KR102444314B1 - 유기 발광 표시장치 및 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법 - Google Patents

유기 발광 표시장치 및 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 발광 표시장치의 센싱 트랜지스터의 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)를 조절하여 유기 발광 표시장치의 휘도를 제어할 수 있는 유기 발광 표시장치 및 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법에 관한 것으로서, 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터와, 제1 게이트 라인을 통해 인가되는 제1 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제1노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결되어 상기 구동 트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 트랜지스터, 제2 게이트 라인을 통해 인가되는 제2 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제2노드와 기준전압 라인 사이에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 구성된 디스플레이 패널; 상기 데이터 라인을 통해 데이터 전압을 제공하는 데이터 드라이버; 제1 턴-온 레벨 전압 및 턴-오프 레벨 전압을 이용하여 상기 제1 스캔 신호를 생성하여 상기 제1 게이트 라인으로 출력하고, 상기 제1 턴-온 레벨 전압과 다른 펄스 듀티(pulse duty)을 갖는 제2 턴-온 레벨 전압을 이용하여 상기 제2 스캔 신호를 생성하여 상기 제2 게이트 라인으로 출력하여 상기 유기 발광 소자의 발광 구간을 제어하는 게이트 드라이버를 포함하여 이루어져 센싱 트랜지스터의 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)를 조절하여 유기 발광 표시장치의 휘도를 제어할 수 있다.

Description

유기 발광 표시장치 및 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법{Organic light-emitting display device and luminance control method of the same}
본 발명은 유기 발광 표시장치 및 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기 발광 표시장치의 센싱 트랜지스터의 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)를 조절하여 유기 발광 표시장치의 휘도를 제어할 수 있는 유기 발광 표시장치 및 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법에 관한 것이다.
최근에는 정보 통신 발달과 함께 표시장치가 급격하게 발전해오고 있다. 특히, 표시장치 중에서 유기 발광 표시장치는 자발광 소자로써, 별도의 백라이트 유닛을 구비하지 않아도 되므로, 다른 표시장치에 비해 얇게 형성하며 낮은 소비전력을 가질 수 있다.
유기 발광 표시장치는 구동 트랜지스터(이하 '구동 TFT'라 칭함)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압을 제어하여 구동 TFT의 드레인에서 소스로 흐르는 전류를 제어한다. 구동 TFT의 드레인에서 소스로 흐르는 전류는 유기 발광 다이오드로 흐르면서 발광을 하게 되고, 전류의 양을 조절하여 발광 정도를 조절하게 된다.
최근, 표시장치로서 각광받고 있는 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)를 이용함으로써 응답속도가 빠르고, 발광효율, 휘도 및 시야각 등이 크다는 장점이 있다.
이러한 유기 발광 표시장치는 유기 발광 다이오드와 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터가 포함된 서브 픽셀을 매트릭스 형태로 배열하고 스캔 신호에 의해 선택된 서브 픽셀들의 밝기를 데이터의 계조에 따라 제어한다.
일반적으로 유기 발광 표시장치에서 휘도를 데이터 전압을 가변하여 휘도를 제어한다. 데이터 전압을 각 유기 발광 다이오드의 특성에 맞도록 전류를 변화시켜야 하므로, 소자에 대한 오차가 큰 문제가 있다.
