량을 줄일 수 있는 유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은, 유기발광 디스플레이 장치의 픽셀에 전압을 인가하여 전압을 측정하는 방식에 있어서, 복수의 픽셀에 형성된 드라이빙 TFT의 특성을 센싱 시, 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전압의 변화에 기초하여 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 상기 드라이빙 TFT의 Vgs를 센싱하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 상기 유기발광 다이오드의 애노드 전압의 피드백에 기초하여 Vdd 전압을 가변시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 센싱 시, 상기 유기발광 다이오드의 애노드 전압을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 복수의 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 동시에 가변시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 시간에 따라 단계적으로 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 상기 유기발광 다이오드의 애노드 전압의 피드백에 기초하여, 상기 애노드 전압이 변동된 만큼 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법은 센싱 오차를 줄여 외부 보상의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치와 이의 구동 방법은 픽셀의 특성을 정밀하게 센싱하여 픽셀의 특성 변화에 따른 불량을 줄일 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 외부 보상을 위한 픽셀의 특성을 센싱하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 드라이빙 TFT의 Vds에 따른 정전류(Id)의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 것으로, 드라이빙 TFT의 Vds 변화로 인한 전류의 변화량을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 것으로, 타임 스텝 보상 및 피드백 보상 방법을 나타내는 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 것으로, 드라이빙 TFT의 Vds 변화로 인한 전류의 변화량을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 드라이빙 TFT(D-TFT)의 특성은 Vds의 증감 폭에 따라서 드라이빙 TFT을 통해 흐르는 전류량이 변화하게 된다. 드라이빙 TFT(D-TFT)의 소스 전압은 증가하지만 드레인 전압은 구동되어 Vds 전위 차는 감소한다. 즉, 드라이빙 TFT(D-TFT)의 소스 전압이 증가하면 이에 비례하여 Vds의 전압은 감소하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 기준 전압(Vref)이 충전되는 값을 피드백(feedback) 받아 Vdd 전압을 함께 승압할 경우, 드라이빙 TFT(D-TFT)의 Vds는 일정하게 유지하여 전압을 이용한 전류 산출 시 정확도를 높일 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 픽셀 구조 및 픽셀이 특성 센싱 방법을 설명하기로 한다.
OLED 패널에는 복수의 게이트 라인(GL), 복수의 센싱 신호 라인(SL), 복수의 데이터 라인(DL), 복수의 구동 전원 라인(PL), 복수의 기준 전원 라인(RL)이 형성되어 있고, 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)에 의해 복수의 픽셀이 정의된다.
복수의 픽셀은 유기발광 다이오드(OLED)와, 상기 유기발광 다이오드(OLED)를 발광시키기 위한 픽셀 회로(PC)를 포함한다.
복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 센싱 신호 라인(SL)은 OLED 패널 내에서 제1 방향(예로서, 수평 방향)으로 나란히 형성될 수 있다. 이때, 게이트 라인(GL)에는 게이트 드라이버로부터 스캔 신호(scan, 게이트 구동 신호)가 인가된다. 그리고, 센싱 신호 라인(SL)에는 게이트 드라이버로부터 센싱 신호(sense)가 인가된다.
복수의 데이터 라인(DL)은 OLED 패널 내에서 제2 방향(예로서, 수직 방향)으로 형성될 수 있다. 복수의 데이터 라인(DL)은 복수의 게이트 라인(GL) 및 복수의 센싱 신호 라인(SL)과 교차하도록 형성될 수 있다.
데이터 라인(DL)에는 데이터 드라이버로부터 구동 전압(VDD)이 공급된다. 여기서, 구동 전압(VDD)은 영상 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)에 드라이빙 TFT의 특성 변화를 보상하기 위한 보상 전압(Vth, k)이 더해진 전압이다.
보상 데이터를 이용한 드라이빙 TFT의 특성(문턱전압(Vth), 이동도(k))의 보상은 유기 발광 디스플레이 장치의 파워(power)가 온(on) 되는 파워 온 시점 또는 영상이 표시되는 드라이빙 구간에 실시간으로 이루어질 수 있다. 또한, 유기 발광 디스플레이 장치의 파워가 오프(off)되는 파워 오프 시점에 드라이빙 TFT의 특성(문턱전압(Vth), 이동도(k))의 보상이 이루어질 수 있다.
상기 복수의 기준 전원 라인(RL)은 상기 복수의 데이터 라인(DL) 각각과 나란하게 형성된다. 이러한, 기준 전원 라인(RL)에는 상기 데이터 드라이버의 로부터 디스플레이 기준 전압(Vref)이 선택적으로 공급될 수 있다. 이때, 상기 디스플레이 기준 전압(Vref)은 각 픽셀(P)의 데이터 충전 기간 동안 각 기준 전원 라인(RL)에 공급된다.
픽셀 회로(PC)는 제1 스위칭 TFT(ST1), 제2 스위칭 TFT(ST2), 드라이빙 TFT(DT), 및 커패시터(Cst)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 TFT들(ST1, ST2, DT)은 P형 TFT로서 a-Si TFT, poly-Si TFT, Oxide TFT, Organic TFT 등이 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 TFT들(ST1, ST2, DT)은 N형 TFT로 형성될 수도 있다.