본 발명은 유기 발광 표시장치의 센싱 트랜지스터의 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)를 조절하여 유기 발광 표시장치의 휘도를 제어할 수 있는 유기 발광 표시장치 및 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시장치는 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터와, 제1 게이트 라인을 통해 인가되는 제1 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제1노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결되어 상기 구동 트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 트랜지스터, 제2 게이트 라인을 통해 인가되는 제2 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제2노드와 기준전압 라인 사이에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 구성된 디스플레이 패널; 상기 데이터 라인을 통해 데이터 전압을 제공하는 데이터 드라이버; 및 제1 턴-온 레벨 전압 및 턴-오프 레벨 전압을 이용하여 상기 제1 스캔 신호를 생성하여 상기 제1 게이트 라인으로 출력하고, 상기 제1 턴-온 레벨 전압과 다른 펄스 듀티(pulse duty)을 갖는 제2 턴-온 레벨 전압을 이용하여 상기 제2 스캔 신호를 생성하여 상기 제2 게이트 라인으로 출력하여 상기 유기 발광 소자의 발광 구간을 제어하는 게이트 드라이버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시장치에서 상기 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)에 대응하는 시간만큼 상기 구동 트랜지스터의 센싱 구간 동안 상기 제1 노드와 제2 노드 사이의 전위차를 일정하게 유지하여 상기 구동 트랜지스터로부터 유기 발광 다이오드에 전달되는 전류를 차단한다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시장치에서 상기 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)는 상기 제1 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시장치에서 상기 데이터 드라이버로부터 제공되는 데이터 전압이 블랭킹 상태인 구간 동안 제2 턴-온 레벨 전압이 인가된다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시장치에서 상기 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)는 서로 다른 제2 게이트 라인마다 다를 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시장치에서 상기 디스플레이 패널의 하부 서브 픽셀들에 인가되는 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)는 상부 서브 픽셀들에 인가되는 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)보다 큰 값을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 표시장치의 휘도 제어 방법은 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터와, 제1 게이트 라인을 통해 인가되는 제1 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제1노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결되어 상기 구동 트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 트랜지스터, 제2 게이트 라인을 통해 인가되는 제2 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제2노드와 기준전압 라인 사이에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는 다수의 서브 픽셀들을 포함하는 유기발광 표시장치의 휘도 제어 방법에 있어서, 제1 턴-온 레벨 전압 및 턴-오프 레벨 전압을 이용하여 제1 스캔 신호를 생성하여 제1 게이트 라인으로 출력하는 단계; 상기 제1 턴-온 레벨 전압과 다른 펄스 듀티(pulse duty)을 갖는 제2 턴-온 레벨 전압을 이용하여 제2 스캔 신호를 생성하여 제2 게이트 라인으로 출력하여 유기 발광 소자의 발광 구간을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 센싱 트랜지스터의 턴-온 레벨 전압의 구동 펄스 듀티(pulse duty)를 조절하여 유기 발광 표시장치의 휘도를 제어할 수 있다.
또한, 센싱 트랜지스터를 이용한 휘도를 제어함으로써 구동 트랜지스터의 문턱 전압 및 이동도에 대한 보상 시간을 증가할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 표시장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 표시장치 서브 픽셀 구조의 예시도들이다.
도 3은 본 발명의 실시에 따라 실시간(real time) 센싱 모드에서 스캔 트랜지스터에는 턴-오프 레벨 전압을, 센싱 트랜지스터에는 턴-온 레벨 전압을 제공한 경우의 동작 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 센싱 모드를 구현할 때의 스캔 신호 및 센싱 신호의 파형도를 나타낸 예시도이다.
도 5는 도 4에서의 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 6은 도 5에서의 상부 서브 픽셀 영역에 인가되는 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 5에서의 중간 부분 서브 픽셀 영역에 인가되는 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 8은 도 5에서의 하부 서브 픽셀 영역에 인가되는 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 비실시간 센싱 모드를 구현할 때의 스캔 신호 및 센싱 신호의 파형도를 나타낸 예시도이다.
도 10는 본 발명의 실시에 따라 실시간 센싱 모드에서 스캔 트랜지스터와 센싱 트랜지스터에 턴-온 레벨 전압을 제공한 경우의 동작 예시도이다.
도 11은 본 발명의 실시에 따라 실시간 센싱 모드에서 스캔 트랜지스터와 센싱 트랜지스터에 턴-오프 레벨 전압을 제공한 경우의 동작 예시도이다.
도 12는 본 발명의 실시에 따라 실시간 센싱 모드에서 블랭킹 구간동안 센싱 트랜지스터에 턴-온 레벨 전압을 제공한 경우의 동작 예시도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 없는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 나타내는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 흐름도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 표시장치의 개략적인 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 표시장치 서브 픽셀 구조의 예시도들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 표시장치(100)는, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)이 배치되고, 다수의 서브 픽셀(SP: Sub Pixel)이 배치된 표시패널(110)과, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 드라이버(120)와, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 드라이버(130)와, 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)를 제어하는 타이밍 제어부(140) 등을 포함한다.
타이밍 제어부(140)는 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)로 각종 제어신호를 공급하여, 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)를 제어한다.
이러한 타이밍 제어부(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 드라이버(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 구동 데이터(DATA)를 출력하고, 스캔 신호에 맞춰 적당한 시간에 디스플레이 구동 데이터를 통제한다.
데이터 드라이버(120)는 다수의 데이터 라인(DL)으로 구동 데이터 전압(Vdata)을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터 드라이버(120)는 '소스 드라이버'라고도 한다.
게이트 드라이버(130)는 타이밍 제어부(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호를 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트 드라이버(130)는 '스캔 드라이버'라고도 한다.
데이터 드라이버(120)는 게이트 드라이버(130)에 의해 특정 게이트 라인이 열리면, 타이밍 제어부(140)로부터 수신한 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
데이터 드라이버(120)는 도 1에서는 표시패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치하는 도시하고 있으나, 구동방식, 패널 설계 방식 등에 따라서, 표시패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트 드라이버(130)는 도 1에서는 표시패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치하는 도시하고 있으나, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라서, 표시패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
전술한 타이밍 제어부(140)는 입력 영상 데이터와 함께, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블(DE: Data Enable) 신호, 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호들을 외부(예: 호스트 시스템)로부터 수신한다.
타이밍 제어부(140)는 외부로부터 입력된 입력 영상 데이터를 데이터 드라이버(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터를 출력하는 것 이외에, 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)를 제어하기 위하여, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 DE 신호, 클럭 신호 등의 타이밍 신호를 입력받아, 각종 제어 신호들을 생성하여 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130)로 출력한다.
예를 들어, 타이밍 제어부(140)는, 게이트 드라이버(130)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호(GCS: Gate Control Signal)를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 드라이버(130)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver IC)의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호(게이트 펄스)의 쉬프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 타이밍 제어부(140)는, 데이터 드라이버(120)를 제어하기 위하여, 데이터 스타트 펄스([0037] SSP: Source Start Pulse), 데이터 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 데이터 출력 인에이블 신호(SOE: Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(DCS: Data Control Signal)를 출력한다.
여기서, 데이터 스타트 펄스(SSP)는 데이터 드라이버(120)를 구성하는 하나 이상의 데이터 드라이버 집적회로(Source Driver IC)의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 데이터 샘플링 클럭(SSC)은 데이터 드라이버 집적회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 데이터 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 드라이버(120)의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 드라이버(120)는 적어도 하나의 데이터 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 다수의 데이터 라인을 구동할 수 있다.
각 데이터 드라이버 집적회로(SDIC)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer), 감마전압 생성부 등을 포함할 수 있다.
각 데이터 드라이버 집적회로(SDIC)는 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(130)는 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(110)에 배치되는 각 서브 픽셀(SP)은 트랜지스터 등의 회로 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 표시 패널(110)에서, 각 서브 픽셀(SP)은 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)와, 이를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(DT: Driving Transistor) 등의 회로 소자로 구성되어 있다.
각 서브 픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 표시장치(100)에서, 각 서브 픽셀은, 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)와, 유기 발광 다이오드(OLED)를 구동하는 구동 트랜지스터(DT: Driving Transistor)와, 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)와 기준전압(Vref: Reference Voltage)을 공급하는 기준전압 라인(RVL: Reference Voltage Line) 사이에 전기적으로 연결되는 제1 트랜지스터(T1)와, 구동 트랜지스터(DT)의 제1노드(N1)와 데이터 전압(Vdata)을 공급하는 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터(T2)와, 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)와 제1노드(N1) 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터(Cstg: Storage Capacitor) 등을 포함하여 구성된다.