디스플레이 기간에는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 이용하여 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 픽셀에 공급한다.
그리고, 센싱 기간에는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 이용하여 각 픽셀에서 센싱 된 아날로그 센싱 값을 디지털 센싱 데이터로 변환하여 타이밍 컨트롤러에 공급한다.
데이터 드라이버의 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 영상 신호에 따른 데이터 전압(Vdata)과 보상 전압(Vth, k)이 합해진 구동 전압(VDD)을 각 픽셀의 데이터 라인에 공급한다. 이때, 구동 전압(VDD)은 해당 픽셀(P)의 드라이빙 TFT(DT)의 특성 변화(문턱전압(Vth), 이동도(k))에 대응되는 보상 전압이 데이터 전압(Vdata)에 부가된 전압 레벨을 가진다.
본 발명의 유기 발광 디스플레이 장치는 제조 업체에서 제품이 출하되기 전에 전체 픽셀의 특성을 센싱하여 OLED 패널의 무라(mura)를 보상한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 것으로, 타임 스텝 보상 및 피드백 보상 방법을 나타내는 도면이다.
외부보상의 경우 개별 픽셀의 특성을 측정하여 전체 픽셀의 보상을 진행하기 때문에 정확한 전류 측정이 중요하다. 즉, 픽셀의 전류 측정이 정확하게 이루어지지 않으면, 픽셀 보상이 부정확해지고 이로 인애 화질 저하 및 OLED 패널의 불량을 유발할 수 있다.
본 발명에서는 유기발광 디스플레이 장치의 픽셀에 전압을 인가하여 전압을 측정하는 방식으로 픽셀의 드라이빙 TFT의 특성을 센싱한다.
복수의 픽셀에 형성된 드라이빙 TFT의 특성을 센싱할 때, 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시켜 드라이빙 TFT(D-TFT)의 특성을 센싱한다. 일 예로서, 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전압의 변화에 기초하여 상기 드라이빙 TFT(D-TFT)의 드레인 전압을 가변시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 타임 스텝(time step) 보상 방식을 적용하여, 시간에 따라 단계적으로 상기 드라이빙 TFT(D-TFT)의 드레인 전압을 가변시키면서 드라이빙 TFT의 특성을 센싱할 수 있다.
여기서, 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전압의 변화에 기초하여 상기 드라이빙 TFT(D-TFT)의 드레인 전압을 가변시키면서, 드라이빙 TFT(D-TFT)의 Vgs를 센싱할 수 있다.
한편, 드라이빙 TFT(D-TFT)의 드레인 전압을 센싱하는 경우에는 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전압을 변화시킬 수 있다.
픽셀에 형성된 드라이빙 TFT(D-TFT)의 특성을 센싱할 때, 전체 픽셀 각각에 대해서 드라이빙 TFT(D-TFT)의 드레인 전압을 개별적으로 변경하면서 드라이빙 TFT(D-TFT)의 Vgs 전압을 센싱할 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 픽셀에 형성된 드라이빙 TFT(D-TFT)의 특성을 센싱할 때, 복수의 드라이빙 TFT(D-TFT)의 전압을 동시에 가변시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 센서를 이용하여 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전압을 피드백 받는다. 이후, 파워 IC는 수신된 애노드 전압의 피드백에 기초하여, 상기 애노드 전압이 변동된 만큼 Vdd 전압을 가변시킨다.
이와 같이, 애노드 전압의 피드백에 기초하여 Vdd 전압을 가변시키면 드라이빙 TFT(D-TFT)의 드레인 전압이 가변된다. 이와 같이, 드라이빙 TFT(D-TFT)의 드레인 전압이 가변시키면서 드라이빙 TFT의 특성을 센싱할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법은 전류 측정의 오차를 줄여 보다 정확하게 드라이빙 TFT의 특성을 센싱할 수 있도록 한다.
이를 통해, 보상 파라미터(parameter)의 신뢰성을 높이고, 종래 기술에서는 불량 처리될 수 있는 화면의 무라도 정확하게 보상할 수 있어 OLED 패널의 제조 수율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 드라이빙 TFT(D-TFT)로 흐르는 전류가 Vds 변화에 둔감하게 되어 센싱 타임을 어느 곳에 두더러도 동일 전류의 측정 값을 얻을 수 있다. 따라서, 공정 마진을 높일 수 있으며, 제품의 생산성도 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 유기발광 디스플레이 장치의 픽셀에 전압을 인가하여 전압을 측정하는 방식에 있어서,
    복수의 픽셀에 형성된 드라이빙 TFT의 특성을 센싱 시, 유기발광 다이오드의 애노드 전압의 변화에 기초하여 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시키되, 복수의 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 동시에 가변시키는 것을 특징으로 하는 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 드라이빙 TFT의 Vgs를 센싱하는 것을 특징으로 하는 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 유기발광 다이오드의 애노드 전압의 피드백에 기초하여 Vdd 전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 센싱 시, 상기 유기발광 다이오드의 애노드 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    시간에 따라 단계적으로 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유기발광 다이오드의 애노드 전압의 피드백에 기초하여, 상기 애노드 전압이 변동된 만큼 상기 드라이빙 TFT의 드레인 전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 유기발광 디스플레이 장치의 구동 방법.
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