센싱 라인(SL)에는 센싱 트랜지스터(T1)에 기준전압(Vref)을 인가하기 위한 초기화 제어신호 스위치(SPRE)와, 구동 트랜지스터(DT)의 센싱을 위해 충전 동작을 하는 라인 커패시터(Csen)과, 상기 라인 커패시터(Csen)에 충전된 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압 센싱을 데이터 드라이버(130)의 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 전달하기 위한 샘플링 스위치(SAM)이 구성되어 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 제1전극(예: 애노드 전극 또는 캐소드 전극), 유기 발광층 및 제2전극(예: 캐소드 전극 또는 애노드 전극) 등으로 이루어질 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)는, 유기 발광 다이오드(OLED)로 구동 전류를 공급해줌으로써 유기 발광 다이오드(OLED)를 구동해준다.
이러한 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)는 유기 발광 다이오드(OLED)의 제1전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 데이터 노드 또는 드레인 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)의 제1노드(N1)는 제2 트랜지스터(T2)의 데이터 노드 또는 드레인 노드와 전기적으로 연결될 수 있으며, 게이트 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)는 구동전압(EVDD)을 공급하는 구동전압 라인(DVL: Driving Voltage Line)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 드레인 노드 또는 데이터 노드일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 트랜지스터(T1)는 센싱 신호(SENSE)에 의해 턴-온 되어, 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)에 초기화 제어신호 스위치(SPRE)를 통해 기준전압(Vref)을 인가해줄 수 있다.
또한, 제1 트랜지스터(T1)는 턴-온 시, 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)에 대한 전압 센싱 경로로 활용될 수도 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 시, 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DT)의 제1노드(N1)에 전달해준다.
스토리지 커패시터(Cstg)는 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)와 제1노드(N1) 사이에 전기적으로 연결되어, 영상 신호 전압에 해당하는 데이터 전압 또는 이에 대응되는 전압을 한 프레임 시간 동안 유지해줄 수 있다.
이러한 스토리지 커패시터(Cstg)는, 구동 트랜지스터(DT)의 제2노드(N2)와 제1노드(N1) 사이에 존재하는 내부 커패시터(Internal Capacitor)인 기생 커패시터(예: Cgs, Cgd)가 아니라, 구동 트랜지스터(DT)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 커패시터(External Capacitor)이다.
도 3은 본 발명의 실시에 따라 실시간 센싱 모드에서 스캔 트랜지스터에는 턴-오프 레벨 전압을, 센싱 트랜지스터에는 턴-온 레벨 전압을 제공한 경우의 동작 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 센싱 모드를 구현할 때의 스캔 신호 및 센싱 신호의 파형도를 나타낸 예시도이다.
이하의 설명에서 3T1C의 구성을 갖는 서브 픽셀을 예로 하여 설명하였으나, 본 발명이 센싱 트랜지스터의 펄스 듀티(pulse duty)를 조절하여 휘도를 제어하는 것을 나타내는 것이므로, 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다. 이하의 파형도에 도시된 "gate"는 제2 트랜지스터(T2))의 게이트 단에 인가되는 제1 스캔 신호를 의미하여, "sensing"은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 단에 인가되는 제2 스캔 신호를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 표시장치에서 휘도를 조절하기 위한 방법은 게이트 드라이버에서 제1 턴-온 레벨 전압 및 턴-오프 레벨 전압을 이용하여 상기 제1 스캔 신호를 생성하여 상기 제1 게이트 라인으로 출력하고, 상기 제1 턴-온 레벨 전압과 다른 펄스 듀티(pulse duty)을 갖는 제2 턴-온 레벨 전압을 이용하여 상기 제2 스캔 신호를 생성하여 상기 제2 게이트 라인으로 출력하여 상기 유기 발광 소자의 발광 구간을 제어한다. 즉, 제2 트랜지스터(T2)가 오프 상태일 때, 제1 트랜지스터(T1)가 온 상태를 유지하여 구동 트랜지스터(DT)에 연결된 제2 노드(N2)에 일정 준위의 크기를 갖는 전압이 인가되도록 한다. 이로 인하여 구동 트랜지스터(DT)의 구동으로 인해 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광하지 않도록 하는 것이다.
즉, 도 4의 파형도에서 나타낸 바와 같이, 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단과 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 각각 "D" 구간만큼의 턴-온 레벨이 제공되면 구동 트랜지스터(DT)의 제1 노드(N1)의 전위는 데이터 전압(Vdata)와 기준 전압(Vref)의 차이에 의한 전압이 걸린다. 이 상태에서 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호가 턴-오프 레벨 전압으로 바뀌지만, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호는 여전히 턴-온 레벨 전압을 유지한다. 이러한 상태가 위의 도 3의 예시도에서 나타난 상태이다. 이러한 상태를 "dt" 구간 동안 유지하다가 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호가 턴-오프 레벨 전압으로 전환되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DT)의 스위칭 동작에 의해 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광 동작을 수행한다.
디스플레이 패널의 중단부(Gate_mid)의 서브 픽셀들에서는 "dm" 구간 동안 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호가 턴-온 레벨로 유지되고, 디스플레이 패널의 하단부(Gate_bottom)의 서브 픽셀에서는 "db" 구간 동안 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호가 턴-온 레벨로 유지된다.
발광 구간(Emission)이 경과되면 데이터 수직 신호의 블랭킹(blanking) 구간 동안 센싱 동작을 위해 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호가 턴-온 레벨로 전환된다. 이에 따라, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 트랜지스터(T1)이 턴-온 상태로 전환되고 구동 트랜지스터(DT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이의 스토리지 커패시터(Cstg)에 저장된 전압이 라인 커패시터(Csen)으로 저장된다.
이후, 샘플링 신호가 인가되면 도 7에 도시한 바와 같이, 샘플링 스위치(SAM)이 턴-온되면서 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호가 턴-오프 레벨로 전환되어 제1 트랜지스터(T1)가 턴-오프 상태로 전환되고, 상기 라인 커패시터(Csen)에 저장된 전압은 아날로그 디지털 변환기(Analog-Digital Converter)에 의해 디지털 신호로 변환되어 데이터 드라이버(130)로 전달된다.
도 8은 도 4에서의 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다. 도시한 바와 같이, 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호가"D" 구간이 경과되어 턴-온 레벨 전압이 턴-오프 레벨 전압으로 전환되지만, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호는 여전히 턴-온 레벨 전압을 유지한다. 이때의 제2 스캔 신호는 턴-온 상태를 나타내는 구간을 나타내는 시간인 펄스 듀티(pulse duty)가 가변될 수 있다. 디스플레이 패널의 중단부(Gate_mid)의 서브 픽셀들 및 디스플레이 패널의 하단부(Gate_bottom)의 서브 픽셀들에서도 턴-온 상태를 나타내는 시간인 펄스 듀티(pulse duty)가 가변될 수 있는 것을 나타낸다.
도 9는 도 8에서의 상부 서브 픽셀 영역에 인가되는 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate top)은 "D" 구간 동안 턴-온 레벨을 나타내고 "D" 구간이 경과되면 턴-오프 레벨 전압으로 전환된다. 이때, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top)은 다양한 형태로 나타날 수 있다. 본 예시에서는 (T-1) ~ (T-n)까지의 예를 나타내었다. (T-1)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top)가 "D" 구간에 대응하는 "dt1" 구간 동안만 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다. (T-2)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top)가 "D" 구간을 포함하여 "dt1" 구간보다 조금 더 큰 펄스 듀티(pulse duty)를 가지는 "dt2" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다. (T-3)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top)가 "D" 구간을 포함하여 "dt2" 구간보다 조금 더 큰 펄스 듀티(pulse duty)를 가지는 "dt3" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다. 한편, (T-n)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top)가 "D" 구간을 포함하여 수직 동기 신호가 블랭크 신호를 나타내기 직전까지의 펄스 듀티(pulse duty)를 가지는 "dtn" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다.
이때, (T-1) ~ (T-n)의 모든 펄스 듀티 가변의 예에서는 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate top)가 턴-온 레벨 전압을 나타내는 "D" 구간에 대응하는 구간에는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top)가 턴-온 레벨 전압이 인가된다.
도 10은 도 8에서의 중간 부분 서브 픽셀 영역에 인가되는 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate mid)은 "D" 구간 동안 턴-온 레벨을 나타내고 "D" 구간이 경과되면 턴-오프 레벨 전압으로 전환된다. 이때, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_mid)은 다양한 형태로 나타날 수 있다. 본 예시에서는 (M-1) ~ (M-n)까지의 예를 나타내었다. (M-1)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_mid)가 "D" 구간에 대응하는 "dm1" 구간 동안만 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다. (M-2)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_mid)가 "dm2" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것으로서, 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_mid)가 턴-오프 레벨 전압을 나타내는 동안에도 턴-온 레벨 전압을 나타내는 것을 나타낸다. (M-3)은 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_mid)가 턴-오프 레벨 전압을 나타내는 동안 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_mid)도 턴-오프 레벨 전압을 나타낸다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_mid)가 턴-온 레벨 전압으로 전환되는 순간, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_mid)가 턴-온 레벨 전압으로 전환되어 "dm3" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 유지하는 경우를 나타내는 예를 나타낸 것이다. 한편, (M-n)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_mid)가 "D" 구간을 포함하여 수직 동기 신호가 블랭크 신호를 나타내기 직전까지의 펄스 듀티(pulse duty)를 가지는 "dmn" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다.
이때, (M-1) ~ (M-n)의 모든 펄스 듀티 가변의 예에서는 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_mid)가 턴-온 레벨 전압을 나타내는 "D" 구간에 대응하는 구간에는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_mid)가 턴-온 레벨 전압이 인가된다.
도 11은 도 8에서의 하부 서브 픽셀 영역에 인가되는 센싱 신호의 펄스 듀티를 가변하는 것을 나타낸 예시도이다. 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_bot)은 "D" 구간 동안 턴-온 레벨을 나타내고 "D" 구간이 경과되면 턴-오프 레벨 전압으로 전환된다. 이때, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)은 다양한 형태로 나타날 수 있다. 본 예시에서는 (B-1) ~ (B-n)까지의 예를 나타내었다.
(B-1)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)가 "D" 구간에 대응하는 "db1" 구간 동안만 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다. (B-2)은 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_bot)가 턴-오프 레벨 전압을 나타내는 구간의 일부 구간에 대응하는 구간동안 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)도 턴-오프 레벨 전압을 나타낸다. 이후, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)가 턴-온 레벨 전압으로 전환되어 "db3" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 유지한다. 이때, 상기 "db3" 구간은 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_bot)가 턴-온 레벨 전압을 나타내는 "D" 구간에 대응하는 구간에 이를 때까지 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)은 턴-온 레벨 전압을 유지하여야 한다. (B-3)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)가 "D" 구간을 포함하여 "db2" 구간보다 조금 짧은 시간의 펄스 듀티(pulse duty)를 가지는 "db3" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다. 한편, (B-n)은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)가 "D" 구간을 포함하여 수직 동기 신호가 블랭크 신호를 나타내기 직전까지의 펄스 듀티(pulse duty)를 가지는 "dbn" 구간 동안 턴-온 레벨 전압을 나타내는 예를 나타낸 것이다. 이때, (B-1) ~ (B-n)의 모든 펄스 듀티 가변의 예에서는 제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 제1 스캔 신호(gate_bot)가 턴-온 레벨 전압을 나타내는 "D" 구간에 대응하는 구간에는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_bot)가 턴-온 레벨 전압이 인가된다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 비-실시간 센싱 모드를 구현할 때의 스캔 신호 및 센싱 신호의 파형도를 나타낸 예시도이다. 도 4의 실시간 센싱 모드에서와 달리, 유기 발광 표시장치가 발광 동작을 수행하지 않는 동안, 예를 들어 OFF-RS(realtime sensing)와 같이, 전원 차단 신호가 인가된 이후 유기 발광 표시장치가 발광 동작을 수행하지 않는 동안 센싱하는 것을 나타낸 것이다.
제2 트랜지스터(T2)의 게이트단에 제공되는 다수의 제1 스캔 신호(gate_top, gate_mid, gate_bottom)들과 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top, sensing_middle, sensing_bottom)의 파형도는 유사하게 나타낸다. 도 4에서 설명한 바와 같이, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트단에 제공되는 제2 스캔 신호(sensing_top, sensing_middle, sensing_bottom)의 펄스 듀티(pulse duty)가 가변될 수 있는 것을 나타내고 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 유기 발광 표시장치 110: 표시 패널
120: 스캔 드라이버 130: 데이터 드라이버
140: 타이밍 제어부

Claims (7)

  1. 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터와, 제1 게이트 라인을 통해 인가되는 제1 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제1노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결되어 상기 구동 트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 트랜지스터, 제2 게이트 라인을 통해 인가되는 제2 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제2노드와 기준전압 라인 사이에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 구성된 디스플레이 패널;
    상기 데이터 라인을 통해 데이터 전압을 제공하는 데이터 드라이버;
    상기 제1 게이트 라인에 연결된 상기 제1 트랜지스터에 제1 턴-온 레벨 전압 및 턴-오프 레벨 전압의 제1 스캔신호를 제공하고, 상기 제2 게이트 라인에 연결된 상기 제2 트랜지스터에 상기 제1 턴-온 레벨 전압과 다른 펄스 듀티(pulse duty)을 갖는 제2 턴-온 레벨 전압의 제2 스캔신호를 제공하는 게이트 드라이버를 포함하고,
    상기 서브 픽셀들은 상기 제1 트랜지스터가 턴오프된 상태에서 상기 제2 트랜지스터의 턴온 시간과 턴오프 시간의 펄스 듀티가 가변됨에 따라 상기 유기 발광 소자의 발광 시간과 비발광 시간이 제어되는 유기 발광 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)에 대응하는 시간만큼 상기 구동 트랜지스터의 센싱 구간 동안 상기 제1 노드와 제2 노드 사이의 전위차를 일정하게 유지하여 상기 구동 트랜지스터로부터 유기 발광 다이오드에 전달되는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)는 상기 제1 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티보다 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터 드라이버로부터 제공되는 데이터 전압이 블랭킹 상태인 구간 동안 제2 턴-온 레벨 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)는 적어도 하나의 게이트 라인마다 다른 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 하부 서브 픽셀들에 인가되는 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)는 상부 서브 픽셀들에 인가되는 제2 턴-온 레벨 전압의 펄스 듀티(pulse duty)보다 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시장치.
  7. 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자의 발광량을 제어하는 구동 트랜지스터와, 제1 게이트 라인을 통해 인가되는 제1 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제1노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결되어 상기 구동 트랜지스터의 동작을 제어하는 제1 트랜지스터, 제2 게이트 라인을 통해 인가되는 제2 스캔 신호에 의해 제어되며 상기 구동 트랜지스터의 제2노드와 기준전압 라인 사이에 전기적으로 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는 다수의 서브 픽셀들을 포함하는 유기발광 표시장치의 휘도 제어 방법에 있어서,
    제1 턴-온 레벨 전압 및 턴-오프 레벨 전압을 이용하여 제1 스캔 신호를 생성하여 제1 게이트 라인으로 출력하는 단계;
    상기 제1 턴-온 레벨 전압과 다른 펄스 듀티(pulse duty)을 갖는 제2 턴-온 레벨 전압을 이용하여 제2 스캔 신호를 생성하여 제2 게이트 라인으로 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 서브 픽셀들은 상기 제1 트랜지스터가 턴오프된 상태에서 상기 제2 트랜지스터의 턴온 시간과 턴오프 시간의 펄스 듀티가 가변됨에 따라 상기 유기 발광 소자의 발광 시간과 비발광 시간이 제어되는 유기 발광 표시장치의 휘도 제어방법.
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